UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS
ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL
TRABAJO DE TITULACIÓN
PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TITULO DE
INGENIERO CIVIL
VÍAS
TEMA:
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO DE LA AVENIDA RAÚL CLEMENTE HUERTA Y PROPUESTA DE
MEJORAMIENTO DE LA VÍA (TRAMO LAS ESCLUSAS TERMOGUAYAS)
AUTOR
CÉLIMO ALEXI RUBIO BARREIRO TUTOR
ING. CIRO ANDRADE NUÑEZ 2016
AGRADECIMIENTO
Manifiesto mi agradecimiento a los docentes de la facultad de ingeniería civil por los conocimientos impartidos para el logro de mi formación profesional.
Y en especial al ing. Ciro Andrade Núñez por la asesoría brindada y el apoyo constante quien ha hecho posible la culminación del presente trabajo de investigación.
Al jurado por sus recomendaciones con la finalidad de mejorar este trabajo, a todos ellos mis más sinceros agradecimientos.
DEDICATORIA
A Dios nuestro creador por darme la fortaleza para luchar en la adversidad de la vida y lograr las metas trazadas y ser un referente de bien para la sociedad.
A mis padres por haberme inculcado siempre buenos valores y ponerlos en práctica cada día.
A mi esposa Dayce Solís a mis hijas, Joyce y Camila por el apoyo incondicional para llegar a la meta propuesta.
Y a todas las personas que me dieron la oportunidad de superarme sin interés alguno.
A mis compañeros de titulación, y a todos quienes contribuyeron a conseguir este logro.
DECLARACIÓN EXPRESA
Art. XI.- del Reglamento Interno de Graduación de la Facultad de Ciencias
Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil.
La responsabilidad de los hechos, ideas y doctrinas expuestas en este trabajo de titulación corresponde exclusivamente al autor, y el patrimonio intelectual a la Universidad de Guayaquil.
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TRIBUNAL DE GRADUACION
_______________________________
Ing. Eduardo Santos Baquerizo. M.sc
_______________________________
Ing. Ciro Andrade Núñez M.sc
Decano Tutor
_______________________________
Ing. Julio Vargas Jiménez M.sc
_______________________________
Ing. Humberto Guerrero Herrera M.sc
ÍNDICE GENERAL
2.2. Definición de materiales pétreos. ... 7
2.3. Tipos de materiales pétreos. ... 8
2.3.1. Agregados Naturales. ... 8
2.3.2. Agregados de Trituración. ... 8
2.3.3. Agregados Artificiales. ... 8
2.4. Propiedades de los materiales pétreos. ... 8
2.4.1. Propiedades individuales. ... 9
2.4.2 Propiedades de Conjunto. ... 9
2.5. Naturaleza Petrológica de los materiales pétreos. ... 9
2.5.1. Agregados Calizos ... 9
2.5.3. Consideraciones sobre el uso de materiales pétreos. ... 10
2.5.4. Naturaleza e identificación. ... 11
2.6.1. Definición de agregado grueso... 13
3.2. Trabajo de campo y aspectos geotécnicos ... 15
3.3. Interpretación de resultados ... 16
4.1.1. Tráfico proyectado a 20 años (TF) ... 28
4.2. Cálculo de Esal´s ... 31
4.3.2. Esquema de la Estructura de pavimento ... 35
4.4. Terreno de fundación ... 36
4.5. Valor de Soporte California ... 37
4.6. Sub-base de Agregados ... 37
4.7. Bases de Agregados ... 38
4.8. Capa de Rodadura ... 38
4.9. Diseño de Pavimento por el Método ASSHTOʼ93 ... 39
4.9.1. Método de diseño... 39
4.9.2. Confiabilidad de Diseño (R%) ... 40
4.9.3. Desviación estándar (“Sₒ”) ... 41
4.9.4. Módulo Resiliente (Mr) de la Sub-rasante ... 42
4.9.5. Número Estructural (SN) ... 42
4.9.6. Coeficientes de Drenaje ... 43
4.9.8. Servicialidad Inicial (Pₒ) ... 44
Tabla 2: Resumen de ensayos de Limites de Atterberg y humedad natural ... 17
Tabla 3: Resumen de ensayos de Proctor y CBR ... 17
Tabla 4: Clasificación ASSHTO ... 22
Tabla 5: Condensado en 2 direcciones ... 23
Tabla 6: Factor de ajuste mensual ... 25
Tabla 7: Determinación del factor diario ... 25
Tabla 8: Composición del tráfico ... 27
Tabla 9: Tráfico asignado ... 27
Tabla 10: Proyección del tráfico ... 28
Tabla 11: Proyección de tráfico y su composición ... 29
Tabla 12: Proyección del tráfico asignado ... 30
Tabla 13: Cálculo de Esal´s... 34
Tabla 14: Cálculo del número estructural………. 35
Tabla 15: Nivel de Confiabilidad ... 41
Tabla 16: Condiciones de Diseño ... 41
Tabla 17: Ecuación de aproximación entre el CBR y el Modulo Resiliente ... 42
Tabla 18: Coeficiente del Pavimento ... 43
Tabla 19: Coeficientes de Drenaje ... 43
Tabla 20: Condiciones del Pavimento ... 44
Tabla 21: Cálculo de Número Estructural. ... 45
Tabla 22: Parámetros de Diseño. ... 46
Tabla 23: Diseño de Pavimento Flexible ... 46
Introducción
Desde la antigüedad los caminos han sido de vital importancia para el desarrollo de los pueblos ya que estos favorecían el intercambio comercial y cultural, y por consiguiente se necesitaban bienes y servicios necesarios para quienes vivían en el área circundante de la vía, mejorando la economía del lugar por donde pasaba y hasta donde esta se comunicaba.
Capítulo I síntesis de la importancia de una vía de comunicación.
Capítulo II está basado en las normas del MTOP, que son utilizadas para las vías y se dan definiciones de acuerdo a los materiales que se utilizan.
Capítulo III.- Contiene el estudio de tráfico que se realizó utilizando las normas vigentes de ASSHTO 93, MTOP, y NEVI 12.
El diseño de pavimento flexible se realizó cumpliendo las normas de ASSHTO 93
Capítulo 1
Descripción del proyecto
1.1. Antecedentes
El proceso evolutivo ha sido durante siglos en todos los pasajes de la historia de la humanidad en este largo proceso, se muestran cambios claves para su mejoramiento y existencia actual.
A comienzos de este siglo con la creciente necesidad de vías de comunicación que se requerían por la creciente industrialización generalizada a nivel global, el británico J. Mac Adam creó un sistema de financiamiento de los caminos que se denominó con el nombre de macadán y que consistía en cubrir la superficie con una capa de piedras trozadas que se apisonaban, para aportarle la consistencia necesaria y además dándole una ligera forma arqueada para evitar que el agua de lluvia se encharque y esta pueda ser dirigida hasta las cunetas laterales.
Con el pasar del tiempo surgen las autopistas, que son consideradas un avance notable sobre las carreteras y este avance es el resultado directo de la importancia relevante que ha adquirido el automóvil en el curso del presente siglo. Se la define a la autopista como un medio de circulación rápida de dos calzadas separadas por una valla o una franja de terreno de condiciones ancho sin cruces y con accesorios restringidos.
1.2. Planteamiento del problema
carretera, o avenida los mismos que tienen que cumplir con las normativas y los diferentes parámetros para así tener una obra con una durabilidad adecuada después que esta se encuentra en estado de servicio.
Esta investigación tiene la finalidad de solucionar el problema generado en esta avenida, el tipo de solución se enmarca en la utilización de materiales adecuados que cumplan con los requisitos que indican las normas que haremos referencia más adelante lo que mejorará de manera definitiva el problema suscitado con el deterioro de la carpeta de rodadura.
Como es conocimiento las vías y avenidas que se encuentran ubicadas en el sur de la ciudad de Guayaquil presentan un marcado estado de deterioro a causa de las duras condiciones climáticas en la temporada invernal, lo que no permite el correcto tránsito vehicular y esto genera un marcado retraso para llegar a sus lugares de trabajo y el consiguiente malestar para transitar por ellas, y por supuesto el deterioro y daños en los vehículos que por ellas transitan.
