04 drenaje estabi suelos dispavmtc 2013 h

7/24/2019 04 Drenaje Estabi Suelos DisPavMTC 2013 H

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INSTITUTO DE LA CONSTRUCCION Y GERENCIA - ICG

Email: [email protected] / Web: www.construccion.org

DISEO DE PAVIMENTOSCon Manual MTC de Suelos y Pavimentos

Dr. Carlos Chang Albitres, Ph.D. P.E.

DISEO DE P VIMENTOS

UTILIZ NDO EL NUEVO M NU L

PERU NO DE C RRETER S

R. D. N 10-2014-MTC/14

EXPOSITORDr. Carlos Chang Albitres, Ph.D., P.E.

Captulo VIII

DREN JE

8.1 FUNCIONES PRINCIPALES DEL SISTEMADE DRENAJE EN LAS CARRETERAS

la identificacin de los componentes del Sistema de

Drenaje se limita a aquellos elementos de lainfraestructura que directamente protegen alpavimento y a la explanada de la penetracin delagua y las que permitan su evacuacin,para evitarla desestabilizacin o disgregacin de los materialesque los conforman.


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8.2 DRENAJE DE AGUAS SUPERFICIALES

Los elementos del drenaje son:

i. El bombeo

ii. La cunetaiii.Las alcantarillas

iv.Forma parte de este sistema de drenaje lacaracterstica drenante que debe tener lascapas de base y la subbase de los caminospavimentados y de los afirmados en loscaminos no pavimentados.

ESTRUCTURAS DEL DRENAJE SUPERFICIALFigura 8-1 a

Seccin Tpica 1 con Pavimento ms alto que la CunetaLateral

ESTRUCTURAS DEL DRENAJE SUPERFICIALFigura 8-1 b

Seccin Tpica 2 con Pavimento al mismo nivel de laCuneta Lateral


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Figura 8-2

Estructuras de Drenaje Subterrneo

Captulo IX

EST BILIZ CIN DE

SUELOS

La estabilizacin de suelos se define como elmejoramiento de las propiedades fsicasde un suelo atravs de procedimientos mecnicos e incorporacinde productos qumicos, naturales o sintticos.

La estabilizacin de suelos consiste en dotar a losmismos, de resistencia mecnica y permanencia detales propiedades en el tiempo. Las tcnicas sonvariadas y van desde la adicin de otro suelo, a laincorporacin de uno o ms agentes estabilizantes.Cualquiera sea el mecanismo de estabilizacin, esseguido de un proceso de compactacin.


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9.1 CRITERIOS GEOTCNICOS PARA ESTABLECERLA ESTABILIZACIN DE SUELOS

1) Se considerarn comomateriales aptos para las capasde la subrasante suelos con CBR 6%.En caso de sermenor (subrasante pobre o subrasante inadecuada), o se

presenten zonas hmedas locales o reas blandas, sermateria de un Estudio Especial

2) Cuando la capa de subrasante sea arcillosa o limosa y, alhumedecerse, partculas de estos materiales puedanpenetrar en las capas granulares del pavimentocontaminndolas, deber proyectarse una capa dematerial anticontaminante de 10 cm. de espesor comomnimo o un geotextil, segn lo justifique el IngenieroResponsable.

3) La superficie de lasubrasante debe quedar encimadel nivel de la napa fretica como mnimo a 0.60 mcuando se trate de una subrasante extraordinaria ymuy buena; a 0.80 m cuando se trate de unasubrasante buena y regular; a 1.00 m cuando setrate de una subrasante pobre y, a 1.20 m cuandose trate de una subrasante inadecuada. En casonecesario, se colocarn subdrenes o capasanticontaminantes y/o drenantes o se elevar larasante hasta el nivel necesario.

4) En zonas sobre los 4,000 msnm, se evaluar laaccin de las heladas en los suelos.

Figura 9.1.

