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UNIVERSIDAD ANDINA
NÉSTOR CÁCERES
VELÁSQUEZ
TESIS UANCV
UNIVERSIDAD ANDINA NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ
Facultad de Ingeniería y Ciencias Puras
Carrera Académico Profesional de Ingeniería Civíl
UNIVERSIDAD ANDINA
“NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ”
FACULTAD DE INGENIERIAS Y CIENCIAS PURAS
CARRERA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
TESIS
TÍTULO:
IMPLICANCIA DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y EL TIPO
DE SUELOS EN LOS PROCESOS DE COMPACTACIÓN
EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
ANANEA – COJATA
PRESENTADO POR:
Bach. en I. C. : LEOVIGILDO OCHOA PAREDES.
Bach. en I. C. : RICHARD DAVID ROJAS NINA.
TESIS: “IMPLICANCIA DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y EL TIPO DE SUELOS EN LOS
PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
ANANEA – COJATA.
repositorio digital de tesis - UANCV
Bach. Leovigildo Ochoa Paredes.
Bach. Richard David Rojas Nina.
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UNIVERSIDAD ANDINA
NÉSTOR CÁCERES
VELÁSQUEZ
TESIS UANCV
UNIVERSIDAD ANDINA NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ
Facultad de Ingeniería y Ciencias Puras
Carrera Académico Profesional de Ingeniería Civíl
PARA OPTAR AL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO CIVÍL
J U L I AC A – P E R Ú
2015
UNIVERSIDAD ANDINA
“NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ”
FACULTAD DE INGENIERIAS Y CIENCIAS PURAS
CARRERA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
TESIS
TÍTULO:
IMPLICANCIA DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y EL TIPO DE
SUELOS EN LOS PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN EL
MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
ANANEA – COJATA
PRESENTADO POR:
Bach. en I. C. : LEOVIGILDO OCHOA PAREDES.
Bach. en I. C. : RICHARD DAVID ROJAS NINA.
PARA OPTAR AL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO CIVÍL
AP R O B AD O P O R E L J U R AD O R E V I S O R C O N F O R M AD O P O R :
PRESIDENTE
: Mg. Orlando E. la Torre Barra
PRIMER MIEMBRO
: Ing. Hernán Almonte Pilco
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PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
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NÉSTOR CÁCERES
VELÁSQUEZ
SEGUNDO MIEMBRO
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Carrera Académico Profesional de Ingeniería Civíl
: Ing. W ilfredo D. Supo Pacori
JULIACA - PERÚ
DEDICATORIA
El presente trabajo va dedicado especialmente a
mis padres: Lucia Isabel Paredes Paredes y
Wenceslao
Ochoa
Machaca,
por
sus
incansables y permanentes apoyos, ya que sin
ellos no hubiese sido posible mi Formación
Profesional, a mis hermanas Luz Pilar, Sandra y
Fanny, y a mi hermano Fauner, por valiosos
apoyos por dar por culminado una etapa de mi
formación.
Leovigildo Ochoa Paredes
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Facultad de Ingeniería y Ciencias Puras
Carrera Académico Profesional de Ingeniería Civíl
El presente trabajo va dedicado mis padres, por
sus incansables y permanentes apoyos ya que
sin ellos no hubiese sido posible mi Formación
Profesional, a mis hermanas y a mi hermano por
sus valiosos apoyos para dar por culminado una
parte de mi Formación Profesional.
Richard David Rojas Nina
AGRADECIMIENTO
Un especial agradecimiento al presidente de tesis Ing. Orlando E. La Torre Barra,
por el tiempo dedicado al desarrollo de esta tesis y por sus consejos tanto en el
ámbito académico como personal.
Agradecimiento también al ingeniero Hernán Almonte Pilco y al Ingeniero Wilfredo
Supo Pacori por el apoyo y la confianza brindad en el desarrollo de este trabajo
de investigación; al personal del Laboratorio de Mecánica de Suelos del Gobierno
Regional de Puno por su ayuda y cooperación durante todo el proceso y ensayos
del presente trabajo de investigación.
Expresar mis más sinceros agradecimientos a las autoridades y a mis docentes
de la UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELAZQUES, los que
actualmente continúan asi como a los que ya no están, quienes con su espíritu de
dedicación forman nuevos valores e impartieron sus enseñanzas durante mi
formación académica.
Finalmente nuestro agradecimiento a los amigos quienes siempre nos
incentivaron a terminar la tesis y a nuestras familias por su amor, comprensión y
apoyo incondicional. Comprobamos una verdad que nos hacía falta comprender
con toda su contundente fuerza: Nunca es tarde.
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No importa lo que habremos vivido no importa los errores que se hayan cometido,
no importa las oportunidades que se hayan dejado de pasar, no importa la edad
siempre estamos a tiempo de decir basta para oír el llamado que tenemos de
buscar la perfección.
LEOVIGILDO OCHOA PAREDES
RICHARD DAVID ROJAS NINA
ÍNDICE
DEDICATORIA
AGRADECIMIENTO
RESUMEN.
ABSTRAC.
INTRODUCCIÓN.
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
Pág.
1.1
1.2
EXPOSICIÓN DE LA SITUACIÓN PROBLEMATICA. ………………………
FORMULACIÓN DEL PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. ……………..
1
2
1.2.1
PROBLEMA GENERAL.
……………………………………………………….
2
1.2.2
PROBLEMAS ESPECÍFICOS. …………………………………………………
2
1.3
JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN.
…………………………………
3
1.3.1
JUSTIFICACIÓN TÉCNICA.
…………………………………………………..
3
1.3.2
JUSTIFICACIÓN ECONÓMICA Y SOCIAL.
1.4
DELIMITACIÓN DEL ESTUDIO.
1.5
OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN.
1.5.1
OBJETIVO GENERAL.
1.5.2
OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
1.6
HIPÓTESIS.
………………………………..
3
……………………………………………..
4
……………………………………..
4
…………………………………………………………
4
………………………………………………….
4
…………………………………………………………………….
5
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1.6.1
HIPÓTESIS GENERAL.
……………………………………………………….
1.6.2
HIPÓTESIS ESPECÍFICAS.
1.7
VARIABLES, INDICADORES, INDICES Y UNIDAD DE MEDIDA.
1.8
MATRÍZ DE CONSISTENCIA.
…………………………………………………..
…….
………………………………………………...
5
5
5
7
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO REFERENCIAL
Pág.
2.1
ANTECEDENTES DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN.
2.2
MARCO TEÓRICO BASICO.
2.2.1
EL TERRENO DE FUNDACIÓN.
2.2.2
ASENTAMIENTO EN EL TERRENO DE FUNDACIÓN.
2.2.3
MEJORAMIENTO DEL TERRENO DE FUNDACIÓN.
……………..
………………………………………………….
…………………………………………….
8
12
12
………………….
17
……………………
18
2.2.4
PAVIMENTOS FLEXIBLES. ……………………………………………………
21
2.2.5
PAVIMENTOS RÍGIDOS.
23
2.2.6
CLASIFICACIÓN DE SUELOS.
2.2.6.1
SISTEMA DE CLASIFICACIÓN SUCS.
2.2.6.2
SISTEMA DE CLASIFICACIÓN AASHTO.
2.2.7
COMPACTACIÓN Y ESTABILIZACIÓN.
2.2.8
PROBLEMAS ESPECIALES EN LA COMPACTACIÓN DE SUELOS.
2.2.9
PROCEDENCIA DEL AGUA EN LOS SUELOS.
2.2.10
……………………………………………………..
………………………………………………
…………………………………….
23
25
…………………………………..
32
…………………………………….
36
….
40
…………………………..
41
NIVEL FREÁTICO.
……………………………………………………………..
42
2.2.11
PERMEABILIDAD.
……………………………………………………………… 43
2.2.12
CAPILARIDAD.
2.2.13
HUMEDAD EN EL SUELO.
2.2.14
ESTABILIZACIÓN DE SUELOS PARA VÍAS.
………………………………………………………………….
……………………………………………………
………………………………
2.2.14.1 PROPIEDADES EN LA ESTABILIZACIÓN DE SUELOS.
…………………
45
46
48
49
2.2.14.2 ALGUNAS IDEAS EN TORNO A IDENTIFICACIÓN DE SUELOS CON FINES DE
ESTABILIZACIÓN.
2.2.15
…………………………………… 52
AGUAS SUPERFICIALES.
……………………………………………………
3.2.15.1 DISEÑO DE OBRAS DE DRENAJE.
3.2.16
3.2.16.2
…………………………………………
56
……………………………………………………
58
…………………………………………………………
61
AGUAS SUBTERRÁNEAS.
3.2.16.1 DISEÑO DE FILTROS.
55
MÉTODOS DE SUBDRENAJE EN VÍAS TERRESTRES. ….…………. 63
2.2.16.3 EFECTOS CAPILARES EN EL SUBDRENAJE.
…………………………..
64
2.2.17
MOVIMIENTOS DE TIERRA.
…………………………………………………
64
2.2.18
MOVIMIENTOS DE TIERRA DEBIDOS A LAS BAJAS TEMPERATURAS.
66
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CAPITULO III
ANÁLISIS DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y LA COMPACTACIÓN EN
CARRETERAS
3.1
CARÁCTERÍSTICAS VIALES DE LA PROVINCIA SAN ANTONIO
DE PUTINA.
……………………………………………………………………..
3.1.1
NIVEL DE CONECTIVIDAD DE LA RED VIAL PROVINCIAL.
3.1.2
SITUACIÓN DE INFRAESTRUCTURA VIAL.
3.1.3
VÍAS DEPARTAMENTALES.
3.1.4
VÍAS PROVINCIALES Y CAMINOS DE HERRADURA.
3.1.5
SITUACIÓN DE LA RED VIAL Y SU IMPACTO EN EL DESARROLLO
DE LA PROVINCIA.
3.2
……………
68
……………………………….
69
………………………………………………….
69
………………….
……………………………………………………………
73
74
IMPORTANCIA DEL MEJORAMIENTO DE LA VÍA AFIRMADA
ANANEA - COJATA.
3.3
68
……………………………………………………………
76
IMPLICANCIA DE LAS BAJAS TEMPERATURAS DEL MEDIO AMBIENTE
DE LA ZONA EN EL AFIRMADO Y/O CONSTRUCCIÓN DE LA
VÍA ANANEA - COJATA.
………………………………………………………
3.3.1
ANÁLISIS DE LA TERMODINÁMICA DE SUELOS.
……………………….
3.3.2
CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO DE LOS SUELOS.
3.3.3
LA TEMPERATURA DEL SUELO Y LA RADIACIÓN SOLAR.
3.3.4
INFLUENCIA DE LOS CAMBIOS DE ESTADO.
3.4
INCIDENCIA DE LAS BAJAS TEMPERATURAS EN SUELOS DE
………………
76
79
80
………….
81
………………………….
82
CANTERA PARA EL MEJORAMIENTO DE AFIRMADO DE LA
VÍA ANANEA – COJATA. ……………………………………………………..
3.4.1
RECOMENDACIONES PARA EL CONTROL DEL CONGELAMIENTO
DE SUELOS EN OBRAS DE AFIRMADO DE LA VÍA ANANE – COJATA.
3.4.2
83
85
CLASIFICACIÓN DE SUELOS DE CANTERA EN FUNCIÓN A LA
SUSPTIBILIDAD DE CONGELACIÓN PARA CONSTRUCCIÓN Y
AFIRMADO DE VÍAS.
3.5
…………………………………………………………
85
DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN PARA SUELOS
DE CANTERAS A EMPLEARSE EN CONSTRUCCIÓN Y
AFIRMADO DE LA VÍA ANANEA - COJATA.
3.6
………………………………
87
CARACTERÍSTICAS DE UBICACIÓN DE LAS CANTERAS DE SUELOS
SELECCIONADAS PARA EL MEJORAMIENTO DEL AFIRMADO DE
LA VÍA ANANEA – COJATA. ………………………………………………………..
3.6.1
CARACTERÍSTICAS DE UBICACIÓN Y POTENCIALIDAD DE
LA CANTERA CALLUCHANI.
3.6.2
92
…………………………………………………
92
CARACTERÍSTICAS DE UBICACIÓN Y POTENCIALIDAD DE
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LA CANTERA JACHATIRA.
3.7
…………………………………………………..
DETERMINACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICO
MECÁNICAS DE SUELOS DE CANTERAS SELECCIONADAS.
3.7.1
……….
93
……….
93
CARACTERÍSTICAS FÍSICO MECÁNICAS DE SUELOS DE
LA CANTERA CCALLUCHANI DE LA VÍA ANANEA – COJATA.
3.7.2
92
EVALUACIÓN DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS
DE LA CANTERA CCALLUCHANI SIN ADICIÓN ALGUNA DE
LA VÍA ANANEA –COJATA.
3.7.3
………………………………………………….
RESUMEN DEL PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS
DE LA CANTERA CALLUCHANI SIN ADICIÓN ALGUNA.
3.7.4
95
…………….
102
ANÁLISIS DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN CON ADITIVO
TERRAZYME EN LA CANTERA DE CCALLUCHANI DE
LA VÍA ANANEA –COJATA.
3.7.5
………………………………………………..
104
RESUMEN DEL PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS
DE LA CANTERA CALLUCHANI CON EMPLEO DE ADITIVO
TERRAZYME.
3.7.6
…………………………………………………………………
CARACTERÍSTICAS FÍSICO MÉCANICAS DE SUELOS DE
LA CANTERA JACHATIRA DE LA VÍA ANANEA – COJATA.
3.7.7
108
………….
110
………………………………………………………
111
EVALUACIÓN DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN LA
CANTERA JACHATIRA SIN ADICIÓN ALGUNA DE LA
VÍA ANAEA –COJATA.
3.7.8
RESUMEN DEL PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS
DE LA CANTERA JACHATIRA SIN ADICIÓN ALGUNA.
3.7.9
………………
115
EVALUACIÓN DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN CON ADITIVO
TERRAZYME EN LA CANTERA DE JACHATIRA DE LA
VÍA ANAEA –COJATA.
3.7.10
……………………………………………………..
118
RESUMEN DEL PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS
DE LA CANTERA JACHATIRA CON EMPLEO DE ADITIVO
TERRAZYME.
………………………………………………………………..
122
CAPÍTULO IV
MEJORAMIENTO EN PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS CON
USO DE ADITIVOS EN ZONAS DE CLIMAS CON BAJAS TEMPERATURAS
4.1
CARACTERÍSTICAS Y ESPECIFICACIONES DEL ADITIVO
ESTABILIZADOR PARA SUELOS EN CLIMAS DE
BAJAS TEMPERATURAS.
4.1.1
…………………………………………………….
124
CARACTERÍSTICAS DEL ADITIVO TERRAZYME Y AREAS DE
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APLICACIÓN.
……………………………………………………………………
125
4.1.2
ESTRATO DE PAVIMENTOS APLICABLES DEL ADITIVO TERRAZYME..
126
4.1.3
VENTAJAS DEL ADITIVO TERRAZYME.
127
4.1.4
ESPECIFICACIONES DEL ADITIVO TERRAZYME.
4.1.5
PROCESOS DE APLICACIÓN DEL ADITIVO TERRAZYME.
4.2
RESULTADOS DE PROCESOS DE ESTABILIZACIÓN CON ADITIVO
………………………………….
……………………..
…………..
129
131
TERRAZYME EN ZONAS DE BAJAS TEMPERATURAS PARA
SUELOS DE CANTERAS SELECCIONADAS.
4.2.1
…………………………….
133
RESULTADOS DE LÍMITES DE CONSISTENCIA CON ADITIVO
ESTALILIZADOR TERRAZYME EN SUELOS DE LA CANTERA
CCALLUCHANI.
4.2.2
………………………………………………………………..
RESULTADO DE COMPACTACIÓN CON ADITIVO ESTALILIZADOR
TERRAZYME EN SUELOS DE LA CANTERA CCALLUCHANI.
4.2.2
133
………..
133
……………………………………………………………………
134
RESULTADOS DE LÍMITES DE CONSISTENCIA CON ADITIVO
ESTALILIZADOR TERRAZYME EN SUELOS DE LA CANTERA
JACHATIRA.
4.2.2
RESULTADO DE COMPACTACIÓN CON ADITIVO ESTALILIZADOR
TERRAZYME EN SUELOS DE LA CANTERA JACHATIRA.
…………..
135
………………………………………………………………………..
138
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES.
RECOMENDACIONES.
………………………………………………………………….
139
………………………………………………………………………….
140
………………………………………………………………………………….
142
BIBLIOGRAFÍA.
ANEXOS.
ANEXO 1 PANEL FOTOGRÁFICO.
……………………………………………………
ANEXO 2 ENSAYOS DE LABORATORIO.
ANEXO 2 PLANOS.
…………………………………………..
144
153
……………………………………………………………………..
ÍNDICE DE CUADROS
Pág.
CUADRO 1. UBICACIÓN GEOGRÁFICA DE LOS DISTRITOS DE LA
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PROVINCIA.
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………………………………………………………………………………
CUADRO 2. RESUMEN DE LA RED VIAL PROVINCIAL.
…………………………
68
69
CUADRO 3. REGÍSTRO DE BAJAS TEMPERATURAS LUGAR: ESTACIÓN
ANANEA – PROV. SAN ANTONIO DE PUTINA HORA DE
REGISTRO: 3.00 – 4.00 HRS. DIA A DIA. ………………………………………………………
91
CUADRO 4. CANTERA : CALLUCHANI.
..............................................................
94
………………………………………………
95
CUADRO 5. CANTERA : JACHATIRA.
CUADRO 6. RESULTADOS DE ENSAYO DE ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO.
DE SUELOS DE LA CANTERA CCALLUCHANI.
…………………………………….
96
CUADRO 7. RESULTADOS DE ENSAYO DE CLASIFICACIÓN DE
SUELOS DE LA CANTERA CCALLUCHANI.
…………………………………………
96
CUADRO 8 RESULTADOS DE LÍMITES DE CONSISTENCIA DE SUELOS
DE LA CANTERA CCALLUCHANI.
…………………………………………………….
97
CUADRO 9 RESULTADOS DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS
DE LA CANTERA CALLUCHANI SIN ADITIVOS
…………………………………….
97
CUADRO 10 RESULTADOS DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE
SUELOS DE LA CANTERA CALLUCHANI SIN ADITIVOS.
………..……………..
99
CUADRO 11 RESULTADOS DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE
SUELOS DE LA CANTERA CALLUCHANI SIN ADITIVOS.
……….………………
100
CUADRO 12 RESUMEN DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN LA
CANTERA CCALLUCHANI SIN ADITIVOS.
……….……………………………….
102
CUADRO 13 RESULTADOS DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE
SUELOS DE LA CANTERA CCALLUCHANI CON ADICIÓN DE ADITIVO
TERRAZYME.
…………………………………………………………………………….
104
CUADRO 14 RESULTADOS DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE
SUELOS DE LA CANTERA CCALLUCHANI CON ADICIÓN DE ADITIVO
TERRAZYME.
……………………………………………………………………………..
105
CUADRO 15 RESULTADOS DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE
SUELOS DE LA CANTERA CCALLUCHANI CON ADICIÓN DE ADITIVO
TERRAZYME.
……………………………………………………………………………..
106
CUADRO 16 RESUMEN DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN LA
CANTERA CCALLUCHANI CON ADITIVO TERRAZYME.
………………………….
108
CUADRO 17. RESULTADOS DE ENSAYO DE ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO
DE SUELOS DE LA CANTERA JACHATIRA.
…………………………………………..
110
CUADRO 18. RESULTADOS DE ENSAYO DE CLASIFICACIÓN DE
SUELOS DE LA CANTERA JACHATIRA.
……………………………………………….
110
CUADRO 19. RESULTADOS DE LÍMITES DE CONSISTENCIA DE SUELOS
DE LA CANTERA JACHATIRA.
………………………………………………………….
111
CUADRO 20. RESULTADOS DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS
DE LA CANTERA JACHATIRA SIN ADITIVO.
…………………………………………
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PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
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CUADRO 21. RESULTADOS DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE
SUELOS DE LA CANTERA JACHATIRA SIN ADITIVO.
……………………………..
113
CUADRO 22. RESULTADOS DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS
DE LA CANTERA JACHATIRA SIN ADITIVO.
………………………………………..
114
CUADRO 23. RESUMEN DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN LA
CANTERA JACHATIRA SIN ADITIVO. …………..……………………………………..
115
CUADRO 24. RESULTADOS DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE
SUELOS DE LA CANTERA JACHATIRA CON ADICIÓN DE ADITIVO
TERRAZYME.
……………………………………………………………………………..
118
CUADRO 25. RESULTADOS DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE
SUELOS DE LA CANTERA JACHATIRA CON ADICIÓN DE ADITIVO
TERRAZYME.
……………………………………………………………………………..
119
CUADRO 26. RESULTADOS DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE
SUELOS DE LA CANTERA JACHATIRA CON ADICIÓN DE ADITIVO
TERRAZYME.
…………………………………………………………………………….
120
CUADRO 27. RESUMEN DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN LA
CANTERA JACHATITA CON ADITIVO TERRAZYME.
………………………………
122
CUADRO 28. CARACTERÍSTICAS DE LÍMITES DE CONSISTENCIA
CON EMPLEO DE ADITIVO TERRAZYME EN SUELOS DE LA CANTERA
CALLUCHANI.
……………………………………………………………………………..
133
CUADRO 29. CARACTERÍSTICAS DE COMPACTACIÓN CON EMPLEO
DE ADITIVO TERRAZYME EN SUELOS DE LA CANTERA CALLUCHANI A
TEMPERATURAS - 3°C a 5°C.
………………………………………………………….
134
CUADRO 30. CARACTERÍSTICAS DE COMPACTACIÓN CON EMPLEO
DE ADITIVO TERRAZYME EN SUELOS DE LA CANTERA CALLUCHANI A
TEMPERATURAS 7°C a 13°C.
………………………………………………………….
134
CUADRO 31. CARACTERÍSTICAS DE COMPACTACIÓN CON EMPLEO
DE ADITIVO TERRAZYME EN SUELOS DE LA CANTERA CALLUCHANI
A TEMPERATURAS 13°C a 19°C.
……………………………………………………..
135
CUADRO 32. CARACTERÍSTICAS DE LÍMITES DE CONSISTENCIA
CON EMPLEO DE ADITIVO TERRAZYME EN SUELOS DE LA
CANTERA JACHATIRA.
…………………………………………………………………
135
CUADRO 33. CARACTERÍSTICAS DE COMPACTACIÓN CON EMPLEO
DE ADITIVO TERRAZYME EN SUELOS DE LA CANTERA JACHATIRA A
TEMPERATURAS - 3°C a 5°C. …………………………………………………………..
136
CUADRO 34. CARACTERÍSTICAS DE COMPACTACIÓN CON EMPLEO
DE ADITIVO TERRAZYME EN SUELOS DE LA CANTERA JACHATIRA A
TEMPERATURAS 7°C a 13°C. …………………………………………………………..
136
CUADRO 35. CARACTERÍSTICAS DE COMPACTACIÓN CON EMPLEO
DE ADITIVO TERRAZYME EN SUELOS DE LA CANTERA JACHATIRA A
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TEMPERATURAS 13°C a 19°C. …………………………………………………………
137
ÍNDICE DE TABLAS
Pág.
TABLA
1.
PROBLEMAS TÍPICOS Y POSIBILIDADES DE ESTABILIZACIÓN
DE ALGUNOS SUELOS COMUNES.
TABLA
2.
…………………………………………………….
54
CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS, SEGÚN SU
SUSCEPTIBILIDAD A LOS EFECTOS DE LA CONGELACIÓN.
……………………
88
ÍNDICE DE FIGURAS
Pág.
FIGURA 1.
CASOS DE FORMACIÓN DE HIELO EN SUELOS FINOS
SEGÚN TERZAGHI.
………………………………………………………………………
80
ÍNDICE DE GRÁFICOS
Pág.
GRÁFICO 1.
PENETRACIÓN DE LA HELADA EN FUNCIÓN DEL ÍNDICE
DE CONGELACIÓN, EN UN MATERIAL GRANULAR NO SUSCEPTIBLE,
BIEN DRENADO.
GRAFICO 2.
………………………………………………………………………….
INDICE DE CONGELACIÓN.
………………………………………….
80
92
GRÁFICO 3. GRÁFICO DEL COMPORTAMIENTO DE LA DENSIDAD SECA POR
COMPACTACIÓN CON EQUIPO PROCTOR MODIFICADO, DE SUELOS DE LA
CANTERA CALLUCHANI SIN ADITIVO.
……………………………………………….
102
GRÁFICO 4. GRÁFICO DE EVOLUCIÓN DE LA DENSIDAD SECA EN
PROCESOS DE COMPACTACIÓN A TEMPERATURAS DIFERENTES.
…………
103
GRÁFICO 5. GRÁFICO DEL COMPORTAMIENTO DE LA DENSID SECA POR
COMPACTACIÓN CON EQUIPO PROCTOR MODIFICADO, DE SUELOS DE
LA CANTERA CCALLUCHANI CON ADITIVO TERRAZYME.
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……………………..
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GRÁFICO 6. GRÁFICO DE EVOLUCIÓN DE LA DENSIDAD SECA EN
PROCESOS DE COMPACTACIÓN A TEMPERATURAS DIFERENTES.
………..
109
GRÁFICO 7. GRÁFICO DEL COMPORTAMIENTO DE LA DENSIDAD
SECA POR COMPACTACIÓN CON EQUIPO PROCTOR MODIFICADO, DE
SUELOS DE LA CANTERA JACHATIRA SIN ADICIÓN ALGUNA.
………………..
116
GRÁFICO 8. GRÁFICO DE EVOLUCIÓN DE LA DENSIDAD SECA EN
PROCESOS DE COMPACTACIÓN A TEMPERATURAS DIFERENTES.
………..
117
GRÁFICO 9. GRÁFICO DEL COMPORTAMIENTO DE LA DENSID SECA POR
COMPACTACIÓN CON EQUIPO PROCTOR MODIFICADO, DE SUELOS DE
LA CANTERA JACHATIRA CON ADITIVO TERRAZYME.
…………………………
122
GRÁFICO 10. GRÁFICO DE EVOLUCIÓN DE LA DENSIDAD SECA EN
PROCESOS DE COMPACTACIÓN A TEMPERATURAS DIFERENTES.
………..
123
ÍNDICE DE FOTOGRAFÍAS
Pág.
FOTOGRAFIA 1.
……………………………………………………………………….…..
144
FOTOGRAFIA 2.
…………………………………………………………………………..
144
FOTOGRAFIA 3.
…………………………………………………………………….……..
145
FOTOGRAFIA 4.
………………………………………………………………….………..
145
FOTOGRAFIA 5.
………………………………………………………………….………..
146
FOTOGRAFIA 6.
……………………………………………………………….…………..
146
FOTOGRAFIA 7
………………………………………………………………….………..
147
FOTOGRAFIA 8.
……………………………………………………………….…………..
147
FOTOGRAFIA 9.
………………………………………………………………….………..
148
FOTOGRAFIA 10. ……………………………………………………………….…………..
148
FOTOGRAFIA 11. ………………………………………………………………….………..
149
FOTOGRAFIA 12. ………………………………………………………………….………..
149
FOTOGRAFIA 13. …………………………………………………………………….……..
150
RESUMEN
La construcción y mejoramiento de carreteras en zonas a más de 4000
m.s.n.m.; en las actividades de compactación debido a las bajas temperaturas se
tiene ciertas desventajas, debido a que las características físicas del agua ha
permitido su congelación; impide que en la actividad de compactación alcancen
las densidades secas esperadas. Por otro lado la presencia de suelos en canteras
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no es siempre la ideal o las recomendadas; y dentro de ello los suelos donde
predomina las partículas finas son las que no permiten alcanzar densidades
apropiadas.
Para el control adecuado de los procesos de compactación en el mejoramiento
de carreteras afirmadas; como es el caso de la carretera Ananea – Cojata; se
debe efectuar diferentes estudios y/o evaluaciones como es la determinación del
índice de congelación; para lo que se ha tomado en consideración el año de días
más frígidos en la zona dentro de los últimos veinte años, siendo este el año del
2005; información recabada de la estación Ananea; expedida por el Servicio
Nacional de Meteorología e Hidrología de Puno (SENANHI – PUNO), que nos
permite conocer la profundidad máxima hasta donde afecta las bajas
temperaturas en dicho año; seguidamente se ha analizado los suelos de las
canteras de Ccalluchani y Jachatira, ubicadas en la misma vía, habiéndose
establecido que las características mecánicas no son las ideales, puesto que
corresponden a suelos A-2.4 (0); finalmente se ha evaluado el empleo del aditivo
estabilizante denominado TERRAZYME; donde su acción estabilizadora a
permitido mejorar adecuadamente la durabilidad del suelo compactado.
En conclusión se manifiesta; que considerando los suelos para vías de
canteras de la zona, compactadas a temperaturas de las 12.00 p.m. hasta las
4.00 p.m., son recomendables y también se tiene el camino del empleo de un
aditivo estabilizador que permite una mejor densidad del suelo por ende mayor
durabilidad.
PALABRAS CLAVES: Compactación, Bajas temperaturas, Estabilizador.
ABSTRACT
The construction and improvement of roads in areas over 4000 m; compaction
activities due to low temperatures has certain disadvantages, because the
physical characteristics of the water freezing enabled; activity prevents compaction
in the expected dry densities achieved. On the other hand, the presence of soils in
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quarries is not always the ideal or recommended; and within it the soils where fine
particles predominate are those not achieve appropriate densities.
For proper control of compaction processes in improving roads affirmed; as is
the case of road Ananea - Cojata; you must perform different studies and / or
assessments such as the determination of the freezing; for what has been given to
the year's frigid days in the area within the last twenty years, this being the year of
2005; Ananea information collected from the station; issued by the National
Service of Meteorology and Hydrology Puno (SENANHI - Puno), which allows us
to know the maximum depth to which affects low temperatures in that year;
subsequently analyzed soils Ccalluchani quarries and Jachatira, located in the
same way, having established that the mechanical properties are not ideal, since
they correspond to soil A-2.4 (0); finally has evaluated the use of stabilizing
additive called TerraZyme; where its stabilizing action to adequately improve
durability allowed the compacted soil.
In conclusion it manifests; they considering soil for roads quarries in the area
compacted at temperatures from 12.00 pm to 4.00 pm, are advisable and also
have the way of using a stabilizer additive which allows for better soil density thus
durability.
KEYWORDS: Compaction, Low temperatures, Stabilizer.
INTRODUCCIÓN
La Región Puno; en su zona altiplánica, ubicada a alturas mayores de 4000
m.s.n.m.; se tiene localidades y centros poblados con buena cantidad de
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habitantes, dedicados a diversas actividades, en este caso de las localidades de
Ananea y Cojata a la minería. Estas localidades y centros poblados cuenta con su
carretera, que se designa como caminos vecinales, todas en la Región Puno, son
de superficie de tierra, afirmada. La actividad de afirmado se entiende como la
superficie de rodadura de la vía, conformada de suelos de cantera debidamente
seleccionados, en un espesor de 0.20 m. aproximadamente. Este espesor de
suelo afirmado se desgasta en el tiempo por el uso en la circulación de vehículos,
situación que se mejora cada cierto número de años, esta reposición en alguna
medida es influenciada por las bajas temperaturas de la zona, donde el agua al
estar al borde del congelamiento impide alcanzar densidades esperadas que
tienen que ver en su durabilidad, por lo que se tienen que tomar en cuenta las
temperaturas de la zona a ciertas horas, que permitan la adecuada compactación,
y por último se toma conocimiento que se tienen tecnologías como es el caso de
aditivos
estabilizantes
para
suelos
que
permite
efectuar
procesos
de
compactación esperados.
En conclusión las zonas ubicadas a más de 4000 m.s.n.m.; por sus bajas
temperaturas requiere control en los procesos de compactación de tal manera que
se logre superficies de afirmado de buena durabilidad.
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CAPÍTULO I
EL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
1.1 EXPOSICIÓN DE LA SITUACIÓN PROBLEMATICA.
Una preocupación permanente de las obras de infraestructura debe ser
conseguir la máxima integración posible en el entorno, de forma que se minimice
su impacto ambiental. En cualquier caso, hay que señalar que la decisión sobre el
nivel de integración a conseguir no está relacionada con las características
geométricas de la obra. La sociedad, a través de los mecanismos establecidos,
decide qué carreteras hay que construir y cuál es la financiación que es posible
destinar a este fin.
Las obras de infraestructura de la carretera suelen provocar tres impactos
principales: impacto visual, afección a las aguas de escorrentía y afección a la
población y fauna locales por el efecto barrera.
La actividad del transporte por carretera tiene consecuencias positivas para el
desarrollo económico y la calidad de vida de los ciudadanos, pero también
impactos negativos. Entre ellos el más importante es el relacionado con los
accidentes en la circulación de vías. Para mantener las redes viales en
condiciones de hacer frente a la demanda son necesarias grandes inversiones,
tanto en la conservación de las infraestructuras existentes, como en la
construcción de nuevas infraestructuras.
Elemento fundamental para el desarrollo del transporte por carretera es el
camino por el que se mueven los vehículos. Para que la circulación resulte segura
y cómoda, es necesario disponer de una superficie preparada, que reúna unas
condiciones adecuadas para permitir el movimiento de los vehículos a unas
velocidades que normalmente suelen alcanzar, sin que la conducción se convierta
en una tarea fatigosa y arriesgada. Dado el carácter básico que tiene el transporte
por carretera, es necesario que el conjunto de los caminos que hay en un área
determinada (una ciudad, una región, una nación) forman una red vial con
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suficientes conexiones entre las distintas vías para permitir el movimiento de
vehículos entre dos puntos cualesquiera de la misma. Y esa red tiene que ser
suficientemente densa para que sea fácil el acceso a ella con vehículos
automóviles desde cualquier zona habitada dentro del área que cubre la red vial.
En el caso de la construcción de la carretera Ananea – Cojata, que se
encuentra a más de 4500 m.s.n.m., se tiene dos aspectos fundamentales que
estudiar, la calidad de suelos de las canteras seleccionadas y las bajas
temperaturas, dos aspectos e influyen directamente en los procesos de
compactación en el mejoramiento de la referida carretera; que serán aspectos
abordados integralmente en el desarrollo de la presente tesis.
1.2
FORMULACIÓN DEL PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
1.2.1 PROBLEMA GENERAL.
¿Cómo es la implicancia del índice de congelación y el tipo de suelo en el
proceso de compactación para el mejoramiento de la carretera Ananea – Cojata?
1.2.2 PROBLEMAS ESPECÍFICOS.
1. ¿Cuál es el valor del índice de congelación de la zona donde se ubica la
carretera Ananea – Cojata?
2. ¿Cuáles son las propiedades físico mecánicas de los suelos de las
canteras seleccionadas para el mejoramiento de la carretera Ananea –
Cojata?
3. ¿Cuál es la temperatura optima del agua para lograr una adecuada
densidad seca en el procedo de compactación para la carretera Ananea –
Cojata?
1.3 JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN.
1.3.1 JUSTIFICACIÓN TÉCNICA.
El diseño de pavimentos es una disciplina que se inicia con la construcción de
los primeros caminos, sin embargo es a partir de la aparición de los vehículos que
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cobra un impulso mayor, siendo cada vez más sofisticada en términos de los
elementos de análisis y predicción del comportamiento.
Los primeros métodos de diseño de pavimentos se basaban en relaciones
similares a las desarrolladas en la mecánica de suelos, estableciendo cargas
límites para mantener los esfuerzos cortantes bajo ciertos niveles que pudieran
producir fallas. Estos primeros métodos caracterizaban los materiales en base a
ensayos disponibles y desarrollados para la Geotécnia. Posteriormente fueron
apareciendo ensayos exclusivos para la determinación de las propiedades de los
materiales granulares, suelos de fundación y superficie de rodadura.
Actualmente la ingeniería de pavimentos es una disciplina por sí misma, que
combina el conocimiento de la mecánica de los materiales, el análisis estructural
de los componentes, las tecnologías constructivas, y la gestión de la
conservación. En el caso de la carretera Ananea – Cojata, en sus obras de
mejoramiento la compactación no es siempre un éxito, sobre todo por las bajas
temperaturas extremas, al encontrarse la vía a niveles mayores de 4500 m.s.n.m.;
por otro lado el tipo de suelos y la calidad del agua, es otra preocupación, que se
tomará en cuenta en el desarrollo del presente trabajo.
1.3.2 JUSTIFICACIÓN ECONÓMICA Y SOCIAL.
La zona en estudio, que corresponde a uno de los distritos de la provincia de
San Antonio de Putina, se encuentra en la actualidad en pleno desarrollo, para lo
que es necesario se tenga carreteras de adecuada durabilidad, el mismo que se
logrará sin duda con materiales adecuados, procesos constructivos apropiados y
programas de mantenimiento oportunos; por tanto conocer y lograr el control de
las bajas temperaturas de la zona en los procesos de compactación, permitirá
lograr mayor resistencia en la estructura de la vía, por ende mayor durabilidad;
con beneficio directo a los pobladores de la zona, donde se impone la pobreza,
atender esta preocupación con el presente estudio permitirá alcanzar a la
autoridad correspondiente las soluciones apropiadas a la construcción y
mantenimiento apropiado de las vías de la zona.
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1.4 DELIMITACIÓN DEL ESTUDIO.
La carretera Ananea – Cojata, se ubica a más de 4500 m.s.n.m. donde las
temperaturas bajas extremas, las que alcanzan a menores de 0°C; por otro lado
los suelos existentes en las canteras seleccionadas no alcanzan valores físico
mecánicas apropiadas, por lo que será necesario mejorarlas, considerando otros
mecanismos y procedimientos; por lo que el desarrollo del presente trabajo estará
enmarcado en:

Análisis de las condiciones climáticas para el cálculo del índice de
congelación de la zona en estudio.

