INSTITUTO DE LA CONSTRUCCION Y GERENCIA DISEÑO DE PAVIMENTOS CLASE 04 EXPOSITOR : Ing. M.Sc. J.Rafael Menéndez A. Peso específico
Relación humedad-densidad (proctor modificado) El material debe ser densificado Base y sub-base granular compuesta por partículas d Proctor estándar Proctor modificado contacto entre partículas (reacción, fricción)
CBR Relación entre la presión necesaria para penetrar un material 0,25 cm (0,1 in) y la presión para tener la misma penetración en un material adoptado como patrón CBR(%) σ = σ 0,1" muestra 0,1" patrón 100 CBR presiones patrón Penetración Presión patrón cm pulgadas kg/cm 2 lb/pulg 2 0,25 0,1 70,3 1000 0,50 0,2 105,5 1500 0,75 0,3 133,6 1900 1,00 0,4 161,7 2300 1,25 0,5 182 2600
CBR CBR es un número que carece de significado físico Porter (1950): «CBR no es una medida directa del valor soporte de los materiales» Turnbull (1950): «CBR no es más que un simple ensayo de corte, siendo útil como indicador de la resistencia al corte de los suelos» Simposio de la ASCE (1950): «CBR debe ser considerado como un ensayo indicativo de resistencia al corte... principios de diseño de pavimentos están basados en prevención de la falla al corte de las subrasantes de los pavimentos» Cuáles son las propiedades mecánicas básicas de un material? Parámetros de resistencia Cohesión ( C ) o Resistencia al esfuerzo cortante no drenado ( u ) Ángulo de fricción interna ( Ø ) Parámetros de deformabilidad En caso de pavimentos aparece: Módulo de elasticidad ( E ) Índice de compresibilidad ( C c ) o Coeficiente de consolidación Módulo resilente (M R )
Cómo reacciona el suelo ante la carga de un vehículo? Lo que se plantea es que el conjunto de elementos reacciona de manera elástica El rango dentro del cual se debe deformar, debe ser muy pequeño El suelo recibe un nivel de esfuerzo CBR
CBR (5) 1200 1000 800 600 400 200 0 15 25 56 0.00 0.20 0.40 0.60 CBR 40 30 20 10 0 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20 Densidad seca (gr/cm3) CBR (5)
Módulo de resilencia Módulo de resilencia MR σ = d r
Relación Esfuerzo - Deformación Módulo de resilencia material granular
Módulo resilente Se aplica una carga y se analiza el mismo material en diferentes puntos, todos tienen el mismo módulo resilente?.... Qué parámetros de los esfuerzos se van a utilizar para caracterizar? Desarrollo de ecuaciones Invariante de esfuerzo Módulo de resilente θ = σ 1 + σ 2 + σ 3 + σ geostático σ 3 σ 1 σ 2 > P CONFINAMIENTO > Resistencia (material granular) Lo que afecta a un suelo granular es el estado total de esfuerzos
Módulo de resilencia suelo fino Módulo de resilencia suelo fino
Correlaciones Módulo de resilencia Correlaciones Módulo de resilencia CORRELACIÓN Mr y CBR: Mr = 17,6 CBR 0,64 (Mpa) 2 < CBR < 12 Mr = 22,1 CBR 0,55 (Mpa) 12 < CBR < 80 Mr (Kg/cm 2 ) = 100 CBR Mr (MPa) = 10.30 CBR Mr (Lb/pulg 2 ) = 1.500 CBR Mr (MPa)= 7.963 + 3.826 R Las expresiones anteriores no son aplicables a subbases granulares. Las correlaciones anteriores son aplicables a materiales clasificados como CL, CH, ML, SC, SM y SP, o para materiales cuyo módulo resilente, mayores, se requieren ensayos de Laboratorio. Mr (psi) = 1500 CBR Expresión que se considera razonablemente aproximada para suelos finos con un CBR sumergido no mayor de 10 Para la utilización del método en Venezuela, por ejemplo, se ha considerado la utilización de las siguientes ecuaciones de correlación: Para suelos finos: Mr = 1500 x CBR; para CBR < 7.2% Mr = 3000 x CBR; 065 para CBR de 7.2 a 20% La primera ecuación es la sugerida en la guía AASHTO, mientras que la segunda fue desarrollada en Sudáfrica. Para suelos granulares, la siguiente ecuación desarrollada con base en la propia guía ofrece una buena correlación; Mr = 4326 x ln CBR + 241
Mr de diseño AASHTO 1993 y 2002 Pavimentos Flexibles Procedimiento de cálculo del módulo resilente (AASHTO) 1. Calcular el coeficiente de empuje en reposo: Suelos cohesivos Suelos granulares 2. Calcular el esfuerzo lateral
Procedimiento de cálculo del módulo resilente 3. Calcular el esfuerzo desviador 4. Calcular el esfuerzo Total 5. Calcular el Mr, en caso de suelos estratificados se calcula con Procedimiento de cálculo del modulo resilente 6. Calcular el modulo efectivo bajo el criterio de serviciabilidad uf = 1.18 x 108 x M R -2.32 (13) u f = Relative Damage based on a serviceability design criteria M R = Roadbed Soil Resilent Modulus 7. Verificar el ahuellamiento límite
Módulo de resilencia efectivo