Guia 2002 Suelos de Sub Rasante y de Fundacion

IINNSSTTIITTUUTTOO PPAARRAA EELL DDEESSAARRRROOLLLLOO DDEE LLOOSS

PPAAVVIIMMEENNTTOOSS EENN EELL PPEERRUU

1er Curso de Actualización de Conocimientos en

Pavimentos

LA NUEVA GUIA PARA EL DISEÑO

EMPIRICO-MECANISTICO DE

PAVIMENTOS

Parte 2 Capítulo 1 – Sub-rasante

20-21 de Mayo del 2,005

Local del Consejo Nacional del Colegio de Ingenieros del Perú

(Av. Arequipa 4947 – Miraflores)

Calle Barcelona Nº 571 – Lima 21 – Perú

Telf.: 51-1-4614673 / Fax: 51-1-2612764

E-mail: [email protected]

AACCLLAARRAACCIIOONN

Desde la aparición de la primera Guía AASHO para el Diseño de Estructuras de

Pavimentos en 1960, hasta la última versión publicada por la AASHTO en 1993, la “Guía”

como normalmente se la conoce, ha sido un documento fundamental para los ingenieros

civiles peruanos y de todo el mundo, no solo para su aplicación en el diseño de estructuras

nuevas o rehabilitadas de pavimentos flexibles, rígidos y de afirmado, sino también como

elemento de consulta y de base en la búsqueda de tecnologías propias sobre fundamentos

comprobados.

El 23 de Junio del 2,004, la AASHTO emitió un Memorando dirigido a todos los usuarios

interesados de los E.E.U.U. y del mundo, distribuyendo por Internet (www.trb.org/mepdg),

una versión descargable de la Guía Recomendada para el Diseño Empírico-Mecanicista de

Pavimentos, junto con un software, con el propósito de someterlos a pruebas y evaluación,

solicitando a los interesados, remitir los comentarios que se desprendieran de ellas al

NCHRP ([email protected]).

Consciente del interés que este documento suscitará entre los ingenieros peruanos, pero al

mismo tiempo conocedor de las limitaciones que tienen muchos de ellos con la literatura

técnica en lengua inglesa, el IDPP, cumpliendo con su Misión de contribuir a la

transferencia de tecnología y en el afán de cooperar con los propósitos de la AASHTO,

está organizando una serie de Cursos de Actualización de Conocimientos en Pavimentos,

basados en una versión libre en lengua española del documento expuesto en la red, la

misma que se irá produciendo específicamente para cada curso. El primero de estos cursos

se llevará a cabo el 20 y 21 de Mayo del 2,005 en el local del Consejo Nacional del

Colegio de Ingenieros del Perú y se denomina: La Nueva Guía AASHTO para el Diseño de

Estructuras de Pavimentos – Aspectos Básicos y está referido al Prólogo, el Capítulo 1 de

la PARTE I: Introducción y los Capítulos 1 y 2 de la PARTE II: Parámetros de Diseño-

Cimentaciones y Materiales.

En la versión libre en español que irá produciendo el IDPP, se ha cuidado de mantener el

formato del documento original para facilitar la lectura bilingüe, preservando las siglas en

inglés para facilitar el uso del software. Asimismo, se añade una página que no figura en el

documento original, con el significado de las siglas para facilidad del usuario y anotaciones

a pie de página con referencia a normas peruanas y aclaraciones de interés para el lector.

No se han traducido las partes referentes a los pavimentos de concreto con refuerzo

continuo (CRCP por sus siglas en inglés), por no ser de aplicación en el país.

El IDPP es consciente del carácter provisional del documento aparecido en la red, no

obstante, considera que la versión final no diferirá sustancialmente de la recientemente

aparecida, por lo que estima que un conocimiento oportuno de los antecedentes y

principios básicos de los conceptos del diseño Empírico-Mecanicista, así como una

discusión sobre cuales de ellos podrán aplicarse de manera efectiva para las condiciones

prevalecientes en el Perú, serán de gran utilidad a la ingeniería nacional.

Ingº Germán Vivar Romero

Director Ejecutivo

http://www.trb.org/mepdg

mailto:[email protected]

1er Curso de Actualización de Conocimientos en Pavimentos: La Nueva Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras

de Pavimentos. ASPECTOS BASICOS-PARAMETROS DE DISEÑO: SUB-RASANTE/CIMENTACION

IDPP Mayo del 2,005

2.1.3

PARTE 2 – PARAMETROS DE DISEÑO

CAPITULO 1

PARAMETROS DE DISEÑO: SUB-RASANTE / SUELO DE

FUNDACION1

Este capítulo proporciona procedimientos y recomendaciones-guía para determinar los

parámetros de diseño de los suelos de sub-rasante o de fundación para su uso en el diseño

de pavimentos. El capítulo está dividido en cuatro secciones: caracterización de los suelos

de cimentación del pavimento, exploraciones subterráneas, ensayos de laboratorio y

mejoras y refuerzos del suelo de fundación.

2.1.1 CARACTERIZACION DEL SUELO DE FUNDACION DEL PAVIMENTO

El suelo de fundación debe estar caracterizado, independientemente de si el procedimiento

de diseño va a ser aplicado a un pavimento existente o a un pavimento nuevo. El soporte de

pavimentos nuevos y existentes es el suelo de fundación o plataformado, toda vez que el

espesor y las propiedades de todas las capas por encima de este nivel van a ser

determinadas o analizadas como parte del proceso de diseño.

El grupo básico de datos de entrada para caracterizar la sub-rasante o el suelo de fundación

es el mismo para el diseño de pavimentos flexibles y rígidos. Si no se dispone de datos

suficientes para caracterizar el suelo de fundación, el diseñador del pavimento puede usar

los valores por defecto proporcionados en la Guía. Esto se permite para el uso de las

metodologías jerárquicas de diseño, discutidas en la sección previa, minimizando de esta

manera los cosos de la agencia, pero incrementando el riesgo de sobre-dimensionar la

estructura del pavimento.

Existen diferentes métodos alternativos para la caracterización de la sub-rasante o del suelo

de fundación, los que incluyen:

Ensayos de laboratorio sobre muestras de campo inalteradas o reconstituidas,

tomadas en el proceso de exploración subterránea.

Ensayos no destructivos sobre los pavimentos existentes con materiales similares

de sub-rasante.

Ensayos de penetración tales como el Penetrómetro Dinámico de Cono2 (DCP por

sus siglas en inglés).

Apoyo en la experiencia de una agencia con el tipo de sub-rasante en cuestión.

Todas esas alternativas están cubiertas por la Guía; sin embargo, se recomiendan los

ensayos de laboratorio y los ensayos no destructivos (NDT por sus siglas en inglés) como

los métodos principales de caracterización. La experiencia de una agencia puede y debería

ser complementada por esos dos métodos. Se puede usar la Síntesis 278 de la NCHRP,

Medición In-situ de las Propiedades de los Suelos de Sub-rasante de Pavimentos (1) y la

Síntesis 247 de la NCHRP, Estabilización de Sub-rasantes Existentes para Mejorar la

Constructibilidad Durante la Reconstrucción de Pavimentos Interestatales, para

1 Nota del IDPP: Se denomina indistintamente Suelo de Fundación para diferenciarlo del Suelo de

Cimentación: aquél que sirve de apoyo a las obras de cimentación. 2 Nota del IDPP: No confundir con la norma NTP 339.159 (2001) Método de Ensayo Normalizado para la

Auscultación con Penetrómetro Dinámico Ligero de Punta Cónica, referido a cimentación de edificaciones.



IDPP Mayo del 2,005

2.1.4

complementar la información presentada (2). También debería usarse la experiencia de la

agencia para seleccionar las técnicas de mejoramiento de la sub-rasante frente a problemas

de suelos únicos en su región, tales como suelos colapsables, expansivos, susceptibles al

congelamiento y saturados.

La Guía también señala las diferencias potenciales entre los métodos alternativos de

caracterización del suelo de cimentación. En dos documentos de la FHWA (3, 4), se

presentan y discuten las diferencias potenciales entre los módulos resilientes de los suelos

de fundación o de sub-rasante, determinados por retro análisis o medidos en el laboratorio.

El punto más importante para la caracterización de la fundación es que los valores o

parámetros de diseño determinados por diferentes métodos son diferentes y esa diferencia

debe ser reconocida en el proceso de diseño.

La caracterización del soporte como se usa en este contexto, se refiere al proceso de

caracterización de las propiedades de los estratos de suelo existente y los materiales

nuevos o existentes que conforman el pavimento. Esos materiales incluyen las capas

superficiales, las capas de base y sub-base y otros aspectos especiales del pavimento. En la

PARTE 2 Capitulo 2, se describen con gran detalle, aspectos especiales de los

requerimientos de caracterización de cada material del pavimento. Las técnicas de

caracterización de los materiales del pavimento y de los suelos de sub-rasante serán

jerárquicas, yendo desde valores por defecto hasta ensayos de campo y laboratorio para

proyectos críticos.

El módulo resiliente estratificado (específicamente el módulo resiliente o aproximaciones

del módulo de elasticidad o módulo de Young), es la propiedad requerida para el análisis y

el diseño de pavimentos. Se pueden usar tres métodos básicos para obtener el módulo

resiliente de cada capa estructural en el pavimento:

Ensayos de laboratorio del módulo resiliente bajo cargas repetidas.

Retro análisis de los datos obtenidos a partir de NDT.

Correlaciones con otras propiedades físicas de los materiales.

Para todos los diseños nuevos, principalmente en proyectos críticos, se necesitan ensayos

del módulo resiliente bajo cargas repetidas, para evaluar los efectos de los cambios en la

humedad sobre el módulo resiliente de un suelo en particular. Para medir el módulo

resiliente de un suelo en el laboratorio, se debe usar la última versión de la AASHTO 307,

Módulo Resiliente de Materiales Granulares no Ligados de Base/Sub-base y Suelos de

Sub-rasante. Sin embargo, también se puede usar el procedimiento de ensayo del módulo

resiliente contenido en el Proyecto 1-28A de la NCHRP. Hay diferencias entre los dos

procedimientos y el diseñador debe ser prudente para asegurar que los valores usados sean

consistentes con sus procedimientos locales de calibración. Para el diseño de

rehabilitaciones, sin embargo, se sugiere el uso del módulo elástico obtenido por retro-

análisis para caracterizar la estructura existente y la cimentación, debido a que proporciona

datos de las características de respuesta de los suelos y condiciones in-situ. El ASTM D

4694 (Deflexiones con un Dispositivo de Carga por Impulsos del Tipo Falling Weight) y el

ASTM D 4695 (Guía para la Medición General de las Deflexiones en Pavimentos), son

estándares que se pueden usar para medir los cuencos de deflexión a lo largo de un camino

existente. El ASTM D5858 (Guía para Calcular el Módulo Elástico Equivalente In-situ

de Materiales de Pavimentos, Usando la Teoría Elástica de Capas) es un estándar que

puede seguirse para el retro análisis del módulo elástico estratificado a partir de los datos

de las cuencas de deflexión. Tanto los procedimientos de laboratorio como los NDT se

pueden usar para obtener el módulo resiliente de los suelos de cimentación, necesario para



IDPP Mayo del 2,005

2.1.5

el diseño. En la PARTE 2, Capítulo 2 se discute el método usado para determinar el

módulo resiliente.

2.1.2 CARACTERIZACION SUBTERRANEA PARA EL DISEÑO DE

PAVIMENTOS

Durante el proceso de diseño del pavimento, se deben considerar las variaciones horizontal

y vertical en los diferentes tipos de suelos subterráneos, contenidos de humedad,

densidades y profundidades de la napa freática. Esos elementos se pueden cuantificar por

medio de la implementación de programas de ensayos de campo (investigación

subterránea) y laboratorio apropiados. Más importante aún, se debe identificar y considerar

condiciones subterráneas especiales tales como suelos expansivos y suelos susceptibles al

congelamiento. Esta sección de la Guía da lineamientos para identificar y manejar esas

condiciones subterráneas especiales. Específicamente se proporciona recomendaciones

mínimas para determinar el perfil del suelo subterráneo, las condiciones y el módulo

resiliente de diseño.

2.1.2.1 Exploración Subterránea

El objetivo de la investigación subterránea o exploración de campo es obtener suficiente

información subterránea que permita la selección de los tipos, ubicaciones y dimensiones

principales de las cimentaciones para todos los caminos que comprenden el proyecto

propuesto, proporcionando así una información adecuada para estimar sus costos. Más

importante aún, esas exploraciones deberán identificar el sitio con suficiente detalle para el

desarrollo de diseños de pavimentos factibles de ejecutar y de buen costo-efectivo.

La investigación subterránea para cualquier proyecto deberá ser suficientemente detallada

para definir la profundidad, espesor y área de los principales estratos de suelos y rocas que

afectarán la construcción o impondrán problemas especiales para la construcción y el

comportamiento a largo plazo de la estructura del pavimento. Se deben obtener muestras

alteradas e inalteradas para los análisis de laboratorio (y/o para ser ensayadas en el campo),

con el objeto de determinar sus propiedades de ingeniería. La extensión del programa de

laboratorio depende de la naturaleza del proyecto y de las condiciones subterráneas del

sitio. Así, para comenzar el proceso, se debe establecer un programa de investigaciones y

muestreo a fin de asegurar que se pueda preparar un perfil vertical y horizontal con las

diferentes condiciones de suelos.

Para adquirir daros confiables de ingeniería, se debe explorar y analizar cada sitio, de

acuerdo con sus condiciones subterráneas. El ingeniero encargado de la exploración

subterránea debe proporciona datos completos, de tal manera que se pueda llevar a cabo un

estudio completo e imparcial de los diseños de pavimentos. A continuación se dan algunos

pasos sugeridos:

1. Hacer una investigación completa de las condiciones topográficas y subterráneas.

2. Llevar a cabo perforaciones exploratorias a espaciamientos y hasta profundidades

prescritas por el ingeniero3. El espaciamiento y la profundidad de esas

perforaciones depende de la variabilidad de las condiciones existentes del suelo,

tanto vertical como horizontalmente. Esas perforaciones deberán usarse también

para determinar la profundidad del nivel freático. Tomar muestras suficientes y

3 Nota del IDPP: Puede ser mediante calicatas o trincheras. Ver también MTC E 102-1999 y NTP 339.161

(2001).



IDPP Mayo del 2,005

2.1.6

apropiadamente representativas de todas las capas de suelos, por medio de

posteadoras, tubos o muestras inalteradas4. Las muestras de suelos deberán ser

apropiadamente selladas y almacenadas para prevenir pérdidas de humedad antes

de los ensayos de laboratorio. Preparar registros de los sondajes y perfiles de suelos

a partir de estos datos.

3. Clasificar todos los suelos según los sistemas de clasificación AASHTO (o

Unificado5). La Tabla 2.1.1 relaciona la Clasificación Unificada de Suelos con su

valor relativo como material para ser usado en pavimentos.

4. Se deben utilizar los ensayos de humedad-densidad para determinar las

características de compactación de terraplenes y/o suelos superficiales y materiales

no tratados de pavimentación. Se debe usar la norma AASHTO T99 Relaciones

Humedad/Densidad de Suelos Usando un Martillo de 2.5 kg (5.5 lbs) y 305 mm

(12 pulgadas) de Caída,6 para suelos de gradación fina, de mediana a alta

plasticidad, mientras que para suelos de gradación gruesa y baja plasticidad se debe

usar la norma AASHTO T180 Relaciones Humedad/Densidad de Suelos Usando

un Martillo de 4.54 kg (10 lbs) y 457 mm (18) pulgadas de Caída.7 El grado de

compactación requerido para la densidad in-situ deberá expresarse como un

porcentaje de la máxima densidad del procedimiento de ensayo especificado.

5. Examinar los registros de las perforaciones, perfiles de suelos y ensayos de

clasificación y seleccionar las capas de suelos representativas para los ensayos de

laboratorio. Llevar a cabo ensayos del módulo resiliente con carga repetida para

determinar el módulo resiliente para un rango de estados de esfuerzos, de acuerdo

con la última versión de AASHTO T 307. Determinar el módulo resiliente in-situ

para cada tipo de suelo principal encontrado, usando el procedimiento documentado

en el reporte FHWA-RD-97-083 (5).