El trabajo de investigación se enmarca en los materiales que serán utilizados en la estructura pétrea de la avenida Raúl Clemente Huerta perteneciente al GUASMO SUR de la ciudad de Guayaquil en la Isla Josefina donde existen aproximadamente unos 500 metros de vía que no se encuentra en condiciones adecuadas para una movilización rápida de vehículos.
seguridad adecuada y representa un riesgo para los vehículos que circulan por la avenida de la referencia.
La propuesta para la solución adecuada de los problemas encontrados en esta avenida en el tramo indicado permitirá mejorar de manera definitiva el tránsito en la avenida de la referencia.
1.3. Análisis del problema
El crecimiento de la Ciudad, genera ciertos inconvenientes que a la par requiere darles solución, a raíz del crecimiento poblacional y del aumento del parque automotor a 400.000 vehículos, se genera un intenso tráfico de autos lo que dificulta de manera progresiva la movilización de los ciudadanos que necesitan movilizarse de un lugar a otro generándose congestión en el tráfico debido a que la mayoría de las calles de la ciudad no se encuentran en buen estado para una movilización rápida sobre todo en la época invernal que es cuando más se dañan por las condiciones climáticas adversas esto debido al tiempo de servicio lo que ha producido que en la actualidad estas presenten fallas notables que se refleja en la pérdida de la capa de rodadura y en huecos en la calzada por la migración del material fino con la presencia de la etapa invernal.
Al ser una vía que produce movimiento comercial y es parte del desarrollo económico de la ciudad, el requerimiento de mejorar la vía utilizando materiales seleccionados que cumplan las normas de construcción viales.
1.4. Delimitación del tema
El sector de la Avenida Raúl Clemente Huerta desde la subestación las Esclusas-Termoguayas es una calzada que tiene problemas para el tránsito vehicular, por las causas que hemos mencionado y la idea del estudio busca darle solución para que sirva de manera cómoda y segura a la movilización de los habitantes del sector lo que incrementara un mejor desarrollo económico del sector.
Ilustración 1: Ubicación del proyecto
Tabla 1: Coordenadas de la vía
Fuente: Google Earth
La Avenida indicada tiene un tramo de 500 metros es una vía colectora que de acuerdo al estudio de tráfico realizado y de acuerdo a la clasificación del MTOP se trata de una vía de tercer orden por el flujo de vehículos que transitan por ella.
La vía tiene un ancho de 6.0 metros la misma que no tiene un sistema de escurrimiento de las aguas lluvias que se producen en la etapa invernal lo que hace que el agua se quede en la vía que al filtrarse y acumularse producen daños al material colocado en su estructura.
En este marco de estudio trataremos sobre los materiales de la estructura del pavimento que tendrá este tramo de vía, aplicando las normas nacionales vigentes (MTOP) para de materiales que se utilizan en una carretera.
1.5. Objetivos
1.5.1. Objetivo general
Determinar las condiciones geotécnicas de la estructura del pavimento existente a fin de CARACTERIZAR LOS MATERIALES Y verificar el cumplimiento de las especificaciones técnicas del MTOP.
Descripción Este (x) Norte (y)
Inicio Tramo de Vía 626305.00 9749603.00
PI No.1 626480.00 9749372.00
1.5.2. Objetivos específicos.
Analizar mediante estudios de laboratorio los materiales que se recomiendan utilizar en las capas de la estructura de pavimento.
Determinar las especificaciones técnicas de los materiales para darle a la vía un largo periodo de vida útil.
Dar las recomendaciones en cuanto a la calidad los materiales que serán utilizados en las diferentes capas para lograr una vía con mejores características cuando entre en estado de servicio.
1.5.3. Justificación.
Se realizará una investigación sobre los materiales existentes para verificar el cumplimiento de las normas técnicas con el fin de poder dar los correctivos necesarios para que la vía tenga una vida útil de 15, 20, o 30 años en función de las normas técnicas existentes.
Cabe mencionar que los residentes del sector, y trabajadores de las empresas cercanas a la vía serán los beneficiarios al tener una calzada donde la movilidad se realice de manera rápida que ayudará a mejorar la calidad de vida de sus habitantes, lo que se verá reflejado en la mejoría de las condiciones socio-económicas del sector.
Capítulo 2
Marco teórico
2.1. Estudio de materiales
En este tema trataremos sobre conceptos básicos de los materiales que de acuerdo a las recomendaciones luego de realizar los ensayos de laboratorio de los materiales existentes serán utilizados en las capas de la estructura de pavimento propuestas que serán colocadas en la calzada de la Avenida Raúl Clemente Huerta en el tramo subestación las Esclusas-Termoguayas para mejorar la movilización vehicular en el sector.
Como es de conocimiento el constante tráfico de vehículos, más las condiciones climáticas de la etapa invernal que se han sucedido cada año permitieron el deterioro de la capa de rodadura y también de los materiales de la estructura de pavimento lo que ha llevado a tener una Avenida con malas condiciones de circulación lo que ha afectado el desarrollo de las actividades económicas del sector.
2.2. Definición de materiales pétreos.
2.3. Tipos de materiales pétreos.
El tipo de agregado pétreo se puede determinar de acuerdo a la procedencia y a las diversas técnicas que se emplean para su aprovechamiento estos se pueden clasificar en los siguientes:
2.3.1. Agregados Naturales.
Son aquellos que se utilizan después de una modificación de la distribución granulométrica de su tamaño para adaptarse a las exigencias según su disposición final.
2.3.2. Agregados de Trituración.
Son aquellos que se obtienen de la trituración de diferentes rocas de canteras o de los de agregados de materiales cribados construidos con granulometrías adecuadas. Allí se incluyen todos los materiales de distintas canteras cuyas propiedades físicas de los mismos son las adecuadas.
2.3.3. Agregados Artificiales.
Se los conoce como los sub-productos de procesos industriales como ciertas escorias o materiales que proceden de demoliciones, que son utilizables o reciclables.
2.4. Propiedades de los materiales pétreos.
2.4.1. Propiedades individuales.
Los agregados como elementos aislados tienen propiedades físicas macroscópicas estas son: forma, densidad, redondez, dimensión, propiedades de superficie permeabilidad porosidad, dureza superficial, módulo elástico, conductividad térmica dilatación etc.
Así mismo presentan propiedades químicas macroscópicas como son: solubilidad, alterabilidad, hinchamiento.
2.4.2 Propiedades de Conjunto.
Las propiedades de conjunto de los agregados triturados son sus características como un todo la distribución del desgaste o redondez de los agregados es una propiedad de gran interés por cuanto va a influenciar sobre el rozamiento con los demás elementos.
2.5. Naturaleza Petrológica de los materiales pétreos.
Desde el punto de vista esquemáticamente práctico los agregados se pueden clasificar en cuatro grandes grupos:
Agregados Calizos Agregados Silíceos Agregados Ígneos
Agregados Metamórficos
2.5.1. Agregados Calizos
capas de los firmes salvo excepciones ya que en algunas ocasiones como agregado grueso en las capas de rodadura, debido a la facilidad que tiene de pulimentarse cuando se encuentra en condiciones de servicio su carácter es básico y presenta por lo regular menores problemas de adhesividad es decir con los materiales bituminosos del asfalto.
En las mezclas asfálticas para mejorar esta característica cuando se emplean además otro tipo de agregados más duros pero también más ácidos (silíceos)
2.5.2. Agregados Silíceos
Los agregados silíceos procedentes de trituración de rocas naturales o gravas es otro material de utilizado ampliamente en todas las capas de la estructura pétrea. Se extraen de yacimientos granulares o de gravas de rio, (canto rodado) en los que las partículas de mayor tamaño se separan por cribado y a partir de estas con el proceso de trituración se obtienen fracciones de menor tamaño, con una angulosidad tanto mayor cuantas más caras de fracturas presenten es mejor.
Estos pueden no aportar una suficiente adhesividad con los ligantes asfálticos, sin embargo, si el material tiene un alto contenido de sílice y de caras fracturadas su comportamiento mecánico y su rozamiento interno mantienen un esqueleto mineral bueno para utilizarlo inclusive en mezclas asfálticas que se encuentran sometidas a la acción directa de las cargas del tráfico vehicular.
