Informe de Ingenieria para Optar el Titulo de Ingeniero
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Cruz Punta Yautan Pariacoto–Tramo Yautan P ariac oto (Ruta 14-A), D epartamento de Anc ash Provincia de Casma”
Autor : Bach. Luis Enrique Goytizolo Fuentes /Asesor: Ing. Gustavo Adolfo Aybar Arriola
1 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
UNIVERSIDAD ALAS P ERUANAS
FACULTAD DE INGENIERÍA S Y ARQUITECTURA
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
INFORME DE INGENIERÍA:
“ESTUDIO GEOTÉCNICO CON FINES DE PAVIMENTACIÓN
CARRETERA CRUZ PUNTA YAUTAN PARIACOTO – TRAMO
YAUTAN PARIACOTO (RUTA 14 -A) DEPARTAMENTO DE
ANCASH PROVINCIA DE CASMA ”
PRESENTADA POR EL BACHILLER:
LUIS ENRIQUE GOYTIZOLO FUENTES
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE
INGENIERO CIVIL
LIMA – PERÚ 2000
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Estudio Geotécnico con fines de Pavimentación de la Carretera: Casma – Yautan – Huaraz / Tramo Casma – Pariacoto / Sector Cruz Punta –Yautan- Pariacoto
2 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
DEDICATORIA
A MIS PADRES
Y HERMANOS POR SER
FUENTE DE SUPERACION
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3 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
SUMARIO
El presente informe de Ingeniería consta de cinco Capítulos que
describe el “Estudio Geotécnico con fines d e pavimentación carretera
Cruz Punta Yautan Pariacoto–Tramo Yautan Pariacoto (Ruta 14-A),
Departamento d e Ancash Provin cia de Casma”.
El Capítulo I, d escribe el proyecto, la ubicación, las vías de
comunicac ión, los objetivos y los alcances del proyecto.
El Capítulo II titu lado Estudio de mecánica de suelos, descr ibo los
estudios desarrollados para la pavimentación de la carretera, los estudios
de suelos, la exploración del campo, los ensayos de laboratorio y las
características de los suelos de fundación.
En el Capítulo III, desarrollo el estudio de canteras, los trabajos de
campo y el anális is y definic ión de usos de canteras.
En el Capítulo IV, defin o las fuentes de agua y sus análisis y
terminando en el Capitu lo V, donde desarrollo el diseño del pavimento, la
descripción, el método para el diseño, un análisis del tráfico y unas
conclusiones y recomendaciones sobre el tema.
Para finalizar con las Conclusiones y Recomendaciones del Informe,
y un Panel fotográfico sobre el tema.
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4 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
INTRODUCCIÓN
En el Sistema Nacional de Carreteras, esta vía es una de las
pr incipales transversales de la Red Vial Nacional y es la que tien e la
menor distancia entre la costa y selva del Perú.
La Red Vial Nacional se encuentra en muy malas condiciones por falta
de mantenimiento y es un reto para el gobierno p oner en servicio
carreteras que permitan el transporte en forma efic iente de esta manera
se activa la económica coad yuvando a su vez al desarrollo d el País.
Es el caso que la Carretera Casma – Cruz Punta, y Cruz Pun ta –
Yautan - Pariacoto une las Provincias de Casma y Huaraz en el
Departamento de Ancash que después de haber sido sometida a la
rehabilitac ión y mantenimiento deberá tener una superficie de rodadura
l isa, firme, con el ancho suficiente, al in eamiento y pendientes que
permitan qu e su transitabil idad sea económica y segura. Estas
condic iones detalladas pueden cu mplirse de distintas formas,
considerando que no todas las v ías exigen un pavimento costoso con
capa de rodadura de material bitu minoso.
Muchas carreteras de la Red Vial Vec inal o Rural con tráfico l igero,
han sido construidas con la concepción de servir a las necesidades
planeadas y futuras para ese entonces, utilizando como capa de rodadura
alguna forma del suelo estabilizado.
Cuando el Índice Medio Diar io (IMD) actual n o responde al
proyectado, el costo de mantenimiento per iódico y rutinario pueden
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5 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
aumentar excesivamente, lo cual requer ir ía como solución la construcc ión
de un pavimento que seria mas económico.
Motivo por el cual ante la necesidad que presentaba dicha carretera
se elaboro el Estudio Definitivo de Rehabilitación y Mejoramiento de la
Carretera Casma – Cruz Punta, y Cruz Punta Yautan – Pariacoto ubicada
en el Departamento de Ancash Provincias de Casma y Huaraz, con la
finalidad de ejecutar obras que optimicen sus características or iginales,
aprovechando al máximo la plataforma ex istente.
El presente proyecto tiene como objeto principal colaborar con el
desarrollo socio económico de los pueblos que están situados
colindantes al eje del trazo de la carretera, dotándoles de una vía cómoda
y segura para el transito vehicular acorde con los requerimientos futuros
de dicha zona.
Sobre el particular el Programa Sierra Exportadora, tiene la finalidad
de promover, fomentar y desarrollar actividades económicas productivas
en la sierra, que permitan a los productores articular competit ivamente a
mercados n acionales e internacionales, en ese extremo la zona que se
beneficiara con la construcción de esta carretera va poder insertarse al
referido programa el mismo que tiene los sigu ientes objetivos:
Desarrollar y consolidar el mercado Nacional e Internacional.
Consolidar y Ampliar una ofer ta competitiva de productos en la
sierra peruana en función de la demanda real, nacional e
internacional.
Facil itar el acceso a recursos y servicios financieros e inversiones
para el desarrollo de negocios y proyectos productivos.
Coordinación y formulac ión de políticas públicas y promoción de
mecanismos de desarrollo terr itorial.
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7 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
INDICE
INTRODUCCIÓN 7
CAPÍTULO I
DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
1.1 Ubicación 13
1.2 Descr ipción del proyecto 14
1.3 Vías de comunicación 16
1.4 Objetivos y alcances del proyecto 20
CAPITULO II
ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS
2.1 Objetivo 23
2.2 Estudios desarrollados para la pavimentac ión de la carretera 23
2.3 Estudio de suelos 24
2.3.1 Evaluación de la subrasante 24
2.3.2 Metodología aplicada 24
2.3.3 Evaluación d e la subrasan te 25
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8 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
2.3.4 Exploración de campo 25
2.3.5 En sayos de laborator io 30
2.3.6 Análisis de los resultados 32
2.3.7 Características de los suelos de fundación 32
2.3.8 Capacidad de soporte de la subrasante 51
2.3.9 Mejoramiento de la subrasante 55
CAPITULO II I
ESTUDIO DE CANTERAS
3.1 Generalidades 58
3.2 Trabajo de campo 59
3.2.1 Calicatas y muestreo 61
3.2.2 Descripción de las canteras 61
3.3 Análisis y def inición de uso de canteras 66
CAPITULO IV
FUENTES DE AGUA
4.1 Fuentes de agua 69
4.2 Análisis de las fuentes de agua 73
CAPITULO V
DISEÑO DEL PAVIMENTO
5.1 Descr ipción 77
5.2 Método para el diseño del pavimento 80
5.2.1 Método ASSHTO 80
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9 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
5.2.2 Parámetros de diseño 83
5.2.3 Diseño de pavimentos para 10 años 84
5.2.4 Diseño de pavimentos para 20 años 86
5.2.5 Diseño de pavimentos para 20 años en dos capas 87
5.3 Método del instituto del asfalto 91
5.3.1 Descripción del método 91
5.3.2 Parámetros de diseño 92
5.4 Diseño del pavimento 93
5.4.1 Alternativas de estructuras del pavimento 94
5.4.2 Diseño de pavimentos con adoquines d e concreto (km
55+480 – km 56+480) 96
5.5 Análisis de tráf ico 100
5.5.1 Análisis de información proporcionada 100
5.5.2 Tráfico de diseño 102
5.5.3 Actividades para la reh abil itac ión y mejoramiento 105
5.6 Conclusiones 107
5.7 Recomendaciones 110
CONCLUSIONES 113
RECOMENDACIONES 117
FUENTE DE CONSULTA 119
PANEL FOTOGRÁFICO 121
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10 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
CAPÍTULO I
DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
1.1 UBICACIÓN
La carretera Casma – Yautan - Huaraz se desarrolla íntegramente en
la Región Ancash, atravesando en su desarrollo las provincias de
Casma y Huaraz.
La Carretera codificada como Ruta 14-A, pertenece a la Red Vial
Nacional.
El Sector Cruz Punta – Par iacoto se desarrolla dentro de la
provincias de Casma y Hu araz.
El tramo cuya Rehabilitac ión y Mejoramiento es motivo del presente
Estudio Def in it ivo es la parte de la Carretera Casma – Yautan -
Huaraz y se desarrolla íntegramente en la Región Ancash,
atravesando las provincias de Casma y Huaraz, específicamente en
los entre los Distr itos de Yautan - Pariacoto.
Punto Inic ial : Cruz Punta (Km. 27+980)
Punto Final : Pariacoto (Km. 56+480)
Cruz Punta es un Centro Poblado que pertenece al Distrito de
Yautan, Provincia de Casma. Departamento de Ancash y esta a una
altitud de 630.342 m.s.n.m. cu yas coordenadas son las siguientes:
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11 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
Coordenadas UTM
N= 8’948,431.9356
E= 821,445.9493
Pariacoto es un Dis trito que perten ece a la Provincia de Huaraz.
Departamento de Ancash y esta a una altitud de 1,247.31 m.s.n.m.
cuyas coordenadas son las siguientes:
Coordenadas UTM
N= 8’942,204.7767
E= 841,644.9381
1.2 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
El estudio en el sector Cruz Punta – Pariacoto (Km 27+980 al Km
56+480) , se desarrolla p or la vía exis tente, actu almente a nivel de
afirmado, cuyas características en el tema de orografía son las
siguien tes:
Del Km 27+980 al Puente Yaután, se caracteriza por
desarrollarse a través de una topografía predominantemente
plana.
Del Puente Yaután al Km 56+480, la topografía discurre por una
zon a de ondulada a acc identada.
A lo largo del vía se ubican los siguientes lugares :
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12 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
Km Lugar Observ ación
30+615 Pontón Muña
31+400 Cachipampa Ambos lados de la v ía
37+150 Puente Ya után Bue n estado de co nservación
37+500 Distr ito de Yaután Zona Urbana
42+140 Anexo Santa Isabel Ambos lados de la v ía
45+500 Anexo 31 de Mayo Ambos lados de la v ía
46+380 AnexoTutuma Ambos lados de la v ía
51+000 Caserío Racrao Ambos lados de la v ía
54+520 Anexo Cafur Derecha
55+160 Caserío Sector Bélgica Izquierda
55+600 Distrito Pariacoto Zona Urbana
56+487 Puente Pariacoto No contemplado en proyec to
1.3 VIAS DE COMUNICACIÓN
La carretera Casma – Yautan - Par iacoto Huaraz es una vía
importante porque es parte integrante de la Ruta 14-A, que se inicia
en la Ciudad de Casma y esta a su vez interconectada con la
Panamericana Norte (Ruta 001 N) , que comunica con los
Departamentos del norte como con la Capital de la República.
El acceso preferentemente se tiene a través de la Red Troncal 14-A,
Casma – Cuncan, Santa Luisa, Sechin, Huaquil la, Sechin Alto Buena
Vis ta, Capilla, Huancamuña, Cruz Punta, Lagar, Cach ipampa, Liza,
Quisquin, Punchayhuaca, San Isidro, Canchapampa, Quisquin, Vinto,
Limac, San Miguel, San Cristóbal, Shurcap, San Lorenzo,
continuando por la ruta 14-A Yautan Mishirum, Matua, Petaca
Carhuac, Santa Isabel, Luc ifer Chico, Luc ifer Grande, Pampay,
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13 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
Tutuma, Bélgica, Tan ta Huallanca, Villa Charito, Racro, Tanin -
Pariacoto ( longitud 25.5 Km.) las que se encuen tran en condiciones
mínimas de transitabil idad, en el recorrido desde Casma hasta
Par iacoto se toma el tiempo de dos horas con treinta minutos.
UBICAC IÓN DEL
PROYECTO
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14 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
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15 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
TIPO DE SUPERFICIE
SIN ASFALTAR DEPARTA
MENTO RUTA
NOMBRE DE CARRETERAS
DESCRIPCION
LONGITUD
TOTAL (Km)
ASFALTADO (Km) AFIRMADO
(Km) SIN
AFIRMAR (Km)
TROCHA (Km)
EN PROYECTO
(Km)
RUTA 14: PATIVILCA - CONOCOCHA
LIMA/ANCASH 014 EMP.R1N (KM.205) - EMP. R3N (CONOCOCHA)
122.25 122.25 0.00 0.00 0.00
RUTA 14A: CASMA - YAUTAN - HUARAZ
ANCASH 014A EMP. R01N (CASMA) - HUARAZ
149.00 27.75 121.25 0.00 0.00
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16 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
1.4 OBJETIVOS Y ALCANCES DEL PROYECTO
El presente estudio de ingeniería tiene como objetivo pr inc ipal,
definir la estructura del pavimento para el tramo carretero: Casma –
Yaután – Huaraz, tramo: Casma – Par iacoto, sector: Cruz Punta -
Pariacoto, así como la ubicación de los ban cos de materiales para su
construcción. Además es la elaboración del Expediente Técnico a
nivel de Estudio Definit ivo de Ingenier ía, correspondiente al Sector 2:
Cruz Punta – Par iacoto, para la construcción de la vía con
caracterís ticas adecuadas, en atención a los l ineamientos del
Estudio de Factibilidad, la correcta obtención de información de
campo, y el adecuado diseño en función de la metodología
desarrollada y a la aplicación de las normas vigentes.
El Expediente Técnico, considera las obras de construcción y/o
mejoramiento de la carretera exis tente, para lo cual se han
determinad o las partidas especificas, que involucran b ásicamente las
siguien tes actividades:
Mejoramiento d e la geometr ía de la vía, en función de nuevos
parámetros de diseño.
Mejoramiento del pavimen to exis tente, del afirmado actual a una
estructura compuesta de base que varía de 0.20 m., en los
tramos comprendidos del Km. 27+680 al Km. 30+000 y del Km.
38+000 al Km. 56+480, a 0.30 m., en el tramo del Km. 30+000 al
Km. 38+000; y carpeta asfáltica de 3“ de espesor, con berma a
nivel de tratamiento monocapa de 0.90m de an cho.
Mejoramiento de subrasante en lugares puntuales.
Reemplazo y / o Construcción de nuevas obras de arte.
Construcción de accesos a lugares de importante flu jo vehicular
que se conectan a la carretera, para ello se ha previs to una
longitud de 20.00m
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17 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
Dotación de elementos de d iseño adecuados de Señalización y
Segur idad Vial.
Estudios Desarrollados Para La Pavimentación De La Carretera
Los estudios aquí expuestos para el sector: Cruz Punta – Pariacoto,
forman parte del proyecto integral de los estudios definitivos de
in geniería para la rehabil itac ión y mejoramiento de la carretera:
Casma – Yaután – Huaraz.
Por disposición de la DGCF, la Oficina de Apoyo Tecnológico ejecuta
los estudios de suelos, canteras, geología, geotecnia, hidrología,
drenaje y diseño de pavimento; para la rehabilitac ión y mejoramiento
del tramo carretero: Cruz Punta - Pariacoto. Para cumplir dicho
objetivo, en lo que corresponde a los estudios de suelos, can teras y
diseño del pavimento se programaron los siguientes trabajos de
campo:
Inspección de todo el tramo carretero, con la finalidad de definir
la estrategia para la ejecución d e los estudios.
Perforaciones de estudio para determinar los espesores y
características f ís ico-mecánicas de los suelos de fundación
existentes en el alineamiento topográfico definido p ara la
carretera.
Ubicar los bancos de materiales que posean cantidades de
agregados suficientes para la obra, así como también las fuentes
de agua, efectuándose los estudios y análisis correspondientes.
Toda la información es complementada con los ensayos de
laboratorio efectuados a los materiales seleccionados para su
empleo en la construcción de la carretera, así como a los suelos de
la subrasante, lo que conllevarán a la definición óptima de la
estructura del pavimento.
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19 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
CAPITULO II
ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS
2.1 OBJETIVO
El objetivo del estudio de Mecánica de Suelos es pod er determinar
las propiedades físicas mecánicas de los suelos y la capacidad de
soportar carg as el terreno d e fundación , mediante los ensayos o
pruebas extraídas campo y analizadas en laboratorio. Con estos
valores se tendrá un dato importante para el diseño de la estructura
del pavimento.
2.2 ESTUDIOS DESARROLLADOS PARA LA PAVIMENTACION DE LA
CARRETERA
Este estudio se desarrolló con la finalidad de establecer las
caracterís ticas f ís ico-mecánicas de los suelos de fundación
existentes en el eje proyectado para el tramo carretero Cruz Punta –
Yaután Pariacoto, así como su sector ización por tipo de material; los
que se emplearán como parámetros para el dimensionamiento del
pavimento. También se establecerá los sectores donde, por
deficiencia en calidad (capacidad de soporte), se requiera su
mejoramiento.
2.3 ESTUDIO DE SUELOS
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20 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
2.3.1 EVALUACIÓN DE LA SUBRASANTE
Como tarea pr inc ipal se orientaron los trabajos a evaluar los
materiales conformantes de la subrasante de cuyos
resultad os del laborator io permitirá ser empleados como
datos importantes en la metodología del diseño. La
información de origen de los parámetros de diseño se
encuentra documentada técnicamente en los anexos
correspondientes.
2.3.2 METODOLOGÍA APLICADA
La metodología seguida para la ejecución del estudio,
comp rendió básicamente una investigac ión de campo a lo
largo del tramo carretero proyectado mediante prospecciones
de exploración a c ielo abier to (calicatas), hasta una
profundid ad de 1.5m bajo la cota de superficie del terreno,
con la obtención de las muestras representativas en
cantidades suficientes, las que fueron sometidas a los
ensayos de laborator io y finalmente con los datos obtenidos
en ambas fases se realizaron las labores de gabinete, para
consignar luego en forma gráfica y escrita los resultados del
estudio.
Las tres etapas ó fases descritas líneas arr iba (campo,
laborator io y gabinete) son secuenciales e igualmente
importantes; a continuación se describe el trabajo
desarrollado.
2.3.3 EVALUACIÓN DE LA SUBRASANTE
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21 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
Los trabajos relacion ados a la evaluación de la subrasante,
consistieron en contar con los valores de las propiedades
fís icos mecánicas de los mater iales que se ubicaron a 0.60 m
por debajo de la superficie del terreno. Dicha evaluación
permitió proporcionar al ingeniero diseñador la objetiv idad
necesar ia para efectuar un diseño racion al y coherente a los
requer imientos de las cargas de los vehículos.
Se excavaron un total de 142 calicatas equidistantes cada
200 m una de la otra, de las cuales para fines del presente
estudio se han considerado solamente 33 por ser la mayoría
homogéneas. Como referencia para los trabajos de
exploración, se han empleado las progresivas efectuadas por
la brigada de topografía.
2.3.4 EXPLORACIÓN DE CAMPO
Trabajo de campo
Con el objeto de determinar las características fís ico-
mecánicas de los materiales del terreno de fundación se
llevaron a cabo investigac iones mediante la ejecución de
pozos exploratorios (calicatas) a “c ielo abier to” de 1,5 m de
profundid ad mínima, distanciadas aproximadamente en 200
m. uno del otro, las que se distr ibuyeron en tres bolillos de tal
manera que la información obtenida sea representativa. Las
Calicatas se inic iaron en la estacada 27+980 de la carretera
Cruz Punta – Yaután Pariacoto – Ancash, llamado inicio del
tramo. La vía pros igue en la dirección Noreste hacia el final
de la var iante y en un recorrido que logra empalmar con la
ruta hacia Yupash vía 14A, de Yupash se conecta con la
Ciudad de Huaraz para finalmente llegar al km 121+025.
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22 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
Las Calicatas fueron denominadas como “C-I” d onde “ I” es el
numero de la excavación ejecutada en la carretera existente.
