1 Suelos Canteras Agua.docx

SUELOS

1. INFORME DE SUELOS

El presente Estudio, es el resultado del trabajo efectuado en campo, laboratorio y

gabinete del Estudio Geotécnico para la obra de "REHABILITACIÓN Y

MEJORAMIENTO DEL CAMINO VECINAL TRAMO EMP. CU 129 : (CHAPINA) -

QUILLE."

1.1. OBJETIVOS DEL ESTUDIO

El presente informe, tiene por objeto, establecer resultados sobre las

características geomecánicas de las distintas capas que conforman el

subsuelo como material de fundación, para poder| de esa manera determinar

la profundidad de desplante y parámetros de resistencia y deformabilidad y su

aplicación al diseño a la estructuras de las vías y muros de contención.

El alcance del trabajo, determinara en primer lugar las condiciones del suelo

como material de fundación y en segundo lugar establecer dicha capacidad en

relación a la interacción suelo-estructura prediseñada, como lo expresa el

reglamento de cimentaciones.

Determinar las condiciones de Geodinámica Externa, definiendo las

ocurrencias de huaycos, derrumbes, erosión de riberas, socavación,

inundaciones, etc., las cuales podrían afectar a la nueva estructura o sus

accesos.

1.2. CAPA DE RODADURA

a) Descripción de la superficie de rodadura

La REHABILITACIÓN Y MEJORAMIENTO DEL CAMINO VECINAL TRAMO EMP.

CU 129: (CHAPINA) - QUILLE, está conformado por un tramo desde la

Comunidad Campesina de Chapina a la Comunidad Campesina de Quille, con

una longitud de 22+40 km (TDR).

El eje de la vía existente transcurre a través de un terreno accidentado, sinuoso y

ondulado típico de una topografía de altitud.

El ancho de la superficie de rodadura es variable, encontrándose anchos que van

desde 2.1 m hasta 6 m., asimismo podemos indicar que la vía en mayor parte de

su longitud es un terreno accidentado, ondulado y sinuoso.

La plataforma presenta una superficie de rodadura a nivel de trocha sin afirmado,

plataforma deteriorada en la mayor parte de la carretera por efectos del clima y el

uso de la vía. Asimismo, la vía presenta una superficie de rodadura a nivel de

terreno aperturado y sin mantenimiento, lo cual es ocasionado por efectos del

clima y tráfico; así como sectores donde la plataforma ha sido dañada por efectos

de la erosión del agua de escorrentía de las lluvias y sectores puntuales de caída

de materiales de los taludes superiores.

Se ha encontrado una superficie de rodadura en mal estado, con daños y fallas a

lo largo de la vía, en las que predominan el desprendimiento y pérdida de

materiales de la superficie de rodadura, baches, ahuellamientos, presencia de

finos, pastos a nivel de plataforma; mismos que son producto de las condiciones

climáticas y el tráfico de la zona del proyecto.

FOTO N° 1: Ahuellamientos

FOTO N° 2: Erosión

A continuación se presentara la descripción detallada de la superficie de rodadura

segmentada por kilómetro, en la cual se describirá el tipo de fallas encontradas en

la vía.

PROGRESIVA DESCRIPCION

Km 00+000 – km 1+000En este sector la vía presenta una capa de

rodadura del terreno de corte, no existente

carpeta de rodadura, se encuentra en mal

estado, esta presenta fallas entre las que se

pueden indicar desgaste y perdida de

materiales en la plataforma de rodadura

(pastos naturales), bache puntual a

moderado, erosión puntual y ahuellamientos

leves de la plataforma.

Km 01+000 – km 2+000 En este sector la vía se ve invadida por

pastos naturales a nivel de la plataforma de

rodadura, no se tiene capa de afirmado,

presenta baches puntuales a moderado,

erosión puntual y ahuellamientos leves de la

plataforma.

Km 02+000 – km 3+000 En este sector la vía presenta una

plataformsa de rodadura existente en mal

estado, con material granular propia del

corte, esta presenta fallas entre las que se


materiales de la superficie de rodadura

(perdida de finos y grava), baches de

puntual a moderado, erosión y

ahuellamientos leves de la plataforma.

Km 3+000 – km 4+000 En este sector la vía presenta una

plataforma de rodadura existente en mal







ahuellamientos leves de la plataforma.

Km 4+000– km 5+000 En este sector la vía presenta una

plataforma de rodadura existente en mal







ahuellamientos leves de la plataform.

Km 5+000 – km 6+000 En este sector la vía presenta una capa de













































En este sector la vía presenta una capa de

Km 10+000 – km 11+000 rodadura del terreno de corte, no existente








Km 11+000 – km 12+000





































Km 15+000 – km 16+000





























b) Verificación de la capa de rodadura existente

Se observó que a lo largo de la vía no se cuenta con una carpeta de rodadura ya

que solo se encuentra a nivel de apertura.

c) Resumen de verificación de espesores

Los datos obtenidos se muestran en la hoja siguiente:

CUADRO: Verificación de Espesores

Progresiva

Espesor (cm)

Progresiva

Espesor (cm)

Progresiva

Espesor (cm)

Progresiva

Espesor (cm)

0+250.00 0 5+250.00 010+250.0

00

15+250.00

0

0+500.000

5+500.000 10+500.0

00 15+500.0

00

0+750.000

5+750.000 10+750.0

00 15+750.0

00

1+000.000

6+000.000 11+000.0

00 16+000.0

00

1+250.000

6+250.000 11+250.0

00 16+250.0

00

1+500.000

6+500.000 11+500.0

00 16+500.0

00

1+750.000

6+750.000 11+750.0

00 16+750.0

00

2+000.000

7+000.000 12+000.0

00 17+000.0

00

2+250.000

7+250.000 12+250.0

00 17+250.0

00

2+500.000

7+500.000 12+500.0

00 17+500.0

00

2+750.000

7+750.000 12+750.0

00 17+750.0

00

3+000.000

8+000.000 13+000.0

00 18+000.0

00

3+250.000

8+250.000 13+250.0

00 18+250.0

00

3+500.000

8+500.000 13+500.0

00 18+500.0

00

3+750.000

8+750.000 13+750.0

00 18+750.0

00

4+000.000

9+000.000 14+000.0

00 19+000.0

00

4+250.000

9+250.000 14+250.0

00 19+250.0

00

4+500.000

9+500.000 14+500.0

00 19+500.0

00

4+750.000

9+750.000 14+750.0

00 19+750.0

00

5+000.00 0 10+000.0 0 15+000.0 0 20+000.0 0

0 0 0

Progresiva

Espesor (cm)

20+250.00 020+500.00 020+750.00 021+000.00 021+250.00 021+500.00 021+750.00 022+000.00 022+250.00 0

1.3. METODOLOGÍA DEL ESTUDIO

La ejecución del presente estudio se dividió en las siguientes fases:

1.4. TRABAJOS DE CAMPO

Se precisa, que el presente Estudio de Mecánica de Suelos se ha ejecutado,

sobre la base de los lineamientos de la Norma Técnica NTE E.050 Suelos y

Cimentaciones del Reglamento Nacional de Construcciones. Así mismo, el

desarrollo de los ensayos y análisis de Laboratorio, se han enmarcado en las

normas de la ASTM (American Society for Testing Materials) y la AASHTO

(American Association of State Highway and Transportation Officials).

El programa de trabajo consistió en:

• Recopilación y evaluación de la información existente.

• Prospección geotécnica de la zona.

• Ubicación y ejecución de pozos exploratorios.

• Toma de muestras alteradas de material de fundación.

• Ensayos de campo y laboratorio.

• Determinación del perfil estratigráfico.

• CBR de diseño.

• Parámetros de muro de contención.

• Conclusiones y recomendación. La descripción de campo de los suelos

encontrados, en ambas márgenes, se efectuó de acuerdo con las

especificaciones ASTM D-2488, "Description of Soils" (Visual - Manuel

Procedure).

En lo relativo al Número de puntos de investigación se da con el tipo de vía, y de

acuerdo a los TDR, Norma Técnica CE-010 Aceras y Pavimentos:

Tipo de Vía: Vecinal

Punto de Investigación: 01 cada Km

Nº de Puntos ejecutados: Se ha efectuado 22 prospecciones mediante piques y

calicatas de exploración distribuidas estratégicamente a lo largo de la Vía, con

una profundidad variable desde 1.50 m. por debajo de la cota rasante final.

