UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

TESIS

“DISEÑO DEL PAVIMENTO DE LA AV. TUPAC KATARI, DEL SECTOR SAN LUIS, DISTRITO DE BAGUA GRANDE, PROVINCIA DE UTCUBAMBA, REGIÓN

AMAZONAS”

PRESENTADO POR:

JHOSMER IVAN HORNA ARÉVALO PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:

INGENIERO CIVIL LÍNEA DE INVESTIGACIÓN:

INGENIERÍA CIVIL, ARQUITECTURA Y URBANISMO SUB LÍNEA DE INVESTIGACIÓN:

TRANSPORTE VIAL PIURA – PERÚ

2021

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

TESIS

“DISEÑO DEL PAVIMENTO DE LA AV. TUPAC KATARI, DEL SECTOR SAN LUIS, DISTRITO DE BAGUA GRANDE, PROVINCIA DE UTCUBAMBA, REGIÓN

AMAZONAS”

LÍNEA DE INVESTIGACIÓN: Ingeniería Civil, Arquitectura Y Urbanismo.

SUB LÍNEA DE INVESTIGACIÓN: Transporte Vial.

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3 DECLARACIÓN JURADA DE ORIGINALIDAD DE LA TESIS

Yo: JHOSMER IVAN HORNA AREVALO

identificado con CU/DNI N° 46711221 , Bachiller de Escuela Profesional de INGENIERÍA CIVIL, de la Facultad de INGENIERÍA CIVIL y domiciliado en (Calle/Jiron/Av.) Jr. Los Nogales N° 705 Distrito Bagua Grande Provincia Utcubamba Departamento Amazonas Celular 939554959 Email: [email protected]

DECLARO BAJO JURAMENTO: que la tesis que presento es original e inédita, no siendo copia parcial ni total de una tesis desarrollada, y/o realizado en el Perú o en el Extranjero, en caso de resultar falsa la información que proporciono, me sujeto a los alcances de lo establecido en el Art. N° 411, de código Penal concordante con el Art. 32° de la Ley N° 27444, y la Ley del Procedimiento Administrativo General y las Normas Legales de Protección a los Derechos de Autor.

En fe de lo cual firmo la presente.

Piura, 19 de Julio de 2021.

_____________________

DNI N° 46711221

Articulo 411.- El que, en un procedimiento administrativo, hace una falsa declaración en relación a hechos o circunstancias que le corresponde probar, violando la presunción de veracidad establecida por ley, será reprimido con pena privativa de libertad no menor de uno ni mayor de cuatro años.

Art. 4. Inciso 4.12 del Reglamento del Registro Nacional de Trabajos de investigación para optar grados académicos y títulos profesionales – RENATI Resolución de Consejo Directivo N° 033-2016-SUNEDU/CD

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6 Dedicatoria

Dedico esta tesis a los pilares fundamentales de mi vida, a mi Padre Atilano Horna y a Mi Madre Nancy Arévalo cuya dedicación y entrega me dieron fortaleza y entereza para la realización de mi tesis, a mi hijo Ian Gael, a mi esposa por ser mi apoyo incondicional durante todo el tiempo, y de manera muy especial a mi abuelo Alindor Horna V. y a mi abuelo Hernando Arévalo M.

quienes me guían desde el cielo.

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7 Agradecimiento

El presente trabajo de tesis es un esfuerzo en el cual me ha permitido aprovechar los conocimientos y experiencia de muchas personas, la cual agradezco profundamente a mi asesor por haber confiado en mi persona, por su compromiso y apoyo incondicional durante todo este tiempo que ha tomado la ejecución de mi proyecto de tesis.

Al Dr. Omar Vences M. por su valiosa dirección y apoyo para seguir este camino de tesis y llegar a la conclusión.

De todo corazón agradezco a Dios por bendecirnos con un día más de vida, sabiendo la difícil situación que nos ha tocado afrontar frente a esta pandemia por covid19.

