CAPITULO III. ESTUDIO GEOTECNICO
3.4. ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LOS ENSAYOS SOBRE LA LINEA
Las 676 muestras obtenidas, se clasificaron según el sistema HRB (ver Anexo 16, pág.L) y se agruparon en aquellas que tenían características físicas mecánicas similares para efectuarles los ensayos correspondientes, con la finalidad de obtener las características básicas de los suelos, tales como: límites, índices, clasificación y CBR.
De acuerdo a los resultados de laboratorio obtenidos (Ver Anexo 17, pág.LI), los materiales predominantes en la capa superficial son los suelos Gravo - Areno - Limosos que se clasifican según el sistema HRB como A-2-4, se encontraron Arena - Gravo - Arcillosa tipo A-2-6 y A-2-7, así como también se hallaron Gravo - Arena - Limosa tipo A- 1-a, suelo Arcilloso (A-7-5), suelos limosos tipo A-4 y A-5 y Arena - Gravo - Limosa tipo A-2-5.
El Índice de Grupo (IG) de los suelos predominantes es de 0 para los A-2-4, A-2-6, A-1- a, A-2-5, para los A-2-7 y A-5 es de 0 a 2, para los A-4 es de 2 y de 2 a 20 para los A-7- 5. Lo que indica una calidad regular para cimentación de terraplenes o estructuras de pavimento.
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El Límite Líquido de estos suelos varía desde 29% hasta 68% (AASHTO T-89), obteniendo como valor medio 48%. En cuanto al Índice de Plasticidad (AASHTO T-90), este varía de 3% hasta un 28%, con valor promedio de 12%. Ver Anexo 17.
Del total de muestras recolectadas, 44 de ellas resultaron ser, utilizado en secciones que son inundables; este material suele estar formado por fragmentos de roca de gran tamaño entre los 100mm y 900mm.
A continuación se observa la Tabla No. 19 y la Figura No. 4, en la cual se presenta la
distribución por tipo de suelos en la capa de rodamiento obtenidos en los ensayos de laboratorio:
Tabla No. 19: Clasificación de Muestras Clasificación
H.R.B Significado
Cantidad Muestras
Extraídas L.L % I.P %
A-2-4, (0) Gravo Arena Limosa 169 29<L.L<40 7<I.P<10
A-2-5, (0) Arena Gravo Limosa 24 41<L.L<55 8<I.P<10
A-2-6, (0) Arena Gravo Arcillosa 104 34<L.L<40 11<I.P<14
A-2-7, (0) Arena Gravo Arcillosa 76 42<L.L<57 13<I.P<21
A-4, (2) Suelo Limoso 7 35<L.L<38 3<I.P<7
A-7-5, (2-20) Suelo Arcilloso 247 41<L.L<68 11<I.P<28
A-1-a, (0) Gravo Arena Limosa 1 29 6
A-5, (0-2) Suelo Limoso 4 46 10
- Roca 44 - -
676
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Figura No. 4: Distribución de tipos de suelo en la capa de rodamiento
Fuente: Elaboración Propia
Los suelos tipo A-7-5 (Suelos Arcillosos), se encuentran en profundidades entre el rango de 0.8 metros a los 1.50 metros de profundidad.
En proporciones muy bajas se localizaron suelos tipo A-4 y A-5 (Suelos Limosos) en profundidades entre los 0.8 metros y los 1.50 metros.
También se encontraron suelos A-2-4, A-2-5, A-2-6 y A-2-7 (Suelos Gravo Areno Limosos y Suelos Areno Gravo Arcillosos) los cuales se localizaron a lo largo de toda la vía, prevaleciendo en algunos puntos hasta en los 1.50 metros de profundidad.
Cabe destacar, que el material sobresaliente presenta espesores en el rango de los 0 a los 0.60 metros y hasta de 1.50 metros, es una capa de material granular clasificada como suelo tipo A-2-4. En todo el tramo, se observa esta misma característica, con algunas variaciones en el tipo de suelo y la estructura de ubicación en el subsuelo. El perfil estratigráfico de los suelos encontrados en el trayecto se presenta en el Anexo 18,
25.00% 3.55% 15.38% 11.24% 1.04% 36.54% 0.15% 0.59% 6.51%
Tipos de suelo en la capa de rodamiento
A-2-4 (0) A-2-5 (0) A-2-6 (0) A-2-7 (0) A-4 (2) A-7-5 (2-20) A-1-a (0) A-5 (0-2) Roca
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pág.LXI. La estratigrafía corresponde exactamente a los grupos de suelos encontrados a lo largo del tramo.