Extracción de muestras disturbadas por las características físicas del estrato, de

ambos márgenes en la ubicación de los Estribos y las Cámaras de anclaje

Margen Derecha e Izquierda

NORMA DENOMINACIÓN

MTC E 101 – 2000 Pozos, calicatas, trincheras y zanjas

NTP 339.129:1998

SUELOS. Método de Prueba Estándar para el Contenido de Humedad del Suelo y Roca In-situ por Métodos Nucleares (poca profundidad)

NTP 339.143:1999

SUELOS. Método de Ensayo Estándar para la Densidad y el Peso Unitario del Suelo In-situ Mediante el Método del Cono de Arena.

NTP 339.144:1999

SUELOS. Método de Ensayo Estándar para la Densidad In-situ de Suelo y Suelo-Agregado por medio de Métodos Nucleares (Profundidad Superficial).

ASTM D4944Determinación de la humedad en suelos por medio de la presión del gas generado por carburo de calcio.

NTP 339.150:2001SUELOS. Descripción e Identificación de Suelos. Procedimiento Visual-Manual.

NTP 339.161:2001SUELOS. Práctica para la Investigación y Muestreo de Suelos por Perforaciones con Barrena.

NTP 339.169:2002SUELOS. Muestreo Geotécnico de Suelos con Tubos de Pared Delgada

NTP 339.172:2002

SUELOS. Método de prueba normalizada para el contenido de humedad de suelo y roca in situ por métodos nucleares (poca profundidad).

NTP 339.175:2002SUELOS. Método de Ensayo Normalizado In-situ para CBR (California Bearing Ratio-Relación del Valor Soporte) de Suelos

ASTM D 6951Método Estándar de Ensayo para el Uso del Penetrómetro Dinámico de Cono en Aplicaciones Superficiales de Pavimentos

1.5. ENSAYOS DE LABORATORIO

Las muestras de suelo obtenidas de los pozos de exploración, fueron

sometidas a los siguientes ensayos y análisis de Laboratorio:

NORMA DENOMINACIÓN

NTP 339.126:1998SUELOS. Métodos para la reducción de las muestras de campo a tamaños de muestras de ensayo.

NTP 339.127:1998SUELOS. Método de ensayo para determinar el contenido de humedad de un suelo.

NTP 339.128:1998 SUELOS. Método de ensayo para el análisis granulométrico.

NTP 339.129:1998SUELOS. Método de ensayo para determinar el límite líquido, límite plástico, e índice de plasticidad de suelos.

NTP 339.131:1998SUELOS. Método de ensayo para determinar el pesoEspecífico relativo de sólidos.

NTP 339.132:1998SUELOS. Método de ensayo para determinar el material que pasa el tamiz N°200.

NTP 339.134:1998SUELOS. Método de clasificación de suelos con propósitos de ingeniería SUCS

.NTP 339.135:1998 SUELOS. Clasificación de suelos para uso en vías de transporte.

NTP 339.139:1999SUELOS. Determinación del Peso volumétrico de suelos cohesivos.

NTP 339.142:1999 SUELOS. Relación Humedad-Densidad por método de Proctor Estándar.

NTP 339.145:1999SUELOS. Determinación del CBR (California Bearing Ratio – Valor Soporte de California) medido en muestras compactadas en laboratorio.

NTP 339.146:2000 SUELOS. Equivalente de arena de suelos y agregados finos.

NTP 339.152:2002SUELOS. Método de Ensayo Normalizado para la Determinación del Contenido de Sales Solubles en Suelos y Aguas Subterráneas.

NTP 339.076:1982CONCRETO. Método de Ensayo Para Determinar el Contenido de Cloruros en las Aguas Usadas en la Elaboración de Concretos y Morteros.

PROPIEDADES FÍSICAS:

En cuanto a los ensayos considerados, se puede realizar una breve explicación de los

ensayos y los objetivos de cada uno de ellos. Cabe anotar que los ensayos físicos

corresponden a aquellos que determinan las propiedades índices de los suelos y que

permiten su clasificación.

CONTENIDO DE HUMEDAD NATURAL

El contenido de humedad de una muestra indica la cantidad de agua que esta contiene,

expresándola como un porcentaje del peso de agua entre el peso del material seco. En

cierto modo este valor es relativo, porque depende de las condiciones atmosféricas que

pueden ser variables.

Entonces lo conveniente es realizar este ensayo y trabajar casi inmediatamente con este

resultado, para evitar distorsiones al momento de los cálculos.

Con los resultados de Contenido de Humedad, se presenta el cuadro de “Contenido de

Humedad”, que resume los resultados principales de los materiales ensayados.

CONTENIDOS DE HUMEDAD

Tramo Excavación NºMuestra Profundidad Humedad

Nº De - A w (%)

KM 00+58 PZ-1 1 0.20 - 150 m 3.9

KM 01+020 PZ 2 1 0.30 - 1.50 m 4.4

KM 02+040 PZ 3 1 0.30 - 1.50 m 5.2

KM 03+000 PZ 4 1 0.20 - 1.50 m 4.6

KM 04+000 PZ 5 1 0.30 - 1.50 m 4.4

KM 05+000 PZ 6 1 0.30 - 1.50 m 8.2

KM 06+000 PZ 7 1 0.20 - 1.50 m 4.1

KM 07+000 PZ 8 1 0.20 – 1.50 m 3.2

KM 08+000 PZ 9 1 0.20 - 1.50 m 2.4

KM 09+000 PZ 10 1 0.30 - 1.50 m 2.7

KM 10+000 PZ 11 1 0.30 - 1.50 m 1.9

KM 11+000 PZ 12 1 0.20 - 1.50 m 2.8

KM 12+000 PZ 13 1 0.30 - 1.50 m 8.3

KM 13+000 PZ 14 1 0.30 - 1.50 m 3.2

KM 14+000 PZ 15 1 0.00 - 1.50 m 3.3

KM 15+000 PZ 16 1 0.20 - 1.50 m 3.3

KM 16+000 PZ 17 1 0.30 - 1.50 m 2.9

KM 17+000 PZ 18 1 0.30 - 1.50 m 5.1

KM 18+000 PZ 19 1 0.20 - 1.50 m 6.7

KM 19+000 PZ 20 1 0.00 - 1.50 m 4.9

KM 20+000 PZ 21 1 0.00 - 1.50 m 5.6

KM 21+000 PZ 22 1 0.00 - 1.50 m 4.2

KM 22+000 PZ 23 1 0.20 - 1.50 m 4.7

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO

La granulometría es la distribución de las partículas de un suelo de acuerdo a su tamaño,

que se determina mediante el tamizado o paso del agregado por mallas de distinto

diámetro hasta el tamiz Nº 200 (de diámetro 0.074 milímetros), considerándose el

material que pasa dicha malla en forma global. Para conocer su distribución

granulométrica por debajo de ese tamiz se hace el ensayo de sedimentación. El análisis

granulométrico deriva en una curva granulométrica, donde se plotea el diámetro de tamiz

versus porcentaje acumulado que pasa o que retiene el mismo, de acuerdo al uso que se

quiera dar al agregado.