6. Usar el perfil de suelo a lo largo del alineamiento de la carretera para relacionar el

módulo resiliente con cada estrato de suelo encontrado. Seleccionar un módulo

resiliente de la sub-rasante que sea representativo de cada tipo de suelo y

profundidad. El módulo resiliente de la sub-rasante y otros parámetros de diseño

dependen del modelo de respuesta usado y de la ecuación constitutiva del suelo de

sub-rasante. Eso se discute en la PARTE 2, Capítulo 2 de esta Guía. También se

permiten los ensayos de penetración estándar8 y de penetración dinámica de cono

9,

debido a que proporcionan información adicional para determinar las características

de resistencia in-situ de los suelos.

2.1.2.2 Ubicación y Profundidad de los Sondeos

Independientemente del tipo de proyecto, los sondeos deberán estar espaciados de tal

forma que se establezca la estratigrafía de los suelos con un grado razonable de detalle. Los

sondeos también deberán estar localizados para obtener un conocimiento básico de las

propiedades ingenieriles de la sobrecapa de suelo y del basamento rocoso que afectarán o

tendrán algún efecto sobre la estructura propuesta del pavimento y para localizar y

determinar la calidad y cantidad aproximada de materiales de construcción, de ser

requerido.

4 Nota del IDPP: ver MTC E126 y 127-1999, así como NTP 339.169 (2002).

5 Nota del IDPP: ver NTP 339.134 y 135 (1998).

6 Nota del IDPP: ver también MTC E116-1999 y NTP 339.142 (1999).



9 Nota del IDPP: Se refiere al DCP, no al Cono Tipo Peck de la Norma E-050: Suelos y Cimentaciones. Ver

también Nota 2 a pie de página.



IDPP Mayo del 2,005

2.1.7

Tabla 2.1.1. Resumen de las Características de Suelos como Material de Pavimentación10

Divisiones Nombre Resistencia Acción Compresibilidad Características

Principales sin acción Potencial & Expansión de Drenaje

del hielo Heladas

GW Gravas bien gradadas o mezclas Excelente Ninguna a Casi ninguna Excelente

grava-arena. Pocos o sin finos muy ligera

Gravas y Gravas pobremente gradadas Buena a Ninguna a Casi ninguna Excelente

Suelos o mezclas gravo-arenosas, con Excelente muy ligera

Gravosos pocos o sin finos

GP Gravas limosas y mezclas Buena a Ligera a Muy ligera Regular a

grava-arena limosa Excelente Media Pobre

Buena Ligera a Ligera Pobre a práctica-

*d Media mente impermeable

GM ---- Gravas arcillosas o mezclas Buena Ligera a Ligera Pobre a práctica-

u grava-arena-arcilla Media mente impermeable

GC

SW Arenas bien gradadas o arenas Buena Ninguna a Casi Excelente

Gravosas. Pocos o sin finos muy ligera Ninguna

Arenas Arenas pobremente gradadas Regular a Ninguna a Casi Excelente

y suelos o arenas-gravosas. Pocos o sin Buena muy ligera Ninguna

arenosos finos

SP Arenas limosas y mezclas Regular a Ligera a Muy ligera Regular a

arena-limo Buena Alta Bueno

Regular Ligera a alta Ligera a media Pobre a práctica-

mente impermeable

*d Arenas arcillosas y mezclas Pobre a Ligera a alta Ligera a media Pobre a práctica-

SM--- arena-arcilla Regular mente impermeable

u

SC

Limos y Limos inorgánicos y arenas Pobre a Media a Ligera a media Regular a pobre

Arcillas con muy finas, polvo de roca, are regular muy alta

LL < 50 na fina limosa o arcillosa o li

mos arcillosos de baja plastic.

Arcillas inorgánicas de baja a Pobre a Media a Ligera a media Pobre a práctica-

media plasticidad, arcillas gra regular muy alta mente impermeable

vosas, arcillas arenosas, arci-

llas limosas, arcillas pobres.

Limos orgánicos y arcillas limo Pobre Media a alta Media a alta Pobre

sas orgánicas. Baja plasticidad

Limos y Limos inorgánicos, arena fina Pobre Media a Alta Regular a pobre

Arcillas con micácea y diatomácea, o sue- muy alta

LL>50 los limosos, limos elásticos

Arcillas inorgánicas de alta Pobre a Media a Alta Prácticamente

plasticidad, arcillas grasas regular muy alta impermeable.

Arcillas orgánicas de media a Pobre a Media Alta Prácticamente

alta plasticidad muy pobre impermeable

Suelos alta- Turbas y otros suelos altamen- No apropiado Ligera Muy alta Regular a

mente orgá- te orgánicos pobre.

nicos.

10

La información presentada está adaptada de las publicaciones del U.S. Army Corps of Engineering,

Federal Aviation Administration y la Federal Highway Administration.



IDPP Mayo del 2,005

2.1.8

2.1.2.3 Número o Espaciamiento de los Sondeos

El número y espaciamiento de los sondeos deberá ser consistente con el tipo y magnitud

del proyecto y con la naturaleza de las condiciones subterráneas. No pueden establecerse y

no deberían establecerse reglas rígidas para el número y espaciamiento de los sondeos. En

general, se debe poner énfasis en localizar los sondeos con el objeto de desarrollar

secciones geológicas representativas y típicas. El espaciamiento entre sondeos depende de

la variabilidad subterránea del sitio del proyecto y de manera típica varía entre 150 m y

450 m.

El Servicio de Conservación de los Recursos Naturales del Departamento de Agricultura

de los E.E.U.U., en cooperación con las Estaciones Agrícolas Experimentales Estatales y

otras Agencias Estatales y Federales, han estado haciendo investigaciones de suelos y

publicándolas desde 1899. Un producto muy importante de este esfuerzo son los mapas

municipales de suelos, los mismos que proporcionan una visión espacial de las series de

suelos dentro de un condado. Tal información es de utilidad en el planeamiento de las

actividades de exploración de suelos.

2.1.2.4 Profundidad de los Sondeos

No se pueden establecer reglas rígidas para el espaciamiento de los sondeos, tampoco se

pueden establecer reglas estrictas para determinar la profundidad a la que se deben perforar

los sondeos. Sin embargo, existen reglas generales disponibles para el planeamiento de las

exploraciones. Los dos principales factores que controlan la profundidad de los sondeos

son: la magnitud y distribución de las cargas del tráfico impuestas sobre la estructura del

pavimento en consideración y la naturaleza de las condiciones subterráneas.

Las profundidades de exploración programadas a lo largo del alineamiento de una carretera

dependen del conocimiento de las condiciones subterráneas en base a las investigaciones

geológicas de suelos y exploraciones previas y al perfil previsto para la superficie del

pavimento. En áreas de cortes y rellenos ligeros, sin problemas especiales, las

exploraciones deben extenderse un mínimo de 1.50 m por debajo de la elevación de la

rasante propuesta. Algunos sondeos se pueden extender hasta 6 m por debajo de la

elevación de la rasante propuesta. Sin embargo, donde se van a hacer cortes profundos,

donde se van a construir grandes terraplenes, o donde la exploración subterránea indica la

presencia de estratos débiles (o saturados), se debe incrementar la profundidad de los

sondeos. En estos casos, la profundidad debe ser lo suficientemente profunda para

proporcionar información respecto de la estabilidad, asentamientos y drenaje.

Todos los sondeos deberán atravesar estratos de suelos no apropiados (por ejemplo,

rellenos inconsolidados, materiales altamente orgánicos, o suelos sueltos de gradación

fina), hasta alcanzar materiales relativamente duros o compactos de capacidad portante

apropiada. Los sondeos en estratos de granos finos, potencialmente compresibles y gran

espesor, deberán extenderse hasta una profundidad donde el esfuerzo impuesto por las

cargas de tráfico o por el peso de un gran terraplén sea tan pequeño, que la consideración

del asentamiento superficial no tendrá una influencia significativa. Donde se encuentren

suelos rígidos o compactos en superficie y se conozcan las características y ubicación de la

roca, los sondeos deberán extenderse hasta la roca sana. Donde las características y

ubicación de la roca sean desconocidos o donde se espera hallar bolonería o materiales

irregularmente intemperizados, se deberá incrementar la penetración del sondeo en la roca.



IDPP Mayo del 2,005

2.1.9

2.1.2.5 Tipo de Muestras y Recuperación de Muestras

La mayoría de las muestras tomadas serán del tipo alterada o disturbada, tales como las

obtenidas de los tubos de perforación. Esto permite una identificación y clasificación

visual de los suelos encontrados11

, así como la identificación por medio del tamaño del

grano, contenido de humedad y ensayos de los límites de Atterberg12

.

El muestreo en cada ubicación de sondeo puede ser continuo o intermitente. En el primer

caso, las muestras se obtienen a lo largo de toda la perforación; en el último (usado

principalmente en áreas de cortes profundos), las muestras se toman cada 1.50 m y cada

cambio de material. Inicialmente es preferible tener unas pocas perforaciones con muestreo

continuo de tal forma que se puedan identificar los principales estratos de suelos. Donde

las condiciones lo permitan, se debe procurar un 100 por ciento de recuperación de

muestras. La extensión vertical y horizontal de esos estratos se puede establecer luego por

muestreo intermitente en perforaciones posteriores, de ser necesario.

Para alcanzar un conocimiento básico de las propiedades ingenieriles de los suelos que

tendrán efecto sobre los diseños, se deben tomar, de ser posible, muestras inalteradas (tales

como las obtenidas en muestreadores de pared delgada, o en muestreadores de roca de

doble tubo). El número obtenido debe ser suficiente para obtener información de la

resistencia al corte, características de consolidación y módulo resiliente de los principales

estratos de suelos. Si no se pueden tomar muestras inalteradas, se deberán tomar muestras

alteradas. Las muestras disturbadas se obtienen de muestreadotes de caña partida. Las

muestras disturbadas permiten la identificación visual y clasificación de los materiales

encontrados, así como la identificación por medio del tamaño de los granos, contenido de

humedad y limites de Atterberg.

Las muestras inalteradas deberán cumplir con los siguientes criterios:

1. Los lados de las muestras deberán ser rectos o perpendiculares a un plano

horizontal y no contener distorsiones visibles de los estratos, grietas horizontales

del proceso de extracción, o ablandamiento de materiales.

2. La tasa de recuperación especifica (longitud de la muestra inalterada recuperada

dividida entre la longitud total de la muestra extraída) deberá exceder el 95%.

3. Las muestras deberán tomarse con un muestreador que tenga una relación de área

(área de la sección transversal del tubo de muestreo dividida entre el área total o

diámetro exterior del muestreador), menor del 15%.

En los estratos de suelos cohesivos, se debe obtener por lo menos una muestra inalterada

representativa de cada perforación por cada 1.50 m de profundidad, o inmediatamente

debajo de la superficie prevista para la sub-rasante. En el estándar AASHTO T207

Muestreo de Suelos en Tubos de Pared Delgada,13

se describen los procedimientos

recomendados para obtener muestras inalteradas. Todas las muestras (alteradas e

inalteradas) y testigos deberán ser envueltos o sellados para evitar las pérdidas de

humedad, colocados en cajas protectoras y transportados al laboratorio para ensaye y

observaciones visuales.

2.1.3 ENSAYOS DE LABORATORIO SOBRE SUELOS DE SUB-RASANTE

11

Nota del IDPP: ver NTP 339.150 (2001). 12

Nota del IDPP: ver MTC E110 y 111-199 y NTP 339.129 (1998). 13

Nota del IDPP: ver también MTC E120-199 y NTP 339.169 (2002).



IDPP Mayo del 2,005

2.1.10

Una vez en el laboratorio, se debe revisar e identificar las muestras de suelos para

clasificación y ensayo del módulo resiliente. Los especimenes inalterados deberán estar

libres de defectos visuales y representar su condición natural (contenido de humedad y

densidad). Los especimenes disturbados o reconstituidos, deberán ser totalmente

recompactados hasta una condición lo mas cercana posible de la natural.

Se deberá llevar a cabo un programa de ensayos de laboratorio sobre las muestras

representativas de los suelos de cimentación a ser usados como materiales de construcción

de tal forma que se puedan determinar las propiedades pertinentes.

La extensión de los ensayos de laboratorio depende de cuan crítico sea el diseño y de la

complejidad de las condiciones del suelo. En la Tabla 2.1.2, se listan los ensayos y análisis

de laboratorio requeridos típicamente para el análisis y la selección del tipo de pavimento y

sus espesores.

Tabla 2.1.2 Requerimientos mínimos de ensayos de laboratorio para diseños de

pavimentos

Tipo de ensayo de laboratorio Cortes profundos Terraplenes altos A nivel

Contenido de Humedad y Peso

Unitario seco X X

Limites de Atterberg X X X

Gradación X X

Hinchamiento y Contracción X X

Permeabilidad X

Consolidación X

Resistencias al Corte y Portante X X X

Módulo Resiliente X X X

2.1.3.1. Número de Especimenes de Ensayo

El número de especimenes de ensayo depende del número de suelos diferentes

identificados en las perforaciones, así como de las condiciones de esos suelos. La mayor

parte de los especimenes de ensayo deberá tomarse tan cerca como sea posible de la parte

superior de la sub-rasante, hasta una profundidad de 0.60 m por debajo de la elevación

prevista de la sub-rasante. Sin embargo, se debe realizar algunos ensayos sobre los suelos

encontrados a mayor profundidad, especialmente si estos suelos son los más blandos o

débiles. No hay guías respecto del número de ensayos, excepto que todos los tipos de

suelos principales encontrados cerca de la superficie, deben, de ser posible, ensayarse por

duplicado. Dicho de modo simple, se deben hacer ensayos del módulo resiliente sobre

todos los suelos que tengan impacto sobre el comportamiento del pavimento.

Otro punto importante para recordar en la selección del número de especimenes a ser

ensayados, es que el módulo resiliente medido en ensayos de cargas repetidas, puede tener

gran variabilidad. No es poco frecuente un coeficiente de variación del 25% para el

módulo resiliente medido al mismo estado de esfuerzos. Esta potencial alta variabilidad en

los resultados de los ensayos, amerita un gran número de ensayos (es decir, más de dos

ensayos del módulo resiliente para el mismo tipo de suelo). Como una guía general, se

deben realizar tres ensayos del módulo resiliente sobre el principal suelo de sub-rasante



IDPP Mayo del 2,005

2.1.11

encontrado a lo largo del alineamiento de la carretera. Si la variabilidad de los resultados

de los ensayos (módulo resiliente medido al mismo estado de esfuerzos), excede un

coeficiente de variación de 25 por ciento, se deben hacer ensayos adicionales del módulo

resiliente para obtener una mayor confiabilidad en los datos.

2.1.3.2 Tipos de Ensayos de Laboratorio

Ensayos de Clasificación

Todas las muestras deberán clasificarse visualmente cuando se reciben en el laboratorio y

se deberá medir su contenido natural de humedad14

, a menos que se trate de arenas y

gravas limpias. La clasificación descriptiva y los datos del contenido natural de humedad

son la base para elaborar los registros de la perforación. Normalmente, los ensayos de

identificación, consistentes en los Límites de Atterberg y el análisis granulométrico se

llevarán a cabo en un número suficiente de muestras representativas de las perforaciones,

para mostrar la variación general de esas propiedades dentro de los estratos del suelo de

cimentación. A continuación se dan los ensayos que deben llevarse a cabo para clasificar

cada estrato de suelo:

AASHTO T87, Preparación Seca de Muestras de Suelos Alterados y Muestras de

Suelos de Agregados para Ensaye.15

AASHTO T 88, Análisis del Tamaño de las Partículas de Suelo.16

AASHTO T89, Determinación del Límite Líquido de los Suelos.17

Esos ensayos de identificación también permiten usar los datos para correlacionarlos con

los resultados de ensayos más caros de corte y consolidación. Las muestras seleccionadas

para los ensayos de los límites de Atterberg y análisis granulométricos deben ser

representativas de las ubicaciones a fin de asegurar que se obtenga una cantidad óptima de

información de los ensayos. Por lo menos se debe hacer una determinación de los límites

de Atterberg y de gradación sobre cada estrato de suelo principal.