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8 ÍNDICE GENERAL

RESUMEN ... 12

ABSTRACT ... 13

CAPÍTULO I: ASPECTOS DE LA PROBLEMÁTICA ... 14

1.1. DESCRIPCIÓN DE LA REALIDAD PROBLEMÁTICA ... 14

1.2. JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN ... 15

1.3. OBJETIVOS ... 16

1.3.1. Objetivo General... 16

1.3.2. Objetivos Específicos. ... 16

1.4. DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN ... 16

CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO ... 17

2.1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN ... 17

2.1.1. A nivel internacional. ... 17

2.1.2. A nivel nacional. ... 18

2.1.3. A nivel local... 19

2.2. BASES TEÓRICAS... 20

2.1.4. Pavimentos... 20

2.1.5. Estudios previos de Ingeniería ... 23

2.1.6. Pavimento rígido... 24

2.1.7. Método AASHTO... 27

2.3. GLOSARIO DE TÉRMINOS BÁSICOS ... 31

2.4. HIPÓTESIS... 32

2.4.1. Hipótesis General. ... 32

2.4.2. Hipótesis Específicas. ... 32

2.4.3. Definición de las variables. ... 32

2.4.4. Operacionalización de las variables. ... 33

CAPÍTULO III: MARCO METODOLÓGICO ... 35

3.1. ENFOQUE Y DISEÑO ... 35

3.2. SUJETOS DE LA INVESTIGACIÓN ... 35

3.2.1. Población. ... 35

3.2.2. Muestra. ... 35

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3.3. MÉTODOS Y PROCEDIMIENTOS ... 35

3.4. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS ... 36

3.4.1. Técnicas. ... 36

3.4.2. Instrumentos. ... 37

3.5. ASPECTOS ÉTICOS... 37

CAPÍTULO IV: RESULTADOS Y DISCUSIÓN ... 38

4.1. RESULTADOS... 38

4.1.1. Levantamiento topográfico. ... 38

4.1.2. Estudio de Mecánica de Suelos. ... 45

4.1.3. Estudio de tráfico. ... 55

4.1.4. Diseño del pavimento rígido ... 63

4.2. DISCUSIÓN ... 68

CONCLUSIONES ... 71

RECOMENDACIONES ... 73

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 74

ANEXOS ... 78

ANEXO 01: Matriz de consistencia ... 78

ANEXO 02: Conteo vehicular ... 80

ANEXO 03: Formatos de laboratorio ... 87

ANEXO 04: Fotografías ... 110

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10 ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1 Periodo de análisis. ... 28

Tabla 2 Valores para la desviación estándar. ... 29

Tabla 3 Niveles de confiabilidad. ... 29

Tabla 4 Serviciabilidad según tipos de caminos. ... 30

Tabla 5 Coeficientes de drenaje... 31

Tabla 6 Operacionalización de variables ... 33

Tabla 7 Perfil estratigráfico de la calicata 01 ... 47

Tabla 11 Exploración de campo de las muestras ... 51

Tabla 12 Granulometría de las muestras ... 51

Tabla 13 Contenido de humedad de las muestras... 52

Tabla 14 Límites de Atterberg de las muestras ... 52

Tabla 15 Clasificación SUCS y AASHTO de las muestras ... 53

Tabla 16 Proctor modificado de las muestras ... 54

Tabla 17 Resultados del CBR de las muestras ... 54

Tabla 18 Análisis químico de las muestras ... 55

Tabla 19 Tipos de vehículos 09 de febrero... 56

Tabla 22 Determinación del IMD ... 63

Tabla 23 Parámetros básicos para el diseño ... 63

Tabla 24 ESAL total ... 64

Tabla 25 Desviación estándar normal ... 64

Tabla 26 Parámetros básicos para el diseño AASHTO ... 66

Tabla 27 Matriz de consistencia ... 78

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11 ÍNDICE DE FIGURAS

Figura N° 1 Sección típica de un pavimento rígido... 21

Figura N° 2 Composición de un pavimento flexible. ... 22

Figura N° 3 Sección típica de un pavimento flexible. ... 23

Figura N° 4 Punto BM 01 ... 39

Figura N° 13 Topografía general de la zona de estudio. ... 44

Figura N° 14 Ubicación y localización... 46

Figura N° 15 Porcentajes de incidencia de la clasificación vehicular primer día. ... 56

Figura N° 16 Porcentajes de incidencia de la clasificación vehicular segundo día. ... 57

Figura N° 17 Porcentajes de incidencia de la clasificación vehicular tercer día. ... 58