Con ensayos de laboratorio, se establecerá las propiedades físicomecánicas de los suelos a emplearse, en el mejoramiento de la carretera
en referencia.

Proponer recomendaciones, mecanismos y procedimientos para mejorar
las características físico-mecánicas de los suelos a emplearse, para
mejorar la durabilidad de la carretera.
1.5 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN.
1.5.1 OBJETIVO GENERAL.
Determinar la implicancia del índice de congelación y el tipo de suelo en el
proceso de compactación para el mejoramiento de la carretera Ananea – Cojata.
1.5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
1. Determinar el índice de congelación de la zona donde se ubica la carretera
Ananea – Cojata.
2. Determinar las, propiedades físico mecánicas de los suelos de las canteras
seleccionadas para el mejoramiento de la carretera Ananea – Cojata.
3. Determinar la temperatura optima del agua para lograr una adecuada
densidad seca en el proceso de compactación para la carretera Ananea –
Cojata.
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HIPÓTESIS.
1.6.1 HIPÓTESIS GENERAL.
El índice de congelación y el tipo de suelo tiene una directa implicancia en
el proceso de compactación para el mejoramiento de la carretera Ananea –
Cojata.
1.6.2 HIPÓTESIS ESPECÍFICAS.
1. La condición del índice de congelación, donde se ubica la carretera Ananea
– Cojata, alcanza valores elevados para efectuar adecuadamente la
compactación.
2. Las características físico mecánicas de los suelos empleados como
canteras, satisfacen los requisitos de calidad para la conformación a nivel
de afirmado para la carretera Ananea – Cojata.
3. La temperatura del agua en el rango de 10°C° 20° C° permite una mayor
trabajabilidad y empaquetamiento en el proceso de compactación a nivel
de afirmado de la carretera Ananea – Cojata.
1.7 VARIABLES, INDICADORES, INDICES Y UNIDAD DE MEDIDA.
VARIABLE INDEPENDIENTE
:
INDICADORES
INDICES
UNID. DE MEDIDA
 Temperatura.
Bajas temperaturas.
C°
 Tipo de suelo.
Granulometría.
CU, CC.
Límites de consistencia.
LL, LP, IP.
Clasificación.
AASHTO
CBR.
%
:
ÍNDICE DE CONGELACIÓN
 Periodo bajas temperaturas. Abril, mayo, junio.
VARIABLE INTERVINIENTE
:
TEMPERATURA ADECUADA DEL AGUA.
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∑ temperaturas.
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INDICADORES
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:
INDICES
 Características.
Temperaturas ambiente.
 Dosificación.
-8°C a 6°, 5°C a 13°C y 12°C a19°C.
VARIABLE DEPENDIENTE :
INDICADORES
:
 Compactación.
SUELO CON RESISTENCIA MEJORADA.
INDICES
UNID. DE MEDIDA
Densidad.
gr/cm3.
COA.
W%
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MATRÍZ DE CONSISTENCIA.
MATRÍZ DE CONSISTENCIA
“IMPLICANCIA DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y EL TIPO DE SUELOS EN LOS PROCESOS DE COMPACTACIÓN
PROYECTO :
EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA ANANEA – COJAT A.
AUTORES
:
LEOVIGILDO OCHOA PAREDES
FECHA
:
OCTUBRE 2014.
PROBLEMA
OBJETIVOS
PROBLEMA GENERAL.
¿Cómo es la implicancia del
índice de congelación y el tipo
de suelo en el proceso de
compactación
para
el
mejoramiento de la carretera
Ananea – Cojata?
OBJETIVO GENERAL.
Determinar la implicancia del
índice de congelación y el tipo
de suelo en el proceso de
compactación
para
el
mejoramiento de la carretera
Ananea – Cojata.
-
RICHARD DAVID ROJAS NINA.
HIPÓTESIS
VARIABLES
HIPÓTESIS GENERAL.
V. INDEPENDIENTE:
El índice de congelación y el tipo de
suelo tiene una directa implicancia en
el proceso de compactación para el
mejoramiento de la carretera Ananea –
ÍNDICE DE
Cojata.
CONGELACIÓN.
PROBLEMAS ESPECÍFICOS.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
HIPÓTESIS ESPECÍFICAS.
1. ¿Cuál es el valor del índice de 1. Determinar el índice de 1. La condición del índice de
congelación de la zona donde
congelación de la zona
congelación, donde se ubica la
se ubica la carretera Ananea –
donde se ubica la carretera
carretera Ananea – Cojata, es
Cojata?
Ananea – Cojata.
severa
para
efectuar
adecuadamente la compactación.
V. INTERVINIENTE:
2. ¿Cuáles son las, propiedades 2. Determinar las, propiedades 2. Las características fisico mecánicas ADITIVO
físico mecánicas de los suelos
físico mecánicas de los
de los suelos empleados como ANTICONGELANTE.
de las canteras seleccionadas
suelos de las canteras
canteras, satisfacen los requisitos
para el mejoramiento de la
seleccionadas
para
el
de calidad para la conformación a
carretera Ananea – Cojata?
mejoramiento de la carretera
nivel de afirmado para la carretera ADITIVO
Ananea – Cojata.
Ananea – Cojata.
ESTABILIZADOR
3. ¿Cuál es la temperatura
optima del agua para lograr 3. Determinar la temperatura 3. La temperatura del agua en el rango
una adecuada densidad seca
optima del agua para lograr
de 10°C° 20° C° permite una mayor
en
el
procedo
de
una adecuada densidad
trabajabilidad y empaquetamiento
compactación
para
la
seca en el procedo de
en el proceso de compactación a V. DEPENDIENTE:
carretera Ananea – Cojata?
compactación
para
la
nivel de afirmado de la carretera
SUELO CON
carretera Ananea – Cojata.
Ananea – Cojata.
RESISTENCIA
MEJORADA.
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INDICADORES
 Temperatura.
 Tipo de suelo.
INDICES
UNID. DE MEDIDA
 Bajas temp.
 C°








Granulometría.
Límites de consist.
Clasificación.
CBR.
 Periodo bajas
temperaturas
 Abril, mayo, junio
 Características
 Dosificación.
 Temperaturas
controladas.
 -8°C a 6°, 5°C a
13°C y 12°C
a19°C.
 Características
 Dosificación.
 Especificaciones.
 Fabricante.
 Compactación.
 Densidad.
 COA.
CU, CC
LL, LP, IP
AASHTO
%
 ∑ temperaturas
 gr/cm3.
 W%
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CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO REFERENCIAL
2.2
ANTECEDENTES DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN.
El proceso de compactación de carreteras afirmadas, ubicadas en zonas
mayores a 3,500.00 m. s. n. m., tiene dificultades preocupantes debido a que la
temperatura del medio ambiente se manifiesta a valores menores de 10°C,
situación que no permite alcanzar la densidad seca máxima apropiada, trayendo
como consecuencia una corta durabilidad de la superficie compactada; esta
preocupación ha originado el desarrollo de diversos trabajos de investigación; por
lo que para el desarrollo del presente trabajo de tesis se ha considerado como
antecedente el siguiente trabajo cuyas características detallamos a continuación:
1.-
TEMA.
CONSIDERACIÓN DEL INDICE DE CONGELACIÓN EN EL DISEÑO DE
CARRETERAS PARA ZONAS ALTO ANDINAS.
2.-
ENTIDAD.
UANCV – Carrera Académico Profesional de Ingeniería Civil – 2012.
3.-
EJECUTORES.

Bach. I. C. SAMANTHA MADELEINE LUQUE RODRIGUEZ; y

Bach. I. C. YURI JASMANI PACOMPIA SULCA
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4.-
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RESUMEN.
Las zonas altoandinas son aquellos lugares que se encuentran a más de
3,500 m.s.n.m. donde impera las bajas temperaturas fundamentalmente por
la noche y en horas de madrugada; trayendo como consecuencia el
congelamiento del agua por lo qué, las características físicas y químicas son
alteradas; situación que consideramos que debe tomarse muy en cuenta en
el diseño de carreteras, fundamentalmente en las obras de drenaje y
subdrenaje. Las bajas temperaturas al alcanzar el congelamiento del agua
con el consecuente aumento de volumen ocasionan el deterioro de las
estructuras en las construcciones por tanto es posible ingenierilmente
hablando controlar las consecuencias preocupantes con el adecuado manejo
de ciertos criterios como es fundamentalmente la determinación y el índice
de congelación.
Cuando las heladas actúan durante un número de días suficiente, se
puede producir un aumento de la humedad en suelos susceptibles a este
fenómeno, situados bajo la calzada. Con suelos susceptibles a la helada,
aquellos que cuando se congelan forman en su interior lentejones de hielo
de disposición sensiblemente horizontal, originando un incremento de
volumen en su estructura que puede llegar a reflejarse en la superficie de la
carretera. El crecimiento de los lentejones se debe al movimiento capilar
hacia los mismos del agua intersticial de los suelos circundantes.
El aumento de humedad producido por este fenómeno se pone de
manifiesto en el momento del deshielo cuando se funden dichos lentejones.
Hasta el final del deshielo, el propio lentejón dificulta el drenaje por gravedad
de las aguas fundidas en su parte superior. En esta zona puede alcanzarse
la saturación del suelo.
La importancia de la acumulación de agua en un suelo susceptible a la
helada depende de tres factores principales:
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Intensidad de la helada. Se puede caracterizar la intensidad de la
helada por la profundidad que esta alcanza en el suelo. En la
penetración de la helada influyen, su duración, la temperatura y la
conductividad térmica de los materiales considerados.

Si el frente de helada alcanzara a un suelo susceptible a la misma, la
formación de lentejones dependería fundamentalmente de la duración
de la helada, ya que tanto la penetración de dicho frente, como los
movimientos capilares del agua que alimentan la formación de los
lentejones, son fenómenos lentos, que en todo caso implican varios
días su materialización.

La
mayor o menor susceptibilidad al hielo del propio suelo, que
depende de su naturaleza, granulometría, porosidad y densidad.

La humedad inicial del suelo y la posibilidad de alimentación de agua
del frente de helada, que depende de la humedad de las zonas
próximas no heladas.
Cuando las obras se encuentren en las zonas especificadas, el proyecto
dispondrá materiales no susceptibles al hielo en la profundidad afectada por
el frente de helada. De forma complementaria se podrá establecer, si fuera
necesario, un sistema de drenaje subterráneo que mantenga reducida la
humedad y dificulte la alimentación de agua al frente de helada.
Asimismo las tuberías drenantes, los colectores, etc., se dispondrán a una
profundidad tal que no resulten dañados por el efecto de las heladas. Según
se especifica en la norma, en los proyectos de carreteras situadas a una
altitud superior a mil quinientos metros (1.500 m) se deberá tener en cuenta
el efecto de las heladas.
Por tanto calcular el índice de congelación considerando registros de
temperaturas bajas en un determinado tiempo y estas consideradas en el
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diseño de carreteras, consideramos que incrementará adecuadamente su
vida útil.
5.-
CONCLUSIONES.
1. Las carreteras en zonas alto andinas que se encuentran a más de 3000
m.s.n.m; cuando están en contacto periódico o permanente con las
aguas son afectadas por las bajas temperaturas, que producen
congelación, el que puede controlarse conociendo los mecanismos de
cálculo del índice de congelación, valor que permite conocer la
profundidad hasta que afecta el fenómeno de congelamiento y tomar
medidas de protección.
2. Por lo general los suelos finos y en particular los suelos arcillosos son
los más afectados por el efecto de congelación, lo que puede ocasionar
el deterioro de la estructura de la carreta, con el deterioro de la
estructura de la carretera, con el consecuente aumento de volumen del
agua
congelada
que
ocasiona
esfuerzos
internos
y
producir
asentamientos plásticos al paso de vehículos.
3. El agua estancada, cerca de la vía y/o a poca profundidad como agua
subterránea y estos afectados por el fenómeno de congelamiento,
produce obligadamente su estancamiento; ocasionando la saturación de
la estructura, en consecuencia su debilitamiento al paso de vehículos,
con mayor razón al de vehículos pesados.
4. Cuando se tiene agua cerca a los márgenes de la vía y/o aguas
subterráneas a poca profundidad, su control se efectúa de manera
eficiente con el diseño adecuado de obras de drenaje y subdrenaje.
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2.2 MARCO TEÓRICO BASICO.
2.2.1 EL TERRENO DE FUNDACIÓN.
Dentro del campo particular de las vías terrestres, los suelos se presentan con
una variedad y complejidad prácticamente infinitas. Así, cualquier intento de
sistematización
científica,
acompañado
de
la
correspondiente
tendencia
generalizadora, debe ir precedido por otro, en que se procure clasificar a los
suelos del modo más completo posible. Los sistemas de clasificación de suelos
son tan antiguos como la propia mecánica de suelos, pero con el escaso
conocimiento que se tenía sobre los suelos, los sistemas que aparecieron en un
principio estaban basados en características poco relevantes o muy difíciles de
correlacionar con las fundamentales; estos sistemas están hoy superados. (RICO,
A. y DEL CASTILLO, H. 2001).
La granulometría ofrece un medio sencillo y evidente para clasificar suelos. En
verdad, basta dividir un suelo en sus fracciones granulométricas para tenerlo
“clasificado”, si previamente se conviene en dar una denominación particular a las
distintas fracciones, según queden comprendidas en una determinada gama de
tamaños. Los sistemas de clasificación granulométrica tan populares en el
pasado, tuvieron esa génesis tan simple, y los términos grava, arena, limo y arcilla
aún tienen para muchos ingenieros un significado relacionado únicamente con el
tamaño de las partículas constitutivas de esos suelos o fracciones. Es evidente
que un sistema de clasificación de suelos debe agruparlos de acuerdo con sus
propiedades mecánica básicas, por ser estas lo que interesa para las aplicaciones
ingenieriles. A la vez, el criterio clasificador ha de ser preponderantemente de
naturaleza cualitativa, puesto que un sistema que incluyera relaciones
cuantitativas resultaría excesivamente engorroso y complicado. Probablemente, lo
menos que puede esperar un técnico de un sistema de clasificación es que sirva
para normar su criterio respecto al suelo en cuestión, antes de que adquiera
conocimientos más profundos y extensos de las propiedades del mismo; así, al
usar el sistema será posible, entre otras cosas, obtener criterios para saber en
qué direcciones es conveniente profundizar la investigación. A pesar de su
sencillez, los criterios de clasificación puramente granulométricos resultan hoy
poco apropiados porque la correlación de la distribución granulométrica con las
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propiedades fundamentales resulta demasiado insegura y sujeta a excepciones y
casos especiales. (RICO, A. y DEL CASTILLO, H. 2001).
A. TERRENO DE CIMENTACIÓN CONSTITUÍDO POR ARCILLAS MUY
BLANDAS Y TURBAS.- Los depósitos de suelos blandos y turbas
susceptibles de causar serios problemas tienen tres condiciones en común:
son zonas planas, tienen mal drenaje superficial y están formados por
suelos muy finos u orgánicos. El primer requisito para superar este tipo de
problemas es, naturalmente, el detectarlos y ello debe suceder en la etapa
de proyecto, antes de que se produzcan costosos daños a la vía terrestre y
en momentos en que el ingeniero conserva toda su libertad de acción,
incluyendo la capacidad de estudiar un cambio de trazo que lo aleje de la
zona que se revele como crítica. Para esto es de singular ayuda la
fotointerpretación de fotografías aéreas. (RICO, A. y DEL CASTILLO, H. 2001).
Pero una vez que por cualquier razón se decida a arrastrar los peligros y
altos costos que significa cruzar una zona de suelos blandos u orgánicos,
el ingeniero debe comprender que casi todos los métodos de proyecto y
construcción de que dispondrá requieren de un buen conocimiento de las
características de compresibilidad y resistencia de los suelos sobre los que
se construirá la vía, así como de los que se utilizarán en la formación de la
misma. Así, este es un caso que debe verse como especial en lo que se
refiere a exploración de suelos y pruebas de laboratorio, en el que se
justificará el uso de los métodos más delicados para obtener muestras
inalteradas y el desarrollo de programas completos de pruebas de
laboratorio, que incluyan pruebas de consolidación y triaxiales. La
exploración deberá hacerse separando muy claramente las dos etapas
tradicionales; primeramente se realiza un muestreo preliminar, con
procedimientos sencillos y económicos que proporcionan muestras
alteradas para clasificación de suelos y, después, se hace la investigación
definitiva, con métodos delicados y mucho más costosos, capaces de
proporcionar muestras inalteradas. La orientación que se obtenga en la
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primera etapa, que debe llevarse hasta que se puedan formular perfiles de
suelos razonablemente confiables, será fundamental para plantear la
segunda con un costo de tiempo y dinero óptimos. La información que se
recabe sobre el terreno de cimentación deberá arrojar luz suficiente para
estudiar los siguientes problemas principales: (RICO, A. y DEL CASTILLO, H.
2001).
1) Estabilidad del terraplén.
2) Asentamiento del terraplén.
En general, será deseable que todo el asentamiento significativo ocurra
durante la construcción de la obra, pero esto no suele lograrse sin usar
acelerantes del proceso de consolidación, tales como drenes de arena o
sobrecargas (en rigor el tiempo de asentamiento no depende de la carga,
pero la magnitud del asentamiento producido sí crece con ella, de manera
que una sobrecarga producirá en menos tiempo el asentamiento final a que
llegaría
el
terraplén
no
sobrecargado);
si
estos
métodos
son
antieconómicos en un caso dado, deberá pensarse en obras de
pavimentación provisional, sobre elevaciones, etc., pues el terraplén se
hundirá en la etapa de operación de la obra. La magnitud y la naturaleza
del problema que se pueda tener en cada caso quedan fuertemente
influidas
por
algunas
características
que
conviene
mencionar
a
continuación: (RICO, A. y DEL CASTILLO, H. 2001).
1. LAS DIMENSIONES DEL TERRAPLÉN.- Su altura y ancho influyen
mucho en la solución que haya que adoptarse. Un terraplén alto y
estrecho se hunde por desplazamiento mucho más que otro bajo y
ancho, por lo cual en los primeros puede ser mucho más efectivo un
procedimiento de construcción a base de desplazar el material de
cimentación. (RICO, A. y DEL CASTILLO, H. 2001).
2. CARACTERÍSTICAS DE LA CIMENTACIÓN.- Influyen sobre todo el
perfil de resistencia del suelo blando y su espesor. (RICO, A. y DEL
CASTILLO, H. 2001).
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3. MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN.- Los criterios del ingeniero se
ven muy influidos por la disponibilidad y el costo de los materiales con
que hará su terraplén. Por ejemplo, si no hay material granular a
distancia prudente no podrá pensarse en colocación bajo agua a
volteo. La utilización de materiales ligeros, como tezontles o cenizas
volcánicas, sólo será posible cuando las distancias de acarreo sean
adecuadas, pero, por otro lado, la posibilidad de empleo de tales
materiales abre oportunidades de utilizar muchas soluciones que de
otra manera estarían vedadas. (RICO, A. y DEL CASTILLO, H. 2001).
4. EL PROGRAMA DE CONSTRUCCIÓN.- Los requerimientos de
programa influyen mucho en los métodos de proyecto que puedan
intentarse. En este sentido, es importante el momento en que haya de
construirse el pavimento definitivo, como también lo es el que haya o
no disponibilidad de tiempo para construcción por etapas, uso de
sobrecarga, etc. (RICO, A. y DEL CASTILLO, H. 2001).
TABLA N° 01
MÉTODOS PARA CIMENTAR TERRAPLENES EN TERRENOS MUY BLANDOS
I.
Remoción por:
a) Excavación.
1. Completa.
2. Parcial.
b) Desplazamiento.
1. Por el peso del terraplén, con o sin sobrecargas.
2. Con explosivos.
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II.
Tratamiento del terreno:
a) Fundamentalmente por requerimientos de estabilidad.
1. Construcción anticipada o por etapas.
2. Uso de materiales ligeros.
3. Bermas estabilizadoras.
4. Drenaje interceptor.
b) Fundamentalmente por requerimientos de asentamiento.
1. Construcción por etapas.
2. Sobrecargas.
3. Compactación con equipos pesados.
c) Por requerimientos de estabilidad y asentamiento.
1. Construcción por etapas o con sobrecargas.
2. Drenes verticales de arena.
3. Combinación de cualquiera de los métodos anteriores.
FUENTE: RICO, A. y DEL CASTILLO, H. 2001.
5. LOCALIZACIÓN.- Las condiciones topográficas del lugar, sean
naturales o creadas por el hombre como consecuencia de otras obras,
también influyen mucho en los métodos que puedan seleccionarse para
resolver un problema dado. Por ejemplo, la existencia de población
impone severas restricciones al uso de explosivos, o el disponer de un
derecho de vía estrecho, al uso de bermas o a la formación de ondas
de lodo.
En la tabla 01 se resume brevemente el conjunto de métodos para cimentar
terraplenes en terrenos muy blandos. (RICO, A. y DEL CASTILLO, H. 2001).
2.2.2 ASENTAMIENTO EN EL TERRENO DE FUNDACIÓN.
Posiblemente el problema más grave que entraña un suelo de cimentación fino
y compresible, es el que se refiere a los asentamientos que en él pueden
producirse al recibir la sobrecarga que representan los terraplenes. Dichos
asentamientos causan: (MONTEJO, A. 1982).
1. Pérdida de bombeo, pues la presión ejercida por el terraplén es mayor bajo
el centro de la corona que bajo los hombros.
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2. Aparición de asentamientos diferenciales en el sentido longitudinal, por
heterogeneidades en la cedencia del terreno de cimentación; éstos
producen perjuicios en la funcionalidad del camino, en el pavimento, en el
drenaje superficial, etc.
3. Disminución de la altura del terraplén, grave cuando se atraviesan zonas
inundables o inundadas.
4. Perjuicios en el comportamiento de obras de drenaje menor, que adquieren
una conformación hidráulicamente inconveniente y se agrietan, al hundirse
más en el centro que en los extremos.
5. Agrietamientos en la corona del terraplén, especialmente cuando ésta es
muy ancha y cuando el terraplén tiene bermas.
6. Pérdida de la apropiada transición entre los terraplenes de acceso y las
estructuras, cuando éstan, cimentadas por ejemplo en pilotes de punta, no
participan del asentamiento general.
Independientemente de algunos casos especiales cuyo estudio se hace en
páginas subsecuentes de este capítulo, en el departamento de Puno, no es raro
encontrar regiones en que los asentamientos en el terreno de cimentación
desempeñan un papel tan importante que todo el diseño de la obra vial,
incluyendo la posibilidad de un cambio de trazo, debe quedar condicionado a
ellos. Se llega así a proyectos que no son óptimos si se toman en cuenta
únicamente los aspectos que tradicionalmente se contemplan para diseñar una
vía terrestre. Resulta muy difícil estimar cuál pueda ser el orden de asentamiento
permisible que se deba considerar en una vía terrestre construida sobre suelos
blandos. En primer lugar, hay que tener en cuenta que el asentamiento total del
terraplén puede no tener excesiva importancia (excepto en ciertos casos, tales
como terraplenes de acceso a estructuras rígidas que no se asienten o en zonas
inundables, en comparación con los asentamientos diferenciales, o sea los
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movimientos diferenciales que tengan lugar a distancias significativas. (MONTEJO,
A. 1982).
Por la naturaleza de su tránsito, una carretera suele ser más tolerante con los
asentamientos diferenciales que un ferrocarril; pero, por otra parte, los equipos
modernos permiten calzar la vía con facilidad y rapidez, aumentando el espesor
de balasto lo necesario para reconstituir el alineamiento inicial, en tanto que en
una carretera las renivelaciones han de hacerse generalmente con mezclas
asfálticas, que constituyen la parte más costosa de su sección. En un aeropuerto,
los requisitos de alineamiento suelen ser muy rígidos en este aspecto, pues los
asentamientos diferenciales, al hacer vibrar las aeronaves, impiden una lectura
conveniente de los instrumentos de que depende el piloto. Además, en las
aeropistas los asentamientos diferenciales propician encharcamientos peligrosos
tras las lluvias; naturalmente que este efecto ocurre también en carreteras,
aunque en menor proporción. En resumen, no es posible dar una regla fija para
definir la política de proyecto de una vía terrestre en lo referente a asentamientos.
El ingeniero deberá definir los valores admisibles en cada caso particular,
partiendo de la importancia del problema y de cualesquiera otras consideraciones.
(MONTEJO, A. 1982).
2.2.4 MEJORAMIENTO DEL TERRENO DE FUNDACIÓN.
No se repetirá bastante que el terreno de fundación suele ser suficientemente
bueno, tanto en lo que se refiere a resistencia como a compresibilidad, para
soportar a las vías terrestres en condiciones normales, pues las presiones a él
comunicadas son relativamente bajas y la estructura del terraplén se suele
adaptar muy bien a pequeños movimientos que puedan producirse. Los
problemas señalados y los métodos de mejoramiento que ahora se mencionarán
se presentan normalmente en áreas restringidas y no pueden verse como de
utilización común, por su alto costo. Los principales métodos que se han seguido
para mejorar las condiciones del terreno natural, ya sea en lo referente a
resistencia o a compresibilidad, son los siguientes: (MONTEJO, A. 1982).
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1. EL USO DE MATERIALES LIGEROS.- Se trata de conseguir, dentro de
distancias de acarreo tolerables, bancos de materiales de bajo peso
específico para la construcción de los terraplenes, a fin de lograr así que se
reduzcan al máximo tanto las presiones comunicadas al terreno natural
como la geometría de la sección que se construya, pues no debe olvidarse
que el problema de asentamientos suele estar ligado al de falta de
resistencia, de modo que si el terraplén se hace con materiales pesados
requerirá taludes muy tendidos, bermas, etc., que podrán reducirse y quizá
eliminarse con el uso de materiales ligeros; siendo el hundimiento menor a
menor ancho de terraplén, esta última ganancia repercutirá favorablemente
en el asentamiento final a que se llegue. (MONTEJO, A. 1982).
2. LA SOBRE ELEVACIÓN DE LA RASANTE.- Se trata ahora de sobre
elevar inicialmente la rasante del terraplén, de manera que quede en el
nivel requerido después de producirse el asentamiento. La efectividad de la
solución depende de que el terreno natural soporte la sección sobre
elevada. (MONTEJO, A. 1982).
3. CONSTRUCCIÓN PREVIA DE TERRAPLENES.- En este caso se
construye el terraplén con suficiente anticipación a las obras de
pavimentación, permitiendo que ocurra el asentamiento durante ese lapso
disponible; después se conformará la corona, para pavimentar una
estructura que ya no se deformará. En ocasiones, la falta de resistencia del
terreno de fundación puede obligar a completar la sección definitiva por
medio de sucesivos recargues, aprovechando la resistencia que se genere
como consecuencia de la consolidación. Naturalmente que el número de
recargues necesariamente tendrá que ser bajo, y el último tal, que
produzca asentamientos que no sean de significación. La solución es muy
ventajosa sobre todo en accesos y pasos a desnivel, pero está limitada por
la disponibilidad de tiempo. (MONTEJO, A. 1982).
6. LA REMOCIÓN DEL MATERIAL COMPRESIBLE.- En este caso se utiliza
una idea tan sencilla como ésta: si el terreno de cimentación es malo y
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compresible, muévasele y póngase en su lugar otro de mejor calidad. Se
considera que ésta es la mejor solución en suelos muy blandos y
compresibles, que se presentan bajo los terraplenes en espesores no
mayores que 4 ó 5 m, añadiendo que el material substituto debe ser
granular cuando no esté garantizado su drenaje. Esta norma resulta quizá
exagerada para países que disponen de menores presupuestos para la
construcción de una obra dada; en nuestro medio, por ejemplo, se ha
utilizado poco la substitución de terrenos malos por suelos estables bajo
terraplenes y la experiencia indica que cuando el espesor del terreno
natural es inferior a 4 ó 5 m es posible obtener un comportamiento favorable
a menor costo con el empleo de algún otro de los métodos descritos.
Cuando el espesor de terreno malo es superior a 4 ó 5 m, es
universalmente reconocido que el costo de la substitución de materiales se
hace prohibitivo. En resumen, la substitución de materiales debe verse
como una alternativa más a disposición del ingeniero, que podrá sopesarse
para ser empleada sólo cuando resulte ser la más económica o conveniente
después de un cuidadoso balance. (MONTEJO, A. 1982).
7. TRATAMIENTO FÍSICO-QUÍMICO DEL TERRENO COMPRESIBLE.- Aun
cuando estas técnicas están todavía en sus comienzos, se sabe que al
añadir ciertas substancias al suelo se producen en éste intercambios
iónicos entre sus partículas minerales y las materias disueltas en el agua
intersticial, de manera que se modifican los nexos estructurales, mejorando
la resistencia del suelo y disminuyendo su compresibilidad. En cada caso se
hará necesario un análisis físico-químico del suelo, a fin de definir la
substancia o substancias que producirán los efectos más favorables; éstas
pueden incorporarse al suelo haciéndolas circular por su interior disueltas
en agua. (MONTEJO, A. 1982).
8. COLOCACIÓN DE ENTRAMADOS DE RAMAS.- Palmas y otros
materiales similares bajo el terraplén. Consiste este método en fabricar una
verdadera balsa de enramada bajo el terraplén, que reparte la carga y
proporciona una especie de flotación al conjunto de la superestructura. El
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método se ha usado con excelentes resultados en diversos países.
(MONTEJO, A. 1982).
9. LA COLOCACIÓN DE BERMAS O EL USO DE TALUDES MUY
TENDIDOS.- Con ello se logra uniformizar las presiones transmitidas al
terreno bajo el terraplén, con lo que se uniformizan también los
asentamientos, reduciendo los diferenciales. Por otra parte, conviene no
olvidar que el asentamiento total es mayor cuanto mayor es el ancho del
área cargada, por lo que las medidas objeto de este apartado tenderán a
hacer crecer dichos asentamientos totales; naturalmente, la bondad de
estas
medidas
estará
supeditada
al
balance
de
estos
factores
contradictorios. Estos métodos carecerán de sentido en aeropistas, donde
las coronas de los terraplenes son muy anchas en comparación con las de
las carreteras. (MONTEJO, A. 1982).
10. COMPACTACIÓN.- Frecuentemente se mejora la parte superior del
terreno de cimentación con un proceso de compactación posterior al
desmonte, deshierbe y desenraizado; el tratamiento es frecuente sobre
todo en aeropistas y suele ser somero, alcanzando 85 a 90%, en relación a
cualquier estándar usual. (MONTEJO, A. 1982).
2.2.4 PAVIMENTOS FLEXIBLES.
A. SUB-BASE.- Para muchos, una de las principales funciones de la sub-base
de un pavimento flexible es de carácter económico. Se trata de formar el
espesor requerido del pavimento con el material más barato posible. Todo
el espesor podría construirse con un material de alta calidad, como el usado
en la base, pero se prefiere hacer aquella más delgada y substituirla en
parte por una sub-base de menor calidad, aun cuando esto traiga consigo
un aumento en el espesor total del pavimento, pues, naturalmente cuanto
menor sea la calidad del material colocado será mayor el espesor necesario
para soportar los esfuerzos transmitidos. Otra función consiste en servir de
transición entre el material de base, generalmente granular más o menos
grueso y la propia subrasante. La sub-base, más fina que la base, actúa
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como filtro de ésta e impide su incrustación en la subrasante. La sub-base
también se coloca para absorber deformaciones perjudiciales en la
subrasante, por ejemplo cambios volumétricos asociados a cambios de
humedad, impidiendo que se reflejen en la superficie del pavimento. Otra
función de la sub-base es la de actuar como dren para desalojar el agua
que se infiltre al pavimento y para impedir la ascensión capilar hacia la base
de agua procedente de la terracería. (MONTEJO, A. 1982).
B. BASE.- Hasta cierto punto existe en la base una función económica
análoga a la discutida para el caso de la sub-base, pues permite reducir et
espesor de la carpeta, más costosa, pero la función fundamental de la base
de un pavimento consiste en proporcionar un elemento resistente que
transmita a la sub-base y a la subrasante los esfuerzos producidos por el
tránsito en una intensidad apropiada. La base en muchos casos debe
también drenar el agua que se introduzca a través de la carpeta o por los
acotamientos del pavimento, así como impedir la ascensión capilar.
(MONTEJO, A. 1982).
C. CARPETA.- La carpeta debe proporcionar una superficie de rodamiento
adecuada con textura y color convenientes y resistir los efectos abrasivos
del tráfico. Hasta donde sea posible debe impedir el paso del agua al
interior del pavimento. (MONTEJO, A. 1982).
2.2.5 PAVIMENTOS RÍGIDOS.
A. BASE.- Sus funciones son análogas a las de una sub-base en un
pavimento flexible y sirve también para proporcionar una superficie
uniforme que sirva de apoyo a la losa y facilite su colado: protege también
a la losa de cambios volumétricos en la subrasante que de otra manera
inducirían esfuerzos adicionales a aquella. Los efectos de bombeo y otros
análogos que después se mencionarán pueden controlarse bastante bien
con una base apropiada. En este caso la base no tiene ningún fin
estructural pues la losa debe ser suficiente para soportar las cargas: la
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base casi no influye en el espesor de la losa en caminos e influye muy
poco en aeropistas. (MONTEJO, A. 1982).
B. LOSA.- Las funciones de la losa en el pavimento rígido son las mismas de
la carpeta en el flexible más la función estructural de soportar y transmitir en
nivel adecuado los esfuerzos que se le apliquen. (MONTEJO, A. 1982).
2.2.6 CLASIFICACIÓN DE SUELOS.
A. SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS.- Todo proyecto de
construcción, bien sea carretera, puente o edificio, debe ser estudiado con
todos sus datos completos, lo que supone tener un buen conocimiento del
terreno de cimentación. El reconocimiento in situ es uno de los trabajos
preliminares indispensables; para ello uno de los procedimientos más
seguros es la toma de muestras, lo menos alteradas que sea posible. ¿Qué
datos hay que recoger y qué ensayos conviene realizar para asegurar una
buena descripción de estas muestras? He aquí un problema de
identificación de suelos. En general, un simple examen visual permite dar
un nombre al material: marga azul, arcilla amarilla, arena fina, etc. En todo
caso,
es
necesario
completar
esta
descripción
con
un
análisis
granulométrico (al menos simplificado) y una determinación de los límites
de Atterberg. Todos los laboratorios deben estar equipados de forma que
permitan la realización de estos dos ensayos básicos. (JUAREZ, E. 2005).
Es conveniente medir igualmente el índice de densidad o densidad relativa,
en el caso de suelos incoherentes, la humedad natural y la resistencia a
compresión simple, en el caso de suelos coherentes. Estas medidas
implican, por otra parte, la determinación de la masa específica aparente.
Estas informaciones permiten al ingeniero identificar los suelos y, por
consiguiente, hacerse una idea de su comportamiento. Sin embargo, se ha
querido ir más lejos, agrupando los suelos en clases o categorías. A este
respecto reproduciremos unas líneas de Taylor que exponen perfectamente
la filosofía de la cuestión. (JUAREZ, E. 2005).
"Un sistema sencillo de clasificación de suelos, utilizando métodos fáciles
de identificación y dando una distribución aproximada pero suficientemente
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exacta en grupos o tipos de suelos, es de una gran comodidad en todos los
problemas normales de la Mecánica del Suelo. Los estudios preliminares
de suelos, de cara a la construcción de autopistas, son un ejemplo típico de
tales problemas. Las clasificaciones basadas en la granulometría o en las
características plásticas, por ejemplo, son profusamente utilizadas”. "No
obstante, entre los ingenieros hay divergencia en la importancia de estas
clasificaciones y la oportunidad de un acuerdo general para su utilización.
Se trata, sobre todo, de una cuestión de puntos de vista, cuya respuesta
depende principalmente del uso que debe hacerse de estas clasificaciones.
Se ha dicho que las clasificaciones de suelos son intrínsecamente de una
naturaleza tal, que no pueden clasificarse ni de correctas ni de incorrectas;
son simplemente como todo sistema de clasificación, unos elementos de
agrupación cómodos. Es cierto que en toda clasificación existen casos
límites que se solapan. Igualmente, es inevitable que si un gran número de
suelos están agrupados por tipos, según una clasificación, varios de ellos
quedarán agrupados diferentemente según otra”. (JUAREZ, E. 2005).
"Frecuentemente se pide la definición de una clasificación general, segura,
que abarque un amplio campo de aplicación. Esta petición parece incluso
implicar que un día u otro, siempre que haya que recurrir a la Mecánica del
Suelo, bastaría con ejecutar un cierto número de ensayos sencillos para
determinar unas constantes, que nos permitiría entrar en la clasificación, y
a partir de ahí, consultar el capítulo correspondiente de un manual para ver
si el suelo interesa o no sea cual fuere el tipo de problemas estudiado. No
es preciso tener un gran conocimiento del comportamiento de los suelos
para darse cuenta del poco fundamento de esta opinión. Incluso
suponiendo que se pudiera representar correctamente el comportamiento
del suelo por coeficiente numérico, no es menos cierto que una definición
completa del comportamiento de un suelo necesita de bastantes más
coeficientes que los que generalmente se usan. Una clasificación no debe
efectuarse más que con un número reducido de esos coeficientes. Por ello
una clasificación no tendrá valor e incluso será peligrosa a menos que las
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características en que se apoya sean precisamente aquéllas que tienen
importancia en el problema estudiado”. (JUAREZ, E. 2005).
2.2.6.1 SISTEMA DE CLASIFICACIÓN SUCS.
La base del Sistema Unificado de Clasificación de Suelos es la Carta de
Plasticidad, resultado de una investigación realizada por A. Casagrande en el
laboratorio. (JUAREZ, E. 2005).
En esta investigación se vio que, si se sitúan los suelos en un sistema
coordenada que tenga el Límite Líquido en el eje de las abscisas y al Índice
Plástico en el de las ordenadas, su agrupamiento no ocurre al azar sino que se
agrupan de manera que en cada zona de la carta se sitúan suelos con
características
de
plasticidad
y
propiedades
mecánicas
e
hidráulicas
cualitativamente definidas; del mismo modo que los suelos vecinos poseen
propiedades similares, los alejados las tienen diferentes.
Con base en esta
observación, Casagrande pudo establecer en la gráfica fronteras que separan a
los materiales finos en diferentes grupos de propiedades afines. (JUAREZ, E. 2005).
A. SUELOS GRUESOS.
El símbolo de cada grupo está formado por dos letras mayúsculas, que son
las iníciales de los nombres ingleses de los suelos más típicos de ese
grupo. El significado se especifica a continuación:

Gravas y suelos en que predominan aquéllas. Símbolo genérico G
(gravel).

Arenas y suelos arenosos. Símbolo S (sand).
Las gravas y las arenas se separan con la malla N° 4, de manera que un
suelo pertenece al grupo genérico G si más del 50% de su fracción gruesa
(retenida en la malla 200) no pasa la malla N° 4, y es del grupo genérico S
en caso contrario. (JUAREZ, E. 2005).
Las gravas y las arenas se subdividen en cuatro tipos: (JUAREZ, E. 2005).
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1. Material prácticamente limpio de finos, bien graduado. Símbolo W
(wellgraded). En combinación con los símbolos genéricos, se obtienen
los grupos GW y SW.
2. Material prácticamente limpio de finos, mal graduado. Símbolo P
(poorlygraded). En combinación con los símbolos genéricos, da lugar a
los grupos GP y SP.
3. Material con cantidad apreciable de finos no plásticos. Símbolo M (del
sueco mo y mjala). En combinación con los símbolos genéricos, da
lugar a los grupos GM y SM.
4. Material con cantidad apreciable de finos plásticos. Símbolo C (clay).
En combinación con los símbolos genéricos, da lugar a los grupos GC
y SC.
A continuación se describen los grupos anteriores a fin de proporcionar
criterios más detallados de identificación, tanto en el campo como en el
laboratorio. (JUAREZ, E. 2005).
1) Grupos GW y SW.
Estos suelos son bien graduados y con pocos finos, o limpios por
completo. La presencia de los finos que puedan contener estos grupos
no debe producir cambios apreciables en las características de resistencia de la fracción gruesa, ni interferir con su capacidad de
drenaje. Los anteriores requisitos se garantizan en la práctica,
especificando que en estos grupos el contenido de partículas finas no
sea mayor de un 5% en peso. En el laboratorio la graduación se juzga
por medio de los coeficientes de uniformidad (Cu) y curvatura (Cc).
Para considerar una grava bien graduada se exige que su coeficiente
de uniformidad sea mayor que 4, mientras el de curvatura debe estar
comprendido entre 1 y 3. En el caso de las arenas bien graduadas, el
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coeficiente de uniformidad será mayor que 6, en tanto que el de
curvatura debe estar entre los mismos límites anteriores. (JUAREZ, E.
2005).
2) Grupos GP y SP.
Estos suelos son mal graduados; es decir, son de apariencia uniforme,
o presentan predominio de un tamaño o de un rango de tamaños,
faltando algunos intermedios; en laboratorio deben satisfacer los requisitos señalados para los dos grupos anteriores, en lo referente a su
contenido de partículas finas, pero no cumplen los requisitos de
graduación indicados para ser considerados como bien graduados.
Dentro de estos grupos están comprendidas las gravas uniformes, tales
como las que se depositan en los lechos de los ríos, las arenas
uniformes, de médano y playas, y las mezclas de gravas y arenas
finas, provenientes de diferentes estratos obtenidos durante un proceso
de excavación. (JUAREZ, E. 2005).
3) Grupos GM y SM.
En estos grupos el contenido de finos afecta las características de
resistencia y esfuerzo-deformación y la capacidad de drenaje libre de la
fracción gruesa; en la práctica se ha visto que esto ocurre para
porcentajes de finos superiores a 12% en peso, por lo que esa cantidad
se toma como frontera inferior de dicho contenido de partículas finas.
La plasticidad de los finos en estos grupos varía entre "nula" y "media";
es decir, es requisito que los límites de plasticidad localicen a la
fracción que pase la malla N° 40 abajo de la línea A o bien que su
índice de plasticidad sea menor que 6%. En su sistema, Casa grande
fijó este último número en 4%. Cuando el porcentaje de finos está entre
5 y 12% deberá usarse un símbolo doble, por ejemplo GW-GM, para
indicar una grava bien graduada con finos no plásticos, en porcentaje
comprendido entre 5 y 12%. (JUAREZ, E. 2005).
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4) Grupos GC y SC.
Por las mismas razones expuestas para los grupos GM Y SM, el
contenido de finos de estos grupos de suelos debe ser mayor que 12%
en peso. Sin embargo, en estos casos, los finos son de media a alta
plasticidad; es ahora requisito que los límites de plasticidad sitúen a la
fracción que pase la malla N° 40 arriba de la línea A, teniéndose
además la condición de que el índice plástico sea mayor que 6% (7%
en el sistema original de Casagrande). Cuando un material no se
ubique claramente dentro de un grupo, deberán usarse también
símbolos dobles, correspondientes a casos de frontera. Por ejemplo, el
símbolo GW-SW se usará para un material bien graduado, con menos
de 5% de finos y formada su fracción gruesa por iguales proporciones
de grava y arena. (JUAREZ, E. 2005).
B. SUELOS FINOS.
También en este caso el Sistema considera a los suelos agrupados,
formándose el símbolo de cada grupo con dos letras mayúsculas, elegidas
con un criterio similar al usado para los suelos gruesos, lo que da lugar a
las siguientes divisiones: (JUAREZ, E. 2005).

Limos inorgánicos, de símbolo genérico M (del sueco mo y rnjala).

Arcillas inorgánicas, de símbolo C (clay).

Limos y arcillas orgánicas, de símbolo genérico ó (organic).
Cada uno de estos tres tipos de suelos se subdivide en dos grupos, según
su límite líquido. Si éste es menor de 50%, es decir, si son suelos de
compresibilidad baja o media, se añade al símbolo genérico la letra L (low
compressibility), y por esta combinación se obtienen los grupos ML, CL y
OL. Los suelos finos con límite líquido mayor de 50%, o sea de alta
compresibilidad, llevan tras el símbolo genérico la letra H (high
compressibility), y así se tienen los grupos MH, CH y OH. (JUAREZ, E. 2005).
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Debe notarse que las letras L y H no se refieren a baja o alta plasticidad,
pues esta propiedad del suelo, como se ha dicho, ha de expresarse en función de dos parámetros (LL e Ip), mientras que en el caso actual sólo
interviene el valor del límite líquido. Por otra parte, ya se hizo notar que la
compresibilidad de un suelo es una función directa del límite líquido, de
modo que un suelo es más compresible a mayor límite líquido. También es
preciso tener en cuenta que el término compresibilidad, tal como aquí se
trata, se refiere a la pendiente del tramo virgen de la curva de
compresibilidad y no a la condición actual del suelo inalterado, pues éste
puede estar parcialmente seco o preconsolidado. (JUAREZ, E. 2005).
Los suelos altamente orgánicos, usualmente fibrosos, tales como turbas y
suelos pantanosos, extremadamente compresibles, forman un grupo
independiente de símbolo Pt (del inglés Peat, turba).Los distintos grupos de
suelos finos ya mencionados se describen a continuación en forma más detallada. (JUAREZ, E. 2005).
1) Grupos CL y CH
En estos grupos se encasillan las arcillas inorgánicas. El grupo CL
comprende a la zona sobre la línea A, definida por LL < 50% e Ip > 6%
(Ip > 7% en el sistema originalmente propuesto por A. Casagrande).
(JUAREZ, E. 2005).
El grupo CH corresponde a la zona arriba de la línea A, definida por LL
>50%. En este grupo CH se encasillan las arcillas formadas por
descomposición química de cenizas volcánicas, tales como la bentonita
o la arcilla del Valle de México, con límites líquidos de hasta 50°%.
(JUAREZ, E. 2005).
2) Grupos ML y MH
El grupo, ML comprende la zona bajo la línea A, definida por LL < 50%,
y la porción sobre la línea A con Ip < 6% (Ip" < 4% en el sistema original). El grupo MH corresponde a la zona debajo de la línea A, definida
por LL > 50%. (JUAREZ, E. 2005).
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En estos grupos quedan comprendidos los limos típicos inorgánicos y
limos arcillosos. Los tipos comunes de limos inorgánicos y polvo de
roca, con LL < 30%, se ubican en el grupo ML. Los depósitos eólicos,
del tipo del Loess, con 25% < LL < < 35%, usualmente aparecen
también en este grupo. (JUAREZ, E. 2005).
Un tipo interesante de suelos finos que caen en esta zona son las
arcillas del tipo caolín, derivadas de los feldespatos de rocas graníticas;
a pesar de que el nombre de arcillas está muy difundido para estos
suelos,
algunas
inorgánicos;
por
de
sus
ejemplo,
características
su
resistencia
corresponden
en
estado
a
limos
seco
es
relativamente baja y en estado húmedo muestran cierta reacción a la
prueba de dilatancia; sin embargo, son suelos finos y suaves con un
alto porcentaje de partículas tamaño de arcilla, comparable con el de
otras arcillas típicas, localizadas arriba de la línea A. En algunas
ocasiones estas arcillas caen en casos de frontera ML-CL y MH-CH,
dada su proximidad con dicha línea. Las tierras diatomáceas
prácticamente puras suelen no ser plásticas, por más, que su límite
líquido pueda ser mayor que 100% (MH). Sus mezclas con otros suelos
de partículas finas son también de los grupos ML o MH. (JUAREZ, E.
2005).
3) Grupos OL y OH.
Las zonas correspondientes a estos dos grupos son las mismas que
las de los gruesos ML Y MH, respectivamente, si bien los orgánicos
están siempre en lugares próximos a la línea A. Una pequeña adición
de materia orgánica coloidal hace que crezca el límite líquido de una
arcilla inorgánica, sin apreciable cambio de su, índice plástico; esto
hace que el suelo se desplace hacia la derecha en la Carta de
Plasticidad pasando a ocupar una posición más alejada de la línea A.
(JUAREZ, E. 2005).
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4) Grupo Pt.
En la mayoría de los suelos turbosos las pruebas de límites pueden
ejecutarse después de un completo remoIdeo. El límite líquido de estos
suelos suele estar entre 300 y 500%, quedando su posición en la Carta
de Plasticidad notablemente abajo de la línea A; el índice plástico
normalmente varía entre 100 y 200%. Similarmente al caso de los
suelos gruesos, cuando un material fino no cae claramente en uno de
los grupos, se usarán para él símbolos dobles de frontera. Por ejemplo,
MH-CH representará un suelo fino con LL > 50% el índice plástico tal
que el material quede situado prácticamente sobre la línea A. (JUAREZ,
E. 2005).
El Sistema Unificado de Clasificación de Suelos no se concreta a
ubicar al material dentro de uno de los grupos enumerados, sino que
abarca además una descripción del mismo, tanto alterado como inalterado. Esta descripción puede jugar un papel importante en la
formación de un sano criterio técnico y, en ocasiones, puede resultar
de fundamental importancia para poner de manifiesto características
que escapan a la mecánica de las pruebas que se realizan. Un ejemplo
típico de ello es la compacidad. En general, en los suelos gruesos
deben proporcionarse los siguientes datos: nombre típico, porcentajes
aproximados de grava y arena, tamaño máximo de las partículas,
angulosidad y dureza de las mismas, características de su superficie,
nombre local y geológico, además de cualquier otra información pertinente, de acuerdo con la aplicación ingenieril que se va a hacer del
material. (JUAREZ, E. 2005).
En los suelos gruesos en estado inalterado, se añadirán datos sobre
estratificación, compacidad, cementación, condiciones de humedad y
características de drenaje. En los suelos finos, se proporcionarán, en
general, los siguientes datos: nombre típico, grado y carácter de su
plasticidad, cantidad y tamaño máximo de las partículas gruesas, color
del suelo húmedo, olor, nombre local y geológico, aparte de cualquier
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otra información descriptiva pertinente, de acuerdo con la aplicación
que se vaya a hacer del material. Respecto del suelo en estado
inalterado, deberá agregarse información relativa a su estructura, estratificación, consistencia en los estados in alterado y remoldeado,
condiciones de humedad y características de drenaje. (JUAREZ, E. 2005).
2.2.6.2 SISTEMA DE CLASIFICACIÓN AASHTO.
De acuerdo con este sistema y con base en su comportamiento, los suelos
están clasificados en ocho grupos designados por los símbolos del A-I al A-8.
(JUAREZ, E. 2005).
En este sistema de clasificación los suelos inorgánicos se clasifican en 7
grupos que van del A-I al A-7. Estos a su vez se dividen en un total de 12
subgrupos. Los suelos con elevada proporción de materia orgánica se clasifican
como A-8. (JUAREZ, E. 2005).
A. DESCRIPCIÓN DE LOS GRUPOS DE CLASIFICACIÓN.
a) SUELOS GRANULARES: Son aquellos que tienen 35% o menos, del
material fino que pasa el tamiz No. 200. Estos suelos forman los grupos
A-l, A-2 Y A-3. (JUAREZ, E. 2005).
Grupo A-l:
El material de este grupo comprende las mezclas bien graduadas,
compuestas de fragmentos de piedra grava, arena y material ligante
poco plástico. Se incluyen también en este grupo mezclas bien
graduadas que no tienen material ligante. (JUAREZ, E. 2005).
Subgrupo A-la:
Comprende aquellos materiales formados predominantemente por
piedra o grava, con o sin material ligante bien graduado. (JUAREZ, E.
2005).
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Subgrupo A-lb:
Incluye aquellos materiales formados predominantemente por arena
gruesa bien gradada, con o sin ligante. (JUAREZ, E. 2005).
Grupo A-2:
Comprende una gran variedad de material granular que contiene
menos del 35% del material fino. (JUAREZ, E. 2005).
Subgrupos A-2-4 y A-2-5:
Pertenecen a estos Subgrupos aquellos materiales cuyo contenido
de material fino es igual o menor del 35% y cuya fracción que pasa
el tamiz número 40 tiene las mismas características de los suelos A4 y A-5, respectivamente. Estos grupos incluyen aquellos suelos
gravosos y arenosos (arena gruesa); que tengan un contenido de
limo, o índices de Grupo, en exceso a los indicados por el grupo A-l.
Así mismo, incluyen aquellas arenas finas con un contenido de limo
no plástico en exceso al indicado para el grupo A-3. (JUAREZ, E. 2005).
Subgrupos A-2-6 y 1-2-7:
Los materiales de estos subgrupos son semejantes a los anteriores
pero la fracción que pasa el tamiz número 40 tiene las mismas
características de los suelos A-6 y A-7, respectivamente. (JUAREZ, E.
2005).
Grupo A-3:
En este grupo se encuentran incluidas las arenas finas, de playa y
aquellas con poca cantidad de limo que no tengan plasticidad. Este
grupo incluye, además las arenas de río que contengan poca grava y
arena gruesa. (JUAREZ, E. 2005).
b) SUELOS FINOS LIMO ARCILLOSOS: Contienen más de 135% del
material fino que pasa el tamiz número 200. Estos suelos constituyen
los grupos A-4, A-5, A-6 y A-7. (JUAREZ, E. 2005).
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Grupo A-4:
Pertenecen a este grupo los suelos limosos poco o nada plásticos, que
tienen un 75% o más del material fino que pasa el tamiz número 200.
Además, se incluyen en este grupo las mezclas de limo con grava y
arena hasta en un 64%. (JUAREZ, E. 2005).
Grupo A-5:
Los suelos comprendidos en este grupo son semejantes a los del
anterior, pero contienen material micáceo o diatomáceo. Son elásticos
y tienen un límite líquido elevado. (JUAREZ, E. 2005).
Grupo A-6:
El material típico de este grupo es la arcilla plástica. Por lo menos el
75% de estos suelos debe pasar el tamiz número 200, pero se incluyen
también las mezclas arcilla-arenosas cuyo porcentaje de arena y grava
sea inferior al 64%. Estos materiales presentan, generalmente, grandes
cambios de volumen entre los estados seco y húmedo. (JUAREZ, E.
2005).
Grupo A-7:
Los suelos de este grupo son semejantes a los suelos A-6 pero son
elásticos. Sus límites líquidos son, elevados. (JUAREZ, E. 2005).
Subgrupo A-7-5: Incluye aquellos materiales cuyos índices de
plasticidad no son muy altos con respecto a sus límites líquidos.
(JUAREZ, E. 2005).
Subgrupo A.7.6: Comprende aquellos suelos cuyos índices de
plasticidad son muy elevados con respecto a sus límites líquidos y
que, además, experimentan cambios de volumen extremadamente
grandes. (JUAREZ, E. 2005).
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B. ÍNDICE DE GRUPO.- Aquellos suelos que tienen un comportamiento
similar se hallan dentro de un mismo grupo, y están representados por un
determinado índice. La clasificación de un suelo en un determinado grupo
se basa en su límite de líquido, grado de plasticidad y porcentaje de
material fino que pasa el tamiz número 200. Los índices de grupo de los
suelos granulares están generalmente comprendidos entre O y 4; los
correspondientes a los suelos limosos, entre 8 y 12 y los de suelos
arcillosos, entre 11 y 20, o más. Cuando se indica un índice de grupo hay
que colocarlo entre paréntesis. Así, por ejemplo. A-2-4 (1), quiere decir un
suelo A-2-4 cuyo índice de grupo es 1. (JUAREZ, E. 2005).
C. IDENTIFICACIÓN DE SUELOS.- El problema de la identificación de suelos
es de importancia fundamental en la ingeniería; identificar un suelo es, en
rigor, encasillarlo dentro de un sistema previo de clasificación. En este caso
concreto, es colocarlo en alguno de los grupos mencionados dentro del
Sistema Unificado de Clasificación de Suelos; obviamente en el grupo que
le corresponda según sus características. La identificación permite
conocer, en forma cualitativa, las propiedades mecánicas e hidráulicas del
suelo, atribuyéndole las del grupo en que se sitúe; naturalmente, según ya
se dijo, la experiencia juega un papel importante en la utilidad que se
pueda sacar de la clasificación. (JUAREZ, E. 2005).
En el Sistema Unificado hay criterios para clasificación de suelos en el
laboratorio; estos criterios .de tipo granulométrico y de investigación de
características de plasticidad, ya han sido suficientemente descritos. Además y
ésta es una de las ventajas del Sistema, se ofrecen criterios para identificación en
el campo, es decir, en aquellos casos en que no se disponga de equipo de
laboratorio para efectuar las pruebas necesarias para una identificación estricta.
Estos criterios, simples y expeditos, se detallan a continuación. (JUAREZ, E. 2005).
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2.2.7 COMPACTACIÓN Y ESTABILIZACIÓN.
Cuando los suelos de un lugar son sueltos o altamente compresibles o cuando
tienen índices de consistencia inapropiados o muy alta permeabilidad o cualquiera
otra propiedad indeseable para su utilización en un proyecto de construcción,
puede ser estabilizado. La estabilización puede consistir en cualquiera de los
siguientes procedimientos: (MONTEJO, A. 1998).
1. Aumentar la densidad del suelo.
2. Agregar materiales para efectuar un cambio químico y/o físico en el suelo.
3. Bajar el nivel freático (drenaje del suelo).
4. Remoción y/o reemplazo de los suelos malos.
Cualquier alteración de las propiedades físicas o de ingeniería de una masa de
suelos requerirá de una investigación de las alternativas económicas, tales como
una reubicación en el lugar o el uso de un sitio alterno. En la actualidad la mayoría
de los lugares más deseables para construcciones cercanos a las áreas urbanas
ya han sido usados, por lo que una ubicación alterna puede ser impracticable.
Corrientemente, algunos lugares como zonas de rellenos sanitarios abandonados,
pantanos, bahías, ciénagas, laderas y otras áreas de poco valor se están
empleando para construcciones, con la tendencia a continuar y a acelerar esta
práctica. Cuando no existen lugares alternos o cuando factores ambientales,
oposición ciudadana y reglamentos zonales limitan severamente las opciones
disponibles, llega a ser más y más necesario modificar o estabilizar el suelo del
lugar para obtener las propiedades requeridas. Las soluciones económicamente
factibles pueden. En casos como presas de tierra, terraplenes, diques o bordes de
encauzamiento u otros rellenos, o cuando los materiales adecuados no están
disponibles en cantidades suficientes, una buena comprensión de la función de la
estructura de tierra y del comportamiento mecánico de la masa de suelo, pueden
producir una solución satisfactoria usando una construcción zonificada. (MONTEJO,
A. 1998).
A. ESTABILIDAD DE SUELOS.- La estabilización es normalmente mecánica
o química, aunque en ocasiones se han utilizado medios térmicos y
eléctricos. La estabilización mecánica incluye la compactación, variadas
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técnicas patentadas de vibración y el uso de explosivos. En este capítulo,
estudiaremos más la compactación, aunque se tratarán brevemente otros
métodos. Puede consultar referencias tales como Mitchell (1968), si
considera necesario un estudio en mayor profundidad. La estabilización
química incluye la mezcla o la inyección de substancias químicas al suelo.
Algunos agentes químicos típicos son los siguientes: (MONTEJO, A. 1998).

Cemento portland.

Asfalto.

Cloruro de sodio.

Cal.

Cloruro de calcio.

Desperdicios de fábricas de papel.
Las inyecciones constituyen una técnica de estabilización especial que
consiste en inyectar una pasta poco viscosa al suelo; se usa para:
1. Disminuir la permeabilidad y poder controlar el flujo.
2. Aumentar la resistencia al corte.
3. Disminuir las vibraciones de maquinarias mediante la regidización del
suelo.
La lechada es corrientemente una mezcla de:
Cemento portland y agua.
Cemento portland y agua con aditivos tales como cal, ceniza volcánica o
arcilla y agua o cal y agua. (MONTEJO, A. 1998).
El cemento portland, la cal mezclas de cal-ceniza fina se usan ampliamente
en la estabilización de suelos, ya sea alterando la plasticidad. La alteración
de la plasticidad supone un procedimiento de mezclas tentativas añadiendo
pequeñas cantidades crecientes de cal-ceniza, digamos de 0.5 a quizás 3 a
5 por ciento, y determinando los límites de Atterberg para ver cuál es el
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porcentaje óptimo de la mezcla. La alteración de la resistencia implica la
adición de porcentajes seleccionados, digamos desde alrededor de 4 hasta
8 por ciento, basados en pesos secos, de cemento portland o mezclas de
cemento y ceniza fina. Es usual obtener las curvas de humedad-densidad
óptima utilizando métodos de compactación estándar que incluye los
porcentajes de las mezclas. Posteriormente, se realizan ensayos de
compresión en series de muestras que han sido compactadas con
contenidos óptimos de humedad y con periodos de curado de 7, 14 y 28
días. El producto final es un concreto de muy baja calidad. (MONTEJO, A.
1998).
En ambos métodos de estabilización, debe usarse ceniza fina si es
económicamente factible obtener el mejoramiento deseado y si se cuenta
con medios ambientalmente aceptables de colocación de las enormes
cantidades de ceniza muy fina producidas en plantas generadoras a
carbón. La determinación del porcentaje óptimo de la mezcla es un
procedimiento de mezclas tentativas. La variabilidad natural de los suelos
es tal que unos análisis químicos para estos propósitos no pueden ser
económicamente justificados. Otros métodos de estabilización incluyen el
drenaje y la precarga. La precarga consiste en la aplicación de una
sobrecarga temporal al suelo, por un periodo de 6 meses a 1 o más años.
La carga adicional produce asentamiento, con un decrecimiento en la
relación de vacíos y un aumento en la resistencia. La precarga puede ser
suministrada por la colocación de un relleno de la altura apropiada (1 a 2
m) sobre el terreno. Una desventaja es que posteriormente hay que retirar
el relleno. Cuando el estrato superior es impermeable, puede construirse
un dique de tierra alrededor del lugar y usar para la sobrecarga. (MONTEJO,
A. 1998).
B. COMPACTACIÓN DEL SUELO.- La compactación es la densificación de
los suelos mediante la aplicación de energía mecánica. Puede implicar
también modificación del contenido de humedad y de la gradación del
suelo. Los suelos sin cohesión son compactados por medios para confinar
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el suelo, acoplados con energía vibratoria. En el terreno, las placas
vibratorias operadas a mano y los rodillos vibratorios motorizados de
variados tamaños son muy eficientes para compactar suelos arenosos y
gravosos. Recientemente se han utilizado en Europa grandes masas que
se dejan caer de cierta altura a fin de compactar dinámicamente rellenos
sueltos granulares. Los suelos finos cohesivos pueden ser compactadas en
el laboratorio por masas que caen o martillo, por compactadores especiales
por “amasado” y aun usando presión estática como la obtenida en la
maquinaria corriente de ensayo del ensayo de comprensión. En el terreno,
el equipo de compactación común incluye pisones, rodillos pata de cabra,
rodillos neumáticos y otros tipos de equipos especializados. También se
debe obtener una compactación considerable con la circulación adecuada
del equipó de transporte sobre el suelo suelto. (MONTEJO, A. 1998).
El objetivo de la compactación es el mejoramiento de las propiedades de
ingeniería de la masa de suelos. Existen varias ventajas que se desarrollan
a través de la compactación. (MONTEJO, A. 1998).
1. Reducción de los asentamientos debido a la disminución de la relación
de vacíos.
2. Aumento de la resistencia del suelo.
3. Reducción de la contracción.
Las principales desventajas son el que se aumentan el hinchamiento y el
potencial de expansión por heladas. (MONTEJO, A. 1998).
2.2.8 PROBLEMAS ESPECIALES EN LA COMPACTACIÓN DE SUELOS.
Debe tenerse cuidado de que el relleno que se utilice sea el especificado. Los
materiales estratificados de préstamos deben ser utilizados en el relleno de la
misma manera en que fueron clasificados y ensayados en el laboratorio y/o
mezclados o de un estrato seleccionado. La compactación de rellenos sanitarios
es difícil. En estos lugares, la compactación es muy difícil. El propósito primario es
cubrir el material al final de cada día de operación con 15 a 30 cm de tierra que
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debe ser compactada, principalmente para el control de roedores, insectos y olor.
Es sabido que después de un periodo de tiempo la descomposición producirá un
relleno con gran cantidad de vacíos, aun si las capas de tierra fueran altamente
compactadas. Podrían obtenerse algunas ventajas por segregación del relleno;
papel y otros compuestos orgánicos en una ubicación; neumáticos, refrigeradores
viejos, calentadores de agua, escombros de construcciones, etc. (MONTEJO, A.
1998).
No es recomendable la colocación de troncos, tocones y grandes bolos en el
fondo de los rellenos, como medios o elementos para recibir los depósitos. A
menos que la madera esté permanentemente bajo agua, se pudrirá. Es difícil
compactar al suelo adyacente a estos grandes objetos y la subsidencia local
puede constituir un problema después de algún tiempo. Es muy difícil el
reemplazo del suelo con zanjas a través de las vías, tales como las que se cavan
para instalar servicios de agua, energía o teléfonos o para reparaciones en
general. Casi siempre el relleno de la zanja se asienta porque el suelo no ha sido
compactado adecuadamente. (MONTEJO, A. 1998).
El resultado constituye un gasto (neumáticos y daños al vehículo) y una
molestia para los usuarios de la vía. Este problema puede ser evitado en más del
90 por ciento de los casos recompactados del suelo en toda la profundidad (no
sólo los 15 cm superiores) de la zanja a una CR de 95*. No es necesario efectuar
ensayos de compactación, puede usarse un penetrómetro de bolsillo para
determinar la resistencia de las paredes de la zanja y el relleno puede ser
compactado a un valor similar, usando un compactador operado a mano con
capas de 7 a 10 cm. (MONTEJO, A. 1998).
Los suelos helados no deben ser compactados ya que los terrenos se
deshelarán y el reducido volumen de agua asociado con la condición inicial suelta
del suelo son desmenuzados, la compactación a temperatura bajo 0ºC produce
pesos unitarios menores que la compactación sobre 0ºC. Cuando es
absolutamente esencial compactar suelo helado, puede ser tratado con cloruro de
calcio (este baja al punto de congelación y funde el hielo del suelo). Tal como
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otras mezclas el porcentaje óptimo de CaCl, es determinado por tentativas pero
generalmente será del orden del 0.5 a 1.5 por ciento del peso seco. (MONTEJO, A.
1998).
2.2.9 PROCEDENCIA DEL AGUA EN LOS SUELOS.
Ya hemos visto que un suelo no es un sólido monolítico sino que, al contrario,
está compuesto por la unión de partículas que dejan huecos entre ellos, llamados
huecos intersticiales que están en realidad llenos de aire, agua o vapor de agua.
Los suelos contienen, pues, generalmente, agua que puede ser retenida de tres
formas diferentes, por eso se suele hablar de tres tipos de agua contenida: agua
sólida, agua viscosa y agua libre. Las partículas componentes del suelo se cargan
eléctricamente y esta carga es negativa en la superficie. También las moléculas
de agua intersticial están cargadas. Como se sabe, la ecuación química del agua
puede escribirse de la siguiente forma: H20  H+ + OH-. Por consiguiente existe
una atracción entre los granos del suelo (▬) y los protones H+. Las moléculas de
agua que están ionizadas se agrupan alrededor de los granos del suelo y como la
atracción es fuerte se encuentran muy próximas las unas de las otras acabando
por cubrir los granos elementales del suelo. (JUAREZ, E. y RICO, A 2005).
Esta agua, como consecuencia de las grandes ligazones que existen en ella y
los granos, se encuentra sólidamente fijada sobre un cierto espesor que es del
orden de 50 Angstrom. A causa de la solidez de su fijación se le llama agua
sólida. Por el contrario, se llama agua libre a aquella que puede fluir normalmente
entre los huecos intersticiales, que se encuentra a demasiada distancia de los
granos del suelo como para estar sometida a atracción. Aproximadamente está
situado a 1,000 A de la superficie de los granos. (JUAREZ, E. y RICO, A 2005).
Entre el agua libre y el agua sólida, es decir, entre 50 y 1.000 A de la superficie
de los granos se encuentra un agua intermedia más o menos libre, según la
distancia a los granos que se llama agua viscosa. Al agua sólida también se le
llama agua adsorbida. Se puede definir el poder de adsorción de los granos del
suelo, que es sobre todo función de su grosor. Mientras más finos sean estos
granos, mayor será su poder de adsorción y mejor podrán retener el agua. Por
ejemplo, las arenas que están formadas por granos regulares, de unas
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dimensiones bastante grandes, tienen un poder de adsorción prácticamente
despreciable. Por el contrario, las arcillas compuestas de granos extremadamente
finos (del orden de algunas micras, 1 μ = 10-3 mm) tienen un gran poder de
adsorción y pueden fijar una gran cantidad de agua; es la razón por la cual los
terrenos arcillosos son tan sensibles al agua que, una vez fijada sobre ellos,
facilita el deslizamiento y hace hincharse el terreno, a veces en proporciones
importantes. (JUAREZ, E. y RICO, A 2005).
2.2.10 NIVEL FREÁTICO.
Una de las consideraciones más importantes en mecánica de suelos es el
estudio de los efectos del agua sobre las propiedades de ingeniería del suelo. Los
ensayos de los límites de Atterberg señalan cómo puede variar el suelo de sólido
a fluido viscoso con el contenido de agua. Las observaciones individuales del
suelo seco y húmedo alrededor de excavaciones, a lo largo de caminos y en
cualquier otro lugar muestran un amplio intervalo en sus diferentes estados. Los
suelos cohesivos son muy duros, frágiles y tienden a contraerse cuando están
secos, y son muy blandos, plásticos y tienden a expandirse cuando están
húmedos. Los suelos sin cohesión varían desde moldeables a desmoronables
para los estados húmedo y seco respectivamente. (JUAREZ, E. y RICO, A 2005).
Como fuente de suministro de agua, los pozos están íntimamente ligados con
el flujo del agua a través de suelos. El subdrenaje de vías es un problema de flujo
de aguas. La acción del hielo en los suelos es un problema de flujo y también
depende de la acción capilar. Finalmente se entiende como napa freática al lugar
geométrico den la las aguas subterráneas. (JUAREZ, E. y RICO, A 2005).
2.2.11 PERMEABILIDAD.
La facilidad con que se mueve un fluido a través de cualquier medio poroso es
una propiedad de ingeniería denominada permeabilidad. En los problemas de
ingeniería geotécnica, el fluido es el agua y el medio poroso es la masa de suelos.
Cualquier material con vacíos es poroso y si los vacíos están interconectados,
posee permeabilidad. En consecuencia, la roca, el concreto, el suelo y muchos
otros materiales son porosos y permeables. Los materiales que tienen poros más
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grandes generalmente poseen mayores relaciones de vacíos y, por lo tanto, aun
los suelos más densos son más permeables que la roca y el concreto. Materiales
tales como arcillas y limos en depósitos naturales tienen altos valores de
porosidad (o relación de vacíos) pero son casi impermeables, principalmente
debido a los poros de tamaños muy pequeños, aunque puedan contribuir también
otros factores. Los términos de porosidad n y relación de vacíos e se usan para
describir los poros de una masa de suelos. (JUAREZ, E. y RICO, A 2005).
La permeabilidad de una masa de suelos es importante en:

La evaluación de la cantidad de filtración a través o por debajo de presas y
diques, hacia pozos de agua.