Ensayos de Hinchamiento-Contracción

Donde la falla de los pavimentos y la resultante de hinchamiento o contracción del suelo de

sub-rasante pueda ser un problema, se deberá hacer ensayos para simular, de manera tan

cercana como sea posible, la secuencia de carga prevista en el campo. Así, para determinar

el hinchamiento a cualquier profundidad, se permite que el suelo hinche. Los ensayos para

determinar los cambios de volumen debido a la contracción, se realizan normalmente como

una contracción lineal o volumétrica. Se puede usar el AASHTO T92, Determinación de

los Factores de Contracción del Suelo,18

para medir la contracción lineal del suelo,

mientras que se puede usar el AASHTO T258, Determinación de la Expansividad de los

Suelos, para identificar suelos expansivos y la cantidad de expansión bajo diferentes

condiciones.

Ensayos de Permeabilidad

14

Nota del IDPP: ver MTC E108-1999 así como NTP 339.127 (1998) y NTP 339.160 (2001). 15

Nota del IDPP: ver también MTC E106-1999 y NTP 339.090 (1998). 16






IDPP Mayo del 2,005

2.1.12

Los ensayos de permeabilidad en laboratorio, muy rara vez se justifican en problemas de

cimentación de pavimentos. Una posible excepción es cuando se trata sobre las

capacidades de drenaje libre del suelo de cimentación existente, para tomar decisiones

sobre si se requiere o no de un drenaje horizontal. Cuando se requieren valores de

permeabilidad de laboratorio (principalmente por condiciones donde se pueda requerir el

abatimiento del nivel freático), se deben realizar los ensayos sobre muestras representativas

de los estratos que conforman el suelo de cimentación. Estos ensayos deberán realizarse de

acuerdo con AASHTO T215, Permeabilidad de Suelos Granulares (Carga Constante).19

Ensayos de Consolidación

Se deben realizar ensayos de consolidación sobre muestras representativas de los diferentes

estratos de suelos de cimentación compresibles donde el asentamiento sea un factor

significativo y no se pueda estimar el asentamiento a partir de correlaciones existentes.

Las muestras para los ensayos de consolidación se deben seleccionar del medio de cada

estrato compresible. Se deberá incluir información respecto de la presión de tapada,

presión de excavación y secuencia de carga. Las cargas del ensayo deben ser

suficientemente altas para definir la porción recta de la curva presión-relación de vacíos

sobre un diagrama semi-logarítmico. Los ensayos deberán realizarse de acuerdo con

AASHTO T216 Propiedades de Consolidación Unidimensional de los Suelos.20

Ensayos de Resistencia al Corte y Capacidad Portante

Las muestras seleccionadas para los ensayos de corte deben localizarse cuando sea posible,

cerca de las zonas donde se espera que se pueda presentar la falla. Para analizar la

estabilidad de los taludes de excavación propuestos, se deben realizar los ensayos en

aquellos estratos en los que se asume que contienen a la superficie de falla crítica. En

depósitos potentes de arcilla, las fallas de corte pueden ocurrir a gran profundidad y se

debe llevar a cabo un número suficiente de ensayos para determinar la resistencia del

estrato más profundo.

Para la mayor parte de los problemas de cimentaciones en pavimentos, se sugieren ensayos

de compresión no confinada o ensayos triaxiales no consolidados no drenados sobre

muestras de suelos cohesivos; los ensayos triaxiales consolidados no drenados se deben

llevar a cabo en limos y suelos intermedios entre arenas y arcillas, para determinar sus

características de resistencia. Para arenas limpias se puede asumir que su cohesión es cero

y se puede determinar su ángulo de fricción interna con un razonable grado de seguridad a

partir de los ensayos de penetración estándar. Los valores exactos de la cohesión y fricción

también se pueden determinar a partir de los resultados de ensayos triaxiales sobre arenas

limpias.

A continuación se da una lista de los ensayos que se pueden llevar a cabo para determinar

las propiedades resistentes de los suelos:

AASHTO T223, Resistencia al Corte por Veleta en el Campo para Suelos

Cohesivos.21

AASHTO T296, Método Estándar de Ensayo para la Resistencia a la Compresión

No Consolidada No Drenada de Suelos Cohesivos en Compresión Triaxial.22

19

Nota del IDPP: ver también NTP 339.147 (2000). 20

Nota del IDPP: ver también NTP 339.154 (2001). 21

Nota del IDPP: ver también MTC E122-1999y NTP 339.155 (2001). 22




IDPP Mayo del 2,005

2.1.13

AASHTO T297, Método Estándar de Ensayo para el Ensayo de Compresión

Consolidada No Drenada de Suelos Cohesivos.

Otro tipo de ensayo que se puede realizar en el campo para medir la resistencia de los

suelos in-situ es el penetrómetro dinámico de cono (DCP por sus siglas en inglés). Este

ensayo está siendo usado de manera más común para estimar la resistencia in-situ de suelos

de gradación fina y gruesa. El principio detrás del DCP es que existe una correlación

directa entre la resistencia de un suelo y su resistencia a la penetración por objetos sólidos

(1). El DCP consiste de un cono unido a una sarta de varillas que es guiado dentro del

suelo por medio de un martillo de caída libre a través de un eje-guía. La masa del martillo

puede estar entre 4.5 kg (10 lbs) y 8 kg (17.6 lbs), siendo el peso mas ligero aplicable a los

suelos mas blandos. Las versiones mas recientes del DCP tienen un ángulo del cono de 60º

y un diámetro de 20 mm (0.787 pulgadas) [después de (1)]. Existe un cierto número de

correlaciones entre el índice de penetración DCP (DPI por sus siglas en inglés) y los

parámetros de resistencia de la sub-rasante requeridos para el diseño empírico-mecanístico.

El ASTM recientemente ha estandarizado este ensayo como ASTM D6951-03, Método

Estándar de Ensayo para el Uso del Penetrómetro Dinámico de Cono en Aplicaciones

Superficiales de Pavimentos23

.

Ensayos del Módulo Resiliente Bajo Cargas Repetidas

Los ensayos del módulo resiliente bajo cargas repetidas se llevan a cabo en cada estrato

principal de suelos para caracterizar la sub-rasante con propósitos de diseño de

pavimentos. Este ensayo debe llevarse a cabo de acuerdo con la última versión de

AASHTO T307 o el NCHRP 1-28A, Método de Ensayo Armonizado para Suelos y

Materiales No Ligados. El propósito de este procedimiento de ensayo es determinar las

propiedades del módulo no lineal (módulo sensitivo al esfuerzo), de suelos y materiales de

cimentación, en una condición que simule la respuesta real de los suelos a las cargas

aplicadas por los neumáticos.

El ensayo es similar al ensayo estándar de compresión triaxial, excepto que el esfuerzo

vertical es cíclico a diferentes niveles, para modelar el efecto de la intensidad y duración de

las cargas de los neumáticos, típicas en un pavimento bajo cargas móviles. Se debe usar

una máquina triaxial con cargas repetidas, para simular las condiciones de campo. Los

parámetros que varían incluyen el esfuerzo vertical, la presión lateral (o de confinamiento),

el período de carga de 0.1 segundo hacia arriba, el período de reposo entre cargas cíclicas

aplicado sobre el espécimen, la secuencia de carga y los ciclos de carga antes de leer los

valores de ensayo.

El coeficiente elástico no lineal y los exponentes de la ecuación constitutiva del suelo

deben determinarse para cada espécimen de ensayo usando técnicas estándar de regresión,

a fin de asegurar que el coeficiente de correlación múltiple exceda de 0.9. En la PARTE 2,

Capítulo 2 se dan las ecuaciones constitutiva para todos los materiales granulares no

aglomerados de base y sub-base. Se pueden combinar los resultados de los ensayos del

módulo resiliente bajo cargas repetidas de suelos y condiciones del espécimen de ensayo

similares. La condición del espécimen de ensayo se discute en la siguiente sección.

Cuando se usa un método de elementos finitos para el modelo de respuesta estructural, los

valores-K derivados de ensayos de laboratorio, son los datos para ese modelo de respuesta

estructural. Sin embargo, cuando se usa una teoría elástica de capas, se usa un valor del

módulo resiliente para caracterizar el suelo de sub-rasante. Para determinar el módulo

23

Nota del IDPP: ver Nota 2 a pie de página.



IDPP Mayo del 2,005

2.1.14

resiliente in-situ a partir de ensayos de compresión triaxial con cargas repetidas, se debe

estimar los esfuerzos totales lateral y vertical e incluir la presión de tierras en reposo. Para

determinar esos valores se deben asumir la densidad y el espesor de cada capa del

pavimento y un estrato de suelo en la sección transversal de prueba. Posteriormente en este

capítulo, se da un procedimiento paso-a-paso para estimar la condición de esfuerzos in-

situ.

Ensayos Especiales

Se requieren a menudo para estimar propiedades especiales de los suelos tales como

contenidos de materia orgánica24

y de carbonatos. El alcance de esos ensayos dependerá en

gran medida de la cantidad y tipo de información requerida y no se pueden establecer

reglas generales para esos tipos de ensayos. El suelo y agua subterráneos en algunas zonas

pueden contener sulfatos en cantidades suficientes para dañar el concreto de cemento

portland (PCC) de los pavimentos rígidos. Los sulfatos generalmente se encuentran en

suelos arcillosos y en las aguas ácidas de turbas. Se debe llevar a cabo un análisis químico

para determinar si se requiere tomar precauciones especiales. Algunos suelos tiene acción

corrosiva sobre los metales debido a los agentes químicos y bacteriológicos y se

encuentran disponibles ensayos especiales de laboratorio para determinar esta

característica.

2.1.3.3 Condición de los Especimenes para el Ensayo de Laboratorio del Módulo

Resiliente

La condición de los especimenes de ensayo se refiere a la densidad seca y al contenido de

humedad del espécimen. Se pueden usar dos tipos de especimenes de laboratorio en la

determinación del módulo resiliente del suelo de cimentación: no disturbados y disturbados

(recompactados). Donde sea posible se deben usar muestras de suelos no disturbados

tomadas con tubos Shelby de pared delgada, especialmente en estratos de suelos debajo de

una profundidad a la que no serán alterados por las operaciones de construcción. La

densidad seca y el contenido de humedad de muestras no disturbadas, son los mismos que

los hallados durante las operaciones de muestreo. Infortunadamente, la variabilidad en los

resultados de los ensayos de especimenes no disturbados de un mismo tipo de suelo, puede

ser muy alta, debido a las diferencias en las densidades secas y contenidos de humedad que

pueden existir a lo largo de una carretera (tanto vertical como horizontalmente). Los

incrementos en la variabilidad requieren incrementar la frecuencia de los ensayos para

lograr confiabilidad en los datos.

Más importante aún, el contenido de humedad de algunos suelos de gradación fina puede

incrementarse significativamente después de la construcción del pavimento. En este caso,

el módulo resiliente medido al contenido de humedad durante el muestreo puede no ser

representativo de la condición real algunos años después de la construcción. Este cambio

debe considerarse en la selección del módulo resiliente para el diseño estructural del

pavimento. Esta condición se discute con más detalle en la PARTE 2, Capítulo 3.

Para el estrato superficial de suelo que es remezclado y recompactado antes de la

colocación de alguna capa del pavimento, se deben usar muestras disturbadas en el

programa de ensayos del módulo resiliente. El remezclado y recompactado de los

especimenes de ensayo no disturbados (especialmente de algunas arcillas), incluso al

mismo contenido de humedad y a la misma densidad seca, pueden alterar

24

Nota del IDPP: ver MTC E118-1999 Materia Orgánica en Suelos (Pérdida por Ignición)



IDPP Mayo del 2,005

2.1.15

significativamente los resultados de los ensayos del módulo resiliente, en comparación con

los especimenes de ensayo no disturbados. Los especimenes pueden compactarse en el

laboratorio a la misma densidad seca, pero a diferentes contenidos de humedad para el

ensayo del módulo resiliente. Luego se puede determinar este para diferentes contenidos de

humedad.

Obviamente el contenido de humedad puede medirse en muestras de suelos recuperadas de

las perforaciones. La pregunta importante a ser respondida es: ¿Cuál será el contenido de

humedad para una estación o tiempo particulares? Esta es una pregunta difícil de

responder, incluso con un nivel moderado de confianza.

La densidad usada en el programa de ensayos del módulo resiliente debe ser la densidad

in-situ después de la construcción. El contenido de humedad de los suelos debajo de las

estructuras del pavimento varía estacionalmente y es el parámetro más difícil de predecir.

Para algunos suelos sin cohesión, el contenido de humedad podría decrecer y crecer a

partir del óptimo contenido de humedad, dependiendo de las características del drenaje

superficial y subterráneo y de la cantidad de lluvias en el sitio. Para algunos suelos

cohesivos (por ejemplo las arcillas expansivas), los contenidos de humedad debajo del

pavimento tienden a incrementarse a valores por encima del óptimo. El Modelo Climático

Integrado Realzado (EICM por sus siglas en inglés), estima la variación estacional en el

contenido de humedad del suelo de sub-rasante, así como en las capas granulares del

pavimento (6). Así, el contenido de humedad a ser usado en el ensayo del módulo

resiliente debe ser representativo de la condición de humedad durante la construcción.

2.1.3.4 Selección del Módulo Resiliente In-situ para Estratos de Suelo

Para determinar el módulo resiliente in-situ a partir de ensayos de laboratorio de

compresión triaxial con carga repetida, se deben conocer los esfuerzos totales lateral y

vertical e incluir la presión de tierras en reposo. Para determinar esos valores se debe

conocer o asumir la densidad y el espesor de cada capa de pavimento y estrato de suelos

por encima del punto de determinación del módulo resiliente. El siguiente es un

procedimiento paso-a-paso que puede seguirse:

1. Estimar el coeficiente de presión de tierras en reposo, k0, del estrato de suelo para el

que se requiere conocer el módulo resiliente. Para suelos cohesivos (tal como

arcillas), el coeficiente de presión de tierras en reposo, normalmente se considera

una función del coeficiente de Poisson y es:

k0 = (2.1.1)

(1 - )

Para suelos no cohesivos (tales como gravas y arenas), el coeficiente de presión de

tierras en reposo es función del ángulo de resistencia al corte y es:

k0 = 1 – sen (2.1.2)

Para suelos compactados y fuertemente consolidados, el coeficiente de presión de

tierras en reposo es generalmente mayor que los valores calculados con las

ecuaciones anteriores.

2. Asumir el módulo elástico y el espesor de cada capa en la estructura de prueba del

pavimento, incluyendo el estrato de suelo ensayado en el laboratorio.

3. Calcular el esfuerzo vertical total, z, encima del punto de determinación del

módulo resiliente.



IDPP Mayo del 2,005

2.1.16

z = 1 + p0 (2.1.3)

donde:

1 = esfuerzo vertical de la carga por rueda, calculado con la teoría de capa elástica.

p0 = presión vertical en reposo debido al peso de las otras capas

n-1

p0 = (D )n + (D )i (2.1.4)

i = 1

donde:

D = espesor de capa; para la capa n, D es la profundidad de caracterización o

donde se determina el módulo resiliente

= densidad de la capa

i = capa encima del estrato de suelo n, para el que se está estimando el

módulo resiliente

4. Calcular el esfuerzo lateral total, 3, sobre el elemento de suelo a la profundidad a

la que se determina el módulo resiliente del estrato

3 = x,y + k0 (p0) (2.1.5)

donde:

x,y = esfuerzo horizontal debido a las cargas de las ruedas aplicadas en la

superficie del pavimento y calculado con la teoría de la capa elástica

5. Calcular el módulo resiliente para los esfuerzos totales horizontal y vertical usando

las relaciones constitutivas (Ecuación 2.2.36).