CLASIFICACIÓN DE SUELOS

Calle / Av Excavación NºMuestr

aProfundidad SUELO SUELO

N° De - A SUCS AASHTO

KM 00+58 PZ-1 1 0.20 - 150 m GM A-1-b (0)

KM 01+020 PZ 2 1 0.30 - 1.50 m GM A-1-a (0)

KM 02+040 PZ 3 1 0.30 - 1.50 m GM A-1-b (0)

KM 03+000 PZ 4 1 0.20 - 1.50 m ML A-4 (3)

KM 04+000 PZ 5 1 0.30 - 1.50 m ML A-4 (4)

KM 05+000 PZ 6 1 0.30 - 1.50 m CL - ML A-4 (5)

KM 06+000 PZ 7 1 0.20 - 1.50 m CL A-4 (4)

KM 07+000 PZ 8 1 0.20 - 1.50 m CL A-4 (5)

KM 08+000 PZ 9 1 0.20 - 1.50 m SM A-4 (2)

KM 09+000 PZ 10 1 0.30 - 1.50 m SM A-1-b (0)

KM 10+000 PZ 11 1 0.30 - 1.50 m CL - ML A-4 (4)

KM 11+000 PZ 12 1 0.20 - 1.50 m SC - SM A-4 (1)

KM 12+000 PZ 13 1 0.30 - 1.50 m SC - SM A-4 (3)

KM 13+000 PZ 14 1 0.30 - 1.50 m CL A-4 (4)

KM 14+000 PZ 15 1 0.00 - 1.50 m SM A-4 (3)

KM 15+000 PZ 16 1 0.20 - 1.50 m SM A-4 (1)

KM 16+000 PZ 17 1 0.30 - 1.50 m SM A-4 (2)

KM 17+000 PZ 18 1 0.30 - 1.50 m SM A-4 (1)

KM 18+000 PZ 19 1 0.20 - 1.50 m SM A-4 (1)

KM 19+000 PZ 20 1 0.00 - 1.50 m GM A-1-a (0)

KM 20+000 PZ 21 1 0.00 - 1.50 m GM A-2-4 (0)

KM 21+000 PZ 22 1 0.00 - 1.50 m SM A-4 (3)

KM 22+000 PZ 23 1 0.20 - 1.50 m ML A-4 (5)

LIMITE LÍQUIDO Y LIMITE PLÁSTICO

Se conoce como plasticidad de un suelo a la capacidad de este de ser moldeable. Esta

depende de la cantidad de arcilla que contiene el material que pasa la malla N° 200,

porque es este material el que actúa como ligante.

Un material, de acuerdo al contenido de humedad que tenga, pasa por tres estados

definidos: líquidos, plásticos y secos. Cuando el agregado tiene determinado contenido

de humedad en la cual se encuentra húmedo de modo que no puede ser moldeable, se

dice que está en estado semilíquido. Conforme se le va quitando agua, llega un momento

en el que el suelo, sin dejar de estar húmedo, comienza a adquirir una consistencia que

permite moldearlo o hacerlo trabajable, entonces se dice que está en estado plástico.

Al seguir quitando agua, llega un momento en el que el material pierde su trabajabilidad y

se cuartea al tratar de moldearlo, entonces se dice que está en estado semi seco. El

contenido de humedad en el cual el agregado pasa del estado semilíquido al plástico es

el Limite Liquido

(ASTM D-423), y el contenido de humedad es el que pasa del estado plástico al semi

seco es el Limite Plástico (ASTM D-424).

INDICE DE PLASTICIDAD

Calle / Av Excavación Nº IPPOTENCIAL DE

EXPANSIÓN

KM 00+58 PZ-1 3.7 BAJO

KM 01+020 PZ 2 2.9 BAJO

KM 02+040 PZ 3 6.6 BAJO

KM 03+000 PZ 4 5.9 BAJO

KM 04+000 PZ 5 2.9 BAJO

KM 05+000 PZ 6 5.9 BAJO

KM 06+000 PZ 7 8.1 BAJO

KM 07+000 PZ 8 7.7 BAJO

KM 08+000 PZ 9 2.2 BAJO

KM 09+000 PZ 10 4.6 BAJO

KM 10+000 PZ 11 5.6 BAJO

KM 11+000 PZ 12 4.6 BAJO

KM 12+000 PZ 13 6.7 BAJO

KM 13+000 PZ 14 7.3 BAJO

KM 14+000 PZ 15 3.6 BAJO

KM 15+000 PZ 16 3.7 BAJO

KM 16+000 PZ 17 3.9 BAJO

KM 17+000 PZ 18 3.2 BAJO

KM 18+000 PZ 19 3.8 BAJO

KM 19+000 PZ 20 3.6 BAJO

KM 20+000 PZ 21 3.2 BAJO

KM 21+000 PZ 22 3.6 BAJO

KM 22+000 PZ 23 2.7 BAJO

Los ensayos para definir las propiedades mecánicas, permiten determinar la resistencia

de los suelos o comportamiento frente a las solicitaciones de cargas.

PRÓCTOR MODIFICADO (ASTM D-1557)

El ensayo de Próctor se efectúa para determinar un óptimo contenido de humedad, para

la cual se consigue la máxima densidad seca del suelo con una compactación

determinada. Este ensayo se debe realizar antes de usar el agregado sobre el terreno,

para así saber que cantidad de agua se debe agregar para obtener la mejor

compactación.

Con este procedimiento de compactación se estudia la influencia que ejerce en el

proceso el contenido inicial de agua del suelo, encontrando que tal valor es de

fundamental importancia en la compactación lograda. En efecto, se observa que a

contenidos de humedad creciente, a partir de valores bajos, se obtienen más altos

específicos secos y por lo tanto mejores compactaciones del suelo, pero que esta

tendencia no se mantiene indefinidamente, sino que al pasar la humedad de un cierto

valor, los pesos específicos secos obtenidos disminuían, resultando peores

compactaciones en la muestra. Es decir, para un suelo dado y empleando el

procedimiento descrito, existe una humedad inicial, llamada la “optima”, que produce el

máximo peso específico seco que puede lograrse con este procedimiento de

compactación. Lo anterior puede explicarse, en términos generales, teniendo en cuenta

que, a bajos contenidos de agua, en los suelos finos, del tipo de los suelos arcillosos, el

agua esta en forma capilar produciendo compresiones entre las partículas constituyentes

del suelo lo cual tiende a formar grumos difícilmente desintegrables que dificultan la

compactación.

El aumento en contenido de agua disminuye esa tensión capilar en el agua haciendo que

una misma energía de compactación produzca mejores resultados. Empero, si el

contenido de agua es tal que haya exceso de agua libre, el grado de llenar casi los vacíos

el suelo, esta impide una buena compactación, puesto que no puede desplazarse

instantáneamente bajo los impactos del pisón.

CALIFORNIA BEARING RATIO – CBR (ASTM D-1883)

El Índice de California (CBR) es una medida de la resistencia al esfuerzo cortante de un

suelo, bajo condiciones de densidad y humedad, cuidadosamente controladas.

Se usa en el proyecto de pavimentos flexibles auxiliándose de curvas empíricas. Se

expresa en porcentaje como la razón de la carga unitaria que se requiere para introducir

un pistón a la misma profundidad en una muestra de tipo piedra partida. Los valores de

carga unitaria para las diferentes profundidades de penetración dentro de la muestra

patrón están determinados.

El CBR, que se usa para proyectar, es el valor que se obtiene para una profundidad de

0.1 pulgadas. Como el CBR de un agregado varía de acuerdo a su grado de

compactación y el contenido de humedad, se debe repetir cuidadosamente en el

laboratorio las condiciones del campo, para lo que se requiere un control minucioso. A

menos que sea seguro que el suelo no acumulara humedad después de la construcción,

los ensayos CBR se llevan a cabo sobre muestras saturadas.

CAPACIDAD DE CARGA – CBR

Calle / Av Excavación Nº PROF. (m)TIPO

SUELO

PROCTOR CBR

Max. O.C.M95% 100%

(0.1”) (0.1”)

KM 00+58 PZ-1 0.20 - 150 m GM 2.127 6.70 42.0 46.0

KM 01+020 PZ 2 0.30 - 1.50 m GM 2.123 8.40 37.5 40.2

KM 02+040 PZ 3 0.30 - 1.50 m GM 2.113 6.20 37.0 43.5

KM 03+000 PZ 4 0.20 - 1.50 m ML 2.001 7.80 8.3 11.2

KM 04+000 PZ 5 0.30 - 1.50 m ML 2.087 7.10 10.0 11.0

KM 05+000 PZ 6 0.30 - 1.50 m CL - ML 2.038 8.00 8.0 10.0

KM 06+000 PZ 7 0.20 - 1.50 m CL 2.073 7.80 9.0 11.0

KM 07+000 PZ 8 0.20 - 1.50 m CL 2.040 7.70 9.8 11.0

KM 08+000 PZ 9 0.20 - 1.50 m SM 2.112 6.84 12.2 13.5

KM 09+000 PZ 10 0.30 - 1.50 m SM 2.096 8.90 14.0 15.0

KM 10+000 PZ 11 0.30 - 1.50 m CL - ML 2.075 7.00 7.7 10.0

KM 11+000 PZ 12 0.20 - 1.50 m SC - SM 2.107 7.90 15.0 16.0

KM 12+000 PZ 13 0.30 - 1.50 m SC - SM 2.115 8.40 13.5 16.0

KM 13+000 PZ 14 0.30 - 1.50 m CL 1.981 7.50 6.5 8.1

KM 14+000 PZ 15 0.00 - 1.50 m SM 2.073 5.89 9.3 14.0

KM 15+000 PZ 16 0.20 - 1.50 m SM 2.105 7.50 11.5 12.5

KM 16+000 PZ 17 0.30 - 1.50 m SM 2.108 6.50 11.0 12.5

KM 17+000 PZ 18 0.30 - 1.50 m SM 2.048 6.05 11.0 13.5

KM 18+000 PZ 19 0.20 - 1.50 m SM 2.105 7.50 8.5 13.0

KM 19+000 PZ 20 0.00 - 1.50 m GM 2.115 6.50 28.0 34.0

KM 20+000 PZ 21 0.00 - 1.50 m GM 2.105 7.80 27.5 30.5

KM 21+000 PZ 22 0.00 - 1.50 m SM 2.115 6.90 12.5 14.0

KM 22+000 PZ 23 0.20 - 1.50 m ML 1.990 6.70 8.1 9.7

Resultados de ensayos de laboratorio:

