estudio de suelos y pavimentos huanchos

ESTUDIO DE SUELOS, CANTERAS, FUENTES DE AGUA Y DISEÑO DEL PAVIMENTO

ESTUDIO DE SUELOS

1.0 INTRODUCCIÓN

Los trabajos de mecánica de suelos se desarrollaron con la finalidad de investigar las características del suelo que nos permitan establecer los criterios de diseño de la vía.El estudio se desarrolla en tres etapas; los trabajos corresponden al relevamiento de información, ejecutados directamente en el campo; posteriormente los trabajos que evalúan las características de los materiales involucrados en el proyecto, y finalmente el procesamiento de toda la información recopilada que permita establecer los parámetros de diseño.Los trabajos de campo se orientaron a explorar la superficie de rodadura y el sub suelo (subrasante), mediante la ejecución de calicatas distribuidas cada 500 m en el área de estudio (en forma alternada derecha – izquierda). Se tomaron muestras disturbadas de cada una de las exploraciones ejecutadas, las mismas que serán remitidas a un laboratorio especializado.Los trabajos en el laboratorio se orientaron a determinar las características físicas y mecánicas de los suelos obtenidos del muestreo, las que servirán de base para determinar las características de diseño.

2.0 DESCRIPCIÓN DE LA VIA

Esta es la etapa inicial antes de evaluar las otras etapas. Corresponde a determinar la evaluación de la vía existente en el área en estudio.La carretera en estudio se encuentra en regular a mal estado de conservación, predominando la existencia de agregados de gran tamaño sobre la superficie (>4”), baches, perdida de materiales de la superficie, ahullamientos y erosión de la superficie de rodadura por efecto de pase de agua. Además se observa que la composición de la superficie de rodadura es grava de forma angulosa – sub angulosa en matriz limo arenoso.Con referencia al drenaje de la carretera se aprecia a lo largo de la misma la carencia de cunetas, ocasionando que el agua erosione la superficie y la inundación de la vía en algunos sectores. Además la carretera presenta pases de agua provenientes de los canales de regadío, cuyo material predominante es piedra acomodada en todo el tramo.En el cuadro Nº 01 “Evaluación y Condición de la Superficie de Rodadura”, se describe la condición de la vía en estudio de manera detallada.

REHABILITACIÓN DE LA CARRETERA HUANCHOS - PALCA

CUADRO Nº 01

Tramo Longitud Descripción de la Superficie de Rodadura Existente

Km Km (km) Por tramo

66+000 67+000 1.00

Sector presenta superficie de rodadura a nivel de terreno natural.Sector del km 66+500 – km 66+800 presenta pircas de piedras a ambos lados de la vía, con presencia de materiales sueltos sobre la plataforma de la vía.Presenta cruces agua sobre la plataforma en sectores puntuales, mismos que erosionan la superficie.

67+000 68+000 1.00

Sector presenta superficie de rodadura a nivel de terreno natural.Sector del km 67+000- km 67+680 presencia de pircas de piedra a ambos lados de la vía, en la cual se aprecia presencia de materiales finos y grava sueltas sobre la plataforma. Presencia de terrenos de cultivos en ambos lados de la vía.Sector del km 67+680 – km 68+000, zona de material rocoso y conglomerado, presenta materiales de gran tamaño sobre la superficie.

68+000 69+000 1.00

El tramo presenta una superficie de rodadura a nivel de terreno natural.Sector de roca y conglomerado rocoso, misma que se puede apreciar sobre el talud superior.Presencia de materiales de gran tamaño sobre la plataforma (>3”), las mismas que provocan una superficie irregular. Al igual que todos los tramos presentan cruces de agua lo largo de la vía.Presencia de erosión de la superficie de la vía por escorrentía de aguas de regadío.

69+000 70+000 1.00

Presenta plataforma de rodadura a nivel de terreno natural.Sector de caída de agua que discurre sobre la plataforma km 69+980, km 69+910 y km 69+958. Se aprecia la perdida de materiales finos de la plataforma, presencia de materiales de gran dimensión (>3”) sobre la plataforma, que originan una superficie irregular. Se aprecian hundimientos de la plataforma. Proyección de alcantarilla km 69+681, sector de erosión de plataforma por escorrentía de agua. Proyección de Badén km 69+530.

70+000 71+000 1.00

Plataforma a nivel de terreno natural como superficie de rodadura.Presencia de materiales de gran dimensión (>6”) sobre la superficie de rodadura y materiales finos sueltos. Erosión de plataforma por escorrentía de aguas de filtraciones. Cruce de agua km 70+969.50, caída de agua a la vía con escorrentía km 70+846 – km 70+810.Proyección de alcantarilla km 70+503.50.Tierras de cultivo L.I. superior, se proyecta alcantarilla km 70+453.Perdida de finos de superficie por escorrentía de agua, presencia de surcos sobre plataforma.Proyección de alcantarilla km 70+371, terrenos de cultivo L.I. proyección de alcantarilla km 70+260, cruce de agua km 70+148.

71+000 72+000 1.00 La superficie de rodadura se encuentra a nivel de terreno natural, con presencia de materiales sueltos (gravas y finos). Presencia de material de gran dimensión sobre la superficie de rodadura


(>4”), ancho de plataforma variada entre 3-5 m. se aprecia filtraciones de agua en varios sectores L.I. canal de regadío.Pasos de agua km 71+780, km 71+850, sector de terrenos de cultivo. Erosión de plataforma por paso de agua. Caída de agua de canal de regadío (km 71+450) que discurre por la vía.

72+000 73+000 1.00

Plataforma a nivel de terreno natural como superficie de rodadura, en mal estado.Presencia de materiales de gran tamaño sobre la superficie de rodadura (>3”), mismas que ocasionan una plataforma irregular. Presencia de erosión de plataforma por escorrentía de aguas sobre la superficie de rodadura, por caídas de agua de canales de regadío.

73+000 74+000 1.00

El tramo presenta una superficie de rodadura a nivel de terreno natural.Sector con presencia de terrenos de cultivo a lo largo del talud superior.Presencia de materiales de gran tamaño sobre la plataforma (>3”), las mismas que provocan una superficie irregular. Al igual que todos los tramos presentan cruces de agua lo largo de la vía.A partir del km 73+700, presenta sector rocoso en el talud superior.

74+000 75+000 1.00

El tramo presenta una superficie de rodadura a nivel de terreno natural.Sector con presencia de terrenos de cultivo a lo largo del talud superior.Presencia de materiales de gran tamaño sobre la plataforma (>3”), las mismas que provocan una superficie irregular. Al igual que todos los tramos presentan cruces de agua lo largo de la vía.Sector del km 74+400 rocoso, presencia de corrales, sector del km 74+650 zona de cultivo. Presencias de badén km 74+825.

75+000 76+000 1.00

El tramo presenta una superficie de rodadura a nivel de terreno natural.Sector con presencia de terrenos de cultivo a lo largo del talud superior.Presencia de materiales de gran tamaño sobre la plataforma (>3”), las mismas que provocan una superficie irregular. Al igual que todos los tramos presentan cruces de agua lo largo de la vía, que causa erosión por escorrentía, plataforma en mal estado, presenta materiales finos sueltos.

76+000 77+000 1.00

El tramo presenta una superficie de rodadura a nivel de terreno natural.Presencia de materiales de gran tamaño sobre la plataforma (>3”), las mismas que provocan una superficie irregular. Al igual que todos los tramos presentan cruces de agua lo largo de la vía.Sector en corte rocoso/conglomerado. Presenta grava y material fino suelto sobre la plataforma.

77+000 77+760 0.76

El tramo presenta una superficie de rodadura a nivel de terreno natural.Presencia de materiales de gran tamaño sobre la plataforma (>3”), las mismas que provocan una superficie irregular. En el km 77+650 Desvío a San Juan, km 77+760 Puente Palca fin del tramo.Sector con presencia de materiales sueltos sobre la superficie.


3.0 EVALUACION DE CAMPO

Los trabajos para evaluar los materiales que componen la superficie de rodadura y la subrasante se ha realizado mediante la toma de muestras; ensayos destructivos del tipo calicatas.

3.1 Trabajos de Campo

Las calicatas se realizaron manualmente a un costado de la vía en estudio hasta una profundidad de 1.50 m, empleándose herramientas tales como pala, pico y barreta. Las calicatas se efectuaron a intervalos de cada 500 m, no ha sido necesario realizar calicatas a menor distancia dado que las características del terreno han permanecido uniforme.Se extrajeron muestras de cada estrato de la calicata para su evaluación en el laboratorio. Con los resultados que se obtengan de los análisis en laboratorio, se determinara el perfil estratigráfico de la carretera en estudio.En el cuadro Nº 02 siguiente, “prospecciones efectuadas”, se describe la ubicación de las calicatas efectuadas así como la descripción de los materiales encontrados en cada una de ellas.

CUADRO Nº 02

Nº Calicata Profundidad (m)

Progresiva(km) Descripción del material

1C-11.50

66+100

Presenta un material fino limoso, color marrón oscuro. Arena limosaSe aprecia grava de forma sub-angulosa de TM 2” en 20% y TM 3” en 30%, medianamente densa, color marrón oscuro

2C-21.50

66+510

Presenta un material fino limoso, color marrón. Corresponde a una arena bien graduada – arena limosa.Se aprecia en una profundidad de 0.00 – 0.70 la presencia de grava >2” en un 10%; y de 0.70 – 1.50 presenta grava >2” en un 40%., cuya forma es de angulosa a sub-angulosa.

3C-31.50

67+020

Presenta una primera capa 0.00 – 0.20 de material gravoso anguloso de matriz arena limosa, color beige.La segunda capa de 0.20 – 1.50, de material areno – limoso, de color marrón oscuro, con grava >2” en un 25% y grava >4” en un 15%.

4C-41.50

67+500

Presenta un material granular en matriz areno –limosa, areno – arcillosa. El material de color marrón claro, de grava angulosa a sub-angulosa que presenta piedras de tamaño >4” en un 40% y grava mayor >2” en un 55%.


