Aspectos a ser tomados en cuenta en el planeamiento de un proyecto de carretera, puentes y túneles Antecedentes Topografía, Geología, Tránsito Parámetros básicos de Diseño Alternativas de Trazado Trazado Nivel de Servicio Parámetros Definitivos y Sección Transversal del Camino
Estudio del Drenaje Obras Hidráulicas Estabilidad Estabilidad de Taludes Taludes Diseño de Pavimentos Movimiento de Suelos Pliego y Documentación Complementaria Impacto Ambiental
Aspectos a ser tomados en cuenta en el planeamiento de un proyecto de carretera, puentes y túneles Antecedentes Topografía, Geología, Tránsito Parámetros básicos de Diseño Alternativas de Trazado Trazado Nivel de Servicio Parámetros Definitivos y Sección Transversal del Camino
Estudio del Drenaje Obras Hidráulicas Estabilidad Estabilidad de Taludes Taludes Diseño de Pavimentos Movimiento de Suelos Pliego y Documentación Complementaria Impacto Ambiental
La recolección de la información geológica y geotécnica
Geología local y regional Geomorfología Hidrogeología Geología estructural
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Secuencia u orden de la investigación geológica
La investigación debe proceder de lo general a lo específico Cada uno de los métodos o etapas es una herramienta a se usada en el análisis del proyecto Cada método o etapa mejora la ¨precisión¨ del trabajo pero ninguno es la solución por sí sola Todos los métodos de exploración requieren de interpretación y criterio. Es solo mediante la aplicación de la interpretación y criterio que se tornan útiles al proyecto. 4
Etapas de desarrollo de un Proyecto de Ingeniería
Recolección de literatura y datos previos disponibles. Estudio de fotografías aéreas. Reconocimiento geológico de superficie. Investigación geofísica Perforación diamantina Calicatas, trincheras,túneles y piques exploratorios Ensayos in situ Ensayos de laboratorio Ensayos sobre modelos escala completa Construcción Monitoreo post-construcción y de performance
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Antes de iniciar cualquier programa de campo, se debe recopilar y evaluar toda la documentación técnica disponible: mapas topográficos, fotografías aéreas, mapas geológicos, fuentes de minerales, generales o locales, mapas geotécnicos, e informes que cubran el área del proyecto. Igualmente deben estudiarse, cuando los haya, informes de investigaciones del subsuelo de proyectos adyacentes o cercanos. Es necesario tener en cuenta que aun cuando los mapas e informes anteriores sean obsoletos y de valor limitado a la luz del conocimiento presente, una comparación de lo viejo con lo nuevo, a menudo revela información valiosa e inesperada. En esta etapa de reconocimiento es necesario hacer énfasis en la descripción de los rasgos y procesos que se observan más que en su interpretación.
ZONA DE ESTUDIO
ZONA DE ESTUDIO
Generalmente están espaciadas entre 250 m y 2,000 m, pero pueden estar más próximas dependiendo de puntos singulares, como en los casos de: Cambio en la topografía de la zona en
estudio. Por la naturaleza de los suelos o cuando los suelos se presentan en forma errática o irregular. delimitar las zonas en que se detecten suelos que se consideren pobres o inadecuados; Zonas que soportarán terraplenes o rellenos de altura mayor a 5.0m; Zonas donde la rasante se ubica muy próxima al terreno natural (h < 0.6 m); En zonas de corte, se ubicarán los puntos de cambio de corte a terraplén o de terraplén a corte, para conocer el material a nivel de subrasante.
Las calicatas se ubicarán longitudinalmente y en forma alternada, dentro de la faja que cubre el ancho de la calzada, con 1.50 m de profundidad mínima
El programa de exploración e investigación de campo comenzará con la ejecución de calicatas o pozos exploratorios.
Precencia de napa freática.
•
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Descripción visual de la calicata. En este aspecto se analizará de acuerdo a la formación geológica del suelo o roca teniendo en cuenta la altura de los estratos que se presentan; es decir: • Color • Tipo
del material.
de depósito.
• Inspección
arcillas.
•Presencia • Altura • Nivel
visual de la cantidad de gravas, arenas y
de restos orgánicos o rellenos antrópicos.
de los diferentes estratos.
freático si existiera. 16
DESCRIPCIÓN DETALLADO DEL ESTADO SUPERFICIAL DE LA CARRETERA EXISTENTE.
En este Tramo presenta ahuellamiento severo.
DESCRIPCIÓN DETALLADO DEL ESTADO SUPERFICIAL DE LA CARRETERA EXISTENTE.
Desgaste de la vía
DESCRIPCIÓN DETALLADO DEL ESTADO SUPERFICIAL DE LA CARRETERA EXISTENTE.
