Ensayos de Laboratorio Para El Control de Calidad en Pavimentos

8/18/2019 Ensayos de Laboratorio Para El Control de Calidad en Pavimentos

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Diseño de Pavimentos

INTRODUCCION

Este método se emplea casi exclusivamente para calcular volúmenes en

proyectos lineales de construcción como carreteras, vías férreas y canales. En

este método, después de estacar la línea eje del camino se toman perfiles del

terreno llamado “secciones transversales o ángulos rectos con la línea eje”,

generalmente a intervalos de ! o "!! pie #" o $! metros%. &a determinación de

las secciones transversales consiste en la medición de las elevaciones del terreno

y de sus correspondientes distancias perpendiculares a la i'(uierda y a la derec)a

de la línea eje. &as lecturas de*en tomarse en la línea eje, en los puntos altos y

*ajos y en las localidades donde se presentan cam*ios de pendiente para

determinar con precisión el perfil del terreno. Esto puede )acerse en el campo

usando nivel, estacas y cinta.

+ran parte del tra*ajo de campo (ue antiguamente significa*a el tra'o de líneas

ejes preliminares, la o*tención de datos de las secciones transversales, la fijación

de estacas de talud y otras mediciones en los levantamientos para vías terrestres,

se efectúa a)ora más eficientemente gracias a la fotogrametría.

espués (ue se )an tomado y graficado las secciones transversales, las plantillas

de dise-o “perfiles de la *ase y taludes de la excavación o terraplén planeado” se

superponen en cada tra'o para definir la excavación o terraplén por construirse en


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superponen en cada tra'o para definir la excavación o terraplén por construirse en

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OBJETIVOS

Ela*orar las secciones transversales de un tramo de la vía con diversas

variaciones en su recorrido. las dimensiones e inclinaciones para así definir las

áreas y los volúmenes constituidos entre las secciones.

Ela*orar una metodología (ue permita al estudiante de ingeniería civil poder

desarrollar proyectos de carreteras utili'ando el programa de dise-o y di*ujo,

como el /010&$ y el 0/.

&as medidas tomadas llevaran consigo una *uena compensación de una

nivelación, ya sea esta por puntos de cam*io acumulados y2o distancia

acumulada3 lo (ue posteriormente arrojará consigo una compensación de las

cotas iniciales para corregir luego cada uno de los puntos restantes (ue eran

intermedios o laterales a los puntos compensados. y por ultimo llevara a un *uen

plano de los perfiles longitudinales y transversales para calcular los cortes o

terraplenes de cada uno de los perfiles transversales, con el fin de calcular al

concluir con la cu*icación del terreno, lo (ue visará el futuro movimiento de tierra

en la o*ra.


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ENSAYOS DE LABORATORIO Y DE CAMPO NECESARIOS PARA EL

CONTROL DE CALIDAD EN PAVIMENTOS

.4/onceptos 5ásicos6

7avimentos6 Es la capa constituida por uno o más materiales (ue se colocan

so*re el terreno natural o nivelado, para aumentar su resistencia y servir para la

circulación de personas o ve)ículos. Entre los materiales utili'ados en la

pavimentación ur*ana, industrial o vial están los suelos con mayor capacidad de

soporte, los materiales rocosos, el )ormigón

y las me'clas asfálticas.

Tipos de Pavimentos:

Pavimento ati!"#ado

6 posee una capa de )ormigón (ue se caracteri'a por ser

muy resistente y flexi*le demás se le agregan varios elementos como el

http://es.wikipedia.org/wiki/Hormig%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Mezclas_asf%C3%A1lticashttp://es.wikipedia.org/wiki/Mezclas_asf%C3%A1lticashttp://es.wikipedia.org/wiki/Hormig%C3%B3n


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Pavimento $%ido6 está sostenido so*re una capa de material, está dotado de

una losa de cemento )idráulica. Estos tienen la capacidad de soportar cargaspesadas gracias a su *ase de concreto.

Estos tipos de pavimento son *astante económicos, so*re todo a la )ora del

mantenimiento.


