Clasificación de Suelos

Granulometría

– Análisis granulométrico: determina la distribución del tamaño de las partículas.

– Límites de Atterberg: definen la plasticidad del suelo (Límite Líquido (LL), Límite Plástico (LP), Límite de Contracción).

– Ensayo de compactación Proctor: determina la densidad máxima y humedad óptima del suelo (Proctor Estándar y Modificado).

– CBR (California Bearing Ratio): mide la resistencia al corte del suelo.

– Desgaste de Los Ángeles: evalúa la resistencia al desgaste de agregados.

Clasificación según Estabilidad (de más a menos estable)

  1. Granulares
  2. Maicillos (azules, amarillos, rojizos)
  3. Arenas (tamaño máximo que pasa la malla N°4, IP ≈ 0)
  4. Limos
  5. Arcillas (se impermeabilizan con agua, inestables)
  6. Suelos orgánicos

Estudio de Suelos

Objetivos

  1. Investigar el área del proyecto.
  2. Conocer las características de los materiales (estudio documental, ensayos de laboratorio, mecánica de suelos).
  3. Dimensionamiento de la obra vial (pavimento flexible o rígido).
  4. Control de calidad (verificar el dimensionamiento).
  5. Evaluar el comportamiento de la obra (calidad del material y construcción).
  6. Definir el mantenimiento adecuado.

Identificación Visual del Terreno (para cortes o rellenos)

  1. Forma del grano (ángulo, redondez)
  2. Tamaño y graduación de los granos
  3. Sacudimiento (poco pegajoso: limoso o arena fina; pegajoso: limo arcilloso; sin reacción: arcilla, material inorgánico)
  4. Brillo
  5. Rotura y resistencia en seco (se moja, se seca y se aplasta)
  6. Olor
  7. Tacto (áspero: arena granular, limo; grasosa: arcilla)

Factores que Influyen en la Formación del Suelo

  • Material de origen
  • Agua
  • Topografía del lugar
  • Clima
  • Organismos y ser humano

Tipos de Rocas

  • Ígneas: formadas por el enfriamiento del magma. Pueden ser intrusivas (enfriamiento bajo tierra) o extrusivas (enfriamiento en la superficie). Ejemplos: granito, basalto.
  • Metamórficas: formadas por la transformación de rocas ígneas o sedimentarias debido a altas temperaturas y presiones. Ejemplos: mármol, pizarra.
  • Sedimentarias: formadas por la acumulación y compactación de sedimentos. Ejemplos: caliza, arenisca.

Propiedades de los Suelos

  • Cohesión: resistencia al desplazamiento de las partículas. Se ve afectada por el agua y se relaciona con el módulo de rigidez.
  • Estabilidad y fricción interna
  • Compresibilidad
  • Permeabilidad
  • Capacidad de soporte

Índice de Plasticidad (IP)

Rango de humedades en el que el suelo se comporta de forma plástica.

  • Suelos mejores: IP ≤ 6
  • Suelos aptos para relleno o terraplén: IP entre 6 y 10

Ensayo Proctor

Determina la calidad de un material para su uso en terraplenes.

  • Humedad óptima: humedad a la que se obtiene la densidad máxima.
  • Si el porcentaje de finos es menor al 5%, se controla la densidad relativa.
  • Si el porcentaje de finos es mayor al 12%, se utiliza el Proctor Modificado.
  • Si el porcentaje de finos está entre 5% y 12%, se puede utilizar cualquiera de los dos métodos.

CBR (California Bearing Ratio)

Mide la resistencia al corte del suelo. Se utiliza para el diseño de pavimentos.

  • CBR > 80%: apto para pavimento asfáltico.
  • CBR > 60%: apto para pavimento de cemento asfáltico.
  • CBR = 100%: apto para aeropuertos.
  • Mezcla de arena y grava: CBR mínimo del 50% con material estabilizado.
  • Maicillo gris azulado: CBR mínimo del 30%.
  • Arena de duna: CBR mínimo del 16%.
  • Material orgánico: CBR entre 1% y 2%.

Ensayo de Penetración

Se realiza en probetas compactadas según el ensayo Proctor, después de 3 días de inmersión en agua.

Ventajas de Compactar un Suelo

  • Mayor resistencia de las partículas (firmeza).
  • Mayor estabilidad.
  • Menor tamaño de las partículas, lo que reduce los espacios vacíos y la capacidad de absorción.

