VIALIDAD RURAL PRIORIZADA COMO “PROGRAMA DEL BUEN...
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2016 ING. LUIS GAVILANES ING. ESTEFANIA GAVILANES CRIBATEST 21/03/2016 DISEÑO VIAL PARA LA REHABILITACIÓN DE LOS CAMINOS VECINALES DE LA VIALIDAD RURAL PRIORIZADA COMO “PROGRAMA DEL BUEN VIVIR EN TERRITORIOS RURALES” PROVINCIA DE COTOPAXI
Transcript of VIALIDAD RURAL PRIORIZADA COMO “PROGRAMA DEL BUEN...
2016
ING. LUIS GAVILANES
ING. ESTEFANIA GAVILANES
CRIBATEST
21/03/2016
DISEÑO VIAL PARA LA REHABILITACIÓN DE LOS CAMINOS VECINALES DE LA
VIALIDAD RURAL PRIORIZADA COMO “PROGRAMA DEL BUEN VIVIR EN
TERRITORIOS RURALES” PROVINCIA DE COTOPAXI
i
DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO
1. ANTECEDENTES ........................................................................................... 1
2. TERMINOLOGIA Y NORMATIVA DE DESCRIPCIÓN ................................... 1
3. DEFINICIONES .............................................................................................. 3
4. BREVE DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO ..................................................... 4
5. UBICACIÓN .................................................................................................... 4
6. TOPOGRAFIA ................................................................................................ 4
7. OBJETIVOS ................................................................................................... 4
8. SITIOS DE MUESTREO ................................................................................. 5
9. TRABAJOS DE CAMPO ................................................................................ 6
10. METODOLOGIA ......................................................................................... 6
ENSAYO DCP (ASTM 6951-03) ..................................................................... 6
ENSAYO CBR (ASTM D 1883-73) ................................................................. 6
11. TRAFICO .................................................................................................... 8
TRAFICO VEHICULAR EXISTENTE ...................................................................... 8
TRÁFICO PROMEDIO DIARIO ANUAL EXISTENTE (TPDA) ...................................... 8
TRÁFICO PROMEDIO DIARIO ANUAL GENERADO................................................ 8
ASIGNACIÓN DEL TRÁFICO ..................................................................... 8
12. PROYECCION DEL TPDA ASIGNADO AL PROYECTO ......................... 10
13. CALCULO DE LOS EJES EQUIVALENTES (ESAL´S) ............................. 11
14. DESCRIPCIÓN ANALÍTICA DEL SUBSUELO ......................................... 11
15. RESUMEN DE RESULTADOS (Análisis físico- propiedades índices) ...... 12
RESUMEN DE RESULTADOS DCP Y CBR ..................................................... 12
16. PARAMETROS DE DISEÑO PARA PAVIMENTO FLEXIBLE Y
SEMIRIGIDO....................................................................................................... 13
17. DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO .................................. 14
PAVIMENTO FLEXIBLE (METODO AASHTO 93) ........................................... 14
ALTERNATIVA 1 .............................................................................................. 14
ALTERNATIVA 2 ................................................. ¡Error! Marcador no definido.
ii
PAVIMENTO SEMIRIGIDO (METODO AASHTO 93)¡Error! Marcador no definido.
18. CONCLUSIONES ..................................................................................... 16
19. RECOMENDACIONES ............................................................................. 16
20. IMPACTO AMBIENTAL ............................................................................ 18
1
DISEÑO VIAL PARA LA REHABILITACIÓN DE LOS CAMINOS VECINALES DE LA VIALIDAD RURAL PRIORIZADA COMO “PROGRAMA
DEL BUEN VIVIR EN TERRITORIOS RURALES” PROVINCIA DE COTOPAXI
1. ANTECEDENTES
El Gobierno Autónomo Descentralizado Parroquial Rural de Toacaso, para el desarrollo
del proyecto vial: REHABILITACIÓN Y MEJORAMIENTO DE LA VÍA TOACASO –
CUICUNO – VÍA (SAQUISILI - LASSO), ubicado entre las parroquias rurales de Toacaso
y Guaytacama, Provincia de Cotopaxi, solicita se realice el diseño de la estructura de
pavimento flexible con los parámetros obtenidos de los ensayos ejecutados en campo y
en laboratorio.