Los resultados de laboratorio de las muestras tomadas se muestran en el siguiente cuadro:

2 ½" 2" 1 ½" 1" ¾" ½" 3/8" # 4 # 8 # 10 # 16 # 30 # 40 # 50 # 100 # 200 L.L. L.P I.P.

NOVIEMBRE 2014 KM 00+58 PZ-1 0.20 - 150 m M-1 Sub Rasante Estud. 100 88 79 71 61 51 39 34 32 30 25 24 23 19 18 24.04 20.34 3.71 GM 30.0 31.0 33.5

NOVIEMBRE 2014 KM 01+020 PZ 2 0.30 - 1.50 m M-1 Sub Rasante Estud. 100 88 77 64 47 46 41 38 30 29 27 15 14 21.50 18.63 2.88 GM 24.0 26.4 29.5

NOVIEMBRE 2014 KM 02+040 PZ 3 0.30 - 1.50 m M-1 Sub Rasante Estud. 100 91 81 72 63 47 43 41 39 36 34 33 27 25 24.50 17.90 6.61 GM 24.0 27.0 31.5

NOVIEMBRE 2014 KM 03+000 PZ 4 0.20 - 1.50 m M-1 Sub Rasante Estud. 100 93 85 81 77 73 68 64 61 52 50 25.14 19.29 5.85 ML 6.3 8.3 11.2

NOVIEMBRE 2014 KM 04+000 PZ 5 0.30 - 1.50 m M-1 Cantera Estud. 100 95 89 84 77 73 70 56 54 25.85 22.96 2.90 ML 9.0 10.0 11.0

NOVIEMBRE 2014 KM 05+000 PZ 6 0.30 - 1.50 m M-1 Sub Rasante Estud. 100 95 92 79 76 75 61 56 23.05 17.18 5.87 CL - ML 6.7 8.0 10.0

NOVIEMBRE 2014 KM 06+000 PZ 7 0.20 - 1.50 m M-1 Subrasante Estud. 100 94 90 83 75 69 67 55 51 25.58 17.49 8.10 CL 8.0 9.0 11.0

NOVIEMBRE 2014 KM 07+000 PZ 8 0.20 - 1.50m M-1 Cantera Estud. 100 98 93 76 73 70 58 56 28.84 21.13 7.71 CL 9.0 9.8 11.0

NOVIEMBRE 2014 KM 08+000 PZ 9 0.20 - 1.50 m M-1 Sub Rasante Estud. 100 98 95 92 89 82 79 74 72 63 58 56 46 43 21.17 18.98 2.19 SM 11.4 12.2 13.5

NOVIEMBRE 2014 KM 09+000 PZ 10 0.30 - 1.50 m M-1 Cantera Estud. 100 92 68 62 57 53 42 35 33 25 20 22.23 17.62 4.61 SM 14.5 14.0 15.0

NOVIEMBRE 2014 KM 10+000 PZ 11 0.30 - 1.50 m M-1 Sub Rasante Estud. 100 96 90 86 82 76 69 68 67 65 61 60 57 52 51 23.24 17.62 5.62 CL - ML 6.4 7.7 10.0

NOVIEMBRE 2014 KM 11+000 PZ 12 0.20 - 1.50 m M-1 Cantera Estud. 100 98 96 94 92 91 88 84 79 74 64 59 56 42 40 18.88 14.25 4.63 SC - SM 14.0 15.0 16.0

NOVIEMBRE 2014 KM 12+000 PZ 13 0.30 - 1.50 m M-1 Sub Rasante Estud 100 96 94 90 85 81 79 73 70 68 57 50 23.64 16.97 6.67 SC - SM 12.0 13.5 16.0

NOVIEMBRE 2014 KM 13+000 PZ 14 0.30 - 1.50 m M-1 Cantera Estud. 100 96 91 84 82 79 75 74 72 67 66 64 56 53 24.88 17.62 7.27 CL 5.0 6.5 8.1

NOVIEMBRE 2014 KM 14+000 PZ 15 0.00 - 1.50 m M-1 Sub Rasante Estud. 100 96 87 80 74 64 62 61 51 48 22.50 18.90 3.60 SM 5.0 9.3 14.0



NOVIEMBRE 2014 KM 17+000 PZ 18 0.30 - 1.50 m M-1 Sub Rasante Estud. 100 97 92 88 84 81 78 74 70 65 57 52 49 40 37 20.17 16.99 3.18 SM 8.5 11.0 13.5


NOVIEMBRE 2014 KM 19+000 PZ 20 0.00 - 1.50 m M-1 Sub Rasante Estud. 100 92 84 77 69 64 60 49 46 44 43 37 35 33 20 15 23.87 20.28 3.60 GM 20.0 24.0 29.0

NOVIEMBRE 2014 KM 20+000 PZ 21 0.00 - 1.50 m M-1 Sub Rasante Estud. 100 90 80 70 61 53 44 43 42 40 38 37 35 33 32 22.31 19.12 3.19 GM 22.0 24.5 28.0

NOVIEMBRE 2014 KM 21+000 PZ 22 0.00 - 1.50 m M-1 Sub Rasante Estud. 100 89 82 73 68 63 61 59 52.0 49.2 22.33 18.74 3.59 SM 11.0 12.5 14.0

NOVIEMBRE 2014 KM 22+000 PZ 23 0.20 - 1.50 m PZ 1 Sub Rasante Estud. 100 94 81 78 73 71 68 66 65 60 59 22.52 19.85 2.67 ML 6.5 8.1 9.7

PROGRESIVA

SUCS

FECHA

CLASIFICACION

ORIGENUSO

DESTINO

MATERIAL

GRANULOMETRIAC.B.R.

90% 95% 100%Nº C

ALI

CA

TA

PRO

FUN

D.

MU

ESTR

A N

o

LIMITES DE ATTERBERG

M 40

1.6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

1. Respecto al tramo se tiene que las condiciones de la plataforma, a la fecha de

evaluación se presenta en malas condiciones, presentando fallas comunes en

todo el tramo que son el inexistencia de material de plataforma, desgaste

severo (perdida de materiales), erosión que van de moderado a severo,

ahuellamientos localizados y baches de moderado a severos, pastos naturales.

2. De la verificación de espesores realizada durante la evaluación, se observó que

no existe capa de rodadura,

3. Los anchos de la superficie de rodadura es variable, encontrándose anchos que

van desde 3.00 m hasta 5.00 m

CANTERAS Y FUENTES DE AGUA

2. INFORME DE CANTERAS Y FUENTES DE AGUA

2.1. INTRODUCCIÓN

El estudio de canteras y fuentes de agua se realizó con la finalidad de ver los

volúmenes totales de las canteras escogidas para el estudio, las que serán

explotadas y deberán satisfacer las necesidades de la carretera en mención tanto

en calidad y cantidad.

Las labores se inician con la ubicación de las canteras y fuentes de aguas a lo

largo del tramo en estudio. Ubicadas las canteras se realizó las exploraciones

mediante trincheras y calicatas de las cuales se extrajeron muestras

representativas de las áreas correspondientes en cantidades necesarias para ser

estudiadas y procesadas en laboratorio.

De esta forma se llegaron a seleccionar los bancos de materiales más adecuados.

