4.3 DESCRIPCIÓN DE LOS SUELOS

Los suelos encontrados serán descritos y clasificados de acuerdo a metodología para

construcción de vías, la clasificación se efectuará obligatoriamente por AASHTO y SUCS,

se utilizarán los signos convencionales de los cuadros 4.3 y 4.4:

Las propiedades fundamentales a tomar en cuenta son:a. Granulometría: representa la distribución de los tamaños que posee el agregadomediante el tamizado según especificaciones técnicas (Ensayo MTC EM 107). Apartir de la cual se puede estimar, con mayor o menor aproximación, las demáspropiedades que pudieran interesar.El análisis granulométrico de un suelo tiene por finalidad determinar la proporción desus diferentes elementos constituyentes, clasificados en función de su tamaño.De acuerdo al tamaño de las partículas de suelo, se definen los siguientes términos:Cuadro 4.5Clasificación de suelos según Tamaño de partículasTipo de Material Tamaño de las partículasGrava 75 mm – 4.75 mmArenaArena gruesa: 4.75 mm – 2.00 mmArena media: 2.00mm – 0.425mmArena fina: 0.425 mm – 0.075 mmMaterial FinoLimo 0.075 mm – 0.005 mmArcilla Menor a 0.005 mmb. La Plasticidad: es la propiedad de estabilidad que representa los suelos hasta ciertolímite de humedad sin disgregarse, por tanto la plasticidad de un suelo depende, node los elementos gruesos que contiene, sino únicamente de sus elementos finos. Elanálisis granulométrico no permite apreciar esta característica, por lo que esnecesario determinar los Límites de Atterberg.Los Límites de Atterberg establecen cuan sensible es el comportamiento de un sueloen relación con su contenido de humedad (agua), definiéndose los límitescorrespondientes a los tres estados de consistencia según su humedad y de acuerdoa ello puede presentarse un suelo: líquido, plástico o sólido. Estos límites de Atterbergque miden la cohesión del suelo son: el límite líquido (LL, según ensayo MTC EM

110), el límite plástico (LP, según ensayo MTC EM 111) y el límite de contracción (LC,según ensayo MTC EM 112).Límite Líquido (LL), cuando el suelo pasa del estado semilíquido a un estado plásticoy puede moldearse.Límite Plástico (LP), cuando el suelo pasa de un estado plástico a un estadosemisólido y se rompe.Manual de Carreteras“Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos” 37Sección: Suelos y PavimentosLímite de Contracción (retracción), cuando el suelo pasa de un estado semisólido aun 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 EM 111) que se define como la diferencia entre LL y LP:IP = LL – LPEl índice de plasticidad indica la magnitud del intervalo de humedades en el cual elsuelo posee consistencia plástica y permite clasificar bastante bien un suelo. Un IPgrande corresponde a un suelo muy arcilloso; por el contrario, un IP pequeño escaracterístico de un suelo poco arcilloso. En tal sentido, el suelo en relación a suíndice de plasticidad puede clasificarse según lo siguiente:Cuadro 4.6Clasificación de suelos según Índice de PlasticidadÍndice de Plasticidad Plasticidad CaracterísticaIP > 20 Alta suelos muy arcillososIP ≤ 20IP > 7 Media suelos arcillososIP < 7 Baja suelos poco arcillosos plasticidadIP = 0 No Plástico (NP) suelos exentos de arcillaSe debe tener en cuenta que, en un suelo el contenido de arcilla, de acuerdo a sumagnitud puede ser un elemento riesgoso en un suelo de subrasante y en unaestructura de pavimento, debido sobre todo a su gran sensibilidad al agua.c. Equivalente de Arena: Es la proporción relativa del contenido de polvo fino nocivo ómaterial arcilloso en los suelos o agregados finos (ensayo MTC EM 114). Es elensayo que da resultados parecidos a los obtenidos mediante la determinación de loslímites de Atterberg, aunque menos preciso. Tiene la ventaja de ser muy rápido y fácilde efectuar.