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4/ondiciones necesarias (ue se de*en tener para llevar a ca*o un *uen control de

la calidad de los pavimentos, es la siguiente6

7ersonal competente6 ingenieros civiles, geólogos, (uímicos, de*idamente

colegiados y analistas expertos en las diversas áreas de ensayo6 suelos,

concreto, asfalto, etc. Empresas u organi'aciones encargadas de la reali'ación de los tra*ajos,

(ue tengan infraestructura apropiada. &a*oratorio de ensayo con acreditación oficial, para (ue los resultados

tengan valor oficial.


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demás de o*servaciones de tipo litológico, se pueden o*tener datos

so*re la compacidad del material, la esta*ilidad de las paredes de la

excavación, nivel freático, etc. 8am*ién permiten la ejecución de algunos

ensayos in situ a diferentes cotas, como el penectrómetro dinámico de

cono.

Existen tam*ién los llamados métodos geofísicos, siendo los más utili'ados6;étodos sísmicos

;étodos eléctricos, sondeos eléctricos verticales #9.E.1.%;étodos gravimétricos+eorradar

l igual (ue en el caso de los ensayos “in situ”, existe una gran variedad de

ensayo de la*oratorio disponi*les, dependiendo de las características del

terreno. &os ensayos más usuales son los de IDENTI)ICACI*N, de

RESISTENCIA y de DE)ORMABILIDAD+

&a toma de muestras de*e ser lo más representativa posi*le de la realidad a


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e la reali'ación de este ensayo se o*tiene la siguiente información6

• istri*ución granulométrica del suelo anali'ado.

• /lasificación de los suelos granulares.• 9e puede, en algunos casos, inferir su origen geológico.

• 9e pueden o*tener parámetros como el diámetro efectivo, coeficiente de

uniformidad, y coeficiente de curvatura.

Detemina!i0n de #os L$mites de Atte(e%:Es junto con la granulometría uno de los ensayos más comunes, de*ido a la

información (ue se o*tiene del mismo y la posi*ilidad de clasificar un suelo a

partir de los datos o*tenidos.El contenido de agua o )umedad límite al (ue se produce el cam*io de estado

varía de un suelo a otro. El método usado para medir estos límites se conoce


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Contenido en 1"medad:Es junto con el contenido de vacíos, una de las características fundamentales

para explicar el comportamiento del suelo #especialmente en a(uellos de

textura más fina%, como por ejemplo cam*ios de volumen, co)esión, esta*ilidad

mecánica.El método tradicional de determinación de la )umedad del suelo en la*oratorio,

es por medio del secado a )orno, la relación #@% entre el peso agua 2 partículas

sólidas. Atros métodos para determinar el contenido de )umedad6 método delalco)ol metílico, método del 9peedy, y método nuclear.

Ensa/o de Co#apsa(i#idad:

&a colapsa*ilidad es la tendencia (ue puede tener un terreno a reducir su

volumen de forma rápida #colapso%. Este fenómeno sucede en determinados

tipos de suelos, como son los de granulometría tipo limo y los (ue pueden

perder parte de sus componentes por lavado de finos #rellenos% o por disolución

#yesos%.El ensayo reproduce el efecto de una saturación sú*ita del terreno cuando está

sometido a una carga de magnitud prefijada.9e estudia en suelos naturales poco consolidados, rellenos y terrenos con alto

contenido de limos. Ensayos de identificación de suelos:. Ensayos+/B.


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El fenómeno de consolidación, se origina de*ido a (ue si un suelo parcial o

totalmente saturado se carga, en un comien'o el agua existente en los poros

a*sor*erá parte de dic)a carga puesto (ue esta es incompresi*le, pero con el

transcurso del tiempo, escurrirá y el suelo irá a*sor*iendo esa carga

paulatinamente.

Ensa/os 2"$mi!os:

Ensayos destinados a determinar la agresividad del terreno con las estructuras

proyectadas en el mismo, especialmente a las estructuras de )ormigón, como

suelen ser las o*ras de drenaje./ontenido en materia orgánica/ontenido en sulfatos solu*les en suelos

cide' del suelo.