Concluidos los mismos en el presente documento se anexan los resultados obtenidos.
Para el fin propuesto es necesario conocer las propiedades: índices, mecánicas y de
resistencia a la penetración del suelo de las calles del proyecto, que permiten efectuar el
diseño de la estructura del pavimento más adecuada, garantizando su vida útil
(proyección a 20 años).
Los datos obtenidos de los trabajos de campo y laboratorio, para los cálculos, los cuales
definirán la estructura del pavimento más conveniente, serán obtenidos de los ensayos
CBR realizados en laboratorio y DCP en campo. Además los análisis permitirán conocer
las características físicas – mecánicas de los materiales existentes actualmente en el
sitio.
2. TERMINOLOGIA Y NORMATIVA DE DESCRIPCIÓN
SUELOS
Las unidades geológicas y los depósitos superficiales que están dentro de los suelos
ingenieriles (excavable por medios naturales simples, materiales de baja resistencia a la
compresión uniaxial) se describen y clasifican bajo la siguiente terminología.
La textura se refiere al tamaño y forma de los granos y propiedades plásticas de los finos.
2
Bloques Grandes: Fragmentos de roca de tamaño de más de 60 cm.
Bloques Pequeños: Fragmentos de roca de tamaño entre 20 y 60 cm.
Cantos: Fragmentos de roca de tamaño entre 8 y 20 cm.
Gravas: Fragmentos de tamaño entre 1,5 y 8 cm.
Arenas: Granos líticos de tamaño entre 1,5 y 15 mm.
Limos: Material fino, generalmente inorgánico no plástico o poco plástico, de
tamaño menor de 1,5 mm y mayor de 0,1 mm.
Arcilla: Material fino, orgánico/inorgánico generalmente plástico, menor de 0,1 mm.
La compacidad y/o consistencia de campo, en forma cualitativa, se obtiene de los
siguientes ensayos:
DENSIDAD DE MATERIAL GRANULAR
o Suelto: fácilmente excavable con el martillo de geólogo.
o Compacto: difícilmente excavable con el martillo.
o Muy compacto: difícilmente excavable por medios manuales.
CONSISTENCIA DE MATERIAL FINO COHESIVO
o Blando: muy fácil de excavar con martillos de geólogo.
o Rígido: fácil de excavar manualmente.
o Muy rígido: difícil de excavar por medios manuales.
TERMINOLOGIA DE DESCRIPCION SEGÚN EL COMPONENTE
Componente más del 50% se describe en primer lugar y preferible con letra
mayúscula.
o De 20 al 50% se describe con un adjetivo.
o De 10 al 20% se describe con la palabra poco.
o Menos del 10% se describe con la palabra trazas.
En la descripción estratigráfica se utilizan los siguientes términos:
o En lámina o listón: estrato discontinuo de hasta 12 cm.
o Capilla: estrato continúo de hasta 12 cm.
o Lente: capa discontinua de más de 12 cm.
3
o Estrato o capa: unidad sedimentaria de más de 12 cm.
3. DEFINICIONES
ARIDOS O AGREGADOS
Nombre genérico para distintos conjuntos de partículas minerales, de diferentes tamaños
que proceden de la fragmentación natural o artificial de las rocas.
BASE
Capa (o capas), de espesor definido, de materiales sujetos a determinadas
especificaciones, colocada sobre la sub-base o la sub-rasante para soportar las capas de
Superficie o Rodadura.
SUB-BASE
Capas de espesor definido, de materiales que cumplen determinadas especificaciones,
las cuales se colocan sobre una sub-rasante aprobada, para soportar la Capa de Base.
TERRAPLEN O RELLENO
Construcción elevada sobre el terreno natural, compuesta de suelo, roca o combinación
de los dos, la cual constituye la obra básica del camino en zonas de relleno.
MEJORAMIENTO
Procedimiento para mejorar la sub-rasante y con ello disminuir las capas de Sub-Base y
Base, utilizando suelo seleccionado, estabilización con material pétreo, estabilización con
cal, membranas o fibras sintéticas, o mezcla de materiales previamente seleccionados
que cumplen determinadas especificaciones.