Proceso para la Identificacin del Tipo del suelo


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Figura 9.2.

Proceso de

seleccin del Tipo

de Estabilizacin

Cuadro 9.1Gua Referencial para la Seleccin del Tipo de Estabilizador

rea Clase deSuelo

Tipo de EstabilizadorRecomendado

Restriccin en LL yIP del Suelo

Restriccin en elporcentaje que pasa

la Malla 200Observaciones

1 A SW o SP(1) Asfalto(2) Cemento Portland(3) CalCemento-

Cenizas volantesIP no excede de 25

1 BSW - SM oSP - SM oSW - SC oSP PC

(1) Asfal to IP no excede de 10(2) Cemento Portland IP no excede de 30(3) Cal IP no menor de 12(4) Cal-Cemento-


1 CSM oSC o

SM-SC

(1) Asfalto IP no excede de 10 No debe exceder e l30% en peso

(2) Cemento Portland (b)(3) Cal IP no menor de 12(4) Cal-Cemento-


rea Clase deSuelo





2 A GW o GP

(1) Asfalto Solamente materialbien graduado.

(2)

Cemento Portland El material debercontener cuantomenos 45% enpeso de material

que pasa la MallaN 4.

(3) Cal-Cemento-Cenizas volantes

IP no excede de 25

2B

GW GMo

GP - GM oGW - GC o

GP-GC

(1) Asfalto IP no excede de 10 Solamente materialbien graduado.

(2) Cemento Portland IP no excede de 30

El material debercontener cuantomenos 45% enpeso de materialque pasa la MallaN 4.

(3) Cal IP no menor de 12

(4) Cal-Cemento-Cenizas volantes

IP no excede de 25


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rea Clase deSuelo





2CGM oGC o

GM GC

(1) Asfalto IP no excede de 10 No debe exceder e l30% en peso

Solamente materialbien graduado..

(2) Cemento Portland (b)

El material debercontener cuantomenos 45% enpeso de materialque pasa la MallaN 4.

(3) Cal IP no menor de 12

(4) Cal-Cemento-Ceniza IP no excede de 25

3 CH o CL oMH o ML oOH o OL o

ML-CL

(1)

Cemento PortlandLL no menor de 40IP no menor de 20

Suelos orgnicos yfuertemente cidoscontenidos en estarea noson susceptibles ala estabilizacin pormtodos ordinarios

(2) CalIP no menor de 12

IP = ndice Plstico(b) IP 20 + (50 porcentaje que pasa la

Malla N 200) / 4

Sin restriccin uobservacin

No es necesario aditivoestabilizador

Fuente: US Army Corps of Engineers

9.2 ESTABILIZACIN MECNICADE SUELOS

9.3 ESTABILIZACIN POR COMBINACIN DESUELOS

9.4 ESTABILIZACIN POR SUSTITUCIN DE LOSSUELOS

9.4.1 Procedimiento para determinar el espesor dereemplazo en funcin al valor soporte oresistencia del suelo

Este procedimiento de clculo para determinar en sectores localizados,el espesor de material a reemplazar se aplicar solo en casos desubrasantes pobres, con suelos de plasticidad media, no expansivos ycon valores soporte entre CBR 3% y CBR < 6%

SN SNe SNm

SNE

ai x mi

Siendo:

E: Espesor de reemplazo en cm.ai: Coeficiente estructural del material a colocar / cm .mi: Coeficiente de drenaje del material a colocar.