5C-51.50

68+010

Presenta una primera capa de 0.00 – 0.12 de un material arena limosa con presencia de grava de forma angulosa, color marrón, bien compactada.La segunda capa de 0.12 – 1.50 presenta una arena limosa – arena arcillosa, color marrón oscuro, con presencia de gravas >2” en un 20% de forma sub-angulosa.

6C-61.50

68+470

Presenta una primera capa de 0.00 – 0.10 de material arena pobremente graduada- arena limosa, con presencia de gravas de forma angulosa.La segunda capa 0.10 – 1.50 corresponde a roca que es parte de la formación de la zona.

7C-71.50

69+000

Presenta una primera capa de 0.00 – 0.30 de un material arena bien graduada – arena limosa con poca presencia de gravas de forma angulosa, sub-angulosa, en una matriz de color marrón, bien húmedo, >2” en 25%.La segunda capa de 0.30 – 1.50 corresponde a una aran bien graduada – arena limosa con grava >2” en un 60%, de forma angulosa, sub-angulosa en una matriz color marrón bien húmedo

8C-81.50

69+500Presenta material fino tipo arena limosa, de color marrón oscuro con presencia de grava semi angulosa de gran tamaño >3” en un 50%.

9C-91.50

69+990

Presenta material compuesto por arena limosa, de color marrón claro, con presencia de grava >2” en un 70% sub-anguloso y piedras de gran tamaño >4” en un 40%.

10C-101.50

70+500

Presenta una primera capa de 0.00 – 0.20 con un material tipo arena limosa – arena arcillosa, color marrón oscuro con presencia de gravas de forma sub-angulosa, >2” en 15%.Una segunda capa de 0.20 – 1.50, con un material tipo arena arcillosa, de matriz color marrón oscuro con presencia de gravas de forma sub-angulosa y piedras grandes (rocas) >4” en un 50%.

11C-111.50

71+000

Presenta una primera capa de 0.00 – 0.70 de materiales finos tipo arena limosa, de color marrón oscuro con poca presencia de grava de forma sub-angulosa.Presenta una segunda capa de 0.70 – 1.50 de materiales finos tipo arena limosa, color marrón oscuro, no se aprecia presencia de grava en este estrato.

12C-121.50

71+650

Presenta una primera capa de 0.00 – 0.80 de material fino tipo arena arcillosa, de color marrón oscuro, sin presencia de gravas.Una segunda capa de 0.80 – 1.10 de material fino tipo arena arcillosa, mas fino que la capa anterior y mas húmeda, no presenta gravas.Una tercera capa de 1.10 – 1.50 de material fino tipo arena limosa – arena arcillosa, de color marrón oscuro, no presenta gravas.

13 C-131.50

71+990 Presenta materiales tipo arena bien graduada – arena limosa, con matriz de color marrón claro.El material presenta gravas >2” en un 45% y bolones


grandes en un 40% de la masa, cuya forma varia de redondeada a sub-redondeada.

14C-141.50

72+501

Presenta materiales granulares del tipo grava limosa. Matriz arenosa de color marrón oscuro, presenta gravas >2” en un 60” y piedras de gran tamaño >4” en un 40% de forma sub-angulosa.

15C-151.50

73+000

Presenta una primera capa de 0.00 – 0.15 de material tipo grava limosa, presenta la grava de forma angulosa en una matriz de color marrón oscuro, la grava es de tamaño maximo de 2”.Una segunda capa de 0.15 – 1.50 de material tipo grava limosa, la grava es e forma angulosa en una matriz de color marrón oscuro. Presenta grava >2” en 15% y grava >3” en 10%.

16C-161.50

73+490

Presenta una sola capa de 0.00 – 1.50, de material fino tipo limo – arcilloso de color marrón, con presencia de gravas. Se presentan gravas de tamaño >2” en 20% y gravas de tamaño >5” en 10%, la grava mayor corresponde a bolonería.

17C-171.50

74+000

Presenta dos capas diferenciadas, una de 0.00 – 0.60, que corresponde a un suelo tipo arena bien graduada – arena limosa, de color marrón claro.Una segunda capa de 0.60 – 1.50 que corresponde a un suelo tipo arena limosa de color marrón oscuro, con presencia de grava.

18C-181.50

74+500

Presenta una sola capa correspondiente a una matriz de suelo tipo arena arcillosa de color marrón, la misma que presenta en un estrato de 0.00 – 0.80 grava de tamaño >2” en 40% y grava >4” en 20%; y luego en el estrato de 0.80 – 1.50, presenta piedras de gran tamaño (bolones).

19C-191.50

75+000

Presenta una sola capa de 0.00 – 1.50, de una sola matriz de suelo tipo arena arcillosa de color marrón. En esta capa se tiene la presencia de piedras de tamaño >2” en 60%, y piedras de tamaño >5” en 35%, las piedras son de forma angulosas a sub-angulosas.

20C-201.50

75+500

Presenta un solo estrato de 0.00 – 1.50, de material tipo arena limosa de color marrón oscuro, con presencia de gravas de forma angulosa, y piedras de tamaño >4” en 10%.

21C-211.50

76+000

Presenta un primer estrato de 0.00 – 0.80, con presencia de material tipo grava limosa en una matriz de color marrón claro, con gravas de forma angulosa. Presenta piedras que tiene un tamaño >2” en 20%.Un segundo estrato de 0.80 – 1.10, con presencia de material del tipo arena limosa – arena arcillosa, de matriz color marrón oscuro.El tercer estrato de 1.10 – 1.50, corresponde a roca.

22C-221.50

76+500

Presenta un solo estrato de 0.00 – 1.50, de material tipo arena limosa de color marrón claro, con presencia de gravas de forma angulosa. Se tiene que el tamaño de la grava se presenta de la siguiente manera: >2” en 30% y >4” (piedras grandes) en 20%.

23 C-23 77+000 Presenta un solo estrato de 0.00 – 1.50, de material


1.50

tipo grava limosa – grava arcillosa, con matriz color marrón claro. La grava es de forma angulosa con una distribución de tamaño >2” en 60% y piedras >4” en 30%.

24C-241.50

77+500

Presenta un primer estrato de 0.00 – 0.13, de material tipo arena limosa de color marrón oscuro.Una segunda capa de 0.13 – 1.50, de material tipo grava limosa con matriz de color marrón claro y cn presencia de grava de forma angulosa a sub-angulosa de tamaño >2” en 40% y de tamaño >4” en 20%.

PERFL ESTRATIGRAFICO

La elaboración del perfil estratigráfico, requiere de una clasificación de materiales que se obtiene mediante análisis y ensayos de laboratorio sobre las muestras extraídas en el campo. La interpretación de los resultados obtenidos permite clasificar los suelos, definir los horizontes de material homogéneo y establecer la estratigrafía como se muestra en el plano adjunto en el anexo.

3.2 Trabajos de Laboratorio

Las muestras disturbadas del suelo, provenientes de cada una de las exploraciones, fueron sometidas a ensayos de acuerdo a las recomendaciones de la American Society of Materials (ASTM), lo mismo que permitió evaluar las propiedades de los suelos mediante ensayos físico-mecánicos. Los ensayos se efectuaron por cada variación estratigráfica en conformidad con las especificaciones dadas en el reglamento EG-2000.En el acápite “registro de perfil estratigráfico”, se presenta el registro de las calicatas C-1 hasta C-24.En el cuadro Nº 03 “Ensayos de Mecánica de Suelos” se presenta los diferentes ensayos que se realizaran, describiendo el propósito de cada uno.

CUADRO Nº 03

ENSAYO USO AASHTO ASTM TAMAÑO MUESTRA PROPOSITO

Análisis Granulométrico por tamizado

clasificación T88 D422 2.50 kgDeterminar la distribución del tamaño de partículas del suelo

Limite liquido clasificación T89 D4318 2.50 kg Hallar el contenido de agua entre los estados líquidos y plástico

Limite plástico clasificación T90 D4318 2.50 kg Hallar el contenido de agua entre los estados plástico y semisólido

Índice plástico clasificación T90 D4318 2.50 kgHallar el rango contenido de agua por encima del cual, el suelo esta en un estado plástico.

Proctor Modifcado Diseño de espesores T180 D1557 45.0 kg

Determinar el Optimo Contenido de Humedad, para alcanzar la Máxima Densidad Seca.

CBR Diseño de espesores

T193 D1883 45.0 kg Determina la capacidad de soporte del suelo, el cual permite inferir el


modulo resiliente del suelo

3.3 Descripción de los ensayos de laboratorio

Propiedades Físicas En cuanto a los ensayos a ejecutar, se puede realizar una breve explicación de los ensayos y los objetivos de cada uno de ellos. Cabe anotar que los ensayos físicos corresponden a aquellos que determinan las propiedades índices de los suelos y que permiten su clasificación.

Análisis Granulométrico por Tamizado (ASTM D-421)La granulometría es la distribución de las partículas de un suelos de acuerdo a su tamaño que se determina mediante el tamizado o paso del agregado por mallas de distinto diámetro hasta el tamiz Nº 200 (de diámetro 0.074 mm), considerándose el material que pasa dicha malla en forma global. Para conocer su distribución granulométrica por debajo de ese tamiz se hace el ensayo de sedimentación. El análisis granulométrico deriva en una curva granulométrica, donde se plotea el diámetro de tamiz versus el porcentaje acumulado que pasa o que retiene el mismo, de acuerdo al uso que se quiera dar al agregado.

Limite Liquido (ASTM D-423) y Limite Plástico (ASTM D-424)Se conoce como plasticidad de un suelo a la capacidad de este de ser moldeable. Esta depende de la cantidad de arcilla que contiene el material que pasa la malla Nº 200, por que este material actúa como ligante.Un material, de acuerdo al contenido de humedad en la cual se encuentra húmedo de modo que no puede moldearse, se dice que esta en estado semilíquido. Conforme se le va quitando agua, llega un momento en el que el suelo, sin dejar de estar húmedo, comienza a adquirir una consistencia que permite moldearlo o hacerlo trabajable, entonces se dice que esta en estado plástico.Al seguir quitando agua, llega un momento en el que el material pierde su trabajabilidad y se cuarte al tratar de moldearlo, entonces se dice que esta en estado semi seco. El contenido de humedad en el cual el agregado pasa del estado semilíquido al plástico es el limite liquido (ASTM D-423), y el contenido de humedad es el que pasa del estado plástico al semi seco es el limite plástico (ASTM D-424).

