FACULTAD DE INGENIERIAESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

TEMA

“Resistencia de diseños en suelos de fundación”

AUTORES:

Peñaloza Ricapa, Henry

Martinez Chávez Edgar

Tineo Evangelista Jordan

ASESORA:

Hugo Casso Valdivia

CURSO

Pavimentos

LIMA – PERÚ

(2016 – I)

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ÍNDICE

I. INTRODUCCIÓN 1

II. ARGUMENTACION

RESISTENCIA DE DISEÑO 1

PERIODO DE DISEÑO DE PAVIMENTO

ESTUDIO DE TRAFICO INCLUYENDO VOLUMEN Y DISTRIBUCIÓN DE

PESO POR EJE 1

MÉTODOS DE DISEÑO 1

III. CONCLUSIONES 1

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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I. INTRODUCCIÓN

El suelo es la estructura de soporte de la estructura del pavimento y representa uno de

los problemas más complejos de modelar y predecir su comportamiento, debido a que es

afectado por muchos factores. Proporciona una parte sustancial de la capacidad general del

sistema estructural del pavimento, sobre todo en los pavimentos flexibles. Los esfuerzos

generados por las cargas de tráfico son mayores en las capas superiores y disminuye con la

profundidad. Las capas superiores son de mayor calidad y de mayor costo y los de menor

calidad y menor costo se utilizan para las capas más profundas de la estructura. Los suelos de

fundación pueden ser naturales o transportados (rellenos).

El diseño de pavimentos es una disciplina de la ingeniería civil que se encarga de la

determinación de los espesores y las características físicas mecánicas que deben tener los

materiales que comprenden la estructura de una vía para que sea capaz de soportar las

cargas de tráfico y ambientales a los que será sometidos durante un determinado periodo de

tiempo. Esto y otras razones nos llevan a presentar la investigación resistencia de diseño en

suelos de fundación. Esta disciplina se inició con la construcción de los primeros caminos sin

embargo es a partir de la aparición de los vehículos que cobra in impulso mayor, siendo cada

vez más sofisticada en términos de los elementos de análisis y predicción del

comportamiento.

Los primeros métodos de diseño de pavimentos fueron principalmente empíricos y se

basaban en relaciones similares a las desarrolladas en la mecánica de suelos, estableciendo

cargas límites para mantener los esfuerzos cortantes bajo ciertos niveles para evitar fallas.

Estos métodos, por lo general, consideraban en el diseño una carga máxima a la que sería

sometida la estructura y el diseño consistía en dimensionar los espesores para soportar esa

carga de diseño. Estos primero métodos caracterizaban a los materiales en base a ensayos

disponibles y desarrollados para la geotecnia, posteriormente fueron apareciendo ensayos

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exclusivos para la determinación de las propiedades de los materiales granulares, suelo de

fundación y superficie de rodadura.

Actualmente la ingeniería de pavimentos es una disciplina por sí misma, combina el

conocimiento de la mecánica de los materiales, el análisis estructural de los componentes, las

tecnologías constructivas y la gestión de conservación. Esta interacción entre diferentes áreas

de conocimiento representa un reto para el ingeniero de pavimentos quien debe buscar la

solución más adecuada al costo más efectivo. Para Diseño de Pavimentos, se requiere

conocer las propiedades de los suelos que servirán como suelos de fundación y sub rasante,

pudiendo ser naturales o artificiales (corte o relleno) cabe mencionas que estos estudios son

fundamentales para. Resistencia de diseño de suelo de fundación.

En la ingeniería de pavimentos se han incorporado nuevos conceptos como esfuerzos,

deformación, módulo elástico, comportamiento resiliente, etc. que deberá ser conocidos por

el lector. En el presente capítulo se definirán algunos de estos conceptos y los otros serán

explicados en capítulos especiales. La estructura que se apoya sobre el terreno de fundación

o subrasante, y que está conformado por capas de materiales de diferentes calidades y

espesores, que obedecen a un diseño estructural, se denomina pavimento. La estructura del

pavimento está destinada a soportar las cargas provenientes del tráfico. Tradicionalmente, los

métodos de diseño de pavimentos, han sido empíricos; es decir, que la experiencia

representaba un papel importante. Se requería que el ingeniero tuviese muchos años en el

área para, de alguna manera, poder interpretar los resultados de las investigaciones de

campo y realizar el diseño.