4
4. BREVE DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
Rehabilitación y mejoramiento de la Vía Toacaso – Cuicuno – (Saquisili - Lasso), en una
longitud de 7.213 Km, ubicada en la Provincia de Cotopaxi. Correspondiente a una
carretera de cuarto orden, en la que la velocidad promedio alcanza una velocidad
promedio de 25 Kph. Se observa una capa de rodadura en carpeta asfáltica sobre un
empedrado con un ancho de calzada de 6 m con curvas horizontales de radios menores
a 30 m.
Para garantizar la circulación vehicular en condiciones adecuadas durante todo el año
con un mejor nivel de servicio es necesario contar con el diseño de la estructura de
pavimentos que permita conseguir el objetivo indicado.
Los principales tipos de vehículos utilizados son los automóviles, camionetas, jeep y
motorizados entre los vehículos livianos, buses y camiones de 2 ejes.
5. UBICACIÓN
La vía en la cual se desarrollara el proyecto: REHABILITACIÓN Y MEJORAMIENTO DE
LA VÍA TOACASO – CUICUNO – VÍA (SAQUISILI - LASSO), está ubicada entre las
parroquias rurales de Toacaso y Guaytacama, en la Provincia de Cotopaxi.
6. TOPOGRAFIA
El proyecto que se va a rehabilitar presenta una geomorfología regular considerando que
existe el trazado geométrico de la vía.
Si consideramos todo su entorno paisajístico, la topografía es irregular por tratarse de
una zona montañosa.
7. OBJETIVOS
5
Determinar la capacidad portante y resistencia del suelo a la penetración
mediante los ensayos CBR y DCP, a nivel de sub-brasante del proyecto, para
proceder a realizar los diseños de la estructura del pavimento.
Definir parámetros de expansión, consolidación, permeabilidad, para el diseño de
las calles, conocer los asentamientos de suelo inmediatos y mediatos, así como
los posibles cambios de volumen del mismo en caso de existir.
Conocer las propiedades índice y mecánicas de los diferentes tipos de suelo
encontrados en la línea de base de las calles.
Determinar niveles freáticos.
8. SITIOS DE MUESTREO
a) ENSAYOS DCP
ENSAYOS DE PENETRACION DE CONO DINAMICO D.C.P
IDENTIFICACION NUMERO VALOR DCP
(%) PROFUNDIDAD
ABSCISA
(cm)
1 DCP 1 29.2 93.0 0 + 280
2 DCP 2 12.1 96.0 1 + 640
3 DCP 3 32.4 94.0 3 + 300
4 DCP 4 17.1 95.0 5 + 230
5 DCP 5 21.0 95.0 6 + 030
Tabla 8-1 Resumen resultados ensayos DCP
Elaborado por: Ing. Estefanía Gavilanes
b) ENSAYOS DE CALIFORNIA BEARING RATIO CBR
ENSAYO CBR
IDENTIFICACION NUMERO VALOR CBR (%)
CBR 1 C1 18.0
CBR 2 C2 13.0
CBR 3 C3 19.0
CBR 4 C4 18.0
CBR 5 C5 16.0
Tabla 8-2 Resumen resultados ensayos DCP
Elaborado por: Ing. Estefanía Gavilanes
6
9. TRABAJOS DE CAMPO
Se realizaron cinco ensayos CBR de laboratorio, en muestras obtenidas de calicatas que
alcanzaron una profundidad de -1.50m y cinco ensayos DCP, considerando cota 0.00, el
suelo natural en el estado actual de la vía.
Ensayos que sirven para determinar la capacidad portante del mismo, datos con los
cuales se procederá a calcular la estructura del pavimento.
10. METODOLOGIA
ENSAYO DCP (ASTM 6951-03)
El cono de penetración dinámico (DCP), es un instrumento sencillo utilizado como
dispositivo no destructivo que mide in situ la capacidad de soporte de pavimentos de
superficie delgada, consiste en una barra de acero de 16 [mm] de diámetro de un largo
aproximado de 950 [mm] (permite una extensión de 400 [mm]) con un cono de 20 [mm]
de diámetro en el extremo y un ángulo de ataque de 60º.
La barra penetra en el suelo mediante golpes, para lo cual se atornilla a un yunque.
Sobre el yunque, se atornilla otra barra de 16 [mm] de diámetro por donde se desplaza un
martillo de 8 [kgf] de peso; el largo de la barra permite que la altura de caída del martillo
sea de 575 [mm].