2.5.3. Consideraciones sobre el uso de materiales pétreos.
encuentran formando parte en alguna de las capas colocadas como material que formará parte de la estructura de pavimento.
2.5.4. Naturaleza e identificación.
Se debe realizar una evaluación de la naturaleza petrográfica de los agregados el grado de alteración de los componentes minerales porosidad y de las propiedades químicas.
2.5.5. Propiedades geométricas.
Aquí tiene que ver básicamente la forma y angulosidad que tengan las partículas; con relación al conjunto del esqueleto mineral que se estudia a través de las curvas de distribución granulométrica
2.5.6. Propiedades mecánicas.
Hace relación con los parámetros de resistencia al desgaste y al pulimiento que este pueda tener
2.5.7. Inalterabilidad.
Se debe realizar la evaluación de posibles degradaciones que puedan tener los materiales pétreos que van a ser utilizados en una obra, estos deben ser utilizados con mucha precaución para evitar anomalías que puedan afectar al material en su vida útil luego que ha sido puesto en estado de servicio.
2.5.8. Adhesividad.
es necesario utilizar activantes para garantizar un buen comportamiento entre el material colocado y la carpeta asfáltica
2.5.9. Resistencia al desgaste.
La resistencia mecánica es uno de los factores predominantes en el comportamiento de una capa de material después que esta ha sido puesta en servicio. La evaluación para determinar la resistencia se realiza mediante los distintos ensayos de laboratorio aunque ninguno de estos ensayos logra caracterizar el estado de tensión cuando ha sido colocada la capa de material.
Para ello se realizan una serie de ensayos de laboratorio los mismos que reproducen de manera más sencilla del comportamiento que tendrán los materiales luego que estos han sido puestos en estado de servicio. Para esto se preparan muestras con granulometrías próximas a las que van a ser colocadas en la obra las mismas que se someten a un desgaste que de una manera indirecta dan la información de la resistencia mecánica del material seleccionado para la obra un ejemplo que podemos dar de este ensayo es la prueba que se realiza con la máquina de los Ángeles.
2.5.10. Plasticidad y Limpieza.
El material fino debe tener una reducida plasticidad las fracciones gruesas deben mantenerse libres de materiales contaminantes este debe estar dentro de los límites admisibles como indican las normas y el coeficiente de limpieza.
Los límites de ATTERBERG o límites de consistencia se utilizan para caracterizar el comportamiento del suelo estos son ensayos de laboratorio normalizados que permiten determinar los límites del rango de humedad dentro del cual el suelo se mantiene en estado plástico.
2.6. Clasificación del Material pétreo de acuerdo a su tamaño.
2.6.1. Definición de agregado grueso
Según el sistema unificado de clasificación de suelos (SUCS) la definición de agregado grueso se refiere a la parte total del agregado que queda retenido en el tamiz # 4(4.75mm) según la norma INEN 694, se define como agregado grueso a la parte del material pétreo que queda retenido en el tamiz # 4.
2.6.2. Definición de agregado fino
2.6.3. Granulometría
Se considera la principal característica física de todo el conjunto de partículas porque tiene una influencia de una manera relevante en la resistencia mecánica del material.
Capítulo 3
Caracterización de los materiales
3.1. Metodología
Para el proyecto de estudio del tramo de vía propuesto se encuentra ubicada en el sector de las esclusas (sur de la Ciudad de Guayaquil) en el sector dónde se encuentra ubicada la subestación eléctrica las esclusas, para el desarrollo del trabajo propuesto se deben considerar las siguientes observaciones:
3.2. Trabajo de campo y aspectos geotécnicos
Para ejecutar este trabajo se procedió a realizar una visita al lugar dónde se encuentra ubicada la avenida propósito del estudio, para constatar y verificar las condiciones en que se encuentra mediante una inspección en sitio lo que determinará como se va a llevar acabo el presente trabajo.
Se procederá a realizar un conteo de tráfico para determinar la cantidad de vehículos que circulan por la vía objeto del estudio.
Se abrirán calicatas para tomar muestras del suelo existente que se encuentra colocado lo que permitirá mediante el estudio de laboratorio las constatar las causas por las que se produce el deterioro de la calzada.
Los ensayos a realizar de acuerdo a las normas son: límite líquido, límite plástico, índice de plasticidad, granulometría, contenido de humedad, proctor C.B.R.
Cálculo de Esal´s (ejes equivalentes) que nos ayudará para calcular la estructura de pavimento que tendrá la vía.
Diseño de pavimento flexible que tendrá la vía con sus respectivas capas de material optimizado.
Trabajo de gabinete nos permite procesar toda la información obtenida en el campo y en el laboratorio que luego de ser analizada servirá de base para realizar los cálculos con valores reales para la presentación del trabajo de titulación.
Revisión de los textos donde se encuentran establecidas las normas ASSHTO´93, MTOP, y demás libros de consulta de autores que tienen conocimientos profundos del tema que servirán de base para el presente estudio.
Los resultados de los ensayos de laboratorio se apegarán de manera estricta a los parámetros que indican las normas del MTOP y ASSHTO´93
La información se presentará de acuerdo a los plazos establecidos por la unidad académica de titulación.
3.3. Interpretación de resultados
metros no presenta una estructura de pavimento completa como indican las normas de construcciones viales (sub-base; base y carpeta asfáltica) al realizar el muestreo en la calicata abierta de 1.50m que se obtuvieron las muestras verificamos que el material colocado corresponde a una capa de mejoramiento máx. 0.50m que se encuentra contaminado, y una segunda capa de 1,0m del terreno natural su carpeta asfáltica se encuentra deteriorada con huecos muy grandes por la pérdida de material por el tránsito de los vehículos; el resumen de los ensayos de las muestras los presentamos a continuación:
Tabla 2: Resumen de ensayos de Límites de Atterberg y humedad natural
Fuente: Elaboración propia
Tabla 3: Resumen de ensayos de Proctor y CBR
Fuente: Elaboración propia.
derecho de la vía no se obtuvo muestras de los materiales indicados y el material existente analizado no cumple como capa de mejoramiento por tener un CBR de 3.60 y por el índice de plasticidad que no cumple con la especificación del (MOP- 001- F- 2002) para ser usado como material de vía.
3.4. Estructura de pavimento existente
Se realizó una calicata abierta de una profundidad total de 1.50m de la que se obtuvieron las muestras de mejoramiento que se encuentra hasta los 0.50m y del terreno natural que se tomó a la profundidad de 1.50m
3.5. Capa de Rodadura
La carpeta existente se ha deteriorado por completo por tal motivo no se pudo obtener las muestras respectivas para los ensayos de Marshall y poder caracterizar los materiales de la capa de rodadura.
TPDA.- En vista de que la estructura de pavimento existente no contemplan las capas necesarias de acuerdo a las normas del MTOP, en el presente estudio he considerado proponer un diseño de pavimento proyectado a 20 años que cumpla con los requisitos mínimos de las normas técnicas existentes tanto en espesores de capas como en calidad de material para esto se ha considerado un estudio de tránsito y diseño de acuerdo a las cargas de tráfico existente.
3.6. Índice de Grupo
En esta clasificación se refiere a “índice de grupo” que no es otra cosa que una manera de “evaluar a los suelos”
clasificación de un suelo en determinado grupo tiene que ver con su grado de plasticidad y en el porcentaje de material fino que pasa la malla # 200.
(Mecánica de suelos Laboratorio Ing. Carmen terreros; Ing. Víctor Lituma Universidad de Guayaquil).
Como puede observarse en los cuadros siguientes, los índices de grupo de los suelos granulares están comprendidos entre 0 y 4, los que corresponden a los suelos limosos entre 8 y 12 y los que corresponden a los suelos arcillosos entre 11 y 20.
Cuando se indica un índice de grupo hay que colocarlo entre paréntesis así por ejemplo: A-2-4 (1) indicará que es un suelo A-2-4 con un índice de grupo que es 1.
La fórmula que sigue es la indicada para los cálculos: Índice de grupo = 0,2a + 0,005ac + 0,01bd; a = porcentaje que pasa el tamiz # 200 comprendido 35 como mínimo y 75% como máximo.