La evaluación de la subpresión o fuerzas de filtración bajo estructuras hidráulicas para un análisis de estabilidad.

La provisión de un control de las velocidades de filtración de tal manera
que las partículas de grano fino no sean erosionadas de la masa de suelos.

Rapidez de asentamiento (consolidación) en los que el cambio de volumen
del suelo ocurre en la medida en que el agua es expelida de los poros del
suelo como un proceso proporcional bajo un gradiente de energía.
Para dar una apreciación del flujo de agua a través de una masa de suelos,
desarrollaremos primero la ecuación general del flujo laminar a través de un tubo
capilar. Durante el flujo laminar, la velocidad varía en el diámetro del tubo desde
cero en las paredes del tubo a causa de la fricción o efectos de la viscosidad a un
valor máximo en el centro. (JUAREZ, E. y RICO, A 2005).
Separando variables, combinando términos, definiendo i = (h1  h2 ) / L como el
gradiente hidráulico e integrando, obtenemos

 r   w r 2i  C
4
Considerando el flujo de agua a través de filtros de arena en Francia, Darcy
(1856), propuso que el flujo de agua a través de un suelo se expresara como:
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  ki
Dónde:
i = h / L = la pérdida de carga en una longitud de filtro L (comúnmente
conocida como gradiente hidráulico).
k=
coeficiente de permeabilidad con unidades de velocidad.
La ley de Darcy es evidentemente una representación estadística de las
condiciones de flujo promedias en un medio poroso. Esta ecuación es considerada como una de las ecuaciones más importantes en mecánica de suelos y
generalmente, estimada válida para flujo laminar. (JUAREZ, E. y RICO, A 2005).
A. DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD.
La determinación del coeficiente de permeabilidad puede hacerse de varias
maneras. Puede obtenerse un valor aproximado en el laboratorio usando
un ensayo de permeabilidad a carga o altura constante o uno de carga
variable. El ensayo de carga variable es más económico para ensayos de
larga duración mientras que el de carga constante es el preferido para
suelos que tienen grandes relaciones de vacíos, tales como gravas, arenas
y para los cuales es deseable usar una gran cantidad de flujo para mejorar
la precisión de los cálculos. (RICO, A. y DEL CASTILLO H. 2003).
Q  At  Akit
Y reordenando para k como la única incógnita, obtenemos
k = QL/Aht cm/s
2.2.12 CAPILARIDAD.
Todos los materiales poseen fuerzas intermoleculares. Estas pueden ser
denominadas cohesión para el caso de fuerzas moleculares internas y adhesión
para el caso de atracción entre moléculas de materiales diferentes, tales como
agua y vidrio. Si las fuerzas de adhesión entre un líquido y cualquier otro material
son mayores que las fuerzas de atracción intermoleculares del líquido, la
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superficie del material diferente será "mojada" por el líquido. El mercurio, por
ejemplo, tiene una cohesión importante; en consecuencia, mojará sólo un limitado
número de materiales diferentes. En cambio, el agua, con cohesión interna
pequeña, mojará casi todos los materiales que toque. Pueden utilizarse agentes
mojantes para aumentar los efectos de adhesión entre líquidos y sólidos.
Cualquier cantidad de líquido se comportará como si la superficie fuera de una
membrana
fuertemente
estirada
debido
a
las
fuerzas
de
atracción
intermoleculares en el interior. Este fenómeno se llama tensión superficial. Esta
propiedad de los líquidos explica la forma esférica de las gotas de agua en el
polvo aceitoso y las esferas casi verdaderas de las gotas de mercurio en el tubo
de vidrio y reducir la tensión superficial y aumentan la adhesión del material a la
superficie extraña (o la mojan). Como la tensión superficial es una propiedad de
los líquidos y depende de la atracción intermolecular, será dependiente de la
temperatura (por debajo de alguna temperatura crítica, que en el caso del agua es
de 1000 C, el material es líquido y por encima, gas). (JUAREZ, E. y RICO, A 2005).
La tensión superficial permite que una hoja de afeitar o una aguja cuidadosamente colocada en la superficie del agua puedan flotar y produce la elevación por encima del nivel estático de la superficie del agua en un pequeño tubo
de vidrio colocado en un recipiente con agua. Puesto que los efectos de la tensión
superficial son causados por la atracción intermolecular, se desprende que en la
superficie de contacto con el aire, la membrana está en equilibrio vertical y que
sobre la superficie, el empuje debe ser igual, en todas las direcciones o
perpendicular a toda línea de interés. Cuando se coloca un tubo vacío, de
extremos abiertos, en un recipiente con un líquido y si el líquido moja la superficie
de contacto, éste subirá por las paredes interiores del tubo por razón de los
efectos de la tensión superficial, produciendo una superficie superior esférica
cóncava. (JUAREZ, E. y RICO, A 2005).
La capilaridad es un factor significante en arenas (la grava es demasiado
grande para ser afectada), especialmente en arenas finas a medias. Cuando la
arena está completamente saturada o completamente seca, la capilaridad no está
presente y los granos de arena son fácilmente desplazados. A contenidos de
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humedad intermedios, los efectos capilares están presentes y debido a las
muchas partículas el efecto acumulativo es lo suficientemente grande como para
permitir que la arena se sostenga en cortes verticales y sea moldeada cuando
está húmeda. (JUAREZ, E. y RICO, A 2005).
2.2.14 HUMEDAD EN EL SUELO.
La capacidad de la corriente de agua para transportar las partículas sólidas es
una función de la velocidad y del gasto. El volumen total de partículas que puede
transportar un metro cúbico de agua es proporcional al cuadrado de la velocidad;
el volumen de la partícula más grande que puede transportar es proporcional a la
sexta potencia de la velocidad. Por lo tanto, en períodos de grandes avenidas los
ríos acarrean grandes volúmenes de partículas gruesas y finas, mientras que en
los períodos de estiaje sólo transportan pequeñas cantidades de partículas finas.
Si la velocidad de la corriente aumenta, como cuando atraviesa las partes del
cauce de más pendiente, o cuando las lluvias aumentan la descarga, el río produce erosión en el cauce hasta que su capacidad para transportar material queda
satisfecha. Si la velocidad de la corriente disminuye, porque se reduce la
pendiente del cauce, o se reduce la descarga, algunas de las partículas
transportadas se depositan, cayendo primero las más grandes. (JUAREZ, E. y RICO,
A 2005).
Las corrientes de agua de las regiones áridas se caracterizan por rápidas
avenidas y prolongados períodos de poca o ninguna corriente. Durante las
crecidas se pueden transportar tremendas cantidades de pequeños boleos,
gravas y arenas, en cambio el material que transportan en época de seca es
insignificante. Los depósitos que se forman en las partes de mayor pendiente de
esos ríos llenan el cauce hasta una gran profundidad y también forman estrechas
terrazas de grava y arena paralelas al cauce de estiaje; ambas se desvían y
cambian durante la estación de las crecidas. En el punto en que el río entra en
terreno plano su velocidad se refrena bruscamente y parte de su carga se
deposita en forma de una masa plana triangular llamada abanico aluvial. A
medida que se va formando el abanico el río se desvía de su curso para formar
una sucesión de estas masas. (JUAREZ, E. y RICO, A 2005).
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Las corrientes en regiones húmedas se caracterizan por avenidas, y corrientes
mantenidas en época de sequía. Las partículas arrastradas por estas corrientes
son probablemente más finas que las arrastradas por las corrientes de las
regiones áridas, porque las velocidades tienden a ser menores y porque el grado
de meteorización de las regiones húmedas tiende a producir mayor proporción de
partículas finas. Los depósitos en las partes de mayor pendiente de la corriente,
en las regiones húmedas, son similares a los formados en regiones áridas por
corrientes con pendiente, pero son menores y suelen cambiar menos durante
cada período de crecida. Donde los ríos entran en los valles llanos tienden a
formar abanicos aluviales que corrientemente son anchos y planos y compuestos
principalmente de arenas y gravas finas. Los depósitos de ríos en valles llanos en
regiones húmedas son muy importantes, porque con frecuencia son los lugares
escogidos para las vías, aeropistas, plantas industriales y grandes ciudades.
(JUAREZ, E. y RICO, A 2005).
Durante los períodos de estiaje la corriente está confinada a su cauce y la
deposición de materiales está balanceada por la erosión; sin embargo, durante los
períodos de crecidas las corrientes rebasan el cauce e inundan el valle formando
inmensos lagos y extensiones anchas y planas de aguas poco profundas que se
mueven lentamente. Como la velocidad en las áreas inundadas es mucho menor
que en el cauce, la deposición tiene lugar a lo largo de las márgenes del cauce
formando diques naturales. Las anchas áreas inundadas actúan como estanques
de sedimentación en los cuales se depositan las partículas finas contenidas en el
agua que se mueve lentamente. A medida que la inundación baja, se depositan
partículas todavía más finas, hasta que la evaporación reduce a polvo los charcos
que quedan. Los depósitos aluviales de las crecidas, están constituidos por
estratos extensos, planos y delgados de arena muy fina y arcilla, con algunas
lentes alargadas de arena, que se formaron en los cauces o charcas temporales.
La parte más baja de las llanuras aluviales está con frecuencia muy distante del
río y es la última en secarse después de la inundación. Se le llama pantano
regresivo por el suelo húmedo y blando y la materia orgánica pantanosa que
acumula. (JUAREZ, E. y RICO, A 2005).
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2.2.15 ESTABILIZACIÓN DE SUELOS PARA VÍAS.
Es frecuente que el ingeniero encuentre no adecuados en algún sentido los
suelos que ha de utilizar para un determinado fin, en un lugar específico. Este
hecho abre obviamente tres posibilidades de decisión. (RICO, A. y DEL CASTILLO, H.
1990).

Aceptar el material tal como lo encuentre, pero tomando en cuenta
realistamente su calidad en el diseño efectuado.

Eliminar el material insatisfactorio o prescindir de usarlo, substituyéndolo
por otro de características adecuadas.

Modificar las propiedades del material existente, para hacerla capaz de
cumplir mejores requerimientos.
La última alternativa da lugar a las técnicas de estabilización de suelos. En
rigor son muchos los procedimientos que pueden seguirse para lograr esa mejoría
de las propiedades de los suelos, con vistas a hacerlos apropiados para algún uso
específico, lo que constituye la estabilización. La siguiente lista de tipos de
procedimiento no agota seguramente el tema, aunque reúna los más comunes:
(RICO, A. y DEL CASTILLO, H. 1990).

Estabilización por medios mecánicos, de los que la compactación es el
más conocido, pero entre los que las mezclas de suelos se utilizan
también muy frecuentemente.

Estabilización por drenaje, ya suficientemente discutida en este libro.

Estabilización por medios eléctricos, de los que la electroósmosis y la.
utilización de pilotes electrometálicos son probablemente los mejor
conocidos.

Estabilización por empleo de calor y calcinación.

Estabilización por medios químicos, generalmente lograda por la adición
de agentes estabilizantes específicos, como el cemento, la cal, el asfalto u
otros.
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La gran variabilidad de los suelos y sus composiciones hacen que cada método
resulte sólo aplicable a un número limitado de tipos de ellos; en muchas
ocasiones, esa variabilidad se manifiesta a lo largo de algunos metros, en tanto
que en otras a lo largo de algunos kilómetros, pero en cualquier caso suele ser
frecuente que para aplicar un método económicamente hayan de involucrarse
varios tipos de suelos, a veces con variaciones de alguna significación, habiendo
de renunciar correspondientemente al empleo del procedimiento "óptimo" en cada
clase. (RICO, A. y DEL CASTILLO, H. 1990).
Desde un principio tiene que reconocerse que la estabilización no es una
herramienta ventajosa en todos los casos y, desde luego, no es siempre igualmente ventajosa en las situaciones en que pueda resultar conveniente; por
consiguiente, habrá que guardar siempre muy claramente en mente el conjunto de
propiedades que se desee mejorar y la relación entre lo que se logrará al
mejorarlas y el esfuerzo y dinero que en ello haya de invertirse. Sólo balanceando
cuidadosamente estos factores podrá llegarse a un correcto empleo de la
estabilización de suelos. (RICO, A. y DEL CASTILLO, H. 1990).
2.2.15.1 PROPIEDADES EN LA ESTABILIZACIÓN DE SUELOS.
Las propiedades de los suelos, que más frecuentemente se estudian en
problemas de estabilización son: (RICO, A. y DEL CASTILLO, H. 1990).

Estabilidad volumétrica – Resistencia.

Permeabilidad.

Compresibilidad.

Durabilidad.
Frecuentemente
será
posible
utilizar
tratamientos
que
mejoren
simultáneamente varias de esas propiedades, pero también debe estarse
preparado a encontrar evoluciones contradictorias en la lista, de manera que el
mejoramiento de una propiedad signifique el deterioro de otra u otras. No debe
verse a la estabilización solo como una medida correctiva; algunos de los mejores
usos de estas técnicas representan más bien medidas preventivas contra
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condiciones adversas susceptibles de ulterior desarrollo. A continuación se insiste
un poco sobre las propiedades de los suelos más susceptibles de ser mejoradas
por estabilización. (RICO, A. y DEL CASTILLO, H. 1990).
A. ESTABILIDAD VOLUMÉTRICA.
La expresión se refiere por lo general a los problemas relacionados con los
suelos expansivos por cambio de humedad, relacionado con variaciones
estacionales o con la actividad del ingeniero. La estabilización suele ofrecer
una alternativa de tratamiento para estos suelos, diferente del uso de cargas, capas permeables, introducción de agua, etc., que forman la gama de
líneas de acción más usual. Se trata de transformar la masa de arcilla
expansiva bien sea en una masa rígida o en una granulada, con sus
partículas unidas por lazos suficientemente fuertes como para resistir las
presiones internas de expansión. Esto se logra por tratamientos químicos o
térmicos, del tipo de los que serán someramente descritos en páginas
posteriores de este mismo Capítulo; la experiencia, muy orientada por
factores económicos, ha demostrado que los tratamientos químicos son
útiles sobre todo para arcillas ubicadas cerca de la superficie del terreno,
en tanto que los tratamientos térmicos se han aplicado más bien a arcillas
más profundas. En muchos de los casos de tratamientos de capas
superficiales de arcilla expansiva, la economía impone estabilizar
solamente la parte superior del manto, en un cierto espesor y ello será
suficiente siempre que se balancee correctamente la presión de expansión
que producirá el espesor no tratado. (RICO, A. y DEL CASTILLO, H. 1990).
B. RESISTENCIA.
La compactación es de hecho una forma de estabilización mecánica a la
que se recurre para incrementar la resistencia de los suelos, como uno de
sus objetivos más comunes. El empleo de mayores intensidades de
compactación no siempre conduce a valores más altos de la resistencia,
muy especialmente si se considera la necesidad de mantener dicho
parámetro en valores razonables durante tiempos largos. Algunas de las
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formas de estabilización más usadas para elevar resistencia son las
siguientes: (RICO, A. y DEL CASTILLO, H. 1990).

Compactación.

Vibro flotación.

Precarga.

Drenaje.

Estabilización mecánica con mezclas de otros suelos.

Estabilización química con cemento, cala aditivos líquidos.
Excepto las dos últimas, todas han sido tratadas de una u otra forma en
este libro. La estabilización con empleo de calor se ha utilizado también,
aunque mucho más raramente. (RICO, A. y DEL CASTILLO, H. 1990).
C. PERMEABILIDAD.
No suele ser muy difícil modificar substancialmente la permeabilidad de
formaciones de suelo por métodos tales como la compactación, la inyección, etc. En materiales arcillosos, el uso de floculantes (por ejemplo, poli
fosfatos) puede reducir la permeabilidad también significativamente; el uso
de floculantes (muchas veces hidróxido
de cala
yeso) aumenta
correspondientemente el valor de la permeabilidad. En la actualidad se va
disponiendo de algunas substancias que introducidas en el suelo en forma
de emulsión pueden reducir mucho su permeabilidad, si bien el uso de
estas substancias ha de ser cuidadosamente analizado, pues no es raro
que ejerzan efectos desfavorables en la resistencia al esfuerzo cortante de
los suelos. En términos generales, y eliminando la estabilización mecánica,
los métodos de estabilización para influir en la permeabilidad de los suelos
suelen estar bastante desligados de los métodos con los que se busca
variar la estabilidad volumétrica o la resistencia. (RICO, A. y DEL CASTILLO, H.
1990).
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D. COMPRESIBILIDAD.
La compactación es una forma rutinaria de estabilización que modifica
fuertemente
la
compresibilidad
de
los
suelos.
Sin
embargo,
la
compactación no es la única forma de estabilización que influye en la
compresibilidad y, de hecho, puede decirse que todos los métodos de
estabilización tienen influencia en dicho concepto. (RICO, A. y DEL CASTILLO,
H. 1990).
E. DURABILIDAD.
Suelen involucrarse en este concepto aquellos factores que se refieren a la
resistencia al intemperismo, a la erosión o a la abrasión del tráfico; de esta
manera, los problemas de durabilidad en las vías terrestres suelen estar
muy asociados a suelos situados relativamente cerca de la superficie de
rodamiento. En rigor, estos problemas pueden afectar tanto a los suelos
naturales como a los estabilizados, si bien en estos últimos los peores
comportamientos suelen ser consecuencia de diseños inadecuados, tales
como una mala elección del agente estabilizador o un serio error en su uso,
tal como podría ser el caso cuando se ignora la bien conocida
susceptibilidad de los suelos arcillosos estabilizados con cemento a la
presencia de sulfatos. (RICO, A. y DEL CASTILLO, H. 1990).
En la práctica actual se echan de menos criterios de campo o de
laboratorio que permitan establecer con seguridad cuál va a ser la
durabilidad de un suelo estabilizado y éste es un motivo que contribuye
poderosamente a que el concepto durabilidad sea hoy de los más difíciles
de analizar, por lo menos cuantitativamente. A despecho de lo anterior,
algunos métodos de estabilización van imponiéndose en forma general.
Dejando a un lado los de estabilización mecánica, que se han impuesto en
todas partes, los métodos de estabilización química con cemento, cal y
asfalto aparecen cada día más y más en las técnicas constructivas de las
vías terrestres en todo el mundo, especialmente en asuntos ligados con la
tecnología de los pavimentos. (RICO, A. y DEL CASTILLO, H. 1990).
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2.2.15.2 ALGUNAS IDEAS EN TORNO A IDENTIFICACIÓN DE SUELOS CON
FINES DE ESTABILIZACIÓN.
Como es sabido, el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos, tiene un uso
casi universal en el momento presente, para el manejo de estos materiales en la
tecnología de las vías terrestres. Sin embargo, es un hecho que ignora o, por lo
menos, no destaca suficientemente algunas características de los suelos que
tienen una importancia especial en los problemas de estabilización, sobre todo
química. Algunos de estos factores no suficientemente tomados en cuenta por el
sistema son la composición mineralógica, la permeabilidad, la influencia de
condiciones locales, tales como clima o vegetación y la historia geológica previa,
especialmente en lo que se refiere a suelos finos. Es por eso que al afrontar
problemas de estabilización de suelos suele ser necesario complementar la
clasificación que proporciona el Sistema Unificado con alguna información
adicional referente a estos aspectos. De hecho, algunos autores han extremado
estas tendencias, al grado de que han desarrollado sistemas específicos y
completos
de
clasificación
de
suelos
con
vistas
a
su
estabilización.
Independientemente de que se logre una mejor ubicación de los problemas de
estabilización con un sistema de clasificación especialmente concebido para ellos,
el introducirlo establece un cierto elemento de confusión y ataca la esencia misma
de las ventajas de utilizar un sistema de clasificación de suelos como marco
común de referencia. (RICO, A. y DEL CASTILLO, H. 1990).
Los autores de este libro confiesan no ser partidarios del uso de un sistema de
clasificación para cada tema, por completo que fuere y por útil que resulte para
ese tema; prefieren un sistema de uso general, aún a sabiendas de que podrá
resultar escaso en su utilización en algunos campos concretos. En este último
caso, piensan que lo más conveniente es complementar el sistema de
clasificación de uso general con la información pertinente. La Tabla 2, proporciona
algunas indicaciones en cuanto a posibilidades de estabilización de diferentes
materiales comunes. (RICO, A. y DEL CASTILLO, H. 1990).
La saturación o no saturación de los suelos tiene importantes implicaciones en
su estabilización. Los suelos finos saturados pueden manejarse convenienTESIS: “IMPLICANCIA DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y EL TIPO DE SUELOS EN LOS
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temente con cal, pero pueden ser muy inapropiados para tratamientos asfálticos o
con emulsiones, pues los primeros pueden no penetrar o tener serios problemas
de adherencia, en tanto que las emulsiones tienen rompimientos no controlados;
las resistencias adquiridas por estabilización con cemento suelen ser bastante
menores que en los mismos suelos más secos. En los suelos finos no saturados
puede haber respuestas muy favorables al uso de cal o cemento, pero la incorporación homogénea del agua llega a ser tan importante como la del mismo
estabilizante. (RICO, A. y DEL CASTILLO, H. 1990).
TABLA 2
PROBLEMAS TÍPICOS Y POSIBILIDADES DE ESTABILIZACIÓN DE
ALGUNOS SUELOS COMUNES
TIPO DE SUELO
PROBLEMAS Y MEDIOS DE
ESTABILIZACIÓN USUALES

Suelos arenosos.
Cuando
la
granulometría
es
uniforme
puede
la
estabilización con mezcla de otros suelos. Las arenas
limpias pueden mejorar sus características con cemento o
asfalto.

Suelos limosos con algo de arcilla.

Suelos limosos con muy poca o ninguna No existen tratamientos económicos. Deben evitarse su uso
En general, el único tratamiento económico al que son
susceptibles es la compactación.
en superficies expuestas, por los polvos que producen
arcilla.
cuando se secan.

Suelos arcillosos agrietados.
Responden a la estabilización con cal.

Suelos arcillosos no agrietados y de
Responden muy bien a la compactación.
textura abierta.