El instrumento tiene además un mango en su extremo superior que no sólo sirve para
mantener en posición el instrumento durante el ensayo sino que también, sirve de tope
para que la altura de caída sea la mencionada y evitar que el martillo produzca fuerzas en
el sentido contrario a la penetración.
Las medidas se realizan con respecto a una regla de referencia graduada que se fija a
una barra que en su extremo tiene una punta aguda que se clava al suelo y queda en
posición fija.
ENSAYO CBR (ASTM D 1883-73)
7
El CBR (Californian Bearing Ratio), es un ensayo que nos permite determinar el valor de
la resistencia al esfuerzo normal de un suelo ya sea como elemento estructural de base,
sub-base y sub-rasante bajo condiciones favorables de compactación y de humedad, es
decir que el valor que obtenemos en el C.B.R es un parámetro que nos indica la calidad
del suelo y nos ayuda a determinar si este puede ser utilizado o no, en las distintas capas
que conforman el pavimento.
Del ensayo de Proctor modificado ya realizado se obtiene el porcentaje del contenido de
humedad óptimo y la densidad máxima, el cual nos va ayudar para preparar la muestra a
ensayarse, se pesa el molde sin la placa de base, luego se ajusta el cilindro a la placa de
base y se adosa el collar al mismo, se inserta el disco espaciador sobre la placa de base
y se coloca un filtro de papel sobre este para poder colocar la mezcla ya preparada.
Tomar una muestra representativa de aproximadamente 4,54 Kg para suelos finos y 5,44
Kg para suelos granulares, con el porcentaje de agua obtenido del Proctor.
Colocar la mezcla en el interior del molde compactándola en cinco capas de espesores
aproximadamente iguales, pero se va a realizar tres moldes diferentes los cuales van a
ser compactados con 56 golpes, 25 golpes y 12 golpes respectivamente, retirar el collar y
se enrasa el suelo a nivel del borde superior del cilindro, luego se quita la placa de base,
el disco espaciador y se procede a pesar el molde con el suelo compactado.
Se sumergen los moldes con las pesas en la piscina, y se realiza la medición de la
expansión inicial y se deja los moldes sumergidos por 96 horas.
Al cabo de 96 horas se realiza la lectura de la expansión final y calculamos como un
porcentaje de la altura inicial del suelo compactado.
Se asienta el pistón de penetración con la carga mínima posible y que no sea superior de
4,54 Kg, luego enceramos los diales de esfuerzos y deformaciones, para lo cual
necesitamos la carga inicial para así asegurar un adecuado asentamiento del pistón y se
la considerara como carga cero cuando se determine la relación de penetración-carga.
8
Aplicar la carga al pistón de penetración en forma tal que la velocidad de penetración sea
de 1,27mm (0,05”) por minuto. Anotamos las lecturas de las cargas correspondientes a
las penetraciones indicadas en los resultados anexos.
El mismo procedimiento ya descrito realizamos con los otros dos moldes los cuales
compactan la mezcla con 25 y 12 golpes, en cada capa respectivamente.
11. TRAFICO
Se asume como TPDA un tráfico mínimo para el diseño, el mismo que fue transformado a
cargas de ejes equivalentes (ESAL´s), considerando una carga de 80 KN por eje,
necesario para el cálculo de los espesores de la estructura del pavimento.
TRAFICO VEHICULAR EXISTENTE
Para determinar o asumir un aproximado de este tipo de tráfico se realizaron contajes
volumétricos y manuales de clasificación vehicular, proporcionados por el contratante.
TRÁFICO PROMEDIO DIARIO ANUAL EXISTENTE (TPDA)
El Trafico Promedio Diario Anual Existente, es aquel que actualmente está circulando por
los tramos viales del proyecto, el mismo que será parte importante en la asignación del
TPDA del proyecto.
TRÁFICO PROMEDIO DIARIO ANUAL GENERADO
Es aquel que aparecerá en esta vía.
ASIGNACIÓN DEL TRÁFICO
El tráfico asignado al proyecto será de utilidad para determinar el diseño de la estructura
del pavimento. Este resulta de la suma del tráfico existente más el generado.