6. Compare el módulo resiliente asumido con el valor calculado. Si los esfuerzos

calculados dan un valor dentro del 5 por ciento del módulo resiliente medido en el

laboratorio, se podrá usar el valor como módulo resiliente para la construcción.

2.1.3.5 Reporte de los Resultados de los Ensayos

Los resultados de las exploraciones y de los ensayos de laboratorio, generalmente se

presentan en la forma de un reporte de geología y suelos. Este reporte debe contener

descripciones suficientes acerca de las investigaciones de campo y laboratorio realizadas,

las condiciones encontradas, datos típicos de ensayos, suposiciones básicas y el

procedimiento analítico utilizado, que permitan una revisión detallada de las conclusiones,

recomendaciones y diseño final del pavimento. La cantidad y tipo de información a ser

presentada en el reporte de análisis del diseño deberá ser consistente con los alcances de la

investigación. Para pavimentos, se deben incluir los siguientes ítems (donde sean

aplicables) y se deben usar como una guía para preparar el reporte de análisis de diseño:

1. Una descripción general del sitio, indicando los principales aspectos topográficos

en la vecindad. Un plano mostrando el contorno superficial, la ubicación de la

estructura propuesta y la ubicación de todas las perforaciones.

2. Una descripción de la geología general del sitio, incluyendo los resultados de

cualquier estudio geológico previo realizado.

3. Los resultados de las investigaciones de campo, incluyendo registros gráficos de

todas las perforaciones, ubicación de datos pertinentes obtenidos de piezómetros

(donde sea aplicable), profundidad del lecho rocoso y una descripción general de

los materiales subterráneos, basada en las perforaciones. Los registros de las

perforaciones o el reporte deben indicar cómo se hicieron las perforaciones, tipo de



IDPP Mayo del 2,005

2.1.17

muestreador usado y los resultados de cualquier ensayo de penetración o cualquier

dato de mediciones de campo tomados en el sitio.

4. Condiciones del agua subterránea, incluyendo datos de las variaciones estacionales

en el nivel freático y resultados de los ensayos de bombeo si es que se han

realizado.

5. Descripción general de los ensayos de laboratorio realizados, el rango general de

los valores de ensayo y datos detallados de los ensayos sobre muestras típicas. Los

datos de los ensayos de laboratorio deberán resumirse en tablas, incluyendo el

módulo resiliente seleccionado para cada estrato de suelo. Si no se hubieran

efectuado ensayos de laboratorio, se deberán presentar las bases para la

determinación de las propiedades del suelo, tales como correlaciones empíricas o

referencias a publicaciones pertinentes.

6. Un perfil de suelos generalizado usado para el diseño, mostrando las propiedades

promedio o representativas del suelo y los valores de la resistencia al corte de

diseño usados para los diferentes estratos de suelos. El perfil puede ser mostrado

por escrito o en forma gráfica.

7. Recomendaciones sobre el tipo de estructura del pavimento y cualquier

característica especial de diseño a usarse, incluyendo la remoción y reemplazo de

ciertos suelos, la estabilización de suelos o cualquier otra mejora o tratamiento del

suelo de cimentación.

8. Suposiciones básicas, cargas por rueda, resultados de cualquier análisis de

asentamientos y un estimado de la cantidad máxima de hinchamiento espectada en

los suelos de sub-rasante. Se debe discutir los efectos del asentamiento diferencial

calculado, así como los efectos del hinchamiento sobre la estructura del pavimento.

9. Se debe discutir sobre precauciones especiales y recomendaciones relativas a las

técnicas de construcción. También se debe fijar las ubicaciones de donde se

obtendrán los materiales para rellenos y terraplenes. Se debe describir la cantidad

de compactación requerida y los procedimientos planificados para cubrir esos

requerimientos.

En resumen, se debe identificar las variaciones horizontal y vertical en los tipos de suelos

subterráneos, contenidos de humedad, densidades y profundidades del nivel freático, para

pavimentos nuevos y existentes. El reporte FHWA-RD-97-083 (5), proporciona una guía

general y requisitos de las investigaciones subterráneas para diseño de pavimentos y

evaluaciones para el diseño de rehabilitaciones. Cada estrato de suelo encontrado deberá

ser caracterizado para su uso como soporte de la estructura del pavimento y si es que los

suelos subterráneos impondrán problemas especiales para la construcción y el

comportamiento a largo plazo de las estructuras del pavimento. A continuación se dan

algunas guías para identificar problemas de suelos o condiciones y métodos diferentes que

se pueden usar para tratar o mitigar sus efectos perjudiciales.

2.1.4 IDENTIFICACION Y TRATAMIENTO DE CONDICIONES

SUBTERRANEAS ESPECIALES

El tratamiento y la preparación apropiados del suelo de sub-rasante (o de fundación), es

extremadamente importante para la duración a largo plazo de una estructura de pavimento.

En vez de considerar el incremento en la rugosidad debido al levantamiento diferencial por

helada o debido a suelos expansivos, esta Guía proporciona maneras de minimizar los

efectos de tales condiciones problemáticas. Esta Guía proporciona procedimientos

detallados para identificar y tratar los problemas de suelos, a fin de alcanzar una

cimentación adecuada sobre la cual construir la estructura del pavimento. Se señalan cuatro

condiciones subterráneas especiales:



IDPP Mayo del 2,005

2.1.18

Suelos colapsables o altamente compresibles.

Suelos expansivos o que se hinchan.

Flujo del agua subterránea y suelos saturados.

Suelos susceptibles al congelamiento.

2.1.4.1 Suelos Compresibles

Efecto de los Suelos Compresibles en el Comportamiento del Pavimento

Los suelos colapsables o altamente compresibles (muy débiles), son susceptibles de

grandes asentamientos y deformaciones con el tiempo, que pueden tener un efecto negativo

en el comportamiento de los pavimentos. Si esos suelos compresibles no se tratan

adecuadamente, se desarrollan grandes depresiones superficiales, con agrietamiento

aleatorio. Las depresiones superficiales pueden permitir que el agua se almacene sobre la

superficie del pavimento y se infiltre mas fácilmente a la estructura del pavimento

constituyendo un problema severo. Más importante aún, el almacenamiento del agua creará

un riesgo a la seguridad del tráfico público.25

Tratamientos para Suelos Compresibles

Donde existen suelos compresibles, la selección de una técnica en particular depende de la

profundidad del suelo débil y de la diferencia entre las condiciones in-situ y los

requerimientos de compactación o resistencia mínimos para limitar el asentamiento

anticipado a un valor permisible que no afectará adversamente al comportamiento del

pavimento.

Cuando se construyen carreteras en áreas con depósitos profundos de capas altamente

compresibles (suelos saturados de muy baja densidad), se deben examinar las propiedades

específicas del suelo para calcular el asentamiento estimado. Bajo esas condiciones, se

debe completar una investigación geotecnica y un análisis detallado de asentamientos

antes del diseño de pavimentos. Donde existan suelos de sub-rasante que no cumplan los

requisitos mínimos de compactación y que sean susceptibles de sufrir grandes

asentamientos con el tiempo, considerar las siguientes alternativas:

Si la capa de suelo es superficial, remover y procesar el suelo para alcanzar el

óptimo contenido de humedad aproximadamente y reemplazar y compactar.

Remover y reemplazar el suelo de sub-rasante por materiales de préstamo o

terraplenes seleccionados. Todos los materiales granulares de relleno deberán

compactarse a por lo menos el 95 por ciento de la máxima densidad, definida por

AASHTO T180. Los materiales cohesivos de relleno deberán compactarse a no

menos del 90 por ciento según AASHTO T99.

Compactar los suelos desde la superficie para incrementar la densidad seca por

medio de técnicas de compactación dinámicas.

Si el suelo está extremadamente húmedo o saturado, colocar drenes verticales de

arena o drenes verticales para drenar los suelos.

Consolidar los depósitos profundos de suelos saturados muy débiles mediante

grandes rellenos antes de la construcción de los pavimentos. Después de la

construcción se puede remover o dejar los rellenos, dependiendo de la rasante final.

25

Nota del IDPP: ver norma NTP 339.163 (2001) Método de Ensayo Normalizado para la Medición del

Potencial de Colapso de Suelos.



IDPP Mayo del 2,005

2.1.19

2.1.4.2 Suelos con Hinchamiento

Efectos del Hinchamiento de Suelos en el Comportamiento del Pavimento

Los suelos que hinchan o suelos expansivos, son susceptibles a cambios de volumen

(contracción e hinchamiento) con las fluctuaciones estacionales en el contenido de

humedad. La magnitud de este cambio de volumen depende del tipo de suelo (potencial de

contracción-hinchamiento) y los cambios en su contenido de humedad. Una pérdida de

humedad causará que el suelo se contraiga, mientras que un incremento en el contenido de

humedad ocasionará que se expanda o hinche. Estos cambios de volumen en los suelos tipo

arcilla puede resultar en grietas longitudinales cerca del borde del pavimento y

significativa rugosidad superficial (variando entre hinchamientos y depresiones) a lo largo

del pavimento.

Los suelos expansivos son un problema muy importante en muchos lugares y son

responsables de la aplicación de actividades prematuras de mantenimiento y rehabilitación

a lo largo de muchos kilómetros de carretera todos los años. Los suelos expansivos son

especialmente un problema cuando se hacen cortes profundos en un suelo arcilloso denso

(sobre-consolidado).26

Identificación de los Suelos que Hinchan

Existen varias técnicas y procedimientos para identificar a los suelos potencialmente

expansivos. El AASHTO T258, se puede usar para identificar suelos y condiciones que son

susceptibles de hinchar. Dos de los documentos comúnmente mas usados son Una

Evaluación de la Metodología para la Identificación de Suelos Potencialmente Expansivos

y Construcción de Pavimentos de Aeropuertos sobre Suelos Expansivos (7, 8).

La mineralogía de la arcilla y la disponibilidad de agua son los factores clave en la

determinación del grado al cual puede existir un problema de hinchamiento en un

determinado sitio. Diferentes minerales de arcilla exhiben mayor o menor grado de

potencial de hinchamiento basados en su química específica. Las arcillas

montmorilloniticas tienden a exhibir muy altos potenciales de hinchamiento debido a la

química de sus partículas, mientras que las arcillas ilíticas tienden a exhibir muy bajos

potenciales de hinchamiento. La identificación de los minerales de arcilla por medios

químicos o microscópicos se puede usar como un método para identificar la presencia de

un elevado potencial de hinchamiento en los suelos. La estructura del suelo también

influye en el potencial de hinchamiento, las partículas agregadas tenderán a exhibir

mayores hinchamientos que las partículas dispersas y las floculadas mayores que las

defloculadas. Generalmente, cuando mas fino es el grano y más plástico el suelo, más alto

será el potencial de hinchamiento.

La identificación de suelos que hinchan debajo del pavimento es un componente clave de

la investigación geotécnica para carreteras. Los suelos a poca profundidad debajo de la

elevación propuesta para el pavimento son generalmente muestreados como parte de la

investigación y su potencial de hinchamiento puede identificarse de diferentes maneras.

Los ensayos índice son un método común para identificar hinchamientos potenciales.

Usualmente se llevan a cabo ensayos de laboratorio para obtener los límites líquido y

plástico y/o el límite de contracción. La actividad del suelo, definida como la relación del

26

Nota del IDPP: ver norma NTP 339.170 (2002) Método de Ensayo Normalizado para la Determinación

del Hinchamiento Unidimensional o Potencial de Asentamiento de Suelos Cohesivos.



IDPP Mayo del 2,005

2.1.20

índice plástico al porcentaje en peso del suelo más fino que 80 mils27

, también se usa como

una propiedad índice para determinar el potencial de hinchamiento, toda vez que los

minerales de arcilla de más alta actividad, exhiben mayores hinchamientos. Los cálculos de

la actividad requieren medidas de la gradación usando métodos hidrométricos, los cuales

no son típicos en investigaciones geotecnicas para diseño de pavimentos en muchas

jurisdicciones. Adicionalmente a los ensayos índice, la práctica de las agencias en las

regiones donde los suelos expansivos son un problema común, puede incluir los ensayos de

hinchamiento en muestras de suelos naturales o compactados. Tales ensayos generalmente

incluyen medidas de los cambios en la altura (o volumen) de una muestra expuesta a una

carga ligera similar a la esperada en el campo y permitiendo luego el acceso libre del agua.

Tratamiento para Suelos Expansivos

Cuando se encuentran suelos expansivos a lo largo de un proyecto, en ambientes y áreas

donde se espera fluctuaciones significativas de la humedad en la sub-rasante, se deben

considerar las siguientes alternativas para minimizar los potenciales futuros cambios de

volumen del suelo expansivo:

Para capas relativamente delgadas de arcillas expansivas cercanas a la superficie,

remover y reemplazar los suelos expansivos por materiales seleccionados de

préstamo.

Extender las capas del pavimento sobre el ancho de los suelos inferiores para

reducir la pérdida de humedad en la sub-rasante, a lo largo del borde del pavimento.

Escarificar, estabilizar y recompactar la porción superior de la sub-rasante con

arcillas expansivas. (El término estabilización tal como se usa aquí, se refiere al

tratamiento de un suelo con agentes tales como asfalto, cemento Pórtland, cal

apagada o hidratada y cenizas volantes, para limitar sus características de cambio

de volumen. Esto puede incrementar sustancialmente la resistencia del material

tratado). Mas adelante en este capítulo se hace una discusión adicional sobre la

estabilización de suelos.

En áreas con cortes profundos en arcillas expansivas densas, sobre-consolidadas,

completar la excavación de los suelos superficiales a la elevación apropiada y

permitir el hinchamiento de los suelos subterráneos, antes de colocar las capas del

pavimento

Si se dejan in-situ, compactar los suelos expansivos de forma moderada a elevada,

por encima del óptimo contenido de humedad.

2.1.4.3 Aguas Subterráneas

Efecto de las Aguas Subterráneas sobre el Comportamiento del Pavimento

Es importante identificar cualquier estrato de suelo saturado, la profundidad de la napa

freática y el flujo de las aguas subterráneas entre estratos de suelos. Es especialmente

importante reconocer e identificar el agua subterránea en las áreas de transición entre los

segmentos de corte y relleno. Si se permite saturar los materiales no ligados de base/sub-

base y los suelos de sub-rasante, el agua subterránea pude disminuir significativamente la

resistencia y el módulo de esos materiales. Las reducciones significativas de la resistencia

pueden resultar en depresiones superficiales prematuras, ahuellamientos o agrietamientos.

El flujo estacional de la humedad a través de estratos de suelos selectos, puede también

magnificar significativamente los efectos de los cambios diferenciales de volumen en los

27

Nota del IDPP : 1 mil = 1 milipulgada = 0.001 pulg = 25.4



IDPP Mayo del 2,005

2.1.21

suelos expansivos. Las áreas de corte son particularmente críticas para las aguas

subterráneas.

Tratamiento de las Aguas Subterráneas

Cuando se encuentran suelos saturados o aguas subterráneas, se debe tomar en cuenta las

siguientes alternativas para mejorar el soporte de la fundación o sub-rasante:

Para suelos saturados cerca de la superficie, secar o aumentar la resistencia de los

suelos húmedos por medio del uso de técnicas de estabilización mecánica a fin de

proporcionar una plataforma de construcción a la estructura del pavimento.

Remover y reemplazar los suelos saturados con materiales o suelos de préstamo

seleccionado.

Colocar y compactar apropiadamente capas gruesas de rellenos o terraplenes para

incrementar la elevación de la sub-rasante, o en otras palabras, incrementar la

distancia entre los suelos saturados o la napa freática y la estructura del pavimento.

Uso de drenes de sub-rasante donde existan las siguientes condiciones:

○ Elevados niveles freáticos que pueden reducir la estabilidad de la sub-rasante y

proporcionar una fuente de agua para la acción de las heladas.

○ Suelos de sub-rasante conformados por limos y arenas muy finas que puedan

licuefactar cuando están saturados.

○ Filtraciones de agua desde estratos subyacentes que soportan la napa freática o

desde sub-rasantes en áreas de corte.