El cuadro N° 2.1 “Localización de Calicatas”, presenta la
información referida a las prospecciones realizadas en la
carretera evaluada. En el referido cuadro se detalla el carril
en el cual se efectuó la explorac ión, detalles de la zona
asociada a la excavación, profundidad es de los estratos
encontrados en cada calicata y referencia del pintado que
indica el lugar de trabajo.
El Anexo presenta los registros estratigráficos de la
subrasante. Se empleo un formato p ara cada evaluación
efectuada. En este se indica la profundidad d e la excavación,
el tipo de excavación empleada, las muestras identificad as, la
simbología que representa cada material, una breve
descripción de campo y finalmente la clasificación SUCS
determinada en laboratorio.
El Número de muestras estuvo en func ión d irecta con la
homogeneidad de los materiales que existen en la zona. La
cantidad en peso de las mismas dependió del tipo y número
de ensayos al cual fueron sometidas, así como de los
tratamientos a que será destinado el mater ial.
De los mater iales encontrados en las calicatas se obtuvieron
muestras disturbadas, las que fueron descritas e identificadas
con la ubicación, nú mero de muestra y profundidad; luego
fueron colocadas en bolsas de polietileno para su traslado al
laborator io. Durante la ejecución de los estu dios de campo se
llevó el registro de los espesores de cada una de las capas
del sub-suelo, sus características de gradación y su estado
de compacidad.
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23 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
Se l levo un registro sistemático d e los su elos encontrad os en
cada exploración, determinando la profundidad a la que se
encuentran los diferentes suelos, el espesor de los mater iales
de cobertura, potencia de la mater ia orgánica, la
identificac ión de cada suelo y la ubicación de la napa freática
si fuera el caso.
En los lugares donde se observo cierta h omogeneidad en los
suelos de la subrasante a lo largo de la vía, los suelos se
agruparon p or características de res istencia de la subrasante,
tomándose muestras entre 80 y 100 kg para la ejecución de
los ensayos en laboratorio.
Las muestras de suelos fueron clasificadas y seleccionadas
siguiendo el procedimiento descr ito en ASTM D-2488
“Práctica Recomend ada para la Descripción de Suelos”.
Se tomaron muestras representativas de lo suelos de la
subrasante para determinar la Capacidad de Soporte
mediante el ensayo de California Bear ing Ratio (CBR), así
como ensayos de clas ificación y otros que permitan predecir
el comportamien to del suelo de la subrasante para las
condicion es de humedad y densidad a esperarse en obra.
Se tomaron muestras representativas de los diferentes
estratos que conforman cada calicata, en cantidad suficiente
para efectos de realizar los ensayos de granulometría,
humedad natural y constan tes físicas para determinar la
clas ificac ión unificada SUCS y AASHTO.
CUADRO Nº 2.1
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24 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
2.3.5 ENSAYOS DE LABORATORIO
N º U B IC A C I Ó N L A D O ZO N A
(k m ) S U C S A A SH T O
0 .0 0 -0 .4 0 M 1 SW
0 . 40 -1 . 50 M 2 S M0 . 00 -0 . 30 M 1 S W0 . 30 -1 . 50 M 2 S M
3 C 3 3 0+ 38 0 E JE M e d ia L ad e ra
0 . 00 -1 . 50 M 1 S C A - 2- 6( 0)
4 C 4 3 1+ 40 0 E JE M e d ia L ad e ra
0 . 00 -1 . 50M 1 S C A - 2- 4( 0)
5 C 5 3 2+ 08 0 E JE M e d ia L ad e ra
0 . 00 -1 . 50M 1 S M A - 1- b( 0)
6 C 6 3 2+ 42 0 E JE M e d ia L ad e ra
0 . 00 -1 . 50M 1 C L A - 6( 5)
0 . 00 -0 . 35 M 1 S M0 . 35 -1 . 50 M 2 S C
8 C 8 3 3+ 20 0 E JEM e d ia L ad e ra
0 . 00 -1 . 50 M 1 S M A - 2- 4( 0)
9 C 9 3 5+ 40 0 E JEM e d ia L ad e ra
0 . 00 -1 . 50 M 1 C L A -6 (1 1 )
10 C 1O 3 6+ 56 0 D E R E C H O R e lle no 0 . 00 -1 . 50 M 1 S C A - 2- 4( 0)
11 C 1 1 3 7+ 00 0 E JEM e d ia L ad e ra
0 . 00 -1 . 50 M 1 S M A - 2- 4( 0)
0 . 00 -0 . 30 M 1 S M0 . 30 -1 . 50 M 2 S C
15 C 1 5 3 8+ 97 5 D E R E C H O P a rt e A lta 0 . 00 -1 . 50 M 1 S M A - 1- b( 0)
16 C 1 6 3 9+ 60 0 E JEM e d ia L ad e ra
0 . 00 -1 . 50 M 1 M L A - 4( 2)
0 . 00 -0 . 25 M 1 S W0 . 25 -1 . 50 M 2 S M
18 C 1 8 4 1+ 95 0 D E R E C H O M e d ia L ad e ra
0 . 00 -1 . 50 M 1 S M A - 2- 4( 0)
19 C 1 9 4 2+ 40 0 E JE M e d ia L ad e ra
0 . 30 -1 . 50 M 2 S P -S M A - 1- b( 0)
0 . 00 -. 0 40 M 1 S P0 . 40 -1 . 50 M 2 S M0 . 00 -0 . 45 M 1 S W0 . 45 -1 . 50 M 2 S M
22 C 2 2 4 7+ 00 0 E JEM e d ia L ad e ra
0 . 00 -1 . 50 M 1 S M A - 2- 4( 0)
23 C 2 3 4 9+ 40 0IZ Q U IE R D
OP a rt e A lta 0 . 00 -1 . 50 M 1 S M A - 1- b( 0)
0 . 00 -0 . 30 M 1 S P0 . 30 -1 . 50 M 2 S M
25 C 2 5 5 0+ 00 0 E JEM e d ia L ad e ra
0 . 00 -1 . 50 M 1 S C A - 2- 4( 0)
1 C 1 5 0+ 00 0 E JEM e d ia L ad e ra
0 . 30 -1 . 50 M 1 S P -S M A - 1- a( 0)
2 C 2 5 1+ 80 0 D E R E C H O P a rt e A lta 0 . 00 -1 . 50 M 1 S C A - 6( 1)
3 C 3 5 2+ 00 0 D E R E C H O M e d ia L ad e ra
0 . 00 -1 . 50 M 1 C L A - 6( 4)
0 . 00 -0 . 35 M 1 S P0 . 35 -1 . 50 M 2 S M
5 C 5 5 3+ 20 0 E JEM e d ia L ad e ra
0 . 00 -1 . 50 M 1 G C A - 2- 6( 0)
6 C 6 5 4+ 80 0IZ Q U IE R D
OP a rt e B a ja 0 . 00 -1 . 50 M 1 S C A - 4( 1)
7 C 7 5 6+ 00 0 E JEM e d ia L ad e ra
0 . 00 -1 . 50 M 1 C L A - 6( 3)
0 . 00 -0 . 40 M 1 S M0 . 40 -1 . 50 M 2 S C
M e d ia L ad e ra
A - 2- 4( 0)8 C 8 5 6+ 80 0 E JE
P a rt e B a ja A - 1- a( 0)
4 C 4 5 2+ 20 0 D E R E C H O M e d ia L ad e ra
A - 1- a( 0)
24 C 2 4 4 9+ 80 0 E JE
A - 1- b( 0)
21 C 2 1 4 5+ 20 0 E JEM e d ia L ad e ra
A - 1- b( 0)
A - 2- 4( 0)
17 C 1 7 4 0+ 20 0 E JEM e d ia L ad e ra
A - 1- b( 0)
P a rt e B a ja 0 . 00 -1 . 50 M 1 S C14 C 1 4 3 8+ 34 0 E JE
A - 2- 4( 0)
13 C 1 3 3 7+ 40 0 E JE P a rt e B a ja A - 2- 4( 0)
P a rt e B a jaA - 2- 4( 0)
12 C 1 2 3 7+ 24 0 E JE P a rt e B a ja 0 . 00 -1 . 50 M 1 S C
7 C 7 3 2+ 60 0 E JE
3 0+ 16 0 E JEM e d ia L ad e ra
A - 1- b( 0)
C L AS I FI C AC I O N D E L S U E L O
T R A M O II
1 C 1 2 8+ 12 0 E JEM e d ia L ad e ra
A - 1- a( 0)
2 C 2
C A L IC A T AP R O F U N D I D
A D (m )M U E ST R A
20 C 2 0 4 3+ 20 0IZ Q U IE R D
OP a rt e A lta
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25 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
Los ensayos de laborator io que se efectuaron a las muestras
obtenidas del campo están refer idas a las Normas ASTM o en
su equivalencia las Normas Técnicas Peruanas (NTP), según
los requerimientos del estudio de la subrasante y que
permitan resumirse de la siguiente manera:
Análisis granulométr ico por
tamizado
(ASTM D-422) o
(NTP 400.012)
Mater ial p asante la malla N°200 (ASTM D-1148) o
(NTP 339.132)
Límites de consistencia (NTP 339.129)
Límite líquido, lím ite plástico e
índ ice de plasticidad (ASTM D-423)
Clas if icación SUCS (NTP 339.134)
Clas if icación AASHTO (NTP 339.135)
Conten ido de humedad (ASTM D-2216) o
(NTP 339.127)
Próctor modificado (NTP 339.141)
California Bear ing Ratio (ASTM D- 1883) o
(NTP 339.145)
Relac ión Densidad – Humedad (ASTM D-1557)
Cuyos resultados se presentan en el Anexo I.3
Labores de gabinete
En base a la información obtenida durante los trabajos de
camp o y los resultados de los ensayos de laborator io, se
efectuó la clasificac ión de suelos de los mater iales
empleándose los sistemas SUCS y AASHTO, con la finalidad
de análisis y correlación de acuerdo a sus características
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26 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
litológicas, lo cual se consigna también en el perfil
estratigráfico (Anexo I.4).
a. Resultado de los ensayos
Los resultados obtenidos de las observaciones de campo así
como de los ensayos de laboratorio efectuados en los suelos
analizados son presentados en el anexo. Específicamente
corresponden a los certificados d e los resultados d e los
ensayos de laborator io emitidos por el laboratorio de
Mecánica de Suelos de la Universidad Nacion al de Ingeniería,
el laborator io Geotécnico LAGESA y un laboratorio particular
del Ing° Wolfang GONZALES ESPINOZA.
Con la información obtenida así como de los resultados de los
ensayos de lab oratorio se ha efectuado un resumen d e la
estratigrafía y de la capa mas representativa de la
subrasante.
Los cuadros 2.2 “Resultados de Ensayos de Laborator io”,
presentan los resultados de los ensayos de laboratorio,
efectuados a las muestras obten idas en el campo. En estos
cuadros se muestran la identificac ión de la calicata, la
identificac ión de la muestra, la profundidad, el contenido de
humedad, el limite l iquido, el l imite plástico, el índice de
plasticidad y la clasificación empleando el método SUCS.
2.3.6 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
La carretera se h a divid ió en cuatro sectores que entre otros
factores, han dependido de la composición del trafico, de la
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tendencia de participación de los suelos homogéneos y
topografía. Estos tramos son los siguientes:
Cruz Punta - Anexo Lagar km 27+980
Anexo Lagar - Yautan km 30+200
Anexo Santa Isabel -Tutuma km 42+150
Caserío Racrao - Pariacoto km 50+000
2.3.7 CARACTERÍSTICAS DE LOS SUELOS DE FUNDACIÓN
El nu evo trazo del proyecto básicamente se desarrolla por la
actual plataforma del tramo carretero Cruz Punta – Par iacoto
(km 27+980 – km 56+480), presentando mejoras en cuanto a
los radios de las curvas de volteo y al ineamiento. Las
perforaciones de exploración de suelos se efectuaron por
tanto en la actual plataforma vial, información que es
correlac ionad a con los suelos observados en los sectores
adyacentes (taludes). En tal sentido el perfil estratigráfico
elaborado en base al anális is de los suelos refleja
básicamente la plataforma vial actual, correspond iendo los
suelos naturales a los que se encuentran en el estrato inferior
a la capa superficial de rodadura, por lo que serán éstos los
que se van a en contrar cuando efectúen los cortes para la
ampliación de la plataforma (aproximadamente a partir de
Yaután).
Bajo estas consideraciones los suelos de fundación del tramo
carretero: Cruz Punta – Pariacoto (km 27+980 – km 56+480)
presentan las siguientes características:
km 27+980 – km 30+200. El in icio del tramo es en Cruz
Punta. El relieve es ondulado y el suelo natural esta
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compuesto por arenisca de mediana a baja dureza. Como
superficie de rodadura se encuentra un material que
clasifica como arena, var iando entre limosa y arcil losa, de
espesor variable entre 10 y 30 cm ( fotos N° 1 y 2).
km 30+200 – km 42+150. El relieve es ondulado
desarrollán dose la actual plataforma vial básicamente
sobre rellenos conformados con el mismo suelo natural. En
general se establece que los mater iales predominantes son
arenas l imo-arcillosas. Se han encontrado también bolones
en las prospeccion es de estudio (fotos N° 5 y 9) . La capa
superficial es también una arena de mayor tamaño al
encontrado en la subrasante. Puntualmente se han ubicado
arcil las en la subrasante ( fotos N° 3, 4, 6, 7, 8, 10 y 11).
km 42+150 – km 50+000. El relieve es más abrupto en el
subsector km 42+150 – km 45+200 desarrollánd ose la
actual vía a media ladera; tornándose ondulado en el
subsector km 45+200 - km 48+800. Los mater iales de
subrasante presentan mejores características f ís ico
mecánicas a los descr itos líneas arriba, predominando las
arenas l imosas y bien gradadas. Se han encontrado
también botonerías en la subrasante ( fotos N° 13, 14, 15,
16 y 17).
km 50+000 – km 57+000. Este subsector es en general
ondulado, encontrándose algunos pequeños subsectores
donde se tendrá que efectuar cortes en rocas y suelos. Los
mater iales presentan características f ís ico mecánicas de
menor calidad a las encontradas en el resto del tramo de
estudio, estando compuesto por arenas arcil losas y
limosas, así como solamente arc il las. En este sector es
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donde se han ubicado la mayor parte de aguas
subterráneas (fotos N° 19 y 30).
La distr ib ución aproximada de los materiales encontrad os es
la Siguiente:
Subsector km 27+980 – km 50+000
Mater ial fino (CL, ML)……………………………….12 %
Arenas (SC, SM, SP-SM, SW-SM)………… ..…..79 %
Gravas (GP-GM, GP, GW).......... .......... .......... 9%
Presencia de bolonería, especialmente en el sector km
41+200 – km 48+200.
Subsector km 50+000 – km 56+480
Mater ial fino (CL, ML)……………………………35 %
Arenas (SC, SM, SW, SP-SC, SM-SC)……….54 %
Gravas (GP-GM, GM, GC, GM-GC)…………..11 %
Presencia de bolones, en las perforaciones efectuadas se
ubicó el nivel freático en las s iguientes progres ivas ( fotos N°
21, 23, 24 y 25):
km 54+000 a una profundidad de -1,40m
km 52+000 a una profundidad de -1,10m
km 51+800 a una profundidad de -0,30m
km 51+200 a una profundidad de -0,60m
km 49+200 a una profundidad de -0,30m
Se debe señalar también que en las sigu ientes perforaciones
de estudio se han ubicado tuberías de agua (matr iz) de 3
pulgadas de diámetro ( foto N° 14):
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km 45+600 a una profundidad de -0,50m
km 45+200 a una profundidad de -0,20m
km 45+000 a una profundidad de -0,40m
km 43+400 a una profundidad de -0,10m
Foto Nº 01: Km 28+010
Foto Nº 02: Km 30+380
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31 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
Foto Nº 03: Km 30+600
Foto Nº 04: Km 30+600
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32 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
Foto Nº 05: Km 31+000
Foto Nº 06: Km 32+420
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33 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
Foto Nº 07: Km 32+600
Foto Nº 08: Km 33+200
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34 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
Foto Nº 09: Km 33+800
Foto Nº 10: Km 34+800
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35 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
Foto Nº 11: Km 40+430
Foto Nº 12: Km 42+600
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36 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
Foto Nº 13: Km 42+600
Foto Nº 14: Km 43+400
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37 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
Foto Nº 15: Km 44+400
Foto Nº 16: Km 46+200
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38 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
Foto Nº 17: Km 49+610
Foto Nº 18: Km 48+000
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39 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
Foto Nº 19: Km 51+000
Foto Nº 20: Km 51+000
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Foto Nº 21: Km 51+200
Foto Nº 22: Km 51+400
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41 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
Foto Nº 23: Km 51+800
Foto Nº 24: Km 52+000
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42 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
Foto Nº 25: Km 54+000
Foto Nº 26: Km 54+200
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Foto Nº 27: Km 54+600
Foto Nº 28: Km 55+400
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Foto Nº 29: Km 56+000
Foto Nº 30: Km 56+400
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2.3.8 CAPACIDAD DE SOPORTE DE LA SUBRASANTE
De acuerdo a las características de los suelos descritos
anter iormente, se efectuó la toma selectiva de muestras para
ejecu tar los ensayos de C.B.R. (NTP 339.145) con la finalidad
de establecer su capacidad relativa de soporte, obteniéndose
los siguientes resultados:
CUADRO N° 2.2
CALICATA PROGRESIVA
(km)
TIPO DE SUELO CBR (%)
SUCS AASHTO 95% de
MDS
100% de
MDS
C1 28+120 SW-SM A -1-a(0) 35,3 67,4
C2 30+160 SW-SM A -1-b(0) 30,1 63,4
C3 30+380 SC A -2-6(0) 10,3 18,4
C4 31+400 SC A -2-4(0) 12,4 27,9
C5 32+080 SM A -1-b(0) 32,4 54,3
C6 32+420 CL A -6(5) 8,2 13,7
C7 32+600 SM-SC A -2-4(0) 14,2 34,6
C8 33+200 SM A -2-4(0) 7,8 19,2
C9 35+400 CL A -6(11) 3,2 8,4
C1O 36+560 SC A -2-4(0) 13,4 26,4
C11 37+000 SM A -2-4(0) 17,5 33,4
C12 37+240 SC A -2-4(0) 11,5 24,8
C13 37+400 SM-SC A -2-4(0) 6,4 14,2
C14 38+340 SC A -2-4(0) 16,2 37,6
C15 38+975 SM A -1-b(0) 23,2 45,5
C16 39+600 ML A -4(2) 7,7 14,3
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46 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
CALICATA PROGRESIVA
(km)
TIPO DE SUELO CBR (%)
SUCS AASHTO 95% de
MDS
100% de
MDS
C17 40+200 SW-SM A -1-b(0) 21,4 43,6
C18 41+950 SM A -2-4(0) 14,3 36,2
C19 42+400 SP-SM A -1-b(0) 23,2 46,4
C20 43+200 SP-SM A -1-b(0) 20,4 47,6
C21 45+200 SW-SM A -1-b(0) 22,6 40,4
C22 47+000 SM A -2-4(0) 16,4 37,2
C23 49+400 SM A -1-b(0) 33,2 56,5
C24 49+800 SP-SM A -1-a(0) 38,1 61,0
C25 50+000 SC A -2-4(0) 16,2 44,3
TRAMO II
C1 50+000 SP-SM A -1-a(0) 36,7 72,3
C2 51+800 SC A -6(1) 8,3 10,8
C3 52+000 CL A -6(4) 4,2 9,3
C4 52+200 SP-SM A -1-a(0) 38,3 65,2
C5 53+200 GC A -2-6(0) 11,4 23,2
C6 54+800 SC A -4(1) 8,4 16,2
C7 56+000 CL A -6(3) 6,2 11,2
C8 56+800 SM-SC A -2-4(0) 14,3 24,6
Para la d eterminación d el valor representativo de la
capacidad de soporte d el suelo se han utilizado
procedimien tos estadísticos basados en los cr iter ios
recomendados por la AASHTO y el Instituto del Asfalto (USA);
en ambos casos se ha incidido en la parti c ipación real de
los suelos encontrados.