Arcillas suaves
Susceptibles a la estabilización con cal.
FUENTE: La Ingeniería de Suelos en Vías Terrestres (RICO, A. y DEL CASTILLO, H. 1990).
2.2.17 AGUAS SUPERFICIALES.
En las carreteras y aeropistas el drenaje superficial es el destinado a captar y
eliminar las aguas que corren sobre el terreno natural o sobre la estructura;
principalmente, estas aguas proceden directamente de las lluvias, aunque a veces
tienen su origen en inundaciones de corrientes fluviales o en manantiales. Por sus
diferencias en cuanto a las obras de defensa recomendables conviene distinguir
el caso de los cortes del de los terraplenes. (RICO, A. y DEL CASTILLO, H. 1990).
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En los cortes para carreteras las dos estructuras fundamentales del drenaje
superficial son la cuneta y la contra cuneta. Las cunetas son pequeñas zanjas
paralelas al eje del camino, que se construyen en los bordes de la corona, al pie
del talud del corte. Su función es recoger y eliminar por gravedad las aguas
pluviales que le llegan desde el talud del corte y desde la zona pavimentada del
camino; para lograr esta recolección de las aguas, la superficie pavimentada
deberá tener una ligera pendiente transversal (bombeo) precisamente hacia la
cuneta. Generalmente la cuneta cubre toda la longitud del corte, manteniendo
pendiente longitudinal en el sentido del eje del camino y hacia alguna cañada o
bajo en el que pueda eliminarse el agua sin peligro de erosión; como quiera que el
tramo final de bajada a la cañada tendrá una pendiente excesiva, que dará al
agua alto poder erosivo, será conveniente proteger esa zona con una estructura
de: descarga de mampostería o concreto, denominada lavadero. (RICO, A. y DEL
CASTILLO, H. 1990).
La cuneta debe ir revestida de algún material impermeable y resistente a la
acción del agua corriente, para evitar filtraciones hacia los materiales que formen
el pavimento o el terreno de cimentación; los materiales más utilizados para este
fin han sido el concreto (de uso general mente costoso), la mampostería, el suelocemento, etc. La sección conveniente para una cuneta depende de la pluviosidad
de la zona, de la longitud del corte y de la pendiente que pueda proyectarse; este
punto debe verificarse cuidadosamente en cada caso, llegando cuando sea
necesario a la construcción de cunetas de sección variable a lo largo de la
longitud cubierta. Sólo en el caso de cortes practicados en roca sana podrá
pensarse en dejar sin revestimiento a una cuneta. Es a veces frecuente en países
de recursos limitados que transcurra un lapso considerable entre la construcción
de las terracerías para una carretera y su pavimentación definitiva. En este caso,
la cuneta plantea un problema especial, pues no puede construirse en definitiva
antes de la pavimentación, por hacer cambiar ésta los niveles de la corona del
camino. Frecuentemente la solución dada por los técnicos a este problema es no
construir cuneta alguna durante este lapso, con la consecuencia de que la sección
del corte sufre deterioro por la acción del agua, requiriendo muy frecuentemente
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una verdadera reconstrucción en el momento de construir el pavimento. (JUAREZ,
E. y RICO, A. 2005).
3.2.17.1
DISEÑO DE OBRAS DE DRENAJE.
Las estructuras de drenaje tienen como objetivo controlar el agua que llega a la
vía y la afectan por escurrimiento superficial, independientemente que las aguas
hayan caído sobre o fuera de la vía. Las obras de drenaje más comunes son:
(JUAREZ, E. y RICO, A. 2005).
A. EL BOMBEO. Se entiende por bombeo a la pendiente transversal que se
da en las carreteras y en las aeropistas para permitir que el agua que cae
directamente sobre ellas escurra hacia sus dos hombros. En una vía de
dos carriles de circulación y en secciones en tangente el bombeo debe
tener un 2% de pendiente desde el eje del camino hasta el hombro
correspondiente, en las secciones en curva la pendiente transversal ocurre
sin discontinuidad, desde el hombro más elevado al más baje. En las
carreteras con pavimento rígido el bombeo puede ser un poco menor, el
orden de 1.5%. En las aeropistas se dispone también el bombeo desde el
eje hacia los hombros, con pendiente de 1.5%, generalmente. (JUAREZ, E. y
RICO, A. 2005).
B. LOS BORDILLOS. Los bordillos son estructuras que se colocan en el
borde exterior del acotamiento en las secciones en tangente (ver la Figura
1.3), en el borde opuesto al corte en las secciones en balcón o en la parte
interior de las secciones de terraplén en curva. Son pequeños bardos que
forman una barrera para conducir el agua hacia los lavaderos o bajantes,
evitando erosiones en los taludes y saturación de éstos por el agua que
cae sobre la corona de la vía. (JUAREZ, E. y RICO, A. 2005).
C. LOS LAVADEROS. Los lavaderos son canales que se conectan con los
bordillos y bajan transversalmente por los taludes, con el objeto de conducir
el agua lluvia que escurre por los acatamientos hasta lugares alejados de
los terraplenes, en donde ya sea inofensiva. (JUAREZ, E. y RICO, A. 2005).
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D. LAS CUNETAS. Las cuentas son canales que se adosan a los lados de la
corona de la vía y paralelamente al eje longitudinal de la misma. El objetivo
de esta estructura es la de recibir el agua superficial proveniente del talud y
de la superficie de rodamiento. (JUAREZ, E. y RICO, A. 2005).
E. LA VEGETACIÓN. La más efectiva protección de los taludes de un corte o
un terraplén contra 1<1 acción erosiva del agua superficial es la plantación
de especies vegetales; éstas retardan el escurrimiento, disminuyendo la
energía del agua contribuyendo de paso al equilibrio de la humedad de los
suelos que conforman los taludes del corte a terraplén. (JUAREZ, E. y RICO, A.
2005).
F. ZANJAS DE CORONACIÓN. Son zanjas excavadas en el terreno natural,
que se localizan en la parte superior de los taludes de los cortes, con la
finalidad de interceptar el agua superficial que escurre ladera abajo desde
mayores alturas, para evitar la erosión el talud y el congestionamiento de la
cunetas y la corona de la carretera por el agua y su material de arrastre.
(JUAREZ, E. y RICO, A. 2005).
G. LAS ALCANTARILLAS. Este tipo de estructura es la responsable del
drenaje transversal; es decir del paso del agua a través de la obra, en una
dirección más o menos perpendicular a ella. (JUAREZ, E. y RICO, A. 2005).
3.2.18 AGUAS SUBTERRÁNEAS.
Todos los ingenieros que tienen que ver con problemas de estabilidad de
masas de tierra en carreteras, ferrocarriles o aeropistas tienen la sensación
fuertemente arraigada de que el agua juega un papel muy importante en los
derrumbes, deslizamientos o flujos a que tienen que enfrentarse con tanta
frecuencia. Esta sensación resulta evidente, hasta casi convertirse en instinto,
puesto que la correlación entre época de lluvias e intensidad de las mismas con
las fallas es infalible, se repite año con año y, además, las señales del efecto del
agua que es posible ver después de fa falla son tan claras, que todo ingeniero
llega a percibir que aquel elemento, cuando no se controla con las necesarias
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precauciones puede ser uno de sus principales enemigos. Sin embargo,
paradójicamente, los verdaderos mecanismos a través de los que el agua actúa
sobre la estabilidad son poco comprendidos. Es relativamente frecuente que
hombres que sienten que el agua influye y que, inclusive, se preocupan de aplicar
todo un conjunto de precauciones contra sus malos efectos, según el dictado de
la costumbre o las reglas del "arte", malinterpreten notoriamente los modos por
los que el agua actúa, o aun los ignoren. (JUAREZ, E. y RICO, A. 2005).
Terzaghi ha señalado que muchos ingenieros a cargo de obras importantes,
cuando se ven forzados a explicar la influencia del agua en la estabilidad de las
masas de tierra, hablan de su efecto lubricante. Como el propio Terzaghi señala,
esta explicación es inaceptable por dos razones. En primer lugar el agua actúa
como antilubricante y no como lubricante en la inmensa mayoría de los contactos
entre los minerales que más comúnmente forman los suelos; por ejemplo, el
coeficiente de fricción entre dos superficies de cuarzo seco oscila entre 0.17 y
0.20, pero si el cuarzo está húmedo, el coeficiente de fricción se eleva a algo
comprendido entre 0.36 y 0.41. En segundo lugar, la cantidad de agua que se
requiere para producir una lubricación completa entre las partículas de cualquier
suelo es sorprendentemente pequeña, de tal suerte que puede afirmarse que,
dejando a un lado regiones excepcionalmente secas, cualquier suelo la posee en
cualquier parte; cantidades adicionales de agua ya no modifican la interacción
mecánica entre los granos. Por otra parte, es un hecho experimental que la
relación entre lluvia y fallas existe tanto en regiones húmedas, en que los
contenidos de agua de los suelos son relativamente altos, como en las más
secas, en las que sí pudiera invocarse un efecto de humedecimiento. (THERZAGHI
y PECK. 1978).
Así pues, parece que los mecanismos de actuación del agua hay que buscarlos
en fenómenos de otra naturaleza y, por cierto, éstos abundan. En primer lugar, si
los vacíos del suelo están parcialmente llenos de aire y el contenido de agua del
suelo aumenta substancialmente, se elimina parte de la tensión superficial en el
interior de la masa, la cual proporcionaba al conjunto una cohesión aparente que
contribuía a la estabilidad. En segundo lugar, el aumento del contenido de agua
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del suelo se refleja en un aumento de su peso, lo cual puede tener repercusiones
en la estabilidad general de la masa. En tercer lugar, un flujo de agua puede
afectar la estabilidad de una masa de suelo al disolver cementantes naturales que
pudieran existir; éste es el caso típico de los loess, en los que frecuentemente los
granos se encuentran cementados por carbonatos de calcio solubles. En
añadidura a los tres efectos anteriores, el agua que penetra en una masa de suelo
y fluye a su través tiene un cuarto efecto que suele ser, con mucho, el que más
influye en su estabilidad. Este es la elevación del nivel piezométrico que tiene
lugar como consecuencia del flujo, la que, a su vez, trae consigo un aumento en
las presiones neutrales del agua en el suelo, con la correspondiente disminución
de la resistencia al esfuerzo cortante del mismo. . (THERZAGHI y PECK. 1978).
El agua que se encuentra en el subsuelo tiene usualmente cualquiera de 3
orígenes. En primer lugar, puede ser me teórica, caída de la atmósfera en forma
de lluvia o nieve. En segundo lugar, puede ser agua de formación, que es la que
ocupa los espacios entre sedimentos que quedaron en el fondo de océanos y
lagos; esta agua es generalmente salada, pues los sedimentos formados en
aguas marinas son los más abundantes entre los que hoy pueden encontrarse.
Finalmente, se tiene el agua magmática o juvenil producto de la actividad
volcánica, de la magmática o de la condensación de vapores derivados de
magmas profundos. Probablemente esta agua es mucho más abundante de lo
que en principio pudiera sospecharse y para comprenderlo así basta considerar
que el 9°% del producto total arrojado por los volcanes es vapor de agua, lo que
da idea de la abundancia de las aguas magmáticas, independientemente de que
una buena parte de ese vapor debe haber sido suministrado al volcán por
diversas fuentes superficiales y subterráneas. La cantidad de agua que penetra a
la tierra queda determinada por varios factores: (THERZAGHI y PECK. 1978).
1. Cantidad y tipo de precipitación.
2. Ritmo de precipitación. Cuando más rápidamente cae la lluvia, menos agua
penetra, pues se satura la superficie del terreno.
3. Declive superficial. Le infiltración es mayor en terrenos más planos, a los
que corresponden velocidades de escurrimiento superficial menores.
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4. La porosidad de los suelos y las rocas.
5. La permeabilidad de los suelos y las rocas. Una formación muy porosa no
es necesariamente muy permeable. La arcilla, por ejemplo, es muy porosa
y muy poco permeable.
6. La estructuración de suelos y rocas, especialmente en lo que se refiere a
fracturación, estratigrafía y a la secuencia de los estratos permeables y los
impermeables.
7. Cantidad y tipo de vegetación.
8. Humedad atmosférica. Si la humedad es baja, gran parte del agua caída se
evapora antes de penetrar en el terreno.
El agua subterránea puede almacenarse de varias maneras. La mayor parte se
encuentra en los vacíos entre las partículas de suelo o en las cavidades, fracturas
y fallas de las rocas; una parte menor puede formar ríos o lagos subterráneos. A
veces, el propio almacenamiento de agua subterránea modifica con el paso del
tiempo suficiente las condiciones en que el mismo tiene lugar; por ejemplo, al
sellar cavidades, poros o fracturas con substancias disueltas en la propia agua
subterránea. (ÁLVAREZ, F. 2000).
Al estudiar el régimen de aguas subterráneas, su almacenamiento, sus
movimientos y su afloramiento eventual, juegan un papel fundamental
consideraciones de orden geológico, tanto referentes a características de
superficie, como a las formaciones más profundas. En primer lugar, han de
considerarse los tipos de las unidades de suelos y rocas presentes; la presencia
de sedimentos no consolidados, tales como gravas, arena o formados por
mezclas de estos materiales es muy importante, pues por su permeabilidad, estas
unidades son susceptibles de almacenar mucha agua. Formaciones acuíferas son
comunes en aluviones de río, a lo largo de corrientes actuales, pero también lo
son en valles fluviales abandonados o enterrados, en lugares planos en que se
depositan abanicos de aluvión, en depósitos glaciales, en delantales marinos y en
grandes formaciones de depósitos de talud. Existen otros tipos de formaciones en
que es posible encontrar agua en volúmenes muy apreciables. Las calizas, por
ejemplo, son muy variables como formaciones acuíferas, pues su porosidad
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depende mucho de su disolución interna, pero cuando ésta es importante, pueden
dar lugar a abundantes manantiales, ríos subterráneos, etc. Las rocas volcánicas
suelen albergar también manantiales; a veces, su porosidad es muy grande, pero
sus poros no necesariamente están intercomunicados. El agua corre en ellas
sobre todo a través de grietas formadas al enfriarse, fracturas causadas por
deformación y en las soluciones de continuidad entre derrames lávicos sucesivos.
(ÁLVAREZ, F. 2000).
3.2.18.1 DISEÑO DE FILTROS.
Todas las obras conectadas con la construcción de vías terrestres, han de
hacerse de o sobre suelos o rocas que usualmente contienen agua. Las
formaciones rocosas sanas suelen poder drenarse simplemente permitiendo que
el agua salga libremente a zonas abiertas, tales como pozos de drenaje o túneles;
estos materiales tienen la suficiente cohesión para permitir el paso del agua a su
través sin que se produzcan erosiones nocivas. Pero los suelos o las rocas muy
intemperizadas pueden ser fácilmente erosionados por las fuerzas que produce el
agua al fluir a su través; si estos procesos se permiten sin restricción terminarán
por desembocar en verdaderos problemas de erosión interna y tubificación. Así,
todas las superficies a través de las que el agua salga al exterior deberán
protegerse en los suelos, de manera que el agua pueda aflorar con facilidad, pero
buscando también que las partículas del suelo queden en su lugar. (JUAREZ, E. Y
RICO A. 2005).
Los materiales encargados de la doble misión de permitir el paso franco del
agua hacia el exterior y de impedir el arrastre de las partículas del suelo protegido
se llaman materiales de filtro o, más simplemente, filtros. Muchos son los
materiales que se utilizan hoy para tal misión; la tela, el papel, la fibra de plástico
o de vidrio figuran entre ellos, pero por razones de economía sobre todo, en las
vías terrestres es predominante la utilización de agregados naturales, del tamaño
de la arena y la grava. Estos materiales naturales, cuando son de buena calidad
son prácticamente indestructibles y eternos, en comparación a la vida útil de la
obra; cuando se colocan convenientemente, tienen magnífico comportamiento
tanto como filtros, como en lo que se refiere a resistencia y compresibilidad.
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Finalmente, son abundantes en la naturaleza, de manera que su obtención y su
manipulación suelen ser comparativamente baratas. Su utilización suele estar
combinada con la de tubos manufacturados, perforados o no, los que
normalmente proporcionan la canalización y eliminación de las aguas. (JUAREZ, E.
Y RICO A. 2005).
Para cumplir su papel protector de filtro en forma conveniente, justificando la
inversión que en ellos se haga, los materiales granulares naturales deben cumplir
algunos requerimientos básicos que se han ido imponiendo por un efecto
combinado de base teórica y, muchas veces, experimental. Estos requerimientos
deben ser estrictamente guardados so pena de hacer inútil todo el trabajo y el
gasto relacionados con ellos. Pocas veces se tiene en la tecnología de las vías
terrestres tan poco margen para el descuido o el error como el que se tiene en la
elección, tratamiento y colocación de materiales granulares utilizados como filtros.
Muchos de los requerimientos que se imponen a los materiales de filtro son de
naturaleza granulométrica y se refieren a su graduación. Otros, muy importantes,
tienen que ver con el cuidado en la manipulación y colocación, para evitar
contaminaciones y segregaciones. Puede haber también requerimientos de
compactación, para reducir la posibilidad de que se presenten cambios en la
graduación granulométrica por invasión de finos procedentes del suelo por
proteger. Los filtros deben satisfacer dos requerimientos contradictorios:
(THERZAGHI y PECK. 1978).
1. Los espacios entre las partículas del contacto con el suelo por proteger
deben cien temen te pequeños como para que los aquel no penetren en él.
2. Los espacios entre las partículas del filtro deben ser lo suficientemente
grandes como para que el conjunto tenga la permeabilidad necesaria para
que el agua pueda moverse libremente a su través y fluir rápidamente
hacia el exterior, sin generar presiones de poro indeseables.
La confrontación de estos dos criterios pueden conducir, como se explicó en el
antecedente a que se ha hecho referencia a un filtro de más de una capa, en el
que cada una va teniendo mayor permeabilidad, según va quedando más lejos del
suelo por proteger. Estos son los filtros compuestos o graduados, que pueden
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llegar a exigir tres y cuatro capas. Investigaciones dirigidas por Terzaghi y
Casagrande, han establecido la siguiente regla para relacionar al material de filtro
con el material por proteger:
D15delfiltro
D delfiltro
4ó5 15
D 85delsuelo
D15delsuelo
Al cumplir la primera de las desigualdades anteriores se acepta que se evita la
migración de las partículas finas del material por proteger hacia los huecos del
material filtrante.
La segunda desigualdad incluida en la fórmula garantiza,
según la experiencia, la suficiente permeabilidad al filtro como para que no se
desarrollen en él fuerzas de filtración de importancia o presiones de poro
indeseables. (THERZAGHI y PECK. 1978).
3.2.18.2 MÉTODOS DE SUBDRENAJE EN VÍAS TERRESTRES.
Se exponen a continuación los principales métodos que se han utilizado en el
sub drenaje conectado con la construcción de vías terrestres. Posteriormente se
discutirá algo sobre las aplicaciones más frecuentes de los diferentes métodos,
pues en la tecnología general de las vías terrestres existen, en lo que se refiere al
sub
drenaje,
algunas
distinciones
de
importancia,
que
dan
lugar
a
diferenciaciones de criterio útiles; por ejemplo, son diferentes las aplicaciones que
de los métodos de sub drenaje se hacen en aeropistas y en carreteras. (JUAREZ, E.
Y RICO A. 2005).
2.2.18.3 EFECTOS CAPILARES EN EL SUBDRENAJE.
Sobre el nivel de aguas freáticas se tiene un panorama algo más complejo para
explicar la presencia del agua, sus efectos y su movimiento. El suelo está
saturado hasta la altura capilar, pero por arriba de ese nivel tiene un grado de
saturación menor y aun cuando las fuerzas de gravedad y de viscosidad siguen
jugando un papel importante, en las zonas situadas sobre el nivel freático las
fuerzas capilares intervienen también vigorosamente. Las fuerzas resultantes de
los efectos de tensión superficial son de tensión en el agua y generan presiones
de poro negativas; esa tensión aumenta cuando el grado de saturación disminuye.
En la zona de saturación parcial, sobre la altura capilar del suelo, existe también
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agua vaporizada; la tensión de vapor disminuye cuando la temperatura disminuye
también. (JUAREZ, E. Y RICO A. 2005).
2.2.20 MOVIMIENTOS DE TIERRA.
Algunos tipos de suelos de arcilla muestran una marcada dilatación con el
incremento de su contenido de humedad, seguido por contracción al momento de
secado. En Gran Bretaña, las arcillas que muestran estas características son
principalmente las arcillas pesadas rígidas fisuradas. Sin embargo, éstas pueden
mostrar contracción sustancial si son influenciadas por las raíces de árboles en
crecimiento. No existe alguna prueba simple de campo o de laboratorio para
identificar la contracción potencial. Como guía aproximada, las arcillas con un
límite líquido de más del 50 %, que se encuentran sobre la línea A en la gráfica de
plasticidad Casagrande tienden a tener problemas. Los métodos más confiables
son las investigaciones y observaciones locales en pozos de prueba, de
contracción, agrietamiento y desecación. El efecto de este cambio temporal de
volumen es causar un levantamiento y caída en la superficie de la tierra
acompañados de agrietamiento por esfuerzo en el suelo durante los periodos
secos y por desaparición de las grietas en la temporada húmeda. Los
movimientos son mayores en las áreas cubiertas por hierba que en aquellas
desprovistas de vegetación. (TOMLINSON, 1996).
También es necesario tener precauciones en la construcción de pisos sobre
arcillas que pueden cambiar de volumen. A pesar de que es razonable llevar las
cimentaciones basadas en zapatas corridas o aisladas a una profundidad de 0.9 a
1.2 m bajo el nivel del terreno, no sería económico excavar a esta profundidad
para el área total del piso del suelo de un edificio. El procedimiento más
económico es permitir la libertad de movimiento entre los muros de la cimentación
y la losa del piso, pero las divisiones internas que no son de carga y las escaleras
son por lo común apoyadas en la losa del piso. Un piso de tierra suspendido con
un espacio de 100 mm bajo él es el modo más efectivo para evitar el daño por
levantamiento. Sin embargo, existen dos factores que incrementan enormemente
el problema de contracción y dilatación, y que pueden requerir métodos
especiales de diseño de cimentaciones. (TOMLINSON, 1996).
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El primer factor es el efecto de una amplia diferencia entre las condiciones de
la temporada de lluvias y la temperatura del suelo. El segundo factor que agrava
el problema de la contracción y dilatación es el efecto de las raíces de la
vegetación. Las raíces de árboles y arbustos pueden extraer cantidades
considerables de agua del suelo. Los sistemas de raíces de árboles aislados se
extienden a un radio mayor que la altura del árbol, y en el sur de Inglaterra han
ocasionado el desecado significativo de suelos de arcilla pesada a una
profundidad de 3 a 5 m. Los problemas causados por los sistemas de raíces
tienen dos aspectos. Primero, existe el problema de levantamiento de
cimentaciones en sitios en que se removieron árboles recientemente, y segundo,
existe el problema de asentamiento en las estructuras existentes situadas cerca
de árboles en crecimiento o con una subsecuente plantación de árboles y arbustos cerca de ellas. La pronunciada contracción que acompaña la remoción de
agua
de
los
suelos
de
arcilla
puede
producirse
tanto
vertical
como
horizontalmente. Por lo tanto, se deben tomar precauciones no sólo contra el
asentamiento, sino contra fuerzas tendientes a romper la cimentación.
(TOMLINSON, 1996).
El suelo bajo las áreas previamente ocupadas por edificios viejos o áreas
pavimentadas debe llegar a un equilibrio en su contenido de humedad con el
terreno adyacente descubierto. Ya que comúnmente no son admisibles las
demoras de 20 años o más después de haber cortado los árboles sobre suelos de
arcilla, el único procedimiento satisfactorio es el de adoptar cimentaciones sobre
pilotes. Se debe recordar que la dilatación o la contracción del suelo se lleva a
cabo tanto bajo el piso de un edificio como bajo de las cimentaciones, por ello
para evitar el daño por el levantamiento o asentamiento al interior del edificio es
esencial proveer un piso suspendido soportado por pilotes. Se debe dejar un
espacio libre bajo el piso y las vigas del piso. Por otro lado, los pilotes se pueden
encamisar a través de la zona de dilatación. (TOMLINSON, 1996).
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2.2.22 MOVIMIENTOS
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DE
TIERRA
DEBIDOS
A
LAS
BAJAS
TEMPERATURAS.
En algunos suelos y rocas el movimiento apreciable del terreno se puede
ocasionar por heladas. Una profundidad de cimentación de 0.5 m se considera,
generalmente, satisfactoria como salvaguarda contra el levantamiento por
congelación, aún en suelos que son susceptibles a la expansión por helada. Por
supuesto, se requerirán profundidades mayores en regiones donde las heladas
son más severas y prolongadas. (RICO, A y DEL CASTILLO, H. 1990).
Donde la profundidad de la helada es limitada, las fuerzas de levantamiento en
los pozos de los pilotes, contratrabes y losas de piso se pueden eliminar
removiendo el suelo susceptible a la helada y remplazándolo por grava arenosa
limpia o grava de roca graduada. No se debe usar grava abierta ya que el limo se
puede lavar a los intersticios de la grava durante periodos de deshielo, dando
como resultado la formación de una grava limosa susceptible a la expansión por
congelamiento. Para evitar efectos dañinos en edificios de almacenaje en frío, los
pisos se deben construir sobre el nivel del suelo. Si esto no es práctico, por
razones estructurales o de otro tipo, se debe proveer un elemento de
calentamiento bajo el nivel de la cimentación para prevenir el congelamiento del
suelo. (RICO, A y DEL CASTILLO, H. 1990).
2.2.23 MOVIMIENTOS DE TIERRA DEBIDOS A LA FILTRACIÓN DE AGUA Y
A LA EROSIÓN DE LA SUPERFICIE.
Los problemas con la filtración de agua y de erosión ocurren principalmente en
suelos arenosos. La erosión interna por la filtración del agua subterránea puede
resultar en alcantarillas fracturadas llevando con ella partículas finas de suelo. . M.
J. TOMLINSON. (1996)
La filtración de agua de la tierra puede causar también pérdida o degradación
de los contenidos solubles de un material de desecho industrial de relleno. La
pérdida consecuente del suelo debajo de cimentaciones puede producir el
colapso de las estructuras. Un problema de este tipo es probable que ocurra en
áreas de hundimiento de minas donde las alcantarillas y cañerías se pueden
romper. Esto también puede ocurrir como resultado de técnicas descuidadas en
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una excavación profunda bajo el manto freático cuando las partículas del suelo
son llevadas a la excavación por el fluido del agua. . M. J. TOMLINSON. (1996)
La erosión de la superficie se puede efectuar como resultado de la pérdida de
material a causa de vientos fuertes o erosión por flujo de agua. Las arenas finas,
limo y turbas secas son propensos a la erosión por viento. La posibilidad de
socavar las cimentaciones se puede prever rápidamente con una profundidad de
cimentación mínima de cerca de 0.3 mm, y favoreciendo el crecimiento de
vegetación o cubriendo el suelo erosionable con grava, roca quebrada o arcilla. La
erosión de la superficie por flujo de agua puede ser severa si las estructuras están
situadas en lo más bajo de los valles, especialmente en regiones de tormentas
tropicales. Las profundidades normales de cimentación (es decir 0.9-1.2 m) son
inadecuadas para casos de erosión por aguas con crecientes, pero esta
posibilidad puede ser prevista poniendo atención en la ubicación de estructuras,
drenaje adecuado y pavimentación u otras formas de protección de superficies,
así como de trayectorias tomadas por descargas periódicas de crecidas de agua.
Las cimentaciones de puentes u otras estructuras en caminos de aguas sujetas a
descargas de inundaciones crecientes, pueden sufrir erosión severa. Las
profundidades requeridas de dichas cimentaciones se pueden obtener por medio
de cálculos hidráulicos y observaciones locales. De vez en cuando, se reportan
casos de hundimiento debido a la disolución de los minerales del suelo como
resultado de la filtración de agua. (TOMLINSON, 1996).
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CAPITULO III
ANÁLISIS DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y LA COMPACTACIÓN
EN CARRETERAS
3.1 CARÁCTERÍSTICAS VIALES DE LA PROVINCIA SAN ANTONIO DE
PUTINA.
3.1.1 NIVEL DE CONECTIVIDAD DE LA RED VIAL PROVINCIAL.
Conforme hemos visto en las páginas anteriores en nivel de conectividad que
brinda la red vial dentro de la provincia de San Antonio de Putina, permite la
conexión de la capital provincia con todas las capitales de distrito y los principales
centros poblados al interior de la provincia en particular con los centros mineros
de Rinconada y Cerro Lunar.
CUADRO 1
UBICACIÓN GEOGRÁFICA DE LOS DISTRITOS DE LA PROVINCIA
LONG.
SUPERFICIE DE
(km)
RODADURA
PEDRO VILCAPAZA
23
AFIRMADO
VECINAL DEPART
PUTINA
ANANEA
56
AFIRMADO
VECINAL DEPART
PUTINA
QUILCAPUNCU
16
AFIRMADO
DEPARTAMENTAL
PUTINA
SINA
146
AFIRMADO
VECINAL DEPART
DE
A
PUTINA
CLASIFICACION DE LA VIA
FUENTE: ALBUN DE ORO DEL DEPARTAMENTO DE PUNO. FRISANCHO, S.
Asimismo la red vial se conecta con todas las capitales provinciales que se
ubican en los límites de su jurisdicción excepto con Azángaro a la que se llega
luego de un rodeo algo extenso, existiendo un trazo directo parcialmente
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habilitado que se encuentra en condiciones intransitables. Literalmente se puede
conectar desde la capital a todos los principales destinos, pero dichas conexiones
casi en su totalidad están en malas condiciones de transitabilidad.
Por lo tanto el problema no está por el lado del número de vías con que cuenta
la provincia sino por el lado de la calidad de éstas. No es exagerado afirmar que
lo que se tiene en vías rebasa la capacidad de administrarlos, razón por lo cual el
reto es como mejorar los bajos niveles de calidad que actualmente exhibe.
.
3.1.2 SITUACIÓN DE INFRAESTRUCTURA VIAL.
En el siguiente cuadro se presenta el resumen de la red vial provincial dentro
de tres tipos de vías que existen en nuestro país.
CUADRO 2
RESUMEN DE LA RED VIAL PROVINCIAL
SUPEFICIE DE RODADURA
SISTEMA
TOTAL KM
ASFALTADO
AFIRMADO
SIN AFIRMAR
DEPARTAMENTAL*
197.00
21.00
117.00
VECINAL*
172.86
120.92
293.72
TOTAL
369.86
141.92
410.72
NACIONAL*
FUENTE: ALBUN DE ORO DEL DEPARTAMENTO DE PUNO. FRISANCHO, S.
3.1.3 VÍAS DEPARTAMENTALES.
La red departamental de Puno, constituye dentro de la provincia de San
Antonio de Putina la principal dentro de toda la red porque es la que observa los
mayores niveles de tráfico y constituyen los ejes fundamenta la que se sustenta
todo el tránsito tanto al interior como fuera de la provincia. Por ello es que
consideramos importante hacer una descripción más bien general de esta red
como marco introductoria para ingresar luego a lo que específicamente está
dentro de la provincia.
La red vial departamental del Departamento de Puno está conformada por
1200.3 Km. de carretera cuya función principal es la articular las capitales de
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provincias con la ciudad de Puno. De este total 102.9 km. corresponden a
carreteras asfaltadas, 852.0 km a carreteras afirmadas, 85.6 km a carreteras sin
afirmar, 159.8 km a trochas carrozables.
Las carreteras de orden departamental son 11 las que se detallan a
continuación:
1. Emp. R.3S (Juliaca) -Sandia- San Juan de Oro- Punta Carretera.
(Código 20-100).
Tiene una longitud de 372.15 Km. de las cuales 43.70 son carreteras
asfaltadas significando un menor porcentaje (11.74 %), 257.15 son
afirmadas constituyéndose ésta en el mayor porcentaje alcanzando al
69.25 % y 70.70 Km. son trochas carrozables. Esta vía está ubicada en su
mayor km. longitud en el norte del Departamento de Puno y permite la
articulación con la frontera de Bolivia a través de la vía Putina Puncu- San
Ignacio. Tiene 6 tramos de carretera:

Tramo: Juliaca-Desvio Huancané, con una longitud de 43.70 Km. de
carretera asfaltada con un ancho promedio de calzada de 7.50 m.

Tramo: Desvío Huancané-Putina, con una distancia de 43.00 Km. de
carretera Afirmada, con 5.70 m. de ancho promedio de calzada. Esta
vía articula a los centros de producción pecuaria con los mercados
locales como Juliaca principalmente.

Tramo: Putina-Desvio Ananea, carretera afirmada cuya longitud es de
56.10 Km. con 5.37 m. de ancho promedio de calzada.

Tramo: Desvío Ananea - Cuyo Cuyo, de 56.45km. con superficie de
rodadura afirmada, con un promedio de ancho de calzada de 5.06 m.

Tramo: Cuyo Cuyo - Sandia - San José, con 70.60km. de longitud,
superficie de rodadura afirmada, y ancho de calzada promedio 5.50m.
Esta vía conduce ceja de selva y selva de donde se extrae la
producción fruticola hacia los mercados de Julíaca y Puno.
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Tramo: San José - Yanahuaya - San Juan del Oro - P. Carretera con
una longitud de 102.30 km. de las cuales 31.60 km. está constituida
por carretera afirmada y 70.70 km. son carreteras sin afirmar, con un
promedio de ancho de calzada de 4.72 m. la zona se caracteriza por
ser selva y frontera con fa República de Bolivia, productora de frutales
de diversas variedades (naranjas, mandarinas, chirimoyas, plátanos,
papayas y otros) y en menor escala la explotación del oro y otros
metales, que con transportados por ésta vía hacia mercados locales y
nacionales.
2. Emp. R. 3OC (Estación Pucará) - Azángaro - Emp. R-l00. (Código 20106)
Dentro de esta carretera 18 ciudades de Azángaro viene a constituirse la
ciudad más importante, articulándose con la provincia de Sandia mediante
la carretera Azángaro – Quiscopunco – Sandia. Su longitud es de 100.60
Km. de carretera y la describimos por sectores:

Sector Emp. R.3OC (Estación Pucará)-Azángaro-Punta Carretera, con
una longitud de 49.80 Km. de carretera. de tos cuales 12.60 Km- son
carreteras asfaltadas con 7.75 ID. de ancho promedio de calzada;
31.20 Km. son afirmadas, con 5.20mts. de ancho de calzada.

Sector Punta Carretera Emp.R:100 (Putina)-(Constr.5 km.); con 50.80
km. de carretera. de los cuales el 95.7%: son trocha carrozable (48.60
km. de carretera) con un promedio de 4.60 m. de ancho de calzada y
tan solamente 2.20 km. de carretera son afirmadas con un ancho de
calzada de 7.00 m. que articula carreteras de orden vecinal y
departamental en las provincias de Azángaro y San Antonio de Putina.
3. Emp.R.1.00-Huancané-Moho-L Internacional (Tilalí). (Código 20-108)
Carretera cuya longitud total aJcan.za a 75.40 km., de las cuales, 12.00
km. es carretera asfaltada con 7.50 m. de ancho promedio de calzada y
63.40 km. de carretera afirmada con un promedio de ancho de calzada de
5.72 m. Esta vía integra con la frontera de Bolivia.
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4. Emp.R.108-Vilquechico-Cojata-Sina-Emp.R.100, (Código 2O-109).
Con longitud de 123.00 Km. de carretera afirmada, con un promedio de
5.67 m de ancho de calzada. Esta ruta integra a la zona de ceja de selva y
selva en la provincia de Sandia.

Carretera Huancané - cojata – Sina, la carretera en su totalidad
pertenece a la clasificación del sistema departamental, la superficie de
rodadura se encuentra a nivel de afirmado; el estado de ésta vía es
regular a malo, hasta llegar al lugar denominado Cacahuaycho, a partir
del cual la vía presenta condiciones aceptables de transitabílidad hasta
llegar a la capital de distrito de Sina, vale indicar que este tramo se
encuentra en mantenimiento a cargo del Gobierno Regional siendo
ejecutada mediante la Microempresa "'Los Tigres".
La carretera comienza en la capital de la Provincia de Huancané,
conectando con los distritos de Vilquechico y Cojata pertenecientes a
la provincia de Huancané, para luego internarse a la Provincia de San
Antonio de Putina, hasta llegar al distrito de Sina, vale señalar que esta
es la ruta optada para e! ingreso de los vehículos de transporte público
hacia el distrito de Sina.
Por esta carretera departamental circula un considerable flujo vehícular
pesado debido a que esta carretera es conectada con un camino que
conduce a la frontera del vecino país de Bolivia, en donde existe un
intercambio comercial variado.

Carretera Azángaro – Putina, esta carretera se encuentra a nivel de
Trocha Carrozable, necesitando con urgencia la rehabilitación del
mismo, éste camino departamental nos permite un conexión directa en
las Capitales de Provincia de San Antonio de Putina y Azángaro, el
flujo vehicular existente es casi nulo debido al pésimo estado de la
carretera.
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3.1.4 VÍAS PROVINCIALES Y CAMINOS DE HERRADURA.
La Provincia de San Antonio de Putina tiene 25 vías de interconexión vecinal
con una longitud total de 293.78 km. de los cuales 172.86 km están afirmadas y
120.92 km están sin afirmar; así también se cuenta con 29 caminos de Herradura
con una longitud de 226.50 Km.; estas longitudes corresponde a los 05 distritos
que conforma la Provincia, con el siguiente detalle:
1. CAMINOS VECINALES.
Los caminos vecinales dentro de la provincia atienden en general a todos
los mayores centros poblados y también a otros de menor importancia,
tanto que es posible que por su baja utilización no se justifique el necesario
esfuerzo que significa su mantenimiento. Los costos de mantenimiento
generalmente son omitidos en el momento de construir una nueva vía
sobre todo si esta se realiza con esfuerzos comunales. De allí que muchos
de estos caminos quedan incluso intransitables. Parte de estos caminos,
por esas condiciones de intransitables han quedado sin ser inventariados
como caminos vecinales y les ha incluido como caminos de herradura,
porque en esencia cumplen las funciones que tienen éstos.
En ese sentido, consideramos conveniente destacar los principales
caminos de todos los inventariados y describir someramente su
importancia.
Las principales carreteras vecinales, son aquellas que unen las capitales
de los distritos con la capital de la provincia, además de conectar con
caminos de mayor importancia, unir con capitales de Distritos de la
Provincia o fuera de ella, o que sean de importancia socioeconómica para
el distrito o provincia.
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2. ESTADO SITUACIONAL.
En general el estado situacional de los caminos vecinales es transitable,
pero se requiere realizar a la brevedad posible trabajos para mejorar sobre
todo la superficie de rodadura, como también !as obras de arte y drenaje.
Las características principales de los caminos vecinales es la siguiente:

Plataforma de Rodadura.
Del total de la Red Vial Vecinal de la Provincia de San Antonio de
Putina el estado situacional de la plataforma de rodadura es la
siguiente:

Plataforma de codadura sin afirmado 14 Caminos Vecinales.

Plataforma de rodadura con afirmado 11 Caminos Vecinales
Cabe señalar que se tiene como ancho promedio:

Plataforma de rodadura sin afirmado. 3.2 metros.

Plataforma de rodadura con afirmado. 3.8 metros.

Drenaje.
Los caminos vecinales cuentan con obras de drenaje como son:
Puentes, Pontones, Alcantarillas. Tajeas y Badenes.
Los puentes se encuentran en regular estado de conservación; estos
son en su totalidad de concreto armado.
Los pontones en su mayoría son de concreto armado, su estado de
conservación es regular: así también se ha encontrado pontones
construidos con rollizos de madera tos cuales se encuentran en mal
estado producto de la humedad imperante en la zona, los cual genera
un peligro dentro de la transitabilidad del camino.
Las alcantarillas en un 90% son de concreto armado, existen también
alcantarillas de Tubería Metálica Corrugada (TMC); los cuales se
encuentran colmatadas, por lo que se requiere realizar trabajos de
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limpieza.
Una de las obras de drenaje que predominan por su bajo costo de
construcción, son las tajeas que han sido construidos en la mayor parte
de los caminos vecinales, sobre todo en aquellas caminos que se
desarrollan a lo largo de laderas, o también para drenar las aguas
estacionarias producto de las precipitaciones pluviales.
En los caminos vecinales existen badenes que han sido construidos de
concreto ciclópeos, piedra emboquillada y también de piedra, su estado
de conservación es malo porque se encuentran colmatadas, no
cumpliendo con evacuar las aguas pluviales perjudicando de esta
manera la conservación del estado de la plataforma de rodadura.