Figura N° 18 Porcentajes de incidencia de la clasificación vehicular cuarto día. ... 59

Figura N° 19 Porcentajes de incidencia de la clasificación vehicular quinto día. ... 60

Figura N° 20 Porcentajes de incidencia de la clasificación vehicular sexto día... 61

Figura N° 21 Porcentajes de incidencia de la clasificación vehicular séptimo día. ... 62

Figura N° 22 Nomograma AASHTO ... 67

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12 RESUMEN

La presente investigación titulada “Diseño del pavimento de la av. Tupac Katari, del sector San Luis, distrito de Bagua Grande, provincia de Utcubamba, región Amazonas”, consideró como objetivo general, el diseñar el pavimento de la Av. Tupac Katari, del sector San Luis para mejorar la transitabilidad vehicular y peatonal. Esta investigación se realizó bajo un enfoque cuantitativo, considerándose una investigación transversal y aplicada, con una población general de pavimentos en el distrito de Bagua Grande, mientras que, como muestra, se considera a Av.

Tupac Katari, del sector San Luis ubicado en el distrito de Bagua Grande. Obteniendo como resultados, de los estudios básicos realizados previamente al diseño del pavimento rígido, una topografía de la zona de estudio como un terreno plano o llamo, haciendo uso de 9 BM’s auxiliares, mientras que, en el estudio de mecánica de suelos, se evidenció un suelo arcilloso de baja plasticidad (CL), y un índice de plasticidad de 15.75, una máxima densidad seca de 1.8375 gr/cm3 y un contenido de humedad óptimo promedio de 14.32% y un CBR de 7.37%. En cuanto al estudio de tráfico, se consideró un IMD de 391 vehículos y un ESSAL de 364,196.05 Finalmente, se concluyó que bajo las consideraciones obtenidas de la zona de estudio, el diseño de pavimento rígido permitió obtener un espesor final de losa de concreto de 200mm.

Palabras clave: pavimentos, pavimento rígido, estudio de mecánica de suelos, topografía, estudio de tráfico.

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13 ABSTRACT

In the present investigation called “Design of the pavement of av. Tupac Katari, from the San Luis sector, Bagua Grande district, Utcubamba province, Amazonas region”, under a formulation of the problem. How does the design of the pavement allow the improvement of vehicular and pedestrian traffic of Av. Tupac Katari, of the San Luis sector, Bagua Grande district, Utcubamba province, Amazonas region?, thus setting as a general objective, to design the pavement of Tupac Katari Avenue, of the San Luis sector, Bagua Grande district, Utcubamba province, Amazonas region to improve vehicular and pedestrian traffic. This research was carried out under a quantitative approach, considering a cross-sectional and applied research, with a general population of pavements in the Bagua Grande district, while, as a sample, Av. Tupac Katari, of the San Luis sector located in the Bagua Grande district. Obtaining as results, from the rigid basic studies carried out prior to the design of the pavement, a topography of the study area as a flat terrain or llamo, making use of 9 auxiliary BM's, while, in the study of soil mechanics, it was evidenced a clay soil with low plasticity (CL), and a plasticity index of 15.75, a maximum dry density of 1.8375 gr / cm3 and an average optimum moisture content of 14.32% and a CBR of 7.37%. Regarding the traffic study, an IMD of 392 vehicles and an ESAL of 364,196.05 were considered. Finally, it was concluded that under the considerations obtained from the study area, the rigid pavement design will obtain a final thickness of the concrete slab of 200mm.

Keywords: pavements, rigid pavement, soil mechanics study, topography, traffic study.

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CAPÍTULO I: ASPECTOS DE LA PROBLEMÁTICA

1.1. DESCRIPCIÓN DE LA REALIDAD PROBLEMÁTICA

Para Osuna (2008), “La infraestructura de pavimentos se considera como básico para el desarrollo de todas las poblaciones, por ello, gira su gran importancia, no solo desde su planeamiento, construcción sino también en su mantenimiento” (p.3).

En Chile, expertos critican su lento avance, al presentar solo el 24% de las rutas del país con pavimento, presentando así una clara preocupación por parte de sus habitantes.

