1.
4. EQUIPO
6. CONCLUSIONES
La mayor falla de los pavimentos flexibles, se deben
principalmente al desplazamiento, es decir la falla "al corte",
de los materiales que
componen las diferentes capas, es por esto que se diseña
basandose en los ensayos al
corte.
La determinación de la resistencia al
corte de un suelo, se puede
hacer por medio de un ensayo de
"corte directo" de una prueba triaxial, o simplemente midiendo la
resistencia a la
penetración del material.
El método de
California fue propuesto por el Ingeniero O.J. Portere en 1929 y
adoptado por el Departamento de Carreteras del Estado de
California y otros organismos técnicos de carreteras,
así como por el cuerpo de Ingenieros del Ejército
de los Estados Unidos de
Norteamérica.
Se establece en este método una
relación entre la resistencia a la penetración de
un suelo, y su
valor relativo
como base de sustentación de pavimentos flexibles. Este
método, si bien es empírico, se basa en un
sinnúmero de trabajos de investigación llevados a cabo tanto en los
laboratorios de ensayo de
materiales,
así como en el terreno, lo que permite considerarlo como
uno de los mejores métodos
prácticos.
El método de California, comprende los tres
ensayos que,
en forma resumida, son:
1. Determinación de la Densidad
máxima y Humedad Optima.
2. Determinación de las propiedades expansivas
del material.
3. Determinación de la Relación de soporte
de California, o CBR.
En la fig. No 01, se presenta las diferentes curvas para
el cálculo
de pavimentos flexibles, considerando cargas por rueda
comprendidas entre 4,000 lbs. y 180,000 lbs. Por lo tanto este
gráfico puede ser utilizado tanto para el diseño
de carreteras de tránsito liviano como para el de
aeropistas de vuelos no regular.
Cuando se emplean estas curvas, debe tenerse presente
que los espesores del pavimento, han sido determinados tomando en
consideración:
a) Que el terreno de fundación no está
expuesto a la acción de las heladas.
b) La presión de inflado de las llantas es de
60 lb/pulg^2.
Si la presión de inflado es mayor o menor de 60
lb/pulg^2 los espesores deberán aumentarse o disminuirse
hasta un 20% respectivamente.
c) El material de préstamo que se utilice para
el cimiento, deberá tener un CBR no menor de
15%.
d) Los sistemas de
drenaje, tanto superficial como subterráneo deben ser
buenos.
e) El terreno de fundación debe estar
debidamente compactado a humedad óptima y densidad
máxima.
f) El CBR mínimo, en lugar del correspondiente
a 0.1" de penetración deberá utilizarse en caso
de que el espesor total de firme(B) y capa de rodamiento,
según la curva empleada, de un valor de
6".
g) El material que se emplea en las capas de firme,
debe tener un CBR no menor del 40% cuando las cargas sean
menores de 10,000 lbs. y no menor del 80% cuando sean mayores
de 10,000 lbs.
En la fig. No 2, se observa la curva de carga vs.
penetración. Si la curva presenta una concavidad inicial
deberá corregirse trasladando el origen de la curva
mediante la gráfica de una recta tangente.
Para determinar el CBR del material se toma como
comparación el valor de la carga unitaria que soporta la
piedra triturada. La resistencia a la penetración que
presenta la piedra triturada es la siguiente:
penetración (pulg.) carga
unitaria(lib/pulg^2)
0.1 1000
0.2 1500
0.3 2300
0.5 2600
La resistencia a la penetración de la piedra
triturada se toma como base o carga patrón de
comparación. El CBR de un suelo es la resistencia a la
penetración correspondiente a 0.1" ó 0.2" de
penetración expresada en un porcentaje del valor
patrón.
1. Molde cilíndrico de acero de 7" a 8"
de altura y 6" de diámetro. Se le acopla un
collarín de extensión de 2" de altura y una base
perforada.
2. Disco espaciador de acero de 2 a
½" y 5 a 15/16" de diámetro.
3. Pisón o martillo de 10 libras con una altura
de caída de 18".
Para medir el hinchamiento del material cuando es
sumergido en agua se
utiliza:
4. Platillo con un vástago fijo de altura
graduada.
5. Trípode con un extensómetro montado de
0.001" de sensibilidad.
6. Presas de sobrecarga de forma anular y de plomo de 5
libras de peso.
Para el proceso de
penetración se utiliza:
7. Pistón de acero de 3 pulg^2 de sección
circular y de longitud necesaria para penetrar hasta ½" en
el suelo compactado.
8. Prensa de carga
con una velocidad de
0.05" por minuto.