El resultado de los sondeos determinó que del total de las muestras obtenidas, 258 de ellas presentaron materiales limosos o arcillosos, en las muestras restantes se encontró que en su composición había presencia de materiales granulares, los cuales son aptos para la construcción de obras horizontales (en nuestro caso, hacemos referencia a pavimento articulado).
En los sectores donde hay presencia de Suelos Arcillosos y Suelos Limosos en medio de dos materiales de regular a bueno, localizados a cierta profundidad se extraerá dicho material y se sustituirá con material del sitio o con cualquiera de los materiales de los bancos estudiados que cumplan con las características adecuadas, posteriormente se tendrá que compactar al 100% como mínimo del Próctor Estándar.
En la terracería escarificar los últimos 15 centímetros y compactarlo al 100% del Proctor Estándar. En el Anexo 19, pág. LXXII se presenta una tabla en la que se especifican las estaciones y volumen del material que será removido por no ser apto para su uso.
La capa superior es la que presenta mayor resistencia por poseer materiales granulares, se propuso que la sub-rasante estará al nivel actual de la vía.
3.5. RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DE C.B.R
Con el objetivo de caracterizar completamente los componentes del suelo existente, se obtuvieron muestras para la realización de ensayes de C.B.R a cada 500 metros a lo largo del camino.
El CBR de un suelo es la carga unitaria correspondiente a 0.1” ó 0.2” de penetración, expresada en por ciento en su respectivo valor estándar. Es una medida comparativa de
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la resistencia al corte de un suelo granular o estabilizado bajo condiciones de humedad y densidad controlada. El ensayo permite obtener un número de la relación de soporte, que no es constante para un suelo dado sino que se aplica solo al estado en el cual se encontraba el suelo durante el ensayo.
Los ensayos de CBR se hacen usualmente sobre muestras compactadas al contenido de humedad óptimo para un suelo específico determinado, utilizando el ensayo de compactación estándar o modificado del experimento.
El valor de C.B.R (California Bearing Ratio) de la sub rasante es el más importante de definir, dado que a través de este se obtendrá el valor del MR (Módulo Resilente) a ser utilizado en el diseño.
En total se analizaron 133 muestras (Resultados se presentan en Anexo 20, pág. LXXIII) a las cuales se les realizaron todos los estudios según normas correspondientes.
Las muestras se compactaron al 95% del Proctor Estándar, garantizando así un buen material de fundación para la determinación de los espesores de las capas a utilizar en la estructura de pavimento.
Para la selección del C.B.R de diseño, fue necesaria la realización de distintas pruebas, teniendo en cuenta la longitud del tramo. Todas las pruebas, como es de esperarse que los resultados obtenidos difieran entre sí a causa de las variaciones naturales del suelo a lo largo del tramo en estudio.
El valor a tomar de los materiales existentes debe ser representativo del tramo a considerar en el diseño del pavimento, por lo que existen varios criterios para la selección del C.B.R adecuado, siendo el más utilizado el del Instituto de Asfalto, que recomienda tomar un valor tal que el 60%, 75% o el 87.5% de los valores individuales que sean
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mayores o iguales que él, de acuerdo con el tránsito que se espere circule por el pavimento, tal como se indica en la Tabla No. 20 que se presenta a continuación:
Tabla No. 20: C.B.R de Diseño según el Instituto de Asfalto.
Nivel de Tránsito Valor Percentil para
diseño de Sub Rasante
<104 ESAL’s 60
104 a 106 ESAL’s 75
>106 ESAL’s 87.5
Fuente: Manual de Pavimento (SIECA)
A continuación se presenta la Tabla No. 21 donde se detalla el porcentaje de muestras de C.B.R utilizando el Método del Instituto de Asfalto.
Tabla No. 21: Porcentaje de las Muestras de C.B.R utilizando el Método del Instituto de Asfalto. C.B.R Saturado a 95% Compactación f % 2 17 133 100 3 28 116 87 7 36 88 66 13 5 52 39 14 39 47 35 - (Roca) 8 8 6 TOTAL 133
Fuente: Elaboración Propia
Puesto que los Ejes Equivalentes (ESAL’s) calculados para este tramo es de 856,942 (ver Anexo 35, pág.CVIII); el valor percentil de diseño que se usará, será del 75%. En la Figura No. 5 se muestra la obtención del C.B.R de diseño a utilizar en el Diseño de las capas de Pavimento.
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Figura No. 5: CBR de Diseño con Percentil 75%
Fuente: Elaboración Propia
El C.B.R de diseño con percentil 75% obtenido según las muestras analizadas es de 5.2 según el método del Instituto de Asfalto, este dato es de suma importancia puesto que, será utilizado en el Diseño de los espesores de las Capas del Pavimento.