2.1.4.4 Suelos Susceptibles a las Heladas

Efecto de la Acción de las Heladas en el Comportamiento de los Pavimentos

La acción de las heladas puede causar levantamientos diferenciales, rugosidad superficial y

agrietamientos, bloqueo de drenajes y una reducción de la capacidad portante durante los

períodos de deshielo. Esos efectos van desde ligeros hasta severos, dependiendo de los

tipos y uniformidad de los suelos y de la disponibilidad de agua.

Un efecto de la acción de las heladas sobre los pavimentos es el levantamiento causado por

cristalización de los lentes de hielo en los vacíos de suelos conteniendo partículas finas.

Tres condiciones deben estar presentes para causar el levantamiento por heladas y otros

problemas asociados:

Suelos susceptibles al congelamiento.

Temperaturas de congelamiento en el suelo.

Fuente de agua.

Si esas condiciones ocurren uniformemente, el levantamiento será uniforme; de otra

manera, ocurrirá un levantamiento diferencial, causando irregularidades superficiales,

rugosidades y finalmente el agrietamiento de la superficie del pavimento.

Un segundo efecto de la acción de las heladas es el debilitamiento por deshielo. La

capacidad portante puede reducirse sustancialmente durante los períodos de deshielo. Sin

embargo, el levantamiento por helada puede ser más severo durante los períodos de hielo-

deshielo, debido a que el agua estará más fácilmente disponible en la zona de

congelamiento. En las áreas más meridionales pueden ocurrir algunos ciclos de hielo-

deshielo en la zona de congelamiento durante una estación de invierno y causar mas daño

que un período mas largo de congelamiento en las áreas más al norte. Los deshielos de



IDPP Mayo del 2,005

2.1.22

primavera generalmente producen una pérdida de capacidad portante, bastante por debajo

de los valores de verano y otoño, seguido de una recuperación gradual en un período de

semanas o meses.

El diseño de pavimentos contra la acción de las heladas, a menudo determina el espesor

requerido de pavimentos flexibles y la necesidad de materiales adicionales selectos en

pavimentos flexibles y rígidos. Se han usado tres enfoques de diseño de pavimentos en las

áreas con congelamiento estacional:

El enfoque de la Protección Completa – requiere materiales no susceptibles al

congelamiento en toda la profundidad de la helada.

El enfoque de la Penetración Limitada de la Helada en la Sub-rasante – permite

alguna penetración de la helada dentro de la sub-rasante pero lo suficiente como

para impedir que se desarrolle rugosidad superficial inaceptable.

El enfoque de la Resistencia reducida de la Sub-rasante – permite mayor

penetración dentro de la sub-rasante, pero proporciona adecuada resistencia durante

los períodos de debilitamiento por deshielo.

Muchas agencias proporcionan protección contra el levantamiento y el debilitamiento por

deshielo, incluyendo un espesor mínimo de pavimento, base y de materiales seleccionados

encima de los suelos de sub-rasante susceptibles de congelamiento. Muchas agencias

recomiendan la mezcla de la porción superior de la sub-rasante para proporcionar un

levantamiento por helada mas uniforme durante el invierno y un soporte mas uniforme

durante la primavera. Sin embargo algunos diseños de pavimentos en áreas de

congelamiento estacional utilizan el enfoque de sub-rasante con resistencia reducida,

mientras que aquellos en áreas con índices de congelamiento bajos usan los enfoques de

protección completa o de protección limitada de la sub-rasante contra el congelamiento. En

la mayor parte, esos enfoques fueron desarrollados en base a la experiencia en vez de la

aplicación de algún método de cálculo teórico riguroso.

En este enfoque de diseño, se usa un método más riguroso para determinar los espesores de

capa necesarios para reducir los efectos del congelamiento y el deshielo estacionales a

límites aceptables. Se usa el EICM para determinar la máxima penetración de las heladas

en el sistema de pavimentos de una ubicación particular. Se pueden usar diferentes

combinaciones de espesores de capa y de materiales para determinar su impacto en la

máxima profundidad de penetración de la helada y en la cantidad total de base y materiales

selectos necesarios para proteger a los suelos susceptibles de congelar.

Identificación de los Suelos Susceptibles de Congelar

Los suelos susceptibles de congelar se han clasificado en cuatro grupos generales. La Tabla

2.1.3, proporciona un resumen de los suelos típicos dentro de cada uno de esos cuatro

grupos y la Figura 2.1., muestra gráficamente, la tasa promedio espectada de levantamiento

por helada para los diferentes grupos de suelos.

Muy poco o ningún congelamiento ocurre en arenas, gravas, piedra triturada y similares

materiales granulares cuando están limpios y con drenaje libre, bajo condiciones normales

de congelamiento. Los grandes espacios vacíos permiten que el agua congele in-situ sin

segregación en lentes de hielo. Inversamente, los limos son altamente susceptibles al

congelamiento. La condición de relativamente pequeños vacíos elevada acción/potencial

de capilaridad y buena permeabilidad de estos suelos cuenta para esta característica.



IDPP Mayo del 2,005

2.1.23

Tabla 2.1.3 Clasificación de la susceptibilidad al congelamiento de los suelos (9)

Grupo Grado de Tipo de Suelo Porcentaje en Clasificación

Susceptibilidad al peso más fino Típica de

Congelamiento que 0.075 plg. Suelos

F1 Despreciable a bajo Gravoso 6-10 GM, GW-GM, GP-GM

F2 Bajo a medio Gravoso 10-20 GM, GW-GM, GP-GM

Arenoso 6-15 SM, SW-SM, SP-SM

Gravoso > 20 GM, GC

Arenas, excepto > 15 SM, SC

F3 Alto arenas limosas

muy finas

Arcillas IP<12 ------ CL, CH

Todos los limos ------ ML, MH

Arenas limosas > 15 SM

muy finas

F4 Muy alto Arcillas IP>12 ------ CL, CL-ML

Arcillas variadas ------ CL, ML, SM, CH

y otros suelos de

grano fino, sedi-

mentos bandeados

Las arcillas son cohesivas y aunque su potencial de acción capilar es alto, su tasa de

capilaridad es baja. Aunque los levantamientos por helada pueden ocurrir en suelos

arcillosos, no son tan severos como en los limos, toda vez que la naturaleza impermeable

de las arcillas hace el paso de agua más lento. La capacidad portante de las arcillas se

puede reducir sustancialmente durante los deshielos aunque no haya ocurrido un

levantamiento significativo. El deshielo generalmente tiene lugar de arriba hacia abajo,

conduciendo a muy elevados contenidos de humedad en los estratos superiores.

Un nivel freático dentro de 1.50 m de la elevación propuesta para la sub-rasante es una

indicación de que existirá suficiente agua para la formación de hielo. Los suelos de sub-

rasante de arcillas uniformes también contienen humedad suficiente para la formación de

hielo, aún cuando la profundidad hasta la napa de agua exceda los 3 m.

Tratamiento Contra la Acción de las Heladas

Cuando se encuentran suelos susceptibles al congelamiento, se deben tener en cuenta las

siguientes alternativas para mejorar la cimentación o el suelo de soporte:

Remover y reemplazar los suelos susceptibles al congelamiento (generalmente de

los grupos F3 y F4), con materiales seleccionados de préstamo que no son

susceptibles al congelamiento, hasta la profundidad esperada de penetración de la

helada.

Colocar y compactar materiales seleccionados de préstamo, que no sean

susceptibles al congelamiento, en un espesor o profundidad que prevenga el

congelamiento de la sub-rasante, para suelos susceptibles al congelamiento de los

grupos F2, F3 y F4.



IDPP Mayo del 2,005

2.1.24

Figura 2.1.1. Tasa promedio de levantamiento versus porcentaje de finos para

gradaciones de suelos naturales (9).

Remover bolsones aislados de suelos susceptibles al congelamiento con el objeto

de eliminar cambios bruscos en las condiciones de la sub-rasante.

Incrementar los espesores de las capas estructurales para tomar en cuenta una

reducción en la resistencia de la sub-rasante durante los períodos de deshielo

primaveral para los grupos susceptibles al congelamiento F1, F2 y F3.

Estabilizar al suelo susceptible al congelamiento, eliminando el efecto de los finos

en el suelo por medio de uno de los siguientes tres procesos: 1) remoción mecánica

o inmovilización por medios físico-químicos tales como el uso de agentes

cementantes; 2) reducción efectiva de la cantidad de humedad del suelo, disponible

para migrar hacia el plano de congelamiento, bloqueando en esencia todos los

pasajes; ó 3) alteración del punto de congelamiento de la humedad del suelo. Los

agentes cementantes tales como el cemento Pórtland, asfalto, cal y cal-cenizas

volantes, remueven de manera efectiva las partículas individuales de suelo,

adhiriéndolas y actuando también en la remoción parcial de los pasajes capilares,

reduciendo de esta manera el potencial de movimiento de la humedad. Se debe

tener especial cuidado cuando se usa cal y cal-cenizas volantes sobre materiales

arcillosos en áreas de congelamiento estacional.

CLASIFICACION DE LA SUSCEPTIBILIDAD AL CONGELAMIENTO

MUY ALTA

ALTA

MEDIA

BAJA

MUY BAJA

DESPRECIA BLE

A ARENA LIMPIA, SW

B GRAVA ARCILLOSA, GW-GC

C GRAVA, GM-GC

D ARCILLA MAGRA, CL

GRAVA ARENOSA

GP

ARCILLA GRASA

CH

ARCILLA GRAVOSA

Y ARENOSA

CL

ARENAS LIMOSAS

LIMOS ARCILLOSOS

ML-CL LIMOS

ARENAS ARCILLO

SAS

GRAVAS ARCILLOSAS

ARCILLAS MAGRAS

GRAVAS ARENOSAS

ARENAS

LIMPIAS

PORCENTAJE EN PESO MAS FINO QUE 0.02 mm

ARENAS (Excepto ARENAS limosas muy finas)

ARENAS LIMOSAS MUY FINAS

TODOS LOS LIMOS

ARCILLAS (IP >12)

SUELOS GRAVOSOS

ARCILLAS (IP<12), ARCILLAS BARBADAS Y OTROS SEDIMENTOS DE GRANO FINO

GRAVA LIMOSA



IDPP Mayo del 2,005

2.1.25

2.1.5 MEJORA Y REFUERZO DEL SUELO DE FUNDACION

El tratamiento apropiado de las condiciones en suelos problemáticos y la preparación del

suelo de fundación son extremadamente importantes para asegurar una estructura de

pavimento de larga duración, que no requiera de un mantenimiento excesivo. En todos los

casos, no se debe sobre enfatizar la previsión de un suelo uniforme desde el punto de vista

de clasificación de la textura, humedad y densidad en la porción superior de la sub-rasante.

Esta uniformidad se puede lograr por medio de un mayor corte del suelo u otras técnicas.

Se han usado cinco técnicas para mejorar la resistencia y reducir las variaciones climáticas

de la cimentación sobre el comportamiento del pavimento:

1. Estabilización de suelos débiles (de alta plasticidad o compresibles)

2. Uso de capas granulares gruesas.

3. Uso de sistemas de drenaje subterráneo.

4. Uso de Geosinteticos.

5. Uso de suelos encapsulados.

2.1.5.1. Estabilización

Objetivos de la Estabilización de Suelos

Los suelos que son altamente susceptibles a cambios de volumen y resistencia, cuando se

combinan con el tráfico de camiones, pueden causar una rugosidad severa y acelerar el

deterioro de la estructura del pavimento en la forma de un incremento del agrietamiento y

un decremento en la calidad de la transitabilidad. Generalmente el módulo resiliente de

algunos suelos depende en gran medida de la humedad y del estado de esfuerzos. En

algunos casos, el suelo de sub-rasante puede tratarse con diferentes materiales para mejorar

sus características de resistencia y rigidez. La estabilización de suelos se lleva a cabo

normalmente por dos razones:

1. Como una plataforma de construcción para secar suelos muy húmedos y facilitar la

compactación de las capas superiores – en este caso, el suelo estabilizado

normalmente no se considera como una capa estructural en el proceso de diseño del

pavimento. Este proceso también se denomina a veces como una modificación del

suelo.

2. Para aumentar la resistencia de un suelo débil y restringir el potencial de cambio de

volumen de suelos de alta plasticidad o compresibles – en este caso, se le da al

suelo estabilizado algún valor estructural o crédito en el proceso de diseño del

pavimento.

Las estabilizaciones con cal, cemento y asfalto se han usado para controlar el

hinchamiento y el levantamiento por helada de los suelos y mejorar las características de

resistencia de los suelos inapropiados. Para la estabilización o modificación de los suelos

cohesivos, generalmente se utiliza la cal hidratada. La modificación con cal se utiliza en

muchos lugares para lograr una buena plataforma de construcción en climas húmedos,

sobre suelos arcillosos de alta plasticidad y otros suelos de grano fino. La cal es aplicable

en suelos arcillosos (suelos de los tipos CH y CL) y en suelos granulares conteniendo

ligante arcilloso (GC y SC), mientras que el cemento Pórtland es mas comúnmente usado

en suelos no plásticos. La cal reduce el Indice de Plasticidad (IP) y produce un suelo

arcilloso menos susceptible a los cambios de humedad. El uso de cal debería considerarse

donde el IP del suelo es mayor de 10. Es importante mencionar que el cambio de las

propiedades físicas de un suelo por estabilización química puede producir un suelo

susceptible a los levantamientos por helada.



IDPP Mayo del 2,005

2.1.26

Mas adelante se proporcionan algunas definiciones sobre modificación y estabilización de

suelos, usando cal, cemento y asfalto. Las referencias 10, 11, 12 y 13 y otras publicaciones

relacionadas, proporcionan guías adicionales sobre como se logra la estabilización usando

esos tres materiales.

Tratamiento con Cal

El tratamiento o modificación con cal consiste en la aplicación de 1 a 3 por ciento de cal

hidratada para ayudar al secado del suelo y permitir la compactación. Como tal, es útil en

la construcción de una “plataforma de trabajo” para facilitar la construcción. La

modificación con cal también puede considerarse como una condición previa para la

estabilización con cemento o asfalto. El tratamiento de los suelos de sub-rasante con cal

tiene por objeto facilitar la construcción y no debe implicar una reducción en el espesor

requerido del pavimento.

Estabilización con Cal

La estabilización con cal o puzolana mejora las características de resistencia y modifica la

composición química de algunos suelos. La resistencia de los suelos de gradación fina

puede mejorarse significativamente con la estabilización con cal, mientras que la

resistencia de los suelos de gradación gruesa es normalmente mejorada de manera

moderada. Se ha encontrado que la estabilización con cal es un método efectivo para

reducir el potencial de cambio de volumen de muchos suelos. Sin embargo, el tratamiento

con cal puede convertir a los suelos que muestran despreciable o moderado levantamiento

por helada, en suelos altamente susceptibles a los levantamientos por helada, adquiriendo

características más típicamente asociadas con los limos. Se ha reportado que este efecto

adverso ha sido causado por un período de curado insuficiente junto con una compactación

inadecuada. El curado es importante cuando se mejoran las características de resistencia

del suelo.

Para una estabilización exitosa de arcillas (y otros suelos de alta plasticidad), el contenido

de cal deberá estar entre el 3 y el 8% del peso seco del suelo y la masa de suelo curado

deberá tener un incremento de la resistencia a la compresión no confinada de por lo menos

3.5 kg/cm2 después de un período de curado de 28 días a 23ºC, respecto del material no

curado. El óptimo contenido de cal deberá determinarse con el uso de la resistencia a la

compresión no confinada y los límites de Atterberg en muestras de suelo-cal moldeadas en

laboratorio para diferentes contenidos de cal. La capa de sub-rasante estabilizada con cal

debe ser compactada a una densidad mínima del 95% de la máxima densidad seca definida

en AASHTO T-99. El mínimo requerimiento de resistencia para este material es función

del tipo de pavimento y de la importancia de la capa dentro de la estructura del pavimento.

En la PARTE 2 Capítulo 2, se dan guías adicionales al respecto.