9
TRAFICO PROMEDIO DIARIO ANUAL ASIGNADO AL PROYECTO (TPDA)
VIA
TRAFICO LIVIANO
BUS CAMION DE 2 EJES CAMION PESADO TPDA
2 EJES 3 EJES MEDIO 3 EJES
4 EJES
5 EJES
6 EJES
ASIGNADO 93 38 0 34 0 0
0
0
0 165
Tabla 11-1 Trafico Promedio Diario Anual Asignado al proyecto (TPDA)
Elaborado por: Ing. Estefanía Gavilanes
El Tráfico Promedio Diario Anual (TPDA) se proyecta a futuro, a un período que se denomina “vida útil” del proyecto a 20 años mínimo.
La expresión matemática que se utilizó para las proyecciones del tráfico promedio diario anual, es la siguiente:
)+x(1TPDA=TPDAt
0t
Dónde: TPDAf = tráfico promedio diario anual futuro TPDAo = tráfico promedio diario anual actual α = tasa de crecimiento del parque automotor t = año de la proyección respecto al año base
10
CUADRO N°2. TASAS DE CRECIMIENTO DEL TRÁFICO (%) 1
PERIODO LIVIANOS BUS CAMIONES
2011- 2015 2,65 1,99 2,18
2016- 2020 2,39 1,79 1,95
2021 - 2030 2,17 1,63 1,78
Tabla 11-2 Tasas de Crecimiento Fuente: (MTOP)
Elaborado por: Ing. Estefanía Gavilanes
Utilizando las tasas de crecimiento indicadas y aplicando la expresión matemática, se
proyecta el tráfico presente, obteniendo los resultados indicados a continuación:
12. PROYECCION DEL TPDA ASIGNADO AL PROYECTO
AÑO LIVIANO BUS CAMION
TOTAL 2 EJES (2DA)
2016 93 38 34 165
2017 95 39 35 169
2018 98 40 35 173
2019 100 40 36 177
2020 103 41 37 181
2021 105 42 38 184
2022 108 42 38 188
2023 110 43 39 193
2024 113 44 40 196
2025 115 45 41 200
2026 118 45 41 204
2027 120 46 42 208
2028 123 47 43 212
2029 125 48 43 216
2030 128 48 44 221
2031 131 49 45 225
2032 134 50 46 230
2033 137 51 47 234
2034 140 52 47 239
2035 143 52 48 243
2036 146 53 49 248
2037 149 54 50 253
Tabla 12-1 Proyección del TPDA Asignado al Proyecto
Elaborado por: Ing. Estefanía Gavilanes
Aprobado por: Ing. Luis Gavilanes
1Fuente: Ministerio de Transporte y Obras Públicas, Departamento de Factibilidad
11
13. CALCULO DE LOS EJES EQUIVALENTES (ESAL´S)2
Formula:
Dt= 0.50
n= Número de años a diseñar
F.C.E = Factor de carga equivalente
14. DESCRIPCIÓN ANALÍTICA DEL SUBSUELO
Con las muestras obtenidas se realizaron las clasificaciones como se detalla en el siguiente gráfico.
CLASIFICACION MUESTRAS DCP
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
CALICATA 1SUCS:
0-0.50 SM
W%: 17.37
0.50- 1.00 SM
W% 12.64
DCP: 29.2
PROF DCP: 93 cm
DOBLE TRA: 0.3 cm
PIEDRA: 10.0 cm
CALICATA 2 CALICATA 3 CALICATA 4
SM SM
SM
SM
PR
OF
UN
DID
AD
(m
)
SUCS: SM
W%: 14.72
DCP: 12.1
PROF DCP: 96 cm
DOBLE TRA: 0.3 cm
PIEDRA: 10.0 cm
SUCS: SM
W%: 10.16
DCP: 32.4
PROF DCP: 94 cm
DOBLE TRA: 0.3 cm
PIEDRA: 10.0 cm
SUCS: SM
W%: 15.63
DCP: 17.1
PROF DCP: 95 cm
DOBLE TRA: 0.3 cm
PIEDRA: 10.0 cm
CALICATA 5
SUCS: SM
W%: 17.49
DCP: 21
PROF DCP: 95 cm
DOBLE TRA: 0.3 cm
MEJORAMIENTO: 10.0 cm
SM
SM
2Fuente: Ingeniero Gustavo Yánez, Diapositivas “Diseño Flexible”, Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Facultad de Ingeniería, Escuela de Civil, 2010.