En el cuadro Nº 04 “Resumen de valores del ensayos de limite de consistencia” (LL y LP)

CUADRO Nº 04Nº Progresiva Calicata Muestra Prof. (m) L.L. (%) L.P. (%) I.P. (%)

1 66+100 C – 1 M – 1 0.00 – 1.50 NP NP NP2 66+510 C – 2 M – 1 0.00 – 1.50 19.0 NP NP

3 67+020 C – 3M – 1 0.00 – 0.20 NP NP NPM – 2 0.20 – 1.50 21.0 NP NP

4 67+500 C – 4 M - 1 0.00 – 1.50 20.0 16.0 4.068+010 C – 5 M – 1 0.00 – 0.12 17.0 NP NP


5 M – 2 0.12 – 1.50 19.0 14.0 5.0

6 68+470 C – 6M – 1 0.00 – 0.10 NP NP NPM – 2 0.10 – 1.50 ROCA

7 69+000 C – 7M – 1 0.00 – 0.30 NP NP NPM – 2 0.30 – 1.50 NP NP NP

8 69+500 C – 8 M – 1 0.00 – 1.50 18.0 NP NP9 69+990 C - 9 M – 1 0.00 – 1.50 NP NP NP

10 70+500 C – 10M – 1 0.00 – 0.20 20.0 16.0 4.0M – 2 0.20 – 1.50 26.0 18.0 8.0

11 71+000 C - 11M – 1 0.00 – 0.70 NP NP NPM – 2 0.70 – 1.50 20.0 NP NP

12 71+650 C – 12M – 1 0.00 – 0.80 31.0 16.0 15.0M – 2 0.80 – 1.10 24.0 15.0 9.0M – 3 1.10 – 1.50 19.0 15.0 4.0

13 71+990 C – 13 M – 1 0.00 – 1.50 NP NP NP14 72+501 C - 14 M – 1 0.00 – 1.50 21.0 NP NP

15 73+000 C – 15M – 1 0.00 – 0.15 25.0 17.0 8.0M – 2 0.15 – 1.50 19.0 NP NP

16 73+490 C – 16 M – 1 0.00 – 1.50 22.0 17.0 5.0

17 74+000 C - 17M – 1 0.00 – 0.15 NP NP NPM – 2 0.15 – 0.60 NP NP NPM – 3 0.60 – 1.50 NP NP NP

18 74+500 C – 18 M – 1 0.00 – 1.50 23.0 15.0 8.019 75+000 C – 19 M – 1 0.00 – 1.50 26.0 16.0 10.020 75+500 C – 20 M – 1 0.00 – 1.50 22.0 NP NP

21 76+000 C – 21M – 1 0.00 – 0.80 23.0 NP NPM – 2 0.80 – 1.10 24.0 19.0 5.0

22 76+500 C – 22 M – 1 0.00 – 1.50 26.0 22.0 4.023 77+000 C – 23 M – 1 0.00 – 1.50 26.0 20.0 6.0

24 77+500 C – 24M – 1 0.00 – 0.13 28.0 23.0 5.0M – 2 0.13 – 1.50 23.0 NP NP

Contenido de Humedad Natural (ASTM D-2216)El contenido de humedad de una muestra indica la cantidad de agua que esta contiene, expresada como un porcentaje del paso de agua entre el peso del material seco. En cierto modo este valor es relativo, porque depende de las condiciones atmosféricas que pueden ser variables.Entonces lo conveniente es realizar este ensayo y trabajar casi inmediatamente con este resultado, para evitar distorsiones al momento de los cálculos.Teniendo en cuenta los resultados del laboratorio, se resumen los valores de humedad que presentan los suelos. En el cuadro Nº 4, “Resumen de valores del Ensayo ASTM D2116”, en este cuadro se asocia la ubicación , la profundidad y las humedades por estrato de la calicata evaluada..

Clasificación de Suelos por el Método SUCS y AASHTOLos diferentes tipos de suelos son definidos por el tamaño de sus partículas. Son frecuentemente encontrados en combinación de dos o más tipos de suelos diferentes, como por ejemplo arenas, gravas, limo, arcillas y limo arcilloso, etc. La determinación


del rango de tamaño de las partículas (gradación) es según la estabilidad del tipo de ensayos para la determinación de los límites de consistencia. Uno de los más usuales sistemas de clasificación de suelos es el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS), el cual clasifica al suelo en 15 grupos identificados por nombre y por términos simbólicos.El sistema e clasificación para construcción de carreteras AASHTO, es también usado de manera general. Los suelos pueden ser también clasificados en grandes grupos, pueden ser porosos, de grano grueso o grano fino, granular o no granular y cohesivo, semi cohesivo y no cohesivo.Con los resultados de propiedades como índices de consistencia, humedad y análisis granulométricos se presentan el cuadro Nº 05.

CUADRO Nº 05

Nº Progresiva Calicata Muestra Prof. (m)Contenido Humedad

SUCS AASHTO

1 66+100 C – 1 M – 1 0.00 – 1.50 7.1 % SM A-1-b(0)2 66+510 C – 2 M – 1 0.00 – 1.50 5.6 % SW - SM A-1-b(0)

3 67+020 C – 3M – 1 0.00 – 0.20 1.7 % SM A-1-b(0)M – 2 0.20 – 1.50 2.7 % SM A-1-b(0)

4 67+500 C – 4 M - 1 0.00 – 1.50 3.3 % SM - SC A-1-b(0)

5 68+010 C – 5M – 1 0.00 – 0.12 1.3 % SM A-1-b(0)M – 2 0.12 – 1.50 4.2 % SM - SC A-4(0)

6 68+470 C – 6M – 1 0.00 – 0.10 1.6 % SP - SM A-1-a(0)M – 2 0.10 – 1.50 ROCA

7 69+000 C – 7M – 1 0.00 – 0.30 5.2 % SW - SM A-1-a(0)M – 2 0.30 – 1.50 5.2 % SW - SM A-1-a(0)

8 69+500 C – 8 M – 1 0.00 – 1.50 6.9 % SM A-1-b(0)9 69+990 C - 9 M – 1 0.00 – 1.50 1.4 % SM A-1-b(0)

10 70+500 C – 10M – 1 0.00 – 0.20 1.5 % SM - SC A-1-b(0)M – 2 0.20 – 1.50 8.3 % SC A-4(1)

11 71+000 C - 11M – 1 0.00 – 0.70 8.7 % SM A-2-4(0)M – 2 0.70 – 1.50 10.6 % SM A-2-4(0)

12 71+650 C – 12M – 1 0.00 – 0.80 5.5 % SC A-2-6(1)M – 2 0.80 – 1.10 6.2 % SC A-2-4(0)M – 3 1.10 – 1.50 7.9 % SM - SC A-1-b(0)

13 71+990 C – 13 M – 1 0.00 – 1.50 2.2 % SW - SM A-1-b(0)14 72+501 C - 14 M – 1 0.00 – 1.50 7.6 % GM A-1-b(0)

15 73+000 C – 15M – 1 0.00 – 0.15 7.1 % GC A-2-4(0)M – 2 0.15 – 1.50 2.7 % GP - GM A-1-a(0)

16 73+490 C – 16 M – 1 0.00 – 1.50 2.3 % SM - SC A-1-b(0)

17 74+000 C - 17M – 1 0.00 – 0.15 2.5 % SW -SM A-1-b(0)M – 2 0.15 – 0.60 1.1 % SW - SM A-1-a(0)M – 3 0.60 – 1.50 2.7 % SM A-1-b(0)

18 74+500 C – 18 M – 1 0.00 – 1.50 5.7 % SC A-4(0)19 75+000 C – 19 M – 1 0.00 – 1.50 3.4 % SC A-2-4(0)20 75+500 C – 20 M – 1 0.00 – 1.50 3.5 % SM A-1-b(0)


21 76+000 C – 21M – 1 0.00 – 0.80 3.3 % GM A-1-b(0)M – 2 0.80 – 1.10 8.9 % SM - SC A-2-4(0)

22 76+500 C – 22 M – 1 0.00 – 1.50 3.5 % SM A-1-b(0)23 77+000 C – 23 M – 1 0.00 – 1.50 3.0 % GM - GC A-1-a(0)

24 77+500 C – 24M – 1 0.00 – 0.13 1.1 % SM A-1-b(0)M – 2 0.13 – 1.50 2.9 % GM A-1-b(0)

4.0 PROPIEDADES MECÁNICAS

Los ensayos para definir las propiedades mecánicas, permiten determinar la resistencia de los suelos o comportamiento frente a las solicitaciones de cargas.

Ensayo Próctor Modificado (ASTM D-1557)El ensayo de próctor se efectúa para determinar un óptimo contenido de humedad, para la cual se consigue la máxima densidad seca del suelo con una compactación determinada. Este ensayo se debe realizar antes de usar el agregado sobre el terreno, para así saber que cantidad de agua se debe agregar para obtener la mejor compactación.Con este procedimiento de compactación se estudia la influencia que ejerce en el proceso el contenido inicial de agua del suelo, encontrando que valor es de fundamental importancia en la compactación lograda. En efecto, se observa que a contenidos de humedad creciente, a partir de valores bajos, se obtienen mas altos pesos específicos secos y por lo tanto mejores compactaciones del suelo, pero que esta tendencia no se mantiene indefinidamente, sino que al pasar la humedad de un cierto valor, los pesos específicos secos obtenidos disminuían, resultado peores compactaciones en la muestra. Es decir, para un suelo dado y empleando el procedimiento descrito, existe una humedad inicial, llamada la “optima”, que produce el maximo peso especifico seco que puede lograrse con este procedimiento de compactación. Lo anterior puede explicarse, en términos generales, teniendo en cuenta que, a bajos contenidos de agua, en los suelos finos, del tipo de los suelos arcillosos, el agua esta en forma capilar `produciendo compresiones entre las partículas constituyentes del suelo lo cual tiende a formar grumos difícilmente desintegrables que dificultan la compactación. El aumento en el contenido de agua disminuye esa tensión capilar en el agua haciendo que una misma energía de compactación produzca mejores resultados. Empero, si el contenido de agua es tal que haya exceso de agua libre, el grado de llenar casi los vacíos del suelo, esta impide una buena compactación, puesto que no puede desplazarse instantáneamente bajo los impactos del pistón.

