Método Indice de Grupo y Wyoming

8/12/2019 Mtodo Indice de Grupo y Wyoming

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA

FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

TEMA:

Diseo de pavimentos, mtodo de Wyoming e ndice degrupo

ASIGNATURA:

Pavimentos.

DOCENTE:

Ing. Abner Len Bobadilla.

ALUMNOS:

Casamayor Moreno Kenny Jeanfranco.

Dolores Valverde Deekla

Mendoza Cuellar JessRamrez Ramrez Fred Kevin.

Ramos del Castillo Ruddy.

Rodas Huerta Huber

Sanchz Neglia Dennis

Ventura Alva Luis Hernn.

CICLO:

7

Nuevo Chimbote Ancash Per

Mayo-2012


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MTODO DEL NDICE DE GRUPO

INTRODUCCIN:

Este mtodo es un mtodo

de diseo clsico empricoque ha sido reemplazado

por los mtodos de diseo

de las nuevas tendencias, ya

que se emplean factores de

seguridad muy altos, lo que

significa espesores

excesivos para necesidades

verdaderas de la va. Est

basado principalmente en elndice de grupo del suelo

(propiedad de suelos que aumenta a medida que disminuye su calidad, por lo tanto la

subrasantes de alto ndice de Grupo le correspondern grandes espesores de pavimentos)

y el trfico; desarrollando este mtodo con la utilizacin del ndice de grupo del suelo

como una herramienta de clasificacin junto con la capacidad de soporte para obtener

as el espesor del pavimento.

El gran incremento en frecuencia y tonelaje de los transportes por carretera oblig a

abandonar el sistema antiguo de fijar el espesor de los afirmados con la generalizacin

rutinaria de las instrucciones oficiales o el criterio formado en la experiencia del

proyectista. Se fueron delimitando las variables que jugaban en el xito o fracaso de las

calzadas y como consecuencia, se sinti la necesidad de una completa informacin previa

para evaluar estas variables con toda la aproximacin posible. Con ello se pudo llegar a la

determinacin del espesor del firme que corresponde a unas determinadas condiciones

de suelo, humedad, temperatura y caractersticas de trfico, y la nueva tcnica se fue

acercando a la seguridad y a la economa con los mtodos empricos de beneficiosa

evaluacin, desde las toscas reglas del pulgar hasta los precisos bacos del

estabilometro.

Larga es la serie de los mtodos para el clculo de espesor de afirmados con pavimento

flexible:

Solamente en EE.UU 20 departamentos de carreteras han desarrollado procedimientos

diferentes y al pasar el tiempo se han desarrollado nuevos diseo y nuevas tendencias

como el mtodo del AASHTO 1993 teniendo ya varias modificaciones para la mejor


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obtencin de los espesores de los pavimentos flexibles se desarrollaron en base a las

caractersticas fsicas del suelo, en la penetracin en las placas de carga o en los ensayos

triaxiales.

Podemos decir que uno de los mtodos clsicos de mayor difusin es el de california,

determinante del CBR, ndice de la resistencia del suelo.

En primer lugar hay una gran diferencia entre la superficie de contacto de la carga, en la

calzada y en el ensayo, y si bien esto no falsea el resultado para suelos de arcilla cohesiva,

en cambio en terrenos arenosos da valores muy inferiores a la realidad. Otro de los fallos

de este mtodo se presenta en las arcillas finas de muy poca permeabilidad y por tanto

muy lenta inhibicin; en ellas el periodo de inmersin de la probeta puede no ser

suficiente para alcanzar la humedad a que llegue a estar sometido el suelo en obra.

Estas imperfecciones del ensayo CBR hacen que cada da gane ms adeptos el mtodo del

estadimetro , un ensayo triaxial de sistema cerrado, debido a Mr. Hveem Director del

laboratorio de california Higway Divisin, en el que las solicitaciones de probeta y suelo

son ms afines.

Este mtodo no era muy sofisticado en cuanto a la seleccin de materiales o diseo de

espesores y nicamente tomaba en cuenta el nmero de vehculos pesados diarios.

A diferencia de los diferentes mtodos existentes que requieren de costosos equipos de

laboratorio existen otros mtodos, para ello es que est basada nuestra exposicin en la

presentacin de este mtodo que solo necesita para su medio un reducido material de

ensayo adems sirven de complemento.


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MTODO DEL INDICE DE GRUPO:

Este mtodo se basa en las caractersticas fsicas del material y principalmente en su

composicin granulomtrica y el grado de plasticidad.