Presenta ahuellamiento y desgaste de la vía, agua discurre por la carretera.
Zona de Derrumbes
Desprendimiento de los materiales.
Pequeños huaycos que cruzan el eje de la vía
En la zona de estudio se ubica en laderas de pendientes onduladas a poco accidentadas donde básicamente se emplazara todo el eje.
Pruebas ó Ensayos in situ O
O O O
ENSAYO DE PENETRACIÓN DINÁMICA DE CONO CBR IN SITU DEFLECTÓMETRO DE IMPACTO VIGA BENKELMAN
ENSAYO DE PENETRACIÓN DINÁMICA DE CONO O
O
El PDC, mide la penetración dinámica por golpes, a través del terreno natural o suelo de fundación, levemente cementados. Se utiliza para exploraciones superficiales menores a 1.50m, y trabajan de preferencia en suelos granulares finos, que permitan el ingreso de la punta de penetración.
DESCRIPCIÓN DEL PDC
CBR in situ (ASTM D 4429) O
O
Mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas. Son utilizadas en las siguientes condiciones: Cuando el grado de saturación (porcentaje de "vacíos" llenos con agua) es 80% o mayor, cuando el material es de grano grueso y no cohesivo, así que no es afectado de manera significativa por cambios en la humedad cuando el suelo no ha sido modificado por actividades de construcción durante los dos últimos años anteriores al ensayo
Ensayo CBR in situ
Ensayo CBR in situ
DEFLECTÓMETRO DE IMPACTO FWD (ASTM D4694) Aplicación de una carga y la medición de la deformación producida en su superficie por efecto de la misma. O La deflexión : Evalúa la capacidad estructural , determinar los módulos de elasticidad de cada analizada. O
DEFLECTÓMETRO DE IMPACTO FWD (ASTM D4694) O
Vehículo tractor Remolque
O
El sistema hidráulico permite el levantamiento de las masas de ensayo hasta una determinada altura, desde la que se dejan caer sobre una placa de ensayo de 30 cm. de diámetro, pudiéndose aplicar al pavimento una carga variable a voluntad en función de las masas aplicadas y la altura de caída.
O
La medida de las deflexiones se realiza mediante sensores (geófonos) que se sitúan uno debajo de la placa de carga y a distancias variables de hasta 2,5 m. del punto de impacto
VIGA BENKELMAN O
Consiste en medir el desplazamiento vertical del pavimento ante la aplicación de una carga estática o de lenta aplicación
ENSAYOS EN LABORATORIO
CONTENIDO DE HUMEDAD. GRANULOMETRÍA. PLASTICIDAD. CLASIFICACIÓN DE SUELOS. EQUIVALENTE DE ARENA. PROCTOR CBR
CONTENIDO DE HUMEDAD DEFINICIONES La humedad o contenido de humedad de un suelo es la relación, expresada como porcentaje, del peso de agua en una masa dada de suelo, al peso de las partículas sólidas. OBJETIVO O El presente modo operativo establece el método de ensayo para determinar el contenido de humedad de un suelo. La determinación de la humedad natural (ensayo MTC E 108) permitirá comparar con la humedad óptima que se obtendrá en los ensayos Próctor para obtener el CBR del suelo (ensayo MTC E 132). Sí la humedad natural resulta igual o inferior a la humedad óptima, el Proyectista propondrá la compactación normal del suelo y el aporte de la cantidad conveniente de agua. Sí la humedad natural es superior a la humedad óptima y según la saturación del suelo, se propondrá, aumentar la energía de compactación, airear el suelo, o reemplazar el material saturado.
CÁLCULOS:
GRANULOMETRÍA El análisis granulométrico de un suelo tiene por finalidad determinar la proporción de sus diferentes elementos constituyentes, clasificados en función de su tamaño.