Ensa/o Tia'ia#:

Es un ensayo (ue se emplea para determinar los principales parámetros

resistentes de un suelo, es decir, delimitar los estados de tensiones principales

posi*les de los no posi*les.El um*ral (ue separa am*os estados es una recta (ue viene definida por el

ángulo de ro'amiento interno del suelo #CD% y la co)esión #/%.Existen diferentes tipos de ensayos triaxiales (ue a continuación se descri*irá


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♣ =o /onsolidad y =o renado #..%6 sirve para determinar la resistencia

de un suelo en condiciones de resistencia a corto pla'o. &a densidad, la

ad)erencia y unión entre partículas permanece intactas

independientemente del nivel de carga.

Ensayo 7roctor6El ensayo 7roctor es un ensayo de compactación de suelo (ue tiene como

finalidad o*tener la )umedad óptima de compactación de un suelo para una

determinada energía de compactación.&a )umedad óptima de compactación es a(uella )umedad #@de agua% para la

cual la densidad del suelo es máxima, es decir la cantidad de agua (ue )emos

de a-adir a un suelo para poderlo compactar al máximo con una energía

concreta.Existen dos tipos de ensayo proctor. &a reali'ación de un tipo u otro de*erá

estar de acorde con el material y el e(uipo de compactación (ue se utili'ará en

o*ra.

eterminación de la capacidad de soporte /5F del suelo6El ensayo /5F mide la carga necesaria para penetrar un pistón de dimensiones

determinadas a una velocidad previamente fijada en una muestra de suelo,

compactada según su proctor, formada por tres pro*etas #generalmente

compactada a ", $! y G! golpes2capa%, después de )a*erla sumergido en


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los rayos gamma provenientes de una fuente radiactiva y los

electrones de las ór*itas exteriores de los átomos del suelo, la cual es

captada por un detector gamma situado a corta distancia de la fuente

emisora, so*re, dentro o adyacente al material a medir.

8odos los aspectos mencionados, tienen por finalidad asegurar la calidad de las

o*ras viales, es decir (ue cumplan el o*jetivo para el (ue fueron proyectados, al

menor costo posi*le.Estos controles tienen (ue estar muy *ien coordinados unos con otros para

llegar a la meta re(uerida. &os ejecutores de la o*ra #contratista y supervisor%,

de*en contar con un la*oratorio (ue tenga personal vigente, y si las condiciones

del ensayo así lo re(uieren, de*en contar con condiciones am*ientales

controladas.

CONTROL DE CALIDAD6


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ENSAYO CBR: METODO DE ENSAYO Y SU IMPORTANCIA EN

PAVIMENTOS

/onceptos 5ásicos6

/.5.F6 El /5F es el valor de la resistencia al esfuer'o normal de un suelo ya

sea como elemento estructural de *ase, su**ase y su*rasantes *ajo

condiciones desfavora*les de compactación y de )umedad. &os suelos

granulares no plásticos y granulométricamente *ien graduados, serán a(uellos

(ue alcancen mejor resultado de valores soportantes o /5F.

/F7E8, 97EFB0/0E E FA;0E=8A A FAF6 parte superior de

un pavimento, por lo general de un pavimento *ituminoso o rígido, (ue sostiene

directamente la circulación ve)icular.

59E6 Es la capa de espesor dise-ado, constituyente de la estructura del

pavimento, destinada fundamentalmente a distri*uir y transmitir las cargas

originadas por el tránsito, a las capas su*yacentes y so*re la cual se coloca la

carpeta de rodadura.

9559E6 Estructura fundamental, (ue neutrali'a los efectos destructivos de

las cargas transmitidas desde las superficie de aplicación.&a capa de *ase y de su**ase6 las diferencias entre am*as está a veces en las

dif i d l t i l tili d l t í


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;á(uina /5F6


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8res especímenes de suelo son compactados con su )umedad óptima con

diferentes energías #G,


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&os diferentes métodos de dise-o, como 9J8A H$, HK y 7/ K:, consideran al

menos las siguientes capas para el dise-o estructural de los pavimentos de

concreto6

S"(asante

Es el suelo de cimentación del pavimento, pudiendo ser suelo natural,

de*idamente perfilado y compactado3 o material de préstamo, cuando el suelo

natural es deficiente o por re(uerimiento del dise-o geométrico de la vía a

proyectar.