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Cuadro 9.3Espesores Recomendados para Estabilizacin por

Sustitucin de Suelos3% CBR < 6%

TrficoEspesor de reemplazo con

Material CBR>10% (cm)0 25 000 25.0

25 001 75 000 30.075 001 150 000 30.0

150 001 300 000 35.0300 001 500 000 40.0500 001 750 000 40.0750 001 1 000 000 45.0

1 000 001 1 500 000 55.01 500 001 3 000 000 55.03 000 001 5 000 000 60.05 000 001 7 500 000 60.07 500 001 10 000 000 65.0

10 000 001 12 500 000 65.0

12 000 001 15 000 000 65.0

15 000 001 20 000 000 70.020 000 001 25 000 000 75.025 000 001 30 000 000 75.0

Notas:1. Coeficiente estructural del material con CBR 10% a i= 0.0212. Coeficiente drenaje del material a colocar m = 1.0

9.5 SUELOS ESTABILIZADOS CON CAL

El suelo-cal se obtiene por mezcla ntima de suelo,cal y agua. La cal que se utiliza es xido clcico (calanhidra o cal viva), obtenido por calcinacin demateriales calizos, o hidrxido clcico (cal hidratadao cal apagada). Estas cales se llaman tambinareas por la propiedad que tienen de endurecerseen el aire, una vez mezcladas con agua, por accindel anhdrido carbnico.

La National Lime Association resume las propiedades quese obtienen despus de una estabilizacin o mejoramientocon cal, en lo siguiente:

i) Reduccin del ndice de plasticidad, debido a una

reduccin del lmite lquido y a un incremento del lmiteplstico.

ii) Reduccin considerable del ligante natural del suelopor aglomeracin de partculas.

iii) Obtencin de un material ms trabajable y fiable comoproducto de la reduccin del contenido de agua en lossuelos (rotura fcil de grumos).

iv) La cal ayuda a secar los suelos hmedos lo queacelera su compactacin.


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v) Reduccin importante del potencial de contraccin ydel potencial de hinchamiento.

vi) Incremento de la resistencia a la comprensin simplede la mezcla posterior al tiempo de curado alcanzando

en algunos casos hasta un 40% de incremento.vii) Incremento de la capacidad portante del suelo (CBR).

viii)Incremento de la resistencia a la traccin del suelo.

ix) Formacin de barreras impermeables que impiden lapenetracin de aguas de lluvia o el ascenso capilar deaguas subterrneas.

9.6 SUELOS ESTABILIZADOS CON CEMENTO

El material llamado suelo-cemento se obtiene por lamezcla ntima de un suelo suficientemente disgregadocon cemento, agua y otras eventuales adiciones,seguida de una compactacin y un curado adecuados.De esta forma, el material suelto se convierte en otroendurecido, mucho ms resistente. A diferencia delconcreto, sin embargo, los granos de los suelos noestn envueltos en pasta de cemento endurecido, sinoque estn puntualmente unidos entre s. Por ello, elsuelo-cemento tiene una resistencia inferior y un mdulo

de elasticidad ms bajo que el concreto.

El contenido ptimo de agua se determina por elensayo proctor como en la compactacin de suelos.

Las propiedades del suelo-cemento dependen de:

- Tipo y cantidad de suelo, cemento y agua.- Ejecucin.

- Edad de la mezcla compactada y tipo de curado.

Los suelos ms adecuados para estabilizar concemento son los granulares tipos A-1, A-2 y A-3, confinos de plasticidad baja o media (LL < 40, IP < 18).


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La resistencia del suelo-cemento aumenta con el contenido de cemento yla edad de la mezcla. Al aadir cemento a un suelo y antes de iniciarse elfraguado, su IP disminuye, su LL vara ligeramente y su densidad mximay humedad-ptima aumentan o disminuyen ligeramente, segn el tipo desuelo.

Cuadro 9.4Rango de Cemento Requerido en Estabilizacin

Suelo Cemento

Clasificacin de suelosAASHTO

Rango usual de cemento requeridoPorcentaje del peso de los suelos

A-1-a 3-5A-1-b 5-8A-2 5-9A-3 7-11A-4 7-12A-5 8-13A-6 9-15

A-7 10-16

Fuente: Federal Highway Administration (FHWA).

