Acercando la Vialidad a los Arquitectos – El análisis de las subrasantes naturales y mejoradas – ARTÍCULO: 027 – Dr. Ing. Julián Rivera

Acercando la Vialidad a los Arquitectos

ARTÍCULO: 027 – El análisis de las subrasantes naturales y mejoradas

Contenido:

Hemos comentado en artículos anteriores que los paquetes de pavimento apoyan sobre el terreno natural en lo que se reconoce como la subrasante. En el presente artículo vamos a profundizar en la temática, basándonos en cómo la encara quien está a cargo del diseño estructural del pavimento considerando la posibilidad de que esa subrasante sea natural o mejorada. Para colaborar con la explicación que se realiza, la descripción la haremos en torno a un simple ejemplo de aplicación.

El tema es el siguiente, cuando quien diseña un pavimento desde el punto de vista estructural interviene en un proyecto de una nueva traza, lo habitual es que cuente con ciertos condicionantes en relación con la adopción de la subrasante de cálculo.

Por un lado, los encargados del diseño geométrico de la obra le imponen un nivel de rasante; es decir, el nivel de la superficie de rodamiento. A partir de este nivel, el estructuralista, basado en las condiciones de entorno (demanda, clima, materiales, etc.) y su experiencia previa, desciende una altura que prevé tendrá aproximadamente el paquete estructural en diseño y establece las cotas de la subrasante. Lo señalado se observa en el ejemplo volcado en la Figura 1.

Figura 1. Ejemplo de altimetría de un perfil edafológico en un tramo de obra vial

Por el otro lado, tal como se observa también en la Figura 1, tendrá impuesta una altimetría de perfil edafológico confeccionada a partir de calicatas y sondeos a tales efectos realizadas.

Adicionalmente, es probable que se pida para todo el tramo establecer una única subrasante de cálculo (no siempre es así), para lo cual los métodos de análisis generalmente establecen tomar un valor medio y aplicar sobre dicho valor un intervalo de confianza asociado a un desvío estándar (asumiendo una distribución normal), bajo criterios que involucran el concepto de confiabilidad.

Utilizando el ejemplo de la Figura 1, entonces el diseñador observa lo que sucede en la Prog.3 y deduce un manto de suelo A-4 (suelo fino de adecuada aptitud vial) en un espesor aproximado de 50 cm, y deduce que ese manto en esas condiciones es efectivamente el de subrasante. Pero cuando observa la Prog.4 ve que el mismo manto presenta allí solo unos pocos centímetros de espesor, y se pregunta ¿ese espesor escaso basta para que ese manto sea la subrasante o en realidad trabaja como tal el subyacente? Lo mismo sucede cuando analiza lo disponible en la Prog.5.

Con el mismo criterio analiza lo que se presenta en la Prog.1, pero entendiendo que el suelo disponible A-7-5 resulta de muy baja aptitud vial; por lo que deduce que debe reemplazar el manto por otro suelo de mejores características (saneamiento) o que debe intervenirlo para incrementar su aptitud (mejorado), tal vez a la que presentaría el suelo A-4 subyacente. Es más, cuando analiza la Prog.2 ve que el nivel de subrasante pasa incluso por encima del nivel actual de terreno natural; correspondiendo claramente a perfiles que deberán rellenarse (terraplenado), posiblemente también con ese suelo A-4.

Si tenemos en cuenta lo planteado, es probable que el diseñador termine definiendo como respuesta de la subrasante de cálculo al promedio que obtenga entre considerar un suelo A-4 en las Prog. 1, 2, 3, 5 y 6 (pues en estas dos últimas también se presenta un manto de ese tipo de suelo) y el suelo A-5 de la Prog. 4; o decide mejorar el suelo en cercanías a esa progresiva para transformarlo en un suelo A-4 y de ese modo tomar a esa tipología de suelo como la existente a nivel de subrasante a lo largo de toda la traza.

El tema que debe resolver luego sería cómo establecer para qué respuesta estructural debería realizarse el mejorado de la subrasante o el reemplazo de esta y en qué espesor. Para ello, existen diversas metodologías de análisis que pueden aplicarse (Thenoux, 2020). Algunas de estas metodologías son de base analítica, como es el caso de la de Odemark (Figura 2).

Figura 2. Odemark para mejorado de subrasante

Otras, recurren al análisis empírico, como la de la curva de la Figura 3 establecida por el Departamento de Transporte (DOT de su sigla en inglés para Department of Transportation) de Illinois, también en pavimentos que prevén el empleo de una subbase por encima de la subrasante mejorada. En dicha gráfica puede analizarse como con subrasante natural de Valor Soporte Relativo (VSR) menor de 6 % se recomienda el empleo de una subrasante mejorada en al menos ese valor, en subrasantes naturales con VSR mayor de 8 % se recomienda no incluir una subrasante mejorada y en valores intermedios el uso del criterio ingenieril para decidir por el empleo o no de la subrasante mejorada; debiéndose materializar en al menos los espesores que se observan (en este caso expresados en pulgadas).

Figura 3. Curva empírica para establecer espesor de mejorado de subbase

No es el propósito de este artículo el dar una idea acabada de la consideración de una subrasante en un diseño estructural, pues otros aspectos complementarios se requieren sean analizados en las aplicaciones rigurosas. No obstante, se espera haber introducido algunos conceptos adicionales que nos permiten en esta sección ir profundizando cada vez más en la temática de pavimentos que nos convoca mes a mes.

Nos seguimos leyendo.

Referencias

Thenoux, G. (2020). Ingeniería de caminos de bajo volumen de tránsito. CAF Banco de Desarrollo de América Latina.

AUTOR: Dr. Ing. Julián Rivera

CURRÍCULUM SINTÉTICO: Doctor en Ingeniería de Materiales UTN

Magister en Transporte y Logística UTN

Ingeniero Civil UTN

Director LEMaC

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