9. Accesorios: Horno, tamices, balanzas, papel filtro,
cronómetro, tanque de agua.
Preparación de la muestra.
Después de haber realizado un ensayo de
compactación, y obtenido la curva de compactación
densidad seca – humedad se procede a compactar 03 moldes CBR con
tres niveles de energía diferentes y con el mismo
óptimo contenido de humedad.
El primer molde se compacta con una energía menor
al proctor modificado, 25 golpes por 5 capas.
El segundo molde se compacta también con una
energía ligeramente mayor al proctor modificado, 63 golpes
por 5 capas.
Compactados los moldes, se retira el collarín de
extensión, se enrasa la parte superior del suelo y se
voltea el molde retirandose la base metálica y el disco
espaciador.
Se pesa el molde con la muestra y se
determina la humedad y densidad de las muestras.
Expansión del material.
Se coloca un papel filtro
sobre la superficie enrasada y se coloca la base metálica
perforada y se voltea la muestra.
Sobre la superficie libre se coloca otro papel filtro y
se montará el platillo con el vástago
fijo.
Sobre el platillo se colocará las pesas de plomo.
Estas representan el peso de las capas superiores del pavimento.
La sobrecarga mínima es de 10 libras equivalente a un
pavimento de 5" de espesor.
Con las pesas de sobrecarga se sumergen los moldes en un
tanque de agua, se coloca el trípode con el
extensómetro montado y se deja en saturación por 4
días. Se anotan las lecturas para controlar el
hinchamiento cada 24 horas.
Después de sumergida la muestra durante cuatro
días se debe drenar esta secándola y posteriormente
volteándola y sujetando el platillo y las pesas durante 15
minutos.
Se remueve el disco, las pesas y el papel filtro, y se
pesan las muestras.
Resistencia a la penetración .
Se colocan las pesas metálicas anulares de
plomo. El molde con la muestra y la sobrecarga se coloca debajo
del pistón de la prensa de carga
aplicando una carga de asiento de 10 libras.
Una vez asentado el pistón se coloca en cero el
extensómetro que mide la deformación.
Se hinca el pistón manteniendo una velocidad de
0.05" por minuto y se anotan las cargas para incrementos de
0.025" hasta el final de la penetración. Acabada la
penetración se retira el molde. Se determina el contenido
de humedad de la parte superior, media e inferior de la
muestra.
Se grafican los datos obtenidos
de carga-penetración.
Generalmente, los CBR que se obtienen para el diseño
de pavimentos flexibles, corresponden a una penetración de
0.1" y a un material compactado y saturado.
Sin embargo, si las condiciones climeráticas, de
drenaje, etc alejan la posibilidad de que el terreno de
fundación se sature, el CBR puede determinarse para un
estado de
humedad distinto al de saturación. En general, podemos
establecer que la determinación del CBR, deberá
verificarse para las condiciones de humedad y densidad que
prevalecerán en la obra a construirse.
El método de California establece una
relación entre la resistencia a la penetración de
un suelo, y su valor relativo como base de sustentación de
pavimentos flexibles.
El CBR de un suelo es la resistencia a la carga unitaria
equivalente a 0.1" y .2" de penetración, si los CBR para
0.1" y 0.2" son parecidos se toma el CBR de 0.2"
Como en nuestro laboratorio el
CBR para 0.1" es parecido al CBR para 0.2" no fue necesario
repetir el
ensayo.
El método de California, si bien es
empírico, se basa en muchas pruebas de
investigación realizados tanto en los
laboratorios de ensayo de materiales, así como en "in
situ", lo que permite considerarlo como uno de los mejores
métodos
prácticos.
Los datos obtenidos
del análisis del CBR fueron los
siguientes:
Para 0.1" se obtuvo un CBR de
Para 0.2" se obtuvo un CBR de
Como la diferencia entre estos valores no fue
muy grande no fue necesario realizar el ensayo
nuevamente.
Para la determinación del CBR se tomo como
comparación el valor de la carga unitaria que soporta la
piedra triturada.
Carga(lbs/pulg^2) Penetración.
1000 0.1"
1500 0.2"
El valor CBR = Resistencia a la penetración
correspond. a 0.1" ó 0.2" (%)
Carga patrón correspondiente a 0.1" ó
0.2"
El CBR determina la capacidad de soporte del suelo para
fines de pavimentación basado en la resistencia a la
penetración, y en este caso se observa que en el resultado
del ensayo se obtiene un CBR por encima del 100% indicando una
capacidad de soporte muy adecuada para fines de
pavimentación.
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