&os materiales (ue pueden ser empleados como su*rasante serán de preferencia

materiales de tipo granular.

S"((ase

Es la capa (ue está apoyada so*re la su*rasante, compuesta por materiales

granulares de *uena gradación. e*erá ser perfilada y compactada entre el H@

y "!!@ de su máxima densidad seca mediante el ensayo proctor estándar. El

empleo de una su**ase implica mejorar la capacidad de soporte de suelo (ue se

traduce en una reducción del espesor de carpeta de rodadura. 9in em*argo, el

impacto no es significativo.

Base

7ara el pavimento de concreto no es común pero podría darse el caso en


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Está conformada por me'cla de concreto )idráulico. &os métodos de dise-o

especifican dise-os de me'cla con ;ódulo de Fotura a la Blexión #;F% superiores

a :< Lg2cm


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Tipos de pavimento

Existen tres tipos de pavimentos de concreto6

• 7avimento de concreto simple con juntas.

• 7avimento de concreto armado con *arras transversales.

• 7avimento de concreto continuamente refor'ados.

Pavimento de !on!eto simp#e !on 4"ntasEn este tipo de pavimentos se re(uiere reali'ar juntas de contracción transversal

cada $. y G.! metros. &a transferencia de carga entre pa-os adyacentes se

puede dar mediante tra*a'ón de agregados o mediante el empleo de pasajuntas.

&as juntas inducen el agrietamiento propio del comportamiento del concreto por

las tensiones originadas de*ido a los cam*ios de temperatura y )umedad.

Pavimento de !on!eto amado !on (aas tansvesa#es

&a carpeta de rodadura es de concreto refor'ado con mallas de acero, las (ue

permiten ampliar las distancias entre las juntas entre I. y H.! metros. un(ue

tiene refuer'o moderado de acero siempre se espera (ue se produ'can fisuras

controladas dentro de los pa-os. El refuer'o controla parte de las tensiones y

permite tener espaciamientos mayores entre las juntas. &a transferencia de carga


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)ori'onte, así como del nivel de servicio deseado y, en su caso, de los estudios

económicos pertinentes. e dic)os estudios se deducirán las previsiones de

ampliación.

En cual(uier caso se tendrán en cuenta las siguientes consideraciones6

En carreteras de cal'adas separadas6

4 =o se proyectarán más de cuatro carriles por cal'ada ni menos de dos en la

sección tipo. =o se computaran, a estos efectos, los carriles de cam*io de

velocidad o de tren'ado y los incluidos en confluencias y *ifurcaciones de autovías

o autopistas ur*anas.

4 onde se dispongan dos cal'adas separadas para cada sentido de circulación,

una central y otra lateral la cal'ada central se conectará solo con la lateral aun(ue,

excepcionalmente, podrá conectarse directamente con otras vías.

En carreteras de cal'ada única6

4 9e proyectarán dos carriles por cal'ada, una para cada sentido de circulación.

En ningún caso se proyectaran cal'adas con dos carriles por sentido =o se


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/arriles de cam*io de velocidad.

/onfluencias y *ifurcaciones.

/arriles de espera.

7asos de mediana.

&ec)os de frenado

9in perjuicio de otras limitaciones más restrictivas y salvo de*ida justificación, nopodrá reali'arse ningún tipo de conexión, nudo o glorieta en la cal'ada, ni

modificación del número de carriles, en los doscientos cincuenta metros #


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=ivelación para la cu*icación de terrecerías. 9e presenta cuatro casos generales

cuando se trata de tomar medidas en el campo para determinar los volúmenes de

las tercerías.

E8CAVACI*N 9ASTA UNA SUPER)ICIE DE PROYECTO+

/uando terreno se va a cortar o a rellenar )asta una superficie predeterminar

nada, por ejemplo, al excavar el sótano para un edificio o para ni lar un terreno. 9e

pueden tomar secciones "ransv a distancia cortas. /uando se fija la rasante de la

superficie terminada, se conoce el corte o terraplén en cada estación, y se puede

calcular el volumen de la tercería.

