Correlaciones entre el CBR de la subrasante y deflexiones medidas con FWD en Colombia

Abstract

El presente estudio tiene como propósito buscar correlaciones entre el CBR de la subrasante y las deflexiones medidas con FWD, para diferentes tipos de suelo (finos, arenas y gravas). Para ello, se contó con información simultánea de datos de CBR sobre muestras inalteradas y muestras compactadas en laboratorio, propiedades del suelo y medidas de deflexiones en diferentes proyectos viales desarrollados en Colombia, información que fue proporciona por dos empresas de consultoría vial con fines académicos y de investigación.

Para el análisis de la información disponible, se emplearon gráficas de dispersión simple con el fin de observar la tendencia de los datos de las propiedades del suelo y deflexiones ubicadas a una distancia r del centro de aplicación de carga, con los datos de CBR de muestras inalteradas y compactadas en laboratorio. Las propiedades analizadas del suelo fueron límites de Atterberg, granulometría, humedad natural del suelo y módulo determinado mediante las metodologías AASHTO y método directo.

Una vez analizadas las variables que mejor correlacionaron con el CBR para cada tipo de suelo, se aplicó un modelo lineal MLG para determinar el valor de CBR a partir de mediciones de deflectometría y parámetros índices del suelo.

A partir de los modelos desarrollados, se puede indicar que para los suelos finos, existe una buena correlación entre el CBR en condiciones de humedad natural y la deflexión dr, medida en el sensor ubicado a una distancia r y la humedad natural. Para el caso de los suelos arenosos, el CBR de muestras compactadas en laboratorio se correlaciona bien con la deflexión dr y la distancia r. Por último, para los suelos tipo grava, con una correlación más baja, el CBR de muestras compactadas en laboratorio se relaciona mejor con la deflexión dr, la distancia r y el porcentaje de finos. Adicionalmente, se obtiene que la relación del CBR con los parámetros físicos como LL, LP, IP, % gravas, % arenas y % finos, presenta una gran dispersión. Esta baja homogeneidad indica que no existe una correlación directa de cada parámetro con el CBR y puede requerirse un análisis multivariables o correlaciones múltiples para llegar a una buena correlación.

Current methodologies for the design and rehabilitation of flexible pavements, such as the -American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO, 1993) and Guide For Mechanistic - Empirical Pavement Design (MEPDG), involve the resilient modulus within their design parameters of the subgrade, MR. The complexity of laboratory test procedures (time, cost, availability), has prompted international highway agencies to explore other test methods, mainly field tests (in situ), such as deflectometry measurements (FWD) to determine the modulus of the subgrade by backcalculation and empirical formulas related to other basic bearing capacity tests, such as the CBR (California Bearing Ratio).

This study is aimed at developing correlations between the CBR of the subgrade and the deflections measured with FWD for different types of soil (fines, sands and gravels). Data related to simultaneous values of CBR, soil properties and deflection measurements on undisturbed samples and samples compacted in the laboratory for different road projects carried out in Colombia.

Simple scatter plots were used for analyzing the database and assessing the trends between the soil properties and deflections located at a distance r of the application center of load, and values of CBR from undisturbed and compacted samples in the laboratory. The assessed properties of soil were Atterberg limits, granulometry, natural soil humidity and module determined by AASHTO and direct methods.

After analyzing the variables showing the best fit with the CBR for each type of soil, a generalized linear model was applied to determine the value of CBR from deflectometry measurements and soil index parameters.

The results of the developed models for fine soils demonstrated a good correlation between the CBR in conditions of natural humidity and the deflection dr measured in the sensor located at a distance r and the natural humidity. In the case of sandy soils, the CBR of samples compacted in the laboratory showed a good correlation with the deflections dr and the distance r. For gravel-type soils, the CBR of samples compacted in the laboratory is better correlated to the deflection dr, the distance r and the percentage of fines; however, the correlation is lower than that for fine and sandy soils. The relationship between the CBR and the physical parameters such as LL, LP, PI, and percentages of gravel, sand and fine, evidenced a high dispersion. This low homogeneity indicates that there is no direct correlation between each parameter and CBR, and that a multivariate analysis or multiple correlations is required to attain a good correlation.