Señalización.
Los caminos vecinales no cuentan en un 95% ni con señales
informativas (hitos kilométricos), ni preventiva.
3.1.5 SITUACIÓN DE LA RED VIAL Y SU IMPACTO EN EL DESARROLLO DE
LA PROVINCIA.
La infraestructura vial de la provincia de San Antonio de Putina, vista en
conjunto muestra una situación general de precariedad y de falta de coherencia
en su atención por parte de los organismos encargados de su mantenimiento y
desarrollo. Ocurre por ejemplo que dentro del sistema departamental no recibe un
mantenimiento rutinario los tramos que tienen los mayores volúmenes de tránsito
vehicular como es el que conduce desde el empalme proveniente de Juliaca y
que lleva hacia Ananea y Sandia, en cambio sí lo hace en un tramo de poco flujo
como es el que conduce de Cojata a Sina. Lo mismo sucede con el sistema
vecinal que no tiene mantenimiento rutinario para la vía vecinal que conduce
desde el desvió a Ananea hasta los centros mineros de la Rinconada y Cerro
Lunar de Oro y sí lo hace en las vías vecinales que conducen por una parte a
Picotani un criadero de vicuñas, y por otra a Ayrampuni, un pueblo pequeño
aunque capital distrital pero sin mayores recursos.
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Hemos visto que esta provincia tiene como principal actividad la minera y que
gran parte de su economía gira en torno a ella. Naturalmente que en ese sentido
las vías más importantes son las que conducen a los campamentos mineros, por
lo que estas vías son las que tiene un gran impacto en el desarrollo de la
provincia ya que significa la posibilidad para miles de familias residentes en las
áreas vecinas y no tan vecinas de acceder a la actividad minera artesanal que se
ha constituido en una de las pocas alternativas de trabajo remunerado que se
verifica en esta parte de nuestro país.
Consideramos que este enorme impacto de orden económico de dichas vías,
debe traducirse en un programa de atención a ellas corno lo urgente y prioritario
concentrar todos los esfuerzos necesarios para poner a este eje vial minero en
mejores condiciones y mantener ese nive1 en beneficio de las miles de familias
que circulan por él cotidianamente. Este impacto, está fuera de toda duda por lo
que el mismo gobierno regional a través del plan vial departamental pone a esta
vía como la prioritaria al nivel de todos los caminos departamentales de Puno. En
la consideración del Gobierno Regional también cuenta el hecho de que
comunica también a toda esta región con la selva de Puno (Sandia y San Juan
del Oro) que hasta la actualidad permanece muy poco explotada.
Sin embargo, se debe señalar que el principal impacto lamentablemente se
dirige hacia Juliaca, como lo demuestran los movimientos que se registran en la
red vial de la provincia. El predominio de Juliaca como ciudad intermedia de
servicios y la Rinconada el centro laboral es evidente. Está fuera de los alcances
del presente estudio, pero se puede afirmar sin ningún riesgo de equivocación
que los mayores excedentes que se generan en las explotaciones mineras de la
provincia se trasladan principalmente a Juliaca.
Es todavía muy incipiente el impacto que se da sobre el desarrollo interno por
esas razones expuestas. Algo del impacto favorable se puede apreciar en la
ciudad capital donde se vienen levantando algunas edificaciones modernas, pero
que todavía lucen como lunares y no se ve mayor crecimiento en su actividad
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económica que permanece estacionaria.
Quizá el problema mayor se enfrenta está en el alto grado de informalidad en
la que se desenvuelve la actividad minera, que no genera ingresos para los
gobiernos ni local, ni regional ni nacional.
Lo mismo podría decirse respecto a la contribución de los usuarios directos de
la red vial provincial, que hacen abuso de ella porque llevan elevados pesos sin
restricciones de ningún tipo y sin aportar para su sostenimiento, excepto en un
pequeño tramo dentro del mismo distrito de Ananea por común acuerdo.
3.2 IMPORTANCIA DEL MEJORAMIENTO DE LA VÍA AFIRMADA ANANEA COJATA.
Dentro de la provincia de San Antonio de Putina, no existen distritos
incomunicados. En realidad existen algunas vías que tienen un uso restringido y
muchos otros que gracias a la iniciativa comunal vienen ejecutando. Sin embargo,
considerando los bajos volúmenes de tránsito que tienen, y los inevitables costos
de mantenimiento que generalmente no se efectúan, es conveniente plantear una
estrategia bien clara respecto a las nuevas construcciones.
Es necesario revertir la meta política de construir y mejorar carreteras, sin
tomar en consideración los gastos corrientes de mantenimiento que dichas
construcciones suponen. Dicha política a la larga, supone la pérdida de dichas
inversiones y, tal como sucede en la actualidad, la posición de red vial en malas
condiciones, con todas las consecuencia negativas que ello supone.
Dentro de las necesidades que se pueden atender mediante la construcción de
nuevas vías, existen muy pocas que impliquen la incorporación de nuevas zonas
o la comunicación de zonas aisladas, distintas a la consolidación de la explotación
minera y toda la gama de derivados que a futuro pueda crearse a partir de estas
explotaciones; la actividad minera actual exige el mejoramiento de todas las vías
vecinales de la provincia, dentro de estas cobra mucha importancia la vía
afirmada Ananea – Cojata, donde el afirmado no es atendido hace mucho tiempo,
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en la actualidad este tramo tiene una circulación significativa de vehículos, lo que
exige su mejoramiento en afirmado.
3.3
IMPLICANCIA
DE
LAS
BAJAS
TEMPERATURAS
DEL
MEDIO
AMBIENTE DE LA ZONA EN EL AFIRMADO Y/O CONSTRUCCIÓN DE
LA VÍA ANANEA - COJATA.
Es sabido que si la temperatura del agua llega al punto de congelación de la
misma, el agua se torna sólida y su volumen aumenta. Tanto el punto de congelación, como el coeficiente de expansión volumétrica dependen de la presión
actuante. A la presión atmosférica, la congelación del agua ocurre a 0°C, en tanto
que bajo una presión de 600 atmósferas el agua se congela a -5°C y a 1,100
atmósferas a -10°C. Los respectivos coeficientes de expansión volumétrica son
0.09 a 1 atmósfera, 0.102 a 600 y 0.112 a 1,100 atmósferas. (JUAREZ BADILLO,
1973)
Cuando el agua se congela en masas de grava o arena limpias, su volumen
aumenta; pero no necesariamente un l0 % del volumen inicial de vacíos, como
quedaría sugerido por los coeficientes de expansión volumétrica antes citados,
puesto que el agua puede drenarse durante la congelación. Si el agua está homogéneamente incorporada a la masa de suelo, como es usual, la congelación
afecta al conjunto de dicha masa, sin que se formen capas o lentes aislados de
hielo; éstos se formarán, por el contrario, cuando se congelen in situ masas de
agua libre previamente existentes. En muchos suelos relativamente finos, tales
como los limos saturados o las arenas limosas también saturadas, el efecto de la
congelación depende mucho del gradiente con que se abate la temperatura. Un
enfriamiento rápido provoca la congelación del agua allí donde se encuentra, pero
si el descenso es gradual, la mayor parte del agua se agrupa en pequeñas capas
de hielo paralelas a la superficie expuesta al enfriamiento. Resulta así una
alternancia de capas de suelo helado y delgados estratos de hielo. (JUAREZ
BADILLO, 1973)
En condiciones naturales, en suelos limosos expuestos a fuerte descenso de
temperatura, se forman capas de hielo de varios centímetros de espesor. La
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formación de estratos de hielo limpio indica una emigración del agua de los vacíos
hacia el centro de congelamiento; esta agua puede proceder de los vacíos del
propio suelo o ser absorbida de un acuífero, situado bajo la zona de congelación.
La Fig. 3 muestra las distintas posibilidades que pueden presentarse en un
espécimen de suelo fino.
El espécimen A descansa en una base sólida e impermeable, en tanto que los
B y C tienen su parte inferior sumergida en agua. En los tres casos, la temperatura de las caras superiores se mantiene por abajo del punto de congelación
del agua. En A, el agua que forma los estratos finos del hielo procede de la parte
inferior del espécimen, en tanto que en el B, el agua procede de la fuente inferior.
Terzaghi llamó al espécimen A un sistema cerrado por no variar en él el contenido
total de agua en la masa de suelo; en contraposición, B sería un sistema abierto.
El caso C, aunque pudiera parecer un sistema abierto, lo es cerrado, por efecto
de la capilaridad de grava fina existente. (JUAREZ BADILLO, 1973)
En el sistema A, el agua que forma los lentes de hielo asciende de la parte
inferior, con lo que se induce un proceso de consolidación en la zona inferior de
la muestra, análoga al que se produce cuando el agua sube por capilaridad hacia
una superficie de evaporación. Seguramente el proceso prosigue hasta que el
contenido de agua en la parte inferior del espécimen se reduce al límite de
contracción, siempre y cuando la temperatura ambiente sea lo suficientemente
baja. El incremento total de volumen asociado a un sistema cerrado tendrá, así,
como límite el incremento volumétrico que el agua sufre por congelación; por lo
general oscila entre el 3 % y el 5 % del volumen total del suelo.
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FIGURA 3
CASOS DE FORMACIÓN DE HIELO EN SUELOS FINOS SEGÚN TERZAGHI.
FUENTE: FORMACIÓN DE HIELO EN SUELOS FINOS TERZAGHI
En los sistemas abiertos (sistema B dé la Fig. 3), el desarrollo inicial de los
lentes de hielo también se debe al agua que comienza a ascender de los niveles
inferiores del suelo, con lo que la muestra también se consolida en un principio.
Sin embargo, a medida que el proceso progresa, aumenta la cantidad de agua
que se va extrayendo de la fuente de agua libre, hasta que se igualan los flujos
procedentes de la parte inferior de la muestra y de la fuente libre, a partir de cuyo
momento se mantiene constante el contenido de agua en la parte inferior de la
muestra.
La observación en regiones en que prevalecen muy bajas temperaturas
durante mucho tiempo demuestra que cuando un suelo natural trabaja como
sistema abierto pueden formarse en él lentes de hielo de varios metros de
espesor. Un sistema abierto se convierte en cerrado sin más que intercalar entre
la superficie de congelamiento y el nivel freático una capa de grava, análoga a la
simbolizada en el espécimen C de la Fig. 3. Como el agua ya no puede subir por
capilaridad, atravesando la capa de suelo grueso, de tal estrato hacia arriba el
suelo se comporta como un sistema cerrado.
Se ha encontrado que los lentes de hielo no se desarrollan a no ser que, en
añadidura a las condiciones climáticas necesarias, exista en el suelo un cierto
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porcentaje mínimo de partículas finas. También tienen influencia el grado de
uniformidad de las partículas y el tipo de estratificación. La forma cuantitativa en
que afecta cada uno de estos factores no está dilucidada por completo. En
general, se dice que un suelo es susceptible a la acción de las heladas, cuando
pueden desarrollarse en él lentes apreciables de hielo puro. (JUAREZ BADILLO,
1973)
3.3.1 ANÁLISIS DE LA TERMODINÁMICA DE SUELOS.
La
superficie
del
suelo
es
considerada
con
frecuencia,
por
los
geofísicos, como una superficie de discontinuidad -térmica. No obstante más que
de una verdadera superficie, se trata de una delgada película o capa, de basta 50
ó 60 cm. de espesor, donde el gradiente es extremadamente elevado. Como
consecuencia de esos notables gradientes, la capa superficial de las rocas
experimenta en su masa esfuerzos mecánicos y cambios de estado físico que
están en la base de potentes fenómenos morfológicos. De ahí el interés con que
geógrafos, geólogos, físicos e Ingenieros han emprendido el estudio de los
mecanismos que constituyen la termodinámica especial de esa capa externa de
los suelos. La complejidad de este dominio, es la causa de que, si bien los
primeros estudios sistemáticos datan de la tercera década de nuestro siglo,
todavía pueda considerarse un campo virgen para la investigación, especialmente
en sus aplicaciones a la morfología.
3.3.2 CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO DE LOS SUELOS.
Es
bien
conocido
que
la
radiación
interna
del
globo
es
constante,
si
casi insignificante. Sus 47 calorías gramo por cm2 y por año
apenas representan una dos milésima parte de la radiación externa. Por ello, la
temperatura del suelo y del subsuelo dependerá de la temperatura en la superficie
rocosa, cuyos factores conviene precisar. Estos factores actúan en sentido
opuesto determinando ganancias o pérdidas caloríficas. Las ganancias o
acumulaciones de calorías mediante las que él suelo se calienta proceden
fundamentalmente de flujos de calor externos y cuya fuente por excelencia es la
radiación solar directa, así como la indirecta recibida a través del resto de la masa
celeste.
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Actúan además dos aportaciones externas, la de calor conductivo traído por
masas de aire alógenas y la de los cambios de estado físico de la materia con
carácter exotérmico: condensación o congelación de la humedad Ambos aportes,
aunque sensibles, tienen efectos mucho más débiles, por el contrario, el suelo
experimenta pérdidas caloríficas y, en consecuencia, enfriamiento, por tres
mecanismos: convección, evaporación o fusión y especialmente por radiación
oscura o irradiación. En el contacto con la superficie topográfica nacen
incesantemente corrientes convectivas ya que su temperatura difiere de la del
aire. Asimismo es también el suelo quien proporcionará las cantidades de calor
necesarias para el cambio de estado del agua que contiene, evaporando o
fundiendo. En cuanto a la irradiación del suelo, es proporcional a la cuarta
potencia de su temperatura absoluta y por ello más fuerte de día que de noche, si
bien durante el día es compensada y superada por la radiación del sol y del cielo.
Pero con todo, esta compleja interacción de factores todavía podría
considerarse simple si sobre ella no actuasen otros dos factores de gran
importancia. El primero es el vapor de agua de la atmósfera y su presión, que
constituye esencialmente un filtro de malla selectiva ya que mientras deja pasar
las radiaciones solares cortas, retiene e impide la pérdida al espacio exterior de
las irradiaciones terrestres de gran longitud de onda. Al mismo tiempo emite la
radiación solar recibida. Pero, y este es el segundo factor de importancia, el
enfriamiento y calentamiento de la superficie del suelo serán siempre función de
su capacidad calorífica (producto de la masa por el calor especifico) y de su
conductibilidad. Ambas propiedades aumentan con el grado de humedad. Así, los
suelos secos se calentarán y enfriarán. Infinitamente más rápidos que los suelos
húmedos.
3.3.3 LA TEMPERATURA DEL SUELO Y LA RADIACIÓN SOLAR.
El
el
estudio
suelo
y
comparativo
de
las
de
las
variaciones
cantidades
térmicas
de
de
éste
calor
es
recibidas
por
particularmente
sugestivo. Los datos de los elementos climatológicos así relacionados los hemos
obtenido en el observatorio de Levante en Valencia. La radiación solar, en
unidades calorías-gramo por centímetro cuadrado y por minuto, abarca el periodo
de 1973 a 1976. Frente a ella, los valores térmicos utilizados como término de
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comparación, no son los del propio suelo, cuya determinación no se realiza, sino
los del aire. No obstante, habida cuenta que el caldeamiento del aire en las
proximidades del suelo está, en función del mismo, las relaciones establecidas
son válidas.
Como podemos observar, la temperatura y la radiación solar varían en el
mismo sentido con sólo un pequeño desplazamiento: el mínimo término no se
produce hasta enero-febrero y el máximo en agosto. Sin embargo, sus
variaciones no son proporcionales atendiendo a la relación R/T. En efecto, la
temperatura T que caracteriza un cierto estado térmico del suelo, es la resultante
de dos acciones principales que se oponen, una debida a la misma radiación solar
que aporta calorías, la otra a la irradiación nocturna que significa pérdidas
caloríficas. En estas condiciones, teóricamente, la relación R/T debería ser
máxima en diciembre y mínima en julio, es decir en la época de los solsticios y
correspondiéndose con las duraciones máximas y mínimas de la irradiación
nocturna. Pero en la realidad el máximo se observa en .abril y el mínimo en
diciembre. El retraso del máximo se explica fácilmente por el hecho de que el
aporte de calorías en el momento del solsticio de invierno es muy débil mientras la
irradiación nocturna es Intensa, de tal modo que el suelo no llega a su punto
térmico más bajo hasta abril, si bien la radiación solar aumenta desde enero, con
lo que la separación entre R y T es máxima en esta época, Pero con el rápido
aporte de calorías y la reducción de la irradiación nocturna, este retraso tiende a
anularse y así la relación R/T disminuye.
3.3.4 INFLUENCIA DE LOS CAMBIOS DE ESTADO.
Como
podemos
observar,
mientras
la
superficie
y
el
nivel
de
2 cm. ofrecen curvas semejantes con el amortiguamiento debido en profundidad,
en cambio la curva del nivel 10 cm. no ofrece paralelismo en detalle. No obstante,
en el conjunto de la evolución diurna sigue el mismo régimen de superficie, si bien
con
un
amortiguamiento
notablemente
y
especialmente
con
un
gran
desplazamiento.
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La temperatura a 10 Cm. de profundidad, entre las 4 y las 10 horas se mantuvo
a 0°, mientras en los niveles de superficie descendía a – 8° y-5°. Estos mismos
niveles a partir de las 10 horas comenzarán a elevar la temperatura que a las 12
ya es positiva y a las 14 horas alcanza el máximo térmico con 14 grados,
momento en que, por el contrario, a 10 cm. de profundidad se acusa con - 0'5
grados el mínimo diurno, no alcanzando su máximo hasta cuatro horas después
que en superficie. Durante un periodo semejante de cuatro horas de duración,
entre las 12 y las 16, la superficie ha deshelado notablemente, mientras que a 10
cm. persiste el estado de congelación. La explicación de estos fenómenos se
halla en la ley de los cambios de estado físico, la cual sostiene que la temperatura
permanece constante tan largo tiempo como el cambio de estado tarda en
completarse. En este proceso interviene la cantidad de agua que siempre existe
en el suelo; así, cuando la temperatura desciende a 0 grados, esta cantidad de
agua se congela y la temperatura cesa de descender en tanto que dura la
solidificación. Este tiempo suele prolongarse por el hecho de que las capas del
suelo comunican entre ellas y que el vapor se condensa en las más frías.
Mientras dura este proceso de congelación, las capas más profundas están
resguardadas contra la propagación de la helada; una vez ha concluido el cambio
de estado, el suelo experimenta, aunque amortiguadas, las oscilaciones térmicas
de superficie. Asimismo, durante el deshielo, el retraso al calentamiento es
todavía más acusado ya que las cantidades de calor que vienen de la superficie
deben emplearse durante un tiempo en producir la fusión de la capa congelada,
cuya riqueza en agua se ha acrecentado a expensas de las capas más profundas
durante el período de enfriamiento. Uno de los papeles de la humedad del suelo
es pues el de formar en la capa superior una especie de pantalla en la que, como
consecuencia de los cambios de estado del agua que contiene, la, propagación
del calor en profundidad no se realiza normalmente. Para el interés del presente
trabajo interesa fundamentalmente el período de enfriamiento del suelo por el
congelamiento del agua por las bajas temperaturas de las zonas altas en el
departamento de Puno.
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INCIDENCIA DE LAS BAJAS TEMPERATURAS EN SUELOS DE
CANTERA PARA EL MEJORAMIENTO DE AFIRMADO DE LA VíA
ANANEA – COJATA.
“Cuando el agua se congela en los vacíos de un suelo bajo una presión
moderada actúa como una cuña, que separa las partículas sólidas y aumenta el
volumen de los vacíos. Si el suelo no es susceptible a la helada, como las gravas
y las arenas o si trabaja como un sistema cerrado, el aumento de volumen tiene
como límite superior, según se dijo, un 10 % del volumen inicial de los vacíos, por
lo que en una formación con superficie horizontal, la elevación de dicha superficie
no puede ser mayor que:
h = 0.1 n H
(7-a)
donde:
“n” es la porosidad del suelo y
“H” el espesor en que se deja sentir el efecto de la congelación.
Por otra parte, en un sistema abierto constituido por suelo susceptible a las
heladas, la expansión por congelación puede ser mucho mayor que el límite
indicado. La presión que ejerce el suelo congelado al expandirse es difícil de
medir con cierta exactitud, pero es grande y, teóricamente, puede llegar a valores
de un orden extraordinario, que exceden con mucho a las cargas usuales
sobrepuestas. Así, cualquier estructura colocada sobre el suelo se levanta
juntamente con él.
Durante el deshielo de primavera, la zona congelada se funde, proceso que
ocurre en varias semanas y va acompañado de asentamientos del subsuelo. Este
asentamiento depende de si se han formado o no lentes de hielo puro durante el
periodo de congelación. En suelos no susceptibles, el asentamiento máximo posible también estará acotado por la expresión 7-a y otro tanto sucederá en los
sistemas cerrados. En ambos casos el valor real del asentamiento no puede
exceder al aumento previo de volumen por congelación. En los sistemas abiertos
de suelos susceptibles, cuando se han formado cristales de hielo puro, el
asentamiento del deshielo está formado no sólo por el volumen del hielo, sino
también por los colapsos estructurales de las bóvedas donde se alojaban los
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cristales, lo que puede llegar a ser un efecto importante, Las estructuras que
sufren estos asentamientos suelen pasar por graves dificultades, agravadas por el
hecho de que los asentamientos diferenciales son normalmente importantes.
Estos efectos suelen causar graves daños a carreteras”. (JUAREZ BADILLO,
1973)
3.4.1 RECOMENDACIONES PARA EL CONTROL DEL CONGELAMIENTO DE
SUELOS EN OBRAS DE AFIRMADO DE LA VÍA ANANEA – COJATA.
“En los suelos que forman taludes y laderas, la acción de la congelación es un
movimiento de las partículas hacia el pie del talud. Si el material no es susceptible
a la helada, durante la congelación la frontera del talud se desplaza normalmente
a la posición inicial y durante el deshielo cada uno de sus puntos desciende
verticalmente, con un desplazamiento neto resultante hacia el pie del talud. Si los
suelos son susceptibles, en especial si son limosos, la mayor parte del
desplazamiento de las partículas ocurre durante la licuación posterior de los
lentes de hielo formados en el periodo de la congelación, paralelamente a la
superficie del talud; esta licuación hace que el suelo colocado sobre los lentes de
hielo se desintegre y fluya prácticamente como un líquido viscoso; este fenómeno
se conoce con el nombre de solifluxión. En los muros de retención, la congelación
del agua libre del suelo tras la estructura causa un aumento de presión sobre ella,
desde luego mucho mayor en los suelos susceptibles al fenómeno. Este aumento
de presión, reiterado a través del tiempo, puede llegar a producir el colapso del
muro; en estructuras de concreto, la falla puede llegar a presentarse por esfuerzo
cortante en la sección entre el muro y su losa de cimentación”. (JUAREZ
BADILLO, 1973)
El espesor de los lentes de hielo que se forme en los suelos susceptibles a la
congelación depende de muchos factores, entre los que pueden enumerarse el
grado de susceptibilidad del suelo, la facilidad de drenaje (tanto para absorber,
como para ceder agua), la intensidad del frío y duración del mismo, especialmente
este último factor. Las soluciones que se han adoptado para evitar la acción
nociva del congelamiento de las capas superficiales del terreno por efecto
climático, pueden agruparse en tres tipos diferentes:
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a) Substitución de suelos susceptibles por otros no susceptibles, hasta
profundidades que lleguen más abajo que la penetración del efecto
climático externo.
b) Drenaje adecuado, para abatir el nivel freático a una profundidad mayor
que la altura máxima de ascensión capilar del suelo.
c) Conversión de un sistema abierto pre-existente en cerrado. Esto se logra
colocando al nivel aproximado de la profundidad de congelación una capa
del material grueso, no capilar. Posteriormente se volverá a rellenar la
excavación, con el material original.
Lo anterior debe aplicarse necesariamente en las carreteras sobre todo las que
se encuentran a más de 3000 m.s.n.m. Además de los cambios volumétricos
comentados en los párrafos anteriores, el deshielo en los suelos produce una
disminución en la resistencia al esfuerzo cortante de los mismos y,
consecuentemente, una disminución de su capacidad de carga. Esto es fácilmente explicable, pues al fundirse el hielo, el suelo se comprime y el agua
experimenta presiones de poro, que sólo se disipan cuando se produzca un
completo drenaje, lo que sucede normalmente en un periodo de varias semanas,
a no ser que se hayan tomado precauciones especiales.
3.4.2 CLASIFICACIÓN DE SUELOS DE CANTERA EN FUNCIÓN A LA
SUSCEPTIBILIDAD DE CONGELACIÓN PARA CONSTRUCCIÓN Y
AFIRMADO DE VÍAS.
Según A. Casagrande, un suelo puede considerarse como no susceptible a la
helada si posee menos de 3 % de partículas menores que 0.02 mm. El intervalo
crítico en el cual el material comienza a mostrarse susceptible oscila entre 3 % y
10 % del contenido de aquellas partículas, dependiendo de sus características
granulométricas. Los suelos susceptibles a la acción de la congelación pueden
clasificarse como se muestra en la tabla 4, ampliamente usada por los técnicos de
todo el mundo y elaborada con base en estudios clásicos de Terzaghi y
Casagrande. En dicha tabla, los suelos aparecen agrupados en orden de
susceptibilidad creciente.
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TABLA 4
CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS, SEGÚN SU SUSCEPTIBILIDAD A LOS EFECTOS DE
LA CONGELACIÓN
GRUPO
TIPO DE SUELO
F1
Gravas con 3 a 20 % de partículas menores que 0.02 mm.
F2
Arenas con 3 a 15 % de partículas menores que 0.02 mm.
F3-a
Gravas con más del 20 % de partículas menores que 0.02 mm.
F3-b
Arenas (excepto las finas limosas) con más del 15 % de partículas
menores que 0.02 mm.
F3-c
Arcillas (excepto finamente estratificadas), con IP>12.
F4-a
Todos los limos inorgánicos, incluyendo los arenosos.
F4-b
Arcillas finas limosas, con más del 15 % de partículas menores que
0.02 mm.
F4-c
Arcillas con Ip <12.
F4-d
Arcillas finamente estratificadas.
FUENTE: La Ingeniería de Suelos en las Vías Terrestres, Tomo 1, Obras Complementarias de Drenaje.
RICO, Alfonso y DEL CASTILLO, H. (1990).
Los suelos más peligrosos desde el punto de vista de la acción de la
helada son los que combinan la granulometría más fina, con la mayor
permeabilidad; por ejemplo, las arcillas finamente interestratificadas con
capas delgadas de arena son los suelos más peligrosos; también los limos,
las arenas limosas y las arcillas relativamente poco plásticas se distinguen
por su susceptibilidad. En general, se recomienda no usar los suelos F4
cuando sea de temer una acción climática intensa. Resultan especialmente
contraindicados en carreteras.
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DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN PARA SUELOS DE
CANTERAS A EMPLEARSE EN CONSTRUCCIÓN Y AFIRMADO DE LA
VÍA ANANEA - COJATA.
La profundidad de la zona de congelación de un suelo depende, según se dijo,
tanto de la duración, como del valor de las temperaturas que el ambiente alcance
bajo el punto de congelación. Para tomar en cuenta ambos factores en la
profundidad de penetración de una helada se ha definido el concepto de índice de
Congelación (IC).
Para los efectos de lo que sigue, se entenderá por un número de grados-día
(oC-día) la diferencia entre la temperatura media diaria de un lugar y la
temperatura de congelación del agua. Expresando la temperatura en grados
centígrados, la temperatura de congelación del agua es 0°C y el número de
grados día coincide con el que mide la temperatura media diaria del lugar. Un
número de grados-día, tal como 10°C-día puede resultar por una temperatura de
10°C que actúe un día o por una temperatura de 1°C que se sostenga 10 días.
Se dibuja para un invierno una gráfica acumulativa de grados-día contra el
tiempo, expresado en días, se obtiene una curva del tipo mostrado en el gráfico 1,
que corresponde al lugar del proyecto. En dicha gráfica, el índice de Congelación
puede calcularse como el número de grados-día entre los puntos máximo y
mínimo de la curva. El índice de Congelación resulta, así, ligado a un invierno
dado. El índice Normal de Congelación es el promedio de los índices de
congelación de un lugar, considerados a lo largo de un lapso prolongado,
usualmente de 10 o más años. La aplicación principal de estos conceptos ocurre
en carreteras y aeropistas, en donde frecuentemente se desarrollan curvas
experimentales con los espesores mínimos de material no susceptible, que deben
colocarse para proteger al suelo situado bajo la subrasante de los efectos de la
congelación. Es frecuente dar estos espesores de protección en términos del
índice Normal de Congelación de las regiones de que se trate, correspondiendo,
como es obvio, los mayores espesores de protección a los mayores índices.
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La penetración de la congelación en el terreno se relaciona con el índice de
Congelación; el gráfico 1.
GRÁFICO 1
PENETRACIÓN DE LA HELADA EN FUNCIÓN DEL ÍNDICE DE
CONGELACIÓN, EN UN MATERIAL GRANULAR NO SUSCEPTIBLE,
BIEN DRENADO
FUENTE: MECANICA DE SUELOS TOMO III JUAREZ BADILLO
Para la aplicación más específica del cálculo del índice de congelación se ha
tomado en consideración la información expedida por el Servicio Nacional de
Meteorología e hidrología Senamhi – Puno, que corresponde a la estación
Ananea de la provincia de San Antonio de Putina.
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CUADRO 3
REGÍSTRO DE BAJAS TEMPERATURAS
LUGAR: ESTACIÓN ANANEA – PROV. SAN ANTONIO DE PUTINA
MESES : ABRIL, MAYO, JUNIO Y JULIO
MES
DIA
TEMP.
(OC)
% TEMP.
MES
DIA
TEMP.
(OC)
ACUM.
% TEMP.
MES
AÑO: 2005
DIA
ACUM.
TEMP.
% TEMP.
(OC)
ACUM.
MES
DIA
TEMP.
% TEMP.
(OC)
ACUM.
MAYO
1
4
28
JUNIO
1
-10
-200
JULIO
1
-10
-512
MAYO
2
5
33
JUNIO
2
-14
-214
JULIO
2
-3
-515
MAYO
3
6
39
JUNIO
3
-15
-229
JULIO
3
-4
-519
MAYO
4
7
46
JUNIO
4
-6
-235
JULIO
4
9
-510
MAYO
5
8
54
JUNIO
5
-7
-242
JULIO
5
7
-503
MAYO
6
3
57
JUNIO
6
-3
-245
JULIO
6
9
-494
MAYO
7
-4
53
JUNIO
7
-4
-249
JULIO
7
5
-489
MAYO
8
-4
49
JUNIO
8
-12
-261
JULIO
8
9
-480
MAYO
9
-8
41
JUNIO
9
-7
-268
JULIO
9
7
-473
MAYO
10
-7
34
JUNIO
10
-10
-278
JULIO
10
8
-465
MAYO
11
-10
24
JUNIO
11
-11
-289
JULIO
11
10
-455
MAYO
12
-13
11
JUNIO
12
-13
-302
JULIO
12
9
-446
MAYO
13
-14
-3
JUNIO
13
-14
-316
JULIO
13
9
-437
MAYO
14
-8
-11
JUNIO
14
-16
-332
JULIO
14
8
-429
MAYO
15
-9
-20
JUNIO
15
-18
-350
JULIO
15
9
-420
MAYO
16
-15
-35
JUNIO
16
-4
-354
JULIO
16
10
-410
MAYO
17
-13
-48
JUNIO
17
-16
-370
JULIO
17
10
-400
MAYO
18
-12
-60
JUNIO
18
-13
-383
JULIO
18
11
-389
MAYO
19
-15
-75
JUNIO
19
-12
-395
JULIO
19
7
-382
ABRIL
20
2
2
MAYO
20
-7
-82
JUNIO
20
-15
-410
JULIO
20
14
-368
ABRIL
21
2
4
MAYO
21
-8
-90
JUNIO
21
-11
-421
JULIO
21
13
-355
ABRIL
22
1
5
MAYO
22
-6
-96
JUNIO
22
-8
-429
JULIO
22
12
-343
ABRIL
23
1
6
MAYO
23
-7
-103
JUNIO
23
-14
-443
JULIO
23
16
-327
ABRIL
24
3
9
MAYO
24
-8
-111
JUNIO
24
-13
-456
JULIO
24
9
-318
ABRIL
25
3
12
MAYO
25
-10
-121
JUNIO
25
-8
-464
JULIO
25
7
-311
ABRIL
26
4
16
MAYO
26
-17
-138
JUNIO
26
-7
-471
JULIO
26
5
-306
ABRIL
27
4
20
MAYO
27
-7
-145
JUNIO
27
-8
-479
JULIO
27
6
-300
ABRIL
28
1
21
MAYO
28
-10
-155
JUNIO
28
-8
-487
JULIO
28
5
-295
ABRIL
29
2
23
MAYO
29
-13
-168
JUNIO
29
-9
-496
JULIO
29
14
-281
ABRIL
30
1
24
MAYO
30
-12
-180
JUNIO
30
-6
-502
JULIO
30
5
-276
MAYO
31
-10
-190
JULIO
31
7
-269
Máximo valor positivo : (+) 57
Máximo valor negativo : (-) 519
Índice de Congelación:
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FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA
GRAFICO 2
ÍNDICE DE CONGELACIÓN
FUENTE: MECANICA DE SUELOS TOMO III JUAREZ BADILLO. Pag 447
RESUMEN 2:
 Índice de congelación
=
 Penetración de la congelación =
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CONCLUSIONES:
 Se ha tomado información del registro de temperaturas de la zona de
estudio SENAMHI de Ananea – Puno del año 2005, año en que se
presentó la más bajas temperaturas de los últimos 20 años.
 Los resultados obtenidos con el empleo del gráfico 2, y resultados del
proceso del cuadro 3, se determinó un valor del índice de congelación de
580, con este valor obteneos una penetración de congelación a una
profundidad de 150 cm.
 La penetración de congelación de 1.50 m.; permite su empleo para muchos
componentes de una vía; como:
o
Construcción de sub drenes, hasta profundidades de 1.5 m., debe tener
pendiente significativa para dar mayor movilidad al agua y evitar el
congelamiento.
o
Construcción de alcantarillas, pontones y otros, hasta profundidades de
1.50m., de igual forma deben tener pendiente que permita más
velocidad del agua, a fin de evitar su congelamiento, si esta tiene poco
movimiento interactuado con el tipo de suelo; en esto; los suelos finos
permiten menor circulación del agua, por tanto más posibilidad de
congelación, aumento de volumen y más exposición a la destrucción.
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3.6 CARACTERÍSTICAS DE UBICACIÓN DE LAS CANTERAS DE SUELOS
SELECCIONADAS PARA EL MEJORAMIENTO DEL AFIRMADO DE LA
VÍA ANANEA – COJATA.
3.6.1 CARACTERÍSTICAS DE UBICACIÓN Y POTENCIALIDAD DE LA
CANTERA CALLUCHANI.
CUADRO 4
CANTERA: CALLUCHANI
UBICACIÓN: Cantera que se encuentra en el km. 3.00 + 100, de la Carretera Ananea – Cojata, de la
provincia San Antonio de Putina.
COORDENADAS
VERTICE
LADO
DISTANCIA
ESTE (X)
NORTE (Y)
COTA
A
B
C
D
A–B
B–C
C–D
D–A
88.05
85.84
68.55
91.07
462288.59
462237.89
462381.53
56231571
8366452.99
8366435.53
8366251.18
8366540.23
4642
4643
4646
4646
AREA EXPLOTABLE.
6926.00 m2
SITUACIÓN ACTUAL.
En explotación.
PROPIETARIO.
Privado.
VOLUMEN POR EXPLOTAR INICIALMENTE.
69260.00 m3.
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3.6.2 CARACTERÍSTICAS DE UBICACIÓN Y POTENCIALIDAD DE LA
CANTERA JACHATIRA.
CUADRO 5
CANTERA: JACHATIRA
UBICACIÓN: Cantera que se encuentra en el km. 11.00 + 100, lado derecho de la Carretera
Ananea – Cojata, de la provincia San Antonio de Putina.
COORDENADAS
VERTICE
LADO
DISTANCIA
A
B
C
D
A–B
B–C
C–D
D–A
38.56
41.03
28.31
47.72
ESTE (X)
NORTE (Y)
COTA
463277.17
463290.42
463328.34
463301.13
8373547.86
8373590.36
8373572.69
8373528.64
4787
4789
4803
4796
AREA EXPLOTABLE.
1484.00 m2.
SITUACIÓN ACTUAL.
En explotación.
PROPIETARIO.
Dentro del derecho de vía.
VOLUMEN POR EXPLOTAR INICIALMENTE.
14837.00 m3.
3.7 DETERMINACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICO MECÁNICAS DE
SUELOS DE CANTERAS SELECCIONADAS.
3.7.1 CARACTERÍSTICAS
FÍSICO
MECÁNICAS
DE
SUELOS
DE
LA
CANTERA CCALLUCHANI DE LA VÍA ANANEA – COJATA.
1. CARACTERÍSTICAS GRANULOMÉTRICAS DE SUELOS DE LA
CANTERA CCALLUCHANI DE LA VÍA ANANEA – COJATA.
TESIS: “IMPLICANCIA DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y EL TIPO DE SUELOS EN LOS
PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
ANANEA – COJATA.
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Facultad de Ingeniería y Ciencias Puras
Carrera Académico Profesional de Ingeniería Civil
CUADRO N° 6
RESULTADOS DE ENSAYO DE ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO
DE SUELOS DE LA CANTERA CCALLUCHANI
NORMAS
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO
MUESTRA
1
MTC – E107 - 2013
D10
CC
CU
CC
-.-
-.-
-.-
5-7
AASHTO/ASTM
CU
CC
<3
CU
5-7
<3
FUENTE: RESULTADO DE ENSAYOS DEL LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS Y CONCRETO DEL
GOBIERNO REGIONAL DE PUNO (VER ANEXOS)
NOTA: LOS VALORES ESTABLECIDOS POR EL MTC, ESTAN CONTENIDOS EN DG 2013.
CONCLUSIÓN: Los suelos que corresponden a la cantera de Calluchani
respecto a su granulometría no es recomendable, por la falta de
finos.
2. CARACTERÍSTICAS DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS DE LA
CANTERA CCALLUCHANI DE LA VÍA ANANEA – COJATA.
CUADRO N°7
RESULTADOS DE ENSAYO DE CLASIFICACIÓN DE
SUELOS DE LA CANTERA CCALLUCHANI
CLASIFICACIÓN DE SUELOS
NORMAS
MUESTRA
1
SUCS
AASHTO
MTC
AASHTO
GM
A – 2 – 4 (0)
A-1yA-2
A-1yA-2
FUENTE: RESULTADO LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS Y CONCRETO DEL GOBIERNO REGIONAL DE
PUNO. (VER ANEXOS)
NOTA: LOS VALORES ESTAN ESTABLECIDOS PARA LA CLASIFICACIÓN DE SUELOSPOR AASHTO Y MTC – 145.
TESIS: “IMPLICANCIA DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y EL TIPO DE SUELOS EN LOS
PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
ANANEA – COJATA.
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Carrera Académico Profesional de Ingeniería Civil
CONCLUSIÓN: Los resultados obtenidos en la cantera de Calluchani, en lo que
respecta a clasificación de suelos no son recomendables.
3. CARACTERÍSTICAS DE LÍMITES DE CONSISTENCIA DE SUELOS
DE LA CANTERA CCALLUCHANI DE LA VÍA ANANEA – COJATA.
CUADRO 8
RESULTADOS DE LÍMITES DE CONSISTENCIA DE SUELOS
DE LA CANTERA CCALLUCHANI
LIMITES DE CONSISTENCIA
NORMAS
MUESTRA
LL (W %)
LP (W %)
IP (W %)
MTC – E 111
AASHTO
31.9
24.4
7.5
IP = < 6%
IP = < 6%
1
FUENTE: RESULTADO LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS Y CONCRETO DEL GOBIERNO REGIONAL DE
PUNO. (VER ANEXOS)
NOTA: LOS VALORES PARA EL ÍNDICE DE PLASTICIDAD ESTAN ESTABLECIDOS EN EL MTC – E 207 Y AASHTO.
3.7.2 EVALUACIÓN DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS DE
LA CANTERA CCALLUCHANI SIN ADITIVO DE LA VÍA ANANEA –
COJATA.
CUADRO N° 9
RESULTADOS DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS DE LA
CANTERA CCALLUCHANI SIN ADITIVOS
TRATAMIENTO ESTADISTICO
N°
DIA
HORA
TEMP-PROM
DS (gr/cm3)
1
2
3
4
5
6
20/04/2015
21/04/2015
22/04/2015
23/04/2015
24/04/2015
25/04/2015
3.00 - 7.00
3.00 - 7.00
3.00 - 7.00
3.00 - 7.00
3.00 - 7.00
3.00 - 7.00
- 8°C a 5°C
-8°C a 5°C
-8°C a 5°C
-8°C a 5°C
-8°C a 5°C
-8°C a 5°C
1.738
1.697
1.696
1.715
1.729
1.746