Las selecciones se hicieron de acuerdo a la potencia disponible, características

geotécnicas adecuadas en relación a su uso, se tomó en cuenta la distancia del

área a ser explotada y costo del transporte. Los bancos de materiales que estaban

ubicados en áreas lejanas y tenían dificultad de acceso a la vía también fueron

descartados.

2.2. METODOLOGÍA DEL ESTUDIO DE CANTERAS

El estudio de canteras comprende la ubicación, investigación y comprobación

física, mecánica y química de los materiales agregados inertes para las capas de

Afirmado. Asimismo se efectúan la investigación de fuentes de agua para la

conformación, mezcla y compactación de las capas de afirmado. Se ha ubicado

las canteras de las progresivas 0+50, 2+50, 6+06, 10+90, 17+00 (Gravas) y la

Cantera del Km 06+30 (Ligante), las mismas que demuestran que la calidad y

cantidad de material existente son adecuadas y suficientes para el mantenimiento

total de la vía. Adicionalmente se verificara que la explotación de las canteras

seleccionadas cumpla con las exigencias de la conservación ambiental.

2.2.1. INVESTIGACIÓN DE CAMPO

Exploración

Previo a la etapa de exploración se investigara las canteras utilizadas en

proyectos anteriores en la zona y aquellos utilizados por el MTC para el

mantenimiento de la vía. Con dicha información se realizara el reconocimiento de

campo, en toda el área de influencia del proyecto, fijándose las áreas donde

existan depósito de materiales inertes cuyas características son aparentemente

adecuadas para ser utilizadas como material de agregados para la construcción

de la carretera.

Excavación de Pique en Cantera

Una vez ubicados los depósitos, se procedió a su investigación geotécnica

mediante la toma de muestras por intermedio de piques, para determinar las

características del material y su potencia.

Del material extraído se separara el material mayor de 3”, material entre 2” – 3” y

material menor de 2”. Se realizara la descripción de la calicata y se obtendrán

muestras representativas del material explorado. Las muestras representativas

serán analizadas en el laboratorio de mecánica de suelos, con la finalidad de

determinar el área por explotarse y se realizarán mediciones de la superficie

seleccionada.

La ubicación de las canteras se presenta en el siguiente cuadro.

CUADRO: “Registro de Cantera”

CANTERA PROGRESIVA ACCESO LADO USOS

GravaKM 00+500 Directo Izquierdo

Material de Base

Granular y Sub Base

granular, Zarandeo

Cantera sin

explotación


Grava 02+500 Directo Izquierdo

Material de Base

Granular y Sub Base

granular, Zarandeo

Cantera sin

explotación


Grava KM 06+060 Directo Derecho

Material de Base

Granular y Sub Base

granular, Zarandeo

Cantera sin

explotación


Material

Ligante 06+300 Directo Derecho

Material Ligante

para mezcla de

Material de Afirmado

Cantera sin Uso


GravaKM 10+900 Directo Izquierdo

Material de Base

Granular y Sub Base

granular, Zarandeo

Cantera sin

explotación


Grava 17+500 Directo Izquierdo

Material de Base

Granular y Sub Base

granular, Zarandeo

Cantera sin

explotación

2.2.2. TRABAJOS DE LABORATORIO

Los trabajos de laboratorio permitirán evaluar las propiedades de los suelos

mediante ensayos físicos mecánicos y químicos. Las muestras disturbadas de

suelos, provenientes de cada una de las exploraciones, serán sometidas a

ensayos de acuerdo a las recomendaciones de la American Society of Testing and

Materials (ASTM).

Los ensayos de laboratorio para determinar las características físicas, químicas y

mecánicas de los materiales de cantera; se efectuaran de acuerdo al Manual de

Ensayos de Materiales para Carreteras el MTC (EM-2000) y son:

CUADRO “ENSAYOS DE LABORATORIO”

ENSAYO USOAASHT

OASTM PROPOSITO

Análisis

Granulométrico

por tamizado

clasificación T88 D422

Determinar la distribución del

tamaño de partículas del

suelo

Limite liquido clasificación T89 D4318

Hallar el contenido de agua

entre los estados líquidos y

plástico

Limite plástico clasificación T90 D4318

Hallar el contenido de agua

entre los estados plástico y

semisólido

Índice plástico clasificación T90 D4318

Hallar el rango contenido de

agua por encima del cual, el

suelo está en un estado

plástico.

Equivalente de

Arena

Calidad

AgregadoT176 D2419

Determinación rápida de la

cantidad de finos en los

agregados

Abrasión (los

Ángeles)

Calidad

AgregadoT96

C131

C535

Cuantificación de la dureza o

resistencia al impacto de los

agregados gruesos.

Proctor

modificado

Diseño de

espesores

T180 D1557 Determinación del Optimo

Contenido de Humedad y de

la máxima densidad seca del

material.

CBRDiseño de

espesoresT193 D1883

Determina la capacidad de

soporte del suelo, el cual

permite inferir el módulo

resiliente del suelo

2.2.3. PROPIEDADES FÍSICAS

Cabe anotar que los ensayos físicos corresponden a aquellos que determinan las

propiedades índices de los suelos que permiten su clasificación.

CLASIFICACIÓN DE SUELOS POR EL MÉTODO SUCS Y AASHTO

El sistema más usual de clasificación de suelos es el Sistema Unificado de

Clasificación de Suelos (SUCS), el cual clasifica al suelo en 15 grupos

identificados por nombre y por términos simbólicos.

El Sistema de Clasificación para Construcción de Carreteras AASHTO, es también

muy usado de manera general. Los suelos pueden ser también clasificados en

grandes grupos, pueden ser porosos. De grano grueso o grano fino, granular o no

granular y cohesivo, semi cohesivo y no cohesivo.

Otra característica importante de los suelos es su humedad natural, puesto que la

resistencia de los suelos de subrasante, en especial de los finos, se encuentra

directamente asociada con las condiciones de humedad y densidad que estos

suelos presenten.

Con los resultados de propiedades índices y análisis granulométrico, se presenta

el cuadro: “clasificación de Materiales de Canteras”, que resume los resultados

principales de los materiales ensayados, incluyendo las clasificaciones SUCS y

AASHTO.

Propiedades Mecánicas

Son ensayos que permiten determinar la resistencia de los suelos o

comportamiento frente a las solicitaciones de carga.

Ensayo de Próctor Modificado (ASTM D-1557)

El ensayo de Próctor Modificado, se efectúa para obtener un óptimo contenido de

humedad, para la cual se consigue la máxima densidad seca del suelo con una

compactación determinada. Este ensayo se debe realizar antes de usar el

agregado sobre el terreno, para así saber qué cantidad de agua se debe agregar

para obtener lamedor compactación.

California Bearing Ratio – CBR (ASTM D-1883)

El índice de California (CBR) es una medida de la resistencia al esfuerzo cortante

de un suelo, bajo condiciones de densidad y humedad, cuidadosamente

controladas.

2.3. DESCRIPCIÓN DE CANTERAS

Existen bancos de materiales cuyos agregados pueden ser utilizados como

materiales de construcción en las diferentes etapas. Se han seleccionados

aquellas cuya cantidad y calidad del material existente son adecuadas y

suficientes para la realización de la obra total de la vía.

En el tramo se ubicaron canteras adecuadas para el aprovisionamiento de

materiales para la conformación de afirmado.

CANTERA KM 00+500

UBICACIÓN Km 00+500

Acceso: Directo

Lado Izquierdo

Potencia 100 x 15 x 3 m = 4500 m3

Propietario:

Período de Explotación Todo el Año

Profundidad de Explotación Altura promedio de Explotación 3 m

Material Grava

USOS RENDIMIENTO TRATAMIENTO

AFIRMADO 80 % Z y N

Observación: Esta Cantera inicialmente requiere labores de limpieza, extracción de

pastos naturales, adicionales para su explotación se requiere mantener en forma

constante el acceso a la cantera por encontrarse en ladera de cerro.

CANTERA 02+500


Acceso: Directo

Lado Izquierdo

Potencia 50x20x5 = 5,000 m3

Propietario: Comunidad



Material Grava para afirmado, Relleno


AFIRMADO 90 % T, Z y N

RELLENO 98 % N




CANTERA 06+060


Acceso: Directo

Lado Izquierdo

Potencia 100x10x5 = 5,000 m3







RELLENO 98 % N




CANTERA 06+300


Acceso: Directo

Lado Izquierdo

Potencia 100x50x2 = 10,000 m3




Material Ligante para mezcla de canteras



RELLENO 50 % N



constante el acceso a la cantera por ser material fino.