Los pavimentos asfálticos están conformados por una carpeta asfáltica apoyada

generalmente sobre dos capas no rígidas, la base y sub base. No obstante puede prescindirse

de cualquiera de estas capas dependiendo de las necesidades particulares del proyecto. La

distribución típica de las capas que conforman la estructura del pavimento

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II. ARGUMENTACION

II.1. Resistencia de diseño

El soporte proporcionado por el suelo al pavimento de suelo-cemento es el

elemento más importante en el procedimiento de diseño. El soporte del suelo es

medido en términos del módulo de Westergaard de reacción del suelo k, el cual

se determina mediante ensayos de placa sobre el terreno. El procedimiento

para la medición en campo de los valores de k esta dado en el Manual Técnico

del Ejercito TM5-824-3. En caso que no esté disponible el equipo para la

determinación del valor-k mediante el ensayo de placa, las relaciones

aproximadas listadas en la Tabla 2 pueden ser utilizadas a modo de guía; ellas

están basadas en ensayos de laboratorio sobre tipos generales de suelos.

Desde que estas relaciones son aproximadas y frecuentemente influenciadas

por variaciones en los métodos de ensayos, podrán ser modificadas de acuerdo

a la práctica local.

Suelos muy blandos que tengan valores de resistencia significativamente

menores que los valores de soporte mostrados en la Tabla 2, no serán capaces

de soportar el equipo necesario para alcanzar una adecuada compactación del

suelo-cemento. Estos suelos deberán ser mejorados mediante diversos

métodos descritos en el Manual de Construcción de Suelo-Cemento de la PCA.

Tabla 2. Relaciones entre Tipos de Suelos y Valores de Soporte

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II.2. Periodo de diseño

El periodo de diseño seleccionado convencionalmente por el procedimiento

es de 20 años. Sin embargo este valor no hay que confundirlo con la vida de

servicio de los pavimentos con suelo-cemento. Proyectos que han sido

construidos a mediados y finales de 1930’s muestran que sus vidas útiles no

han sido excedidas, y que las capas de suelo-cemento aún siguen funcionando

como principal elemento que soporta las cargas.

Debido a que la selección del periodo de diseño es algo arbitrario y que la

formulación del diseño no es particularmente sensible a las variaciones en el

periodo de diseño, el diseñador puede seleccionar un valor diferente de este y

proporcionar el volumen total de tráfico en forma concordante.

Se define como el tiempo elegido al iniciar el diseño, para el cual se

determinan las características del pavimento, evaluando su comportamiento

para distintas alternativas a largo plazo, con el fin de satisfacer las exigencias

del servicio durante el periodo de diseño elegido, a un costo razonable.

Generalmente el periodo de diseño será mayor al de la vida útil del pavimento,

porque incluye en el análisis al menos una rehabilitación o recrecimiento, por lo

tanto éste será superior a 20 años. Los periodos de diseño recomendados por

la AASHTO se muestran en la tabla IV.1.

Tabla IV.1. Periodos de Diseño en Función del Tipo de Carretera

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II.3.Estudio de trafico incluyendo volumen de peso por eje

Los pesos y volúmenes de las cargas por eje esperados durante el periodo

de diseño son los factores más importantes en la determinación del espesor de

diseño. El análisis de tráfico usado en este procedimiento incluye:

a) Determinación del tráfico promedio diario en ambas direcciones (TPD) y los

porcentajes de camiones.

b) Proyección del tráfico al futuro periodo de diseño.

c) Determinación de la distribución probable eje-carga.

d) Cálculo del Factor de Fatiga.

Sin embargo, cualquier otro método que proporcione una razonable estimación

de estos factores de tráfico pueden ser empleados. El tráfico promedio diario en

ambas direcciones y el porcentaje de camiones puede ser obtenido directamente

de una encuesta del tráfico del proyecto, o de datos que pueda estar disponible

en el Departamento de Transportes o Municipalidad, para el proyecto específico

o para otros proyectos que tienen un tráfico similar. Si se efectúan conteos de

tráfico de 24 horas, estos son efectuados durante uno o más días entre lunes y

viernes. Estos conteos son ajustados a valores promedio diarios. Como una guía

para efectuar estos ajustes puede consultarse la sección de planificación de

encuestas del Departamento de Carreteras.

Las tasas de crecimiento del tráfico y los factores de proyección

correspondientes son empleados para estimar el Trafico Promedio Diario (TPD)

de diseño y el número de camiones que emplearán el pavimento durante el

periodo de diseño. Las secciones de planificación de encuestas de los

departamentos estatales de carreteras son fuentes muy útiles para conocer el

crecimiento del tráfico y los factores de proyección. Los ingenieros determinan

estos factores para proyectos de carreteras estatales y, en algunos casos, para

caminos locales y calles, y otros proyectos dentro de sus estados.