Se ha observado que cuando los suelos son tratados apropiadamente con cal, la mezcla

suelo-cal puede estar sujeta a problemas de durabilidad causado por el congelamiento y

deshielo cíclicos del suelo.

La estabilización con cal-cenizas volantes es aplicable a un amplio rango de suelos debido

a que la acción cementante del material depende menos del contenido de finos dentro del

suelo. Sin embargo, los estudios de durabilidad a largo plazo de los pavimentos

estabilizados con cal-cenizas volantes son limitados.

Los suelos clasificados como CH, CL, MH, ML, SM, SC y GC, con un índice de

plasticidad mayor de 10 y con 25% pasando la malla Nº 200, son potencialmente



IDPP Mayo del 2,005

2.1.27

apropiados para estabilización con cal. La cal hidratada en forma de polvo o mezclada con

agua como una lechada, se usa mayormente para estabilización. Para determinar el

contenido de cal de diseño para un suelo de sub-rasante, el diseñador deberá seguir las

guías proporcionadas por la Asociación Nacional de la Cal (NLA por sus siglas en inglés).

Estabilización con Cemento

El cemento Pórtland se utiliza ampliamente para estabilizar suelos arcillosos de baja

plasticidad, suelos arenosos y suelos granulares, con el objeto de mejorar sus propiedades

ingenieriles de resistencia y de rigidez. Incrementando el contenido de cemento se

incrementa la calidad de la mezcla. A bajos contenidos de cemento, el producto

generalmente se denomina suelo-modificado por cemento. Un suelo-modificado por

cemento tiene propiedades mejoradas de plasticidad o características expansivas reducidas

y reducida susceptibilidad al deshielo. A mayores contenidos de cemento, el producto final

se denomina suelo-cemento. Mayores contenidos de cemento inducirán inevitablemente

mayores incidencias de agrietamiento por contracción causado por los cambios de

humedad/temperatura.

Para suelos a ser estabilizados con cemento, el mezclado apropiado requiere que el suelo

tenga un IP menor de 20% y un mínimo de 45 por ciento pasante la malla Nº 40. Sin

embargo, las arcillas de alta plasticidad que han sido pre-tratadas con cal o con cenizas

volantes son a veces apropiadas para un posterior tratamiento con cemento portland.

Para la estabilización con cemento de suelos granulares y no plásticos, el contenido de

cemento deberá estar entre el 3 y el 10% del peso seco del suelo y el material curado

deberá tener una resistencia a la compresión no confinada de por lo menos 10.5 kg/cm2 a

los 7 días (para una guía adicional sobre los requerimientos mínimos de resistencia ver

PARTE 2, Capítulo 2). El cemento Portland deberá cumplir los requerimientos mínimos de

AASHTO M 85. La sub-rasante estabilizada con cemento deberá ser compactada a una

densidad mínima del 95% de la máxima densidad definida en AASHTO M134. Solamente

los suelos de granos finos pueden tratarse efectivamente con cal para mejoras marginales

de la resistencia.

Estabilización con Asfalto

Generalmente se usan los suelos estabilizados con asfalto para la construcción de bases y

sub-bases. El uso del asfalto como un agente estabilizador produce diferentes efectos,

dependiendo del suelo y puede dividirse en tres grupo principales: 1) arena-asfalto, la que

produce resistencia en los suelos sin cohesión tales como arenas finas, o actúa como un

ligante o agente cementante; 2) suelo-asfalto, el cual estabiliza el contenido de humedad de

los suelos cohesivos de gradación fina; y 3) arena-grava-asfalto, la cual proporciona

resistencia cohesiva e impermeabilidad a los suelos gravosos de cantera con resistencia

friccional inherente. La durabilidad de las mezclas estabilizadas con asfalto, generalmente

se puede alcanzar midiendo las características de su agua de absorción.

Características de los Suelos Estabilizados

La mejora de la sub-rasante o de los agregados no ligados por aplicación de un agente

estabilizador, intenta producir las mejoras indicadas anteriormente. Esas mejoras surgen de

diferentes mecanismos importantes que deben ser considerados y entendidos por el

diseñador de pavimentos. Los agentes estabilizadores de la sub-rasante pueden llenar total

o parcialmente los vacíos, alargando las rutas del agua que migra dentro del suelo. La



IDPP Mayo del 2,005

2.1.28

reducción de la permeabilidad del suelo puede lograrse creando una superficie

impermeable para proteger los suelos subyacentes sensibles al agua del ingreso del agua

superficial. Este mecanismo debe acompañarse por otros aspectos del diseño geométrico

dentro de un sistema comprensible. La reducción de los espacios vacíos puede también

tender a modificar el cambio de volumen bajo corte de una condición contractiva a una

dilativa. El agente estabilizante también actúa ligando las partículas de suelo, añadiendo

resistencia cohesiva al corte e incrementando la dificultad con la que las partículas se

pueden mover dentro de un empaque más denso, bajo carga. La unión entre partículas sirve

para reducir el hinchamiento, resistiendo la tendencia de las partículas a separarse. Las

partículas pueden mantenerse unidas por acción del agente estabilizador en sí (como en el

caso del cemento asfáltico), o pueden cementarse por sub-productos de reacciones

químicas entre el suelo y el agente estabilizador (como en el caso de la cal o del cemento

Pórtland). Mejoras adicionales pueden surgir de otras reacciones físico-químicas que

afecten a la estructura del suelo (típicamente por floculación) o a la química del suelo

(típicamente por intercambio de cationes).

La zona que puede seleccionarse para la mejora depende de muchos factores. Entre estos

están la profundidad del suelo blando, las cargas previstas del tráfico, la importancia de la

vía y las características de drenaje del diseño geométrico y el suelo subyacente. Cuando se

mejora solamente una zona delgada, la remoción y el reemplazo será normalmente la

alternativa preferida por muchas agencias, a menos que esto no sea económicamente

posible. Note que en este contexto, el uso del término cualitativo “delgado” es intencional,

toda vez que el espesor de la zona puede describirse como grueso o delgado basados

principalmente en la economía de los requerimientos del movimiento de tierras y la

profundidad de influencia de las cargas vehiculares.

Consideraciones del Diseño de Pavimentos para Sub-rasantes Estabilizadas

La aplicación de un agente estabilizador generalmente incrementa las propiedades de

resistencia del suelo. Este incremento generalmente aparece en el proceso de diseño de

pavimentos como un incremento en el módulo del suelo mejorado, reduciendo los

espesores de capas estructurales del pavimento. El costo del proceso de estabilización por

tanto, puede ser cubierto por los ahorros en las capas estructurales del pavimento. Sin

embargo, es importante que el incremento real usado en el proceso de diseño sea igualado

por el producto construido, haciendo que los programas de aseguramiento de la calidad y

del control de calidad de la construcción sean muy importantes. Cuando se realiza el

diseño de pavimentos usando un solo parámetro para describir la condición de la sub-

rasante, el espesor de la zona estabilizada es un componente crítico en la determinación del

módulo incrementado a usar en el diseño.

El espesor de la zona de sub-rasante mejorada es tanto una consideración de diseño como

constructiva. Desde el punto de vista del diseño, debería ser, por supuesto, ventajoso

mejorar y estabilizar las propiedades de una zona tan gruesa como pueda ser

razonablemente estabilizada. Desde una perspectiva constructiva, hay implicancias

prácticas y económicas relativas al espesor de la zona estabilizada. La estabilización

requiere que el agente sea completamente distribuido en la matriz del suelo y que este esté

bien pulverizado para prevenir coágulos aislados no mejorados dentro de la masa de suelo.

El equipo de construcción usado en la mezcla debe ser capaz de alcanzar elevados niveles

de uniformidad en todo el espesor mejorado. Si la zona a ser mejorada es muy gruesa,

puede ser necesario procesar al suelo en capas múltiples, lo que usualmente requerirá el

escarificado y almacenamiento de las capas superiores de la sub-rasante. Por eso, la

estabilización en aplicaciones de vías de transporte, raramente excede unos cuantos



IDPP Mayo del 2,005

2.1.29

centímetros de profundidad, excepto en aplicaciones de mezcla profunda, que pueden

usarse en las vecindades de las cimentaciones de puentes o estribos, para proveer de

cimentaciones de soporte mejoradas.

2.1.5.2. Capas Granulares Gruesas

Muchas agencias han encontrado que una capa granular gruesa, es un aspecto importante

en el diseño y en el comportamiento de los pavimentos. Una capa granular gruesa tiene

generalmente mas de 45 cm de espesor. Las capas granulares gruesas proporcionan

algunos beneficios, incluyendo una mayor capacidad de soportar cargas, protección contra

las heladas y un drenaje mejorado. Desde que la composición de estas capas toma muchas

formas, la estrategia subyacente en cada una de ellas es alcanzar el comportamiento

deseado del pavimento por medio de mejores características de cimentación. Las secciones

que siguen describen los beneficios de las capas granulares gruesas, sus características

típicas y consideraciones para el diseño y construcción de terraplenes granulares.

Objetivos de las Capas Granulares Gruesas

Las capas granulares gruesas han sido usadas en el diseño por razones estructurales, de

drenaje y geométricas. Muchas veces se usa una capa granular para proporcionar

uniformidad y soporte en una plataforma de construcción. En áreas con grandes cantidades

de agregados de buena calidad, fácilmente disponibles, se puede usar una capa granular

gruesa como alternativa a la estabilización de suelos. Por alguna razón, las capas

granulares gruesas ayudan a mejorar la cimentación natural del suelo. Así, muchas

agencias han reconocido que la manera apropiada de tomarlas en cuentas para suelos

débiles, de pobre drenaje, es mediante el mejoramiento de la cimentación, en oposición al

incremento de los espesores de capa del pavimento. La siguiente es una lista de los

objetivos y beneficios de las capas granulares gruesas:

Incrementar la capacidad portante de sub-rasantes débiles, de gradación fina.

Proporcionar una capacidad portante mínima para el diseño y construcción de

pavimentos.

Proporcionar un soporte uniforme de la sub-rasante en secciones con condiciones

de suelos altamente variables.

Reducir los efectos estacionales de las variaciones de humedad y temperatura sobre

el soporte de la sub-rasante.

Promover la escorrentía superficial por medio del diseño geométrico.

Mejorar el drenaje superficial y la remoción de la humedad de las capas inferiores

del pavimento.

Incrementar la elevación de los pavimentos en áreas con nivel freático elevado.

Proporcionar protección contra las heladas en zonas climáticas con congelamiento.

Reducir el potencial de ahuellamiento de la sub-rasante en pavimentos flexibles.

Reducir la erosión y el bombeo debajo de pavimentos PCC.

Cumplir los requerimientos de elevación del diseño geométrico.

Características de las Capas Granulares Gruesas

Las capas granulares gruesas han sido incorporadas en el diseño de pavimentos de

diferentes maneras. Ellas se pueden denominar rellenos o terraplenes, sub-rasante mejorada

o preparada y préstamo seleccionado o preferido. Ocasionalmente, una capa granular

gruesa se usa como sub-base de un pavimento. Las dos características más importantes



IDPP Mayo del 2,005

2.1.30

para esas capas son las propiedades del material y sus espesores. Mientras que los

requerimientos geométricos (es decir, el perfil vertical) y una escorrentía superficial

mejorada se pueden conseguir con terraplenes construidos sobre cualquier tipo de suelo,

los efectos mas beneficiosos se producen por medio de la utilización de materiales

granulares de buena calidad. Algunos métodos se utilizan para caracterizar la resistencia y

la rigidez de los materiales granulares, incluyendo los ensayos de CBR y el módulo

resiliente. Adicionalmente, se han usado algunos tipos de ensayos de placa para determinar

la reacción combinada del terraplén y del suelo. En general, se usan materiales con valores

del CBR superiores a 20%, correspondiente a un módulo resiliente de aproximadamente

17,500 psi (1,225 kg/cm2). Estos valores corresponden típicamente a arenas o materiales

granulares, o a materiales de granos gruesos con una cantidad limitada de finos,

correspondientes a los suelos A-1 y A-2 de la clasificación AASHTO.

La gradación de los agregados y la forma de las partículas son otras propiedades

importantes. Típicamente los materiales de los terraplenes son de gradación gruesa, con un

tamaño máximo del agregado que varía en función de la altura del terraplén. Muchas

veces, las capas inferiores de los terraplenes puede contener cantos rodados o gravas de 4 a

8 pulgadas (10 a 20 cm) de diámetro. Las capas granulares colocadas cerca de la superficie

del terraplén, tiene gradaciones, incluyendo el tamaño máximo de los agregados, similares

a las especificaciones para materiales de sub-base. Aunque las capas granulares de

gradación densa no proporcionan un drenaje eficiente respecto de los materiales de

gradación abierta, se puede alcanzar un grado marginal de filtración subterránea, limitando

el contenido de finos a menos del 10%. El tipo de material granular utilizado es

normalmente una función de la disponibilidad del material y de su costo. Los materiales de

graveras y de piedra triturada son los más comunes. La elevada resistencia al corte de la

piedra triturada es más deseable que los materiales gravosos redondeados; sin embargo, el

uso de materiales triturados no siempre es económicamente factible.

Los espesores de capa de los materiales granulares varían dependiendo de su uso. Las

capas granulares de 6 a 12 pulgadas (15 a 30 cm) de espesor se pueden usar para

proporcionar uniformidad de soporte o para actuar como una plataforma de construcción

para las capas de pavimentos asfálticos y de concreto. Para incrementar los valores de

diseño de la sub-rasante compuesta (es decir la combinación de las capas granulares sobre

el suelo natural), normalmente es necesario colocar un mínimo de 0.45 m a 1.50 m de

material de relleno, dependiendo de la resistencia del material granular respecto del suelo

subyacente. Asimismo, los rellenos granulares colocados para la protección contra el

congelamiento, deben estar entre 0.45 m a 1.50 m. En la mayor parte de los casos, los

terraplenes mayores de 1.80 m de espesor, tienen efectos mínimos en términos de

resistencia. Por ejemplo, el espesor requerido de las capas de una HMA, sobre capas

granulares gruesas (mayores de 1.80 m), no disminuye con el incremento del espesor de la

capa granular. Los terraplenes granulares mayores de 1.80 m se construyen mayormente

por razones geométricas.

Consideraciones para el Diseño Estructural de Pavimentos

El uso de una capa granular gruesa ofrece una situación interesante para el diseño. La

colocación de una capa granular de espesor sustantivo sobre un suelo subyacente débil,

forma esencialmente, una sub-rasante no homogénea, por lo menos en el fondo de la capa

granular. El diseño de pavimentos requiere de un valor simple de diseño para la sub-

rasante, por ejemplo CBR28

, módulo resiliente, o valor-k. Esto generalmente se determina

28

Nota del IDPP: ver MTC E132 133-1999,así como NTP 339.145 (1999) y 175 (2002)



IDPP Mayo del 2,005

2.1.31

por medio de ensayos de campo o laboratorio cuando la masa de suelo en la zona de

influencia de las cargas vehiculares es del mismo tipo, o muestra propiedades similares. En

el caso de una sub-rasante no homogénea, la reacción compuesta del terraplén y del suelo,

puede variar desde la del suelo natural hasta la del relleno granular. Más comúnmente, la

reacción compuesta tiene un valor entre ambos extremos, dependiente de la diferencia

relativa entre los módulos del suelo y del terraplén, así como del espesor de la capa

granular. La respuesta real de la sub-rasante compuesta no se conoce hasta que el terraplén

haya sido colocado en el campo y puede ser diferente una vez que se coloquen las capas

superiores del pavimento.

Para tomar en cuenta sub-rasantes no homogéneas en el diseño estructural de pavimentos,

se recomienda caracterizar las propiedades individuales del material por métodos

tradicionales, tales como los ensayos del CBR y del módulo resiliente y comparar esos

resultados con los ensayos de campo realizados sobre las capas del terraplén construido en

la sección terminada del pavimento. Se pueden usar modelos analíticos tales como

programas de capas elásticas para hacer predicciones teóricas de la respuesta de la sub-

rasante compuesta y esas predicciones se pueden verificar luego mediante ensayos de

campo. Algunas agencias usan ensayos de placa in-situ para verificar que se alcance un

módulo mínimo de sub-rasante compuesta. Se pueden usar dispositivos de deflexión,

incluyendo el Falling Weight Deflectometer (FWD) para ensayar sobre el terraplén

compactado por capas y sobre la superficie del pavimento construido.