Se lo representa en número entero y variará de 0 a 40, así para todo porcentaje igual o menor a 35, a será igual a 0 y para todo porcentaje igual o superior a 75% a será igual a 40, ejemplo:
Si el 79% pasa el tamiz # 200………a = 40
Si el 27% pasa el tamiz # 200………a = 0
Si el 56% pasa el tamiz # 200……….a = 56 – 35 = 21
(Mínimo) (Máximo)
b = porcentaje que pasa el tamiz # 200 comprendido entre 15 y 55 este se representa solo en número entero y variará de 0 a 40, por tanto todo porcentaje igual o menor a 15, b será igual a cero y para todo porcentaje igual o mayor a 55, b será igual a 40, ejemplo:
Si el 12% pasa el tamiz # 200………… b = 0
Si el 39% pasa el tamiz # 200………… b = 39 – 15 = 24
Si el 60% pasa el tamiz # 200………… b = 40.
(mínimo) (máximo)
c = parte del límite líquido comprendido entre 40 y 60, que está representado por un número entero y variará de 0 a 20, ejemplo:
Si el WL = 35%………... c = 0
Si el WL = 48%... c = 48 – 40 = 8
Si el WL = 71%... c = 40
d = Parte del índice de plasticidad comprendido entre 10 y 30 dónde d variará de 0 a 20, ejemplo:
Si el índice de plasticidad = 10………… d = 0
Si el índice de plasticidad = 19………….d = 19 – 10 = 9
Si el índice de plasticidad = 40………... d = 20
(mínimo) (máximo)
Por los ejemplos antes citados en el caso de los materiales encontrados y analizados en la vía de estudio, corresponden a un suelo A – 7 – 5 el mismo que contiene un 35% de pasante del tamiz # 200 para el material existente entonces:
a = 0
b = 35 – 15 = 20
c = 0
d = 26 – 10 = 16
Por esta razón en este tipo de suelo referenciado tendremos:
Porcentaje que pasa el tamiz # 200 = 35,87
Límite líquido = 36.50
Analizando por el método analítico tenemos la siguiente expresión:
Suelos: Granulares IG = 0 – 4
Suelos: Limosos IG = 8 – 12
Suelos: Arcillosos IG = 11 – 20
IG = 0,2 x 0,87 + 0,005*0.87*32.5+0,01 x 20.87 x 15.56 = 3,56
Como solo se indican números enteros el IG será = 3,56 4,00
Para el material de mejoramiento existente es un suelo granular de 0 – 4
Para el terreno de fundación: arena arcillosa clasificación que se encuentra en el grupo A-2-6; A- 2- 7
GRUPO % FINOS IP
A - 2 - 6
ARCILLAS A - 2 - 7
TAMIZ # 200
La identificación de los finos se realiza en la carta de plasticidad ASSHTO
Capítulo 4
Propuesta de mejoramiento vial
4.1. Estudio de tráfico (TPDA)
Para determinar los materiales propuestos que se recomiendan usar en el tramo de vía se realizó el conteo de tráfico manual para conocer las características de los vehículos que por allí circulan, para realizar dicho trabajo se ubicó una estación de conteo en el paso las esclusas el mismo que se realizó los días 8, 9 y 10 de julio del 2016 con un periodo de 14 horas diarias dese las 06:00AM hasta las 20:00PM la misma que determino el volumen de tránsito que circulan por la zona.
Con los volúmenes del tránsito se obtuvieron datos más exactos de la cantidad de vehículos que circulan por esta avenida como resultado tenemos que este conteo nos va a permitir conocer un promedio diario que lo presentamos de la siguiente manera:
Tabla 5: Condensado en 2 direcciones
Fuente: Elaboración propia.
TPD = 147vehículos mixtos/día en ambos sentidos
DIRECCION: LAS ESCLUSAS 3,00
Automóvil Camioneta Buseta Bus C2P C2G
08/07/2016 Viernes 32 40 35 18 34 31 190
09/07/2016 Sábado 25 35 18 15 20 22 135
10/07/2016 Domingo 12 34 25 22 23 2 118
Para determinar el tráfico promedio semanal en la estación de conteo se obtuvo aplicando la siguiente ecuación:
Ecuación 1.
La misma que indica los siguientes parámetros:
T.P.D.S: Tráfico promedio diario semanal
∑: Sumatoria
Dn: Días normales; lunes, martes, miércoles, jueves, viernes
De: Días feriados; sábado, domingo
m: número de días que se realizó el conteo
Aplicando la ecuación N° 1 con ciertas modificaciones debido a que solo se realizó conteo de tráfico durante 3 días de la semana se obtuvo el siguiente T.P.D.S.
T.P.D.S. = 5/7*(SUMA (Dn)/1) +2/7*(SUMA (De)/2)
T.P.D.S. = 5/7*190/1) +2/7*(135+118)/2)
T.P.D.S. = 135.71+36.14
T.PD.S. = 172 vehículos en ambos sentidos
Fm
(mes julio)=
1,982
se lo presenta en la siguiente tabla. Factor de ajuste mensual (Fm) estos factores fueron obtenido de la Dirección de Estudios del MTOP del año 2011.
Tabla 6: Factor de ajuste mensual
Fuente: Dirección de estudios Mtop
El factor de ajuste diario (Fd) se lo obtiene en base al promedio de la semana el mismo que lo presentamos en la siguiente tabla.
Por tal razón debido a que hubo interrupciones durante el conteo de los días de la semana este factor será de 1,211
El factor diario se despeja de la siguiente manera:
1/(TD/T.P.D.S) = 1/ 1.11 = 0.905
Ver anexos.
De esta manera el TPDA se lo obtiene de la siguiente manera:
TPDA = TPDS*(Fm)*(Fd)
Para la estación de conteo:
T.P.D.A. = 172*1.982*1.211
TPDAa (Actual) = 413 vehículos/mixtos/día en ambos sentidos.
Este corresponde para el tránsito en ambos sentidos
Con el TPDA actual + el tráfico generado vamos a obtener el TPDA asignado para la proyección futura (20 años) tráfico asignado = TPDA (actual) +TG
Cálculo del tráfico generado (TG).- En el tráfico generado se han asignado
tasas de crecimiento que van del 5% y 25% del tráfico actual, con generación de periodos de uno o dos años después que la vía haya entrado en estado de servicio.
TG=25%*TPDA (actual)
TG= 413*25% 103 vehículos mixtos en ambos sentidos.
Tabla 10: Proyección del tráfico
*Dato importante: para la proyección del tráfico se utilizó la tasa de crecimiento según el tipo de Vehículo elaborado por el departamento de factibilidad del MTOP.
*Los tipos de vehículos son tomados del conteo clasificatorio del tránsito.
4.1.1. Tráfico proyectado a 20 años (TF)
Con los datos obtenidos del tráfico asignado realizamos la proyección y su composición a 20 años para el cual utilizamos el modelo exponencial que se detalla a continuación:
TF = TRÁFICO ASIGNADO(1+i) ^ TF = tráfico futuro (proyectado)
Tráfico asignado
i = tasa de crecimiento del tráfico
n = periodo de proyección expresado en años
El tráfico actual y su composición lo proyectamos por tipo de vehículo a 20 años para el caso utilizamos el modelo exponencial que está detallado en la siguiente fórmula:
2016-2021 2021-2026 2026-2031 2031-2036
LIVIANOS 4,21% 3,75% 3,37% 3,06%
BUSES 2,24% 1,99% 1,80% 1,63%
CAMIONES LIVIANOS 2,52% 2,24% 2,02% 1,84%
CAMIONES PESADOS 2,52% 2,24% 2,02% 1,84%
TIPO DE VEHICULOS
TPDAf= Tráfico promedio diario anual futuro
TPDAa = Tráfico promedio diario anual actual
t = tasa de crecimiento anual por tipo de vehículo
Tabla 11: Proyección de tráfico y su composición
Fuente: Elaboración propia.