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La Tabla 3 muestra las relaciones entre las tasas anuales de crecimiento y

los factores de proyección de 20 años. El crecimiento del tráfico anual varía de 2

a 6 por ciento, siendo los valores más bajos más aplicables a los tipos de

caminos y calles donde se emplea comúnmente el suelo-cemento. Las tasas de

crecimiento más altas son para carreteras urbanas y entre ciudades. Para

caminos rurales secundarios rurales de dos carriles y calles residenciales donde

la función principal es el uso de la tierra o el servicio de propiedad contiguo, las

tasas de crecimiento de tráfico pueden ser bastante más bajas que 2 por ciento.

Para calles residenciales y calles colectoras de tráfico ligero, el crecimiento del

tráfico no es significativo como para afectar el espesor de diseño.

Tabla 3. Tasas anuales de crecimiento de tráfico y factores de proyecciónCorrespondientes

Para calles y caminos de mediano a alto tráfico, debe efectuarse la verificación

de la capacidad de diseño de las vías para asegurar que se cuenta con el

número suficiente de carriles para el tráfico proyectado. La Tabla 4 puede

emplearse para una verificación gruesa. En el Apéndice A se dan los métodos

para el diseño para capacidad de tráfico.

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Distribución de cargas por eje

La información sobre la distribución de cargas por eje para el tráfico de

camiones es necesaria para calcular los números de ejes simples y tándem de

los diversos pesos esperados durante el periodo de diseño. Estos datos se

emplean después para el cálculo del Factor de Fatiga, el cuál expresa los efectos

de fatiga producidos por el número y pesos de las cargas por eje.

II.4.Método de diseño

El método de diseño han evolucionado con el tiempo, pasando de ser puramente

empíricos a ser más analíticos. Estos cambian con el tiempo más lentamente que el desarrollo

tecnológico en las resistencias de diseño suelos de fundación debido a que requieren a ser

adecuadamente verificados y calibrados para tener la certeza de que los diseños resultantes

funcionaran de la forma en que se plantean en el diseño. Esta evolución ha sido acelerada con la

posibilidad de ejecutar ensayos en campo y laboratorios más precisos y que producen mejores las

condiciones reales de servicio, adicionalmente la capacidad de procesamiento de las

computadoras se ha incrementado dado la oportunidad de resolver modelos más complejos con

un mayor número de variables y por ende más realístico .

a) Método empírico

Se basa en relaciones entre ensayo y espesores de capa basada

principalmente en observaciones, solamente se puede aplicar a condiciones

similares a las cuales se realizaron las observaciones. Un ejemplo de este

método es el denominado método CBR.

b) Método de esfuerzo cortante

Este topo de método se basa en el principio de definir los espesores del

pavimento de tal manera que los esfuerzos cortantes o la deflexión se

controla para que no exceda determinados límites y por lo tanto no se

produzcan fallas por fatiga. La mayor limitación de este tipo de método es

que aun en caso de los pavimentos desarrollen esfuerzos o deflexiones

menores a los admisibles las condiciones funcionales de la vía pueden fallar o

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en el caso de las deflexiones los esfuerzos en el interior de la estructura

pueden ser excesivos.

c) Método de regresión basados en pistas de prueba

Este tipo de método desarrolla las relaciones entre las variables de

diseño y los espesores del pavimento basados en tramo o pistas de prueba.

Estas secciones o tramos de prueba son construidas para cubrir un

determinado rango de variación que permita tener relaciones entre tráfico,

carga por eje, tipo de material, clima y suelo de fundación con la condición

estructural o funcional del pavimento. El método AASHTO es un ejemplo de

este tipo de métodos

d) Métodos mecanisticos – empíricos

Este tipo de método se basa en ecuaciones fundamentales del

comportamiento de los materiales y del comportamiento de la estructura

del tal forma que se pueda a obtener de forma analítica (mecanistica) el

resultado. Sin embrago debido que estas expresiones requieren, en la

mayor cantidad de casos, calibraciones para hacer ajustadas a la condiciones

reales se denominan mecanisticos empíricos. Son ejemplos de estos tipos de

métodos el desarrollador por NSHRP o el desarrollador del Shell.

III. CONCLUSIONES

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IV. CONCLUSIONES

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V. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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