Es aconsejable tener cuidado cuando se selecciona un valor de diseño para una sub-rasante

no homogénea. La experiencia demuestra que un terraplén de buena calidad debe tener

una altura significativa, como de 1.0 m ó mas, para que la reacción de la sub-rasante

compuesta se parezca a la de la capa granular. Esto significa que, para capas granulares de

hasta 1.0 m de altura, la reacción compuesta puede ser mucho menor que la del terraplén

en sí. Si se selecciona un valor de diseño de la sub-rasante muy elevado, el pavimento

estará sub-dimensionado. Las capas granulares menores de 0.45 m de espesor, tienen un

impacto mínimo en la reacción de la sub-rasante compuesta cuando se cargan en toda la

sección del pavimento.

2.1.5.3 Drenaje Subterráneo

Los sistemas de drenaje subterráneo se utilizan por tres razones básicas:

Para reducir el nivel de la napa freática

Para interceptar el flujo lateral de las aguas subterráneas debajo del pavimento.

Para remover el agua que se infiltra desde la superficie del pavimento.

Los drenes profundos (mayores de 1.00 m de profundidad), se instalan usualmente para

manejar los problemas de aguas freáticas, como se ha indicado en los dos primeros ítems

anteriores. El diseño y colocación de esos sub-drenajes, debe formar parte de las

investigaciones geotecnicas del sitio. Los drenes de borde colocados en zanjas bajo las

bermas, a poca profundidad, se usan para manejar las filtraciones de agua desde arriba del

pavimento. El diseño y colocación de esos sistemas de drenajes se discuten en la PARTE

3, Capítulo 1.

2.1.5.4 Geosinteticos

Los geosinteticos son un tipo de geomateriales que se usan para mejorar las condiciones de

los suelos en diferentes aplicaciones. Consisten de materiales poliméricos procesados,

usados en contacto con los materiales de suelos o pavimentos, como parte de un sistema



IDPP Mayo del 2,005

2.1.32

integral hecho por el hombre (ASTM D4439). Las aplicaciones mas comunes de uso

general están en los sistemas de pavimentos, tanto para caminos pavimentados como no

pavimentados, en el refuerzo de terraplenes y suelos de cimentación, para crear barreras al

flujo del agua en revestimientos e intercepciones y para mejorar el drenaje. El término

genérico geosintetico se usa a menudo para cubrir un amplio rango de materiales,

incluyendo los geotextiles y las geomembranas. Las combinaciones de esos materiales en

sistemas de capas, normalmente se denominan geocompuestos.

Un geotextil, tal como se define en ASTM D4439, es un “geosintetico permeable

compuesto únicamente de textiles”. Estos materiales también se conocen simplemente

como textiles. Los textiles están hechos generalmente de polímeros, más comúnmente

polipropileno, aunque también incluyen poliéster, polietileno o nylon (14). Los geotextiles

generalmente se clasifican por su proceso de fabricación como tejidos y no tejidos. Ambos

tipos utilizan una fibra de polímero como materia prima. Dependiendo de la aplicación, se

pueden usar fibras simples o trenzadas por rotación en estambres, enrollando diferentes

fibras o creadas por un proceso de lámina ranurada. Los geotextiles tejidos se fabrican a

partir de fibras o estambres tejidos en la misma forma que cualquier tejido, aunque

generalmente solamente se usan patrones simples de tejido. Los geotextiles no tejidos se

hacen colocando fibras sobre una cama, ya sea en toda la longitud o en secciones cortas.

Luego se adhieren las fibras elevando la temperatura, aplicando un adhesivo químico, o en

forma mecánica (generalmente perforando la cama de tela mediante agujas y enredándolas

en una manta apretada).

Las geomallas, como su nombre lo sugiere, consisten en mallas plásticas regulares, con

grandes aberturas entre los elementos en tensión. La función de las aberturas es permitir

que los materiales del suelo circundante se inter traben a través del plano de la geomalla;

de aquí que la selección del tamaño de las aberturas depende parcialmente de la gradación

del material dentro del cual será colocada la geomalla. Las geomallas se fabrican usando

polímeros de alta densidad y de una rigidez mas elevada que la comúnmente usada para los

geotextiles. Esos polímeros se perforan luego en un patrón regular y se estiran para crear

una malla ancha. Las geomallas se describen comúnmente como biaxiales o uniaxiales,

dependiendo de si la lámina ha sido estirada en ambas direcciones o en solo una dirección.

Alternativamente se puede usar un proceso de tejido, por el cual las fibras que se cruzan se

dejan aparte y se refuerzan las uniones entre ellas.

Las geomembranas se usan para retardar o prevenir el paso de los fluidos y como tales

consisten de láminas continuas de materiales de baja permeabilidad. Estos materiales se

hacen extruyendo o calandrando29

el polímero en láminas planas, que pueden tener una

superficie rugosa, creada para ayudar al comportamiento de la membrana, incrementando

la fricción con la capa de suelo adyacente.

Hay diferentes clases de materiales geosinteticos que pueden obtenerse por ligeras

variaciones de estos tipos generales. Por ejemplo, las georedes, son similares en apariencia

a las geomallas, pero se fabrican de una manera ligeramente diferente, de tal manera que

los elementos individuales de las georedes estén a ángulos agudos unos de otros. Estos

materiales se utilizan generalmente en aplicaciones de drenaje.

Los materiales geocompuestos se crean a menudo combinando dos o más de los tipos

específicos de productos descritos previamente, para sacar ventaja de los beneficios

múltiples. Además, los geocompuestos pueden formarse combinando geosinteticos con

29

Nota del IDPP: El término calandrar se utiliza para denominar a la acción y efecto de pasar a una tela o

papel por una máquina compuesta de varios cilindros giratorios calentados para prensarlos o satinarlos.



IDPP Mayo del 2,005

2.1.33

geomateriales más tradicionales, siendo el ejemplo más común el revestimiento

geosintetico de arcilla30

. Un revestimiento geosintetico de arcilla consiste de una capa de

bentonita entre geomembranas y/o geotextiles, para crear una barrera de muy baja

permeabilidad.

Hay seis funciones ampliamente reconocidas para los geosinteticos (15). Estas se muestran

en la parte superior de la Tabla 2.1.4. También se muestra la clase típica de geosintetico

utilizado para cada función. Aunque la tabla indica solamente las funciones primarias, la

mayor parte de las aplicaciones de los geosinteticos usados para un material, satisfacen

también por lo menos una función secundaria (por ejemplo, una capa de separación bajo un

pavimento pude también requerir reforzar la sub-rasante e influir en el drenaje bajo el

pavimento).

Koerner (14)31

proporciona un resumen de las funciones de los geosinteticos más usadas en

aplicaciones de transportes, la misma que se presenta en la Tabla 2.1.5. La comparación de

las Tablas 2.1.4 y 2.1.5, revela que los geotextiles y las geomallas son los materiales

geosinteticos más usados en transportes, aunque hay otros que también se usan. Esta

generalidad es mas cierta cuando solamente se considera al pavimento en sí (sin incluir

los taludes de cortes y rellenos adyacentes, los muros de contención, estribos o drenajes).

El uso mas común para los geosinteticos en los E.E.U.U. ha sido históricamente para

caminos no pavimentados, pero su uso en caminos permanentes, pavimentados, es cada

vez mayor.

Tabla 2.1.4 División de los geosinteticos por su función principal (después de 15).

Geosintetico Filtración Drenaje Separación Refuerzo Barrera Protección

Impermeable

Geotextil x x x x x

Geomalla x x

Geomembrana x

Geored x

Geocompuestos:

GCL x

Geotextil compuesto x

de lámina delgada

Geotextil impregna- x

do en el campo

Cada una de estas clases funcionales, mientras está potencialmente relacionada con las

funciones más comúnmente usadas de los geosinteticos, se refiere como un mecanismo

individual para la mejora del suelo de sub-rasante. La función de separación describe el

mantenimiento de los materiales como materiales separados y distintos. En el caso

especifico de la aplicación en pavimentación, la separación se relaciona con el

mantenimiento de los materiales no ligados de la capa de base granular, como distintos de

la sub-rasante (14, 16). Estos materiales pueden tender a mezclarse en servicio debido al

30

Nota del IDPP: GCL por sus siglas en inglés (Geosynthetic Clay Liner). 31

Nota del Traductor: Existe una versión en español traducida por el IGS-PERU.



IDPP Mayo del 2,005

2.1.34

bombeo de la sub-rasante dentro de la base, o debido a fallas localizadas de capacidad

portante, que llevan a la migración de las partículas de agregados dentro de la sub-rasante

(17). Este comportamiento potencial ha sido confirmado en el campo, así como la

habilidad de los geosinteticos para resistirlo (18, 19). Una vez que los materiales no ligados

se mezclan con la sub-rasante, sus propiedades de resistencia y drenaje pueden verse

seriamente afectadas.

Tabla 2.1.5. Materiales Geosinteticos usados en transportes (después de 14)

Categoría General Uso Específico

Entre la sub-rasante y la base granular en caminos

Separación de materiales diferentes y aeropuertos pavimentados y no pavimentados

Entre la sub-rasante y el balasto de vías férreas.

Entre capas de pavimentos antiguos y nuevos

Sobre suelos blandos en caminos no pavimentados,

Refuerzo de materiales débiles caminos pavimentados, vías férreas y construcción

de plataformas.

Debajo de la base granular en caminos y aeropuertos

Filtro pavimentados y no pavimentados , o debajo del

balasto en vías férreas.

Drenaje interceptor para flujo horizontal.

Drenaje Dren debajo de otros sistemas de geosinteticos.

La función de refuerzo es muy similar al proceso de refuerzo en los elementos de concreto

armado. El geosintetico se introduce para proveer de elementos con resistencia a la tensión

dentro de materiales no ligados, los cuales por sí mismos, exhiben muy baja resistencia a la

tensión. Las mejoras específicas impartidas por los diseños de pavimentos, incluyen el

potencial para mejorar la restricción lateral de la base y de la sub-rasante, la modificación

de las superficies de falla por capacidad portante y la transferencia de la carga de tensión

bajo las ruedas de los neumáticos. La restricción lateral se manifiesta cuando el material de

base tiende a moverse hacia afuera, bajo las cargas de los neumáticos. El geosintetico

tiende a ser estirado como resultado de la fricción o trabazón de las partículas de agregados

y resiste esa tendencia por medio de su propia resistencia a la tensión. Las partículas son en

consecuencia mantenidas en su sitio. Las superficies de falla por capacidad portante

pueden forzarse a permanecer por encima del geosintetico, en la capa de base más

resistente. Finalmente, la tendencia de la base a deflectar bajo las cargas de las ruedas,

induce esfuerzos de tensión en la interfase base/sub-rasante, los mismos que puede ser

tomados por el geosintetico. Debe tenerse cuidado con la movilización del geosintetico, lo

cual puede requerir mayores deformaciones para alcanzar la resistencia deseada (15).

La función de filtración es similar a la función de separación, pero en este caso la razón

para la mezcla o migración de partículas son las fuerzas de filtración inducidas por el flujo

del agua a través del material no ligado. La función del filtro es proporcionar un medio que

permita al agua fluir a través de los materiales no ligados, sin pérdida excesiva de suelo

debido a las fuerzas de filtración y sin obstrucciones (14). Los filtros Zonales pueden

ofrecer la misma protección, pero pueden ser menos convenientes o prácticos de instalar.

La función drenaje está relacionada con la función de filtro en que otra vez, el

comportamiento deseado es el movimiento del agua fuera o a través del material no ligado,

con mantenimiento suficiente de las partículas en su sitio. Las diferencias están en el foco y



IDPP Mayo del 2,005

2.1.35

en el intento; las aplicaciones de filtración tienden a estar orientadas al mantenimiento del

suelo, mientras que las aplicaciones de drenaje tienden a dar mas importancia a la cantidad

de flujo a ser mantenido o a la reducción deseada de la presión de poros en el agua.

Además, la función drenaje puede lograrse diseñando para el drenaje a lo largo del plano

del geotextil, en vez de a través del material no ligado circundante.

La función específica a ser proporcionada por el geosintetico en aplicaciones de transportes

es función de las condiciones del suelo. Holtz y colaboradores (15), señalan a las siguientes

como las funciones más comunes en función de la resistencia del suelo (Tabla 2.1.6).

Tabla 2.1.6 Función de los geosinteticos vs. Propiedades de la sub-rasante (después de 15)

Su (kPa) CBR Función

60-90 2-3 Filtración, alguna separación

30-60 1-2 Filtración, separación y algún refuerzo

< 30 < 1 Filtración, separación y refuerzo

El rango de funciones que potencialmente pueden ser atendidas por los geosinteticos se

incrementa potencialmente a medida que disminuye la resistencia de la sub-rasante. En

todos los casos reportados en la Tabla 2.1.6, las condiciones de suelos son más bien

pobres. De hecho, Holtz y colaboradores (15), indican que los geosinteticos son más

apropiados bajo las condiciones descritas en la Tabla 2.1.7

Tabla 2.1.7 Condiciones más apropiadas para el uso de geosinteticos (después de 15)

Condición Medidas Relacionadas

Suelos pobres Suelos SUCS: SC, CL, CH, ML, MH, OL, PT; o

Suelos AASHTO: A-5, A-6, A-7, A-7-6

Baja Resistencia cu < 13 psi, o CBR < 3%, o MR < 4,500 psi

Nivel freático elevado Dentro de la zona de influencia de las cargas superficiales

Sensibilidad elevada Resistencia no disturbada elevada en comparación con la resistencia

remoldeada

Consideraciones para el Diseño con Geosinteticos

Koerner (14), describe tres enfoques potenciales de diseño – diseño por costo, diseño por

especificación y diseño por función – para diseñar geosinteticos en aplicaciones de

ingeniería. Los dos últimos enfoques que se relacionan con el diseño racional e ingeniería,

se describen a continuación para aumentar el rigor y la sofisticación:

Diseño por Especificación

En este caso se seleccionan las funciones requeridas para el geosintetico y se redactan las

especificaciones para satisfacer estas funciones, según reglas específicas de una

especificación guía o de una política. Así, muchas agencias usan el estándar AASHTO M

288 como un enfoque de diseño. En este estándar AASHTO, se seleccionan los tipos de

diseño AASHTO, basados en las propiedades del suelo a ser mejorado y la función

específica primaria a ser alcanzada por el geosintetico, luego se selecciona un geosintetico



IDPP Mayo del 2,005

2.1.36

que excede los requerimientos del tipo de diseño. El estándar AASHTO está basado en la

suposición de que la supervivencia durante el procedimiento constructivo es la clave en el

diseño. De hecho, los métodos de diseño de pavimentos que usan esta especificación (15)

asumen que la función principal de los geosinteticos es reducir los requerimientos

adicionales para la instalación de una plataforma de construcción y que los beneficios

potenciales de los geosinteticos no están incorporados en el diseño estructural del

pavimento. Esta suposición está basada en la expectativa de que se podrían requerir

grandes deformaciones inaceptables para movilizar la resistencia del geosintetico si se

esperara la influencia del comportamiento de la sub-rasante a largo plazo.

En la Tabla 2.1.8, se da una lista de las propiedades potencialmente importantes y los

métodos de medición existentes. Los fabricantes comúnmente reportan algunos de esos

valores en la literatura de sus productos. Debe tenerse cuidado al comparar la información

de los fabricantes con los requerimientos mínimos presentados en el estándar AASHTO,

toda vez que los fabricantes a menudo reportan valores promedio por rollo o lote, en vez de

valores mínimos. Muchos fabricantes proporcionan la clase de supervivencia AASHTO

con la literatura de sus productos.