California Bearing Ratio – CBR (ASTM D-1883)El índice de California (CBR) es una medida de la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo, bajo condiciones de densidad y humedad, cuidadosamente controladas. Se usa en el proyecto de pavimentos flexibles auxiliándose de curvas empíricas. Se expresa en porcentaje como la razón de la carga unitaria que se requiere para


introducir un pistón a la misma profundidad en una muestra de tipo piedra partida. Los valores de carga unitaria para las diferentes profundidades de penetración dentro de la muestra patrón están determinados. El CBR que se usa para proyectar, es el valor que se obtiene para una profundidad de 0.1 pulgadas. Como el CBR de un agregado varia de acuerdo a su grado de compactación y el contenido de humedad, se debe repetir cuidadosamente en el laboratorio las condiciones del campo, para lo que se requiere un control minucioso. A menos que sea seguro que el suelo no acumulara humedad después de la construcción, los ensayos CBR se llevan a cabo sobre muestras saturadas.

En el cuadro Nº 06 “resumen de valores del ensayo ASTM D-1883”, se muestra las características mecánicas de los suelos, valores con los que se ha calculado la capacidad de soporte del suelo de fundación (subrasante)

CUADRO Nº 06

Nº Progresiva Calicata Muestra Prof. (m)L.L.(%)

Proctor CBR

MDS OCH 95% 100%

1 66+510 C – 2 M-1 0.00 – 1.50 19.0 2.056 8.5 16.4 25.8

2 70+500 C – 10 M-2 0.20 – 1.50 26.0 2.070 9.9 10.1 20.0

3 71+650 C – 12 M-1 0.00 – 0.80 31.0 2.066 10.1 8.8 16.2

4 71+990 C – 13 M-1 0.00 – 1.50 NP 2.113 7.9 14.0 24.7

5 73+000 C – 15 M-2 0.15 – 1.50 19.0 2.293 6.0 29.9 67.5

6 73+490 C – 16 M-1 0.00 – 1.50 22.0 2.081 8.1 14.1 24.0

7 74+000 C – 17 M-3 0.60 – 1.50 NP 2.209 6.7 26.5 45.4

8 76+000 C – 21 M-1 0.00 – 0.80 23.0 2.238 7.2 35.2 63.0

5.0 PERFIL ESTRATIGRÁFICO

Con la información integrada, tanto de campo como en laboratorio, se ha establecido los horizontes de los materiales que se encuentren en la vía. Cada exploración genero la descripción de campo de los suelos y con los resultados de laboratorio se ha establecido técnicamente los tipos de suelos y se han generado los estratos.

Descripción del PerfilEn el perfil estratigráfico, se muestra las propiedades de los materiales encontrados hasta la profundidad de 1.50 m, en la que se aprecia o verifica la poca variabilidad de los suelos existentes, en este sentido se tiene 13 calicatas de un solo estrato, 08 calicatas con dos estratos y 03 calicatas de tres estratos.De acuerdo a la clasificación SUCS se tiene la incidencia de: SM (33%), SW-SM (18%), SC (12%), SM-SC (11%), GM (10%), Roca (5%), GP-GM (4%) y GM-GC (4%).Según la clasificación AASHTO, la incidencia es: A-1-b(0) (53%), A-1-a(0) (19%), A-2-4(0) (10%), A-4(0) (8%) y A-2-6(0) (2%). La incidencia es de acuerdo a las profundidades de perforación de las calicatas.


Por las características de los suelos existentes del terreno, se establece que para fines de diseño del pavimento, el proyecto en estudio será evaluado como un solo tramo.

Primera CapaCorresponde a la superficie de rodadura existente, que esta compuesta por material natural (granular), cuyo espesor varia entre 0.10 y 1.50 m, la que se encuentra compuesta por material tipo A-1-a(0), A-1b(0), A-2-4(0), A-2-6(0) y A-4(0); el suelo presenta buenas características de resistencia y es medianamente compacto, es de forma subangulosa – sub redondeada de tamaño maximo variable entre 2” y 4”, los finos presentan una plasticidad variable (no plásticos a medianamente plásticos).El material de este primer estrato presenta una granulometría variada, desde arenas (limosas – arcillosas) hasta presencia de piedras de gran tamaño, que no cumple con los requisitos de granulometría para un material de afirmado.

Segunda CapaEl tramo se caracteriza por presentar materiales del tipo A-1-a(0), A-1-b(0), A-2-4(0), A-4(0) y roca. Existen 08 calicatas con presencia de esta capa. No se presentaron existencia de suelos inadecuados y de nivel freático en esta capa.La capa en general se encentra conformada por materiales de buena a mediana resistencia, arena gruesa con o sin material ligante y roca, y con finos medianamente plásticos, presencia de piedras de formas variadas; La grava se caracteriza por ser sub redondeada y sub angulosa de tamaño maximo que varia ente 2” y mayor a 4” de muy buena resistencia, medianamente denso y resistente, con presencia de bolonería de tamaño variable de 6” a 14”.

Tercera CapaEsta capa, presenta materiales clasificados como A-1-b(0) y roca. El material que conforma este tramo muestra un estado regular a bueno como terreno de fundación.En este estrato la grava es de forma sub angulosa y sub redondeada, medianamente densa, el tamaño varía entre 2” a 4”, la grava es de buena resistencia, con presencia de botonería de T.M. variable de 6” a 15”. La arena varia de grano medio a fino y de grano medio a grueso. Los finos son medianamente plásticos y no plásticos.

6.0 PRESENCIA DE SUELOS ORGÁNICOS Y EXPANSIVOS

6.1 Suelos Orgánicos La verificación de la presencia de suelos orgánicos en el terreno de fundación se realizo al momento de ejecutar las prospecciones de campo. De dicha inspección se concluye que no existen suelos orgánicos en todo el tramo de la carretera.6.2 Suelos ExpansivosUn suelo expansivo es aquel que muestra un cambio volumétrico significativo bajo la acción del agua. La presencia de suelos expansivos se determino después de realizar


los ensayos de laboratorio de las diferentes muestras obtenidas. De dicha evaluación se concluye que no existen suelos expansivos a lo largo de todo el tramo de la carretera.

7.0 CAPACIDAD DE SOPORTE DEL SUELO

Para la determinación del CBR de la subrasante se ha considerado la variación de los diferentes tipos de suelos encontrándose según el perfil estratigráfico, seleccionado para cada tipo de suelo muestras representativas para ser sometidas a ensayos de CBR, de los cuales se concluye que existen tramos cuyo suelo de fundación varían de regular a bueno.Las pruebas a las que fueron sometidas las muestras se encuentran dentro de lo establecido en las normas, y los valores han sido obtenidos para un 95% de la MDS según el Proctor Modificado.En el Cuadro Nº 07 “CBR de la subrasante”, se muestra los valores de CBR obtenidos al 95% y 100% de la MDS.

CUADRO Nº 07

NºProgresiva

kmCalicata Profundidad

Clasificación CBR

SUCS AASHTO 95% 100%

1 66+510 C-2 0.00 – 1.50 SW-SM A-1-b(0) 16.4 25.8

2 70+500 C-10 0.20 – 1.50 SC A-4(1) 10.1 20.0

3 71+650 C-12 0.00 – 0.80 SC A-2-6(1) 8.8 16.2

4 71+990 C-13 0.00 – 1.50 SW-SM A-1-b(0) 14.0 24.7

5 73+000 C-15 0.15 – 1.50 GP-GM A-1-a(0) 29.9 67.5

6 73+490 C-16 0.00 – 1.50 SM-SC A-1-b(0) 14.1 24.0

7 74+000 C-17 0.60 – 1.50 SM A-1-b(0) 26.5 45.4

8 76+000 C-21 0.00 – 0.80 GM A-1-b(0) 35.2 63.0

8.0 CONCLUSIONES

8.1 Para la caracterización de los suelos del terreno de fundación de la carretera, se ha ejecutado 24 pozos exploratorios o perforaciones a "cielo abierto" (calicatas) de 1.5 m de profundidad, distanciadas entre 500 m. uno del otro y distribuidos en forma alternada, por lo cual la información obtenida es representativa de la zona en estudio.

8.2 A la fecha de estudio (Setiembre – 2008), no se ha ubicado el nivel freático; sin embargo, de acuerdo a las características hidrológicas de la zona, régimen de lluvias, y orografía; es indispensable el cumplimiento irrestricto de las recomendaciones expuestas en el Capítulo de Drenaje, a fin de evitar fallas asociadas a movimientos del agua en el pavimento, principalmente por flujo de agua que se infiltre de la superficie.

8.3 El presente estudio se ha realizado con la finalidad de investigar las características del suelo de fundación y del estado actual de la vía,


factores que permiten establecer las actividades de rehabilitación y/o mejoramiento que la vía en estudio requiere.

8.4 En base a la exploración de suelos y a los resultados de laboratorio, se ha determinado que la subrasante se encuentra conformada mayormente por materiales con características friccionantes, a los que se les asocia una resistencia de media a alta para fines de diseño del pavimento, por lo cual se ha visto conveniente considerar la vía en un solo tramo.

8.5 Se tomaron muestras representativas de todos los tipos de suelos y de los estratos presentados en cada prospección, las cuales fueron analizadas en el laboratorio, permitiendo así conocer la estratigrafía del emplazamiento del proyecto.

8.6 De acuerdo a la clasificación SUCS la incidencia de suelos es: SM (33%), SW-SM (18%), SC (12%), SM-SC (11%), GM (10%), Roca (5%), GP-GM (4%) y GM-GC (4%); y según la clasificación AASHTO, la incidencia es: A-1-b(0) (53%), A-1-a(0) (19%), A-2-4(0) (10%), A-4(0) (8%) y A-2-6(0) (2%).

