Conferencia #12: Resistencia de cálculo para la subrasante

Presentación del tema: "Conferencia #12: Resistencia de cálculo para la subrasante"— Transcripción de la presentación:

1 Conferencia #12: Resistencia de cálculo para la subrasante
Conferencia #12: Resistencia de cálculo para la subrasante. Empleo del ALIZE Explanaciones

2 Definición y constituyentes del cimiento del pavimento.
Sumario: Definición y constituyentes del cimiento del pavimento. Formas de medida de la resistencia de los suelos de subrasante. Ensayos. Determinación de la resistencia de diseño. Módulo de Elasticidad medido en la Superficie. Cálculo analítico de la resistencia Empleo del ALIZE para el cálculo del módulo de Elasticidad medido en la Superficie Procedimiento para comprobar si los estratos de suelos garantizan la resistencia de proyecto Bibliografía: Norma Cubana NC-334/2004 Instrucción para el Diseño de Firmes de la Red de Carreteras de Andalucía (ICAFIR) Plataforma moodle:

3 Diseño de la explanación
Selección de los suelos para conformar los terraplenes en sus diferentes partes: corona, núcleo y cimiento. Determinación de la resistencia de la subrasante para el diseño de pavimento. Diseño de los terraplenes: Definir la densidad necesaria en cada punto del terraplén. Comprobar la estabilidad de los taludes en excavación y terraplén. Diseño de soluciones de refuerzo de taludes en caso necesario. Calcular los asientos producidos por los terraplenes sobre el cimiento natural. Cálculo de los volúmenes de tierras que genera la construcción de la explanación, con la determinación del cartograma de masas.

4 Definición y constituyentes del cimiento del pavimento
Conjunto formado por capas de suelos u otros materiales que se encuentran bajo la estructura del pavimento. Nota Para el caso de excavaciones es el terreno natural subyacente Para el caso de terraplenes se compone de suelos o material de aportaciones

5 Formas de medida de la resistencia de los suelos de subrasante. Ensayos. Determinación de la resistencia de diseño. La capacidad de soporte de una explanada está dada por la resistencia a la deformación bajo las cargas del tráfico, que depende del tipo de suelo en la explanada, de la densidad y del grado de humedad. Los métodos usuales para la comprobación de calidades de materiales para explanaciones, se basan en la comprobación del asiento que se produce en la superficie del terreno, cuando es aplicada una determinada carga. Entre los métodos más usuales se pueden citar los siguientes: Índice de CBR. Placa de carga estática. Placa de carga dinámica. Compactímetros (montados sobre el compactador). Penetrómetros.

6 Formas de medida de la resistencia de los suelos de subrasante. Ensayos. Determinación de la resistencia de diseño. Esquema del equipo de CBR

7 ES (MPa)= 10 CBR

8 Formas de medida de la resistencia de los suelos de subrasante. Ensayos. Determinación de la resistencia de diseño. Donde: P: Presión (0,5MPa) D: Diámetro de la placa (300mm) µ: Coeficiente de Poisson S: Asiento producido en la superficie (mm) Ensayo de carga con placa estática. Consiste en aplicar una carga conocida al terreno mediante una placa circular, midiéndose la deformación producida y calculándose a partir de estos datos el módulo de elasticidad del material.

9 Formas de medida de la resistencia de los suelos de subrasante. Ensayos. Determinación de la resistencia de diseño. El ensayo se basa en la aplicación de una solicitación, midiendo la respuesta. La solicitación aplicada es un impacto, provocado por la caída de una masa desde una altura fija, sobre una placa rígida. La medición de la respuesta consiste en la detección de la altura alcanzada por la masa en el rebote producido. El resultado se logra mediante la correlación entre la relación de energía proporcionada y la recuperada en el rebote, con el módulo elástico dinámico del suelo, calculado a partir de las teorías de Boussinesq. Ensayo de carga con placa dinámica.