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Las instituciones mencionadas sustentan sus métodos en el
empleo de:
AASHTO , con el valor promedio.
El Instituto del Asfalto , con los percentiles, el cual es
func ión del tráfico proyectado (diseño) en función a lo
señalado en el s iguiente cu adro.
CUADRO N° 2.3
NIVEL DE TRÁFICO
(EAL 8.2)
PERCENTIL DE
DISEÑO ( %)
104 o menor 60
Entre 104 y 106 75
106 ó más 87,5
Para este caso el nivel de tráfico (EAL8.2) es superior a 104
(ver 5.4.2), por lo que el percentil de diseño es 75%.
CUADRO N° 2.4
SUBSECTOR PROMEDIO
(%)
PERCENTIL
75 ( %)
km 27+980 – km
30+200
34,0 34,0
km 30+200 – km
50+000
17,8 11,5
km 50+000 – km
56+480
13,8 8,5
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Como se observa existe alta var iación entre el valor promedio
y el percentil . Esto es por la variabilidad exis tente entre los
suelos, más aún si se trata de la construcc ión de una
carretera que tiene sólo una superficie granular de rodadura y
donde para obtener el prisma vial de diseño se tendrá que
ensanchar la actual plataforma.
Esto involucra el corte y remoción de suelos que quizás no
hayan sido registrados en nuestras prospecciones
(distanciadas cad a 200 m). Con la finalidad de cubrir este tipo
de incertidumbre se adoptará el percentil 75% para definir el
CBR de diseño. Los suelos que tengan capacidad de soporte
inferior a éstos, deberán ser mejorados ó reemplazados.
2.3.9 MEJORAMIENTO DE LA SUBRASANTE
En la zona del proyecto se han encontrado sectores con
suelos de malas caracterís ticas de capacidad de soporte CBR
para la carretera ó inferiores a los de diseño, por lo que
deberán mejorarlo previo a la colocación de la estructura del
pavimento. Estos suelos deben reemplazarse con otros de
mejores características f ísico-mecánicas. Los sectores
identificados son:
km 37+190 – km 37+650
km 39+600 – km 39+850
km 47+270 – km 47+700
km 51+000 – km 52+120
km 52+840 – km 55+780
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Para tal efecto el material de reemp lazo qu e se emplee
deberá poseer un CBR superior a 20% (al 95% de MDS). El
reemplazo del suelo natural se efectuará en un espesor total
de 20 cm, por debajo del nivel de subrasante. Se debe indicar
que este esp esor ha sido verificado estructuralmente con la
metodología AASHTO.
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CAPACIDAD DE SOPORTE DE LA SUBRASANTE
CUADRO Nº 2.5
Nº UBICACIÓN LADO
(km)95% de
MDS100% de
MDS SUCS AASHTO
0.00-0.40 M1 SW
1 0.40-1.50 M2 SM0.00-0.30 M1 SW
2 0.30-1.50 M2 SM3 C3 30+380 EJE 10,3 18,4 0.00-1.50 M1 SC A-2-6(0)4 C4 31+400 EJE 12,4 27,9 0.00-1.50 M1 SC A-2-4(0)5 C5 32+080 EJE 32,4 54,3 0.00-1.50 M1 SM A-1-b(0)6 C6 32+420 EJE 8,2 13,7 0.00-1.50 M1 CL A-6(5)
0.00-0.35 M1 SM7 0.35-1.50 M2 SC8 C8 33+200 EJE 7,8 19,2 0.00-1.50 M1 SM A-2-4(0)9 C9 35+400 EJE 3,2 8,4 0.00-1.50 M1 CL A-6(11)10 C1O 36+560 DERECHO 13,4 26,4 0.00-1.50 M1 SC A-2-4(0)
11 C11 37+000 EJE 17,5 33,4 0.00-1.50 M1 SM A-2-4(0)12 C12 37+240 EJE 11,5 24,8 0.00-1.50 M1 SC A-2-4(0)
M1 SM13 M2 SC14 C14 38+340 EJE 16,2 37,6 0.00-1.50 M1 SC A-2-4(0)15 C15 38+975 DERECHO 23,2 45,5 0.00-1.50 M1 SM A-1-b(0)
16 C16 39+600 EJE 7,7 14,3 0.00-1.50 M1 ML A-4(2)0.00-0.25 M1 SW
17 0.25-1.50 M2 SM18 C18 41+950 DERECHO 14,3 36,2 0.00-1.50 M1 SM A-2-4(0)
0.00-0.30 M1 SP19 0.30-1.50 M2 SM
0.00-0.40 M1 SP20 0.40-1.50 M2 SM
0.00-0.45 M1 SW21 0.45-1.50 M2 SM22 C22 47+000 EJE 16,4 37,2 0.00-1.50 M1 SM A-2-4(0)23 C23 49+400 IZQUIERDO 33,2 56,5 0.00-1.50 M1 SM A-1-b(0)
0.00-0.30 M1 SP
24 0.30-1.50 M2 SM25 C25 50+000 EJE 16,2 44,3 0.00-1.50 M1 SC A-2-4(0)
0.00-0.30 M1 SP1 0.30-1.50 M2 SM2 C2 51+800 DERECHO 8,3 10,8 0.00-1.50 M1 SC A-6(1)
3 C3 52+000 DERECHO 4,2 9,3 0.00-1.50 M1 CL A-6(4)
0.00-0.35 M1 SP
4 0.35-1.50 M2 SM5 C5 53+200 EJE 11,4 23,2 0.00-1.50 M1 GC A-2-6(0)6 C6 54+800 IZQUIERDO 8,4 16,2 0.00-1.50 M1 SC A-4(1)
7 C7 56+000 EJE 6,2 11,2 0.00-1.50 M1 CL A-6(3)0.00-0.40 M1 SM
8 0.40-1.50 M2 SC24,6 A-2-4(0)C8 56+800 EJE 14,3
72,3 A-1-a(0)
C4 52+200 DERECHO 38,3 65,2 A-1-a(0)
C1 50+000 EJE 36,7
40,4 A-1-b(0)
C24 49+800 EJE 38,1 61,0 A-1-a(0)
C21 45+200 EJE 22,6
46,4 A-1-b(0)
C20 43+200 IZQUIERDO 20,4 47,6 A-1-b(0)
C19 42+400 EJE 23,2
A-2-4(0)
C17 40+200 EJE 21,4 43,6 A-1-b(0)
14,2 0.30-1.50C13 37+400 EJE 6,4
A-1-b(0)
C7 32+600 EJE 14,2 34,6 A-2-4(0)
30+160 EJE 30,1 63,4
CLASIFICACION DEL SUELO
TRAMO II
C1 28+120 EJE 35,3 67,4 A-1-a(0)
C2
CALICATACBR (%)
PROFUNDIDAD (m)
MUESTRA
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RESULTADOS DE ENSAYOS EN LABORATORIO
CUADRO Nº 2.6
UBICACIÓNINDICE DE
PLASTICIDAD
(km) SUCS AASHTO95% de MDS
100% de MDS
C1 28+120 M2 0.40-1.50 4.5 - NP NP 67 7.5 SW-SM A-1-a(0) 35,3 67,4C2 30+160 M2 0.30-1.50 6.3 - NP NP 67.2 10.7 SW-SM A-1-b(0) 30,1 63,4C3 30+380 M1 0.00-1.50 11.6 41.7 21.6 20.1 70 38 SC A-2-6(0) 10,3 18,4C4 31+400 M1 0.00-1.50 11.9 40.5 23.5 19.5 69 37 SC A-2-4(0) 12,4 27,9C5 32+080 M1 0.00-1.50 36 36.9 29.3 7.6 88.2 39.4 SM A-1-b(0) 32,4 54,3C6 32+420 M1 0.00-1.50 20 47.1 21.9 25.2 100 92 CL A-6(5) 8,2 13,7C7 32+600 M2 0.35-1.50 - 22.7 17.7 5.1 68.7 31.8 SM-SC A-2-4(0) 14,2 34,6C8 33+200 M1 0.00-1.50 13.8 21.6 NP NP 63.9 17.9 SM A-2-4(0) 7,8 19,2C9 35+400 M1 0.00-1.50 - 41.6 24.5 17.1 100 82.2 CL A-6(11) 3,2 8,4C1O 36+560 M1 0.00-1.50 5.8 21 12.6 8.4 77.7 40.8 SC A-2-4(0) 13,4 26,4C11 37+000 M1 0.00-1.50 15.4 28.7 22.5 6.2 74.3 20 SM A-2-4(0) 17,5 33,4C12 37+240 M1 0.00-1.50 15.2 36.6 21.8 14.8 69 34.5 SC A-2-4(0) 11,5 24,8C13 37+400 M2 0.30-1.50 13.4 23.9 17.4 6.5 78.3 25.4 SM-SC A-2-4(0) 6,4 14,2C14 38+340 M1 0.00-1.50 15.1 28.3 19.5 8.8 67.8 24.7 SC A-2-4(0) 16,2 37,6C15 38+975 M1 0.00-1.50 13.1 19.8 NP NP 90 30 SM A-1-b(0) 23,2 45,5C16 39+600 M1 0.00-1.50 36.3 37.8 33.3 4.5 92.2 54.9 ML A-4(2) 7,7 14,3C17 40+200 M2 0.25-1.50 12.1 - NP NP 84.1 12 SW-SM A-1-b(0) 21,4 43,6C18 41+950 M1 0.00-1.50 20.7 29.7 NP NP 92.1 42 SM A-2-4(0) 14,3 36,2C19 42+400 M2 0.30-1.50 3.9 - NP NP 67.2 10.7 SP-SM A-1-b(0) 23,2 46,4C20 43+200 M2 0.40-1.50 3.5 - NP NP 67.9 10.3 SP-SM A-1-b(0) 20,4 47,6C21 45+200 M2 0.45-1.50 12.8 - NP NP 84.9 11.8 SW-SM A-1-b(0) 22,6 40,4C22 47+000 M1 0.00-1.50 10 - NP NP 100 28 SM A-2-4(0) 16,4 37,2C23 49+400 M1 0.00-1.50 2.8 24.4 22.8 1.6 64.9 15.2 SM A-1-b(0) 33,2 56,5C24 49+800 M2 0.30-1.50 3.8 - NP NP 67.5 10.8 SP-SM A-1-a(0) 38,1 61,0C25 50+000 M1 0.00-1.50 2.6 18.9 26.3 13.8 12.5 91 49.5 A-2-4(0) 16,2 44,3
C1 50+000 M1 0.30-1.50 4.5 - NP NP 66.7 10.2 SP-SM A-1-a(0) 36,7 72,3C2 51+800 M1 0.00-1.50 5.6 21 12.2 8.3 77.2 40.1 SC A-6(1) 8,3 10,8C3 52+000 M1 0.00-1.50 61.9 42.7 24 18.7 96 78.9 CL A-6(4) 4,2 9,3C4 52+200 M2 0.35-1.50 4.1 - NP NP 67.1 10.5 SP-SM A-1-a(0) 38,3 65,2C5 53+200 M1 0.00-1.50 7.6 22.6 13.9 8.7 47.5 16.7 GC A-2-6(0) 11,4 23,2C6 54+800 M1 0.00-1.50 - 26.2 18.7 7.5 86.3 41.8 SC A-4(1) 8,4 16,2C7 56+000 M1 0.00-1.50 26.7 29.1 16.9 12.2 82.2 67.1 CL A-6(3) 6,2 11,2C8 56+800 M2 0.40-1.50 - 22.5 17.5 5.3 68.2 31.5 SM-SC A-2-4(0) 14,3 24,6
% QUE PASA LA MALLA Nº 200
CALICATATIPO DE SUELO
CBR (%)
TRAMO II
LIMITE LIQUIDO (%)
HUMEDAD (%)
PROFUNDIDAD (M)
MUESTRALIMITE
PLASTICO (%)
% QUE PASA LA MALLA
Nº 4
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52 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
CAPITULO II I
ESTUDIO DE CANTERAS
3.1 GENERALIDADES
Con la finalidad de ubicar volú menes disponibles de materiales con
caracterís ticas geotécn icas adecuadas en relación con el uso a dar,
la facilidad de acceso, los procedimientos de explotación y la
distanc ia de transporte, se efectuó el reconocimiento y estudio de los
diversos tipos de mater iales existentes en la zona.
La calidad de los mater iales para usos diversos, ha s ido verificada
mediante los siguientes ensayos estándar (ver Anexo I.1.1).
Anális is granulométrico por tamizado (NTP 400.012)
Mater ial pasante la malla N° 200 (NTP 339.132)
Límites de consistencia (NTP 339.129)
O Límite l íq uido, límite plástico,
índice de plasticidad
Clasif icación SUCS (NTP 339.134)
Clasif icación AASHTO (NTP 339.135)
Contenido de humedad (NTP 339.127)
Próctor modificado (NTP 339.141)
Equivalente de arena (NTP 339.146)
Abrasión (NTP 400.020)
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53 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
California Bearing Ratio (CBR) (NTP 339.145)
Durabil idad con sulfato de Magnesio (NTP 400.016)
Porcentaje de caras de fractura (NTP 400.040)
Porcentaje de partículas planas y alargadas (NTP 400.040)
Peso unitar io (NTP 400.017)
Gravedad específica y absorción agregado grueso
(NTP 400.021)
Gravedad específica y absorción agregado fino (NTP 400.022)
Módulo de fineza en agregado fino (ASTM C-125)
Impurezas orgánicas en agregados finos (NTP 400.024)
Residuos sólidos (sales solubles totales) (NTP 339.071)
Adherencia agregado fino - asfalto (MTC E-220)
Adherencia agregado grueso - asfalto (AASHTO T 182)
Efecto de humedad en mezclas asfálticas –
Lottman (ASTM D 4867)
3.2 TRABAJO DE CAMPO
En la zona del proyecto los bancos de materiales con las
caracterís ticas de calidad aparentes se ubican en el cauce del Río
Grande, sin embargo son pocos los lugares con p otencia suficiente
para su extracción. Presentan el inconveniente que las terrazas son
áreas ocupadas por tierras de cultivo y localidades, como Yaután.
Otro de los aspectos en contra que tienen estos bancos de
mater iales es la dimensión de los agregados q ue en promedio var ía
entre 0,5 m y 2.0 m por lo que para su empleo requer ir ían reducir lo
de tamaño (a las señaladas por las especificaciones) empleando
chancadoras primarias y secundar ias, lo que traería como
consecuencia la pérdida y contaminación de áreas agrícolas, así
como problemas medio ambientales en localidades como Yaután,
Pariacoto y Kullashpungro (km 68+300).
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54 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
Otros tipos de bancos encon trados en la carretera (talud super ior)
son de naturaleza aluvional y coluvial, los que no cumplen
especificac iones para subbase, base granular y afirmado; sin
embargo los mater iales extraíd os de los cortes (menores a 3”) para
la ampliación de la secc ión, pueden aprovecharse para la
conformación de rellenos, previo cumplimiento de las
correspond ientes especificac iones técnicas y aprobación de la
supervisión de obra.
Formaciones rocosas de origen sedimentario se han ubicado en el
km 72 y km 75,2. Las muestras obtenidas an alizadas en laborator io
demuestran que éstas presentan plasticidad, que puede ser
compensada con materiales l impios de las canteras Pampa Camello,
Casa Blanca y Cruz Punta para su empleo en Afirmad o; sin embargo
tiene el inconveniente, además de la distancia de transporte, que
para llegar a ellos se tienen que reforzar 5 puentes de madera
existentes, y ampliar la plataforma en los sectores (en roca): km
64+500, km 65+200, km 67+000 y km 70+400, p ara el paso de los
volquetes.
En el Anexo I.3 se presenta el croquis de ubicación de las canteras
del proyecto. A continuación se describen las fuentes de
mater iales seleccionados para el empleo en el proyecto.
3.2.1 CALICATAS Y MUESTREO
Se efectuaron sondajes de prospección (calicatas) en cada
cantera, hasta una profundidad donde se encontraba el
material adecuado a fin de obtener información acerca de la
homogeneidad de la fuente de material, espesor o potencia
de las capas y composición l itológica de las mismas. En el
caso de can teras ub icadas en cerros se realizaron tr incheras.
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55 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
El numero de muestras para efectuar ensayos de calidad, se ha
determinado en función a la homogeneidad de las rocas o
suelos del área delimitada, las mismas que fueron sometidos a
ensayos estándar de laboratorio para delimitar su uso y
tratamientos para las obras de pavimentos de la vía.
3.2.2 DESCRIPCION DE LAS CANTERAS
Se detalla las características mas relevantes. Cabe señalar
que cuatro de las can teras se presentan dentro del tramo y
por lo tanto se deberá tener en consideración para los
trabajos de metrados y presupuestos de obra para los
diferentes cálcu los que permitan elaborar el presupuesto de
obra.
a. CANTERA PAMPA CAMELLO
Se ubica a la altura del km 17+500 de la carretera Casma –
Huaraz, en el lado d erecho a 150 m (foto N° 31).
Es un depósito de or igen aluvial, cuya potencia es super ior a
los 150 000 m3 .
Los agregados gruesos son de forma angular a subangular.
Aproximadamente exis te un 30% de material mayor a 2” que
se encu entra mayor itariamente entre 6 y 10” de diámetro, es
decir qu e pueden ser chancados.
El rendimiento estimado es de:
Base Granular ……………………… …….……….. 60%
Mezcla Asfált ica ………………………………..…… 90%
Concreto de Cemento Pórtland …………………… 90%
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56 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
Para mezcla asfáltica se requiere el empleo de un mejorador
de adherencia tipo Amina (0,5% en peso respecto del asfalto).
Deb ido a que el material presenta en estado n atural un alto
porcentaje de caras de fractura, para su empleo en Base
Granular sólo es necesario su zarandeo y mezcla; mientras
que para Mezcla Asfáltica y Con creto de Cemento Pórtland se
requiere el chancado de agregado grueso sólo con la finalidad
de fabricar mater ial para corregir su gradación.
La extracción del mater ial se puede efectuar durante todo el
año, para lo cual requieren del uso de cargador frontal.
La extracc ión de los mater iales debe ser coordinada con el
Municipio de Buena Vista.
b. CANTERA CASA BLANCA
Se ubica a la altura del km 21+340 de la carretera Casma –
Huaraz, en el lado derecho (fotos N° 32 y 33). Se accede a
ella por medio de una trocha de 1500 m que requiere de
mantenimiento.
Es un depósito de or igen aluvial, cuya potencia es super ior a
los 200 000 m3 .
Los agregad os gruesos al igu al que la cantera Pampa
Camello son de forma angular a subangular. Entre 30 y 40%
está compuesto por agregados de diámetro 2” a 20”.
El rendimiento estimado es de:
Relleno …………………………………………… .…. 90%
Base Granular ……………………… …….…… .….. 65%
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57 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
Mezcla Asfáltica ………………………………..…… 80%
Concreto de Cemento Pórtland …………………… 80%
Para mezcla asfáltica se requiere el empleo de un mejorador
de adherencia tipo Amina (0,5% en peso respecto del asfalto).
Estos mater iales también presentan en estado natural un alto
porcentaje de caras de fractura, por lo que para su empleo en
Relleno y Base Granular sólo es necesar io su zarandeo y
mezcla; mientras que para Mezcla Asfáltica y Concreto de
Cemento Pórtland se requiere el chancado de agregado
grueso sólo con la finalidad de fabr icar material para corregir
su gradación.
La extracción del mater ial se puede efectuar durante todo el
año, para lo cu al requieren del uso de cargador frontal. Se
requiere la coordinación con el Municipio de Casma.
c. CANTERA CRUZ PUNTA
Se ubica a la altura del km 23+700 de la carretera Casma –
Huaraz, en ambos lados de la vía, principalmente el lado
izquierdo ( fotos N° 34 y 35).
Es un depósito de or igen aluvial, cuya potencia es super ior a
los 60 000 m3.
Presentan también alto porcentaje de agregados de forma
angular a subangular. Los agregados entre 2” y 15”
representan aproximadamente el 40 % del total de los
materiales.