8.7 La composición estructural de la vía, corresponde a un camino de material tipo granular con características de arenas limosas y presencia de gravas de tamaño mediano a grandes, correspondiente a terreno natural.

8.8 Los ensayos de C.B.R. (ASTM D-1883) ejecutados con la finalidad de conocer la Capacidad de Soporte de los suelos del terreno de fundación existentes arrojan valores que varían desde 8.8% - 35.2% (al 95% de la MDS), con los cuales se han obtenido un CBR de diseño (al 95% de la Máxima Densidad Seca) para el calculo del espesor del pavimento de la vía en estudio igual a 13.00 % (calculado con el percentil 75%).

ESTUDIO DE CANTERAS Y FUENTES DE AGUA

1.0 INTRODUCCIÓN

Los trabajos de mecánica de suelos realizados en canteras se desarrollaron con la finalidad de investigar las características de los materiales que permitan establecer que canteras serán utilizadas en las distintas capas estructurales del pavimento (Afirmado), áreas de préstamo de material para conformar los rellenos, así como agregados pétreos para la elaboración de concretos hidráulicos. Seleccionando únicamente aquellas que demuestren que la cantidad y calidad del material existente sean los adecuados y suficientes para la construcción de la vía.

Los trabajos de campo se orientan a explorar el sub suelos, mediante la ejecución de calicatas en el área en estudio de las canteras. Se tomaron muestras disturbadas de


cada una de las exploraciones ejecutadas, las mismas que serán remitidas al laboratorio especializado para los análisis correspondientes.

Los trabajos de laboratorio se orientaran a determinar las características físicas y mecánicas de los suelos obtenidos del muestreo, las que servirán de base para determinar las características de cada tipo de cantera y definir su uso.

2.0 METODOLOGÍA DEL ESTUDIO DE CANTERAS

El estudio de canteras comprende la ubicación, investigación y comprobación física, mecánica y química de los materiales agregados inertes para las capas de relleno, Afirmado y Concreto Hidráulico. Asimismo se efectuaran la investigación de fuentes de agua para la elaboración de la mezcla y compactación de las capas de relleno y afirmado. Se seleccionara únicamente aquellas canteras que demuestren que la calidad y cantidad de material existente son adecuadas y suficientes para la construcción total de la vía. Adicionalmente se verificara que la explotación de las canteras seleccionadas cumpla con las exigencias de la conservación ambiental.

2.1 Investigación de Campo

Exploración

Previo a la etapa de exploración se investigara las canteras utilizadas en proyectos anteriores en la zona y aquellos utilizados por el MTC para el mantenimiento de la vía. Con dicha información se realizara el reconocimiento de campo, en toda el área de influencia del proyecto, fijándose las áreas donde existan depósito de materiales inertes cuyas características son aparentemente adecuadas para ser utilizadas como material de agregados para la construcción de la carretera.

Excavación de Calicatas en Canteras de Agregados

Una vez ubicados los depósitos, se procederá a su investigación geotécnica mediante la excavación de calicatas a la profundidad mínima igual a la profundidad máxima explotación, para determinar las características del material y su potencia.

Del material extraído se separara el material mayor de 3”, material entre 2” – 3” y material menor de 2”. Se realizara la descripción de la calicata y se obtendrán muestras representativas del material explorado. Las muestras representativas serán analizadas en el laboratorio de mecánica de suelos, con la finalidad de determinar el área por explotarse y se realizarán mediciones de la superficie seleccionada mediante levantamientos topográficos referenciados con el eje de la carretera. La ubicación y descripción de las canteras se presentan en el cuadro Nº 08 denominado “Relación de Canteras Ubicadas”.


CUADRO Nº 08 “Relación de Canteras Ubicadas”

CANTERA ACCESOESTADO

ACCESOPROGRESIVA LADO USOS PROPIETARIOS

Quilca Si Bueno Km 63+650 Derecho Afirmado Comunidad

Río San Juan Si Regular Km 76+000 Derecho Concreto Municipio

Río San Juan Si Regular Km 73+030 Derecho Concreto Particular

Cascani No Bueno Km 11+500 Derecho Afirmado Municipio

Camayoc No Regular Km 71+660 Izquierdo Afirmado Particular

En lo que respecta a fuentes de agua, se procedió a su ubicación y a la toma de muestras representativas. Las mismas que se analizaron en el laboratorio para los correspondientes ensayos de calidad.

En el cuadro Nº 09 “Fuente de Agua”, se presenta la fuente de agua permanente, la misma que fue sometidas a ensayos químicos de laboratorio, con la finalidad de determinar si presentan cantidades perjudiciales de ácidos, álcalis, sales como cloruros o sulfatos, materia orgánica y otras sustancias que pueden ser nocivos para los materiales que componen las obras hidráulicas.

CUADRO Nº 09 “Fuentes de Agua”Nº FUNTE DE

AGUAACCESO

PROGRESIVA UBICACION PROPIETARIO

1 Río San Juan 150 m. 76+000 Lado Derecho -.-

2 Río San Juan 120 m. 73+030 Lado Derecho -.-

2.2 Trabajos de Laboratorio

Los trabajos de laboratorio permitirán evaluar las propiedades de los suelos mediante ensayos físicos mecánicos y químicos. Las muestras disturbadas de suelos, provenientes de cada una de las exploraciones, serán sometidas a ensayos de acuerdo a las recomendaciones de la American Society of Testing and Materials (ASTM).

Los ensayos de laboratorio para determinar las características físicas, químicas y mecánicas de los materiales de cantera; se efectuaran de acuerdo al Manual de Ensayos de Materiales para Carreteras el MTC (EM-2000) y son:

CUADRO Nº 10

ENSAYO USO AASHTO ASTM PROPOSITO

Análisis Granulométrico por tamizado

clasificación T88 D422Determinar la distribución del tamaño de partículas del suelo

Limite liquido clasificación T89 D4318Hallar el contenido de agua entre los estados líquidos y plástico

Limite plástico clasificación T90 D4318 Hallar el contenido de agua entre los estados plástico y


semisólido

Índice plástico clasificación T90 D4318

Hallar el rango contenido de agua por encima del cual, el suelo esta en un estado plástico.

Equivalente de Arena

Calidad Agregado T176 D2419

Determinación rápida de la cantidad de finos en los agregados

Abrasión (los Ángeles) T96 C131

C535

Cuantificación de la dureza o resistencia al impacto de los agregados gruesos.

Proctor modificado

Diseño de espesores T180 D1557

Determinación del Optimo Contenido de Humedad y de la máxima densidad seca del material.

CBR Diseño de espesores T193 D1883

Determina la capacidad de soporte del suelo, el cual permite inferir el modulo resiliente del suelo

Propiedades Físicas

Cabe anotar que los ensayos físicos corresponden a aquellos que determinan las propiedades índices de los suelos que permiten su clasificación.

Clasificación de Suelos por el Método SUCS y AASHTO

El sistema mas usual de clasificación de suelos es el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS), el cual clasifica al suelo en 15 grupos identificados por nombre y por términos simbólicos.

El Sistema de Clasificación para Construcción de Carreteras AASHTO, es también muy usado de manera general. Los suelos pueden ser también clasificados en grandes grupos, pueden ser porosos. De grano grueso o grano fino, granular o no granular y cohesivo, semi cohesivo y no cohesivo.

Otra característica importante de los suelos es su humedad natural, puesto que la resistencia de los suelos de subrasante , en especial de los finos, se encuentra directamente asociada con las condiciones de humedad y densidad que estos suelos presenten.

Con los resultados de propiedades índices y análisis granulométrico, se presenta el cuadro Nº 4 “clasificación de Suelos – Canteras”, que resume los resultados principales de los materiales ensayados, incluyendo las clasificaciones SUCS y AASHTO.

CUADRO Nº 11 “Clasificación de Suelos – Canteras”

Nº CANTERA SUCS AASHTOUSO

PROPUESTO

1 Quilca km 63+650 SW – SM A-1-b(0) Afirmado

2 Río San Juan km 73+030 GW – GM A-1-a(0) Concreto


3 Río San Juan km 76+000 GP – GM A-1-a(0) Concreto

4 Cascani GC A-2-6(1) Afirmado

5 Camayoc SC A-2-6(0) Afirmado

Propiedades Mecánicas

Son ensayos que permiten determinar la resistencia de los suelos o comportamiento frente a las solicitaciones de carga.

Ensayo de Próctor Modificado (ASTM D-1557)

El ensayo de Próctor Modificado, se efectúa para obtener un óptimo contenido de humedad, para la cual se consigue la máxima densidad seca del suelo con una compactación determinada. Este ensayo se debe realizar antes de usar el agregado sobre el terreno, para así saber que cantidad de agua se debe agregar para obtener lamedor compactación.

California Bearing Ratio – CBR (ASTM D-1883)

El índice de California (CBR) es una medida de la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo, bajo condiciones de densidad y humedad, cuidadosamente controladas.

Ensayo de Equivalente de Arena (ASTM D-2419)

Los ensayos de equivalente de arena sirven como prueba rápida para determinar la proporción relativa del contenido de polvo (finos) nocivo, ó material arcilloso, en suelos o agregados finos.

La prueba separa la arena de la parte gruesa, se determina una lectura comparativa entre la arena suspendida y la arena asentada en el cilindro de medición. Las pruebas se pueden hacer en el laboratorio o en el terreno.

Propiedades Químicas

Los ensayos químicos efectuados en algunas de las muestras obtenidas en el campo, se realizaron a fin de determinar los contenidos de:

Sales Solubles Totales Cloruros expresados como ion cloruro Sulfatos expresados como ion SO4

El certificado de laboratorio presentado en el Acápite de Anexos “Propiedades Químicas – Canteras”, muestra los valores resultantes. Dada la tendencia a la homogeneidad de los suelos en el área de trabajo, se estima que los resultados obtenidos pueden extenderse a las demás muestras.