Realizada la proyección del tráfico futuro y su composición a 20 años este obtuvo los
Siguientes datos:
TPDAf = 636 vehículos/día /en ambos sentidos proyectado a 20 años
TPDAf
15,58% 24,60% 17,61% 12,42% 17,38% 12,42% 0,00% 0,00% 0,00% 100,00%
La Proyección del tráfico se ha efectuado utilizando el modelo exponencial expresado mediante la siguiente fórmula:
Donde: ESTUDIO DE TRÁFICO EN LA AVENIDA RAÚL CLEMENTE HUERTA TRAMO LAS ESCLUSAS TERMOGUAYAS
ESTUDIO DE TRÁFICO AVENIDA RAÚL CLEMENTE HUERTA
PROYECCION DEL TRAFICO Y SU COMPOSICION A 20 AÑOS (2035)
DIRECCIONES-Tabla 12: Proyección del tráfico asignado
Fuente: Elaboración propia.
La proyección del tráfico asignado a 20 años este obtuvo los siguientes datos:
T.P.D.A ASIGNADO = 795 vehículos/día/en ambos sentidos.
La Proyección del tráfico se ha efectuado utilizando el modelo exponencial expresado mediante la siguiente fórmula:
Donde:
PROYECCION DEL TRAFICO ASIGNADOA 20 AÑOS (2035) AVENIDA LAS ESCLUSAS-TERMOGUAYAS
ESTACION Nº.1. - EN 2
DIRECCIONES-AÑOS Livianos Buses CAMIONES LIVIANOS TPDAasig. = TPDAf+ Tg
4.2. Cálculo de Esal´s
4.2.1. Caracterización del tránsito
En el método ASSHTO los pavimentos flexibles se proyectan para que resistan un número determinado de cargas durante el tiempo de vida útil el tránsito se compone por vehículos de diferentes pesos y número de ejes, para efectos de cálculo estos se convierten en ejes de carga equivalente de 18 kips (8.2 t = 80 kN) los mismos que se denominan Esal´s por sus siglas en inglés “Equivalent single axle Load” (carga de eje equivalente simple).
La transformación del número equivalente de ejes de distinto tipo y peso en Esal´s, es una tarea bastante compleja; es necesario fijar adecuadamente el concepto que el tipo de eje y su peso es más importante que el peso del vehículo con respecto al comportamiento del pavimento (tomado de diseño de pavimento ASSHTO 93´).
4.2.2. Transformación del tránsito en Esal´s
Las repetidas cargas que actúan sobre un pavimento producen tensiones diferentes y deformaciones sobre este, también los diferentes espesores de pavimentos y de los diferentes tipos de materiales responden de manera distinta a una misma carga por esta razón esta variedad de respuesta en el pavimento y las fallas que en él se producen serán distintas según la intensidad y las características de carga que actúan sobre un pavimento.
El tipo de carga según la ASSHO es de 80 kN o 18 kips, esta conversión o transformación se realiza a través de los factores equivalentes de carga que se denominan LEF por sus siglas en inglés “Load Equivalente Factor”.
4.2.3. Factores equivalentes de carga
La tarea de convertir un tránsito mixto en un número de Esal´s de 80kN fue desarrollado por la Road Test de la ASSHO para realizar este ensayo se cargaron pavimentos de concepto similares con distintas configuraciones de ejes y cargas para analizar el daño producido.
Por el análisis realizado el factor equivalente de carga o LEF es un valor numérico que expresa la relación entre la pérdida de servicialidad causada por la carga de un tipo de eje y la producida por el eje estándar de 80kN en el mismo eje.
Fórmula de cálculo de Lef
Fuente: ASSHTO ´93
Aquí presentamos un ejemplo, para producir una pérdida de servicialidad de 4.2 a 2.5 son equivalentes:
100,000 ejes simples de 80 KN
14,347 ejes simples de 133 KN
LEF=
Cabe indicar que cada tipo de pavimento responde de manera diferente a una carga y los LEFs también cambian de acuerdo al tipo de pavimento.
Un ejemplo, si el punto de falla de un pavimento cambia también lo hace el LEF.
Por esta razón los pavimentos rígidos como flexibles tienen LEFs diferentes y estos cambian según el SN en pavimentos flexibles y según el espesor de losa en un pavimento rígido, y estos cambian de acuerdo al número de servicialidad adoptado.
Tabla 13: Cálculo de Esal´s
AVENIDA RAUL CLEMENTE HUERTA TRAMO LAS ESCLUSAS-TERMOGUAYAS (ESAL´S DE DISEÑO)
Tabla 14: Cálculo de número estructural
Fuente: AASHTO´93
4.3. Diseño de Pavimento
4.3.1. Pavimentos Flexibles
Se encuentran conformados por varias capas de distintos materiales destinados a distribuir y transmitir las cargas aplicadas por el tránsito al cuerpo del terraplén generalmente se los identifica de manera ascendente desde la sub-rasante (terreno de fundación) capa de Sub-base, Base y capa de rodadura, cuando se encuentran colocadas toman el nombre de “estructura de pavimento”.
4.3.2. Esquema de la Estructura de pavimento
La estructura conformada tiene la finalidad de cumplir los siguientes requisitos:
Soportar y distribuir las cargas que se dan con el paso de los vehículos. Mantener una buena impermeabilidad.
Soportar el desgaste que producen los vehículos y climas adversos. Mantener una superficie cómoda y segura que sea antideslizante en la
capa de rodadura.
Ser suficientemente flexible para cubrir los asentamientos que puedan producirse en las capas de base o sub-base.
4.4. Terreno de fundación
Existen casos en que es necesario mejorar el suelo de la sub-rasante reemplazando cierto espesor del terreno de fundación por un material de mejor calidad este procedimiento se lo conoce como mejoramiento de la sub-rasante y se realiza cuando el valor del Soporte California da un resultado bajo (˂ de 5%) y eso implica utilizar capas de sub-bases más gruesas y costosas.
El reemplazo de este material según las normas del MTOP se debe realizar con material seleccionado granular rocoso o una combinación de ambos que debe cumplir con los siguientes parámetros:
La fracción del material que pase el tamiz # 40(0.425mm) deberá tener un índice de plasticidad no mayor que 9 y el límite líquido hasta 35% siempre que el valor del C.B.R. sea mayor de 20% (MOP-001- F-2002 tomo I sección 402-2 pag.286).
4.5. Valor de Soporte California
Los materiales que conforman la estructura del pavimento entre los requisitos que tienen que cumplir son el de presentar una gran resistencia al corte para evitar posibles fallas en su comportamiento, lo que indica que para su utilización en el diseño de pavimento flexible debe realizarse el ensayo de C.B.R donde el valor del índice de resistencia al corte es el porcentaje de la carga necesaria que se produce al introducir un pistón que tiene un valor estándar( 19.35cm²) en un material determinado, con el valor del C.B.R se establece una relación entre la resistencia a la penetración de un suelo y su capacidad de soporte como base de sustentación para pavimentos flexibles.
4.6. Sub-base de Agregados
Es la capa de material seleccionado que se coloca encima de la sub-rasante la misma que cumple la siguiente función:
Sirve de capa de drenaje al pavimento.
Permite controlar o eliminar los cambios de volumen y plasticidad perjudiciales que pudiera encontrarse en la capa de sub-rasante.
Controla o elimina el agua que por capilaridad pueda subir de la sub-rasante.
La porción que pase el tamiz # 40(0.425mm) debe tener un índice de plasticidad igual o menor que 6%
La capacidad portante corresponderá a un C.B.R. igual o mayor que 30%(MOP-001-F2002 tomo I sección 403-1 pág.315).
4.7. Bases de Agregados
Esta capa está colocada encima de la sub-base y su función es absorber los esfuerzos transmitidos por las cargas generadas por el tránsito y se encarga de repartirlos de manera uniforme a la capa de sub-base y por esta al terreno de fundación los requisitos que debe cumplir son:
Ser resistentes a los cambios de volumen y temperatura. El desgaste en la máquina de los Ángeles debe ser ˂ del 40%
La fracción de material que pasa el tamiz # 40 deberá tener un límite líquido ˂ de 25% y un índice de plasticidad ˂ que 6%.
La capacidad portante corresponderá a un C.B.R. igual o mayor del 80%.