El rendimiento estimado es de:
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58 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
Relleno …………………………………… .… ..……… 95%
Base Granular ……………………… …… ..……….. 70%
Mezcla Asfáltica ………………………………..…… 80%
Para mezcla asfáltica se requiere el empleo de un mejorador
de adherencia tipo Amina (0,5% en peso respecto del asfalto).
Para el empleo en Relleno y Base Granular sólo es necesar io
su zarandeo y mezcla; mientras que para Mezclas Asfálticas
se requiere el chancado del agregado grueso con la finalidad
de corregir su gradación.
La extracción del mater ial se puede efectuar durante todo el
año, para lo cu al requieren del uso de cargador frontal. Se
requiere la coordinación con el Municipio de Yau tán.
d. CANTERA SIDER PERU
Se ubica a la altura del km 25+000 de la carretera Casma –
Huaraz, en el lado derecho ( foto N° 36). Tiene un acceso de
25 m.
Se trata de una formación de roca sedimentar ia cuya potencia
es superior a los 100 000 m3.
Por las caracter ísticas fís ico-mecánicas de los materiales,
estos podrían util izarse en la conformación de rellenos. La
extracción del material se puede efectuar durante todo el año,
para lo cual requieren d el uso de tractor oruga y cargador
frontal. La selecc ión de los materiales se efectuará mediante
zaranda.
El rendimiento estimado para relleno es de 95%.
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59 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
Para la extracción de los mater iales se requiere la
autor ización de la empresa Sider Perú.
3.3 ANALISIS Y DEFINICION DE USO DE CANTERAS
En los ítems precedentes se han descrito las canteras y los usos que
se le pu eden dar. En el Cuadro N° 1.9 se definen los usos
específicos de las canteras en función a las mejores características
que presen tan menor distancia de acceso, potencia, etc .; por ejemplo
se establece sólo el empleo de la Can tera Pampa Camello para
mezclas asfálticas debido a que presenta mejores características de
adherencia con el asfalto que la cantera Casa Blanca, además de
contar con buena potencia, siendo opcional el empleo de esta última.
En el caso de los materiales para mezclas asfálticas, las dos
canteras con mejores posibil idades de empleo (Pampa Camello y
Casa Blanca) presentan regular adhesividad arena - asfalto (Riedel
Weber) adicion ándole 0,5% de aditivo mejorador d e adherencia tipo
amina. El buen desempeño de la mezcla asfáltica en la simulac ión
de condic iones de servicio, se ha ver if icado en los materiales de la
cantera Pampa Camello (mas mejorador de adherencia) mediante el
ensayo “Efecto de las Humedad en Mezclas de Concreto Asfáltico -
Lottman (ASTM D 4867) siend o los resultad os satisfactor ios.
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60 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
CUADRO DE UBICACIÓN DE CANTERAS CON INDICACION DE
POTENCIA Y MATERIAL A EXTRAER
CUADRO N° 3.1
CAN TERA UBICACIÓN ACCES O USO POTENCIA RENDIMIENTO T RATAMIENTO
Pampa
Camello km 17+500
Lado
Derecho ,
a 150 m.
Base
Mez. Asf.
Concre t.
150 000
m3
60%
90%
90%
Zarandeo y mezc la , para Base. Adicionar chancado para as falto y concreto .
Extracción con ca rgador frontal
Casa
Bla nca km 21+340
Lado
Derecho , a
1 500 m.
Rel leno
Base
Mez. Asf.
Concre t.
200 000
m3
90%
65%
80%
80%
Zarandeo y mezc la , para Base y relle no. Adicionar chancado para concret. y asf. Extracción con ca rgador frontal
Cruz
Punta km 23+700
Lado
Derecho e
izquierdo
Rel leno
Base 60 000 m3
95%
70%
Zarandeo y mezc la , para Rel leno y Base . Extracción con ca rgador frontal
Sider Perú km 25+000
Lado
Derecho a
25 m.
Rel lenos 100 000
m3 95%
Zarandeo.
Extracción con trac tor oruga.
Si bien los agregados de la cantera Pampa Camello (km 17+500) y
Casa Blanca (km 21+340) son d e forma angular a subangular, se
está recomendando el empleo de chancadora secun daria, con la
finalidad de fabr icar material para corregir cualquier deficiencia en la
gradación , ya sea para base granu lar , mezclas asfálticas ó concreto
de cemento Pórtland.
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61 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
RESULTADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIO CANTERAS
CUADRO Nº 3.2
DENOMINACIONUBICACIÓN
ENSAYOS ASTM A. Fino A. Grueso A. Fino A. Grueso A. Fino A. Grueso A. Fino A. GruesoPESO UNITARIO
SUELTO1602 1774
ABSORCION 1.2 0.6
MODULO DE FINEZA
2.4
ABRASION 20.1 27.4 27.9 32.8
IMPÙREZAS ORGANICAS
Aceptable
P. E. BULK (BASE SECA)
2.641 2.506 2.580 2.518 2.585 2.508 2.684 2.635
P. E. BULK (BASE
SATURADA)2.578
2.5912.559 2.582 2.556 2.681 2.7
P. ESP. (APARENTE)
2.701 2.607 2.633 2.609 2.655 2.539 2.6
ABRASION2.9 0.4
1.8 1.9 1.8
CARAS DE FRACTURA
3.5 15.1 14.9 10
PARTICULAS CHATAS Y
ALARGADAS5.5 6.0 6.4 6.1
ADHERENCIA (+)95 (+)95 (+)95 (+)95
RIEDEL WEBER 2 3 3 3
EQUIVALENTE DE ARENA
28.5 71.1 73.5 78SALES
SOLUBLES TOTALES
0.0385 0.0087 0.0065 0.0062 0.0055
DURABILIDAD 7.8 6.1 1.6 2.7 1.4 2.3 1.3 2.1
PESO UNITARIO SUELTO
PESO UNITARIO COMPACTADO
VALOR RELATIVO DEL
SOPORTE (CBR)AL 95% MDS
AL 100% MDS
CLASIFCACION SUCS
GP GM SW SM SW SM SW SM
Sider Perú
km 17+500 km 21+340 km 23+700 km 25+000
Pampa Camello Casa Blanca Cruz Punta
8.5
5.8
1963
1513
1723
1535
1745
1798
30.0
34.0
9.5
11.5 7.4
1886
1950
6.3
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62 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
CAPITULO I V
FUENTES DE AGUA
4.1 FUENTES DE AGUA
En lugares circundantes a la franja del proyecto, se realizó la
ver if icac ión de aquellos lugares consid erados como probab les
fuentes para el aprovis ionamiento de materiales, tanto para la
construcción del pavimen to como para las obras de arte (cunetas,
alcantar il las, badenes y muros). Esto se realizó de la información
existente de estudios anteriores e invest igando en las Entidades
Estatales y Munic ipales del área, así como a los constructores de la
zona.
Se desprende de este estudio que las fuentes de agua para la
elaboración del concreto de cemento Pórtland, así como para la
mezcla y compactación de las capas de relleno, sub-base y base
granular estaban ubicadas en las siguientes estacados.
Aproximadamente desde el km 30+500 hasta el f in del tramo en
estudio (km 56+480), la carretera se desenvuelve en zona ag rícola
por lo que a lo largo de ella se ubican canales de regadío (en su
mayoría s in revestir) . En los sectores señalados en el Cuadro N° 4.1
durante la etapa de estudio se ver if icó flu jos de agua,
muestreándose las fuentes que se consideró con caudal suficiente y
con capacidad de permanecer durante todo el año para abastecer los
trabajos de conformación de las capas granulares y para concreto de
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63 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
cemento Pórtland; sin embarg o es recomendando se efectúen las
coordinac iones con las Juntas de Regantes de las localidades
in volucradas con la finalidad de aumentar los puntos de
abastecimiento. Las muestras de agua fueron tomadas y an alizadas
en laboratorio concluyéndose que presentan características
apropiadas cumpliendo las correspondientes Especificaciones
Técnicas.
A lo largo de la carretera se han ubicado diecinueve puntos para
abastecimiento de agua p ara la obra, correspondientes a las fuentes
de regadío todas de régimen permanente.
Los resultados de los ensayos físicos químicos de las fuentes de
agua, determinan su util ización en obra, tanto para su empleo en
mezclas de concreto de cemento Pórtland, como para mezclas de
Base y Sub-base granular .
De acuerdo a los resultados obtenidos, todas las fuentes de agua
estudiadas son aptas para su empleo en obra.
La calidad del agua para el uso en obra se ha sido verificado
mediante los siguientes ensayos estándar.
Sulfatos expresados como ión SO4= (NTP 339.074)
Cloruros expresados como ión Cl - (NTP 339.076)
Mater ia orgánica en agua, expresado como oxígeno
(NTP 339.072)
Potencial de hidrógeno de agua (pH) (NTP 339.073)
CUADRO N° 4.1
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64 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
SECTOR OBSERVACIÓN AGUA ANALIZADA
Par iacoto Can al revestido con concreto
de cemento Pórtland. Canal
bordea la localidad de
Pariacoto.
km 56+050, L.D. a
50 m del eje.
km 54+340 – km
54+200
Can al de regadío sin revestir. -.-
km 52+080 Can al de regadío sin revestir. -.-
km 51+420 Can al cruza carretera. -.-
Racrao, km
51+000
Can al revestido con concreto
de cemento Pórtland. Localidad
de Racrao.
-.-
km 50+700 – km
50+600
Can al de regadío sin revestir. -.-
km 48+200 Can al cruza carretera. -.-
km 47+560 – km
47+300
Can al de regadío sin revestir. km 47+370
km 45+700 Can al cruza carretera. -.-
km 41+450 – km
41+280
Can al de regadío sin revestir -.-
km 37+010 Puente Yaután km 37+010
km 36+500 Cruce canal de agua
(alcantarilla)
-.-
km 36+180 Cruce canal de agua
(alcantarilla)
-.-
km 35+160 Cruce canal de agua
(alcantarilla)
-.-
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SECTOR OBSERVACIÓN AGUA ANALIZADA
km 34+960 Cruce canal de agua
(alcantarilla)
-.-
km 33+620 Cruce canal de agua
(alcantarilla)
-.-
Localidad Jaihua
Se in gresa en km 30+250 L.D.
(Pte. Muña) por una trocha de
2500 m. Canal matr iz de
regadío
Jaihu a
Localidad
Casablanca
Se in gresa en km 21+000 L.D.
por una trocha de 4000 m.
Can al matriz de regadío.
Casablanca
km 0+000 Pte. Carr izal Pte. Carrizal
Por lo tanto el empleo de esta agua requiere la coordinac ión con las
juntas de regantes de las localidades in volucradas.
4.2 ANÁLISIS DE LAS FUENTES DE AGUA
El presente análisis se refiere a la calidad del agua usada para la
elaboración de concreto y para el uso de la conformación de la base
y sub base de la carretera en estudio.
El agua pura destilada es dañina para el concreto pues tiende a
destruir, deslavar la cal del cemento. El agua de l luvia no es
recomend able en la elaboración pues es pura. Las aguas dañin a son
las que contienen humus, fibras vegetales, partículas de carbón.
Azufre, en general las llamadas minerales y todas las que contienen
sales, sulfatos y ácidos en grandes concentraciones como pueden
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66 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
ser las que provienen de residuos de algunas fábr icas aparte de las
que se encuentran en la naturaleza. También son perjudiciales las
aguas azucaradas y las que contienen aceites especialmente los
orgánicos, los minerales suelen ser menos dañinos aunque son
peligrosos pues pueden contener ácidos.
Las sustancias alcalinas en el agua son muy dañinas, especialmente
los sulfatos d e magnesio, sodio y calcio ( llamados álcalis blancos),
estos álcalis se pueden encon trar en aguas de pozo.
Las aguas selenitosas (con yeso) en pequeña concentración se han
usado sin resultado dañino en la elaboración de concreto, sin
embargo su acción continua sobre el concreto puede ser d esastrosa.
La tolerancia de sulfatos en el concreto es mayor en el agua de
elaboración qu e cuando actúa sobre el concreto ya hecho. En el
agua de elab oración puede aceptarse hasta una concentración de
1% SO4 esperando en este caso de una disminución de resisten cia
algo mayor de 10%, en una concentración de 0.5% de SO4 en un
terreno o agua que vaya a estar en contacto con un concreto ya
hecho puede ser de consecuencias graves.
El cloruro de Sodio (sal común) no debe de usarse como un añadido
en la elaboración del concreto para b ajar el punto de congelac ión
pues baja la resistencia apreciablemente.
Muchas veces se encuentra unida con otras sales o sulfatos que son
dañinos, de tal modo que un sabor salin o en el agu a es un ín dice
peligroso y es indispensable en este caso analizarla en el laborator io
o p or medio de pruebas de obra, antes de usarla en el concreto.
En general el agua clara (no la destilada o pura) que no tiene gusto
salobre puede usarse para elaborar concreto sin análisis especiales.
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67 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
Se suele especificar lím ites de turbidez de las aguas y se
recomienda que las mas turbias se deben de clasificar por
sedimentación o algún medio apropiado.
Todas las aguas dudosas deben de ser analizadas por un laborator io
competente, pues como se ha visto, basta que el agua con tenga
ciertas sales, sulfatos, ácidos u otras sustancias dañinas, aun en
pequeñas proporciones para que influya en la resistencia del
concreto y disminuya apreciablemente su resistencia o aun mas
grave se destruya el concreto.
Un métod o rápido de determinar la presencia de yeso u otro sulfato
es por medio del cloruro de bario; se le agrega gotas de ac ido
clorhídrico y luego una solución de cloruro de bario, si se forma un
prec ipitad o de color blanco es señal de la p resencia de sulfatos,
procedimiento similar puede usarse con los agregados para conocer
la presencia de sulfatos.
Deberá entenderse que estos ensayos rápidos no pueden reemplazar
a los de laboratorio y solo se utilizan para tener indicios que
posteriormente se comprobaran en un laborator io competente.
Con la finalidad de ver ificar la calidad de las aguas a emplearse en
las diferentes obras de mejoramiento de la v ía, se tomaron muestras
que fueron remitidas al Laboratorio para efectuar los
correspond ientes análisis químicos a fin de determinar su calidad
para el empleo en obras de concreto como cemento Pórtland.
Por lo tanto se emplearan las fuentes de agua para los trabajos de
compactación de las diferentes cap as que conforman la estructura
del pavimento.
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Se han tomado mu estras de aguas en los torrentes mas significativos
que presenta la vía. Cabe mencionar que estas fuentes cuentan con
accesos. El Cuadro Nº 4.2 “Resultados de los Análisis Químicos” ,
resume las características mas relevantes d e las fuentes de
abastec imiento de agua.
Las muestras de agua analizadas, cumplen las especificaciones
técnicas para su empleo en Obras de Concreto de Cemento Pórtland
(Norma Técnica ITINTEC 339.088).
RESULTADOS DE LOS ANALISIS QUIMICOS (FUENTES DE AGUA)
CUADRO Nº 4.2
FUENTE DE AGUA LOCALIDAD DE JAIHUA
PUENTE MUÑA
LOCALIDAD DECASA BLANCA
CANAL MATRIZ DE REGADIOPUENTE CARRIZAL
UBICACIÓN KM 30+250 KM 21+000 KM 0+000SOLIDOS EN SUSPENSION 21 25 0.0
SALES SOLUBLES 98 125 128
SULFATOS EXPRESADOS COMO ION SO4 13 95 38
CLORUROS EXORESADOS COMO ION CL 18 15 13
MATERIA ORGANICA EXPRESADA EN OXIGENO
0.3 0.0 1.2
POTENCIA DE HIDROGENO (PH) 7.4 7.2 5.8
EXPRESADO EN MILIGRAMOS POR LITRO O PARTES DE MILLON
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69 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
CAPITULO V
DISEÑO DEL PAVIMENTO
5.1 DESCRIPCIÓN
El pavimento es la capa o conjunto de capas de materiales
apropiados, comprendidos entre la superficie de los subrasante
(capa superior de las explanaciones o terreno natural) y la superficie
de rodadura, cuyas principales funciones son la d e proporcionar una
superficie uniforme, de color y textura apropiados, resistentes a la
acción del trans ito, a la del interperismo y de otros agentes
perjudiciales, así como de trasmitir adecuadamente al terreno de
fundación los esfuerzos producidos por las cargas impuestas por el
transito. En otras palabras el pavimento es la superestructura de la
obra vial, que hace posible el transito flu ido de los vehículos con la
comodidad, segur idad y economía previstos por el proyecto.
La estructuración de un pavimento o disposición d e las diversas
partes que lo constituyen, así como las características de los
mater iales emp leados en su construcción, ofrecen una gran variedad
de posibilidades de tal suerte que puede estar formando por una
sola capa o d e varias, y a su vez dichas cap as pueden ser de
mater iales naturales seleccionados, procesados o sometidos a algún
tratamiento o estabil izac ión.
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70 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
La capa de rodadura propiamente dicha puede ser una carpeta
asfáltica, u n tratamiento superficial o la superficie de una capa de
mater ial g ranular con resistencia al desgaste.
La actual tecnología de pavimentos contempla una gama muy
diversa de secciones estructurales, las cuales son función de los
distintos factores que intervienen en la performance de una vía:
transito, tip o de suelo, importancia de la vía, cond iciones de drenaje,
condiciones meteorológicas, recursos disponibles, etc. Debe de
elegirse la solución mas apropiada, de acuerdo a las facil idades y
exper ienc ias locales y las condiciones especificas de cada caso, lo
cual es una tarea que requiere un balance técnico – económico de
tod as las alternativas.
Debid o a su amplia difus ión, la experiencia y las conn otaciones
económicas que implica su uso, los p avimentos flex ibles de capas
granulares comp renden casi la generalidad de vías que forman la red
nacional. Para la estructuración de estos tipos de pavimentos juegan
papel importante en la mayoría de métodos de diseño, dos
parámetros: la capacidad de soporte del suelo de subrasan te y el
volumen de tráfico al que estará sometido la vía.
En la actualid ad y con la puesta en marcha de los proyectos para la
construcción de carreteras en la región de la s ierra, se ha tomado
conciencia de los factores qu e afectan al comportamiento de los
pavimentos ubicados en zonas de alturas y con climas fríos. Por ello
para el caso especifico de estos pavimentos, además d e los factores
relacionados con el suelo y el trafico, se debe considerar los factores
hidro – meteorológico toda vez que el efecto d añino de estos
superan en ocasiones los efectos de los otros.
Teniendo como base la información recopilada, tanto en los trabajos
de campo como de laboratorio, se determina los espesores de la
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71 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
estructura del pavimento que deberá colocarse con la fin alidad de
dar sustento a las solic itac iones de cargas que serán trasmitidas por
los vehículos.
En conformidad con lo requerido en los Términos de Referencia se
estructurará el pavimento con la metodología AASHTO, s iendo los
resultados obtenidos verificados por métodos mecanísticos. Así
también se efectu ará un diseño comparativo con el método del
Instituto d el Asfalto.
Se han analizado diferentes tipos de alternativas para la
estructurac ión del pavimen to acordes al tráfico qu e circulará por el
periodo de diseño; es así que se ha descartado el empleo de
pavimentos a nivel de Afirmad o y Tratamientos Asfált icos. Además
de lo señalado y por disposición de materiales para base granular el
pavimento se encamin a a tener como superfic ie de rodadura una
carpeta con mezcla asfáltica en caliente.
En tal sen tido se plantean las alternativas d e pavimentación con
carpeta asfáltica en caliente para per iodos de diseño de 10 y 20
años.
A solic itud de Provias Nacional se está efectuando el diseño de
pavimento con adoquines de concreto para la zona urbana del
distr ito de Par iacoto (km 55+480 - km 56+480), pr incipalmente por
que señalan que la mencionada localidad no cuenta con sistemas de
agua y alcantarillado, y el tipo de pavimento proyectado permite su
reposición una vez efectuados los trabajos de su instalac ión.