Para clasificar un suelo, segn este mtodo, bastar, efectuar el anlisis mecnico ydeterminar los lmites lquidos y plsticos del material.

El mtodo del ndice de grupo, debido a Mr. Steele del Higway Research Board, define la

resistencia del suelo por un ndice de calidades.

Recordaremos la expresin de su frmula definiendo sus factores determinantes que

dependen del porcentaje en peso, P, que pasa por el tamiz numero 200 (0.074 mm) y de

los lmites de Atterberg: Lmite lquido, LL, e ndice de plasticidad, IP (LL-LP):

Clasificacin GeneralMateriales granulares

(35% o menos que pasa el tamiz No. 200)

Materiales limo arcillosos (Msdel 35% que pasa el tamiz No.

200)

GRUPOS A-1 A-2 A-3 A-4 A-5 A-6 A-7

SUBGRUPOS

Porcentaje que pasa el

Tamiz:

No. 10

No. 40

No. 200

Caractersticas del

material que pasa el tamiz

No. 40:

Lmite lquido

ndice de plasticidad

ndice de grupo

Tipos de material

Terreno de fundacin

A-1a A-1b A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7A-7-5A-7-6

50 max.

30 max.

15 max.

50 max.

25 max. 35 max. 35 max. 35 max. 35 max.51 min.

10 max. 36 min. 36 min. 36 min. 36 min.

6 max. 6 max.40max.

10 max.41 min.

10 max.40max.

11 min.41 min.

11 min. NP40 max.

10 max.41 min.

10 max.40 max. 41 min.

11 min.*

0 0 0 0 4 max. 4 max. 0 8 max. 12 max.16 max.11 min.

20 max.

Fragmentos depiedra, grava y

Gravas y arenas limosas yarcillosas

ArenaFina

Suelos limosos Suelos Arcillosos

Excelente a

bueno

Excelente a

bueno

Regular Excelente a

bueno

Regular a malo

* El ndice de plasticidad de los suelos A-7-5 es igual o menor a su lmite lquidomenos 30, y el de los A-7-6 es mayor que su lmite lquido menos 30.


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Valor de a:

Si p < 35 % a = 0

Si 35 % < p < 75 % a = p - 35

Si 75 % > p a = 40.

Valor de b:

Si p < 15 % b = 0

Si 15 %

p b = 40

Valor de c:

Si L L< 40 c=0

Si 40 < L L L L c=20

Valor de d:

Si IP < 10 d=0

Si 10 < I P < 30 d = IP - 10

Si 30 < I P d = 20


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Conocido para cada caso el trfico diario previsible pesado (se prescinde de los coches de

turismo) y el ndice de grupo del suelo, pueden determinarse respectivamente, el espesor

de la capa de rodadura (incluyendo pavimento y parte superior de la base) y el cimiento

(incluyendo el resto de la base y la sbase).

La fijacin de espesores se lleva a cabo con el grafico de la figura.

En este mtodo se ha considerado que el clima es el clima americano medio, pero no se

tienen en cuenta los efectos de penetracin de la helada, que es motivo de

dimensionamiento por separado y lleva generalmente a espesores superiores. Se supone

un buen drenaje y una compacidad en la sub rasante no inferior al 95 por 100 del prctor

normal.

Respecto a los efectos del trfico es preciso considerar que la mxima carga por rueda que

admite nuestro cdigo de circulacin es superior a las 4.5 ton, es pues preciso tener en

cuenta por ello una correccin con aumento de la raz cuadrada del cociente de las

cargas.

Las cargas debe quedar reducida la mxima por eje a 12 ton, segn fija el cdigo, o sea 6 x

cada rueda, pues aun en el caso de las autorizaciones especiales a que se refiere el

artculo 222, con el empleo de ruedas gemelas, en nmero de 8 para los ejes de gran peso

que debe exigirse, se conseguirn menores presiones sobre el pavimento. Fijada la

mxima carga por rueda en 6 toneladas, el aumento sobre el espesor de afirmado que

nos da el grafico, ser del 15%.


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ESPESORES PARA PAVIMENTOS CON DISTINTOS NDICES DE GRUPO


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EJEMPLO DE APLICACIN

Disear el pavimento flexible para una carretera cuyo terreno de fundacin est formado

por un suelo arcilloso del tipo A-6. El trnsito que se prev es del 500 camiones y

autobuses diarios, de los cuales aproximadamente un 10% tendrn cargas por rueda de9000 libras (4086 Kg).