La única región que supera su 50% de pavimentación es La Metropolitana, mientras que las que presentan mayores déficits son Aysén y La Araucanía (Delbene, 2018).

Según el Ministerio de Transporte y Comunicaciones (citada en ASOCEM, 2016), el Perú cuenta con 165,371.00 km de red vial, la cual solo 23,769.00 km está pavimentada, quedando 141,603.00 km de red vial no pavimentada. Dentro de la red nacional, se considera que el 30% no está pavimentada, mientras que, en la red departamental, el 86%

y lamentablemente el 98%, casi en su totalidad de la red vecina / rural, no cuentas con vías pavimentadas.

Nuestro país aquel que presenta una realidad problemática preocupante, al no brindar la preocupación e interés necesario para la inversión en infraestructuras viales pavimentadas, específicamente pavimentos rígidos, que están conformado por losa de concreto, mucho más resistente y duradera, pero lamentablemente más costosa.

En el Perú y en específico en el distrito de Bagua Grande, ha buscado muchas veces mejorar diversas áreas de la transitabilidad para así brindar oportunidades y por ende una mejor calidad de vida a las personas. Sin embargo, todavía existen muchos sectores, la cuales no han culminado los trabajos de pavimentación; siendo una de las principales causas el incremento descontrolado de la población que se deriva en una necesidad de espacios con fines habitacionales, esto genera un fenómeno denominado “invasión por personas”, las cuales, muchas de estas se asientan de forma desorganizada en áreas no habitables, las cuales son áreas carentes de servicios básicos.

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15 Ante esta problemática se planteó como problema general la siguiente interrogante,

¿De qué manera el diseño del pavimento permite el mejoramiento de la transitabilidad vehicular y peatonal de la Av. Tupac Katari, del sector San Luis, distrito de Bagua Grande, provincia de Utcubamba, región de Amazonas? Y como problemas específicos se planteó lo siguiente, ¿Cómo se pueden conocer las características del terreno en el sector San Luis, distrito de Bagua Grande, provincia de Utcubamba, región de Amazonas?, ¿Cuál es la condición del suelo en la Av. Tupac Katari del sector San Luis, distrito de Bagua Grande, provincia de Utcubamba?, ¿Qué es necesario realizar para determinar el volumen de tránsito en la Av. Tupac Katari del sector San Luis, distrito de Bagua Grande, provincia de Utcubamba, región de Amazonas?

1.2. JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN

Esta investigación tuvo gran importancia porque era un proyecto viable y estuvo sustentado bajo la necesidad de una población en presentar óptimas condiciones para una buena transitabilidad peatonal y vehicular en la Av. Tupac Katari del sector San Luis, distrito de Bagua Grande, provincia de Utcubamba en la región de Amazonas.

En el aspecto social, esta investigación se justificó por tener la finalidad de brindar una propuesta o alternativa del diseño de un pavimento rígido que presente óptimas condiciones en su resistencia y durabilidad como infraestructura vial, con el fin de lograr un crecimiento y desarrollo considerable en la población. Asimismo, esta infraestructura permite beneficiar también a futuros usuarios del Hospital Regional proyectado, en la cual, su área destinada de construcción realza el aspecto social, ya que, la Av. Tupac Katari del sector San Luis conecta directamente con el hospital proyectado anteriormente mencionado. Actualmente, se ha construido un hospital provisional COVID con un área de 50mx50m dentro del área total para la construcción del Hospital Regional de Amazonas.

En el aspecto técnico, se justificó por emplear diversos conocimientos de ingeniería relacionados a la evaluación de las propiedades del suelo y diseño de pavimentos rígidos.

Finalmente, en el aspecto económico, la ejecución del proyecto permitió un crecimiento en la población, ya que sirve como medio de comunicación, el transporte y comercio,

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16 permitiendo así este pavimento en óptimas condiciones una mejor calidad de vida para el sector San Luis, distrito de Bagua Grande, provincia de Utcubamba en la región de Amazonas.

1.3. OBJETIVOS

1.3.1. Objetivo General.

Diseñar el pavimento de la Av. Tupac Katari, del sector San Luis, distrito de Bagua Grande, provincia de Utcubamba, región de Amazonas para mejorar la transitabilidad vehicular y peatonal.