5.2 METODO PARA EL DISEÑO DEL PAVIMENTO
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72 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
Para efectos de determinar los espesores de las capas requeridas
para la estructura del pavimento de la carretera en el tramo Cruz
Punta Yautan Pariacoto, se util izara el método de diseño de
pavimentos flexibles AASHTO, vers ión 1993.
5.2.1 METODO ASSHTO
La metodología AASHTO es reconocida a nivel mundial
porque se basa en valiosa información experimental; consiste
en determinar un Número Estructural (SN) requerido por el
pavimento a fin de soportar el volumen de tránsito
satisfactor iamente durante su per iodo de diseño. El
procedimien to desarrollado es conforme con lo expuesto en
Guide for Design of Pavement Structu res – 1993.
Para la aplicación del método aashto se requiere d e los
siguientes datos: los cuales son Parámetros relacionados con
la capacidad de soporte o resistencia del suelo denominado
“Soil Support Value (s)” o Valor de soporte del Suelo (s), que
se en función del CBR y se define mediante la siguiente
expres ión S= 4.4 log CBR + 1.2, Parámetro relacionado al
trafico, denomin ado “Nu mero Total de Ejes Equivalentes a 18
Kips (8.2 tn), que se calculan y serán los que transiten sobre
la vía durante el periodo de servicio. Parámetros
relacionados con los factores hidro – meteorológicos
denominados “Factor Regional”. Parámetro relacionado con la
capacidad de servic io deseado para la vía, al final de su vida
útil, denominado “Serviciabil idad final (pt)” que esta en
función de la importancia de la vía. Dentro de las
consideraciones del método se exp layan los s iguientes:
El Módulo Resilente (Mr) es una medida de las
propiedades elásticas de los suelos. Debido a la escasa
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información local, este parámetro se ha establec ido en
func ión a algor itmos reconocidos internacionalmente, así
también, tampoco se emplean por el mismo motivo el valor
de daño relativo (u f) para el cálculo del Mr estacional.
El Coeficiente de Drenaje toma en cuenta el efecto de los
dis tintos niveles de efic iencia del drenaje en el
comportamiento de la estructura. Este parámetro modifica
el coefic iente estru ctural de las capas granulares (subbase
y b ase granular) .
El método incorpora la estadística para establecer un cier to
grado de confiabilidad durante el proceso de diseño. Este
aspecto es incorporado en el diseño mediante un Nivel de
Confiabilidad (R), éste se basa en la distr ibuc ión normal y
es función de la desviación estándar (S0). La guía AASHTO
ubica el valor S0 entre 0,4 y 0,5 para pavimentos flexibles.
El Índice de Serviciabilidad Final deberá ser tal que
culminado el periodo de diseño, la vía (superficie de
rodadura) ofrezca una adecuada serviciabil idad. De
acuerdo a los términos de referencia este valor para el
proyecto en desarrollo es 2.
Los números estructurales SN, del pavimento son obten idos
mediante la s iguiente expresión:
07.8log32.2
)1(
109440.0
)5.12.4
log(20.0)1log(36.9log
19.5
18
ROR M
SN
PSI
SNSZW
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La expresión que relaciona el número estructural con los
espesores de capa es:
SN = a1 D1 + a2 m1 D2 + a3 m2 D3
Don de:
a1 a2 a3 = Coef ic ientes estructurales o de capa
m1 m2 = Coef ic ientes de drenaje
D1 D2 D3 = Espesores de capa
5.2.2 PARÁMETROS DE DISEÑO
Módulo resilente
La cap acidad relativa de soporte de los suelos”, se definió los
CBRs de diseño.
Para acceder a los Ábacos de diseño AASHTO 93, es
necesar io que estos valores de CBR sean traducidos a
Módulo Resilente (Mr) . Dada la escasa información existente
en el medio sobre estos ensayos, se h a empleado una
correlac ión entre CBRs versus Módulos de Resilencia (para
suelos granulares) publicada en FHWA-PL-98-029:
M r = 4326 x ln CBR + 241
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CUADRO N° 5.1
SUBSECTOR km 27+980 –
km 30+200
km 30+200 –
km 50+000
km 50+000 –
km 56+480
CBR 34,0 % 11,5 % 8,5 %
MÓDULO
RESILENTE 15 496 ps i 10 807 psi 9 500 psi
Análisis del Tráfico
La carga y el volumen del tráfico juegan un rol importante en el
diseño estructural de los pavimentos, particularmente cuando tanto la
carga como el número de repeticiones son altos. Por ello, es
importante realizar un completo y preciso análisis de trafico para
caminos donde esta previsto un flujo importante de vehículos
pesados, tal como es el caso de la carretera de la ruta 14A.
El análisis de tráfico efectuado, que forma parte de un estudio
específico del expediente técnico, comprende el análisis de los
siguientes aspectos involucrados con el diseño del pavimento:
a) El Promedio Diario Anual de Trafico o Índice Medio
Anual
(IMD)
b) La Composición vehicular del IMD
c) El Trafico Futuro Normal
d) La determinación de los factores destructivos o ejes
equivalentes y ejes equivalentes acumulados durante el
periodo de diseño.
N= 365/2 (K) (( 1+r)â-1)/(ln(1+r))
Donde:
N= Numero Ejes Equivalentes Acumulados
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76 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
K= IMDom x FDom + IMD2e x FD2e + IMD3e x FD3e +
IMDt x FDt
IMD= Índice Medio Diario
FD= Factor Destructivo
R= Tasa de crecimiento
n= Periodo de Diseño
om= Ómnibus
2e= Camión 2 ejes
3e= Camión 3 ejes
t= Trayler y Semitrayler
En lo que respecta al factor destructivo (teniendo en cuenta un
numero de ejes equivalentes a 8.2 ton por vehiculo) de acuerdo a los
pesajes de los vehículos ejecutados, se tiene valores altos para los
vehículos mayores a tres ejes.
Cabe mencionar que se ha empleado un factor de relación de cargas
por eje, debido a la estandarización de ejes que pesan 8.2 ton. Este
valor corresponde a 2.44 para todas las evaluaciones efectuadas en
el estudio de tráfico.
El Suelo de Subrasante
El Suelo de la subrasante es la capa superficial de las
explanaciones, en las zonas de relleno, o el terreno natural en zonas
de corte, sobre el que se construye la estructura del pavimento.
El diseño del espesor del pavimento se basa en la resistencia
mecánica de este suelo. Las ecuaciones de diseño que proporcionan
el método se basan en el indicador de la resistencia del suelo mas
difundido a nivel mundial y que ese Valor de Soporte de California o
CBR (California Bearing Ratio).
En el estudio de suelos realizados tanto en lo que corresponde a la
plataforma existente de la carretera afirmada como en las zonas de
variante con trazo nuevo, se ha encontrado que la condición de
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soporte del “suelo de subrasante” para todo el tramo, considerando
la clasificación de los materiales, puede aseverarse como variable ,
ello debido a que las secciones correspondientes se encuentren
sobre lecho rocoso a semi rocoso, sobre suelos (Bueno Tipo I),
suelos morrenicos gravosos arcillosos (Regular Tipo II) y suelos finos
limosos arcillosos de baja a mediana plasticidad (Mala o Tipo III).
Al respecto de la composición de soporte de suelos, mención aparte
merece el caso de los suelos saturados, correspondiente a las
zonas denominadas “bofedales”, en donde la resistencia es
prácticamente nula, lo cual ha merecido un estudio especifico,
habiéndose detallado las recomendaciones puntuales para el
tratamiento de dichas zonas.
Si bien es cierto que la capacidad de soporte del suelo de la
subrasante, puede referirse en función de las características
granulométricas y plasticidad, también es cierto el hecho que existen
elementos adicionales que deben tomarse en consideración además
de la granulometría, en el juicio para la definición de los valores del
CBR de diseño.
Factores tales como la consistencia, humedad y contenidos de finos,
juegan un rol determinante y fundamental para el análisis de la
capacidad de soporte, especialmente en suelos con presencia de
finos plásticos, tema que se ha profundizado mediante ensayos de
laboratorio. Los valores del CBR obtenidos para el 95% de la
Máxima Densidad Seca (MDS), Optimo Contenido de Humedad
(OCH) y luego de 4 días de saturación, se presentan en el cuadro Nº
5.7
En el estudio de suelos realizado se ha determinado los valores del
CBR para las distintas secciones en que se ha dividido el tramo, los
cuales varían de un punto a otro en magnitud, no existiendo un valor
característico que por simple inspección pueda elegirse. Por
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consiguiente, para seleccionar los valores del CBR para el diseño
(uno por cada sección homogénea o suelo de fundación
característicos), se tendrá que emplear algún criterio de tipo
estadístico.
1° EL NUMERO ESTRUCTURAL (SN)
Se determina con los siguientes parámetros que ha
continuación detallamos:
Numero de Ejes Equivalentes (N8.2)
N8.2(10años)= 0.06 x 10 6 Repetición MODULO RESISTENTE (Mr) Según la ecuación Mr= 1500*CBR Donde CBR: Capacidad Portante de la subrasante Entonces: Mr= 3750 PSI (km 27+980 - Km 56+480)
FACTOR AL TIPO DE PAVIMENTO (So)
So= 0.45 (Tabla 4.1)
NIVEL DE FIABILIDAD (R)
Con Zr= -1.645, ingresamos a Tabla 4.2
Se obtiene: R= 95%
SERVICIABILIDAD (PSI)
Esta dado por la siguiente ecuación:
PSI= PSli- PSlf
Donde:
PSli= 4.2 (Carretera Nueva)
PSlf= 2.0 (Carretera presente mayor deterioro)
Entonces:
PSl= 2.2
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Finalmente con los parámetros determinados ingresamos a la
figura 5.2, en donde se obtiene los Números Estructurales
(SN):
FIG. 5.2
TABLA 5.2
PAVIMENTO FACTOR DE RANGO (So) RIGIDO 0.30 - 0.40 FLEXIBLE 0.40 – 0.50
SN=2.9 (km 27+980 - Km 56+480)
SN=2.16 (km 27+980 - Km 56+480)
2° ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO
Esta expresada del siguiente modo:
SN= a1D1+a2D2m2+a3D3m3
Donde:
El Material a usarse tiene un C.B.R. de 81% con este
valor ingresaremos a la tabla 5.6 y para la condición de
drenaje muy malo considerando que la estructura del
pavimento esta expuesto al 5% de saturación
ingresamos a la tabla 5.4.
Obteniéndose:
A1:0.17/cm (Coeficiente Estructural de Carpeta
Asfáltica)
A2:0.055/cm(Coeficiente Estructural de Subbase
Granular)
A3:0.061/cm(Coeficiente Estructural de Base Granular)
M1,m2:0.80(Coeficiente Estructural de drenaje de base
y subbase)
D1, D2 y D3: Espesores de la Estructura del pavimento,
Carpeta Asfáltica, Base y Subbase Granular,
respectivamente.
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80 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
Entonces la ecuación que determina la Estructura del
Pavimento esta compuesto de Carpeta Asfáltica y Base
Granular.
SN= 0.17D1+ 0.0488D2
TABLA 5.3
Valores a los Niveles seleccionados de Fiabilidad Fiabilidad Desviación Normal (Zr)
50 -0.000 60 -0.253 70 -0.524 75 -0.674 80 -0.841 85 -1.037 90 -1.182 91 -1.340 92 -1.405 93 -1.476 94 -1.555 95 -1.645 96 -1.751 97 -1.881 98 -2.054 99 -2.327
99.9 -3.090 99.99 -3.750
Fuente: AASHTO Guider for Desing of Paviment Structures 1993 TABLA 5.4
CALIDAD DEL
DESAGUE
% de la estructura de pavimento de tiempo que esta puesto a niveles de humedad que están cerca a la saturación MENOS MAYOR 1% 1-5% 5-25% 25%
EXCELENTE 1.40-1.35 1.35-1.30 1.30-1.20 1.20 BUENO 1.35-1.25 1.25-1.15 1.15-1.00 1.00 REGULAR 1.25-1.15 1.15-1.05 1.00-0.80 0.80 MALO 1.15-1.05 1.05-0.80 0.80-0.60 0.60 MUY MALO 1.05-0.95 0.95-0.75 0.75-0.40 0.40
Fuente: AASHTO. Guide for Desing of Paviment Structures 1993
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TABLA 5.5
CLASFICACION
Recomendable para niveles de fiabilidad
URBANA RURAL
Autopista Interestat 85-99.9 80-99.9 Principales arterias 80-99 75-95 Colectoras 80-95 75-95 Local 50-80 50-80 Fuente: AASHTO. Guide for Desing of Paviment Structures 1993
TABLA 5.6
COEFICIENTES EQUIVALENCIA DE ESPESOR
COMPONENTE DEL PAVIMENTO
OBSERVACIONES COEFICIENTE
CAPA SUPERIOR Carpeta concreto tipo superior
Mezcla asfáltica en frío en camino
Tratamiento superficial bituminoso tipo doble/triple
Sello asfáltico(con agregados)
BASES Bases tipo concreto asfáltico
Bases granulares: grava arenoso
(baja estabilidad)
CBR=40%
0.17/cm 0.08/cm
0.25-0.40
0.08
0.17/cm 0.04/cm
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CUADRO Nº 5.7
Nº UBICACIÓN
(km) SUCS AASHTO95% de
MDS100% de
MDS1 C1 28+120 SW-SM A-1-a(0) 35,3 67,42 C2 30+160 SW-SM A-1-b(0) 30,1 63,43 C3 30+380 SC A-2-6(0) 10,3 18,44 C4 31+400 SC A-2-4(0) 12,4 27,95 C5 32+080 SM A-1-b(0) 32,4 54,36 C6 32+420 CL A-6(5) 8,2 13,77 C7 32+600 SM-SC A-2-4(0) 14,2 34,68 C8 33+200 SM A-2-4(0) 7,8 19,29 C9 35+400 CL A-6(11) 3,2 8,4
10 C1O 36+560 SC A-2-4(0) 13,4 26,411 C11 37+000 SM A-2-4(0) 17,5 33,412 C12 37+240 SC A-2-4(0) 11,5 24,813 C13 37+400 SM-SC A-2-4(0) 6,4 14,214 C14 38+340 SC A-2-4(0) 16,2 37,615 C15 38+975 SM A-1-b(0) 23,2 45,516 C16 39+600 ML A-4(2) 7,7 14,317 C17 40+200 SW-SM A-1-b(0) 21,4 43,618 C18 41+950 SM A-2-4(0) 14,3 36,219 C19 42+400 SP-SM A-1-b(0) 23,2 46,420 C20 43+200 SP-SM A-1-b(0) 20,4 47,621 C21 45+200 SW-SM A-1-b(0) 22,6 40,422 C22 47+000 SM A-2-4(0) 16,4 37,223 C23 49+400 SM A-1-b(0) 33,2 56,524 C24 49+800 SP-SM A-1-a(0) 38,1 61,025 C25 50+000 SC A-2-4(0) 16,2 44,3
1 C1 50+000 SP-SM A-1-a(0) 36,7 72,32 C2 51+800 SC A-6(1) 8,3 10,83 C3 52+000 CL A-6(4) 4,2 9,34 C4 52+200 SP-SM A-1-a(0) 38,3 65,25 C5 53+200 GC A-2-6(0) 11,4 23,26 C6 54+800 SC A-4(1) 8,4 16,27 C7 56+000 CL A-6(3) 6,2 11,28 C8 56+800 SM-SC A-2-4(0) 14,3 24,6
CLASIFICACION DEL SUELO
TRAMO II
CALICATACBR (%)
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83 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
CUADRO Nº 5.8
CUADRO SECTORIZACION DE TRAMOS HOMOGENEOS
SUBSECTOR Km 27+980 – km30+200
km 30+200 – km 50+000
Km 50+000 – km 56+480
CBR 34,0 % 11,5 % 8,5 %
MÓDULO RESILENTE
15 496 psi ó 10 807 psi ó 9 500 psi ó
106,84 MPa 74,5 MPa 65,5 MPa
CLASIFICACION DEL SUELO
SW-SM SC SM-CL
CALIDAD DE SOPORTE
A-1-a(0) A-2-4(0) A-6(4)
OBSERVACIONES Suelos agrícolas Suelos
agrícolas Suelos agrícolas
El Ministerio de Transportes y Comunicaciones en el año 1992,
recomido algunos criterios para resolver el problema de seleccionar
los valores de CBR para el diseño de los pavimentos de las carretera
Panamericana (Programa de Rehabilitación) El Criterio Oficial fue
que, dada una población estadística de CBR, el CBR para diseño
seleccionado como aquel que corresponda al valor del 75 percentil.
Tomado en consideración el criterio precedente y que la vía en
cuestión no presenta las características de la carretera
Panamericana, ni requiere de un nivel de servicio similar, se ha
calculado los valores de diseño adoptando el 60 percentil para cada
una de las secciones homogéneas seleccionadas presentadas en el
cuadro Nº 5.9
CUADRO Nº 5.9
VALORES DE CBR DE DISEÑO (60 PERCENTIL)
SUBSECTOR Km 27+980 – km30+200
km 30+200 – km 50+000
Km 50+000 – km 56+480
SOPORTE DEL SUELO
TIPO I-b TIPO II TIPO III
CBR 34,0 % 11,5 % 8,5 %
Para la evaluación de la subrasante. Se efectuaron calicatas a una
profundidad de 1.5 m. Los materiales fueron clasificados
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84 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
obteniéndose un perfil estratigráfico, el mismo que facilito la
determinación de las secciones homogéneas.
A fin de analizar la capacidad portante de los suelos, se han asumido
los resultados de los ensayos de CBR, para determinar los
espesores de capas estructurales de pavimento. La información
correspondiente de la capacidad de soporte de la subrasante se
presento en el cuadro 1.5
FACTOR REGIONAL
Este factor empleado por el método AASHTO provee los ajustes
necesarios para tener en cuenta el efecto del clima o medio ambiente
casi siempre distinto del existente en el lugar donde se llevo a cabo
el AASHTO Road Test (Illinois USA).
La selección del Factor Regional es un aspecto que el método deja a
criterio del diseñador. Se recomienda asumir un promedio entre la
condición mas critica y la mas favorable prevista. El valor de la
condición mas critica fluctúa entre 4.0 a 5.0 para suelos saturados
(en épocas de lluvia), y la condición mas favorable es un Factor
Regional entre 0.3 a 1.5, para suelos secos (época de verano). La
estimación del factor regional promedio se debe realizar analizando
la duración de los fenómenos que inciden en la condición del suelo.
Si se asume 4 meses de estimación lluviosa (FR0 4) y 8 meses de
estación seca (FR =1), el promedio ponderado resulta ser un Factor
Regional igual a 2.
CALCULO DE ESPESORES
Los Cuadros Nº 5.12, 5.13, 5.14, 5.15, 5.16, 5.17, 5.18, 5.19
presentan los resultados de la aplicación computarizada del método
de diseño AASHTO, para el calculo de los espesores del pavimento.
En la parte superior derecha, de los cuadros mostrados, se indica el
tipo de camión considerado para el análisis de trafico, el periodo de
diseño (N), el numero total de ejes equivalentes para el periodo
considerado (N18), la servicibilidad final (pt) y el factor regional ®.
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85 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
El resultado del cálculo es el Numero Estructural total (SN), que la
estructura debe cumplir. La relación entre el Numero Estructural y el
Pavimento, esta dado por la siguiente expresión:
SN = a1 D1 + a2 m1 D2 + a3 m2 D3
Donde:
a1 a2 a3 = Coeficientes estructurales o de capa
m1 m2 = Coeficientes de drenaje
D1 D2 D3 = Espesores de capa
SOLUCION ADOPTADA
Superficie de Rodadura
La alternativa de pavimento flexible debe de complementarse con la
sección del tipo de capa de rodadura que se utilizara para la
estructura, siendo una de las alternativas mencionadas en el
Proyecto de inversión Publica a nivel Factibilidad y en el Estudio
realizado por la Consultora Dàllorso Ingenieros, la cual utilizo el
Software HDM-3 fue capa asfáltica.