10 Módulo de elasticidad

11 Módulo de Elasticidad medido en la Superficie
Módulo de Elasticidad medido en la Superficie. Cálculo analítico de la resistencia. E1, 1, h1 E2, 2, h2 E3, 3 b q h2 h1 Modelo elástico multicapa. ES (MPa)= 10 CBR Ensayo CBR Ensayo de carga con placa DIMENSIONAMIENTO DEL CIMIENTO DEL PAVIMENTO: Se definirán las capas que deben disponerse sobre el terraplén o el terreno natural subyacente para que se consiga la capacidad de soporte mínima exigida en función del tráfico de proyecto. Para el dimensionamiento del cimiento del pavimento se utilizará el modelo elástico multicapa, que permite obtener la respuesta en tensiones y deformaciones en las capas del cimiento del pavimento, sometidas a las solicitaciones fijadas.

12 Módulo de Elasticidad medido en la Superficie
Módulo de Elasticidad medido en la Superficie. Cálculo analítico de la resistencia. Para hallar la capacidad de soporte del cimiento, definida mediante su módulo de elasticidad medido en la superficie, se utilizará el procedimiento siguiente:  Caracterización del terreno natural subyacente. Definición y caracterización de las capas de asiento. Cálculo del módulo de elasticidad medido en la superficie. Análisis del resultado. Definición de una sección tipo por subtramo.

13 Empleo del ALIZE para el cálculo del módulo de Elasticidad medido en la Superficie

14 MODELO 1. Sistema de capas con los suelos naturales
Empleo del ALIZE para el cálculo del módulo de Elasticidad medido en la Superficie Dado un perfil geotécnico del conjunto de estratos existentes en un lugar Recogida de información para obtener in situ el CBR de cada estrato Elaborar el modelo multicapa 1 con los materiales naturales encontrados en la sección desde el nivel de la sub-rasante, y determinar la capacidad de soporte del cimiento del pavimento en su conjunto al simular el ensayo de carga con placa MODELO 1. Sistema de capas con los suelos naturales Estrato 2 CBR = 5% Estrato 3 CBR = 3% h2 = 200cm h3 > 300cm E2 = 50MPa E3 = 30MPa Estrato 1 h1 = 100cm E2 = 10MPa

15 Empleo del ALIZE para el cálculo del módulo de Elasticidad medido en la Superficie
Ejecutar el programa ALIZE, para obtener la respuesta de la estructura de suelos con una carga de 0,5MPa y 30cm de diámetro de placa. Obtener el módulo de superficie (Es), utilizando la deformación calculada en la superficie del macizo de suelo, con ayuda del programa ALIZE. Comparar el módulo de superficie con el módulo de proyecto, que depende de la resistencia mínima fijada (CBR mínimo). COMPARACIÓN ES (MPa)= 10 CBR

16 Empleo del ALIZE para el cálculo del módulo de Elasticidad medido en la Superficie
Si el módulo de superficie es inferior al del proyecto se añade una capa de asiento, formando el modelo multicapa 2. Si se afecta el nivel de la sub-rasante, se concibe una excavación hasta la profundidad necesaria. Repetir los pasos 3, 4 y 5 Capa de asiento CBR =30% Es (Módulo de elasticidad medido en la superficie) MODELO 2. Sistema de capas incorporando una capa de asiento Estrato 2 CBR = 5% Estrato 3 CBR = 3% h2 = 200cm h3 > 300cm E2 = 50MPa E3 = 30MPa Estrato 1 h1 = 100cm E1 = 10MPa hCA = 100cm ECA = 100MPa

17 Empleo del ALIZE para el cálculo del módulo de Elasticidad medido en la Superficie

18 Empleo del ALIZE para el cálculo del módulo de Elasticidad medido en la Superficie

19 Empleo del ALIZE para el cálculo del módulo de Elasticidad medido en la Superficie
Espesor de los estratos (m) Módulo de elasticidad (MPa) Coeficiente de Poisson Agregar y eliminar capas

20 Empleo del ALIZE para el cálculo del módulo de Elasticidad medido en la Superficie
Cargar las condiciones de carga para simular el ensayo de carga con placa

21 Empleo del ALIZE para el cálculo del módulo de Elasticidad medido en la Superficie
Correr el programa

22 Dudas??