El diseño de geosinteticos usando ASSHTO M 288 se hace siguiendo los siguientes pasos

(tomado de 15). Un aspecto clave de este método es la suposición de que el diseño

estructural del pavimento no se modifica en el procedimiento. Para el diseño de pavimento

se sigue exactamente el procedimiento estándar, como si el geosintetico no estuviera

presente. El geosintetico reemplaza a los materiales no ligados adicionales que podrían

necesitarse para apoyar las labores de construcción y no reemplaza a ninguna parte de la

sección del pavimento en sí.

1. Identificar las propiedades de la sub-rasante, incluyendo el CBR, ubicación del

nivel freático, clasificación Unificada y/o AASHTO y sensitividad.

2. Compare esas propiedades con las de la Tabla 2.1.7 o con las políticas locales.

Determine si se requiere el uso de un geosintetico.

3. Diseñe el pavimento sin tomar en cuenta al geosintetico usando procedimientos

normales de diseño de pavimentos.

4. Determine la necesidad de materiales granulares importados para mejoramiento,

mezclándolos en la interfase base/sub-rasante. Si se requieren, determinar su

espesor t1.

5. Determine la necesidad de materiales granulares importados para establecer una

plataforma de construcción. El procedimiento de la FHWA, requiere el uso de las

curvas del USFS (siglas en inglés del Servicio de Bosques de los E.E.U.U.) para el

espesor de los materiales granulares vs. la presión de inflado esperada y la

capacidad portante de la sub-rasante. Alternativamente se pueden usar políticas o

cartas locales. Este espesor es t2.

6. Seleccionar el mayor valor entre t1 y t2.

7. Verifique el criterio de filtro para el geosintetico a ser usado. Entre las medidas mas

importantes están el tamaño de la abertura aparente (AOS por sus siglas en inglés),

la permeabilidad, la permitividad del geotextil y el tamaño de abertura al 95%,

definido como el diámetro de las cuentas de vidrio, un 95% de las cuales será

retenido por el geosintetico. Estos valores serán comparados con un valor mínimo

estándar o con las propiedades del suelo.

8. Determinar el criterio de supervivencia. El diseño está basado en la suposición de

que el geosintetico no puede funcionar a menos que sobreviva al proceso

constructivo. El estándar AASHTO M288, categoriza los requerimientos para los

geosinteticos, en base a la clase de supervivencia. Los requerimientos para el



IDPP Mayo del 2,005

2.1.37

Tabla 2.1.8 Propiedades de los geosinteticos y métodos de ensayo relevantes (14)

Propiedad Método de Ensayo Valores Típicos

Resistencia a la Abrasión ASTM D1175, D4886

ISO 13427 -----

Tamaño de Abertura Aparente ASTM D475132

ISO 12956 -----

Peso Base ASTM D526133

150 – 750 g/m2

(Masa por Unidad de Area) ISO 9864

Oclusión ASTM D5084, D5101 -----

Resistencia al Flujo Plástico ASTM D5262

ISO 13431

Rigidez a la Flexión ASTM D1388 1000 – 25000 mg-cm

Propiedades Friccionantes ASTM D5321 -----

(Mohr-Coulomb)

Transmisividad (Permeabilidad ASTM D4716

en el Plano) ISO 12958 3x10-9

– 2x10-6

m2/seg

Permitividad Descargado ASTM D449134

-----

(Perm. transv. ISO 11058

al plano) Cargado ASTM D5493 -----

Resistencia al Punzonamiento ASTM D483335

-----

ISO 12236

Resistencia de la Costura ASTM D4884 -----

ISO 10321

Retención de Suelo ASTM D5141 -----

PVC: Gs= 1.69

Gravedad Específica ASTM D792 Poliester: Gs= 1.38-1.22

ASTM D1505 Nylon: Gs= 1.38-1.22

Polietileno: Gs= 0.9-0.96

Polipropileno: Gs= 0.91

Elmendorf ASTM D1424 -----

Resist. al Desgarre Lengua ASTM D751 -----

Trapezoidal ASTM D4533 -----

Resis. A la Tensión Grab ASTM D463236

-----

Banda Ancha ISO 10319

Espesor ASTM D519937

0.25 – 7.5 mm

ISO 9863

estándar incluyen las resistencias (grab, de costura, al desgarramiento, al punzonado

y al estallido), la permitividad, el tamaño de abertura aparente y la resistencia a la

32

Nota del IDPP: ver también NTP 339.509 (2001) 33





Nota del IDPP: ver también NTP 339.512 (2001)



IDPP Mayo del 2,005

2.1.38

degradación ultra violeta, basada en la clase de supervivencia, la cual se obtiene de

la Tabla 2.1.9.Seleccionar un geosintetico que cumpla o exceda los requerimientos

del estándar M288, para una calificación apropiada de la Supervivencia.

Los procedimientos de instalación en el campo introducen ciertos aspectos; el estándar

AASHTO M288-99, incluye una especificación guía para la construcción. Holtz y

colaboradores (15), recomiendan modificar esta especificación para adaptarla a las

condiciones del sitio y a las prácticas de los contratistas locales. Los aspectos y criterios

para la instalación en el campo incluyen por ejemplo el traslape en la costura y los

requerimientos de cosido, secuencia de construcción y control de calidad.

Diseño por Función

El enfoque de diseño por función intenta seguir un enfoque de diseño más mecanístico. El

enfoque recomendado por Koerner (14), es una formulación de diseño por esfuerzo

permisible (ASD por sus siglas en inglés). En esta formulación, se desarrollan las

resistencias requeridas para cada mecanismo potencial de falla y se selecciona el

geosintetico, de tal manera que cumpla o exceda los requerimientos. Se determina el

esfuerzo permisible usando un enfoque relativamente común, pero con factores que

consideran ciertos comportamientos individuales incluyendo los daños por instalación, el

flujo plástico, la degradación química y la degradación biológica. Este enfoque de diseño

debería conducir a reducciones en la sección estructural del pavimento y en el caso de la

decisión sobre el uso de geosinteticos, es parte de un análisis del costo del ciclo de vida

para la estructura del pavimento. El uso de un geosintetico generalmente disminuye la

necesidad de empleo de otros materiales y por tanto cubre su costo. El geosintetico

específico a ser usado se escoge para cumplir o exceder las necesidades de su aplicación

particular por medio del cálculo del comportamiento deseado del geosinteticos.

Tabla 2.1.9 Calificación de la supervivencia de los geosinteticos a la construcción (15).

CBR del Suelo1 < 1 1-2 3 ó mas

Presión de Contacto > 350 < 350 > 350 < 350 > 350 < 350

del equipo sobre el

Terreno (kPa)

Espesor compactado

de la cubierta2 (mm)

1003,4

NR5 NR 1

5 1 2

5 2

150 NR NR 1 1 2 2

300 NR 1 2 2 2 2

450 1 2 2 2 2 2

Notas: 1 Asumir saturado a menos que se pueda controlar el programa de construcción

2 El tamaño máximo del agregado no debe exceder la mitad del espesor compactado de la cubierta.

3 Para caminos no pavimentados de bajo volumen (ADT < 200)

4 El valor de 100 mm mínimo está limitado a bases de caminos existentes y no debe usarse en caminos

nuevos. 5 NR = No Recomendado; 1 = clase de supervivencia alta; 2 = clase de supervivencia moderada según

AASHTO M288



IDPP Mayo del 2,005

2.1.39

Por ejemplo, en una aplicación de drenaje, la permeabilidad del geosintetico podría ser la

medida funcional apropiada, mientras que en una aplicación de refuerzo podría ser más

apropiada la resistencia a la tensión del geosintetico. La resistencia requerida se calcula

para la aplicación en particular. Luego se puede aplicar un factor de seguridad, de tal

manera que se pueda asignar el valor limitante de la medida funcional requerida. Luego se

debería seleccionar un geosintetico que proporcione los requerimientos funcionales para la

aplicación específica, en base a este límite permisible.

Este enfoque requiere que uno sea capaz de estimar el valor de las medidas funcionales

principal y secundaria para la aplicación especifica que esta siendo considerada. Para hacer

esto, uno debe ser capaz de analizar el comportamiento del geosintetico en el campo para

la aplicación que se intenta. Al momento parece que no hay confianza de las agencias en la

predicción el comportamiento en el campo. Koerner (14) proporciona una cierta cantidad

de métodos para estimar los valores requeridos para las propiedades de los geosinteticos,

pero no proporciona una mirada hacia el interior en el análisis del problema. Al momento,

el enfoque mas común usado por las agencias parece ser el diseño por especificación.

2.1.5.5 Encapsulado de Suelos

El encapsulado de suelos es una técnica de estabilización que ha sido usada para proteger a

los suelos sensibles a la humedad de grandes variaciones en el contenido de humedad. Sin

embargo, esta técnica se usa muy poco para mejorar la cimentación de caminos de alto

volumen de tráfico. Mayormente se usa como una capa de cimentación o sub-base en

caminos de bajo volumen de tráfico, donde está restringida la importación de materiales de

pavimentación de alta calidad desde el punto de vista del costo. El concepto de

encapsulamiento de suelos se restringe a suelos de gradación fina, a contenidos de

humedad cercanos al óptimo o ligeramente por debajo de él, donde la resistencia del suelo

puede soportar cargas y tráfico mas pesados.

Los suelos de grano fino pueden aportar adecuadas resistencias soportantes para su uso

como capas estructurales en pavimentos o terraplenes, siempre que su contenido de

humedad permanezca por debajo del óptimo. Sin embargo, los incrementos en el contenido

de humedad por encima del óptimo pueden causar una reducción significativa en el

módulo resiliente y en la resistencia de estos suelos. El incremento del contenido de

humedad en los suelos de granos finos debajo del pavimento ocurre a lo largo del tiempo,

especialmente en áreas sujetas a la penetración de las heladas con ciclos de hielo-deshielo.

Por lo tanto, los suelos de granos finos no se pueden usar como capas de base o sub-base, a

menos que se protejan contra cualquier incremento en la humedad.

El concepto de encapsulado de suelos, referido a veces como capa de suelo encapsulado en

una membrana (MESL por sus siglas en inglés), es un método para mantener el contenido

de humedad del suelo al nivel deseado, por medio de encapsular al suelo en membranas

impermeables. Estas membranas previenen que el agua se infiltre hacia los suelos sensibles

a la humedad. El módulo resiliente medido a, o debajo de la condición óptima, permanece

relativamente constante a lo largo de la vida de diseño del pavimento.

La sub-rasante preparada, normalmente se riega con una emulsión asfáltica antes de

colocar la membrana de fondo de polietileno. Esta emulsión asfáltica proporciona una

protección adicional de impermeabilidad para el caso en que la membrana se perfore

durante el proceso constructivo y a la vez actúa como un agente adhesivo para la

membrana cuando se coloca en condiciones ventosas. Se coloca la primera capa de suelo

en espesor suficiente tal que el equipo de construcción no desplace el material subyacente.

El terraplén de suelo terminado también se riega con una emulsión asfáltica antes de



IDPP Mayo del 2,005

2.1.40

colocar la membrana superior. La parte superior de la membrana también se riega con la

misma emulsión asfáltica y se cubre con una capa delgada de arena limpia para absorber el

asfalto en exceso y para proporcionar una protección adicional contra el punzonamiento

por el equipo de construcción usado para colocar las capas superiores de pavimentación.

La confiabilidad de este método para mantener el módulo resiliente y la resistencia del

suelo de cimentación por períodos largos de tiempo, es desconocida. Más importante aún,

el mantenimiento de la carretera y la instalación de servicios, limitan el uso de esta técnica.

Por lo tanto, no se recomienda el uso de esta técnica de mejoramiento, a menos que no

haya otra opción disponible.

Si se emplea esta técnica, el diseñador del pavimento debe ser precavido respecto del

EICM para predecir los cambios en el contenido de humedad a lo largo del tiempo. Se

requieren cálculos especiales de diseño para caracterizar el cambio en el contenido de

humedad del MESL en el tiempo. Se debe mantener constante el módulo resiliente usado

en el diseño para el MESL a lo largo de la vida de diseño del pavimento. El diseñador debe

también recordar que cualquier servicio colocado después de la construcción del

pavimento, podría invalidar esta suposición.



IDPP Mayo del 2,005

2.1.41

REFERENCIAS

1. Newcomb, D.A. y B. Birgisson (1999). “Measuring In Situ Mechanical Properties of

Pavement Subgrade Soils”, NCHRP Synthesis 278. Transportation Research Board,

Washington D.C.

2. Laguros, J.G. y G.A. Miller (1997). “Stabilization of Existing Subgrades to Improve

Constructability During Interstate Paving Reconstruction”. NCHRP Synthesis 247.

Transportation Research Board, Washington D.C.

3. VonQuintus, H.L. y B.M. Killingsworth (1997). Design Pamphlet for the Backcalculation

of Pavement LayerModuli in Support of the 1993AASSHTO Guide for the Design of

Pavements Structures. Publication Nº FHWA-RD-97-076, McLean, VA.

4. VonQuintus, H.L. y B.M. Killingsworth (1998). Analysis Relating to Pavement Material

Characterization and Their Effects on Pavement Performance. Publication Nº FHWA-RD-

97-085, McLean, VA.

5. VonQuintus, H.L. y B.M. Killingsworth (1997). Design Pamphlet for the Determination of

Design Subgrade in Support of the 1993AASSHTO Guide for the Design of Pavements

Structures. Publication Nº FHWA-RD-97-083, McLean, VA.

6. Larson, G. y B. J. Dempsey (1997). Enhanced Integrated Climatic Model (Versión 2.0).

Report Nº DTFA MN/DOT 72114, University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana,

IL.

7. Snethen, D.R.; L.D. Johnson y D.M. Patrick (Junio 1977). An Evaluation of Expedient

Methodology for Identification of Potentially Expansive Soils. Report Nº FHWA-RD-77-94,

McLean, VA.

8. McKeen, R.G. (Junio 1976). Design and Construction of Airport Pavements on Expansive

Soils. Report Nº FAA-RD-76-66, Washington D.C.

9. U.S. Army Corp of Engineers (Abril 1984). “Engineering and Design – Pavement Criteria

for Seasonal Frost Conditions – Mobilization Construction”, Engineering Manual EM

1110 – 3-138.

10. “Lime Stabilization – Reactions, Properties, Design and Construction” State of the Art

Report 5 (1987). Transportation research Board, Washington, D.C.

11. Soil-Cement Construction Handbook (1995). Portland Cement Association, Skokie, IL.

12. Flexible Pavement Manual (1991). American Coal Ash Association. Washington, D.C.

13. The Basic Emulsion Manual, Tercera Edición, Manual Series Nº 19, Asphalt Institute,

Lexington, KY.

14. Koerner, R.M. (1998). Designing with Geosynthetics. 4ta Edición. Prentice Hall. Upper

Saddle River , NJ.

15. Holtz, R.D., B.R. Christopher y R.R. Berg (1998). Geosynthetics Design and Construction

Guidelines, Participant Notebook , NHI Course Nº 13213, FHWA Publication Nº FHWA

HI-95-038 (revisada). Federal Highway Administration, Washington D.C.

16. Christopher, B.R. y R.D. Holtz (1991). “Geotextiles for Subgrade Stabilization in

Permanent Roads and Highways”. Washington, D.C. Proceedings, Geosynthetics, Atlanta,

GA, pp 701-713.

17. Glynn, D.T. y S.R. Cochran (1987). “The Behavior of Geotextiles as Separating

Membranes on Glacial Till Subgrades”. Proceedings, Geosynthetics, New Orleans, LA, pp

26-37.

18. Rowe, R.K., K. Badv (1996). “Use of Geotextile Separator to Minimize Intrusion of Clay

into a Coarse Stone Layer”. Geotextiles and Geomembranes, Vol 14 pp 73-93.

19. Tsai, W.S., Savage, B.M., Holtz, R.D., Christopher B.R. y Allen T.M. (1993). “Evaluation

of Geotextiles as Separators in a Full-Scale Road Test”. Proceedings. Geosynthetics’93, pp

35-48.

Guia 2002 Suelos de Sub Rasante y de Fundacion

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