2.3 Descripción de Canteras

Existen bancos de materiales cuyos agregados pueden ser utilizados como materiales de construcción en las diferentes etapas. Se han seleccionados aquellas cuya cantidad y calidad del material existente son adecuadas y suficientes para la realización de la obra total de la vía.


En el tramo en estudio se ubicaron 04 canteras para el aprovisionamiento e materiales para la conformación de rellenos, afirmado y agregados para concreto de cemento Pórtland. Los trabajos de exploración de campo fueron realizados durante el mes de Setiembre del 2008.

CANTERA QUILCA:

a. UBICACIÓN: se ubica a 2.5 km del inicio del tramo, específicamente en el km 63+650 lado derecho de la vía Chincha – Huanchos – Palca.

b. ACCESIBILIDAD: la cantera se presenta a un costado de la vía, a 50 m.

c. POTENCIA: Presenta una potencia de 14000 m3.

d. USOS: Material propuesto para su empleo en Afirmado.

e. RENDIMIENTO: Presenta un rendimiento estimado de 90%.

f. EVALUACION: Los resultados de los ensayos de laboratorio de las muestras indican que el material corresponde a un SW – SM (arena bien graduada – arena limosa), que no presenta plasticidad.

El agregado mineral grueso es de forma angulosa, los agregados pétreos no satisfacen los requisitos de calidad para su empleo en Afirmado, por no presentar plasticidad (material de liga), por tanto deben emplearse en mezcla con otro que le proporcione liga

g. PROCESAMIENTO: La extracción y explotación se realizara con equipo convencional; cargador frontal, tractor, zaranda y volquetes.

El material se procesará in situ, las mismas que constaran de zarandas para la separación de los agregados pétreos mayores a 2”.

h. EXPLOTACION: El periodo de explotación es todo el año.

i. PROPIEDAD: Comunidad de Huancho

CANTERA CASCANI:

a. UBICACIÓN: se ubica a 11.50 km del tramo, específicamente en el km 11+500 lado derecho de la carretera Desvío Palca – San Juan – Tantara.





f. EVALUACION: Los resultados de los ensayos de laboratorio de las muestras indican que el material corresponde a una GC (grava arcillosa), con alta plasticidad, el mismo que esta propuesto para su empleo en mezcla para material de Afirmado.


El material se procesará in situ, las mismas que constaran de zarandas para la separación de los agregados, la mezcla se realizará en pista.


h. EXPLOTACIO: El periodo de explotación es todo el año.

i. PROPIEDAD: Municipio

CANTERA CAMAYOC:

a. UBICACIÓN: se ubica en el km 71+660 del tramo, específicamente en el lado izquierdo de la carretera en estudio.





f. EVALUACION: Los resultados de los ensayos de laboratorio de las muestras indican que el material corresponde a una SC (arena arcillosa), con alta plasticidad, el mismo que esta propuesto para su empleo en mezcla para material de Afirmado.


El material se procesará in situ, las mismas que constaran de zarandas para la separación de los agregados, la mezcla se realizará en pista.

h. EXPLOTACION: El periodo de explotación es todo el año

i. PROPIETARIO: Particular

CANTERA RIO SAN JUAN (Km 76+000):

a. UBICACIÓN: se ubica a la altura del km 76+000 lado derecho de la vía en estudio, presenta un acceso de 150 m.

b. ACCESIBILIDAD: la cantera se presenta a lado derecho de la vía, a través de un camino a nivel de trocha carrozable en regular estado.


d. USOS: Material propuesto para su empleo en Concreto y Afirmado (mezcla).


f. EVALUACION: Los resultados de los ensayos de laboratorio de las muestras indican que el material corresponde a un GP – GM (grava pobremente graduada – grava limosa), como corresponde a material de río presenta cantos rodados y el agregado fino es no plástico.

El agregado mineral grueso es de forma redondeada, los agregados pétreos satisfacen los requisitos de calidad para su empleo en Concreto.



El material se procesará in situ, las mismas que constaran de zarandas para la separación de los agregados pétreos mayores a 2”. Para su empleo como material de Afirmado debe emplearse en mezcla con material de liga.

h. EXPLOTACION: La explotación es durante el periodo de estiaje.

i. PROPIEDAD: Lecho del río.

CANTERA RIO SAN JUAN (Km 73+030):

a. UBICACIÓN: se ubica a la altura del km 73+030 lado derecho de la vía en estudio, presenta un acceso de 180 m.

b. ACCESIBILIDAD: la cantera se presenta al lado derecho de la vía, a través de un camino a nivel de trocha carrozable en regular estado.


d. USOS: Material propuesto para su empleo en Concreto y Afirmado (mezcla).


f. EVALUACION: Los resultados de los ensayos de laboratorio de las muestras indican que el material corresponde a un GW – GM (grava bien graduada – grava limosa), como corresponde a material de río, este no presenta plasticidad.

El agregado mineral grueso es de forma sub redondeada, los agregados pétreos satisfacen los requisitos de calidad para su empleo en Concreto.


El material se procesará in situ, las mismas que constaran de zarandas para la separación de los agregados pétreos mayores a 2”. Para su empleo en Afirmado, debe emplearse en mezcla con material de liga.

h. EXPLOTACION: La explotación es durante el periodo de estiaje.

i. PROPIEDAD: Particular.

2.4 Trabajos de Gabinete

En base a los resultados de laboratorio y a la información de los espesores de las capas utilizables de acuerdo a las prospecciones y al área disponible, se han podido calcular los volúmenes utilizables de cada cantera.

Asimismo, teniendo en consideración la información de los tamaños máximos y proporción de material para chancar se determino el rendimiento de cada cantera. El cálculo del rendimiento de as canteras seleccionadas, se presenta en el cuadro siguiente:

CUADRO Nº 12 “RENDIMIENTO DE CANTERAS”

CANTERA POTENCIA (m3) UTILIDAD RENDIMIENTO (%)


QUILCA 14000 Afirmado 90

CASCANI 9000 Afirmado 90

CAMAYOC 3800 Afirmado 80

RIO SAN JUAN KM

76+00015000

Concreto

Afirmado

70

70

RIO SAN JUAN KM

73+0307000

Concreto

Afirmado

80

80

Propiedades de Canteras para Afirmado

CUADRO Nº 13.A

ENSAYOCANTERA QUILCA KM 63+650 L.D.

Resultados Especificación Observación

Granulometría -.- Huso

Limite Liquido (%) NP 35 máx. No Cumple

Índice Plástico (%) NP 4 – 9 No Cumple

Abrasión (%) 17.0 50 máx. Cumple

CBR (%) -.- 40 mín. -.-

Equivalente de Arena 54.0 20 mín. Cumple

CUADRO Nº 13.B

ENSAYOCANTERA CASCANI


Granulometría -.- Huso Ligante

Limite Liquido (%) 37.0 35 máx. No Cumple

Índice Plástico (%) 18.0 4 – 9 No Cumple


CBR (%) -.- 40 mín. -.-

Equivalente de Arena -.- 20 mín. -.-

CUADRO Nº 13.C

ENSAYOCANTERA CAMAYOC KM 71+660 L.I.


Granulometría -.- Huso Ligante

Limite Liquido (%) 32.0 35 máx. No Cumple

Índice Plástico (%) 14.0 4 – 9 No Cumple

Abrasión (%) -.- 50 máx. -.-

CBR (%) -.- 40 mín. -.-

Equivalente de Arena -.- 20 mín. -.-


CUADRO Nº 14.A

ENSAYO

MEZCLA Nº1

CANTERA QUILCA KM 63+650 L.D. = 60%

CANTERA CAMAYOC KM 71+660 L.I. = 40%


Granulometría -.- Huso D Cumple

Limite Liquido (%) 23.0 35 máx. Cumple

Índice Plástico (%) 5.0 4 – 9 Cumple


CBR (%) 54.2 40 mín. Cumple


CUADRO Nº 14.B

ENSAYO

MEZCLA Nº2

CANTERA QUILCA KM 63+650 L.D. = 70%

CANTERA CASCANI KM 11+500 L.D. = 30%


Granulometría -.- Huso D Cumple

Limite Liquido (%) 24.0 35 máx. Cumple

Índice Plástico (%) 6.0 4 – 9 Cumple


CBR (%) 66.1 40 mín. Cumple


Propiedades de Canteras para Concreto

CUADRO Nº 15.A

ENSAYOCANTERA RIO SAN JUAN KM 76+000 L.D.


AGREGADO GRUESO

Granulometría -.- Huso Cumple

Abrasión (%) 9.0 40.0 máx. Cumple

Durabilidad (%) 2.1 18.0 máx. Cumple

Partículas Chatas y Alargadas 1.9 % 15.0 máx. Cumple

Carbón y Lignito NT 0.5 máx. Cumple

Caras de Fractura 6.1/NT -.- -.-

Cloruros como ión Cl (%) 0.0310 0.10 máx. Cumple

Sulfatos como ión S04 (%) NT 0.06 máx. Cumple

Sales Solubles (%) 0.0800 -.- -.-

Terrones de Arcilla (%) 0.04 0.25 máx. Cumple


AGREGADO FINO

Granulometría -.- Huso No Cumple

Limite Liquido (%) NP -.- -.-

Índice Plástico (%) NP -.- -.-


Equivalente de Arena (%) 92.0 % 65.0 mín. Cumple

Carbón y Lignito (%) NT 0.5 máx. Cumple


Sulfatos como ión S04 (%) 0.0660 0.06 máx. Cumple

Sales Solubles (%) 0.1660 -.- Cumple


Impurezas Orgánicas Aceptable -.- Cumple

CUADRO Nº 15.B

ENSAYOCANTERA RIO SAN JUAN KM 73+030 L.D.