El ndice de grupo del material del terreno de fundacin es 9. Se recomienda colocar una

capa de rodamiento de concreto asfltico de 7.5 cm (3) de espesor.

Solucin:

El trnsito es de tipo pesado.

Para un terreno de fundacin cuyo ndice de grupo es 9, y para un trnsito pesado,

tendremos, segn el grfico de la figura 37, lo siguiente:

Subbase de material seleccionado : 20 cm

Base granular : 22.5 cm

Capa de rodamiento de concreto asfltico : 7.5 cm

Espesor total del pavimento : 50 cm


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METODO DE WYOMING PARA DISEO DE PAVIMENTOS

Fue desarrollado por J. E. Russell y D. J. Olinger del departamento de carreteras del estado

de Wyoming.

Est basado en 5 factores:

Precipitacin anual.

Profundidad de la napa fretica debajo del terreno de fundacin.

Clase de helada Y/o hinchamiento.

Condiciones Generales de drenaje.

Transito reducido a cargas equivalentes a 5000 lb.

A cada uno de estos factores le asignan un determinado valor, y la suma de estos valores

determina la curva a emplearse para el diseo de pavimento.

PRECIPITACIN ANUAL

Debe tomarse, preferentemente, la informacin suministrada por las estaciones

pluviomtricas vecinas al lugar donde se proyecta construir la carretera. Una cinaga

justificara, por si sola, la seleccin de un valor mayor que el correspondiente a la

precipitacin anual dada para ese lugar.

PRECIPITACIN ANUAL VALOR ASIGNADO

5 -- 10 127 -- 254 0

10 -- 15 254 -- 381 1

15 -- 20 381 -- 508 3

20 -- 25 508 -- 635 (Irrigacin baja) 6

25 --30 635 -- 1270 (Irrigacin alta) 10


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NAPA FREATICA

Se indica la profundidad a la que se encuentra el nivel de aguas subterrneas con respecto

al terreno de fundacin, y segn que el nivel este as o menos bajo, se indican los

siguientes valores:

PROFUNDIDAD DE NAPA FRETICA, DEBAJO DEL

TERRENO DE FUNDACINVALOR ASIGNADO

A mucha profundidad Mayor de 3mm 0

De 6 a 10 pies 1.8 - 3.0 m 1

De 4 a 6 pies 1.2 a 1.8m 3

De 2 a 4 pies 0.6 a 1.2m 5

ACCION DE LAS HELADAS

La helada es considerada ligera si no hay seales grandes hinchamientos ni otras que

afecten al pavimento. Es considerada como mediana la helada que produce

hinchamientos de 2 pulgadas, aproximadamente, con seales del debilitamiento del

terreno de fundacin. Si el hinchamiento de 2 pulgada, aproximadamente, con seales

de debilitamiento del terreno de fundacin, si el hinchamiento causada por la helada es

mayor de 2 pulgadas (5cm) y hay una perdida notoria en la capacidad de soporte del

terreno de fundacin, la helada es considerad como perjudicial.

Los valores que se asignan a cada tipo de helada son los siguientes:

Clase Helada Valor asignado

Ninguna 0Ligera 1

Mediana 3

Perjudicial 8


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CONDICIONES GENERALES

Los drenajes, tanto superficiales como subterrneos, as como toda otra condicin general

que pueda afectar el diseo de un pavimento, se toman en consideracin. Para

condiciones generales excelentes, regulares y adversa se indican los siguientesvalores.

Condiciones generales de drenaje Valor asignado

Excelente 0

Regular 2

Adversa 6

TRANSITO

Esta dado a cargas equivalentes a 5000lb, por rueda. El procedimiento de clculo que

utiliza es similar al departamento de carreteras de california, con la diferencia de que no

te toma en cuenta el nmero de ejes y, adems, el computo es referido a 20 aos en lugar

de 10, tiempo en el cual se supone que se duplicara el trnsito.

Los factores 1, 2, 4, 8, 16 y 32 que se asignan a las diferentes cargas por rueda son los

mismos que los empleados por el Departamento de carreteras de california.

El procedimiento a seguir para reducir el transito comercial a cargas equivalentes a

5000lb. Por rueda estar mejor indicado mediante el siguiente ejemplo propuesto por los

ingenieros Rusell y Olinger.