CANTERA 10+900


Acceso: Directo

Lado Izquierdo

Potencia 100x10x4 = 41,000 m3







RELLENO 98 % N




CANTERA 17+000


Acceso: Directo

Lado Izquierdo

Potencia 100x20x5 = 10,000 m3







RELLENO 98 % N




2.3.1. TRABAJOS DE GABINETE

En base a los resultados de laboratorio y a la información de los espesores de las

capas utilizables de acuerdo a las prospecciones y al área disponible, se han

podido calcular los volúmenes utilizables de cada cantera.

Asimismo, teniendo en consideración la información de los tamaños máximos y

proporción de material para zarandear se determinó el rendimiento de cada

cantera.

CUADRO A

ENSAYOS

CANTERA:

00+500

ResultadosEspecificació

nObservación

Granulometría -.- Uso -.-

Limite Liquido (%) 19.8 35 máx. Cumple

Índice Plástico (%) N.P. 4 – 9 No Cumple

Abrasión (%) 36.1 50 máx. Cumple

CBR (100%) 60 40 mín. Cumple

ENSAYOS

CANTERA:

02+500


nObservación






ENSAYOS CANTERA:

06+060


nObservación






ENSAYOS

CANTERA LIGANTE

06+300


nObservación

Granulometría -.- uso -.-

Limite Liquido (%) 23 35 máx. Cumple

Índice Plástico (%) 7.4 4 – 9 Cumple

Abrasión (%)NO

PRESENTA

CBR (100%) 10 40 mín. No Cumple

Nota: no se realizaron los demás ensayos debido a que el material no

presenta las características

ENSAYOS

CANTERA:

10+900


nObservación






ENSAYOS

CANTERA:

17+000


nObservación




Abrasión (%) 32 50 máx. Cumple


Mezcla de Canteras para Afirmado

CUADRO I

ENSAYOS

MEZCLA DE CANTERAS:

Gravas (85%)

Ligante (15%)


nObservación



Índice Plástico (%) 5.0 4 – 9 Cumple



2.4. FUENTES DE AGUA

Se localizó la fuente de agua que corresponden al riachuelo Quellomayo,

la misma que constituye la acumulación de afluentes aguas superficiales y

manantes.

Se indica que el acceso para tomar el agua del rio se ubica en la variante

que nace en la progresiva Km 14+020, lado izquierdo a una distancia de

1.5 km.

La recolección de muestras representativas se efectuó en envases

apropiados para su conservación. Estos fueron remitidos al laboratorio de

la Universidad San Antonio Abad de Cusco, donde se realizaron análisis

químicos de acuerdo a la norma AASHTO T-26 (ver Anexo: Ensayos de

Laboratorio).

El agua a emplearse en la preparación del concreto no debe sobrepasar

los valores máximos admisibles de sustancias, en conformidad al

siguiente cuadro:

SUSTANCIA CANTIDAD UNIDADES

Cloruros 300 mg /l

Sulfatos 300 mg / l

Sales solubles totales 1500 mg / l

PH 10.5 ---

Sólidos en suspensión 1000 mg / l

Materia orgánica 10 mg / lFuente: N-CMT-2-02-003/02

De acuerdo a los resultados de los análisis químicos de muestras de agua

representativas de las fuentes, se ha llegado a la conclusión que éstas presentan

características aceptables para elaborar concreto de acuerdo al ítem 3.3 de la

Norma E. 060 de Concreto Armado (Reglamento Nacional de Construcciones).

Esto significa que son aptas para el desarrollo del proyecto en general.

Las características físicas de las fuentes de agua en general son similares a las

que se muestrearon, y pueden ser usadas en la etapa de construcción, previa

realización de análisis químicos y aprobación de la Supervisión.

En el siguiente cuadro se muestran las fuentes de agua inspeccionadas:

UBICACIÓN

PROGRESIVA

KM.

CAUDAL

APROXIMADO

Lt/seg

DISTANCIA

DE

ACCESO

m

DESCRIPCIÓN USOS

Km 14+020

Izquierdo 5 1500 RíachueloSBG, BG,

MCCP

B.4.0 FUENTE DE AGUA

FUENTES DE AGUA : Riachuelo Quellomayo

Ubicación Km. 14+020

Acceso 1.5 km.

Descripción

Riachuelo proveniente de la acumulación de las aguas

superficiales y subterráneas, llegando a la zona de trabajo en

época de estiaje en forma clara.

Caudal estimada 5 lt/seg

Explotación Directa

Antecedentes de

explotación Es una fuente que es utilizada mayormente en riegos,

Periodo de Explotación Todo el año

Usos Agua para Concreto, Sub Base Granular, Base Granular

ProcedimientoExtracción de agua con Motobomba, previa construcción de

una poza de almacenaje.

Equipos Motobomba y Cisterna.

Resultados de Análisis de Agua

Parámetro Unidades MI

Dureza Total mg/L CaC03 650

Alcalinidad Total mg/L CaC03 80

Acidez Total mg/L CO2 2

Sulfatos mg/L SO“4 250

Cloruros % Cl 124.2

Conductividad eléctrica S/cm 950

Turbidez NTU 31

pH 8.46

Clasificación Schóeller

Sulfatos Hiper

Cloruros Media

Carbonates Hiper

2.5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

1. El presente estudio se ha desarrollado con la finalidad de investigar las

características físico-mecánicas de los materiales que componen las

canteras, con el propósito de establecer el uso de cada una de ellas, en las

actividades de mantenimiento de la vía en estudio.

2. El estudio de canteras comprendió la ubicación, investigación y

comprobación de las propiedades física – mecánicas de los materiales para

su empleo en afirmado.

3. En la zona de proyecto y por características Geológicas “No” existen

Canteras adecuadas para su explotación directa, por lo que se han ubicado

Canteras de un solo tipo de material siendo necesario efectuar Mezcla de

Canteras (Gravas y Ligante).

4. Las canteras seleccionadas son aquellas que presentan materiales cuya

cantidad y calidad del material existente son adecuadas y suficientes para

las labores de mantenimiento.

5. Las canteras indicadas, cumplen con los requerimientos de las

especificaciones técnicas, para ser empleadas como material para afirmado.

6. Las fuentes de agua indicadas en el cuadro, son adecuadas para su empleo

en la conformación de la capa de afirmado.

Nº FUENTE DE AGUA ACCESO PROGRESIVA

1

Riachuelo Quellomayo

1.5 km

Lado

Izquierdo

Km. 14+020

7. Por lo expuesto anteriormente, y bajo responsabilidad de los ejecutores de la

obra, se recomienda efectuar el control permanente de las características

físico-mecánicas de los agregados en función de los volúmenes explotados,

factor único y predominante en el comportamiento y permanencia de la vía.

8. Para cumplir adecuadamente con el Control de Calidad de la Obra (materiales

y proceso constructivo), es indispensable el cumplimiento irrestricto de las

Especificaciones Técnicas adjunto al presente.

9. Cabe mencionar que los puntos no contemplados en las Especificaciones del

presente estudio, deben estar en concordancia con el Manual de

Especificaciones Técnicas para la Construcción de Carreteras de Bajo

Volumen de Transito y con las Especificaciones Técnicas Generales para

Construcción de Carreteras del MTC (EG – 2000).

10. La buena calidad y permanencia de la obra depende de que se efectúe un

Control permanente y oportuno de los parámetros de calidad de los

materiales antes y durante la ejecución de la obra (proceso constructivo). Por

lo tanto deberán aplicar en forma estricta y adecuada las técnicas y

procedimientos utilizados en Ingeniería para la explotación de Bancos de

Materiales (Canteras), fundamentalmente teniendo siempre en consideración

la variabilidad horizontal y vertical que presentan las mismas por su origen, así

como el control permanente de las propiedades físico – mecánicas de los

agregados en relación con los volúmenes explotados.

PAVIMENTOS

3. DISEÑO DE PAVIMENTO (AFIRMADO)

3.1. METODOLOGÍA

Para el dimensionamiento de los espesores de la capa de afirmado se adoptó

como representativa la ecuación del método NAASRA, (National Association of

Australian State Road Authorities, hoy AUSTROADS) que relaciona el valor

soporte del suelo (CBR) y la carga actuante sobre el afirmado, expresada en

número de repeticiones de EE

3.1.1. TRAFICO

Desde el punto de vista de diseño de la capa de rodadura solo tiene interés los

vehículos pesados (buses y camiones), considerando como tales aquello

vehículos cuyo peso bruto excede de 2.5 tn.