Es la propiedad de estabilidad que representa los suelos hasta cierto límite de humedad sin disgregarse, por tanto la plasticidad de un suelo depende, no de los elementos gruesos que contiene, sino únicamente de sus elementos finos. El análisis granulométrico no permite apreciar esta característica, por lo que es necesario determinar los Límites de Atterberg. Los Límites de Atterberg establecen cuan sensible es el comportamiento de un suelo en relación con su contenido de humedad (agua), definiéndose los límites correspondientes a los tres estados de consistencia según su humedad y de acuerdo a ello puede presentarse un suelo: líquido, plástico o sólido. Estos límites de Atterberg que miden la cohesión del suelo son: el límite líquido (LL, según ensayo MTC E 110), el límite plástico (LP, según ensayo MTC E 111) y el límite de contracción (LC, según ensayo MTC E 112). Límite Líquido (LL), cuando el suelo pasa del estado semilíquido a un estado plástico y puede moldearse. Límite Plástico (LP), cuando el suelo pasa de un estado plástico a un estado semisólido y se rompe. Límite de Contracción (retracción), cuando el suelo pasa de un estado semisólido a un estado sólido y deja de contraerse al perder humedad. Además del LL y del LP, una característica a obtener es el índice de plasticidad IP (ensayo MTC E 111) que se define como la diferencia entre LL y LP: IP = LL - LP
El índice de plasticidad indica la magnitud del intervalo de humedades en el cual el suelo posee consistencia plástica y permite clasificar bastante bien un suelo. Un IP grande corresponde a un suelo muy arcilloso; por el contrario, un IP pequeño es característico de un suelo poco arcilloso. En tal sentido, el suelo en relación a su índice de plasticidad puede clasificarse según lo siguiente:
Se debe tener en cuenta que, en un suelo el contenido de arcilla, de acuerdo a su magnitud puede ser un elemento riesgoso en un suelo de sub rasante y en una estructura de pavimento, debido sobre todo a su gran sensibilidad al agua.
La clasificación de los suelos se efectuará bajo el sistema mostrado en el cuadro de correlación de suelos SUCS – AASHTO. Esta clasificación permite predecir el comportamiento aproximado de los suelos, que contribuirá a delimitar los sectores homogéneos desde el punto de vista geotécnico.
Es la proporción relativa del contenido de polvo fino nocivo o material arcilloso en los suelos o agregados finos (ensayo MTC E 114). Es el ensayo que da resultados parecidos a los obtenidos mediante la determinación de los límites de Atterberg, aunque menos preciso. Tiene la ventaja de ser muy rápido y fácil de efectuar. El valor de Equivalente de Arena (EA) es un indicativo de la plasticidad del suelo.
Cuadro de Clasificación de suelos según Equivalente de Arena Equivalente de Arena
Característica
sí EA > 40
el suelo no es plástico, es arena
SI 40 > EA > 20
el suelo es poco plástico y no heladizo
si EA < 20
el suelo es plástico y arcilloso
PROCTOR MODIFICADO Este método, describe el procedimiento para la determinación de la relación entre el contenido de humedad y la densidad de los suelos compactados en un molde de tamaño dado, con un pisón de 4.54kg (10lb), que cae de una altura de 457mm (18pulg).
Método A.- Con un molde de 101.60mm (4pulg) de diámetro y material pasante del tamiz de 4.75mm (Nº 4). Método B.- Con un molde de 101.60mm (4pulg) de diámetro y material pasante del tamiz de 19.0mm (3/8 pulg). Método C.- Con un molde de 152.40mm (6pulg) de diámetro y material pasante del tamiz de 19.0mm (¾ pulg).
EQUIPOS NECESARIOS PARA REALIZAR EL PROCTOR MODIFICADO
RESULTADO DE ESTOS ENSAYOS EN LABORATORIO
Ensayo del CBR O
El ensayo de soporte de California se desarrolló por parte de la División de Carreteras de California en 1929 como una forma de clasificar la capacidad de un suelo para ser utilizado como subrasante o material de base en construcción de carreteras.
EQUIPOS
HERRAMIENTAS NECESARIA PARA EL ENSAYO
ENSAYO DE CBR.
ESFUERZO VS PENETRACIÓN
DENSIDAD VS CBR
CATEGORÍA DE LA SUBRASANTES EN FUNCION AL CBR
Para obtener el Módulo Resiliente a partir del CBR, se empleará la siguiente ecuación que correlaciona el Mr – CBR, obtenida del Appendix CC-1 “Correlation of CBR values with soil index properties ” documento que forma parte de MEPDG Mechanistic Empirical Pavement Design Guide – AASHTO 2008)
Diseño de la estructura del pavimento Para Afirmados la ecuación del método NAASRA, (National Association of Australian State Road Authorities, hoy AUSTROADS) que relaciona el valor soporte del suelo (CBR) y la carga actuante sobre el afirmado, expresada en número de repeticiones de EE:
Diseño de la estructura del pavimento Para pavimentos flexibles podemos usar el método del AASHTO 93’
Diseño de la estructura del pavimento Para pavimentos rígido podemos usar el método del AASHTO 93’
UBICACIÓN DE CANTERAS O BANCOS DE MATERIAL DE PRÉSTAMO
CANTERA DE MATERIAL DE PRÉSTAMO
CANTERA DE MATERIAL DE PRÉSTAMO
REQUISITOS TÉCNICOS PARA MATERIAL DE AFIRMADO GRADACIÓN
REQUISITOS TÉCNICOS PARA MATERIAL DE SUB BASE GRADACIÓN
REQUISITOS TÉCNICOS PARA MATERIAL DE BASE GRADACIÓN