Compactación Satisfactoria

  • Determinar la densidad máxima y la humedad óptima.
  • Compactar el material con rodillos.
  • Controlar la densidad alcanzada en el terreno para verificar la compactación.

Estabilidad Interna

En suelos granulares, es la resistencia al desplazamiento gracias al soporte entre las partículas.

Fricción Interna

Resistencia al deslizamiento entre las partículas del suelo cuando se les aplica una fuerza.

Compresibilidad

Capacidad del suelo para cambiar de volumen al aplicar una carga. Se mide a través del módulo de compresibilidad.

Sedimentos Cuaternarios

  • Eólicos
  • Marinos
  • Fluviales
  • Coluviales
  • Glaciares
  • Lacustres

Suelos Transportados

Formados por la meteorización de la roca y transportados por agentes como el viento, agua, ríos, lagos, hielos, etc., que alteran su forma y tamaño.

Suelos Residuales

Formados en el mismo lugar donde ocurre la meteorización de la roca. Son homogéneos y regulares.

Clasificación de Suelos

  • HRB (AASHTO)
  • USCS (Sistema Unificado de Clasificación de Suelos)

Tipos de Granulometría

  1. Graduación Uniforme: pocos puntos de contacto, pobre trabazón (dependencia de la forma), alta permeabilidad.
  2. Graduación Buena: buena trabazón, baja permeabilidad.
  3. Graduación Discontinua: solo tamaños limitados, buena trabazón, baja permeabilidad.

Efecto del Tamaño Máximo de Agregado

Ventajas de un Tamaño Máximo Mayor

  • Aumenta la resistencia.
  • Mejora la resistencia al deslizamiento.
  • Aumenta el volumen y la superficie del agregado, lo que disminuye el contenido de cemento.
  • Mejora la resistencia al ahuellamiento.

Desventajas de un Tamaño Máximo Mayor

  • Aumenta el problema de segregación de partículas.

Ventajas de un Tamaño Máximo Menor

  • Reduce la segregación.
  • Reduce el ruido.
  • Disminuye el desgaste de los neumáticos.

Tipos de Propuestas en Obras

Propuesta Pública

  1. Concurso de proponentes autorizados.
  2. Cotización de una obra determinada.
  3. Se rige por las bases administrativas, especificaciones técnicas específicas y especiales.

Propuesta Privada

  1. Cotización privada de proponentes a petición de precios.
  2. Solicitud a dos o más oferentes por carta certificada.
  3. Los proponentes deben especializarse en el área del proyecto.
  4. Los proponentes deben tener antecedentes calificados en su especialidad.

Propuesta por Trato Directo

  1. Sistema de ejecución por trato directo a un proponente conocido.
  2. Se establece un acta de convenio de precios unitarios.
  3. Las causales de este llamado son:
    • Propuesta declarada desierta por falta de interesados.
    • Resolución anticipada del contrato por incumplimiento de las bases o especificaciones técnicas al inicio de las obras.

Propuesta por Suma Alzada

  1. Oferta a precios fijos.
  2. Las cubicaciones de obra se consideran inamovibles.
  3. Solo se pueden revisar las cubicaciones de ciertas obras si las bases lo permiten.
  4. Se acuerdan según los reglamentos de contratos de entidades públicas.

Propuesta por Serie de Precios Unitarios

  1. Precios unitarios según las cubicaciones provisorias establecidas por las entidades mandantes.
  2. El valor total de la obra se calcula multiplicando los precios unitarios por las cubicaciones correspondientes.
  3. Los precios son inamovibles, a menos que las bases autoricen expresamente sistemas de reajustes.

Tipos de Pavimentos

Pavimento Rígido

El hormigón absorbe gran parte de los esfuerzos que se ejercen sobre el pavimento.

Pavimento Flexible

Los esfuerzos se transmiten hacia las capas inferiores del pavimento.

Etapas para la Construcción de una Vía

  1. Planificación
  2. Anteproyecto (se desarrollan varias alternativas)
  3. Proyecto (se elige la mejor alternativa del anteproyecto)
  4. Construcción

Importancia de la Topografía en la Construcción de Vías

La topografía juega un papel fundamental en las siguientes etapas:

  • Estudio de las rutas
  • Estudio del trazado
  • Anteproyecto (definición de la mejor alternativa)
  • Proyecto (definición del trazado definitivo)

Estudio de las Rutas

Etapas

  1. Acopio de datos: visualización directa del terreno, consultas a los habitantes de la zona.
  2. Reconocimiento de campo: recorrido a pie y en vehículo, medición de distancias.