AGREGADO GRUESO

Granulometría -.- Huso Cumple

Abrasión (%) 14.0 40.0 máx. Cumple


Partículas Chatas y Alargadas 3.5 15.0 máx. Cumple

Carbón y Lignito NT 0.5 máx. Cumple

Caras de Fractura 41/26 -.- -.-



Sales Solubles (%) 0.0840 -.- -.-


AGREGADO FINO

Granulometría -.- Huso No Cumple

Limite Liquido (%) NP -.- -.-


Índice Plástico (%) NP -.- -.-


Equivalente de Arena (%) 97.0 65.0 mín. Cumple

Carbón y Lignito (%) NT 0.5 máx. Cumple



Sales Solubles (%) 0.0760 -.- Cumple


Impurezas Orgánicas Aceptable -.- Cumple

3.0 FUENTES DE AGUA

En lo que respecta a fuentes de agua, se procedió a su ubicación y a la toma de muestras representativas. Las mismas que fueron sometidas a ensayos de laboratorio, para las correspondientes determinaciones de calidad de los agregados.

3.1 Propiedades Químicas

Los ensayos químicos efectuados a las muestras obtenidas, se realizaron con la finalidad de determinar los contenidos de:

Sólidos en Suspensión

Cloruros expresados como ion Cl

Sulfatos expresados como ion SO4

Materia Orgánica

Potencial de Hidrogeno (pH)

En el siguiente cuadro Nº 16, se presentan los resultados de los ensayos de laboratorio realizados, con las respectivas tolerancias especificadas.

CUADRO Nº 16RESULTADOS QUIMICOS – FUENTE DE AGUA

ENSAYORIO SAN JUAN


Sólidos en Suspensión (ppm) 40.0 5000 máx. Cumple

Sulfatos SO4 (ppm) NP 600 máx. Cumple

Cloruros Cl- ppm 4.0 1000 máx. Cumple

Materia Orgánica (ppm) 2.8 3.0 máx. Cumple

pH 6.9 5.5 – 8.0 Cumple


4.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

4.1 El presente estudio se ha desarrollado con la finalidad de investigar las características físico-mecánicas de los materiales que componen las canteras, con el propósito de establecer el uso de cada una de ellas, en las actividades de rehabilitación y/o mejoramiento de la vía en estudio.

4.2 El estudio de canteras comprendió la ubicación, investigación y comprobación de las propiedades física – mecánicas y químicas de los materiales para los diferentes usos propuestos.

4.3 Las canteras seleccionadas son aquellas que presentan materiales cuya cantidad y calidad del material existente son adecuadas y suficientes para las labores de rehabilitación y mejoramiento.

4.4 Para la actividad de Afirmado, las canteras seleccionadas en forma independiente no cumplen con las especificaciones para su empleo como materiales de Afirmado.

4.5 Para obtener material de Afirmado, se han mezclado los materiales de las canteras existentes, obteniéndose materiales que cumplen con los requerimientos de las especificaciones para su empleo. Estos materiales son producto de las siguientes mezclas: Mezcla Nº1 “Cantera Quilca 70% + Cantera Cascani 30%” y Mezcla Nº2 “Cantera Quilca 60% + Cantera Camayoc 40%”. (Ver Cuadros Nº 15ª y 15B).

4.6 Para las obras de concreto hidráulico, se han seleccionado y calificado las siguientes: “Cantera Río San Juan km 76+000 L.D.” y “Cantera Río San Juan km 73+030 L.D.”; los agregados de las canteras mencionadas cumplen con especificaciones técnicas para su empleo.

4.7 La fuente de agua “Río San Juan”, es adecuada para su empleo en la fabricación de concreto hidráulico de las obras de arte, cumple con especificaciones técnicas para su empleo.

4.8 Por lo expuesto anteriormente, y bajo responsabilidad de los ejecutores de la obra, se recomienda efectuar el control permanente de las características físico-mecánicas de los agregados en función de los volúmenes explotados, factor único y predominante en el comportamiento y permanencia de la vía.

4.9 Para cumplir adecuadamente con el Control de Calidad de la Obra (materiales y proceso constructivo), es indispensable el cumplimiento irrestricto de las Especificaciones Técnicas adjunto al presente.

4.10 Cabe mencionar que los puntos no contemplados en las Especificaciones del presente estudio, deben estar en concordancia con las Especificaciones Generales para Construcción de Carreteras del MTC (EG – 2000).

4.11 La buena calidad y permanencia de la obra depende de que se efectúe un Control permanente y oportuno de los parámetros de calidad de los


materiales antes y durante la ejecución de la obra (proceso constructivo). Por lo tanto deberán aplicar en forma estricta y adecuada las técnicas y procedimientos utilizados en Ingeniería para la explotación de Bancos de Materiales (Canteras), fundamentalmente teniendo siempre en consideración la variabilidad horizontal y vertical que presentan las mismas por su origen, así como el control permanente de las propiedades físico – mecánicas de los agregados en relación con los volúmenes explotados.

DISEÑO DE PAVIMENTOS

1.0 INTRODUCCIÓN

El pavimento es la capa o conjunto de capas de materiales apropiados, comprendidos entre la superficie de la Subrasante y la Superficie de Rodadura, cuyas principales funciones son las de proporcionar una superficie uniforme de textura apropiada, resistentes a la acción del tráfico, intemperismo y de otros agentes perjudiciales, así mismo transmitir adecuadamente al terreno de fundación, los esfuerzos producidos por las cargas del tráfico. En otras palabras, el Pavimento es la super - estructura de la obra vial, que hace posible el tránsito fluido de los vehículos con la Seguridad, Confort y Economía previstos por el Proyecto.

La estructuración de un pavimento, así como las características de los materiales empleados en su construcción, ofrece una variedad de posibilidades de tal manera que puede estar formado por sólo una capa o varias y a su vez, dichas capas pueden ser de materiales naturales seleccionados, procesados ó sometidos a algún tipo de tratamiento o estabilización.

La actual tecnología contempla una gama muy diversa de Secciones Estructurales, las cuales son función de los distintos factores que intervienen en la performance de una vía y que a decir son: Tráfico, Tipo de Suelo, Importancia de la Vía, Condiciones de Drenaje, Recursos Disponibles, Materiales disponibles, etc.


2.0 ANÁLISIS DE TRÁFICO

El estudio de tráfico tiene por finalidad cuantificar, clasificar y conocer el volumen de vehículos que circulan por el tramo de la carretera Huanchos – Palca. Información indispensable para la determinación de las características de diseño del pavimento, para estos cálculos se ha considerado exclusivamente la acción de los Buses de 2 ejes y camiones de 2 ejes, dado que el efecto destructivo de los vehículos ligeros se puede considerar prácticamente despreciable.

El estudio determino el tráfico actual existente en las vías, sus características y proyecciones para el periodo de vida útil, en número acumulado de repeticiones de carga de ejes equivalentes de 8.2 toneladas, dato necesario para el diseño de la estructura del pavimento.

2.1 CÁLCULO DEL EAL

Con los datos proporcionados en el Estudio de Trafico se determino el número acumulado de repeticiones de ejes equivalentes a 8.2 toneladas para el periodo de diseño, de acuerdo a la formula:

Donde:

IMD : Indice Medio Diario

FDt : Factor destructivo del tipo de vehiculo

n : Periodo de diseño

i : Tasa de crecimiento

CUADRO Nº 17TRAFICO VEHICULAR

IMD Corregido(Veh/dia)

Tipo de Vehículos IMDDistrib.

%Autos 1 1.6%Station Wagon 7 11.3%Pick UP - Panel 19 30.6%Camioneta Rural 0 0.0%Micro 5 8.1%Bus 2E - 3E 1 1.6%Camión 2E 27 43.5%Camión 3E - 4E 2 3.2%Semi trayler 0 0.0%Trayler 0 0.0%TOTAL IMD 62 100.0%


t

txxFDIMDxNrep

n

tt

11

2

365

Nrep = 1.3 x 105

3.0 EVALUACIÓN SUPERFICIAL

La evaluación superficial de la vía, se efectuó mediante una inspección visual de la superficie de rodadura, no se utilizó ninguna metodología de evaluación superficial ya que todos los manuales, si bien es cierto se fundamentan en la aplicación de procedimientos modernos para el mantenimiento y rehabilitación, ellos se orientan a pavimentos flexibles y/o rígidos, y no para pavimentos a nivel de afirmado y/o sin afirmado, estado en que actualmente se encuentra la vía en estudio. Sin embargo, algunos términos de relevamiento superficial se han utilizado para identificar el tipo de deterioro de la vía.

En base a la evaluación visual realizada, la vía presenta fallas representativas del tipo desprendimiento, perdida de agregados finos y gruesos, erosión superficial, ahuellamiento, baches y presencia de material mayor a 2” y 4” (piedras angulosas y boloneria) en la superficie de rodadura. Los deterioros varían de moderados a severos en casi todos los sectores.

4.0 CAPACIDAD DE SOPORTE DE LOS SUELOS DE SUBRASANTE (CBR)

En base a los resultados de laboratorio se determina los valores de la capacidad de soporte de los suelos (CBR), el mismo que para fines de diseño será calculado en base a la metodología de percentiles (Instituto del Asfalto), con la cual se determinará la capacidad de soporte de diseño de los suelos (CBRdiseño). El mismo que corresponderá al percentil de 75%.

CUADRO Nº 18 “VALORES DE CBR DE LOS SUELOS”

NºProgresiva

kmCalicata Profundidad

Clasificación CBR

SUCS AASHTO 95% 100%

1 66+510 C-2 0.00 – 1.50SW-SM

A-1-b(0) 16.4 25.8

2 70+500 C-10 0.20 – 1.50 SC A-4(1) 10.1 20.0

3 71+650 C-12 0.00 – 0.80 SC A-2-6(1) 8.8 16.2

4 71+990 C-13 0.00 – 1.50SW-SM

A-1-b(0) 14.0 24.7

5 73+000 C-15 0.15 – 1.50GP-GM

A-1-a(0) 29.9 67.5


03.0

103.01339.32504.427504.41

2

365 5

xxxxxNrep

6 73+490 C-16 0.00 – 1.50 SM-SC A-1-b(0) 14.1 24.0

7 74+000 C-17 0.60 – 1.50 SM A-1-b(0) 26.5 45.4

8 76+000 C-21 0.00 – 0.80 GM A-1-b(0) 35.2 63.0

CBRdiseño = 13 % (al Percentil 75%)

5.0 DETERMINACIÓN DEL ESPESOR DEL PAVIMENTO

5.1 MÉTODO DEL AASHTO (1993)

La versión de la AASHTO 86 y 93 hacen modificaciones en su metodología afectando los factores de Aporte Estructural por Coeficientes de Drenaje de las capas, las que reemplazan al Factor Regional utilizada en versiones anteriores, por otro lado se sigue utilizando en su mismo concepto el Tráfico, Índice de Serviciabilidad y tipo de Suelo de fundación (Módulo Resilente).