El valor de Equivalente de Arena (EA) es un indicativo de la plasticidad del suelo:Cuadro 4.7Clasificación de suelos según Equivalente de ArenaEquivalente de Arena Característicasí EA > 40 el suelo no es plástico, es arenaSí 40 > EA > 20 el suelo es poco plástico y no heladizosí EA < 20 el suelo es plástico y arcillosoManual de Carreteras“Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos” 38Sección: Suelos y Pavimentosd. Índice de Grupo: es un índice normado por AASHTO de uso corriente para clasificarsuelos, está basado en gran parte en los límites de Atterberg. El índice de grupo deun suelo se define mediante la formula:IG = 0.2 (a) + 0.005 (ac) + 0.01(bd)Donde:a = F-35 (F = Fracción del porcentaje que pasa el tamiz Nº 200 -74 micras).Expresado por un número entero positivo comprendido entre 1 y 40.b = F-15 (F = Fracción del porcentaje que pasa el tamiz Nº 200 -74 micras).Expresado por un número entero positivo comprendido entre 1 y 40.c = LL – 40 (LL = límite líquido). Expresado por un número entero comprendidoentre 0 y 20.d = IP-10 (IP = índice plástico). Expresado por un número entero comprendidoentre 0 y 20 o más.El Índice de Grupo es un valor entero positivo, comprendido entre 0 y 20 o más.Cuando el IG calculado es negativo, se reporta como cero. Un índice cero significa unsuelo muy bueno y un indice ≥ a 20, un suelo no utilizable para caminos.Cuadro 4.8Clasificación de suelos según Índice de GrupoÍndice de Grupo Suelo de SubrasanteIG > 9 Muy PobreIG está entre 4 a 9 PobreIG está entre 2 a 4 RegularIG está entre 1 – 2 BuenoIG está entre 0 – 1 Muy Buenoe. Humedad Natural: Otra característica importante de los suelos es su humedadnatural; puesto que la resistencia de los suelos de subrasante, en especial de losfinos, se encuentra directamente asociada con las condiciones de humedad ydensidad que estos suelos presenten.Manual de Carreteras“Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos” 39Sección: Suelos y PavimentosLa determinación de la humedad natural (ensayo MTC EM 108) permitirá compararcon la humedad óptima que se obtendrá en los ensayos Proctor para obtener el CBR

del suelo (ensayo MTC EM 132). Sí la humedad natural resulta igual o inferior a lahumedad óptima, el Proyectista propondrá la compactación normal del suelo y elaporte de la cantidad conveniente de agua. Sí la humedad natural es superior a lahumedad óptima y según la saturación del suelo, se propondrá, aumentar la energíade compactación, airear el suelo, o reemplazar el material saturado.f. Clasificación de los suelos: Determinadas las características de los suelos, segúnlos acápites anteriores, se podrá estimar con suficiente aproximación elcomportamiento de los suelos, especialmente con el conocimiento de lagranulometría, plasticidad e índice de grupo; y, luego clasificar los suelos.La clasificación de los suelos se efectuará bajo el sistema mostrado en el cuadro 4.9.Esta clasificación permite predecir el comportamiento aproximado de los suelos, quecontribuirá a delimitar los sectores homogéneos desde el punto de vista geotécnico.A continuación se presenta una correlación de los dos sistemas de clasificación másdifundidos, AASHTO y ASTM (SUCS):Cuadro 4.9Correlación de Tipos de suelos AASHTO – SUCSClasificación de Suelos AASHTOAASHTO M-145Clasificación de Suelos SUCSASTM –D-2487A-1-a GW, GP, GM, SW, SP, SMA-1-b GM, GP, SM, SPA – 2 GM, GC, SM, SCA – 3 SPA – 4 CL, MLA – 5 ML, MH, CHA – 6 CL, CHA – 7 OH, MH, CHFuente: US Army Corps of Engineersg. Ensayos CBR: (ensayo MTC EM 132), una vez que se haya clasificado los suelospor el sistema AASHTO y SUCS, para caminos contemplados en este manual, seelaborará un perfil estratigráfico para cada sector homogéneo o tramo en estudio, apartir del cual se determinará el programa de ensayos para establecer el CBR que esel valor soporte o resistencia del suelo, que estará referido al 95% de la MDS(Máxima Densidad Seca) y a una penetración de carga de 2.54 mm.Manual de Carreteras“Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos” 40Sección: Suelos y Pavimentos