La via se clasifica dentro de la clase: T0, por encontrarse con IMD 15 para ambos

sentidos.

IMD (total en ambos sentidos) : 17

Veh. Pesados (Carril de Diseño) : 7

EAL = 21579.34

3.1.2. CAPACIDAD DE SOPORTE

Su capacidad de soporte en condiciones de servicio, junto con el tránsito y las

características de los materiales de construcción de la superficie de rodadura se

identifica como S2: Sub rasante regular.

3.2. PROCEDIMIENTO

NAASRA:

Para realizar el diseño del Afirmado, se utilizó el Método de Diseño para Firmes

planteada en el Manual de Diseño de Carreteras de Bajo Volumen de Transito, la

misma que se adecua mejor a las condiciones topográficas y medio ambiente de

la sierra y la ceja de selva del Perú; cuya expresión matemática es la siguiente:

e = [219 – 211 x (log10CBR) + 58 x (log10CBR)2] x log10 x (Nrep/120)

Donde:e = espesor de la capa de afirmado en mm.CBR = valor del CBR de la subrasante.Nrep = número de repeticiones de EE para el carril de diseño.

Gráficamente:

Fuente: Elaboración en base a la ecuación de diseño del método NAASRA.

CATÁLOGO DE CAPAS DE REVESTIMIENTO GRANULARTRÁFICO T0

Aplicando la fórmula de NAASRA se tiene:

PROGRESIVA

CBR NREP LOG CBR e cm

KM 00+58 31.0 22317.17 1.491362 9.24KM 01+020 26.4 22317.17 1.421604 9.59KM 02+040 27.0 22317.17 1.431364 9.53KM 03+000 8.3 22317.17 0.919078 12.66KM 04+000 10.0 22317.17 1.000000 12.27KM 05+000 8.0 22317.17 0.903090 12.72KM 06+000 9.0 22317.17 0.954243 12.51KM 07+000 9.8 22317.17 0.991226 12.32KM 08+000 12.2 22317.17 1.086360 11.76KM 09+000 14.0 22317.17 1.146128 11.37KM 10+000 7.7 22317.17 0.886491 12.78KM 11+000 15.0 22317.17 1.176091 11.17KM 12+000 13.5 22317.17 1.130334 11.48KM 13+000 6.5 22317.17 0.812913 12.97KM 14+000 9.3 22317.17 0.968483 12.44KM 15+000 11.5 22317.17 1.060698 11.92KM 16+000 11.0 22317.17 1.041393 12.04KM 17+000 11.0 22317.17 1.041393 12.04KM 18+000 8.5 22317.17 0.929419 12.62KM 19+000 24.0 22317.17 1.380211 9.82KM 20+000 24.5 22317.17 1.389166 9.77KM 21+000 12.5 22317.17 1.096910 11.70KM 22+000 8.1 22317.17 0.908485 12.70

El espesor máximo es de 12.97 cm.

Sin ser una limitación, en el manual de diseño se incluye catálogos de secciones

de capas granulares de rodadura para cada tipo de tráfico y de subrasante. Estos

han sido elaborados en función de la ecuación indicada.

El espesor total determinado, está compuesto por una capa de afirmado, por la

granulometría del material y aspectos constructivos, el espesor de la capa de

afirmado no será menor de 15 cm.

En todo caso, se podrán ajustar las secciones de afirmado en función de las

condiciones y experiencias locales, para lo cual:

Se analizará las condiciones de la subrasante natural, la calidad de los ma-

teriales de las canteras, la demanda específica de tráfico en el tramo y se

decidirá el espesor necesario de la nueva estructura de la capa granular de

rodadura.

En caso de que el tramo tenga ya una capa de afirmado, se aprovechará el

aporte estructural de la capa existente. Sólo se colocará el espesor de

afirmado necesario para completar el espesor total obtenido según la meto-

dología de diseño empleada. Este espesor complementario no será menor a

100 mm. El nuevo material de afirmado se mezclará con el existente hasta

homogenizarlo y conformar la nueva capa de afirmado, debidamente perfilada

y compactada.

Para carreteras de muy bajo volumen de tránsito, menor a 50, se estudiarán y

analizarán diferentes alternativas constructivas de capas granulares, inclu-

yendo macadam granular, y estabilización con gravas.

En el caso de no haber disponibilidades de gravas de fácil uso a distancias

económicamente razonables, se podrá recurrir a procedimientos de esta-

bilización de los suelos naturales, analizando económicamente alternativa

como estabilización con cal, estabilización con sal, estabilización con cemen-

to, estabilización química (según norma MTC E 1109), según sea el caso.

En caso de que se requiriese proteger la superficie de los carreteras afirma-

das para retardar su deterioro por razones de erosión y pérdidas de material,

debido al tránsito y/o para evitar la presencia de polvo levantado por el

tránsito que crea riesgos y deteriora el ambiente agrícola, podrá colocarse

una capa protectora que podría ser una imprimación reforzada bituminosa o

una capa superficial de afirmado con mayor índice de plasticidad que reem-

plazaría un espesor similar del afirmado diseñado o una estabilización con

cloruros de sodio, de magnesio, u otros estabilizadores químicos.

VALOR RELATIVO DE SOPORTE (CBR)

El Valor Relativo del Soporte del Suelo: debido a la gran variedad de tipos de

suelo que conforman la sub-rasante, luego de la zonificación correspondiente, se

han seleccionado muestras representativas para fines de ensayos del CBR. Estos

ensayos se llevaron a cabo según las normas ASTM D - 1883. Los valores de

CBR determinados corresponden a una penetración de " 0.1 para un 95 % de la

máxima densidad seca del ensayo Próctor Modificado (ver cuadro resumen).

DISEÑO AFIRMADO MÉTODO USACE

AFORO VEHICULAR

MEDIO DE TRANSPORTE Lunes Martes Miercoles Jueves Viernes Sabado DomingoTráfico

Semanal

AUTOMOVILES 6 5 1 3 2 1 5 23

CAMIONETAS 14 15 14 15 14 14 15 101

C.R. 2 1 0 0 0 0 0 3

MICRO BUS 0 0 0 0 0 0 0 0

CAMION DE 2 EJES 2 1 0 0 1 1 2 7

CAMION DE 3 EJES 0 0 0 0 0 0 0 0

SEMITRAYLER 0 0 0 0 0 0 0 0

IMD 24 22 15 18 17 16 22 134

1524

INDICE MEDIO DIARIO = 134 19 VEH/DIA7

TRAFICO MEDIO DIARIO

INDICE MEDIO DIARIO SEMANAL (IMDS) = TS 19 VEH/DIA

7

Lunes Martes Miercoles Jueves Viernes Sabado DomingoTrafico

Semanal :TS24 22 15 18 17 16 22 134

IMDS = 19

INDICE MEDIO DIARIO ANUAL

K = 1.96 Para un nivel de confiabilidad al 95%=1.96N = 365 Numero de dias del año

n = 7 Numero de dias de la Semanas = 1.31 Desviación Estandar PoblacionalS = 3.48 Desviación Estandar Muestral

IMDA (MAX) = 22IMDA (MIN) = 17

IMDA = 22

PROYECCION DEL TRAFICO MEDIO ANUAL

2015 2016 2017 2018 2019 20201 2 3 4 5 6

AFORO VEHICULAR 22 8 23 25 27 30 32 34

TMDAn = 34 Tráfico Medio Diario Anual en el año "n"TMDAi = 22 Tráfico Medio Diario Anual inicialn = 6 Número de años a partir del año inicialr = 8% Razon de crecimiento anual

TRAMO

TRAMO TMDA i

TMDA nPERIODO DE DISEÑO

r %

s*KIMDSIMDA =

1

=n

nN

n

Ss

nii rTMDATMDA )1(* =

CALCULO DEL TRAFICO VEHICULAR ACUMULADO

TVA = 391508 Tráfico Acumulado de Vehiculos en "n" añosTVAi = 8555 Tráfico de Vehiculos en el acto inicial