La Metodología AASHTO es bien aceptada a nivel mundial ya que se basa en valiosa información experimental y determina un Número Estructural (SN) requerido por el pavimento a fin de soportar el volumen de tránsito satisfactoriamente durante el período de vida proyectado.

Dentro de las consideraciones del método están:

. El Índice de Serviciabilidad Final de diseño debe ser tal que culminado el período de vida proyectado, la vía (Superficie de Rodadura) ofrezca una adecuada serviciabilidad.

. El diseño considera un contenido de humedad igual a la condición más húmeda que pueda ocurrir en la Subrasante, luego que la vía se abra al tráfico.

. El Coeficiente de Drenaje ha reemplazado al Factor Regional y es introducido para el cálculo del Número Estructural; estos coeficientes son


CBR diseño

0

15

30

45

60

75

90

105

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Percentiles Polinómica (Percentiles)

considerados de acuerdo a las propiedades del material granular que serán utilizados, para ello la AASHTO recomienda los rangos de calidad donde se clasifican estos materiales.

La fórmula general que gobierna el número estructural de diseño, presenta la expresión siguiente:

a. Parámetros de Diseño.-

Según AASHTO

MR(psi) = 1,500*CBR ; para CBR < 10%

Método Sudafricano

MR(psi) = 3000*CBR0.65; para 7.2%<CBR<20%

Conjuntamente con los siguientes parámetros de Diseño:

Zr = Standard Normal Deviate = -0.674

So = Overall Standard Deviation = 0.40

Pi = Serviciabilidad Inicial = 4.20

Pt = Serviciabilidad Final = 2.20

Mr = 15892 psi

Nrep = 1.3 x 105 (ejes equivalentes de 18 kips)

a1 = Coeficiente estructural de la Carpeta Asfáltica en Caliente

a2 = Coeficiente estructural de Capa Base Granular (CBRmin= 80%)

a3 = Coeficiente estructural de Capa Sub-Base Granular ó Afirmado

(CBRmin = 50%) = 0.060/cm

m3 = Coeficiente Drenaje Sub-Base ó Afirmado = 1

y del Nomograma y/o la Ecuación de Diseño que establece la Guía AASHTO, se obtienen para los parámetros indicados el siguiente Número Estructural (SN):

b. Cálculo de la Estructura del Pavimento


07.8)(*32.2

)1(

10944.0

5.12.420.0)1(*36.9*)( 10

19.5

10

101810

MRLog

SN

PSILog

SNLogSoZrWLog

SN = 1.63

Por lo tanto, tomando en cuenta las consideraciones antes mencionadas y las condiciones locales propias de la zona en estudio, se tendrá la siguiente estructuración del Pavimento:

Estructura del Pavimentos para 05 años

CUADRO Nº 19

ESTRUCTURA Tramo: Huanchos - Palca

AFIRMADO 25.0 cm (10 pulg)

SN (Real) 1.65

5.2 MÉTODO DEL USACE

El cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE.UU. ha acumulado una gran experiencia en el diseño y comportamiento de caminos para bajo volumen de tránsito. Aunque la mayor parte concierne a la transitabilidad de vehículos militares y aviones, la experiencia del USACE incluye también caminos de tierra, de grava y aquellos que poseen tratamientos bituminosos como superficies de rodamiento.

El procedimiento se basa en ecuaciones (Ábaco) que permiten determinar el espesor de material requerido sobre una capa o subrasante, identificada por su resistencia (CBR), a condición de que el CBR del material de recubrimiento sea mayor que el del subyacente.

El término “requerido” se refiere a un espesor que permitirá un cierto número de repeticiones de carga, antes que la estructura alcance un nivel de deformación que corresponda a una serviciabilidad baja. En las ecuaciones de diseño (Ábaco), las cargas por ejes están caracterizadas por equivalentes por ruedas simples (en

libras) y por el área de contacto (en pulgadas); de esta manera, se puede establecer en términos de repeticiones de ejes simples equivalentes de 18 000 libras.

Los espesores se determinan en función a:

Capacidad de Soporte C.B.R. y

Número de Repeticiones de Ejes Standard

En nuestro caso tenemos:

CBRpromedio = 13.0

Nrep. = 1.3 x 105 ejes equivalentes 18 kips

Por tanto, el espesor es:

CUADRO Nº 20



AFIRMADO 16.5.0 cm (6.5 pulg)

5.3 MÉTODO DEL TRRL

El método del T.R.R.L. de Gran Bretaña ha desarrollado un procedimiento para caminos con tratamientos superficiales bituminosos en países tropicales y subtropicales. El método es aplicable para repeticiones hasta 2 500 000 de ejes equivalentes de 18 000 libras.

Las curvas de diseño básicas se indican en un Ábaco, pudiéndose determinarse los espesores requeridos para diversos CBR de subrasante y numero de repeticiones de ejes estándar. Las curvas son similares a las del Ábaco correspondiente a la metodología USACE, pero los requerimientos de espesor son alrededor de 10% menores que los de aquel. Por el otro lado el procedimiento de TRRL recomienda mínimo espesor de base de 15 cm (6”) y un CBR mínimo de 80% para la para la resistencia de material de base. Si se emplea subbase son 10 cm de espesor y CBR = 25%, a las condiciones de densidad y humedad de campo.

Los espesores se determinan en función a:

Capacidad de Soporte C.B.R. y

Número de Repeticiones de Ejes Standard


CBRpromedio = 13.0

Nrep. = 1.3 x 105 ejes equivalentes 18 kips

Por tanto, el espesor encontrado es:

CUADRO Nº 21


AFIRMADO 19.0 cm (7.5 pulg)

5.4 MÉTODO DEL MTC (NAASRA)

El “Manual Para Diseño de Caminos No Pavimentados de Bajo Volumen de Transito” del Ministerio de Transportes y Comunicaciones, presenta alternativas de diseños en un “Catalogo Estructural De Superficie de Rodadura”, elaborado en base a la metodología NAASRA.

Para el dimensionamiento de los espesores de la capa de afirmado, se adopta como representativa la siguiente ecuación del método NAASRA, (National

Association Of Australian State Road Authorities [hoy AUSTROADS]), que relaciona el valor


soporte del suelo (CBR), y la carga actuante sobre el afirmado, expresada en Número de Repeticiones de Ejes Equivalentes:

Donde:

e : Espesor de la capa de Afirmado en mm.

CBR : Valor del CBR de la Subrasante.

Nrep : Número de repeticiones de Ejes Equivalentes para el carril de Diseño.

Sin ser una limitación, en el Manual de diseño (MTC) se incluye catálogos de secciones de capas granulares de rodadura, para cada tipo de tráfico y de subrasante, elaborados en función a la ecuación antes indicada.

El espesor total determinado, esta compuesto por una capa de afirmado, la cual no será menor a 150 mm.


CBRpromedio = 13.0

Nrep. = 1.3 x 105 (ejes equivalentes 18 kips)

El espesor encontrado de acuerdo a la formula es:

CUADRO Nº 22


AFIRMADO 17.0 cm

5.5 RESUMEN DE ESPESORES

CUADRO Nº 23

ESTRUCTURA AASHTO USACE TRRL NAASRA

AFIRMADO 25.0 cm. 16.5 cm. 19.0 cm. 17.0 cm.

ESPESOR PROPUESTO

De los valores obtenidos con los diferentes métodos de diseño de espesores, se elige el espesor de la estructura de pavimento que se tendrá que colocar para soportar el tráfico previsto sobre la vía para el periodo de diseño. El espesor del pavimento a nivel de Afirmado será:

CUADRO Nº 24


1202 loglog58log211219 NrepxCBRxCBRxe


AFIRMADO 20.0 cm

6.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

6.1 Los ensayos de C.B.R. (ASTM D-1883) ejecutados con la finalidad de conocer la Capacidad de Soporte de los suelos del terreno de fundación arrojan un CBR de diseño (al 95% de la Máxima Densidad Seca) para el pavimento de la vía en estudio igual a 13.00 % (calculado con el percentil 75%).

6.2 Se debe indicar que para la realización del presente estudio básico de suelos y diseño del pavimento, los datos referidos al tráfico de la carretera a proyectar, han sido proporcionados por la entidad los cuales corresponden al estudio de Perfil.

6.3 Para el cálculo del tráfico de diseño, se ha empleado la metodología de la AASHTO; y los factores de carga se han calculado con los pesos establecidos en el reglamento nacional de vehículos.

6.4 Se han empleado varias metodologías de diseño de espesores para la estructura del pavimento (Afirmado), las cuales se analizaran para definir el espesor del Afirmado a colocar.

6.5 De los parámetros empleados en el calculo del espesor de la estructura del pavimento (Afirmado), y de los resultados obtenidos de los métodos empleados, se ha determinado la siguiente estructura a colocar a fin de que soporte las solicitaciones de trafico proyectado:

ESTRUCTURA Tramo: Huancho - Palca

AFIRMADO 20.0 cm

6.6 Antes de la colocación y conformación de la capa de Afirmado, se debe perfilar y compactar el terreno de subrasante, debiendo eliminarse todo material u objeto que provoque irregularidades que puedan afectar la uniformidad de la estructura a colocarse.

6.7 Para cumplir adecuadamente con el Control de Calidad de la Obra (materiales y proceso constructivo), es indispensable el cumplimiento irrestricto de las Especificaciones Técnicas adjunto al presente.

6.8 Cabe mencionar que los puntos no contemplados en las Especificaciones del presente estudio, deben estar en concordancia con las Especificaciones Técnicas Generales para Construcción de Carreteras del MTC (EG – 2000).


estudio de suelos y pavimentos huanchos

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