Para la obtención del valor CBR de diseño de la subrasante, se debe considerar losiguiente:1. En los sectores con 6 o más valores de CBR realizados por tipo de suelorepresentativo o por sección de características homogéneas de suelos, sedeterminará el valor de CBR de diseño de la subrasante considerando elpromedio del total de los valores analizados por sector de característicashomogéneas.2. En los sectores con menos de 6 valores de CBR realizados por tipo de suelorepresentativo o por sección de características homogéneas de suelos, sedeterminará el valor de CBR de diseño de la subrasante en función a lossiguientes criterios:Si los valores son parecidos o similares, tomar el valor promedio.Si los valores no son parecidos o no son similares, tomar el valor crítico (elmás bajo) o en todo caso subdividir la sección a fin de agrupar subsectorescon valores de CBR parecidos o similares y definir el valor promedio. Lalongitud de los subsectores no será menor a 100 m.Son valores de CBR parecidos o similares los que se encuentran dentro de undeterminado rango de categoría de subrasante, según Cuadro 4.10.3. Una vez definido el valor del CBR de diseño, para cada sector de característicashomogéneas, se clasificará a que categoría de subrasante pertenece el sector osubtramo, según lo siguiente:Cuadro 4.10Categorías de SubrasanteCategorías de Subrasante CBRS0 : Subrasante Inadecuada CBR < 3%S1 : Subrasante Pobre De CBR ≥ 3%A CBR < 6%S2 : Subrasante Regular De CBR ≥ 6%A CBR < 10%S3 : Subrasante Buena De CBR ≥ 10%A CBR < 20%S4 : Subrasante Muy Buena De CBR ≥ 20%A CBR < 30%S5 : Subrasante Excelente CBR ≥ 30%Fuente: Elaboración propiaManual de Carreteras“Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos” 41Sección: Suelos y PavimentosPara obtener el Módulo Resiliente a partir del CBR, se empleará la siguienteecuación que correlaciona el Mr – CBR, obtenida del Appendix CC-1 “Correlationof CBR values with soil index properties” preparado el 2001 por NCHRP Project 1-37A (National Cooperative Highway Research Program), documento que formaparte de MEPDG Mechanistic - Empirical Pavement Design Guide – AASHTOinterim 2008):

A manera referencial se presenta la Figura 4.1 de correlaciones típicas entre lasclasificaciones y características de los suelos y el módulo de resiliencia, preparadopor la NAPA Information Series 117 “Guidelines for Use of HMA Overlays toRehabilitate PCC Pavements”, 1994 y que esta incluida en el documento indicadoanteriormente Appendix CC-1 “Correlation of CBR values with soil indexproperties”:Mr (psi) = 2555 x CBR 0.64Manual de Carreteras“Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos” 42Sección: Suelos y PavimentosFigura 4.1Correlaciones Típicas entre las Clasificaciones yPropiedades de los Suelos con el Módulo de Resilienciah. Ensayo de Modulo ResilientePara ejecutar el ensayo de módulo resiliente se utilizará la norma MTC E 128(AASHTO T274), el Módulo de Resiliencia es una medida de la propiedad elástica desuelos, reconociéndole ciertas características no lineales. El modulo de resiliencia sepuede usar directamente en el diseño de pavimentos flexibles; y, para el diseño depavimentos rígidos o de concreto, debe convertirse a modulo de reacción de lasubrasante (valor k).Inadecuada Pobre Regular BuenaMuyBuenaExcelenteMr (Ksi)Clasificación de SuelosSUCSClasificación de SuelosAASHTOCategorías de SubrasanteCBR (%)Valor RFuente: Appendix CC-1 “Correlation of CBR Values with Soil Index Properties”- NCHRP Project 1-37A,2001. Figure 1. Typical Resilient Modulus Correlations to Empirical Soil Properties andClassification Categories. Guide for Mechanistic-Empirical Design of New and RehabilitatedPavement Structures.Manual de Carreteras“Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos” 43Sección: Suelos y PavimentosCuadro 4.11Clasificación de los Suelos – Método AASHTOClasificacióngeneralSuelos granulosos35% máximo que pasa por tamiz de 0.08 mmSuelos finosmás de 35% pasa por el tamiz de 0.08 mmGrupo A1A3A2