Los tratamientos superficiales en principio son soluciones
recomendables solo para vías secundarias de bajo volumen de
trafico, es decir caminos por los cuales esta previsto que transiten no
mas de 1`000,000 de ejes equivalentes. Asimismo por ser
estructuras permeables, los tratamientos superficiales no son
recomendables para zonas lluviosas, más aun cuando los suelos son
de naturaleza arcillosa.
En zonas de sierra en donde las características topográficas
determinan la existencia de trazos con gran cantidad de curvas de
radios pequeños o curvas de volteo, no se recomienda el uso de
tratamientos superficiales si es que esta previsto un trafico
eminentemente pesado, debido a que las fuerzas dinámicas en las
zonas de volteo destruyen fácil y rápidamente la capa, demandando
una inversión significativa para el mantenimiento permanente de la
vía.
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86 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
Por las consideraciones precedentes es recomendable, para el caso
especifico de la carretera de la ruta 14-A Cruz Punta – Yaután
Pariacoto, el uso de carpeta asfáltica como capa de rodadura.
Del Cuadro Nº 2.0, presentan la estructuración seleccionada para
cada uno de los tramos en que se ha dividido el proyecto.
En todos los casos se esta considerando una solución convencional
de pavimento flexible, asimismo se esta considerando una estructura
de pavimento para 10 y 20 años, y en la otra opción es una con bi
capa.
Con respecto al pavimento es flexible consistente en una carpeta de
rodadura de concreto asfáltico en caliente, una capa de base
granular y una sub base. Las zonas de berma deben de
acondicionarse igualmente con una carpeta asfáltica de igual
espesor que la zona de la calzada a fin de asegurar la
impermeabilidad total.
CUADRO N° 5.10
SUBSECTOR 10 AÑOS 20 AÑOS
Cruz Punta – Yaután 130 528 331 475
Yaután – Pariacoto 79 429 204 089
Tráfico
El “Tráfico de diseño”, se tienen los siguientes valores para
los diferentes per iod os de anális is:
CUADRO N° 5.11
SUBSECTOR 10 AÑOS 20 AÑOS
Cruz Pun ta – Yaután 130 528 331 475
Yaután – Pariacoto 79 429 204 089
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87 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
CUADRO Nº 5.12
MINISTERIO DE TRANSPORTES Y
COMUNICACIONES
DIRECCIÓN GENERAL DE CAMINOS OFICINA DE APOYO TECNOLÓGICO
MÉTODO DE DISEÑO AASHTO - 1993
CARRETERA : CASMA - PARIACOTO - HUARAZ
TRAMO : CASMA - PARIACOTO
SECTOR : CRUZ PUNTA - PARIACOTO (km 27+980 - km 56+480)
SUBSECTOR : km 27+980 - km 30+000
DATOS
PERIODO DE DISEÑO = 10 AÑOS R ZR
SN 1.97 (DATO) 75 -0.674
w18 130528 80 -0.841
ZR -1.645 85 -1.037
S0 0.45 90 -1.282
DPSI 2.2 91 -1.34
MR 15496 92 -1.405
93 -1.476
94 -1.555
95 -1.645
ITERACIONES 96 -1.751
A log w18 5.115703684 97 -1.881
B ZR x S0 -0.74025
C 9.36 x log (SN+1) 4.425000366
D log(DPSI/(4.2-1.5) -0.088941083
E 0.4+(1094/(SN+1)^5.19) 4.249562278
F 2.32XlogMR 9.72130949
COMPROBACIÓN
A Rest.
5.1157 5.115130386
NO TOCAR
SN = 1.97
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88 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
CUADRO Nº 5.13
MINISTERIO DE TRANSPORTES Y COMUNICACIONES DIRECCIÓN GENERAL DE CAMINOS OFICINA DE APOYO TECNOLÓGICO
MÉTODO DE DISEÑO AASHTO – 1993
CARRETERA : CASMA - PARIACOTO - HUARAZ
TRAMO : CASMA - PARIACOTO
SECTOR : CRUZ PUNTA - PARIACOTO (km 27+980 - km 56+480)
SUBSECTOR : km 30+000 - km 38+000
DATOS
PERIODO DE DISEÑO = 10 AÑOS R ZR
SN 2.26 (DATO) 75 -0.674
w18 130528 80 -0.841
ZR -1.645 85 -1.037
S0 0.45 90 -1.282
DPSI 2.2 91 -1.34
MR 10807 92 -1.405
93 -1.476
94 -1.555
95 -1.645
ITERACIONES 96 -1.751
A log w18 5.115703684 97 -1.881
B ZR x S0 -0.74025
C 9.36 x log (SN+1)
4.803716737
D log(DPSI/(4.2-1.5)
-0.08894108
E 0.4+(1094/(SN+1) 5̂.19) 2.773657083
F 2.32XlogMR 9.358195951
COMPROBACIÓN
A Rest.
5.115703684 5.119596329 NO TOCAR
SN = 2.26
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89 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
CUADRO Nº 5.14
MINISTERIO DE TRANSPORTES Y COMUNICACIONES
DIRECCIÓN GENERAL DE CAMINOS
OFICINA DE APOYO TECNOLÓGICO
MÉTODO DE DISEÑO AASHTO - 1993
CARRETERA : CASMA - PARIACOTO - HUARAZ
TRAMO : CASMA - PARIACOTO
SECTOR : CRUZ PUNTA - PARIACOTO (km 27+980 - km 56+480)
SUBSECTOR : km 38+000 - km 50+000
DATOS
PERIODO DE DISEÑO = 10 AÑOS R ZR
SN 2.09 (DATO) 75 -0.674
w18 79429 80 -0.841
ZR -1.645 85 -1.037
S0 0.45 90 -1.282
DPSI 2.2 91 -1.34
MR 10807 92 -1.405
93 -1.476
94 -1.555
95 -1.645
ITERACIONES 96 -1.751
A log w18 4.899979095
97 -1.881
B ZR x S0 -0.74025
C 9.36 x log (SN+1)
4.586011367
D log(DPSI/(4.2-1.5)
-0.08894108
E 0.4+(1094/(SN+1) 5̂.19) 3.534244077
F 2.32XlogMR 9.358195951
COMPROBACIÓN
A Rest.
4.899979095
4.908791801
NO TOCAR
SN = 2.09
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90 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
CUADRO Nº 5.15
MINISTERIO DE TRANSPORTES Y COMUNICACIONES
DIRECCIÓN GENERAL DE CAMINOS OFICINA DE APOYO TEC NOLÓGICO
MÉTODO DE DISEÑO AASHTO - 1993
CARRETERA : CASMA - PARIACOTO - HUARAZ
TRAMO : CASMA - PARIACOTO
SECTOR : CRUZ PUNTA - PARIACOTO (km 27+980 - km 56+480)
SUBSECTOR : km 50+000 - km 56+480
DATOS
PERIODO DE DISEÑO = 10 AÑOS R ZR
SN 2.19 (DATO) 75 -0.674
w18 79429 80 -0.841
ZR -1.645 85 -1.037
S0 0.45 90 -1.282
DPSI 2.2 91 -1.34
MR 9500 92 -1.405
93 -1.476
94 -1.555
95 -1.645
ITERACIONES 96 -1.751
A log w18 4.899979095 97 -1.881
B ZR x S0 -0.74025
C 9.36 x log (SN+1) 4.715480793
D log(DPSI/(4.2-1.5) -0.08894108
E 0.4+(1094/(SN+1)^5.19) 3.056707103
F 2.32XlogMR 9.228318764
COMPROBACIÓN
A Rest.
4.899979095 4.904452533
NO TOCAR
SN = 2.19
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91 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
CUADRO Nº 5.16
MÉTODO DE DISEÑO AASHTO - 1993
CARRETERA : CASMA - PARIACOTO - HUARAZ
TRAMO : CASMA - PARIACOTO
SECTOR : CRUZ PUNTA - PARIACOTO (km 27+980 - km 56+480)
SUBSECTOR : km 27+980 - km 30+000
DATOS
PERIODO DE DISEÑO = 20 AÑOS R ZR
SN 2.3 (DATO) 75 -0.674
w18 331475 80 -0.841
ZR -1.645 85 -1.037
S0 0.45 90 -1.282
DPSI 2.2 91 -1.34
MR 15496 92 -1.405
93 -1.476
94 -1.555
95 -1.645
ITERACIONES 96 -1.751
A log w18 5.520450779 97 -1.881
B ZR x S0 -0.74025
C 9.36 x log (SN+1) 4.853290477
D log(DPSI/(4.2-1.5) -0.08894108
E 0.4+(1094/(SN+1)^5.19) 2.628075864
F 2.32XlogMR 9.72130949
COMPROBACIÓN
A Rest.
5.520450779 5.530507305
NO TOCAR
SN = 2.3
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92 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
CUADRO Nº 5.17
MÉTODO DE DISEÑO AASHTO - 1993
CARRETERA : CASMA - PARIACOTO - HUARAZ
TRAMO : CASMA – PARIACOTO
SECTOR : CRUZ PUNTA - PARIACOTO (km 27+980 - km 56+480)
SUBSECTOR : km 30+000 - km 38+000
DATOS
PERIODO DE DISEÑO = 20 AÑOS R ZR
SN 2.62 (DATO) 75 -0.674
w18 331475 80 -0.841
ZR -1.645 85 -1.037
S0 0.45 90 -1.282
DPSI 2.2 91 -1.34
MR 10807 92 -1.405
93 -1.476
94 -1.555
95 -1.645
ITERACIONES 96 -1.751
A log w18 5.520450779 97 -1.881
B ZR x S0 -0.74025
C 9.36 x log (SN+1) 5.22951222
D log(DPSI/(4.2-1.5) -0.08894108
E 0.4+(1094/(SN+1) 5̂.19) 1.778224103
F 2.32XlogMR 9.358195951
COMPROBACIÓN
A Rest.
5.520450779 5.527441369 NO TOCAR
SN = 2.62
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Estudio Geotécnico con fines de Pavimentación de la Carretera: Casma – Yautan – Huaraz / Tramo Casma – Pariacoto / Sector Cruz Punta –Yautan- Pariacoto
93 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
CUADRO Nº 5.18
MINISTERIO DE TRANSPORTES Y COMUNICACIONES DIRECCIÓN GENERAL DE CAMINOS OFIC INA D E APOYO TECNOLÓGICO MÉTODO DE DISEÑO AASHTO - 1993
CARRETERA : CASMA - PARIACOTO - HUARAZ
TRAMO : CASMA - PARIACOTO
SECTOR : CRUZ PUNTA - PARIACOTO (km 27+980 - km 56+480)
SUBSECTOR : km 38+000 - km 50+000
DATOS
PERIODO DE DISEÑO = 20 AÑOS R ZR
SN 2.43 (DATO) 75 -0.674
w18 204089 80 -0.841
ZR -1.645 85 -1.037
S0 0.45 90 -1.282
DPSI 2.2 91 -1.34
MR 10807 92 -1.405
93 -1.476
94 -1.555
95 -1.645
ITERACIONES
96 -1.751
A log w18 5.309819598 97 -1.881
B ZR x S0 -0.74025
C 9.36 x log (SN+1)
5.010352964
D log(DPSI/(4.2-1.5)
-0.08894108
E 0.4+(1094/(SN+1) 5̂.19) 2.2232274
F 2.32XlogMR 9.358195951
COMPROBACIÓN
A Rest.
5.309819598 5.318293523
NO TOCAR
SN = 2.43
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94 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
CUADRO Nº 5.19
MÉTODO DE DISEÑO AASHTO - 1993
CARRETERA : CASMA - PARIACOTO – HUARAZ
TRAMO : CASMA - PARIACOTO
SECTOR : CRUZ PUNTA - PARIACOTO (km 27+980 - km 56+480)
SUBSECTOR : km 50+000 - km 56+480
DATOS
PERIODO DE DISEÑO = 20 AÑOS R ZR
SN 2.54 (DATO) 75 -0.674
w18 204089 80 -0.841
ZR -1.645 85 -1.037
S0 0.45 90 -1.282
DPSI 2.2 91 -1.34
MR 9500 92 -1.405
93 -1.476
94 -1.555
95 -1.645
ITERACIONES
96 -1.751
A log w18 5.309819598 97 -1.881
B ZR x S0 -0.74025
C 9.36 x log (SN+1)
5.138670533
D log(DPSI/(4.2-1.5)
-0.08894108
E 0.4+(1094/(SN+1)^5.19) 1.947712863
F 2.32XlogMR 9.228318764
COMPROBACIÓN
A Rest.
5.309819598 5.311074926
NO TOCAR
SN = 2.54
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Cruz Punta Yautan P ariac oto–Tramo Yautan P ariac oto (Ruta 14-A), Departamento de Anc ash Provincia de Casma” Autor : Bach. Luis Enrique Goytizolo Fuentes /Asesor: Ing. Gustavo Adolfo Aybar Arriola
95 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
CUADRO Nº 5.20 ESTUDIO DEFINITIVO DE LA CARRETERA CRUZ PUNTA YAUTAN PARIACOTO ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO
Np =
Mr =
D =
et =
= 5cm DCARPETA = 5cm DCARPETA = 5cm DCARPETA = 5cm
= 22cm DBASE = 30cm DBASE = 25cm DBASE = 30cm
Mr = 60000kg/cm2 Mr = 60000kg/cm2 Mr = 60000kg/cm2 Mr = 60000kg/cm2
εt = 0.000392 εt = 0.000365 εt = 0.000371 εt = 0.000365
Nf = 1076137repet. Nf = 1361025repet. Nf = 1289919repet. Nf = 1361025repet.
Np = 130528repet. Np = 130528repet. Np = 79429repet. Np = 79429repet.
Np/Nf = 0.12 ≤ 1 OK Np/Nf = 0.1 ≤ 1 OK Np/Nf = 0.06 ≤ 1 OK Np/Nf = 0.06
Subsector: km 38+000 - km 50+000 Subsector: km 50+000 - km 56+480
DCARPETA
DBASE
Vida Útil > 10 años Vida Útil > 10 años Vida Útil > 10 años Vida Útil > 10 años
Tráfico proyectado para 10 años
Módulo de resilencia de la carpeta asfáltica
Espesores de capa
Deformación unitaria por tracción
Subsector: km 27+980 - km 30+200 Subsector: km 30+200 - km 38+000
MINISTERIO DE TRANSPORTES Y COMUNICACIONES
DIRECCIÓN GENERAL DE CAMINOS
OFICINA DE APOYO TECNOLÓGICO
VERIFICACIÓN POR FATIGA EN LA CARPETA DE LA ESTRUCTURA, CARRETERA CASMA HUARAZ, TRAMO: CASMA - PARIACOTO, SECTOR KM 27+980 - KM 38+000
CRITERIO DEL INSTITUTO DEL ASFALTO
Nf = 0,0796 x (εt)-3,291
x (Mr)-0,854
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Cruz Punta Yautan P ariac oto–Tramo Yautan P ariac oto (Ruta 14-A), Departamento de Anc ash Provincia de Casma”
Autor : Bach. Luis Enrique Goytizolo Fuentes /Asesor: Ing. G ustavo Adolfo Aybar Arriola
96 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
5.2.3 DISEÑO DE PAVIMENTOS PARA 10 AÑOS
La estructura propuesta de pavimento ha sido diseñada
para soportar el peso de la densidad de tráfico proyectado
para su ciclo de vida, altas pres iones y esfuerzos, de tal
man era que éstas l leguen satis factoriamente a los suelos
bajo el nivel de subrasante. Se consideró las
caracter ísticas geotécnicas de los mater iales que
conformarán la estructura vial, con propiedad es de
resistencia y valor de soporte creciente a partir del suelo de
fundación y de allí a la superfic ie del pavimento.
Aplicando el Nomograma y/o la Ecuación de Diseño se
obtiene para los parámetros indicados y un periodo de
diseño de 10 años, lo siguiente:
CUADRO N° 5.21
SUBSECTOR
(km – km)
27+980 –
30+200
30+200 –
38+000
38+000 –
50+000
50+000 –
56+480
SN 1,97 2,26 2,09 2,19
Por lo tanto, tomando en cuenta las consid eraciones
men cionadas, se obtiene para el proyecto con un periodo
de servicio de 10 años, la siguiente estructura:
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Inform e d e Ing en ier ía : “Es tudio Geotéc nic o con fines de pavim entac ión carretera Cruz P unta Yautan Pariacoto–Tramo Yautan Pariacoto (Ruta 14-A), Departamento de Ancash Provinc ia de Casma”
Autor : Bach. Luis Enrique Goytizolo Fuentes /Asesor: Ing. G ustavo Adolfo Aybar Arriola
97
CUADRO N° 5.22
ESTRUCTURA
SUBSECTOR (km – k m)
27+980 –
30+200
30+200 –
38+000
38+000 –
50+000
50+000 –
56+480
CARPETA
ASFÁLTICA EN
CALIENTE ( cm. )
5,0 5,0 5,0 5,0
BASE
GRANULAR
(cm. )
22 30 25 30
SN REAL 1,99 2,41 2,15 2,41
5.2.4 DISEÑO DE PAVIMENTOS PARA 20 AÑOS
De igual manera se ha efectuado el cálculo para 20 años
de per iodo de diseño, obteniéndose los siguientes
resultados:
CUADRO N° 5.23
SUBSECTO
R (km – km)
27+980 –
30+200
30+200 –
38+000
38+000 –
50+000
50+000 –
56+480
SN 2,30 2,62 2,43 2,54
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Inform e d e Ing en ier ía : “Es tudio Geotéc nic o con fines de pavim entac ión carretera Cruz P unta Yautan Pariacoto–Tramo Yautan Pariacoto (Ruta 14-A), Departamento de Ancash Provinc ia de Casma”
Autor : Bach. Luis Enrique Goytizolo Fuentes /Asesor: Ing. G ustavo Adolfo Aybar Arriola
98
Con los cuales se obtien e la s iguiente estructura:
CUADRO N° 5.24
ESTRUCTURA
SUBSECTOR (km - km)
27+980 – 30+200
30+200 – 38+000
38+000 – 50+000
50+000 – 56+480
CARPETA ASFÁLTICA EN CALIENTE ( cm. )
6,3 6,3 6,3 6,3
BASE
GRANULAR ( cm. ) 25 30 30 30
SN REAL 2,37 2,63 2,63 2,63
5.2.5 DISEÑO DE PAVIMENTOS PARA 20 AÑOS EN DOS
CAPAS
Para el diseño de refuerzo del pavimento desde el año 10
de servicio, hasta un nuevo periodo de 10 años, es decir el
año 20, nos b asaremos en la Guía AASHTO-93, Cap ítulo 5,
Rehabil itat ion Methods with Overlays.
Entre los métodos descr itos en esta guía para el cálculo de
refuerzo se encuentra el que está basado en la Vida
Remanente del Pavimento. La v ida remanente para la
determinación de la capacidad estructural del pavimento
sigue el concepto de agotamiento gradual del pavimento
debido a las cargas que lo dañan, reduciend o el número de
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Autor : Bach. Luis Enrique Goytizolo Fuentes /Asesor: Ing. G ustavo Adolfo Aybar Arriola
99
cargas adicionales que pueden soportar sin llegar al
colapso. En cualquier tiempo determinado, puede haber
algún indic io directamente n otable de daño, exist iendo una
reducción en la capacidad estructural desde el punto de
vista de la capacidad de carga futura. Esta capacidad de
carga reducida debe considerarse en el refuerzo del
diseño.
El concepto de la AASHTO de vida remanente se define
con la siguiente expres ión:
RL = 100 x [1- (Np /N1.5) ]
Donde:
RL = Vida remanente (%).
Np = Tráfico total para el periodo d e diseño (EAL).
N1.5 = Tráfico total para la fal la del pavimento, p f = 1,5.
Con el valor de RL determinado, se calcula el Factor de
Condic ión (CF) desde el Ábaco ubicado en la figura 5.2 de
la guía AASHTO. CF permitirá obtener el número
estructural residual (SNe ff) con la siguiente expresión:
SNef f = CF x SN0
Donde:
SN0 = es el número estructural original.