E8CAVACI*N DIC CEPAS+

&as cepas se excavan, por ejemplo, cuando se trata de construir un al*a-al o de

instalar una tu*ería su*terránea. 9e )ace una nivelación a lo largo de la línea

propuesta. /uando se )a fijado la rasante del fondo de la cepa, se puede calcular

el corte en cada estación.

/uando en las anc)uras necesarias en el terreno y el fondo y su profundidad


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+eneralmente se estaca una línea con *ase cerca de momentos de sus costados,

y se tra'an líneas transversales a intervalos regulares. 9e nivelan estas líneas

transversales. /uando se )a extraído el material, se vuelven a nivelar las líneas

transversales. &a diferencia entre la sección original y la final muestra el área

cortada en cada línea transversal, con la (ue se determina el volumen.

SECCIONES TRANSVERSALES PARA CAMINOS O CANALES+

9e de*e6 excavar o terraplenar )asta una rasante dada a lo largo de una ruta

como una carretera, ferrocarril, o canal, y, además, su sección trasversal de*e

tener una forma prescrita.

&evantamiento de secciones transversales. /on frecuencias o*tiene la forma de la

superficie de un lote estacando su superficie en forma de cuadricula con lados de


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&a dirección de las secciones transversales se determina a ojo cuando éstas son

cortas3 cuando son largas por medio de una *rújula, tránsito, o una escuadra

óptica, u otro instrumento adecuado

&os (ue suelen emplearse en levantamientos de vías terrestres se muestran a

continuación. 7ara terreno plano se tiene la sección a un nivel y las secciones

transversales generalmente se emplea en condiciones ordinarias de terreno. n

relieve muy (ue*rado puede exigir la sección a cinco niveles, o de )ec)o, la

sección irregular. na sección de transición y una sección en ladera, se presentan

en terracerías al pasar de corte “excavación” o terreno “terraplén” en puntos, o

laceras de cerros.

El desplome o inclinación de talud “relación entre la separación o corrimiento

)ori'ontal del parámetro y el desnivel unitario”, depende del tipo de suelo

encontrado.

ELEMENTOS DE LAS SECCIONES TRANSVERSALES

C1a,n: 8anto derec)o como i'(uierdo, son puntos de intersección entre el talud

y el perfil natural del terreno.

Ta#"d en !ote: inclinación dada al terreno natural para lograr (ue sea esta*le una

ve' cortado 9e expresa en proporción )ori'ontal6 vertical #J6 1%


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E'p#ana!i0n: istancia )ori'ontal media entre los dos c)aflanes, representa el

anc)o total del movimiento de tierra, corte y relleno, en una sección transversal

determinada.

Ca#.ada: Es la distancia entre el *orde derec)o y el *orde i'(uierdo de la vía,

definida por la suma de los carriles más las *ermas.

Cai#: &ugar de la vía por donde viajan los ve)ículos. na vía puede tener uno o

más carriles en cada sentido.

Bema: Branja lateral, externa a los carriles, se usa para incrementar el nivel de

seguridad en la manio*ra.


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*ermas y para la u*icación de guardavías, muros o muretes de seguridad,

se-ales y cunetas de drenaje.

&a sección transversal resultante será más amplia en los territorios planos

en concordancia con la mayor velocidad del dise-o.

En territorios ondulados y accidentados, tendrá (ue restringirse lo máximo

posi*le para evitar los altos costos de construcción, e implementados con

los elementos de seguridad necesarios (ue )ayan sido identificados con los

estudios de seguridad vial #uditorias de seguridad vial en todas las etapas

del 7royecto%.

Es o*ligación del personal de topografía (ue reali'a el tra*ajo, junto con la

fiscali'ación de la o*ra vial, revisar los ángulos de la poligonal a*ierta por

medio de o*servaciones solares, y las distancias entre las estacas por

medio de arrastre de coordenadas, para así en caso de existir errores sean

estos repartidos.


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