9.7 SUELOS ESTABILIZADOS CON ESCORIAHoy en da las escorias de acera o de otros hornos defundicin se emplean en muchas partes del mundo, en lafabricacin del cemento, como agregados en la fabricacin dehormign, como material de base y sub-base en lospavimentos, en la estabilizacin de sub-rasantes, en la carpetaasfltica formando parte del ligante bituminoso; en la agriculturatambin se ha encontrado aplicacin, as como en eltratamiento de aguas residuales. Al emplearse este subproductoen construccin de infraestructura vial se evita explotar nuevascanteras, manteniendo el paisaje de la zona; como no requiereprocesar los agregados se reduce el consumo de energa ycombustibles, y se reducen las emisiones de CO2 al ambiente.

9.8 ESTABILIZACIN CON CLORURO DE SODIO

El principal uso de la sal es como control del polvo en bases ysuperficies de rodadura para trnsito ligero. Tambin se utiliza enzonas muy secas para evitar la rpida evaporacin del agua decompactacin.

Cuadro 9.5Caractersticas Tpicas de Sal (Cloruro de Sodio)

Caractersticas LmitesCloruro de sodio, % 98.00 99.70

Humedad, % 2.00 3.60Materia insoluble, % 0.007 0.175

Ion calcio, % 0.035 0.910Ion magnesio, % 0.002 0 .074

Ion sulf ato, % 0.125 0.355Tamiz 4.75 mm ( N 4 ) 20 55%Tamiz 1.18 mm (N 16) 50 70%

% Pasa Tamiz 1.18 mm (N 16) 13% max


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9.9 ESTABILIZACIN CON CLORURO DECALCIO

Este producto trabaja de forma similar a la sal comn, peroes preferible debido al efecto oxidante que tiene el cloruro de

sodio. En todo caso, el cloruro de calcio ayuda al proceso decompactacin y contribuye con la resistencia del suelo,previene el desmoronamiento de la superficie y es unpaliativo del polvo.

Se puede utilizar de dos formas:

- En granos regulares o Tipo I- En hojuelas o pelotillas o Tipo II

9.10 ESTABILIZACIN CON CLORURO DEMAGNESIO

El cloruro de magnesio (MgCl) es un cloruro en formade cristales de color blanco, ms efectivo que el clorurode calcio para incrementar la tensin superficialproduciendo una superficie de rodado ms dura.Qumicamente, el cloruro de magnesio est constituidoaproximadamente por un 10.5% de magnesio, un 33.5%de cloro, un 52% de agua y un 4% de impurezas,grasoso al tacto por su gran contenido de humedad.Para el uso vial presenta las siguientes propiedades

tiles:

Higroscpica: Posee la capacidad de absorber humedaddel ambiente, incluso en zonas sumamente ridas.

Ligante: Cohesiona las partculas finas, permitiendoconsolidar la carpeta de rodado.

Resistente a la evaporacin: Posee una baja tensin devapor, lo que permite que no se pierda la humedadabsorbida.

Baja temperatura de congelamiento: -32.8 C.

Altamente soluble en agua: Permite elaborar unasolucin en forma rpida y sencilla.


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E il i @i il / W b t i



9.11 ESTABILIZACIN CON PRODUCTOSASFLTICOS

La mezcla de un suelo con un producto asfltico puedetener como finalidad:

1. Un aumento de su estabilidad por las caractersticasaglomerantes del ligante que envuelve las partculasdel suelo.

2. Una impermeabilizacin del suelo, hacindolo menossensible a los cambios de humedad y por tanto msestable en condiciones adversas.

9.12 ESTABILIZACIN CON GEOSINTTICOS

Las condiciones consideradas ptimas para el usode geosintticos, en la construccin de carreteras:

1. Suelos Clasificados segn:

Clasificacin SUCS: SC, CL, CH, ML, MH, OL,OH y PT

Clasificacin AASHTO: A-5, A-6, A-7-5 y A-7-6

2. Baja resistencia al corte y sin drenaje

f = Cu

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