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Autor : Bach. Luis Enrique Goytizolo Fuentes /Asesor: Ing. G ustavo Adolfo Aybar Arriola
100
Diseño
Para obtener el valor de N1.5, es decir el tráfico para que el
pavimen to falle, de acuerdo a la metodolog ía AASHTO se
está asumiendo los siguientes considerandos:
p f = 1,5
Confiabil idad de 95% (ZR = -1,645) sustentado en los
resultados expuestos en el Anexo N de la Guía
AASHTO “Over lay Design Examples”.
También se está considerando para ingresar los datos al
ábaco, el SN asumido para los 10 años (1,99) y los demás
parámetros in icialmente asumidos: MR , p i.
Ingresando esta información al Abaco de diseño AASHTO
se obtiene:
N1 .5 = 145 660 repeticiones de 8,2 tn.
Asumiendo Np = 130 528 repeticion es (de diseño a los 10
años), se obtiene:
RL = 10,4 % y CF = 0,69
Por lo tan to el número estructural remanente es:
SNef f = 0,69 x 1,99 = 1,37
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Autor : Bach. Luis Enrique Goytizolo Fuentes /Asesor: Ing. G ustavo Adolfo Aybar Arriola
101
El cálculo del número estructural requer ido para el refuerzo
se efectúa con la sigu iente fórmula:
SNR = SN f - SNe ff
Donde:
SNR = Número estructural requerido para el refuerzo.
SN f = Número estructural requerido para el tráfico de
diseño de refuerzo
SNef f = Número estructural efectivo del pavimento
existente.
Para el establecimiento de SN f para al año 20 se ha tomado
en cuenta el tráfico circulante sólo a partir del añ o 10,
obten iéndose 2,12. Por lo tanto se obtiene:
SNR = 0,75
El cual es equivalente en carpeta asfáltica en caliente a
una capa de 4,4 cm. de espesor de refuerzo. Por lo tanto
se considera la colocación de una carpeta de 5,0 cm. de
refuerzo.
Efectuando los cálculos para los subsectores se obtienen
los siguientes resultados:
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Autor : Bach. Luis Enrique Goytizolo Fuentes /Asesor: Ing. G ustavo Adolfo Aybar Arriola
102
CUADRO N° 5.25
PARÁMETROS SUBSECTOR (k m - km)
27+980 – 30+200
30+200 – 38+000
38+000 – 50+000
50+000 – 56+480
N1.5 145 660 216 036 102 833 160 195
NP 130 528 130 528 79 429 79 429
RL (%) 10,4 39,6 22,7 50,4
CF 0,69 0,85 0,78 0,89
SNe ff 1,37 2,05 1,68 2,14
SN f 2,12 2,42 2,25 2,35
SNR 0,75 0,37 0,57 0,21
CARPETA ASFÁLTICA DE REFUERZO (cm.)
4,4 2,2 3,4 1,2
5.3 METODO DEL INSTITUO DEL ASFALTO
5.3.1 DESCRIPCION DEL METODO
En conformidad con lo requerido por los términos de
referencia del estudio, se procederá a efectuar un diseño
comparativo de pavimento empleando el Método del
Instituto del Asfalto.
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Inform e d e Ing en ier ía : “Es tudio Geotéc nic o con fines de pavim entac ión carretera Cruz P unta Yautan Pariacoto–Tramo Yautan Pariacoto (Ruta 14-A), Departamento de Ancash Provinc ia de Casma”
Autor : Bach. Luis Enrique Goytizolo Fuentes /Asesor: Ing. G ustavo Adolfo Aybar Arriola
103
El método d esarrollado es conforme a lo establecido en el
Manual Ser ies N°1 (MS-1) “Thickness Design, Asphalt
Pavements for Highways & Streets” de febrero 1991.
El método se basa en dos condiciones específicas de
esfu erzo-deformación. La pr imera condición es la
aplicación de una carga sobre la sup erficie del p avimento,
la estructura distribuye los esfuerzos reduciendo su
intensidad a medida que profundiza en la subrasante. La
segunda condición, es cuando la carga aplicada al
pavimen to, deflecta la estructura, causando esfuerzos y
deformaciones de tensión y compresión en la capa
asfáltica.
El Instituto del Asfalto ha desarrollado un programa de
cómputo denominado DAMA y una ser ie de nomogramas
para fac il itar el diseño. Estos últimos se h an calculado para
temperaturas de 7 °C, 15,5 °C y 24 °C.
5.3.2 PARAMETROS DE DISEÑO
El método requiere de la siguiente información para
efectuar el diseño.
Módulo resilente
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104
CUADRO N° 5.26
SUBSECTOR Km 27+980 –
km30+200
km 30+200 – km
50+000
Km 50+000 – km
56+480
CBR 34,0 % 11,5 % 8,5 %
MÓDULO
RESILENTE
15 496 psi ó
106,84 MPa
10 807 psi ó
74,5 MPa
9 500 psi ó
65,5 MPa
Tráf ico
CUADRO N° 5.27
SUBSECTOR 10 AÑOS 20 AÑOS
Cruz Punta – Yaután 130 528 331 475
Yaután – Pariacoto 79 429 204 089
El Instituto del Asfalto considera el efecto per judicial de las
presiones de contacto elevadas. Éste se emp lea cuando la
presión de los neumáticos indican valores por encima del
valor de la condición de carga estándar (70 psi). El factor
será finalmente multiplicado por el EAL. En nuestro caso
como se muestra en el Anexo N° 1.6 los factores sólo son
aplicables a los vehículos tipos: Camión C3 y Art iculados.
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105
5.4 DISEÑO DEL PAVIMENTO
El diseño se efectuará para 10 años. Empleando el Abaco Design
Chart A-11, cuyas condiciones son el emp leo de una Base
Granular de 15 cm de espesor y una temperatura de 15,5 °C.
CUADRO N° 5.28
ESTRUCTURA
SUBSECTOR (km – km)
27+980 –
30+200
30+200 –
38+000
38+000 –
50+000
50+000 –
56+480
CARPETA ASFÁLTICA EN CALIENTE (cm)
10 10 10 10
BASE
GRANULAR (cm) 15 15 15 15
Los espesores de la carpeta han sido considerados de la
curva mas próxima al punto obtenido entre la intersecc ión
entre el EAL y el Mr.
5.4.1 ALTERNATIVAS DE ESTRUCTURAS DEL PAVIMENTO
Para definir las alternativas de pavimentación se ha tomado
en cuenta dos parámetros que h an incidido
preponderantemente: los tipos de mater iales exis tentes en
la zon a, y el tráfico de diseño.
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106
Al tener en cuenta que el tratamiento superficial asfáltico es
sólo una protección de las capas granulares y no aporta
estructuralmente al pavimento, instituciones como la
AASHTO lim itan su empleo a una cierta cantidad de
frecuencias de carga (EAL = 50 000 repeticiones), mientras
que desde el aspecto geométr ico se recomienda q ue la
carretera tenga pendientes longitudinales inferiores a 5%,
para evitar los efectos abrasivos de los neumáticos sobre
los agregados. Por lo tanto se debe dejar de lado este tipo
de sup erficie de rodadura por una que garantice mayor
permanencia, como la mezcla asfált ica en caliente.
A continuación se detalla los resultados del d iseño:
Alternat iva 1:
En este caso el pavimento se construirá en dos etapas para
un periodo de diseño de 20 años, s iendo la estructura a
colocar sustentada por los cálculos efectuados.
Por lo tanto el pavimento se constru ir ía de la siguiente
forma:
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107
CUADRO N° 5.29
Alternat iva 2:
En este caso se d iseñará el pavimento para la construcc ión
del pavimento en una sola etapa para el periodo de diseño
de 20 años:
ETAPA DURACIÓN ESTRUCTURA OBSERVACIONES
I 10 años
Base granular :
km 27+980 – km 30+200: 22 cm
km 30+200 – km 38+000: 30 cm
km 38+000 – km 50+000: 25 cm
km 50+000 – km 56+480: 30 cm
Imp rimació n
Carpeta as fá ltica de 5,0 cm
La estructura gra nular
es def init iva, por lo que
previamente se deberá n
efectuar las mejo ras
necesarias e n los
suelo s de subrasante.
II 10 años Refuerzo carpe ta asfá ltica de 5,0
cm
Previo riego de liga,
co locación de la carpeta
as fáltica ca lculada para
el periodo de 10 años.
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108
CUADRO N° 5.30
5.4.2 DISEÑO DE PAVIMENTOS CON ADOQUINES DE
CONCRETO (km 55+480 – km 56+480)
El diseño del pavimento con adoquines de concreto
presentado en este cap ítulo está basado en el método de la
Asociación Argentina del Bloque de Hormigón.
El pavimento de adoquin es de hormigón está compuesto
por dos capas: la capa de rodadura (los adoquin es) y la
base. La base granular debe haber sido conformada de
acuerdo a las especificaciones de este proyecto, de tal
forma asegure la estabilidad de la estructura.
El procedimiento de la asociac ión Argentina consis te en
determinar los espesores de las capas, los cuales
depend en del tráns ito que va a soportar el pavimento, de la
ETAPA DURACIÓN ESTRUCTURA OBSERVACIONES
I 20 años
Base granular :
km 27+980 – km 30+200: 25 cm
km 27+980 – km 30+200: 25 cm
km 30+200 – km 56+480: 30 cm
Imp rimació n
Carpeta as fá ltica de 6.3 cm
La es truc tura granular
es def initiva, por lo que
previamente se deberán
efectuar las mejo ras
necesarias en los
suelo s de subrasante.
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109
resistencia del suelo y de los mater iales con que se van a
constru ir estas capas; y deben tener la suficiente calidad
para que el pavimento soporte el peso del tránsito, durante
un tiempo determinado, sin d eformarse ni deteriorarse.
Materiales
Los materiales que componen un pavimento de adoquines
deben cumplir con las especificaciones técnicas del
proyecto. Estos mater iales son:
Adoquines de concreto: Los adoquines tienen un espesor
de 8 cm.
Capa de arena: Esta capa se construye de 4 cm de
espesor, con arena suelta, gruesa y l impia, la cual no se
compacta antes de colocar los adoquines.
Base granular: Los mater iales y su con formación se
deben desarrollar en fun ción a las especificac iones
técnicas para construcc ión de pavimentos flexibles de
este proyecto.
Procedimiento de diseño
El suelo
Para considerar el suelo en el diseño la Asociación
Argen tina del Bloque de Hormigón, la clasifica en tres
categorías de acu erdo a su res istencia y estabil idad a la
humedad, pudiendo ser:
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110
Categoría 1 (S1): Suelo de mala calidad; es decir
cuando está húmedo se deforma con el paso de unos
pocos vehículos pesados y se hace muy difícil la
circulación sobre él.
Categoría 2 (S2): Suelo d e calidad intermedia; cuando
está húmedo, permite el paso de los vehículos pesados
con poca deformación.
Categoría 3 (S3): Suelo de buena calidad; aún cuando
está húmeda p ermite el paso de vehículos pesados sin
deformarse.
En nuestro caso el suelo de la localidad de Par iacoto
está compuesto por arcillas y aren as arcillosas de
mediana plasticidad, p or lo que la calificaremos como
S2.
El tránsito
El método considera como vehículo pesado los que
tienen 6 o mas llantas (camiones, buses, etc.) los
tractores y los cargadores de equipos de ob ras públicas.
En el siguiente cuadro se indican los tipos de tránsito
según el número de vehículos pesados por día.
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111
CUADRO N° 5.31
NÚMERO DE VEHÍCULOS PESADOS POR DÍA
1 a 5 6 a 20 21 a 50 51 a 200
T IPO DE T RÁNSIT O T1 T2 T3 T4
Estudio de Tráfico se ob tiene para el tramo: Yaután –
Pariacoto un IMD de 72 vehículos, de los cuales 29
cuentan con seis o mas l lantas (micros, camiones); por lo
que el tipo de tránsito es T3.
Espesor de la base granular
Después de definir la categoría del suelo y el tipo de
tránsito, se util iza el siguiente cuadro para encontrar el
espesor d e la base granular . Como mínimo se considera
la colocación de una capa de 10 cm de base.
CUADRO N° 5.32
CATEGORÍA DEL
SUELO
TIPO DE TRÁNSITO
T1 T2 T3 T4
S1 30 35 40 50
S2 15 18 20 30
S3 10 10 10 15
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112
Por lo tan to el espesor d e la base granular es de 20 cm.
Estructura de pavimento propuesto
De lo antes indicado se concluye qu e para el sector que
involucra la localidad de Pariacoto: km 55+480 – km
56+480 de la carretera: Casma – Huaraz, el pavimento
de ad oquines de concreto está comp uesto por:
CUADRO N° 5.33
ESTRUCTURA ESPESOR
ADOQUINES DE CONCRETO (cm) 8
CAMA DE ARENA (cm) 4
BASE GRANULAR (cm) 20
5.5 ANALISIS DE TRÁFICO
La Dirección de Desarrollo Vial de la DGCF efectuó el Estudio de
Tráfico de la carretera Casma – Yaután – Pariacoto, desarrollando
los trabajos de campo entre los días 21 y 27 de octubre del 2004.
Los resultados del estudio son alcanzados a la Ofic ina de Apoyo
Tecnológico mediante Memorándum N° 659-2004-MTC/14.04 (18-
11-04) para su emp leo en el diseño del pavimento.
En este tramo se aprec ia tres flujos de tráfico claramente
distinguidos: el que corresp onde al subsector: Casma – Dv.
Buenavista, subsector: Dv. Buenavista – Yaután, y subsector:
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113
Yaután – Pariacoto. En nuestro caso, dos d e estos subsectores se
encuentran en nuestro tramo de anális is.
5.5.1 ANÁLISIS DE INFORMACIÓN PROPORCIONADA
En el estudio antes indicado, se establecen los siguientes
valores como Tasas de Crecimiento para la proyección de
los vehículos del año 2005 al 2024.
CUADRO N° 5.34
TIPO DE VEHÍCULO TASA DE CRECIMIENTO (%)
Autos y camionetas 1,52
Camionetas rurales, micro,
ómnibus 4,00
Transporte de carga 4,00
El tráfico ha sido sector izado en función a su volumen, los
cuales se resumen en los siguientes Cuadros.
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114
CUADRO N° 5.35
SUBSECTOR: CRUZ PUNTA – YAUTÁN
(km 27+980 – km 38+000)
TIPO DE VEHÍCULO
IMD NORMAL
(2005)
IMD GENERADO
(INICIO 2006)
IMD GENERADO
(INICIO 2006)
AUTOS Y CAMIONETAS
263 39 0
MICROBUS 8 1 2
BUS 2E 4 1 4
CAMIÓN 2C 41 4 7
CAMIÓN C3 1 0 2
ARTICULADOS 1 0 2
CUADRO N° 5.36
SUBSECTOR: YAUTÁN – PARIACOTO
(km 38+000 – km 56+480)
TIPO DE VEHÍCULO
IMD NORMAL
(2005)
IMD GENERADO
(INICIO 2006)
IMD DESVIADO
(INICIO 2006)
AUTOS Y CAMIONETAS
44 6 0
MICROBUS 11 2 2
BUS 2E 2 0 4
CAMIÓN 2C 17 2 7
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115
CAMIÓN C3 0 0 2
ARTICULADOS 0 0 2
5.5.2 TRÁFICO DE DISEÑO
Con la información antes señalada, y empleando las
ecuaciones consignadas en el Estudio de Rehabil itación de
Carreteras en el País (MTC- CONREVIAL) se ha calcu lado
los Factores de Equivalencia de Carga.
Las ecuaciones están en fun ción al tipo de eje:
Ejes simples: Es = (P/8,2)4 ,5
Ejes tandem: Et = (P/15,3)4 ,5
Ejes tr idem: Etr = (P/22,95)4 ,2 2
Para el tráfico de diseño, es decir el establecimiento de los
Números de Repeticiones de Ejes Simples Equivalentes a
8,2 tn (EAL), se ha empleado la siguiente expres ión:
EAL = 365/2x(IMDsxEsx((1+is)n-1)/is + IMD txEtx((1+it)
n-1)/it + IMDtrxEtrx((1+itr)n-1)/itr)
Donde:
EAL : Números de repeticiones de ejes simples
equivalentes a 8,2 tn.
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116
IMD : Índice medio diar io por tipo de vehículo.
n : p eriodo de diseño en años.
E : Factor de equivalencia de carga.
i : Tasa de crecimiento por tipo de veh ículo.
Además de ello se ha afectado al valor obtenido con los
factores de presión de in flado de llantas. Éste se emplea,
según el Instituto del Asfalto, cuando la presión de los
neumáticos indican valores por encima del valor d e la
condición de carga estándar (70 psi). En nuestro caso
como se muestra en el Anexo N° 1.6 los factores sólo son
aplicables a los vehículos tipos: Camión C3 y Art iculados.
El cuadro resumen con los resultados obtenidos se muestra
a continuación:
CUADRO N° 5.37
SUBSECTOR EAL 2014
(10 años)
EAL 2024
(20 AÑOS)
Cruz Punta – Yaután 130 528 331 475
Yaután – Par iacoto 79 429 204 089
Confiabilidad
Para su determinación se empleó la Guía AASHTO (2.1.2
Traffic, Part II: Pavement Design Procedures for New
Construction or Reconstruction). Se está tomando una
confiabil idad de 95% (en conformidad con los Términos de
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117
Referencia), con el cual se obtiene una Standard Normal
Deviate (ZR) :
ZR = -1,645
Desviac ión estándar total
S0 = 0,45
Serviciabilidad
Servic iabil idad Inicial (p i) = 4,2
Servic iabil idad Final (p t) = 2,0
Coeficientes estructurales de capas
Basados en lo señalado en el ítem anterior Layer
coeffic ients, de la Guía de Diseño AASHTO, los
coefic ientes estructurales de capa considerados para el
cálculo del número estru ctural de diseño son los s iguientes:
a1 = 0,44/pulg. ó 0,17/cm (para carpeta asfáltica en
caliente)
a2 = 0,133/pulg. ó 0,052/cm (para agregados de CBR =
80%)
Coeficientes de drenaje
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118
Para la elección del Coeficien te de Drenaje (Tabla 2.4
Valor de mi recomendado para la modificac ión de
coefic ientes estructurales de base y subbase – AASHTO)
se h an tomado las siguientes considerac iones:
Exposición en agua de las estructuras de drenaje,
entre 5 y 25%.
La condición de los sistemas de drenaje es Regular.
Por lo tan to se asume un Coeficiente de Drenaje m i = 1.0.
5.5.3 ACTIVIDADES PARA LA REHABILITACIÓN Y
MEJORAMIENTO
Los trabajos que se ejecutarán para la rehabilitac ión y
mejoramiento de la carretera Casma – Yaután – Huaraz,
Tramo: Casma - Pariacoto, Sector Cruz Punta – Par iacoto
(km 27+980 – km 56+480), son:
Reemplazo de materiales en 0,20 m como mínimo, en
zonas cuya capacidad de soporte sea inferior a la de
diseño:
- km 37+190 – km 37+650
- km 39+600 – km 39+850
- km 47+270 - km 47+700
- km 51+000 – km 52+120
- km 52+840 – km 55+780
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119
Conformación de la subrasante.
Conformación de base granular de acuerdo al diseño del
pavimento. Incluye ancho de berma.
Impr imación b ase granular y b erma.
Se empleará asfalto líquido MC-30 ó MC-70.
Colocación de la carpeta asfáltica como superfic ie de
rod adura
Se recomienda la protecc ión de la berma con un
tratamiento superficial asfáltico (monocapa).
En la localidad de Par iacoto el pavimento se construirá a
nivel de adoquines de concreto.
Construcción de las estructuras de drenaje.
Ampliac ión de sección para obtener el prisma vial en
conformidad con lo señalado en el estudio geotécnico.
5.6 CONCLUSIONES
El tramo carretero Cruz Punta – Par iacoto (km 27+980 – km
56+480) se encuentra a nivel de capa granular de rodadura,
cuya sección de plataforma es amplia desde Cruz Pun ta h asta
Yaután principalmente, luego se reduce la sección.
De acuerdo a las características de los suelos, el tramo en
estudio se ha sectorizado en: km 27+980 – km 50+000 cuyo
CBR es 11,5%, y km 50+000 – km 56+480 cuyo CBR es 8,5%.