X  X



X  X


0.018
-0.023
-0.024
-0.005
0.009
0.026
2
0.000324
0.000529
0.000576
0.000081
0.000025
0.000676
FUENTE: RESULTADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIO – ELABORACIÓN PROPIA
TESIS: “IMPLICANCIA DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y EL TIPO DE SUELOS EN LOS
PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
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Carrera Académico Profesional de Ingeniería Civil
N 6
X  10.321gr / cm 3

X  1.720 gr / cm 3

2



 X  X   0.002105 gr / cm 3



2
DETERMINACIÓN DE LA DESVIACIÓN ESTANDAR



X  X

S 
n 1
S
2
0.002105gr / cm 
3 2
6 1
S  0.0205gr / cm 3
ANÁLISIS DE RESULTADOS.
 Tomando en consideración los seis (6) procesos de compactación que se
efectuaron a las 3.00 a 7.00 hrs de la mañana y a temperaturas promedio
de -8°C a 5°C; se llegó a los siguientes resultados:
Densidad seca promedio
= 1.720 gr/cm3
Desviación estándar
= 0.0205 gr/cm3
 El valor de la desviación estándar, indica que la densidad seca alcanzada a
la hora y temperaturas indicadas puede emplearse para los cálculos
posteriores.
TESIS: “IMPLICANCIA DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y EL TIPO DE SUELOS EN LOS
PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
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CUADRO 10
RESULTADOS DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS DE LA
CANTERA CCALLUCHANI SIN ADITIVO
TRATAMIENTO ESTADISTICO
N°
DIA
HORA
TEMP-PROM

DS (gr/cm3)
1
2
3
4
5
6
20/04/2015
21/04/2015
22/04/2015
23/04/2015
24/04/2015
25/04/2015
8.00 - 11.00
8.00 - 11.00
8.00 - 11.00
8.00 - 11.00
8.00 - 11.00
8.00 - 11.00
5°C a 15°C
5°C a 15°C
5°C a 15°C
5°C a 15°C
5°C a 15°C
5°C a 15°C
X  X
1.834
1.816
1.805
1.815
1.787
1.800



X  X


0.024
0.006
0.005
0.005
0.023
0.010
2
0.000576
0.000036
0.000025
0.000025
0.000529
0.000100
FUENTE: RESULTADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIO – ELABORACIÓN PROPIA
N 6
X  10.857 gr / cm 3

X  1.810 gr / cm 3

2



 X  X   0.001291 gr / cm 3



2
DETERMINACIÓN DE LA DESVIACIÓN ESTANDAR



X  X

S 
n 1
S
2
0.001291gr / cm 
3 2
6 1
S  0.016 gr / cm 3
ANÁLISIS DE RESULTADOS.
 Tomando en consideración los seis (6) procesos de compactación que se
efectuaron a las 8.00 a 11.00 hrs., y a temperaturas promedio de -5°C a
15°C; se llegó a los siguientes resultados:
TESIS: “IMPLICANCIA DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y EL TIPO DE SUELOS EN LOS
PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
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Facultad de Ingeniería y Ciencias Puras
Carrera Académico Profesional de Ingeniería Civil
Densidad seca promedio
= 1.810 gr/cm3
Desviación estándar
= 0.016 gr/cm3
 El valor de la desviación estándar, indica que la densidad seca alcanzada a
la hora y temperaturas indicadas puede emplearse para los cálculos
posteriores.
CUADRO 11
RESULTADOS DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS DE LA
CANTERA CCALLUCHANI SIN ADITIVO
TRATAMIENTO ESTADISTICO
N°
DIA
HORA
TEMP-PROM

DS (gr/cm3)
1
2
3
4
5
6
20/04/2015
21/04/2015
22/04/2015
23/04/2015
24/04/2015
25/04/2015
12.00 - 4.00
12.00 - 4.00
12.00 - 4.00
12.00 - 4.00
12.00 - 4.00
12.00 - 4.00
11°C a 18°C
11°C a 18°C
11°C a 18°C
11°C a 18°C
11°C a 18°C
11°C a 18°C
X  X
1.998
1.982
2.004
1.998
1.998
1.984



X  X


0.008
-0.008
0.014
0.008
-0.002
-0.006
2
0.000064
0.000064
0.000196
0.000064
0.000004
0.000036
FUENTE: RESULTADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIO – ELABORACIÓN PROPIA
N 6
X  11.954 gr / cm 3

X  1.990 gr / cm 3

2



 X  X   0.000428 gr / cm 3



2
DETERMINACIÓN DE LA DESVIACIÓN ESTANDAR



X  X

S 
n 1
2
TESIS: “IMPLICANCIA DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y EL TIPO DE SUELOS EN LOS
PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
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S
0.000428gr / cm 
3 2
6 1
S  0.009 gr / cm 3
ANÁLISIS DE RESULTADOS.
 Tomando en consideración los seis (6) procesos de compactación que se
efectuaron a las 12.00 a 4.00 hrs., y a temperaturas promedio de 11°C a
18°C; se llegó a los siguientes resultados:
Densidad seca promedio
= 1.990 gr/cm3
Desviación estándar
= 0.009 gr/cm3
 El valor de la desviación estándar, indica que la densidad seca alcanzada a
la hora y temperaturas indicadas puede emplearse para los cálculos
posteriores.
TESIS: “IMPLICANCIA DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y EL TIPO DE SUELOS EN LOS
PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
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3.7.3 RESUMEN DEL PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS DE LA
CANTERA CCALLUCHANI SIN ADITIVO.
CUADRO 12
RESUMEN DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN LA CANTERA
CCALLUCHANI SIN ADICIÓN ALGUNA
N°
HORA
TEMP
NORMATIVIDAD
D.S (gr/cm)
EVALUACION
ESTADISTICA AASHTO (gr/cm3)
3
MTC (gr/cm )
1
3.00 - 7.00
-8°C a 5°C
1.720
> 1.900
> 1.900
Deficiente
2
8.00 - 11.00
5°C a 15°C
1.810
> 1.900
> 1.900
Deficiente
3
12.00 - 4.00
11°C a 18°C
1.990
> 1.900
> 1.900
Apropíado
FUENTE: RESULTADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIO – ELABORACIÓN PROPIA
GRÁFICO 3
GRÁFICO DEL COMPORTAMIENTO DE LA DENSIDAD SECA POR
COMPACTACIÓN CON EQUIPO PROCTOR MODIFICADO DE SUELOS DE LA
CANTERA CCALLUCHANI SIN ADITIVO
FUENTE: RESUMEN DE RESULTADOS, ELABORACIÓN PROPIA
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NOTA:
AASHTO : Valor mínimo de densidad seca sugerido por el AASHTO.
MTC
: Valor mínimo de densidad seca sugerido por el MTC.
1
: Valor de densidad seca promedio alcanzado a horas 3.00 – 7.00 y temperatura
promedio de -8°C a 5°C.
: Valor de densidad seca promedio alcanzado a horas 8.00 – 11.00 y
2
temperatura
promedio de 5°C a 15°C.
: Valor de densidad seca promedio alcanzado a horas 12.00 – 4.00 y
3
temperatura promedio de 11°C a 18°C.
GRÁFICO N° 4
GRÁFICO DE EVOLUCIÓN DE LA DENSIDAD SECA EN PROCESOS DE
COMPACTACIÓN A TEMPERATURAS DIFERENTES
FUENTE: RESUMEN DE RESULTADOS, ELABORACIÓN PROPIA



: Densidad seca promedio a 12.00 a 16.00 horas y temperatura
11°C a 18°C
: Densidad seca promedio a 8.00 a 11.00 horas y temperatura
5°C a 15°C
: Densidad seca promedio a 3.00 a 7.00 horas y temperatura
-8°C a 5°C
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3.7.4 ANÁLISIS
DE
PROCESOS
DE
COMPACTACIÓN
CON
ADITIVO
TERRAZYME EN LA CANTERA DE CCALLUCHANI DE LA VÍA
ANANEA –COJATA.
CUADRO N°13
RESULTADOS DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS DE LA
CANTERA CCALLUCHANI CON ADICIÓN DE ADITIVO TERRAZYME
TRATAMIENTO ESTADISTICO
N°
DIA
HORA
TEMP-PROM

DS (gr/cm3)
1
2
3
4
5
6
04/05/2015
05/05/2015
06/05/2015
07/05/2015
08/05/2015
09/05/2015
3.00 - 7.00
3.00 - 7.00
3.00 - 7.00
3.00 - 7.00
3.00 - 7.00
3.00 - 7.00
-8°C a 5°C
-8°C a 5°C
-8°C a 5°C
-8°C a 5°C
-8°C a 5°C
-8°C a 5°C
X  X
1.954
1.953
1.965
1.980
1.910
1.913



X  X


0.008
0.007
0.019
0.034
0.036
-0.033
2
0.000064
0.000049
0.000361
0.001156
0.001296
0.001089
FUENTE: RESULTADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIO – ELABORACIÓN PROPIA
N 6
X  11.675gr / cm 3

X  1.946 gr / cm 3

2



 X  X   0.004015 gr / cm 3



2
DETERMINACIÓN DE LA DESVIACIÓN ESTANDAR



X  X

S 
n 1
S
2
0.004015gr / cm 
3 2
6 1
S  0.063gr / cm 3
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ANÁLISIS DE RESULTADOS.
 Tomando en consideración los seis (6) procesos de compactación que se
efectuaron a las 3.00 a 7.00hrs., y a temperaturas promedio de -8°C a
5°C; se adiciono el aditivo terrazyme; y se llegó a los siguientes resultados:
Densidad seca promedio
= 1.946 gr/cm3
Desviación estándar
= 0.063 gr/cm3
 El valor de la desviación estándar, indica que la densidad seca alcanzada a
la hora y temperaturas indicadas puede emplearse para los cálculos
posteriores.
CUADRO N° 14
RESULTADOS DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS DE LA
CANTERA CCALLUCHANI CON ADICIÓN DE ADITIVO TERRAZYME
TRATAMIENTO ESTADISTICO
N°
DIA
HORA
TEMP-PROM
DS (gr/cm3)
1
2
3
4
5
6
04/05/2015
05/05/2015
06/05/2015
07/05/2015
08/05/2015
09/05/2015
8.00 - 11.00
8.00 - 11.00
8.00 - 11.00
8.00 - 11.00
8.00 - 11.00
8.00 - 11.00
6°C a 14°C
6°C a 14°C
6°C a 14°C
6°C a 14°C
6°C a 14°C
6°C a 14°C

X X
1.995
2.030
2.046
2.043
2.020
2.035
-0.033
0.002
0.018
0.015
0.008
0.007



X  X


2
0.001089
0.000004
0.000324
0.000225
0.000064
0.000049
FUENTE: RESULTADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIO – ELABORACIÓN PROPIA
N 6
X  12.169 gr / cm 3

X  2.028 gr / cm 3
2




 X  X   0.001755 gr / cm 3


TESIS: “IMPLICANCIA DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y EL TIPO DE SUELOS EN LOS
PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
ANANEA – COJATA.
repositorio digital de tesis - UANCV

2
Bach. Leovigildo Ochoa Paredes.
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DETERMINACIÓN DE LA DESVIACIÓN ESTANDAR



X  X

S 
n 1
S
2
0.001755gr / cm 
3 2
6 1
S  0.042 gr / cm 3
ANÁLISIS DE RESULTADOS.
 Tomando en consideración los seis (6) procesos de compactación que se
efectuaron a las 8.00 a 11.00hrs., y a temperaturas promedio de 6°C a
14°C; se adiciono el aditivo terrazyme; y se llegó a los siguientes
resultados:
Densidad seca promedio
= 2.028 gr/cm3
Desviación estándar
= 0.042 gr/cm3
 El valor de la desviación estándar, indica que la densidad seca alcanzada a
la hora y temperaturas indicadas puede emplearse para los cálculos
posteriores.
CUADRO 15
RESULTADOS DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS DE LA
CANTERA CCALLUCHANI CON ADICIÓN DE ADITIVO TERRAZYME
TRATAMIENTO ESTADISTICO
N°
DIA
HORA
TEMP-PROM
DS (gr/cm3)
1
2
3
4
5
6
04/05/2015
05/05/2015
06/05/2015
07/05/2015
08/05/2015
09/05/2015
12.00 - 4.00
12.00 - 4.00
12.00 - 4.00
12.00 - 4.00
12.00 - 4.00
12.00 - 4.00
12°C a 20°C
12°C a 20°C
12°C a 20°C
12°C a 20°C
12°C a 20°C
12°C - 20°C
2.150
2.180
2.110
2.188
2.120
2.189

X X
-0.006
0.024
-0.046
0.032
-0.036
0.033



X  X


2
0.000036
0.000576
0.002116
0.001024
0.001296
0.001089
FUENTE: RESULTADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIO – ELABORACIÓN PROPIA
TESIS: “IMPLICANCIA DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y EL TIPO DE SUELOS EN LOS
PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
ANANEA – COJATA.
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Carrera Académico Profesional de Ingeniería Civil
N 6
X  12.937 gr / cm 3

X  2.156 gr / cm 3

2



 X  X   0.006137 gr / cm 3



2
DETERMINACIÓN DE LA DESVIACIÓN ESTANDAR.



X  X

S 
n 1
S
2
0.006137 gr / cm 
3 2
6 1
S  0.035gr / cm 3
ANÁLISIS DE RESULTADOS.
 Tomando en consideración los seis (6) procesos de compactación que se
efectuaron a las 12.00 a 4.00hrs., y a temperaturas promedio de 12°C a
20°C; se adiciono el aditivo terrazyme; y se llegó a los siguientes
resultados:
Densidad seca promedio
= 2.156 gr/cm3
Desviación estándar
= 0.035 gr/cm3
 El valor de la desviación estándar, indica que la densidad seca alcanzada a
la hora y temperaturas indicadas puede emplearse para los cálculos
posteriores.
3.7.5 RESUMEN DEL PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS DE LA
CANTERA CCALLUCHANI CON EMPLEO DE ADITIVO TERRAZYME.
CUADRO N°16
TESIS: “IMPLICANCIA DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y EL TIPO DE SUELOS EN LOS
PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
ANANEA – COJATA.
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RESUMEN DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN LA CANTERA
CCALLUCHANI CON ADITIVO TERRAZYME
N°
HORA
TEMP
NORMATIVIDAD
D.S (gr/cm)
EVALUACION
ESTADISTICA AASHTO (gr/cm3)
MTC (gr/cm3)
1
3.00 - 7.00
-8°C a 5°C
1.946
> 1.900
> 1.900
Apropiado
2
8.00 - 11.00
6°C a 14°C
2.028
> 1.900
> 1.900
Apropiado
3
12.00 - 4.00
12°C a 20°C
2.156
> 1.900
> 1.900
Apropíado
FUENTE: RESULTADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIO – ELABORACIÓN PROPIA
GRÁFICO N°5
GRÁFICO DEL COMPORTAMIENTO DE LA DENSIDAD SECA POR
COMPACTACIÓN CON EQUIPO PROCTOR MODIFICADO, DE SUELOS DE LA
CANTERA CALLUCHANI CON ADITIVO TERRAZYME
FUENTE: RESUMEN DE RESULTADOS, ELABORACIÓN PROPIA
NOTA:
AASHTO : Valor mínimo de densidad seca sugerido por el AASHTO.
MTC
: Valor mínimo de densidad seca sugerido por el MTC.
1
: Valor de densidad seca promedio alcanzado a horas 3.00 – 7.00 y temperatura
promedio de -8°C – 5°C, con aditivo terrazyme.
2
: Valor de densidad seca promedio alcanzado a horas 8.00 – 11.00 y
temperatura promedio de 6°C – 14°C, con aditivo terrazyme.
3
: Valor de densidad seca promedio alcanzado a horas 12.00 – 4.00 y
temperatura promedio de 12°C – 20°C, con aditivo terrazyme.
TESIS: “IMPLICANCIA DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y EL TIPO DE SUELOS EN LOS
PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
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GRÁFICO N°6
GRÁFICO DE EVOLUCIÓN DE LA DENSIDAD SECA EN PROCESOS DE
Densidad Seca
COMPACTACIÓN A TEMPERATURAS DIFERENTES
Hora
FUENTE: RESUMEN DE RESULTADOS, ELABORACIÓN PROPIA



: Densidad seca promedio a 12.00 a 4.00 horas y temperatura
12°C - 20°C, con empleo de aditivo terrazyme.
: Densidad seca promedio a 8.00 a 11.00 horas y temperatura
6°C - 14°C, con empleo de aditivo terrazyme.
: Densidad seca promedio a 3.00 a 7.00 horas y temperatura
-8°C - 5°C, con empleo de aditivo terrazyme.
3.7.6 CARACTERÍSTICAS
FÍSICO
MÉCANICAS
DE
SUELOS
DE
LA
CANTERA JACHATIRA DE LA VÍA ANANEA – COJATA.
1. CARACTERÍSTICAS GRANULOMÉTRICAS DE SUELOS DE LA
CANTERA JACHATIRA DE LA VÍA ANANEA – COJATA.
TESIS: “IMPLICANCIA DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y EL TIPO DE SUELOS EN LOS
PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
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CUADRO N°17
RESULTADOS DE ENSAYO DE ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO
DE SUELOS DE LA CANTERA JACHATIRA
NORMAS
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO
MUESTRA
1
MTC – E107 - 2000
D10
CC
CU
CC
-.-
-.-
-.-
5-7
AASHTO/ASTM
CU
CC
<3
CU
5-7
<3
FUENTE: RESULTADO LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS Y CONCRETO DEL GOBIERNO REGIONAL DE
PUNO. (VER ANEXOS)
NOTA: LOS VALORES ESTABLECIDOS POR EL MTC, ESTAN CONTENIDOS EN EG 2013 Y EG 2013.
CONCLUSIÓN: Los suelos que corresponden a la cantera de Jachatira respecto
a su granulometría no es recomendable para la conformación de
la carretera a nivel de afirmado, por la falta de finos.
2. CARACTERÍSTICAS DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS DE LA
CANTERA JACHATIRA DE LA VÍA ANANEA – COJATA.
CUADRO N°18
RESULTADOS DE ENSAYO DE CLASIFICACIÓN DE
SUELOS DE LA CANTERA JACHATIRA
CLASIFICACIÓN DE SUELOS
NORMAS
MUESTRA
1
SUCS
AASHTO
MTC
AASHTO
GM
A – 2 – 4 (0)
A-1yA-2
A-1yA-2
FUENTE: RESULTADO LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS Y CONCRETO DEL GOBIERNO REGIONAL DE
PUNO. (VER ANEXOS)
NOTA: LOS VALORES ESTAN ESTABLECIDOS PARA LA CLASIFICACIÓN DE SUELOSPOR AASHTO Y MTC – 145.
CONCLUSIÓN: Los resultados obtenidos en la cantera de Jachatira, en lo que
respecta a clasificación de suelos no son recomendables para la
conformación de la carretera a nivel de afirmado.
TESIS: “IMPLICANCIA DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y EL TIPO DE SUELOS EN LOS
PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
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CARACTERÍSTICAS DE LÍMITES DE CONSISTENCIA DE SUELOS DE
LA CANTERA JACHATIRA DE LA VÍA ANANEA – COJATA.
CUADRO N°19
RESULTADOS DE LÍMITES DE CONSISTENCIA DE SUELOS
DE LA CANTERA JACHATIRA
LIMITES DE CONSISTENCIA
NORMAS
MUESTRA
LL (W %)
LP (W %)
IP (W %)
MTC – E 111
AASHTO
28.71
22.44
6.27
IP = < 6%
IP = < 6%
1
FUENTE: RESULTADO LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS Y CONCRETO DEL GOBIERNO REGIONAL DE
PUNO. (VER ANEXOS)
NOTA: LOS VALORES PARA EL ÍNDICE DE PLASTICIDAD ESTAN ESTABLECIDOS EN EL MTC – E 207 Y AASHTO.
3.7.7 EVALUACIÓN DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN LA CANTERA
JACHATIRA SIN ADICIÓN ALGUNA DE LA VÍA ANAEA –COJATA.
CUADRO N° 20
RESULTADOS DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS DE LA
CANTERA JACHATIRA SIN ADICIÓN ALGUNA
TRATAMIENTO ESTADISTICO
N°
DIA
HORA
TEMP-PROM
DS (gr/cm3)
1
2
3
4
5
6
20/04/2015
21/04/2015
22/04/2015
23/04/2015
24/04/2015
25/04/2015
3.00 - 7.00
3.00 - 7.00
3.00 - 7.00
3.00 - 7.00
3.00 - 7.00
3.00 - 7.00
-10°C a 7°C
-10°C a 7°C
-10°C a 7°C
-10°C a 7°C
-10°C a 7°C
-10°C a 7°C
1.721
1.715
1.700
1.688
1.686
1.658

X  X



X  X


0.026
0.020
0.005
-0.007
-0.009
-0.037
2
0.000676
0.000400
0.000025
0.000049
0.000081
0.001369
FUENTE: RESULTADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIO – ELABORACIÓN PROPIA
N 6
X  10.168gr / cm 3

X  1.695 gr / cm 3
TESIS: “IMPLICANCIA DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y EL TIPO DE SUELOS EN LOS
PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
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
2



 X  X   0.003041 gr / cm 3



2
DETERMINACIÓN DE LA DESVIACIÓN ESTANDAR



X  X

S 
n 1
S
2
0.003041gr / cm 
3 2
6 1
S  0.008gr / cm 3
ANÁLISIS DE RESULTADOS.
 Tomando en consideración los seis (6) procesos de compactación que se
efectuaron a las 3.00 a 7.00 hrs., y a temperaturas promedio de -10°C a
7°C; se llegó a los siguientes resultados:
Densidad seca promedio
= 1.695 gr/cm3
Desviación estándar
= 0.008 gr/cm3
 El valor de la desviación estándar, indica que la densidad seca alcanzada a
la hora y temperaturas indicadas puede emplearse para los cálculos
posteriores.
TESIS: “IMPLICANCIA DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y EL TIPO DE SUELOS EN LOS
PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
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CUADRO N° 21
RESULTADOS DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS DE LA
CANTERA JACHATIRA SIN ADICIÓN ALGUNA
TRATAMIENTO ESTADISTICO
N°
DIA
HORA
TEMP-PROM

DS (gr/cm3)
1
2
3
4
5
6
20/04/2015
21/04/2015
22/04/2015
23/04/2015
24/04/2015
25/04/2015
8.00 - 11.00
8.00 - 11.00
8.00 - 11.00
8.00 - 11.00
8.00 - 11.00
8.00 - 11.00
5°C a 13°C
5°C a 13°C
5°C a 13°C
5°C a 13°C
5°C a 13°C
5°C a 13°C
X  X
1.85
1.8
1.795
1.812
1.747
1.841



X  X


0.042
-0.008
-0.013
0.004
-0.061
0.033
2
0.001764
0.000064
0.000169
0.000016
0.003721
0.001089
FUENTE: RESULTADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIO – ELABORACIÓN PROPIA
N 6
X  10.845gr / cm 3

X  1.808 gr / cm 3

2



 X  X   0.006830 gr / cm 3



2
DETERMINACIÓN DE LA DESVIACIÓN ESTANDAR



X

X



S 
n 1
S
2
0.006830 gr / cm 
3 2
6 1
S  0.037 gr / cm 3
ANÁLISIS DE RESULTADOS.
 Tomando en consideración los seis (6) procesos de compactación que se
efectuaron a las 8.00 a 11.00 hrs., y a temperaturas promedio de 5°C a
13°C; se llegó a los siguientes resultados:
Densidad seca promedio
= 1.808 gr/cm3
Desviación estándar
= 0.037 gr/cm3
TESIS: “IMPLICANCIA DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y EL TIPO DE SUELOS EN LOS
PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
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 El valor de la desviación estándar, indica que la densidad seca alcanzada a
la hora y temperaturas indicadas puede emplearse para los cálculos
posteriores.
CUADRO N° 22
RESULTADOS DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS DE LA
CANTERA JACHATIRA SIN ADICIÓN ALGUNA
TRATAMIENTO ESTADISTICO
N°
DIA
HORA
TEMP-PROM

DS (gr/cm3)
1
2
3
4
5
6
20/04/2015
21/04/2015
22/04/2015
23/04/2015
24/04/2015
25/04/2015
12.00 - 4.00
12.00 - 4.00
12.00 - 4.00
12.00 - 4.00
12.00 - 4.00
12.00 - 4.00
11°C a 18°C
11°C a 18°C
11°C a 18°C
11°C a 18°C
11°C a 18°C
11°C a 18°C
X  X
1.979
1.982
2.033
1.933
2.01
2.030



X  X


-0.016
-0.013
0.038
-0.062
0.015
0.035
2
0.000556
0.000169
0.001444
0.003844
0.000225
0.001225
FUENTE: RESULTADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIO – ELABORACIÓN PROPIA
N 6
X  11.967 gr / cm 3

X  1.995 gr / cm 3

2



 X  X   0.007463 gr / cm 3



2
DETERMINACIÓN DE LA DESVIACIÓN ESTANDAR



X  X

S 
n 1
S
2
0.007463gr / cm 
3 2
6 1
S  0.039 gr / cm 3
TESIS: “IMPLICANCIA DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y EL TIPO DE SUELOS EN LOS
PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
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ANÁLISIS DE RESULTADOS.
 Tomando en consideración los seis (6) procesos de compactación que se
efectuaron a las 12.00 a 4.00 hrs., y a temperaturas promedio de 11°C a
18°C; se llegó a los siguientes resultados:
Densidad seca promedio
= 1.995 gr/cm3
Desviación estándar
= 0.039 gr/cm3
 El valor de la desviación estándar, indica que la densidad seca alcanzada a
la hora y temperaturas indicadas puede emplearse para los cálculos
posteriores.
3.7.8 RESUMEN DEL PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS DE LA
CANTERA JACHATIRA SIN ADICIÓN ALGUNA.
CUADRO 23
RESUMEN DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN LA CANTERA
JACHATIRA SIN ADICIÓN ALGUNA
N°
HORA
TEMP
D.S (gr/cm)
NORMATIVIDAD
EVALUACION
ESTADISTICA AASHTO (gr/cm3)
MTC (gr/cm3)
1
3.00 - 7.00
-10°C a 7°C
1.695
> 1.900
> 1.900
Deficiente
2
8.00 - 11.00
5°C a 13°C
1.808
> 1.900
> 1.900
Deficiente
3
12.00 - 4.00
11°C a 18°C
1.995
> 1.900
> 1.900
Apropíado
FUENTE: RESULTADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIO – ELABORACIÓN PROPIA
TESIS: “IMPLICANCIA DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y EL TIPO DE SUELOS EN LOS
PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
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GRÁFICO N° 07
GRÁFICO DEL COMPORTAMIENTO DE LA DENSIDAD SECA POR
COMPACTACIÓN CON EQUIPO PROCTOR MODIFICADO, DE SUELOS DE LA
CANTERA JACHATIRA ADITIVO
FUENTE: RESUMEN DE RESULTADOS, ELABORACIÓN PROPIA
NOTA:
AASHTO : Valor mínimo de densidad seca sugerido por el AASHTO.
MTC
: Valor mínimo de densidad seca sugerido por el MTC.
1
: Valor de densidad seca promedio alcanzado a horas 3.00 – 7.00 y temperatura
promedio de -10°C – 7°C.
2
: Valor de densidad seca promedio alcanzado a horas 8.00 – 11.00 y
temperatura
promedio de 5°C – 13°C.
3
: Valor de densidad seca promedio alcanzado a horas 12.00 – 4.00 y
temperatura
promedio de 11°C – 18°C.
TESIS: “IMPLICANCIA DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y EL TIPO DE SUELOS EN LOS
PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
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GRÁFICO N°8
GRÁFICO DE EVOLUCIÓN DE LA DENSIDAD SECA EN PROCESOS DE
Densidad Seca
COMPACTACIÓN A TEMPERATURAS DIFERENTES
Hora ELABORACIÓN PROPIA
FUENTE: RESUMEN DE RESULTADOS,



: Densidad seca promedio a 12.00 a 4.00 horas y temperatura
11°C a 18°C
: Densidad seca promedio a 8.00 a 11.00 horas y temperatura
5°C a 13°C
: Densidad seca promedio a 3.00 a 7.00 horas y temperatura
-10°C a 7°C
TESIS: “IMPLICANCIA DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y EL TIPO DE SUELOS EN LOS
PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
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3.7.9 EVALUACIÓN DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN CON ADITIVO
TERRAZYME EN LA CANTERA DE JACHATIRA DE LA VÍA ANAEA –
COJATA.
CUADRO N° 24
RESULTADOS DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS DE LA
CANTERA JACHATIRA CON ADICIÓN DE ADITIVO TERRAZYME
TRATAMIENTO ESTADISTICO
N°
DIA
HORA
TEMP-PROM

DS (gr/cm3)
1
2
3
4
5
6
04/05/2015
05/05/2015
06/05/2015
07/05/2015
08/05/2015
09/05/2015
3.00 - 7.00
3.00 - 7.00
3.00 - 7.00
3.00 - 7.00
3.00 - 7.00
3.00 - 7.00
-8°C a 5°C
-8°C a 5°C
-8°C a 5°C
-8°C a 5°C
-8°C a 5°C
-8°C a 5°C
X X
1.850
1.884
1.872
1.890
1.838
1.899
-0.022
0.012
0
0.018
-0.034
0.027



X  X


2
0.000484
0.000144
0
0.000324
0.001156
0.000729
FUENTE: RESULTADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIO – ELABORACIÓN PROPIA
N 6
X  11.33gr / cm 3

X  1.872 gr / cm 3

2



 X  X   0.002837 gr / cm 3



2
DETERMINACIÓN DE LA DESVIACIÓN ESTANDAR.



X  X

S 
n 1
S
2
0.002837 gr / cm 
3 2
6 1
S  0.024 gr / cm 3
TESIS: “IMPLICANCIA DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y EL TIPO DE SUELOS EN LOS
PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
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ANÁLISIS DE RESULTADOS.
 Tomando en consideración los seis (6) procesos de compactación que se
efectuaron a las 3.00 a 7.00hrs., y a temperaturas promedio de -8°C a
5°C; se adiciono el aditivo terrazyme; y se llegó a los siguientes resultados:
Densidad seca promedio
= 1.872 gr/cm3
Desviación estándar
= 0.024 gr/cm3
 El valor de la desviación estándar, indica que la densidad seca alcanzada a
la hora y temperaturas indicadas puede emplearse para los cálculos
posteriores.
CUADRO N°25
RESULTADOS DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS DE LA
CANTERA JACHATIRA CON ADICIÓN DE ADITIVO TERRAZYME
TRATAMIENTO ESTADISTICO
N°
DIA
HORA
TEMP-PROM

DS (gr/cm3)
1
2
3
4
5
6
04/05/2015
05/05/2015
06/05/2015
07/05/2015
08/05/2015
09/05/2015
8.00 - 11.00
8.00 - 11.00
8.00 - 11.00
8.00 - 11.00
8.00 - 11.00
8.00 - 11.00
5°C a 13°C
5°C a 13°C
5°C a 13°C
5°C a 13°C
5°C a 13°C
5°C a 13°C
X  X
1.967
1.941
1.940
1.974
1.930
1.958



X  X


0.078
0.052
0.051
0.085
0.041
0.069
2
0.006084
0.002704
0.002601
0.007225
0.001681
0.004761
FUENTE: RESULTADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIO – ELABORACIÓN PROPIA
N 6
X  11.332 gr / cm 3

X  1.889 gr / cm 3
2




 X  X   0.025056 gr / cm 3


TESIS: “IMPLICANCIA DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y EL TIPO DE SUELOS EN LOS
PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
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
2
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DETERMINACIÓN DE LA DESVIACIÓN ESTANDAR.