TMDAi = 23.4 Tráfico Medio Diario Anual inicialr = 8% Razon de crecimiento anualn = 20 Número de años a partir del año inicial

FACTOR TRAFICOpag 265 Ing. De Pav. Carreteras-Alonso Montejo

Pt = 2 Indice de Serviaciabilidad (Bondad de Servicio)SN = 1.5 Numero Estructural (Calidad de la Capa)

r = 8% Razon de crecimiento anualn = 20 Número de años a partir del año inicial

T = 45.76 Factor de Crecimiento

Lx = Carga en Kipssobre un eje Simple, Tandem y TridemCodigo de Eje

L2 = 1 Eje SimpleL2 = 2 Eje TandemL2 = 3 Eje Tridem

EALF =

GT= -0.0889411 B18 = 9.69299

MEDIO DE TRANSPORTETRAF. VEH. (Tiempo 01

semana)

IMDS (Promedio)

% PARTICIPACI

ONIMDA

AUTOS 161 23 17.16 3.73CAMIONETA PICK UP 707 101 75.37 16.36MICRO BUS 21 3 2.24 0.49BUS 0 0 0.00 0.00CAMION 2E 49 7 5.22 1.13CAMION 3E 0 0 0.00 0.00SEMI TRAYLER 0 0 0.00 0.00TOTAL 938 134 100.00 22

EJES PESO (Kips) Lx

Del 50.00% 3.31 1 0.477 0.001227 0.0114Post 50.00% 3.31 1 0.477 0.001227 0.0114Del 50.00% 5.51 1 0.691 0.007757 0.3172Post 50.00% 5.51 1 0.691 0.007757 0.3172Del 50.00% 7.71 1 1.148 0.027909 0.0339Post 50.00% 7.71 1 1.148 0.027909 0.0339Del 30.00% 5.29 1 0.661 0.006674 0.0000Post 70.00% 12.33 1 3.361 0.190818 0.0000Del 25.00% 7.71 1 1.148 0.027909 0.0791Post 75.00% 23.13 2 20.511 0.187669 0.5319Del 25.00% 13.22 1 423.519 6.55E+09 0.0000Post 75.00% 39.65 3 12594.960 1.09E+10 0.0000

ESAL= 1.3361

EALFiIMDA L2

CAMION DE 3 EJES

3.73

1.13

0.00

2.5

COMBIS Y MICROS

52.86

8

14

24

17.62

16.36

CAMION DE 2 EJES

PESO TOTAL (Tn)

CAMION PEQUEÑO

30.84

15.42

AUTOMOVILES

CAMIONETAS

3

5

7

LxPESO TOTAL (Kips)

FC

0.00

0.492.5

2.5

ESALBx

2.5

Factor de Carga Equivalente: Es el Número de cargas equivalentes que define el daño por paso, sobre una superficie de rodadura debido al eje en cuestión, en relación al paso de un eje de carga Estándar, que usualmente es de 18 Kups = 18000 lb.

MEDIO DE TRANSPORTE

2.5

6.61

11.01

2.5

365*ii TMDATVA =

=

r

rTVATVA

n

i

1)1(

=

r

rT

n 1)1(

1818

)2(33.4)2(79.4)118(79.4)(B

G

B

GLLogLLxLogLog

W

WLog t

x

t

t

tx ==

EAL = ESAL * T * 36522317.17

A

B

C

DE

F

2

25

20

15

10

5

4 6 8 10 15 20 30 40

CBR %

ESPESO

R REQ

UERID

O PAR

A ESTR

UCTU

RAS C

ON SU

PERFIC

IEDE

RODA

MIENT

O DE G

RAVA

(PULG

.)

A

B

C

D

E

F

CURVAN° REPETICIONES DE EJ ELETRA ESTANDAR DE 18000 lb

10,000

50,000

100,000

200,000

500,000

1 0̀00,000

Monograma de Espesor Requerido

INICIO FINAL Plg cm ASUMIDO0+00 KM 02+040 22317.17 26.4 4 10.16

KM 02+040 KM 18+000 22317.17 6.5 7.9 19.939

KM 18+000 KM 22+500 22317.17 8.1 7.1 18.034

BASE GRANULAR

20 cm

SUB RASANTE COMPACTADA

20

EAL CBRESPESOR

DETERMINACION DEL ESPESOR DE BASE

SUB TRAMOS

DISEÑO DE CAPA DE AFIRMADO

Las razones por las que se ha elegido el espesor máximo como uniforme para el tramo de la vía, son estrictamente de carácter técnico. Siendo estas:

La estructura del pavimento en los tramos donde la Sub-rasante es

relativamente pobre, requiere espesores máximos.

La capa de afirmado debe ser protegida de deformaciones permanentes, por

la pérdida de servicialidad y por condiciones climáticas extraordinarias.

El método de la USACE empleado en este caso requiere la verificación de la calidad de los materiales a utilizarse en la conformación de la capa de rodadura o firme, entre otros por las siguientes razones.

Es necesario comprobar el CBR que debe tener la capa de refuerzo no solo en

función al tráfico y al espesor requerido; sino porque el procedimiento del

método se basa en ecuaciones que determinan el espesor del material de

recubrimiento o firme requerido sobre una capa de sub-rasante identificada

por su resistencia (CBR), a condición que la resistencia CBR de la capa de

rodadura sea mayor que la del subyacente.

El material granular a ser empleado en la conformación de la capa de

rodadura debe cumplir con requisitos de calidad no solo con respecto al

porcentaje de pasante la malla N° 200, sino también con ciertas

características físicas.

El pavimento (Afirmado) o capa de rodadura no tiene recubrimiento bituminoso

o similar, por lo que es necesario que cumpla con especificaciones mínimas

para lograr una estabilización mecánica apropiada.

Por lo expuesto y en base a la experiencia en la zona, se recomienda que el material que conforme a la capa de rodadura o firme debe cumplir con las siguientes especificaciones mínimas:

Granulometría (AASTHO - M 147), :

TAMIZ % EN PESO ACUMULADO

N° Diámetro deabertura mm

GRADACIÓNA-1

GRADACIÓN A-2

GRADACIÓN”B”

2” 50.00 ----- ------ ------1 ½” 37.50 100 ------ ------1” 25.00 90 – 100 100 75 - 95¾” 19.05 65 – 100 80 – 1003/8” 9.525 45 – 80 65 – 100 58 – 524 4.750 30 – 65 50 – 85 30 - 6010 2.000 22 – 52 33 – 67 20 - 4540 0.425 15 – 35 20 – 45 15 - 30200 0.075 5 - 20 5 – 30 5 – 20

Limite Liquido, % : 35 máximo

Índice de Plasticidad, % : 4 – 9

Abrasión % : 50 máximo

CBR (0.1” y 100% de M.D.S.), % : 40 mínimo

3.3. ESPESOR DE PAVIMENTO

Con los valores establecidos para el tráfico y el valor relativo de soporte del

terreno de fundación (CBR), se ha determinado el espesor de la capa del

pavimento (afirmado) deducido de la fórmula adoptada por NAASRA, y el método

de la USACE, se han utilizado estos métodos en vista que los parámetros de

diseño del Proyecto cumplen con la condición que el CBR de los materiales que

conformarán la capa superior o afirmado, es mayor que la inmediata inferior, es

decir que la de los suelos que conforman la sub-rasante. Este espesor requerido

permitirá un cierto número de repeticiones de ejes estándar equivalentes

acumulados en el periodo de diseño, antes que la estructura alcance un nivel de

deformación que corresponda a una serviciabilidad baja.

Se ha determinado mediante el método de diseño de afirmado NAASRA,

que el espesor en cada tramo especificado, determinándose el espesor de

15.00 cm.

De igual modo en el método de la USACE, se muestra en los siguientes

cuadros se presentan las características de cada sub-tramo y el espesor

de la capa de afirmado obtenido, luego de haber aplicado la Curva de

Diseño de Espesores del método nos dan un espesor de 20 cm.

Por Factores de índole presupuestal y constructivos, se asume un

espesor de 15 cm para todo el tramo.

BASE GRANULAR

15 cm

SUB RASANTE COMPACTADA

DISEÑO DE CAPA DE AFIRMADO

Las mismas que se deberá ejecutar de acuerdo con las recomendaciones

para el caso.

RESULTADOS DE LABORATORIO

EJE DE VÍA

RESULTADOS DE LABORATORIO

CANTERAS

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