4.8. Capa de Rodadura
4.9. Diseño de Pavimento por el Método ASSHTOʼ93
El actual método de la ASSHTO, en su versión 1993, describe con detalles los procedimientos para el diseño de la sección estructural de los pavimentos flexibles este método establece que la capa de rodadura se soluciona solo con concreto asfáltico y tratamientos superficiales, pues asume que tales estructuras soportarán niveles significativos de tránsito (mayores de 50.000 ejes equivalentes acumulados de 8.2 ton. Durante el periodo de diseño) dejando fuera pavimentos ligeros para tránsito menores al citado que son los caminos revestidos o de terracería
Este trabajo resume el procedimiento para pavimentos flexibles con el objetivo de que el usuario disponga de una metodología práctica y sencilla de uso frecuente en su ámbito de trabajo.
4.9.1. Método de diseño
En el actual método de diseño versión 1993 los procedimientos están basados en las ecuaciones originales de la ASSHO realizados desde 1961 producto de pruebas realizadas en Ottawa, Illinois con tramos a escala natural y para todo tipo de pavimentos; la versión de 1986 y la actual de 1993 se han modificado para incluir factores y parámetros de diseño que no habían sido considerados y que son producto de la experiencia adquirida por este organismo entre el método original y su versión más moderna.
La fórmula descrita involucra los siguientes parámetros:
El tránsito en ejes equivalentes acumulados para el periodo de diseño seleccionado “W18”
El parámetro de confiabilidad “R”. La desviación estándar global, “Sₒ”
El módulo de resiliencia efectivo “Mr” del material usado para la sub-rasante.
La pérdida o diferencia entre los índices de servicialidad inicial y final “∆PSI”
4.9.2. Confiabilidad de Diseño (R%)
Es la probabilidad de que el sistema estructural que forma el pavimento cumpla con la función prevista dentro del tiempo de vida útil, bajo las condiciones que tienen lugar en ese tiempo.
Tabla 15: Nivel de Confiabilidad
Fuente: Apuntes de carreteras II Capítulo 708 pavimentos
4.9.3. Desviación estándar (“Sₒ”)
Es una medida del desvío de los datos con respecto al valor medio (la media).Cuanto menor sea la Sₒ, los datos medidos estarán más próximos a la media.
El coeficiente de variación es la relación entre la Sₒ para la media. (Apuntes de carreteras II capítulo 708 pavimentos sección 700.8.5).
Tabla 16: Condiciones de Diseño
Fuente: Apuntes de carreteras II Capítulo 708 pavimentos
Variación en la predicción del comporta- 0,34(pavimento rígido)
miento del pavimento sin errores en el
Variación en la predicción del comporta- 0,39(pavimento rígido)
miento del pavimento con errores en el
0,49(pavimento flexibles tránsito
Condición de diseño Desviación Estándar
0,44(pavimento flexible) tránsito
75 a 95
Locales 50 a 80 50 a 80
Tipo de camino confiabilidad recomendada Zona urbana Zona Rural Rutas interestatales y autopistas 85 a 99.9 80 a 99.9
75 a 99 Colectoras 80 a 95
4.9.4. Módulo Resiliente (Mr) de la Sub-rasante
Representa la relación entre el esfuerzo y la deformación de los materiales este método fue desarrollado para describir el comportamiento del material bajo cargas dinámicas de ruedas, este no es un ensayo a la rotura y las muestras no fallan durante la prueba
Tabla 17: Ecuación de aproximación entre el CBR y el Modulo Resiliente
Fuente: Apuntes de carreteras II Capítulo 708 pavimentos
4.9.5. Número Estructural (SN)
El método ASSHTO utiliza el concepto de número estructural (SN) que representa la capacidad de un firme (Mr) para soportar las solicitaciones del tráfico (w18). El número estructural es un número abstracto que expresa la resistencia estructural de un pavimento para una combinación dada de soporte del suelo, de la servicialidad final y de las condiciones ambientales. Es decir que establece una relación empírica entre las distintas capas del pavimento y se encuentra dada por la siguiente ecuación:
0,64
2% < CBR < 12% :MR (k/cm²) =180 ( CBR )*14,1935 psi 0,55
12% CBR < 80% :MR (k/cm²) =225 ( CBR )*14,1935 psi
Ecuaciones de Potter y Powell
SN = a1 D1+ a2D2 m + a3 D3 m + a4 D4 m coeficiente de drenaje
D1, D2, D3, D4 Son espesores de la capa de rodamiento, base y sub-base y en casos necesarios la de mejoramiento del suelo (sub-rasante.)
A1, a2, a3, a4 Constantes.
La ASSHTO estableció los valores de las constantes que se presentan en la siguiente tabla:
Tabla 18: Coeficiente del Pavimento
Fuente: Apuntes de carreteras II Capítulo 708 pavimentos
4.9.6. Coeficientes de Drenaje
Según la metodología ASSHTO en la evaluación del coeficiente de drenaje se establece primero la calidad del mismo que tendrá por las características de la sub-base realizando estudios de permeabilidad y calculando el tiempo para drenar el 50% del agua de la capa. La tabla muestra los valores según el tipo de camino.
Tabla 19: Coeficientes de Drenaje
Fuente: Apuntes de carreteras II Capítulo 708 pavimentos
4.9.7. Servicialidad (PSI)
Se define como la capacidad del pavimento para brindar uso confortable y seguro a los usuarios que la utilizan. Se realiza una evaluación por medio del Índice de Servicio Presente (Present Serviceability Índex)
Para determinar el índice de suficiencia de un pavimento PSI que no es otra cosa que la capacidad de servicio para el tránsito que ha sido diseñado al circular y verificar la condición del pavimento este se lo califica de 0 a 5 de acuerdo a la siguiente tabla:
Tabla 20: Condiciones del Pavimento
Fuente: Apuntes de carreteras II Capítulo 708 pavimentos
4.9.8. Servicialidad Inicial (Pₒ)
Es la que tendrá el pavimento al ser puesto en servicio; para pavimentos flexibles la AASHTO ʼ93 ha establecido los siguientes parámetros:
Pₒ = 4.2; Pt= 2.0 para caminos de menor tránsito
PSI CONDICIÓN
0 a 1 Muy pobre
1 a 2 Pobre
2 a 3 Regular
3 a 4 Bueno
0,64
4.9.9. Servicialidad final (Pt)
Es el índice más bajo que puede tolerarse antes de que sea necesario reforzar el pavimento o rehabilitarlo.
En el presente estudio aplicamos una de las ecuaciones de aproximación de Potter y Powell que nos ayudan a determinar el módulo Resiliente de la subra-sante, en el caso de la vía de estudio aplicamos la ecuación: 2% ˂ CBR ˂ 12%: MR (Kg/cm²)=180(CBR) *14.1935 psi con la que obtuvimos el valor que después lo ingresamos en la tabla de cálculo de las ecuaciones ASSHTO´93 la misma que nos dio el valor del SN de la sub-rasante.
Tabla 21: Cálculo de Número Estructural.
Con los parámetros ingresados de acuerdo a ASSHTO´93 se procedió a realizar el cálculo de la estructura de pavimento que tendrá la vía en estudio dichos valores encontrados los presentamos a continuación:
Tabla 22: Parámetros de Diseño.
Fuente: Tablas de diseño ASSHTO´93
Tabla 23: Diseño de Pavimento Flexible
Fuente: Apuntes de carreteras II Capitulo 708 pavimentos
TF MEJORAMIENTO BASE
Serviciabilidad Inicial .- Po = 4,2 Al entrar el pavimento en servicio
Serviciabilidad Final .- Pt = 2,0 Para caminos de menor transito
SN= 3,15 1,8 1,3
D PSI = 2,20
MR (psi) = 5799,57
PARAMETROS DE DISEÑO Tiempo para el Diseño
Acumulado Parcial Calculados Adoptados Parcial Acumulado
CR - 0 1,60 0,173 1,00 9,25 10,00 1,73 0,00
BASE CLASE 1A 80 35560,80 1,60 0,46 0,055 0,80 10,45 15,00 0,66 1,73
MEJORAMIENTO 25 18755,95 2,06 1,58 0,035 0,80 56,43 60,00 1,68 2,39
TF 3,60 5799,57 3,64 4,07
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES DE LA ESTRUCTURA PÉTREA PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LA CALZADA DE LA AVENIDA RAÚL CLEMENTE HUERTA TRAMO LAS ESCLUSAS-TERMOGUAYAS
La estructura de pavimento flexible calculada y propuesta para la vía de la referencia queda establecida de la siguiente manera:
Tabla 24: Estructura de pavimento propuesto
C A P A D E R O D A D U R A
B A S E
M E J O R A M I E N T O
1 0 , 0 0
1 5 , 0 0
6 0 , 0 0
4.10. Conclusiones y recomendaciones
4.10.1. Conclusiones
De acuerdo a los materiales extraídos de la calicata se concluye que estos no son los adecuados para ser utilizados en la construcción de la avenida de la referencia
De los resultados de los ensayos de laboratorio podemos concluir que el estado de la vía en el tramo las Esclusas- Termoguayas no cumple con las condiciones de las especificaciones técnicas de los materiales.