X

X



S 
n 1
S
2
0.025056 gr / cm 
3 2
6 1
S  0.071gr / cm 3
ANÁLISIS DE RESULTADOS.
 Tomando en consideración los seis (6) procesos de compactación que se
efectuaron a las 8.00 a 11.00hrs., y a temperaturas promedio de 5°C a
13°C; se adiciono el aditivo terrazyme; y se llegó a los siguientes
resultados:
Densidad seca promedio
= 1.889 gr/cm3
Desviación estándar
= 0.071 gr/cm3
 El valor de la desviación estándar, indica que la densidad seca alcanzada a
la hora y temperaturas indicadas puede emplearse para los cálculos
posteriores.
CUADRO N° 26
RESULTADOS DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS DE LA
CANTERA JACHATIRA CON ADICIÓN DE ADITIVO TERRAZYME
TRATAMIENTO ESTADISTICO
N°
DIA
HORA
TEMP-PROM
DS (gr/cm3)
1
2
3
4
5
6
04/05/2015
05/05/2015
06/05/2015
07/05/2015
08/05/2015
09/05/2015
12.00 - 4.00
12.00 - 4.00
12.00 - 4.00
12.00 - 4.00
12.00 - 4.00
12.00 - 4.00
12°C a 19°C
12°C a 19°C
12°C a 19°C
12°C a 19°C
12°C a 19°C
12°C a 19°C
2.170
2.131
2.140
2.083
2.050
2.058
TESIS: “IMPLICANCIA DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y EL TIPO DE SUELOS EN LOS
PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
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
X  X
0.065
0.026
0.035
-0.022
-0.055
-0.047



X  X


2
0.004225
0.000676
0.001225
0.000484
0.003025
0.002209
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FUENTE: RESULTADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIO – ELABORACIÓN PROPIA
N 6
X  12.632 gr / cm 3

X  2.105 gr / cm 3

2



 X  X   0.011844 gr / cm 3



2
DETERMINACIÓN DE LA DESVIACIÓN ESTANDAR



X  X

S 
n 1
S
2
0.011844 gr / cm 
3 2
6 1
S  0.049 gr / cm 3
ANÁLISIS DE RESULTADOS.
 Tomando en consideración los seis (6) procesos de compactación que se
efectuaron a las 12.00 a 4.00hrs., y a temperaturas promedio de 12°C a
19°C; se adiciono el aditivo terrazyme; y se llegó a los siguientes
resultados:
Densidad seca promedio
= 2.105 gr/cm3
Desviación estándar
= 0.049 gr/cm3
 El valor de la desviación estándar, indica que la densidad seca alcanzada a
la hora y temperaturas indicadas puede emplearse para los cálculos
posteriores.
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PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
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3.7.10 RESUMEN DEL PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS DE LA
CANTERA JACHATIRA CON EMPLEO DE ADITIVO TERRAZYME.
CUADRO N° 27
RESUMEN DE PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN LA CANTERA
JACHATITA CON ADITIVO TERRAZYME
N°
HORA
TEMP
NORMATIVIDAD
D.S (gr/cm)
EVALUACION
ESTADISTICA AASHTO (gr/cm3)
MTC (gr/cm3)
1
3.00 - 7.00
-8°C a 6°C
1.872
> 1.900
> 1.900
Deficiente
2
8.00 - 11.00
5°C a 13°C
1.889
> 1.900
> 1.900
Deficiente
3
12.00 - 4.00
12°C a 19°C
2.105
> 1.900
> 1.900
Apropíado
FUENTE: RESULTADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIO – ELABORACIÓN PROPIA
GRÁFICO 9
GRÁFICO DEL COMPORTAMIENTO DE LA DENSID SECA POR
COMPACTACIÓN CON EQUIPO PROCTOR MODIFICADO, DE SUELOS DE LA
CANTERA JACHATIRA CON ADITIVO TERRAZYME
FUENTE: RESUMEN DE RESULTADOS, ELABORACIÓN PROPIA
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NOTA:
AASHTO : Valor mínimo de densidad seca sugerido por el AASHTO.
MTC
: Valor mínimo de densidad seca sugerido por el MTC.
1
: Valor de densidad seca promedio alcanzado a horas 3.00 – 7.00 y temperatura
promedio de -8°C a 6°C, con aditivo terrazyme.
: Valor de densidad seca promedio alcanzado a horas 8.00 – 11.00 y
2
temperatura promedio de 5°C a 13°C, con aditivo terrazyme.
: Valor de densidad seca promedio alcanzado a horas 12.00 – 4.00 y
3
temperatura promedio de 12°C a 19°C, con aditivo terrazyme.
GRÁFICO N° 10
GRÁFICO DE EVOLUCIÓN DE LA DENSIDAD SECA EN PROCESOS DE
Densidad Seca
COMPACTACIÓN A TEMPERATURAS DIFERENTES
Hora
FUENTE: RESUMEN DE RESULTADOS, ELABORACIÓN PROPIA



: Densidad seca promedio a 12.00 a 4.00 horas y temperatura
12°C a 19°C, con empleo de aditivo terrazyme.
: Densidad seca promedio a 8.00 a 11.00 horas y temperatura
5°C a 13°C, con empleo de aditivo terrazyme.
: Densidad seca promedio a 3.00 a 7.00 horas y temperatura
-8°C a 6°C, con empleo de aditivo terrazyme.
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CAPÍTULO IV
MEJORAMIENTO EN PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS CON
USO DE ADITIVOS EN ZONAS DE CLIMAS CON BAJAS TEMPERATURAS
4.1 CARACTERÍSTICAS
ESTABILIZADOR
Y
PARA
ESPECIFICACIONES
SUELOS
EN
DEL
CLIMAS
DE
ADITIVO
BAJAS
TEMPERATURAS.
Actualmente en el Perú, el Gobierno está llevando un agresivo programa
orientado hacia el desarrollo vial, a través de la construcción y rehabilitación de
carreteras. Programa en el cual se incluye el uso de estabilizadores como insumo
indispensable para otorgarle mayor vida útil y, consecuentemente, lograr un
considerable ahorro. TerraZyme, es una alternativa eficaz para la estabilización
de carreteras cuya formulación líquida enzimática natural, no tóxica y
biodegradable mejora la calidad de las obras de ingeniería. TerraZyme cataliza la
degradación de los materiales orgánicos en el suelo alterando favorablemente sus
atributos físicos y químicos. Esto da como resultado una mejor unión química de
partículas cohesivas de suelo y una estructura de suelos más estable y duradera.
Suelos tratados con TerraZyme alcanzan alto porcentaje de compactación con
menos esfuerzo mecánico.
El incremento de la densidad mejora la unión entre las partículas otorgándole
mayor resistencia frente a la deformación de caminos, a la migración ascendente
de las partículas finas y a la penetración de agua. El uso de TerraZyme en la
construcción y reparación mejora notablemente el rendimiento y la durabilidad de
los caminos de tierra. TerraZyme es un aditivo para suelos elaborado a partir de
extractos de plantas naturales mediante el uso de la tecnología de fermentación.
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La formulación final contiene productos de un proceso metabólico microbial,
incluyendo enzimas.
Las moléculas de TerraZyme interactúan con las partículas cohesivas del suelo
para mejorar los límites de solidez en el tiempo. El proceso reduce la
permeabilidad y plasticidad en suelos arcillosos, elimina el agua e incrementa los
límites de solidez entre las partículas cohesivas. Este incremento de límites ayuda
a estabilizar los suelos y reducir el daño y deformación que generalmente se
produce como resultado de determinadas condiciones húmedas de los suelos. El
incremento de la densidad y solidez de los suelos tiene un importante impacto en
la performancia de las carreteras.
TerraZyme es también un catalizador eficaz que permite acelerar y fortalecer la
unión del material de la base del camino. TerraZyme crea una base más densa,
cohesiva y estable, cuya resistencia a la compresión aumenta con el tiempo.
4.1.1
CARACTERÍSTICAS DEL ADITIVO TERRAZYME Y AREAS DE
APLICACIÓN.
1. CARACTERÍSTICAS DE TERRAZYME.

Alto rendimiento y bajo costo.

Usa equipo normal.

Aplicable aún en suelos de muy baja calidad.

Es 100 % natural.

Compatible con el medio ambiente.

Ecológico

De manejo seguro.

No inflamable.

Hay formulaciones para
:-
No tóxico, Biodegradable.
:-
Condiciones normales de suelo;
-
Suelos de alto contenido de arcilla.
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2. ÁREAS DE APLICACIÓN DE TERRAZYME.

En la construcción y rehabilitación de carreteras, caminos de tierra,
caminos secundarios, áreas de control de erosión y otros.

Tratamiento de sub base antes de asfaltar caminos primarios, áreas de
estacionamiento y pistas de aeropuertos.

Lugares de ambiente ecológico sensibles, plantaciones, parques,
senderos y otros.

Estabilizador contra erosión y escurrimiento de bermas de caminos,
canales y acequias.
4.1.2

Complemento de relleno en reparaciones de caminos y baches.

Sellador de fondos de lagunas, tanques y rellenos sanitarios.
ESTRATO
DE
PAVIMENTOS
APLICABLES
DEL
ADITIVO
TERRAZYME.
1. Carreteras de 1º y 2º categoría con carpeta asfáltica, losa de concreto y
tratamientos bi o mono capa.
2. Pavimentos con losas de concreto.
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3. Caminos rurales, trochas, etc.
4. Camino a mejorar sin acarreo, trochas carrozables
NOTA: Para establecer los espesores del pavimento, según diseños, se tomarán
los mínimos calculados.
4.1.3
VENTAJAS DEL ADITIVO TERRAZYME.
1. Alto rendimiento y bajo costo.- Con TerraZyme puede obtenerse
caminos de tierra con bajo costo de mantenimiento, de extensa vida útil y
en las más variadas y condiciones climatológicas. Es decir; alto
rendimiento y bajo costo.
2. Reduce problemas generales de trabajo y mantenimiento de caminos.TerraZyme aumenta la estabilidad disminuyendo la penetración de agua en
la base del camino. De esta manera se reduce los efectos de ondulaciones,
encalaminado y baches, dando como resultado mayor tiempo de vida útil y
menor costo de mantenimiento, incluyendo el de los vehículos.
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3. Se puede usar material de menor calidad, lo que reduce la necesidad
de importar material costoso.- La tecnología de TerraZyme usa más
material del propio suelo, así mismo puede usar finos cohesivos no
granulares, de menor calidad que, a menudo, se encuentran en el camino
entre 10 cm. A 15 cm. De profundidad. Si se necesitara material nuevo
puede usarse materiales menos costosos, con más contenido de finos (2030 % pasando por malla 200).
Con un rango más amplio de finos no granulares y lastre capaz de soportar
carga, TerraZyme produce una excelente base de camino resistente y de
larga duración.
4. Se requiere el mismo equipo que se utiliza en la construcción de
carreteras.- TerraZyme es fácil de aplicar. Se utiliza equipo convencional
de construcción y se requiere menor esfuerzo que se realiza para
operaciones normales de recubrimiento de superficies. El único paso
diferente en la operación normal de escarificado y nivelación es agregar el
producto TerraZyme, con suficiente agua para mojar todas las partículas
del suelo y obtener la humedad óptima para la compactación.
5. Aumenta la resistencia de la compresión.- TerraZyme es un catalizador
orgánico y fortalece la unión del material de la base del camino. TerraZyme
crea una base más densa, cohesiva y estable. La resistencia de la
compresión aumenta con el tiempo.
6. Mejora la capacidad del camino de soportar carga, (% CBR).TerraZyme mejora la integridad estructural de la base del camino y con el
tiempo
aumenta
la
capacidad
para
soportar
carga
(CBR).
Esto
extiende la vida útil del camino.
7. Reduce el esfuerzo de compactación y hace más fácil trabajar el
suelo.- TerraZyme incrementa la lubricación de las partículas del suelo.
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Hace el suelo más fácil de nivelar y permite que se logre la densidad
deseada con menos pasadas del compactador (rodillo).
8. Aumenta la densidad del suelo.- Cambiando la atracción electro-química
en las partículas del suelo y liberando agua retenida, TerraZyme ayuda
disminuir los vacíos entre las partículas del suelo. Se produce así una
fundación del camino más firme, seca, densa y con menos polvo.
9. Disminuye la permeabilidad de agua.- Configuraciones de suelo más
cohesivas inhiben el escurrimiento y migración del agua que generalmente
se produce a través de los vacíos que existen entre las partículas. Caminos
y bases de suelo construidos con TerraZyme oponen mayor resistencia a la
penetración de agua y al deterioro.
10. Climas.- El Estabilizador de suelos reacciona efectivamente a cambios
bruscos de temperatura y en zonas lluviosas en las alturas y a la acción de
las heladas.
4.1.4
ESPECIFICACIONES DEL ADITIVO TERRAZYME.
Los resultados óptimos en la estabilización con TerraZyme se da, cuando el
suelo se mezcla completamente con la solución de TerraZyme considerando las
especificaciones de diseño que se muestran a continuación. Adicionalmente los
procedimientos de aplicación de TerraZyme apropiados son críticos para asegurar
la mejor estabilización y la performancia de la carretera.
1. Granulometría.- Método de ensayo: ASTM E-11, D-422 o análisis de
graduación similar. TerraZyme cataliza las reacciones con finos cohesivos
(plásticos). Los finos pasan la malla Nº 200 y deben de constituir por lo
menos el 15% del material de construcción. La arcilla cohesiva deberá
estar presente en un 6% como mínimo.
2. Plasticidad.- Método de ensayo: ASTM D-4318 (límites Atterberg). Suelos
ideales tratados con TerraZyme deberán tener un límite líquido (LL) menor
que 30% y un índice plástico (IP) entre 5% a 18%.
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3. PH.- Método de ensayo, según instrucción del fabricante, para cada
equipo. Un suelo con PH de 4,5 - 9,5 es el mejor. Suelos con PH bajos
pueden tratarse con carbonato de calcio (cal). Suelos con alto PH se
podrán tratar con sulfato de sodio, sulfato de magnesio o ácido
muriático. TerraZyme concentrado tiene un PH de 3,2 - 5,1.
4.
Humedad Natural.- El porcentaje de humedad natural del suelo a usarse
servirá para determinar los rangos y diluído del aditivo con agua y el riego
para el óptimo.
Los siguientes ensayos en laboratorio también se pueden utilizar para estimar
la performancia de la carretera y ajustar la relación de aplicación.
1. Máxima Densidad Seca/Optimo contenido de humedad (OCM). Método
de ensayo: ASTM D-1557 Proctor modificado. Aplicar TerraZyme con
relación
a 0,15; 0,20; 0,25; y 0,30 ml/kg. Para muestras de ensayo y
determinar la relación de aplicación específica de TerraZyme al suelo para
obtener buenos resultados. El tratamiento con TerraZyme reduce el OCM
de 1% - 2% e incrementa la densidad del suelo.
2. California Bearing Ratio (CBR). - Método de ensayo: ASTM D-1883. El
ensayo mide la resistencia del suelo a la carga. Esto muestra el incremento
de la carga en suelos tratados con TerraZyme a niveles recomendados
para compararlos con suelos no tratados. Los ensayos de CBR en seco
representan mejor las condiciones de campo. Cuando se requiera una
prueba húmeda, es necesario que las muestras tratadas se curen antes de
sumergirlas en agua. Las pruebas de campo se ensayarán a las 14
semanas para determinar el incremento de la resistencia.
3. Permeabilidad.- Método de ensayo: ASTM D-5084. Se reduce la
penetración de humedad debido al tratamiento con TerraZyme, lo que
impactará favorablemente la performancia y resistencia de la carretera. En
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suelos no tratados en cuanto a la permeabilidad se esperan reducciones de
más de 50 veces, con respecto a los no tratados.
Los ensayos de laboratorio descritos antes proveen información útil. El
ensayo en campo y la performancia de la carretera demostrarán los
beneficios del tratamiento con TerraZyme.
4.1.5
PROCESOS DE APLICACIÓN DEL ADITIVO TERRAZYME.
La aplicación más de TerraZyme se realiza durante el afirmado de carreteras,
donde se presentan ondulaciones, baches, diques, etc.
Demostraciones exitosas y su correspondiente aplicación en muchas partes del
mundo han permitido acumular valiosas experiencias respecto a los tipos
adecuados de los suelos, su química, requerimiento de equipos y máquinas, así
como métodos de aplicación del producto para obtener el mejor éxito.
1. Rendimiento.- La relación de dosificación es de 1 Lt. de TerraZyme por 33
m³ de material. El rango de dilución en agua es de 1:500 a 1:2 000,
dependiendo del tipo del suelo y lo seco que éste se encuentre.
Suelos Secos.............................................. 1/2000
Suelos Húmedos......................................... 1/500
2. Equipos para la aplicación.- Los equipos requeridos para la construcción
y rehabilitación de carreteras con TerraZyme son los mismos que se usan
para el recubrimiento de la superficie de caminos.

Motoniveladora o escariadora (120 HP) que sirva para romper la superficie
del camino, pudiendo ser reemplazado eventualmente por un arador
rotatorio (2m).

Camión o carro cisterna para agua, de 9500 a 19000 litros o 2500 a 5000
glns. de capacidad, con toberas de riego.
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Rodillo de tambor liso, de 1,5 a 2 metros de ancho, con un peso de 8 a 12
ton., para una efectiva compactación. Usar rodillo vibratorio para las dos
primeras pasadas. Si el suelo presenta un alto contenido de arcilla, el uso
de un compactador de "pata de cabra" mejorará los resultados. Un rodillo
neumático, de 10 a 15 toneladas puede reducir la adhesión del suelo a las
superficies de la llanta en suelos muy cohesivos.
Los caminos adecuados para la demostración de TerraZyme, se escoge de
preferencia, secciones alrededor de 100 metros para establecer con mayor
precisión la dosificación adecuada, previamente se habrá calculado las
condiciones de contenido de humedad del suelo. Para asegurar el éxito de
caminos antes de la aplicación de TerraZyme, use la información y los
procedimientos establecidos para tal efecto.
Demostraciones de este tipo se pueden realizar en un día, proporcionando un
valioso entrenamiento y una singular experiencia, lo cual permite a los interesados
presenciar la operación y obtener información del rendimiento de TerraZyme
comparando secciones tratadas con secciones sin tratar. La observación
cuidadosa, así como el conocimiento de las condiciones del suelo antes, durante
y al final de la demostración, de parte de los observadores,
será muy valiosa
cuando en la práctica se aplique los procedimientos aprendidos.
Se ha encontrado que en las aplicaciones más exitosas de TerraZyme han
tenido lugar en suelos que contienen un rango completo de tamaños de
partículas, así como una distribución pareja de ellas, desde gruesos capaces de
soportar las cargas del tráfico hasta los finos cohesivos. Arena de playa y roca
triturada no han demostrado ser materiales adecuados cuando se les usa sin
agregar ripio y material fino. Es muy importante hacer un buen análisis del suelo
para calificar con mayor precisión los suelos que se encuentran en condiciones de
alcanzar la máxima.
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4.2 RESULTADOS DE PROCESOS DE ESTABILIZACIÓN CON ADITIVO
TERRAZYME EN ZONAS DE BAJAS TEMPERATURAS PARA SUELOS
DE CANTERAS SELECCIONADAS.
4.2.1 RESULTADOS
DE
ESTALILIZADOR
LÍMITES
TERRAZYME
DE
CONSISTENCIA
EN
SUELOS
CON
DE
LA
ADITIVO
CANTERA
CCALLUCHANI.
Para el ensayo correspondiente, se ha efectuado la toma de muestra de la
cantera Calluchani. A continuación se detallan los resultados.
CUADRO N° 28
CARACTERÍSTICAS DE LÍMITES DE CONSISTENCIA CON EMPLEO DE ADITIVO
TERRAZYME EN SUELOS DE LA CANTERA CALLUCHANI
CALICATA
1
VÍA
Ananea – Cojata.
ENSAYOS
ESTABILIZADO
SIN ADITIVO
CON TERRAZYME
LL (%)
LP (%)
IP (%)
LL (%)
LP (%)
IP (%)
33.90
24.40
7.50
28.60
23.10
5.50
FUENTE: RESULTADO LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS Y CONCRETO DEL
GOBIERNO REGIONAL DE PUNO. (VER ANEXOS).
ANÁLISIS DE RESULTADOS:
 Con el empleo del aditivo estabilizador TerrazYme el índice de plasticidad
(ip) ha mejorado en 36%.
4.2.2 RESULTADO DE COMPACTACIÓN CON ADITIVO ESTALILIZADOR
TERRAZYME EN SUELOS DE LA CANTERA CCALLUCHANI.
Para el ensayo correspondiente, se ha efectuado la toma de muestra en la
cantera de Ccalluchani. A continuación se detallan los resultados.
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CUADRO N° 29
CARACTERÍSTICAS DE COMPACTACIÓN CON EMPLEO DE ADITIVO TERRAZYME EN
SUELOS DE LA CANTERA CALLUCHANI A TEMPERATURAS - 3°C a 5°C
SIN ADITIVO
CALICATA
1
VÍA
Ananea –Cojata.
ESTABILIZADO
CON TERRAZYME
DS (gr/cm3)
COA (%)
DS (gr/cm3)
COA (%)
13.738
9.81
1.85
9.10
FUENTE: RESULTADO LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS Y CONCRETO DEL GOBIERNO
REGIONAL DE PUNO. (VER ANEXOS)
ANÁLISIS DE RESULTADOS:
 Con el empleo del estabilizador TerrazYme a temperaturas – 3°C a 5°C, la
densidad se ha incrementado en 6%.
CUADRO 30
CARACTERÍSTICAS DE COMPACTACIÓN CON EMPLEO DE ADITIVO TERRAZYME EN
SUELOS DE LA CANTERA CALLUCHANI A TEMPERATURAS 7°C a 13°C
SIN ADITIVO
CALICATA
1
VÍA
Ananea –Cojata.
ESTABILIZADO
CON TERRAZYME
DS (gr/cm3)
COA (%)
DS (gr/cm3)
COA (%)
1.854
9.10
1.97
8.95
FUENTE: : RESULTADO LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS Y CONCRETO DEL GOBIERNO
REGIONAL DE PUNO. (VER ANEXOS)
ANÁLISIS DE RESULTADOS:
 Con el empleo del estabilizador TerrazYme a temperaturas 7°C a 13°C, la
densidad se ha incrementado en 6%.
CUADRO 31
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CARACTERÍSTICAS DE COMPACTACIÓN CON EMPLEO DE ADITIVO TERRAZYME EN
SUELOS DE LA CANTERA CALLUCHANI A TEMPERATURAS 13°C a 19°C
CALICATA
1
ESTABILIZADO
SIN ADITIVO
VÍA
Ananea –Cojata.
CON TERRAZYME
DS (gr/cm3)
COA (%)
DS (gr/cm3)
COA (%)
1.974
8.00
2.15
8.10
FUENTE: RESULTADO DE ENSAYOS EN LABORATORIO DE CAPIC UANCV.
ANÁLISIS DE RESULTADOS:
 Con el empleo del estabilizador TerrazYme a temperaturas 13°C a 19°C, la
densidad se ha incrementado en 9%.
 Se demuestra que el aditivo estabilizador TerrazYme para climas frígidos
es muy recomendable su empleo; sin embargo debe efectuarse el análisis
de costos correspondiente.
4.2.3 RESULTADOS
DE
ESTALILIZADOR
LÍMITES
TERRAZYME
DE
CONSISTENCIA
EN
SUELOS
CON
DE
LA
ADITIVO
CANTERA
JACHATIRA.
Para el ensayo correspondiente, se ha efectuado la toma de muestra de la
cantera Jachatira. A continuación se detallan los resultados.
CUADRO 32
CARACTERÍSTICAS DE LÍMITES DE CONSISTENCIA CON EMPLEO DE ADITIVO
TERRAZYME EN SUELOS DE LA CANTERA JACHATIRA
CALICATA
1
VÍA
Ananea – Cojata.
ENSAYOS
ESTABILIZADO
SIN ADITIVO
CON TERRAZYME
LL (%)
LP (%)
IP (%)
LL (%)
LP (%)
IP (%)
28.71
22.44
6.27
25.30
20.44
4.86
FUENTE: : RESULTADO LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS Y CONCRETO DEL GOBIERNO
REGIONAL DE PUNO. (VER ANEXOS)
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ANÁLISIS DE RESULTADOS:
 Con el empleo del aditivo estabilizador TerrazYme el índice de plasticidad
(ip) ha mejorado en 22%.
4.2.4 RESULTADO DE COMPACTACIÓN CON ADITIVO ESTALILIZADOR
TERRAZYME EN SUELOS DE LA CANTERA JACHATIRA.
Para el ensayo correspondiente, se ha efectuado la toma de muestra en la
cantera de Jachatira. A continuación se detallan los resultados.
CUADRO N° 33
CARACTERÍSTICAS DE COMPACTACIÓN CON EMPLEO DE ADITIVO TERRAZYME EN
SUELOS DE LA CANTERA JACHATIRA A TEMPERATURAS - 3°C a 5°C
CALICATA
1
ESTABILIZADO
SIN ADITIVO
VÍA
CON TERRAZYME
DS (gr/cm3)
COA (%)
DS (gr/cm3)
COA (%)
1.732
9.52
1.85
9.10
Ananea –Cojata.
FUENTE: : RESULTADO LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS Y CONCRETO DEL GOBIERNO
REGIONAL DE PUNO. (VER ANEXOS)
ANÁLISIS DE RESULTADOS:
 Con el empleo del estabilizador TerrazYme a temperaturas – 3°C a 5°C, la
densidad se ha incrementado en 7%.
CUADRO 34
CARACTERÍSTICAS DE COMPACTACIÓN CON EMPLEO DE ADITIVO TERRAZYME EN
SUELOS DE LA CANTERA JACHATIRA A TEMPERATURAS 7°C a 13°C
CALICATA
1
ESTABILIZADO
SIN ADITIVO
VÍA
Ananea –Cojata.
DS
(gr/cm3)
1.85
CON TERRAZYME
COA (%)
DS (gr/cm3)
COA (%)
9.00
1.97
8.90
FUENTE: RESULTADO DE ENSAYOS EN LABORATORIO DE CAPIC UANCV.
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ANÁLISIS DE RESULTADOS:
 Con el empleo del estabilizador TerrazYme a temperaturas 7°C a 13°C, la
densidad se ha incrementado en 6%.
CUADRO N°35
CARACTERÍSTICAS DE COMPACTACIÓN CON EMPLEO DE ADITIVO TERRAZYME EN
SUELOS DE LA CANTERA JACHATIRA A TEMPERATURAS 13°C a 19°C
SIN ADITIVO
CALICATA
1
VÍA
Ananea –Cojata.
DS
(gr/cm3)
1.979
ESTABILIZADO
CON TERRAZYME
COA (%)
DS (gr/cm3)
COA (%)
8.10
2.17
8.05
FUENTE: RESULTADO LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS Y CONCRETO DEL GOBIERNO
REGIONAL DE PUNO. (VER ANEXOS)
ANÁLISIS DE RESULTADOS:
 Con el empleo del estabilizador TerrazYme a temperaturas 13°C a 19°C, la
densidad se ha incrementado en 10%.
 Se demuestra que el aditivo estabilizador TerrazYme para climas frígidos
es muy recomendable su empleo; sin embargo debe efectuarse el análisis
de costos correspondiente.
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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES:
1. En zonas altoandinas y altiplánicas, a alturas mayores de 3500 m.s.n.m.;
las vías vecinales de comunicación entre pueblos, no se cuentan por lo
general con suelos de canteras apropiadas, por otro lado el contenido
óptimo de humedad en los procesos de compactación por las bajas
temperaturas, es un factor de dificulta alcanzar densidades secas, que
permita adecuada durabilidad de la vía.
2. De acuerdo al registro de temperaturas de los últimos 20 años el valor de
Índice de Congelación, tomando en cuenta el año 2005 como el año más
frígido para el año más crítico 2005, alcanza un valor elevado. En
consecuencia esto hace corresponder una profundidad de 1.50 m. de suelo
susceptible a la congelación ya que se encuentran bajo el punto de
congelación.
3. Definitivamente las bajas temperaturas originan dificultad en los procesos
de compactación en vías afirmadas; en el caso de la vía Ananea – Cojata y
tomando en cuenta el año del 2005 como el año más frígido dentro de los
últimos veinte años alcanzando un valor elevado de acumulación relativa
grados-día del Índice de Congelación de 580, el que afecta hasta la
profundidad 1.50 m. de suelo susceptible a la congelación; que hace
entender tomar este valor para diferentes actividades de construcción y
mejoramiento de carreteras en zonas altas donde las bajas temperaturas
son inevitables.
4. En la vía afirmada Ananea – Cojata, adolece de canteras de suelos
apropiados, sin embargo estos pueden ser mejorados con el empleo de
aditivos estabilizados como es el TerrazYme para climas frígidos; que
incrementan las características mecánicas de los suelos para una mejor
durabilidad.
Efectuar los procesos de compactación en la vía Ananea – Cojata a
temperaturas ambientes entre 12°C y 19°C del agua, es apropiado, puesto
estos son condiciones que permiten alcanzar las mayores densidades
secas.
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RECOMENDACIONES:
1. Las vías ubicadas a alturas mayores de 3500 m.s.n.m; para su
construcción o mejoramiento, se requiere tomar precauciones a los efectos
negativos que pueda generar las bajas temperaturas del lugar de trabajo.
2. Conocido el índice de congelación de la zona de trabajo; este valor debe
considerarse para colocar y proteger al suelo situado bajo la sub rasante
de los efectos de la congelación.
3. para mejorar las características físicas mecánicas de los suelos, se debe
realizar un mejoramiento con el empleo de aditivo para alcanzar las
características establecidas en las recomendaciones técnicas según la EG2013; cuando estos suelos no sean los adecuados se debe seleccionar el
estabilizador adecuado.
4. Los trabajos de compactación en vías a altitudes mayores a 3500m.s.n.m.
donde se tiene bajas temperaturas, debe efectuarse con agua a
temperatura ambiente que va desde los 12°C a 19°C.
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BIBLIOGRAFÍA.
1. ÁLVAREZ ROS FRANCISCO (2000). Geología Principios y Procesos. Edit.
Del Castillo, Colecc. MC Graw Hill.
2. BAÑÓN, L., BEVIÁ, JF (2000), Manual de Carreteras vol. 2: Construcción y
Mantenimiento, Edición. Enrique Ortiz e Hijos.
3. BOWLES, Joseph. 1982. Propiedades Geofísicas de los Suelos. Capítulo
2, Mc.Graw-Hill, Colombia.
4. JIMENEZ SALAS. T. (1975) “Geotecnia y Cimientos” Tomos: I, II y III.
Edición. Rueda. Madrid.
5. JUÁREZ BADILLO Y RICO RODRÍGUEZ “Mecánica” de Suelos” (Tomo I)
6. MINISTERIO DE FOMENTO (2004) Recomendaciones para el Proyecto y
Construcción del Drenaje Subterráneo en Obras de Carretera.
7. MINISTERIO DE OBRAS PUBLICAS.1987. Estudio de Suelos y Materiales
de las Carreteras. Puerto Salgar-Puerto Boyacá.
8. NAVARRO, J., JONTE, M.A., y CASTRO, E. (1996) Emisión de
Sedimentos en Taludes de Carreteras. Impactos sobre las Aguas, en Libro
de Actas del I Congreso Regional del Agua. Junta de Castilla y León,
Confederación. Hidrográfica del Duero, Iberdrola. Valladolid.
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penetración estándar del cono holandés eléctrico.
10. PEEK, Ralph, E. HANSON, Walter y H. THORNBURN, Thomas. 1982.
Ingeniería de Cimentaciones, Capítulo I, Limusa México.
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11. RICO, Alfonso y DEL CASTILLO, H. (1990) La Ingeniería de Suelos en las
Vías Terrestres, Tomo 1, Obras Complementarias de Drenaje.
12. RICO, Alfonso y DEL CASTILLO, H. (1990) La Ingeniería de Suelos en las
Vías Terrestres, Tomo 2, Obras Complementarias de Drenaje.
13. TERZAGHI Y PECK. (1978) “Mecánica de Suelos en la Ingeniería
Práctica” Edición. “El Ateneo”. Bs.As. Segunda Edición.
14. M. J. TOMLINSON. (1996) Cimentaciones Diseño y Construcción. Editorial
Trillas S.A. MEXICO.
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ANEXOS
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ANEXO 1 PANEL FOTOGRÁFICO
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FOTOGRAFÍA 1.- Se observa las características de la Cantera
Ccalluchani Ananea - Cojata.
FOTOGRAFÍA 2.- Se observa las características de la Cantera Jachatira
en la carretera Ananea - Cojata.
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FOTOGRAFÍA 3.- Se observa la falta del mejoramiento de la superficie de
afirmado en la vía Ananea - Cojata.
FOTOGRAFÍA 4.- Se observa las características del Laboratorio de
Suelos del Gobierno Regional de Puno.
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FOTOGRAFÍA 5.- Se observa las características del Laboratorio de
Suelos del Gobierno Regional de Puno.
FOTOGRAFÍA 6.- Determinación de las características mecánicas de
suelos de Canteras de la vía Ananea - Cojata.
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FOTOGRAFÍA 7.- Determinación de las características mecánicas de
suelos de Canteras de la vía Ananea - Cojata.
FOTOGRAFÍA 8.- Se observa el efecto el efecto negativo de las aguas
superficiales en la vía Ananea - Cojata.
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FOTOGRAFÍA 9.- Se observa la erosión de la vía por falta de obras de
drenaje apropiadas de la vía Ananea - Cojata.
FOTOGRAFÍA 10.- Se observa la erosión de la vía por falta de obras de
drenaje apropiadas de la vía Ananea - Cojata.
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FOTOGRAFÍA 11.- Se observa la falta de obras de drenaje en la vía
Ananea - Cojata.
FOTOGRAFÍA 12.- Se observa el congelamiento del agua en las cunetas
de la vía Ananea - Cojata.
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FOTOGRAFÍA 13.- Se observa el deficiente afirmado en la superficie de la
vía Ananea - Cojata.
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UNIVERSIDAD ANDINA
NÉSTOR CÁCERES
VELÁSQUEZ
TESIS UANCV
UNIVERSIDAD ANDINA NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ
Facultad de Ingeniería y Ciencias Puras
Carrera Académico Profesional de Ingeniería Civil
ANEXO 2 ENSAYOS DE LABORATORIO
TESIS: “IMPLICANCIA DEL ÍNDICE DE CONGELACIÓN Y EL TIPO DE SUELOS EN LOS
PROCESOS DE COMPACTACIÓN EN EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA
ANANEA – COJATA.
repositorio digital de tesis - UANCV
Bach. Leovigildo Ochoa Paredes.
Bach. Richard David Rojas Nina.
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