Determinacion Del Cbr de Diseño en Una Via

I.- DETERMINACIÓN DETERMINACIÓN DEL C.B.R.: determinación dete rminación de la resistencia de un suelo sometido a esfuerzos cortantes. C.B.R: suelos remoldeados. C.B.R. suelos inalterados. C.B.R. suelos gravosos y arenosos C.B.R. suelos cohesivos poco o nada plásticos. C.B.R. suelos cohesivos plásticos. El experimento de suelos gravosos y arenosos are nosos se realiza inmediatamente inmediatam ente en cambio en suelos cohesivos poco o nada plásticos y suelos cohesivos plásticos se realiza mediante expansión se efectuará con agua en 4 días saturación más desfavorable y la medida de expansión se realizar cada 24 horas. El ensayo CBR (ensayo de Relación de Soporte de California), mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas. El ensayo permite obtener un número de la relación de soporte pero, de la aseveración anterior, es evidente que éste número no es constante para un suelo dado, sino que se aplica al estado en el cuál se encontraba el suelo durante el ensayo. De paso, es interesante comentar que el experimento puede hacerse en el terreno o en un suelo compactado. El número CBR (o simplemente CBR) se obtiene como la relación de la carga unitaria (en lb/plg²) necesaria para lograr una cierta profundidad de penetración del pistón (con un área de 19.4 cm²) dentro de la muestra compactada de suelo a un contenido de humedad y densidad dadas con respecto a la carga unitaria patrón requerida para obtener la misma profundidad de penetración en una muestra estándar de material triturado. El C.B.R. varía de acuerdo a la compactación del suelo su contenido de humedad al compactar y cuando se realiza el ensayo. Los ensayos del C.B.R . pueden ser realizados “In Situ” usando el equipo correspondiente al laboratorio tanto en muestras inalteradas como en compactadas. Los ensayos “In sit u” se realizan solamente en el suelo con el contenido de humedad existente. Han sido pensados procedimientos para preparar la muestra de laboratorio de diferentes clases de suelos con el fin de reproducir las condiciones que verdaderamente se producirán durante y después de la construcción. Estos procedimientos se aplican cuando el contenido de humedad durante la construcción va a ser el óptimo para tener la máxima densidad, además el suelo va a ser compactado al menos al 95%. Si se utilizarían otros medios para controlar la compactación, los procedimientos deberían ser modificados de acuerdo a ellos. En forma de ecuación esto es:

De ésta ecuación se puede ver que el CBR es un porcentaje de la carga unitaria patrón. Los valores de carga unitaria que deben utilizarse en la ecuación son los siguientes:

PENETRACIÓN mm in 2.5 0.10 5.0 0.20 7.5 0.30 10.0 0.40 12.7 0.50

CARGA UNITARIA PATRÓN Mpa psi 6.9 1.000 10.3 1.500 13.0 1.900 16.0 2.300 18.0 2.600

El CBR usualmente se basa en la relación de carga para una penetración de 2.5 mm. Sin embargo, si el valor de CBR a una penetración de 5.0 mm es mayor el ensayo debería repetirse. Si un segundo ensayo, produce nuevamente un valor de CBR mayor de 5.0 mm de penetración, dicho valor debe aceptarse como valor final del ensayo. Los ensayos de CBR se hacen usualmente sobre muestras compactadas al contenido de humedad óptima para el suelo específico determinado utilizando el ensayo de compactación . DETERMINACION DEL CBR DE DISEÑO EN UNA VIA Ejemplo: Hallar el C.B.R de Diseño para la Unidad. El suelo típico de subrasante de una unidad de diseño es una arcilla sobre la cual se efectuaron 6 ensayos C.B.R. y los resultados fueron 3, 5, 7, 2, 4 y 5%. ¿Cuál es el C.B.R. de diseño para la unidad si l estudio de transito indica que se esperan 0.8 x1O^5 ejes simples equivalentes de 8.2 toneladas durante el período de diseño? Solución: 1. Se ordenan los valores de resistencia de menor a mayor y se determina el número y el porcentaje de valores iguales o mayores de cada uno.

2. Se dibuja un gráfico que relacione los valores de C.B.R. con los porcentajes anteriormente calculados (Figura 3.7) y en la curva resultante se determina el C.B.R, para el percentil elegido que para este caso, según la Tabla 3.8 debe ser 75%, al cual le corresponde, un CBR de 3.5%.

COMPONENTES DE LAS VIAS Diez elementos representativos que conforman el diseño geométrico de las carreteras.

1. ANCHO DE LA ZONA O DERECHO DE VÍA Definición: faja de terreno determinada dentro de los siguientes rangos, salvo condiciones particulares del proyecto que justifiquen extrapolar el límite superior. Categoría de la carretera Primaria de dos calzadas Primaria de una calzada Secundaria Terciaria

Ancho de zona (m) > 30 24-30 20-24 12

Función: el ancho está destinado a la construcción de la vía y sus futuras ampliaciones

2. SOBREANCHO Definición: aumento en la sección transversal de una calzada en las curvas. Función: asegurar espacios libres adecuados entre los vehículos que se cruzan en calzadas bidireccionales o unidireccionales, y entre el vehículo y el borde de la carretera.