La estructura existente no cumple como tal ya que no se observaron las normas de diseño al momento de su construcción.
El incremento del tráfico en las condiciones actuales, superior al del diseño es otra causa para que la estructura falle.
Realizado el diseño de la estructura de pavimento flexible esta determinó que la vía en estudio requerirá los siguientes espesores en sus capas de firmes:
Capa de mejoramiento = 60 cm.
Capa de base = 15 cm.
4.10.2. Recomendaciones
Para mejorar el estado de la vía y que esta pueda ser utilizada de una manera cómoda, confortable y segura, se recomienda remover y desalojar el material existente y colocar una nueva estructura de pavimento con capas que cumplan con los requisitos que indican las normas de control de calidad tal como se indica en el presente estudio.
En el nuevo diseño de la sección típica debe tener obras de protección con canaletas y sumideros que recojan el agua del escurrimiento que se produce del bombeo en la etapa invernal.
No es recomendable la reutilización del material existente ya que este se encuentra contaminado y no cumple como material de mejoramiento como se ha demostrado en los capítulos anteriores.
Es recomendable implementar señalética con indicativos de la velocidad máx. Que debe tener la vía y para que la misma tenga una condición más segura.
ANEXOS
TABLAS DE CÁLCULO TPDA, CÁLCULO DE ESAL´s ENSAYOS DE LABORATORIO
CONTEO DE TRÁFICO
ESTACION LAS ESCLUSAS Día Conteo: Viernes
DIRECCION: AVENIDA RAUL CLEMENTE HUERTA TRAMO LAS ESCLUSAS TERMOGUAYAS
Automóvil Camioneta Buseta Bus C2P C2G
DIRECCION: AVENIDA RAUL CLEMENTE HUERTA TRAMO LAS ESCLUSAS TERMOGUAYAS
ESTACION 1: LAS ESCLUSAS DIA CONTEO: Domingo
DIRECCION: AVENIDA RAÚL CLEMENTE HUERTA TRAMO LAS ESCLUSAS TERMOGUAYAS
Automóvil Camioneta Buseta Bus C2P C2G
08/07/2016 Viernes 32 40 35 18 34 31 190
09/07/2016 Sábado 25 35 18 15 20 22 135
10/07/2016 Domingo 12 34 25 22 23 2 118
TPDAf
15,58% 24,60% 17,61% 12,42% 17,38% 12,42% 0,00% 0,00% 0,00% 100,00% La Proyección del tráfico se ha efectuado utilizando el modelo exponencial expresado mediante la siguiente fórmula:
Donde:
PROYECCION DEL TRAFICO Y SU COMPOSICION A 20 AÑOS (2035)
Buses CAMIONES LIVIANOS
COMPOSICION PORCENTUAL DEL TRAFICO
ESTUDIO DE TRÁFICO EN LA AVENIDA RAÚL CLEMENTE HUERTA TRAMO LAS ESCLUSAS TERMOGUAYAS
TPDAf
La Proyección del tráfico se ha efectuado utilizando el modelo exponencial expresado mediante la siguiente fórmula:
Donde:
PROYECCION DEL TRAFICO ASIGNADOA 20 AÑOS (2035) AVENIDA LAS ESCLUSAS-TERMOGUAYAS
ESTACION Nº.1. - EN 2
DIRECCIONES-AÑOS Livianos Buses CAMIONES LIVIANOS TPDAasig. = TPDAf+ Tg
TABLA Nº. 1. TASA DE CRECIMIENTO ANUAL DEL TRAFICO.
- Los tipos de Vehículos son tomados del Conteo Clasificatorio del Tránsito.
ESTUDIO DE TRAFICO DE LA AVENIDA RAÚL CLEMENTE HUERTA ESTACION Nº.1. EN 2 DIRECCIONES
-IMPORTANTE:
Para la proyecciones del tráfico se utilizó la tasa de crecimiento según tipo de vehículo, elaborada por el Departamento de Factibilidad del MTOP.
Espesor : 4´´ Nº. de años Proyecto = 20
Pt = 2
LOCALIZACIÓN: AVENIDA RAÚL CLEMENTE HUERTA TRAMO LAS ESCLUSAS-TERMOGUAYAS PROCEDENCIA: AVENIDA LAS ESCLUSAS (MATERIAL DE MEJORAMIENTO EXISTENTE) DESCRIPCIÓN DE LA MUESTRA ( VISUAL)
PESO DEL CILINDRO (P7) kg 4,300 OBSERVACIONES:
VOLUMEN DEL CILINDRO (V) m3 0,000944 Normas de refencia:
PESO DEL MARTILLO (kg) 2,50 10 ASTM D 698-91
ALTURA DE CAIDA DEL MARTILLO (cm) 18 45,72 ASTM D 15579-1
NÚMERO DE GOLPES POR CAPAS 56 AASHTO T 99-94
NÚMERO DE CAPAS 5 ASSHTO T 180-93 E.N. 27 343,9 317,6 26,3 21,80 295,80 8,89 5,985 1,685 1,089 1,547 1639
70 7 314,2 283,1 31,1 22,40 260,70 11,93 6,151 1,851 1,119 1,654 1752
140 MK 395,7 347,9 47,8 23,20 324,70 14,72 6,293 1,993 1,147 1,737 1840
210 41 395,0 344,5 50,5 22,50 322,00 15,68 6,251 1,951 1,157 1,687 1787
250 R 398,1 345,3 52,8 29,60 315,70 16,72 6,090 1,790 1,167 1,534 1624
Densidad seca maxima Kg/m3
Humedad Optima %
DETERMINACIÓN DE LA RELACIÓN HUMEDAD DENSIDAD DE LOS SUELOS CURVA DE COMPACTACIÓN
DESCRIPCIÓN DE LA MUESTRA ( VISUAL) MATERIAL COLOR CAFÉ OSCURO
PESO DEL CILINDRO (P7) kg 4,300 OBSERVACIONES: VOLUMEN DEL CILINDRO (V) m3 0,000944 Normas de refencia:
PESO DEL MARTILLO (kg) 2,50 10 ASTM D 698-91
ALTURA DE CAIDA DEL MARTILLO (cm) 18 45,72 ASTM D 15579-1
NÚMERO DE GOLPES POR CAPAS 25 AASHTO T 99-94
NÚMERO DE CAPAS 5 ASSHTO T 180-93 E.N. N6 238,5 219,1 19,4 29,40 189,70 10,23 5,790 1,490 1,102 1,352 1432
70 14 223,2 201,8 21,4 31,00 170,80 12,53 5,890 1,590 1,125 1,413 1497
140 M1 302,8 263,2 39,6 31,70 231,50 17,11 5,987 1,687 1,171 1,441 1526
210 8 296,4 252,8 43,6 30,50 222,30 19,61 5,988 1,688 1,196 1,411 1495
250 12 369,4 306,4 63 30,10 276,30 22,80 5,942 1,642 1,228 1,337 1416
Densidad seca maxima Kg/m3 Humedad Optima %
CONTENIDO DE HUMEDAD %
PROYECTO: CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO DE LA AV. RAÚL CLEMENTE HUERTAY PROPUESTA DE MEJORAMIENTO DE LA VÍA
UBICACIÓN: SECTOR LAS ESCLUSAS-SUR DE LA CIUDAD DE GUAYAQUIL
FECHA: JULIO 2016
Laboratorio de Suelos y Materiales Ing. Dr. Arnaldo Ruffili
PROYECTO: CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO DE LA AV. RAÚL CLEMENTE HUERTA Y PROPUESTA DE MEJORAMIENTO DE LA VÍA
UBICACIÓN: SECTOR LAS ESCLUSAS-SUR DE LA CIUDAD DE GUAYAQUIL
FECHA: JULIO 2016
Abscisa: 0+250 Profundidad: 0,50 - 1.50 m.