𝐍 𝟖.𝟐 𝐓 =
𝐓𝐏𝐃𝐀𝐎+𝐓𝐏𝐃𝐀𝐟 𝟐
∗𝟑𝟔𝟓∗𝐃𝐭∗𝐧∗𝐅.𝐂.𝐄
12
15. RESUMEN DE RESULTADOS (Análisis físico- propiedades índices)
RESUMEN DE RESULTADOS DCP Y CBR
ENSAYOS DCP
ENSAYO CBR
IDENTIFICACION NUMERO PROFUNDIDAD
(cm)
VALOR PROMEDIO
(%)
DCP 1 M1 93.0 29.2
DCP 2 M2 96.0 12.1
DCP 3 M3 94.0 32.4
DCP 4 M4 95.0 17.1
DCP 5 M5 95.0 21.0
ENSAYOS DE CALIFORNIA BEARING RATIO CBR
IDENTIFICACION VALOR CBR (%)
1 18.0
2 13.0
3 19.0
4 18.0
5 16.0
NOTA: Para determinar el valor del CBR de diseño se trabajó con un percentil del 75.0%
para las vías proyectadas a 20 años, tal y como se indica en el cuadro redactado en el
siguiente acápite.
NUMERO DE EJES EQUIVALENTES A 8,2 Ton. PERCENTIL DE
EN EL CARRIL DE DISEÑO DURANTE EL DISEÑO %
PERIODO DE ANALISIS
≤ 10⁴ 60
10⁴ - 10⁶ 75
≥ 10⁶ 87,5
13
Tabla 15-1Percentil de Diseño
Elaborado por: Ing. Estefanía Gavilanes
16. PARAMETROS DE DISEÑO PARA PAVIMENTO FLEXIBLE
El diseño de la estructura del pavimento se realiza con el software Diseño de Pavimentos
y uno de autoría personal.
DESCRIPCION
10 AÑOS 20 AÑOS
ESAL´s CBR DE DISEÑO
% MODULO
ESAL´s CBR DE DISEÑO
% MODULO
RESILIENTE RESILIENTE
REHABILITACIÓN Y MEJORAMIENTO DE LA VÍA TOACASO – CUICUNO – VÍA (SAQUISILI - LASSO).) 1.56 E+05 15.0 75 17441.37 3.51 E+05 15.0 75 17441.37
Máxima carga por eje = 80 KN
Módulo Resiliente: Mr = 3000 * CBR^0.65 para suelos comprendidos entre 7.2%- 20%, sugerida por la AASHTO.
Tabla 16-1 Parámetros para el Diseño
Elaborado por: Ing. Estefanía Gavilanes
Parámetros obtenidos de los cuadros adjuntos en anexos, los cuales nos ayudan a
determinar el Numero Estructural para el diseño de la estructura del Pavimento
Flexible, el cual es calculado mediante el nomograma o el programa.
07.8log32.2
1
109440.0
5.12.4log
20.01log36.9log
19.5
018
rr Mx
SN
PSI
SNxSxZW
PARAMETRO VALOR
Confiabilidad 80
Desviación Estándar 0.45
Serviciabilidad Inicial 4.20
Serviciabilidad Final 2.00
14
Dónde:
W18 = Número esperado de repeticiones de ejes equivalentes a 8.2 tn en el periodo de diseño.
Zr = Desviación Estándar del error combinado en la predicción del tráfico y Comportamiento estructural.
So = Desviación Estándar Total
ΔPSI = Diferencia entre la Serviciabilidad Inicial (Po) y Final (Pt).
Mr = Módulo Resilente de la Sub-rasante (psi)
SN = Número Estructural, indicador de la Capacidad Estructural requerida (Materiales y espesores).
Método de cálculo AASHTO 93 modificado por la EUROCODE.
17. DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO
PAVIMENTO FLEXIBLE (METODO AASHTO 93) ALTERNATIVA 1
PAVIMENTO FLEXIBLE
ESTRUCTURA ESPESOR (cm) NE
CARPETA ASFALTICA 7.50 1.1811
BASE CLASE 2 10.0 0.5049
SUB BASE CLASE 2 15.0 0.6171
MEJORAMIENTO PIEDRA
EXISTENTE PIEDRA
EXISTENTE
TOTAL 32.5 2.30
NUMERO DE DISEÑO 2.30
NUMERO OBTENIDO 2.30
Tabla 17-1 Diseño de la estructura del Pavimento
Elaborado por: Ing. Estefanía Gavilanes
Aprobador por: Ing. Luis Gavilanes
15
18. ESQUEMA GRAFICO
PAVIMENTO FLEXIBLE PROYECCION (20 AÑOS)
BASE CLASE 2 0.15 m
CAPA DE RODADURA ASFALTO 0.10 m
SUB BASE CLASE 2 0.20m
MEJORAMIENTO 0.25m
SUELO NATURAL
16
19. CONCLUSIONES
La vía en la cual se desarrollara el proyecto: REHABILITACIÓN Y MEJORAMIENTO DE
LA VÍA TOACASO – CUICUNO – VÍA (SAQUISILI - LASSO), está ubicada entre las
parroquias rurales de Toacaso y Guaytacama, en la Provincia de Cotopaxi.
El proyecto que se va a rehabilitar presenta una geomorfología regular considerando que
existe el trazado geométrico de la vía.
Si consideramos todo su entorno paisajístico, la topografía es irregular por tratarse de
una zona montañosa.
El diseño de la estructura del pavimento flexible, se desarrolló a base de resultados
obtenidos de ensayos que determinan: clasificaciones de suelos predominantes en la
zona, capacidad portante y esfuerzo al corte.
El suelo no es agresivo a los materiales de construcción.
El CBR de diseño asumido para las vías está descrito en el numeral 16 para la
proyección a 20 años.
Método de diseño empleado para el diseño de la estructura de pavimentos,
AASHTO 93.
La vía en estudio presenta una capa de rodadura en piedra la cual es inestable.
20. RECOMENDACIONES
Diseñar las obras de drenaje es fundamental para el desempeño adecuado de la
estructura del pavimento.
Los materiales que se empleen para el trabajo señalado, cumplirán las normas
MTOP-001-F-2002:
17
TAMIZ Porcentaje en peso que pasa a través de los tamices de malla cuadrada
1” (25.4mm) 100
¾” (19.0mm) 70-100
3/8” (9.5mm) 50-80
Nº4 (4.76mm) 35-65
Nº10 (2.00mm) 25-50
Nº40 (0.425mm) 15-30
Nº200 (0.075mm) 3-15
Los ensayos de control de campo y laboratorio son fundamentales durante la
construcción de las vías para que la vida útil del pavimento cumpla con lo
establecido.
El grado de compactación será del 98% en base, del proctor modificado de
laboratorio.
Los materiales empleados para la estructura del pavimento flexible serán: Carpeta
Asfáltica, Base y Subbase granular Clase 2, los cuales deberán ser ensayados
previa a su aceptación en la construcción de las estructuras del proyecto.
Es muy importante realizar un plan de mantenimiento de las vías cada cierto
tiempo para conservarlas en buen estado.
La capa de rodadura existente, de piedra, se utilizara como material de
mejoramiento de la subrasante, sobre la cual se colocara la estructura del
pavimento diseñada, en los sitios poblados para evitar que las viviendas queden a
un nivel inferior a la cota de vía, será necesario retirar la misma y se instalara la
estructura de pavimento indicada.
El diseño de la carpeta asfáltica se lo efectuó con materiales provenientes de la
Mina La Península de la Ciudad Ambato, que se anexa.
18
21. IMPACTO AMBIENTAL
Para evitar acciones que causen daños al medio ambiente se tomarán las precauciones
constructivas pertinentes como desalojo de escombros y material de excavación a los
botaderos autorizados para el caso, embalaje y desalojo de substancias contaminantes
utilizadas durante la ejecución de la obra.