3. CORONA Definición: conjunto formado por la calzada (zona de la vía pavimentada o acondicionada con algún tipo de material de afirmado) y las bermas (fajas comprendidas entre los bordes de la calzada y las cunetas). Los anchos varían según los siguientes rangos: Categoría de la carretera Primaria de dos calzadas Primaria de una calzada Secundaria Terciaria

Ancho de calzada Ancho de berma (m) (m) 7,30

1,8/0,5-2,5/1,0*

7,00-7,30

1,50-2,50

6,00-7,30 6,00

0,50-1,80 0,50-1,00**

*Berma derecha e izquierda **Berma cuneta

Función: la calzada está destinada a la circulación de vehículos, y está constituida por dos o más carriles. Si está pavimentada, queda comprendida entre los bordes internos de las bermas. La demarcación que ayuda a definir los carriles y el ancho total se debe ejecutar de acuerdo con el Manual de Dispositivos para la Regulación del Tránsito en Calles y Carreteras de Colombia, del Ministerio de Transporte. Las bermas protegen el pavimento y sus capas inferiores (que de otro modo se verían afectadas por la erosión y la inestabilidad), permiten detenciones ocasionales de vehículos y ofrecen espacios adicionales para maniobras de emergencia. Deben estar libres de obstáculos y quedar compactadas homogéneamente en toda su sección.

4. CUNETA Definición:  zanja, revestida en concreto o no, construida paralelamente a las bermas. Su dimensión se deduce de cálculos hidráulicos, teniendo en cuenta la intensidad de la lluvia prevista, la naturaleza del terreno, la pendiente y el área que drenan. Función:  recoge y canaliza longitudinalmente las aguas superficiales y de infiltración. Las cunetas revestidas en concreto se diseñan para que al final de su longitud su sección llegue al nivel de rebosamiento. El control de rebosamiento aplica para el caso más crítico, cuando la cuneta tiene la pendiente longitudinal igual a la pendiente mínima de la vía (0,5 %). Las cunetas recubiertas en tierra se diseñan para asegurar que el agua no las erosione. El control por erosión depende del tipo de suelo de la subrasante, de la pendiente longitudinal de la vía y de la intensidad de la lluvia de diseño.

5. TALUD Definición: paramento o superficie inclinada que limita lateralmente un corte o un terraplén. Su inclinación se mide por la tangente del ángulo que forman tales planos con la vertical en cada sección de la vía. La inclinación de los taludes de corte es variable a lo largo de la vía según sea la calidad y estratificación de los suelos encontrados. Los taludes de corte y el terraplén se deben diseñar de acuerdo con el Manual de Estabilidad de Taludes, del INVÍAS. Si un terraplén debe cimentarse sobre terrenos que presenten inclinaciones superiores a 20 %, es necesario realizar obras especiales para minimizar los peligros de deslizamiento o asentamientos diferenciales excesivos. En el caso de la construcción de terraplenes en laderas con pendientes pronunciadas, deben erigirse escalones que minimicen el riesgo de movimientos de masa de tierra. Función: limitar la explanación.

6. CARRIL ESPECIAL DE ASCENSO Definición: parte de la calzada creada cuando se excede la longitud crítica de pendiente. La longitud mínima debe corresponder a un tiempo de recorrido de 20 seg a la Velocidad Específica de la tangente vertical (VTV), y no ser menor de 300 m. Como mínimo, debe tener 3 m de ancho. Función:  facilitar el ascenso de vehículos pesados en rampas largas con pendientes superiores a 3 %, evitando la disminución de su velocidad.

7. ANDÉN Y SENDERO

Definición: espacios peatonales cuyo diseño debe ser continuo y a nivel, sin obstáculos con los predios colindantes, y tratado con materiales duros y antideslizantes. El ancho mínimo requerido para una persona es de 0,75 m y para garantizar el cruc e de varias, de por lo menos 1,50 m. La elevación respecto de la corona adyacente debe estar entre 0,10 y 0,25 m. Función: destinados para la circulación peatonal, articula el acceso a los espacios públicos, edificaciones y sistemas de transporte. Son de uso restringido en áreas rurales debido al escaso número de transeúntes.

8. SEÑALIZACIÓN VERTICAL Definición: placas fijadas en postes o estructuras instaladas sobre la vía o adyacentes a ella. Función: prevenir a los conductores sobre la existencia de peligros y cambios en la topografía de la zona, además de reglamentar las prohibiciones o restricciones respecto al uso de las carreteras.

9. SEPARADOR Definición: zona verde o dura ubicada paralelamente al eje de la carretera y que se extiende entre las cunetas interiores de ambas calzadas. En terreno plano, su ancho suele ser constante, pero en terreno montañoso es variable. Si esta medida varía entre 4 m y 10 m, es necesario instalar barreras de seguridad solo si el volumen de tránsito así lo demanda. Función: además de dividir la circulación de las calzadas, contribuye a disminuir cualquier interferencia como el deslumbramiento nocturno. Aunque es más costoso el desarrollo de un separador considerablemente ancho, es conveniente para futuras ampliaciones de las calzadas.

10. LÍNEA DE CHAFLANES Definición: representación en planta de los bordes de la explanación o líneas que unen las estacas de chaflán consecutivas. Función: indican hasta dónde se extiende lateralmente el movimiento de tierras por causa de los cortes o de los terraplenes. Además, determinan la necesidad de eventuales compras adicionales de predios y la identificación preliminar de requerimientos de estructuras de contención. Nomenclatura de taludes: Grado, pendiente y porcentaje Un esquema de los taludes más habituales en grados sexagesimales, pendiente (V:H) y  porcentaje.

No recuerdo dónde vi este esquema por primera vez, lo que si recuerdo es que no hubo manera de hacerlo con Framework II o Lotus 1-2-3, que eran las hojas de cálculo que usaba por aquel entonces (finales de los 80), así que terminé dibujándolo en papel milimetrado (lo que me permitió comprobar que el esquema original tenía un error, por cierto).