TAMIZ PESO PARCIAL % RETENIDO % RETENIDO ACUMULADO % PASANTE
ACUMULADO ESPECIFICACION
Laboratorio de Suelos y Materiales Dr. Ing. Arnaldo Ruffili
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO DE LA AVENIDA RAÚL CLEMENTE HUERTA Y PROPUESTA
DE MEJORAMIENTO DE LA VÍA
PROYECTO:
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO DE LA AVENIDA RAÚL CLEMENTE HUERTA Y PROPUESTA
DE MEJORAMIENTO DE LA VÍA
13,0 15,0 17,0 19,0 21,0 23,0 25,0 27,0 29,0 31,0 33,0 35,0 37,0
DE LA AVENIDA RAÚL CLEMENTE HUERTA Y PROPUESTA DE MEJORAMIENTO DE LA VÍA. UBICACIÓN: SECTOR LAS ESCLUSAS SUR DE LA CIUDAD DE GUAYAQUIL
FECHA: JULIO 2016
PROYECTO: CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
CONTENIDO DE HUM EDAD ASTM - D 2216 - 71
Laboratorio de Suelos y Materiales Ing. Dr. Arnaldo Ruffilli
PENETRACION AASHTO - 193
CARGA DE PENETRACION LBS CARGA DE PENETRACION Kg
1.27 mm (0.05") 70 97 130 32 44 59
2.54 mm (0.10") 97 130 169 44 59 77
3.81 mm (0.15") 114 145 213 52 66 97
5.08 mm (0.20") 147 169 246 67 77 112 7.62 mm (0.30") 174 216 268 79 98 122 10.16 mm (0.40") 196 224 286 89 102 130 12.70 mm (0.50") 213 253 306 97 115 139
No. DE ENSAYO 1 2 3 1 2 3
CARGA DE UNITARIA LBS/plg2
CARGA UNITARIA Kg/cm2
0 mm (0,0") 0 0 0 0 0 0
1,27 mm (0.05") 23,47 32,27 43,27 1,65 2,27 3,05 2,54 mm (0.10") 32,27 43,27 56,47 2,27 3,05 3,98 3,81 mm (0.15") 38,13 48,40 71,13 2,69 3,41 5,01 5,08 mm (0.20") 49,13 56,47 82,13 3,46 3,98 5,79 7,62 mm (0.30") 57,93 71,87 89,47 4,08 5,06 6,30 10,16 mm (0.40") 65,27 74,80 95,33 4,60 5,27 6,72 12,7 mm (0.50") 71,13 84,33 101,93 5,01 5,94 7,18
No. Golpes
Laboratorio de suelos y materiales Dr. Ing. Arnaldo Ruffilli
PROYECTO: AVENIDA RAÚL CLEMENTE HUERTA TRAMO LAS ESCLUSAS-TERMOGUAYAS
Profundidad 1.00 - 1.50 Area 19,35
Absc: 0+ 250 (MATERIAL MEJORAMIENTO EXISTENTE) Muestra: 1
FECHA: PESO DE MOLDE:
No. DE GOLPES POR CAPA: 12 - 25 - 56 VOLUMEN DEL MOLDE: 0,002316
No. DE CAPAS: 5 PESO DEL MARTILLO: 10 Lbs. ALTURA DE CAIDA: 18 pulg.
No. DE ENSAYO 1 2 3 1 2 3
CARGA DE PENETRACION LBS CARGA DE PENETRACION Kg
1.27 mm (0.05") 132 176 264 60 80 120
2.54 mm (0.10") 242 286 330 110 130 150
3.81 mm (0.15") 308 330 374 140 150 170
5.08 mm (0.20") 396 462 528 180 210 240
7.62 mm (0.30") 462 528 638 210 240 290
10.16 mm (0.40") 506 594 704 230 270 320
12.70 mm (0.50") 550 682 770 250 310 350
No. DE ENSAYO 1 2 3 1 2 3
CARGA DE UNITARIA LBS/plg2 CARGA UNITARIA Kg/cm2
0 mm (0,0") 0 0 0 0 0 0
1,27 mm (0.05") 44,00 58,67 88,00 3,10 4,13 6,20
2,54 mm (0.10") 80,67 95,33 110,00 5,68 6,72 7,75
3,81 mm (0.15") 102,67 110,00 124,67 7,24 7,75 8,79
5,08 mm (0.20") 132,00 154,00 176,00 9,30 10,85 12,40
7,62 mm (0.30") 154,00 176,00 212,67 10,85 12,40 14,99
10,16 mm (0.40") 168,67 198,00 234,67 11,89 13,95 16,54
12,7 mm (0.50") 183,33 227,33 256,67 12,92 16,02 18,09
PROYECTO: AVENIDA RAÚL CLEMENTE HUERTA TRAMO LAS ESCLUSAS-TERMOGUAYAS
UBICACIÓN: Absc: 0+250
FECHA: Julio del 2016 Muestra: 1
PROF: 0,50 m Material de mejoramiento exixtente Vol.del Espec.(m3) 0,002316
12 Golpes x capa 25 Golpes x capa 56 Golpes x capa
Recipiente N° 13 A1 14
12 Golpes x capa 25 Golpes x capa 56 Golpes x capa
PROYECTO: AVENIDA RAÚL CLEMENTE HUERTA TRAMO LAS ESCLUSAS-TERMOGUAYAS
UBICACIÓN: Absc: 0+250
FECHA: julio del 2016 Muestra: 1
PROF: 1.50 m Sub-rasante Vol.del Espec.(m3) 0,002316
12 Golpes x capa 25 Golpes x capa 56 Golpes x capa
Recipiente N° A8 C S
12 Golpes x capa 25 Golpes x capa 56 Golpes x capa
LOCALIZACION:AVENIDA RAÚL CLEMENTE HUERTA TRAMO LAS ESCLUSAS TERMO-GUAYAS
Abscisa 0+250
FECHA:
Calculado por: Célimo Rubio Barreiro
C. B. R. = 9,90% Laboratorio de suelos y materiales Dr. Ing. Arnaldo Ruffilli
JULIO DEL 2016 MATERIAL DE MEJORAMIENTO EXISTENTE
RAÚL CLEMENTE HUERTA Y PROPUESTA DE MEJORAMIENTO DE LA VÍA
PROYECTO: CARACTRIZACIÓN DE LOS MATERIALES DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO DE LA AVENIDA
1600
Laboratorio de suelos y materiales Dr. Ing. Arnaldo Ruffilli
PROCTOR - C.B.R.
Profundidad de la muestra:
RAÚL CLEMENTE HUERTA Y PROPUESTA DE MEJORAMIENTO DE LA VÍA
PROYECTO: CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO DE LA DE LA AVENIDA
BIBLIOGRAFIA
Andrade Nuñez, 2014.Apuntes de Pavimentos .1, pag 700.8.1-700.8.7.
Unidades técnicas del MOP. tomo1, 2002. Especificaciones Generales Para La Construcción De Caminos y Puentes.Quito.MOP.
Unidades tecnicas, Consultores del NEVI-12-MTOP, Materiales Quito.NEVI
Terreros de Varela; Moreno Lituma, 1995 Mecánica de Suelos Laboratorio Guayaquil. Editorial. Universidad de Guayaquil.
UMSS, Universidad Mayor de San Simón 2015. Manual completo de diseño de pavimentos. Recuperado de
http://www.fiuxy.net/ebooks-gratis/4010219-manual-completo-diseno-de-pavimentos-umss-facultad-de-ciencias-y-tecnologia-pdf.html
Padilla Rodríguez, Alejandro .2006. Materiales básicos capítulo 2.Recuperado de
http://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/3334/34065-13.pdf?sequence=13&isAllowed=y
Guide for design of Pavements Structures ASSHTO (American Association of State Highway and Transportation officials) 1993.
Published by the American Association of State Highway and Transportation officials 1986, 1993. 444 N. Capitol Street, N.W., suite 249 Washington, D.C. 20001 Editorial ISBN recuperado de