Finalidad

  1. Seleccionar las fajas de estudio.
  2. Identificar las zonas con las condiciones óptimas para el desarrollo del trazado.
  3. Obtener información preliminar sobre las cotas del terreno.
  4. Elaborar croquis con la ruta longitudinal y transversal.
  5. Realizar reconocimientos preliminares y tomar muestras del suelo para su análisis en laboratorio.
  6. Evaluar las diferentes rutas.

Anteproyecto

Objetivo

Determinar la línea que mejor cumpla con los requisitos planimétricos y altimétricos de la vía.

Herramientas

  • Planos elaborados a partir de información aérea o terrestre.

Resultado

Se establece una línea tentativa del eje de la vía.

Proyecto

Objetivos

  • Definir la localización del eje de la vía.
  • Replantear el trazado y las áreas adyacentes.
  • Establecer los sistemas de drenaje.
  • Estimar las cantidades de obra a ejecutar.
  • Redactar los informes y memorias que acompañan a los planos.

Estudio del Trazado

Objetivo

Establecer la línea o líneas correspondientes a los posibles trazados dentro de las fajas de estudio.

Etapas

  1. Reconocimientos topográficos terrestres: se recorren las fajas definidas en los croquis, consideradas como posibles rutas, para obtener información adicional sobre el terreno.
  2. Definición de la línea preliminar: se establece una línea o poligonal que representa el trazado de la carretera, siguiendo la dirección general de la vía y adaptándose a la topografía del terreno.

Poligonales de Estudio

  • Se utilizan cuando hay varias rutas o trazados posibles.
  • Se levantan con rapidez, priorizando la exactitud y veracidad de los datos sobre la precisión.
  • Si solo queda una alternativa, se procede a estudiar la línea preliminar, que se convierte en la poligonal base.

Diseño de Pavimentos de Hormigón Hidráulico

Tipos de Pavimentos de Hormigón

  • Simples o armados
  • Apoyados directamente sobre la subrasante
  • Apoyados sobre una subbase

Alternativas de Diseño (de menor a mayor costo)

  1. Pavimentos de hormigón simple con juntas poco espaciadas:
    • Sin elementos de traspaso de carga.
    • Con elementos de traspaso de carga.
  2. Pavimento de hormigón con refuerzo simple, con elementos de traspaso de carga y juntas.
  3. Pavimento de hormigón armado.
  4. Pavimento de hormigón pretensado o postensado.

Diseño de Espesores de Capas de Rodadura de Cemento Hidráulico

Factores a Considerar

  1. Características de la subrasante (carga concentrada, módulo de reacción).
  2. Categoría de tráfico solicitante.
  3. Condiciones ambientales (heladas, lluvias).

Factores que Determinan el Espesor

  1. Características climáticas y de drenaje.
  2. Expectativas de construcción y mantenimiento.
  3. Tipo de junta, forma y espaciamiento.
  4. Módulo de reacción de la subrasante.
  5. Tráfico solicitante.
  6. Propiedades del hormigón.
  7. Tipo de bermas.

Características Climáticas y de Drenaje

Efecto del Gradiente de Temperatura

  • Las oscilaciones de temperatura diarias y estacionales provocan una dilatación o contracción desigual del hormigón, lo que genera alabeo en la losa.
  • El alabeo altera el contacto entre la losa y la subrasante.
  • En verano, durante el día, el gradiente de temperatura positivo arquea los bordes de la losa hacia abajo. Durante la noche, el gradiente negativo arquea los bordes hacia arriba.

Efecto de las Heladas

”. 2° Este fenómeno está relacionado íntimamente con las “características de los suelos” que conforman la sub-rasante del camino. 3° En cierto tipo de suelos “aumenta su volumen al congelarse” y el daño que se produce está relacionado con la penetración de la helada y la respuesta del suelo subyacente Afectan: ninguno(a-1 a-3) ligero medio (A-2) ligero alto (a-2) media (a-7) media alta( a-6) media o muy alta (a-5) “EFECTO DE DRENAJES” 1° “Por otra parte”, el exceso de agua atrapada bajo el pavimento puede desarrollar grandes presiones de poros bajo la acción de las cargas pesadas, lo que trae como consecuencia flujos de agua surgentes, con la consiguiente erosión de la fracción fina del suelo.