A4 A5 A6A7Símbolo A1-a A1-b A2-4 A2-5 A2-6 A2-7 A7-5 A7-6Análisisgranulométrico% que pasa por eltamiz de:2 mm0.5 mm0.08 mmmáx. 50máx. 30máx. 15máx. 50máx. 25mín. 50máx.10máx. 35Máx.35máx. 35máx. 35mín. 35mín. 35mín. 35mín. 35mín. 35Límites Atterberglímite de líquidoíndice deplasticidadmáx. 6máx. 6máx. 40máx. 10mín. 40máx. 10máx. 40mín. 10mín.40mín. 10máx. 40máx. 10máx. 40máx. 10máx. 40mín. 10mín. 40mín. 10IP<LL-30mín. 40mín. 10IP<LL-30Índice de grupo 0 0 0 0 0 máx. 4 máx. 4 máx. 8 máx. 12 máx. 16 máx. 20 máx. 20Tipo de materialPiedras, gravasy arenaArenaFinaGravas y arenaslimosas o arcillosasSueloslimososSuelos arcillosEstimación generaldel suelo como

subrasanteDe excedente a bueno De pasable a maloFuente: AASHTO M 145Tabla 04-01 (Continuación)Manual de Carreteras“Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos” 44Sección: Suelos y Pavimentos4.4 ENSAYOS DE LABORATORIOCon las muestras extraídas de las calicatas efectuadas, se realizarán los siguientesensayos de laboratorio:Análisis Granulométrico por Tamizado ASTM D-422, MTC E107Límite Líquido ASTM D-4318, MTC E110Límite Plástico ASTM D-4318, MTC E111Contenido de humedad ASTM D-2216, MTC E108Clasificación SUCS ASTM D-2487Contenido Sulfatos ASTM D-516Contenido Cloruros ASTM D-512Contenido Sales Solubles Totales MTC - E219Clasificación AASHTO M-145Ensayos EspecialesCalifornia Bearing Ratio ASTM D-1883, MTC – E132, ó Módulo resiliente de suelos desubrasante AASHTO T 274, MTC – E128Proctor Modificado ASTM D-1557, MTC – E115Equivalente de Arena ASTM D-2419, MTC-E114Ensayo de Expansión Libre ASTM D-4546Colapsabilidad Potencial ASTM D-5333Consolidación Uniaxial ASTM D-2435Los ensayos deben ser ejecutados en laboratorios competentes que cuenten con:Personal calificadoInstalaciones que faciliten la correcta ejecución de los ensayosMétodos y procedimientos apropiados para la realización de los ensayos, siguiendo lasNormas de Ensayos del MTC o normas internacionales como ASTM o AASHTO,incluyendo técnicas estadísticas para el análisis de los datos de ensayo.Equipos debidamente calibrados, que garanticen la exactitud o validez de losresultados de los ensayos. Antes del inicio de los ensayos o de la puesta en servicio elproveedor debe presentar los respectivos certificados de calibración de sus equipos,emitidos por Laboratorios de Calibración acreditados.Aseguramiento de calidad de los resultados de los ensayos.Informe de resultados de cada ensayo, presentado en forma de informe de ensayo ocertificado de ensayo, que exprese el resultado de manera exacta, clara, sin

ambigüedades y objetivamente, de acuerdo con las instrucciones especificas de losmétodos de ensayo.

Ensayo de compactación Proctor

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Curva de Compactación de la cual se obtiene la humedad óptima y la masa específica.

En mecánica de suelos, el ensayo de compactación Proctor es uno de los más importantes procedimientos de estudio y control de calidad de la compactación de un terreno. A través de él es posible determinar la densidad seca máxima de un terreno en relación con su grado de humedad, a una energía de compactación determinada.

Existen dos tipos de ensayo Proctor normalizados; el "Ensayo Proctor Standard", y el "Ensayo Proctor Modificado". La diferencia entre ambos se encuentra en la energía utilizada, la cual se modifica según el caso variando el número de golpes, el pisón (cambia altura y peso), el molde y el número de capas.

Ambos ensayos se deben al ingeniero que les da nombre, Ralph R. Proctor (1933), y determinan la máxima densidad que es posible alcanzar para suelos, en determinadas condiciones de humedad y energía.

El ensayo consiste en compactar una porción de suelo en un cilindro con volumen conocido, haciéndose variar la humedad para obtener la curva que relaciona la humedad y la densidad seca máxima a determinada energía de compactación. El punto máximo de esta curva corresponde a la densidad seca máxima en ordenadas y a la humedad óptima en abscisas.

http://www.google.com.pe/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwi6j6y68rLNAhXF2yYKHZheDVMQjRwIBw&url=http://civilgeeks.com/2015/07/23/apuntes-sobre-la-diferencia-entre-proctor-estandar-y-modificado/&psig=AFQjCNF0SNTnzqee2muxHvY3ys7fFXb6FQ&ust=1466384564147015