Supongo que en 1946 el transito diario total hubiese sido de 538 vehculos y el transito

comercial de 143.

Transito diario (1946) 538 vehculos

Transito comercial diario (1946) 143 vehculos

Transito comercial diario al cabo de 20 aos 286 vehculos

Transito comercial diario, promedio de 1946 a 215 vehculos


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Si los porcentajes de vehculos con cargas por rueda de 4500, 5500, 6500, 7500, 8500,

9500 lb, o ms, fueran 13%, 17%, 15.3%, 11.76%, 14.11%, 6.21% y 5.84% respectivamente

tendramos.

Cargas por rueda(lb) Transito total

4500 -- 5500 13.7 x 215 x 365 x 20 x 1 206.708

5500 -- 6500 15.3 x 215 x 365 x 20 x 2 480.267

6500 -- 7500 11.76 x 215 x 365 x 20 x 4 738.293

7500 -- 8500 14.11 x 215 x 365 x 20 x 8 1771.652

8500 -- 9500 6.21 x 215 x 365 x 20 x 16 1599.455

9500 o mas 5.84 x 215 x 365 x 20 x 32 2993.082

transito total reducido a cargas equivalentes de 5000lb 7689.452Transito considerado para el diseo, en una sola 3844.726

Una vez determinadas las repeticiones de cargas equivalentes a 5000lb, por rueda, en la

forma anteriormente indicada, se ver que el valor se le asigna en el cuadro que

presentamos a continuacin. (En el ejemplo anterior, a 3844.726) le corresponde el valor

de 6)

Transito equivalente a Valor asignado

0 -- 1 milln 0

1 -- 2 2

2 -- 3 4

3 -- 5 6

5 -- 7 9

7 -- 9 12

9 --11 15

11 --13 18

13 -- 15 21

mayor de 15 24


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VALOR ASIGNADO

Despus de haberse evaluado o calificado todos los factores de diseo se obtiene la suma

total segn los valores asignados con lo cual se determina la curva a emplearse para el

diseo de pavimentos flexibles. La relacin entre la suma de valores asignados y la curva aemplearse se muestra en el siguiente cuadro:

Suma de Valores

Asignados

Curva que se emplear

para el diseo de pavimento

0 a 2 4

3 a 6 5

7 a 11 6

12 a 17 7

18 a 24 8

25 a 32 9

33 a 41 12

42 a 53 15


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EJEMPLO DE APLICACIN

Se tiene previsto construir un pavimento que tiene precipitaciones anuales comprendidas

entre 508635 mm. al ao, lo que le corresponde un valor asignado de 6 (Tabla).

El estudio de suelos indica que la napa fretica est a 1.00 m. de profundidad por

debajo del terreno de fundacin, lo que le corresponde un valor asignado de 5

(Tabla).

El terreno no est en la zona de heladas ni est constituido por arcillas expansivas, por

lo que le corresponde un valor asignado de 0.

De topografa plana y estando la subrasante constituida por suelo A6, por lo que

las condiciones de drenaje sern correspondindole un valor asignado de 6.

Con un trnsito reducido a cargas equivalentes a 5000 lb. Por rueda durante 20 aos,

se ha calculado en 13.5 millones por lo que le correspondera un valor asignado de 21.

Por lo tanto la suma de los valores asignados es de 38, al que le corresponde una curva de

12 de diseo.


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Entrando al grfico con un CBR de la sub rasante de 3% en la curva 12, se obtiene un

espesor total de pavimento de 23.

Si la subbase tiene un CBR DE 16% el espesor total del pavimento sobre ella ser de 10

que restado de las 23 de espesor total sobre la sub rasante dar las 13 de espesor para

la sub rasante. Con un CBR de para la base de 57%, el espesor sobre ella ser de 3.5

descompuestas de la siguiente manera: 2 de capa de rodamiento bituminoso y 1 de

piedra triturada, que restada con las 10 sobre la sub base dan 6 de la base.


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BIBLIOGRAFA:

http://libro-pavimentos.blogspot.com/2010/02/desarrollo-historico-del-diseno-

de_09.html.

http://grupos.emagister.com/ficheros/vcruzada?fdwn=1&idGrupo=1058&idFichero=3240

17. LOS PAVIMENTOS EN LAS VAS TERRESTRES - Jos Cspedes Abanto- Universidad Nacional

de Cajamarca.

CARRETERAS, CALLES Y AEROPISTAS - Ral Valle Rodas
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