La zona es eminentemente agrícola, por lo que el suelo de
fundación es mayoritariamente arenoso con presencia de l imos
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120
y arcil las, calificándose su capacidad de soporte como regular .
También se han ubicado sectores con arcillas y l imos cuyo CBR
son infer iores a los de diseño y que deben mejorarse previo a la
colocación del pavimento, con material cuyo CBR sea super ior a
20% (al 95% d e MDS) y cuyo esp esor no sea menor a 20 cm.
Estos son:
- km 37+190 – km 37+650
- km 39+600 – km 39+850
- km 47+270 - km 47+700
- km 51+000 – km 52+120
- km 52+840 – km 55+780
Respecto a las fuentes de materiales se debe indicar que
específicamente en el desarrollo de la zona de proyecto no se
han ubicado bancos de materiales con las características
adecuadas, por lo que se ha tenido que recurr ir a las fuentes de
materiales ubicadas entre las progresivas km 17 y km 25 de la
carretera Casma - Huaraz. En los respectivos cuadros se
detallan los usos que se le pueden dar a estos bancos de
materiales cuyo origen es aluvial, encontrándose que son
l impios. En lo que respecta a la cantera para mezclas asfálticas
(Pampa Camello - km 17+500 y Casa Blanca – km 21+340) se
deb e indicar qu e la afinidad arena-asfalto en estad o natural no
es la óptima por lo que se ha tenido que agregar 0,5% de aditivo
mejorador de adherencia (en peso respecto del asfalto). El
comportamiento de la mezcla somet ida al ensayo Lottman in dica
que es buena. Los agregados presentan forma angular a
subangular, por lo que en estado n atural pueden emplearse en
la mezcla asfáltica, s in embargo se recomienda el empleo de
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Inform e d e Ing en ier ía : “Es tudio Geotéc nic o con fines de pavim entac ión carretera Cruz P unta Yautan Pariacoto–Tramo Yautan Pariacoto (Ruta 14-A), Departamento de Ancash Provinc ia de Casma”
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121
una plan ta chancadora de tipo secundaria con la finalidad de
fabricar agregados con tamaños necesarios para cubrir
cualquier deficiencia en la gradación.
Para base granular se han definido las siguientes: Pampa
Camello (km 17+500), Casa Blanca (km 21+300) y Cruz Punta
(km 23+700); por la forma de las caras de los agregados, sólo
es necesario su zarandeo y mezcla.
Se ha tomado como referencia para el diseño del pavimento el
Estudio de Tráfico ejecutado por la Direcc ión de Desarrollo Vial
de la DGCF, de la cual se ha establecido las repeticiones de
carga equivalentes a ejes simple de 8.2 tn como se detalla en
los cuadros respectivos.
Bajo las consideraciones antes señaladas se han analizado
diferentes tip os de pavimentos adecuados a las condiciones del
proyecto (tráfico, suelos, topografía, disposición de materiales
en la zona). Es así q ue se presentan las siguientes alternativas
de pavimentac ión:
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122
CUADRO N° 5.38
ALTERNATIVA ETAPA AÑOS SUBSECTOR
CARPETA ASFÁLTICA
EN CALIENTE (cm)
BASE GRANULA
R (cm)
1 I 20
km 27+980 –
km 30+200
km 30+200 –
km 55+480
6,3
6,3
25,0
30,0
2
I 10
km 27+980 –
km 30+200
km 30+200 –
km 38+000
km 38+000 –
km 50+000
km 50+000 –
km 55+480
5,0
5,0
5,0
5,0
22,0
30,0
25,0
30,0
II 10 km 27+980 –
km 55+480 5,0 -
Respecto al pavimento que cruza la localidad de Pariacoto (km
55+480 – km 56+480) se está efectuando un diseño particular
con la finalid ad que, poster ior a la etapa de con strucción de la
carretera, las autor idades puedan efectuar los trabajos de
instalac ión de los s istemas de agua y desagüe, permitiendo
luego reponer el pavimento. La estructura es la siguiente:
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CUADRO N° 5.39
ESTRUCTURA ESPESOR
ADOQUINES DE
CONCRETO (cm) 8
CAMA DE ARENA (cm) 4
BASE GRANULAR (cm) 20
5.7 RECOMENDACIONES
En lo posible la actual superficie granular de rodad ura no debe
ser removida y debe servir como subrasante para la nueva
estru ctura de pavimento, toda vez que ésta se encuentra
estable.
Dada la presencia de arc il las ó l imos en los suelos donde se
colocará el pavimento, se recomienda la implementación de
sistemas de drenajes y subdrenajes adecuados, ya que no sólo
se tienen las aguas provenientes de las precipitaciones
pluviales, sino también de las áreas agrícolas exis tentes en la
zona.
La calidad y permanencia de la obra depende de qu e se efectúe
el control oportuno de los parámetros de calidad de los
materiales antes y duran te su ejecución (proceso constructivo).
Por lo tanto deberán aplicar en forma estricta y adecuada las
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124
técnicas y procedimientos utilizados en Ingeniería para la
explotación de Bancos de Materiales (Canteras),
fundamentalmente teniendo siempre en considerac ión la
variabil idad hor izontal y vertical que presentan las mismas por
su or igen.
La obra se ejecutará bajo las Especificac iones Técnicas
adjuntas, las cuales se complementan con las Especificaciones
Técnicas Generales para Construcción de Carreteras del MTC
(EG – 2000).
En la Cantera Pampa Camello (km 17+500) se observa las
condiciones apropiadas para la ubicación de la planta
chancadora y de fabricac ión de mezcla asfáltica. Semejantes
condiciones presenta la cantera Casa Blanca (km 21+300).
Dada las condiciones med ioambientales, se recomienda el
empleo asfalto tipo PEN 60 -70 para la fabricación de mezcla
asfáltica, así como asfalto MC-30 para imprimación.
Coordinar con las autoridades de las localidades donde se
desarrolla el proyecto, para reubicar los Tubos del Sis tema de
Abastecim iento de Agua q ue se han encontrado durante los
estudios en campo.
Se deben considerar los aspectos de medioambiente, como la
remodelac ión del terreno de una cantera explotad a (para
recuperar sus características or iginales) ó la ubicación de
lugares específicos para la colocación de desechos, entre otros.
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126
CONCLUSIONES
A. DE LAS CANTERAS
En el caso de los materiales para mezclas asfálticas, las dos
canteras con mejores posibilidades de empleo (Pampa Camello
y Casa Blanca) presentan regular adhesividad arena - asfalto
(Riedel Weber) adicionándole 0,5% de adit ivo mejorador de
adherencia tipo amina. El buen desemp eño de la mezcla
asfáltica en la simulación de cond iciones de servic io, se ha
verificado en los materiales de la cantera Pampa Camello (mas
mejorador de adherencia) mediante el ensayo “Efecto de las
Humedad en Mezclas de Concreto Asfáltico - Lottman (ASTM D
4867) siendo los resultados satisfactor ios.
Si bien los ag regados de la cantera Pampa Camello (km
17+500) y Casa Blanca (km 21+340) son de forma angular a
subangular, se está recomendando el empleo de chancadora
secundar ia, con la finalidad de fabricar mater ial para corregir
cualquier deficiencia en la gradación, ya sea para base
granular, mezclas asfálticas ó concreto de cemento Pórtland.
B. DE LAS FUENTES DE AGUA
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127
De los estudios realizados se desprende que se emplearan las
fuentes de agua para los trabajos de compactac ión de las
diferentes capas que conforman la estructura del pavimento.
Se han tomado muestras de aguas en los torrentes más
s ignificat ivos que presenta la v ía. Cabe mencionar que estas
fuentes cuentan con accesos y las muestras de agua
analizadas, cumplen las especificac iones técnicas para su
empleo en Obras de Concreto de Cemento Pórtland (Norma
Técnica ITINTEC 339.088).
C. DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO
El tramo carretero Cruz Punta – Pariacoto (km 27+980 – km
56+480) se encuentra a nivel de capa granular de rodadura,
cuya sección de plataforma es amplia d esde Cruz Punta hasta
Yaután principalmente, luego se reduce la sección.
De acuerdo a las caracterís ticas de los suelos, el tramo en
estudio se ha sector izado en: km 27+980 – km 50+000 cuyo
CBR es 11,5%, y km 50+000 – km 56+480 cuyo CBR es 8,5%.
La zona es eminentemente agrícola, por lo que el suelo de
fundación es mayor itariamente arenoso con presencia de l imos
y arcil las, calif icándose su capacidad de soporte como regular.
También se han ubicado sectores con arcillas y limos cuyo
CBR son inferiores a los de diseño y que deben mejorarse
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128
previo a la colocación del pavimento, con mater ial cuyo CBR
sea super ior a 20% (al 95% de MDS) y cuyo espesor no sea
menor a 20 cm. Estos son:
- km 37+190 – km 37+650
- km 39+600 – km 39+850
- km 47+270 - km 47+700
- km 51+000 – km 52+120
- km 52+840 – km 55+780
Respecto a las fuentes de mater iales se debe indicar que
específicamente en el desarrollo de la zona de proyecto no se
han ubicado bancos de materiales con las características
adecuadas, por lo que se ha ten ido que recurr ir a las fuentes
de mater iales ubicadas entre las progres ivas km 17 y km 25
de la carretera Casma - Huaraz. En los respectivos cuadros se
detallan los usos que se le pueden dar a estos b ancos de
materiales cuyo origen es aluvial, encontrándose que son
l impios. En lo que respecta a la cantera para mezclas
asfálticas (Pampa Camello - km 17+500 y Casa Blanca – km
21+340) se deb e indicar que la afinidad arena-asfalto en
estado natural no es la óp tima por lo que se ha tenido que
agregar 0,5% de ad itivo mejorador de adherencia (en peso
respecto del asfalto). El comportamiento de la mezcla somet ida
al ensayo Lottman indica qu e es buena. Los agregados
presentan forma angular a subangular, por lo que en estado
natural pueden emplearse en la mezcla asfáltica, sin embargo
se recomienda el empleo de una plan ta ch ancadora de tipo
secundar ia con la finalidad de fabricar agregados con tamaños
necesarios para cubr ir cualqu ier defic ienc ia en la gradación.
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Para base granular se han definido las sigu ientes: Pampa
Camello (km 17+500), Casa Blanca (km 21+300) y Cruz Punta
(km 23+700); por la forma de las caras d e los agregados, sólo
es necesario su zarandeo y mezcla.
Se ha tomado como referencia para el diseño del pavimento el
Estudio de Tráfico ejecutado por la Dirección de Desarrollo Vial
de la DGCF, de la cual se ha establec ido las repeticiones de
carga equivalen tes a ejes simple de 8.2 tn como se detalla en
los cuadros respectivos.
Bajo las consideraciones antes se presentan las siguientes
alternativas de pavimentac ión:
ALTERNAT. ETAPA AÑOS SUBSECTOR CARPETA
ASFÁLTICA EN CALIENTE (cm)
BASE GRANULAR
(cm)
1 I 20 km 27+ 980 – km 30 +20 0
km 30+ 200 – km 55 +48 0
6,3
6,3
25 ,0
30 ,0
2
I 10
km 27+ 980 – km 30 +20 0
km 30+ 200 – km 38 +00 0
km 38+ 000 – km 50 +00 0
km 50+ 000 – km 55 +48 0
5,0
5,0
5,0
5,0
22 ,0
30 ,0
25 ,0
30 ,0
II 10 km 27+9 80 –
km 55 +480 5,0 -
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130
RECOMENDACIONES
En lo posible la actual superficie granular de rodadura no debe ser
removida y debe servir como subrasante para la nueva estructura
de pavimento, toda vez que ésta se en cuentra estable.
Dada la presencia de arcil las ó l imos en los suelos donde se
colocará el pavimento, se recomienda la implementación de
sistemas de drenajes y subdrenajes adecuados, ya que no sólo se
tienen las aguas provenientes d e las precipitaciones p luviales,
sino también de las áreas agrícolas ex istentes en la zona.
La calidad y permanencia de la obra d epende de que se efectúe el
control oportuno de los parámetros de calidad de los mater iales
antes y duran te su ejecución (proceso constructivo). Por lo tanto
deberán aplicar en forma estr icta y adecuada las técnicas y
procedimientos util izados en Ingeniería para la explotac ión de
Bancos de Mater iales (Canteras), fundamentalmente teniendo
siempre en consideración la var iabil idad horizontal y vertical que
presentan las mismas por su or igen.
La obra se ejecutará bajo las Especificac iones Técnicas adjuntas,
las cuales se complementan con las Esp ecificaciones Técnicas
Generales para Construcción de Carreteras del MTC (EG – 2000).
En la Cantera Pampa Camello (km 17+500) se observa las
condiciones apropiadas para la ubicación de la planta chancadora
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131
y de fabricación de mezcla asfáltica. Semejan tes condiciones
presenta la cantera Casa Blanca (km 21+300).
Dada las condiciones medioambientales, se recomienda el empleo
asfalto tipo PEN 60 -70 para la fabr icación de mezcla asfáltica, así
como asfalto MC-30 para impr imación.
Coordinar con las autoridades de las localidades donde se
desarrolla el proyecto, para reubicar los Tubos del Sistema de
Abastecimiento de Agua que se han encontrado durante los
estudios en campo.
Se deben considerar los aspectos de medioambiente, como la
remodelación del terren o de una cantera explotada (para recuperar
sus características or iginales) ó la ubicación d e lugares
específicos para la colocación de desechos, entre otros.
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132
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Editoria l UNI, 1e ra . Ed ic ió n, 1979
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Cató l ica de Co lo mb ia Ed ic iones y Pub licac io nes, 2da. Ed ic ión, 2001
MAYOR REYES SPINDOLA, Ra fae l; CARDENAS GRISALES, James
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Alfaomega, 7ma. Ed ic ión, 1998
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Proyec to : S is tema de Ges tión de Carr eteras, L ima, Vo lumen 1, 2000
R IVERA E., Gus tavo
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133
Emuls iones As fá lt icas , México, Ed ito r ia l A lfa omega Grupo Ed itor, S.A . de
C.V.,4ta. Ed ic ión, 1998
V IVAR ROMERO, German; GUTIERREZ LAZARES, W il fr edo
Pav imen tos de Concreto y Asfa l to: Ma ntenimiento y Rehab il itac ión , Perú, W H
Editores S.R.Ltda., 1ra . Ed ic ió n, 1996
YAMUNAQUE M IRANDA, Jorge L.
EL Asfa lto y su Ap l icac ión en la I nge nie ría V ia l, Pe rú, ed ito r ia l M iano:
Asesores y Consu ltores en Recursos Humanos, 1 ra. Ed ic ión, 1998
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134
PANEL FOTOGRAFICO
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135
Foto 1. Vista del sector de Cruz Punta é inicio del tramo
carretero en estudio, se v isualiza el contacto entre la superficie de
rodadu ra asfáltica y el afirmado ( in icio del estudio), así mismo los
afloramientos de la super unidad Santa Rosa, la que presenta
moderada a baja actividad geodinamica, y de maderada buena
estabil idad.
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136
Foto 2. Salida de la localidad de Cachipampa, Km 31 + 800, la vía
se emplaza sobre una terraza aluvial antigua, de moderada
estabil idad cortes de pequeña altura y actividad geodinamica baja,
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137
Foto 3. Puente Yautan inicia en el Km- 37+150, corresponde a
una estructura relativamente nueva, se emplaza sobre mater iales
de naturaleza fluvio aluvional, se observan bolones de 2.0m, de
diámetro.
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138
Foto 4. Quebrada Yautan, vista hacia aguas arr iba, se puede
observar los fragmentos de rocas de n aturaleza intrusiva
provenientes de las partes superiores de la cuenca, esto ocurrido
en el último (FEN).
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139
Foto 5. Margen izquierda de la qu ebrada Yautan, hacia aguas arr iba,
se puede observar el poblado del mismo nombre, y al fondo los
afloramientos de la sup erunidad Santa Rosa, así m ismo los ma ter iales
de la terraza aluvial (gravo areno l imosos) sobre la cual se emplaza
Yautan.
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140
Foto 6. Margen derecha de la quebrada ubicada en el Km, 39 + 860,
hacia aguas abajo, se puede observar mater iales de naturaleza
aluvional, sobre los cuales se efectuaran cortes en talud para mejorar
el al ineamiento de la vía, se plantea taludes de corte de relación H:V,
de 1:4.
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141
Foto 7. Km 41 + 500, la vía se emplaza sobre una terraza aluvial
antig ua, de moderada estabilidad se efectuara, rellenos en este sector
y en algunos casos cortes d e pequeña altura y presenta una actividad
geodinamica baja,
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142
Foto 8. Procesos de Erosión de Ribera, afecta la margen derecha del
valle del río Grande, se observa la vía sobre materiales d e la
superunidad San ta Rosa, cubierto por suelos aluvionales y residu ales,
es necesario efectuar obras de protecc ión tales como enrocado y
l impieza de cauce.
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143
Foto 9. Vista de la margen derecha del valle del r ío Grande, hacia
aguas arriba, se observa la vía en tangente sobre materiales
aluvionales, de pendientes moderadas a bajas, adyacentes se tiene
terrenos de cultivo y al fon do los afloramientos de la superunidad Santa
Rosa.
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144
Foto 10. Talud d e rocas intrus ivas (Tonalitas) de la superunidad
Santa Rosa, ubicados en el lado derecho del valle del río Grande, con
una inc linación del talud de corte entre 80 y 85º, que corresponde a
talud es de corte de relación H:V, de 1 :10 a 1:8. presentan buena a
moderada estabilidad.
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Inform e d e Ingeniería : “Es tudio Geotécnico c on f ines de pavimentación c arretera Cruz Punta Yautan P ariac oto–Tramo Yautan P ariac oto (Ruta 14-A), Departamento de Anc ash Provincia de Casma”
Autor : Bach. Luis Enrique Goytizolo Fuentes /Asesor: Ing. Gustavo Adolfo Aybar Arriola
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Foto 1 1. Sector Km, 52+790 – Km, 52+9 40, afectado por Erosión de
Ribera, requiere proyectar muros de enrocado y limp ieza de cauce,
ocurre sobre depósitos alu viales.
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Foto 12. Afloramientos de rocas sed imentarias , correspondientes a la
formación Santa, se observan estratos de hasta 0.20m, de espesor de
moderada estabilidad, vista del km, 52+970. Así mismo se observa una
br igada de mantenimiento.
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Foto 13. Afloramientos de mater iales perten ecientes a la superunidad
Santa Rosa, cubier tos por d epósitos residuales de 0.2m, de espesor,
presentan moderada a buena estabil idad, requiere mejorar el eje, Km.
45+200. adyacente el cauce del Río Gran de.
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Foto 14. Unidad de extensión local definido como qu ebrada, se
observan materiales en el cauce requiere proyectar un badén que
permita el normal paso de los flujos sólidos.
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ESTUDIO DE CANTERAS
Foto Nº 31: Cantera “PAMPA CAMELLO ”, km 17+500, L.D. a 150m.
Foto Nº 32: Cantera “CASA BLANCA ” , km 21+34 0, L.D. a 1500m.
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Foto Nº 33: Cantera “CASA BLANCA ” , km 21+34 0, L.D. a 1500m
Foto Nº 34: Cantera “CRUZ PUNTA ”, km 23+700, L. I.
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Foto Nº 35: Cantera “CRUZ PUNTA ”, km 23+700, L. I.
Foto Nº 36: Cantera “SIDER PERÚ” , km 25+000, L.D. a 25m.
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Inform e d e Ing en ier ía : “Es tudio Geotéc nic o con fines de pavim entac ión carretera Cruz P unta Yautan Pariacoto–Tramo Yautan Pariacoto (Ruta 14-A), Departamento de Ancash Provinc ia de Casma”
Autor : Bach. Luis Enrique Goytizolo Fuentes /Asesor: Ing. G ustavo Adolfo Aybar Arriola
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153 BACH ING° CIVIL LUIS GOYTIZOLO FUENTES
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ANEXOS DE REGISTROS Y EXCAVACION DE
CALICATAS
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