ING. LUIS GAVILANES ING. ESTEFANIA GAVILANES SENESCYT: 1005-07-732863 SENESCYT: 1027-12-1176197
19
DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO
COEFICIENTE DE DRENAJE
CONFIABILIDAD ( R )
CLASIFICACIÓN URBANA RURALES
AUTOPISTA PRINCIPAL 85 - 99,9 80 - 99,9
CARRETERA PRINCIPAL 80 - 99 75 - 95
VIAS COLECTORAS 80 - 95 75 - 95
VIAS SECUNDARIAS 80 - 50 50 - 80
DATOS PARA EJE ESTÁNDAR E ÍNDICE DE SUFICIENCIA
CARRETERA Pi Pt Sn n
A nivel de grava 4.2 2 2 4.55
Pavimentada o con servicio de vehículos pesados 4.2 2.2 4 4
CARACTERISTICAS DE DRENAJE
AGUA ELIMINADA
EN
Porcentaje de tiempo en el año, que la estructura del Pavimento está expuesta a un nivel de humedad
próxima a la saturación
<1% 1% -5% 5%-25% >25%
Excelente 2 horas 1.40-1.35 1.35-1.30 1.30-1.20 1.20
Bueno 1 día 1.35-1.25 1.25-1.15 1.15-1.00 1.00
Regular 1 semana 1.25-1.15 1.15-1.05 1.00-0.80 0.80
Pobre 1 mes 1.15-1.05 1.05-0.80 0.80-0.60 0.60
Muy Malo no drena 1.05-0.95 0.95-0.75 0.75-0.40 0.40
20
COEFICIENTE DE CAPA
COEFICIENTE ESTRUCTURAL
ESTABILIDAD COEFICIENTE
MARSHALL ESTRUCTURAL (a1)
1000 0,299
1500 0,364
2000 0,430
2500 0,495
3000 0,560
COEFICIENTE ESTRUCTURAL PARA BASE GRANULAR
VALOR CBR (%) COEFICIENTE ESTRUCTURAL
(a2)
40 0,11
50 0,12
60 0,12
70 0,12
80 0,135
90 0,14
100 0,14
COEFICIENTE ESTRUCTURAL PARA SUB-BASE GRANULAR
VALOR CBR (%) COEFICIENTE ESTRUCTURAL
(a3)
10 0,08
20 0,09
30 0,11
40 0,12
50 0,12
60 0,13
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22. BIBLIOGRAFIA:
Universidad Nacional de Ingeniería, Facultad de Ingeniería civil Departamento de
Topografía y Vías de Transporte del Perú, 2da Edición, Ing. José Melchor A.
Universidad Católica de Colombia, Ingeniería de Pavimentos para Carreteras Ing.
Alfonso Montejo Fonseca.
AASHTO 1993.
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23
Tamiz # 1 3.4 1.2 3.8 4 8 16 30 50 100 200 p #200
Tz mm. 25,4 19 12,7 9,5 4,75 2,36 1,18 0,6 0,3 0,15 0,075 p 0,075
mat. A 100,00 100,00 80,17 34,08 4,08 2,04 1,52 1,36 1,20 0,98 0,63
mat. B 100,00 100,00 100,00 100,00 85,47 69,28 56,69 42,72 26,65 14,98 7,78
mat. C 100,00 100,00 100,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
mat. D 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
mezcla 100,00 100,00 90,09 67,04 44,78 35,66 29,10 22,04 13,92 7,98 4,20
Ret.Ac. 0,00 0,00 9,91 32,96 55,22 64,34 70,90 77,96 86,08 92,02 95,80 4,20
Ret.Parc. 0,00 0,00 9,91 23,05 22,27 9,11 6,56 7,07 8,11 5,94 9,72
peso 0,00 0,00 111,03 258,10 249,37 102,07 73,45 79,16 90,86 66,57 108,88
p. acum. 0,00 0,00 111,03 369,14 618,51 720,58 794,03 873,19 964,04 1030,61 1072,93 1120,00
Espec mín 100 90 --- 56 35 23 --- --- 5 --- 2
Espec máx 100 100 --- 80 65 49 --- --- 19 --- 8
Cálculo del Porcentaje de AP-3 peso briq.
1,00
G = 32,96 0,33 M = 3,75 - 4,25
2,3 g = 22,27 0,22
A 0,50 50 A = 22,74 0,23
B 0,50 50 a = 17,83 0,18
C 0,00 0 f = 4,20 0,04
D 0 0
S = 8,5 P (%) = 6,13100
Observación: Material A = Material Grueso
Material B = Material Intermedio
Material C = Material Fino
Especificaciones
% DE MEZCLA
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,000,010,1110100
% Q
UE P
AS
A
TAMIZ (mm)
GRANULOMETRIA POR MALLAS
Mezcla Especificación MTOP. ESPECIFICACIONES D AC