1.3.2. Objetivos Específicos.

1. Realizar el levantamiento topográfico de la Av. Tupac Katari para conocer las características del terreno en el sector San Luis.

2. Ejecutar un estudio de mecánica de suelos para verificar sus condiciones del suelo en la Av. Tupac Katari del sector San Luis.

3. Desarrollar un estudio de tráfico para determinar el volumen de tránsito en la Av.

Tupac Katari del sector San Luis.

1.4. DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 1.4.1.Delimitación espacial.

Como delimitación espacial se tiene al lugar de ejecución la Av. Tupac Katari del Sector San Luis, ubicado en el distrito de Bagua Grande.

1.4.2. Delimitación temporal.

Esta investigación presenta una duración de cuatro meses, la cual comprende a partir del mes de enero del año 2021 al mes de abril del año 2021.

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CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO

2.1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN 2.1.1. A nivel internacional.

Ospina (2018) realizó un estudio, consideró como objetivo general, elaborar el diseño de los pavimentos de diversas vías urbanas en el Barrios Santa Margarita María del municipio del Espinal. Este estudio se dividió en cinco capítulos, donde se obtuvo las siguientes conclusiones: en las pruebas geotécnicas y estudio de tránsito se evidenciaron un suelo apto para un pavimento rígido, siendo necesario el mejoramiento de su subrasante bajo la implementación de material con mayor calidad, incluyendo el material granular para así incrementar el soporte de la subrasante, además de ello en los diseño del pavimento realizado para el concreto hidráulico, se implementó el método conocido como PCA y el método de Instituto Nacional de Vías INVIAS, determinando así que el método PCA es el más óptima e ideal para el diseño, considerando los diferentes tipos de vehículos que transitas por la zona de estudio y condiciones que presente esta misma zona del proyecto elegido (Ospina, 2018).

Mora y Argüelles (2015) en su estudio, presentó su objetivo principal de definir una estructura de pavimento rígido, aquella que garantice la resistencia a la acción de cargas provocadas por el tránsito en las vías en la Urbanización Caballero y Góngora del Municipio de Honda- Tolima. Obteniendo como resultados de la clasificación de suelos en la zona, arenas limosas- SM(USC)- A- 4 (AASHTO), un módulo resiliente de 200- 500 kg/cm2, CBR entre 2% a 5%, considerando un material de soporte en el pavimento una base granular Invias (BG), una resistencia del concreto a compresión de 210 kg/cm2 y a flexión de 3.8Mpa. Para ello, se debió considerar que, para el pavimento, se determinar un periodo de diseño de 20 años, 3.60 m. con ancho de vía, con juntas transversales y pasados, el módulo resiliente de la subrasante fue de 4800 PSI y considerando una tasa de crecimiento de 1%. Llegando a la conclusión que con el método AASHTO, la losa de concreto fue de 5.3” y base estabilizada con cemento de 8”, mientras con el método de la PCA, se obtuvieron espesores de 7.5” y 8” respectivamente (Mora y Argüelles, 2015).

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18 2.1.2. A nivel nacional.

Vega (2018) desarrolló en su investigación se centró en diseñar los pavimentos del tramo de 1+000 y 2+000 de la carretera que tiene un acceso al Nuevo Puerto de Yurimaguas. Esta investigación realizó de manera detallada todos los estudios previos que son necesarios para conocer la zona. Se obtuvo como resultados, de un estudio de tráfico realizado, que el número de ejes equivalentes (ESAL) fue de 15.19E+06 para el pavimento rígido, la cual permitió hacer aplicación del método de diseño AASHTO, a diferencia de la metodología PCA que usó el IMDA y su composición de ejes por vehículo. Finalmente, gracias a estos estudios previos, se obtuvo el diseño final de la estructura con el método PCA, la determinación del espesor de su base de 15 cm al igual que el obtenido en método AASHTO, pero considerando una losa de concreto con un espesor de 24 cm y 20 cm respectivamente, siendo así considerada como la óptima el método PCA (Vega, 2018).

Aroni (2017) realizó una investigación, consideró como objetivos el realizar los estudios previos y diseñar un pavimento rígido para las vías en el Terminal Portuario de Matarani, esta investigación hace uso de la metodología AASHTO 93 para realizar el diseño, por ser aquel que incluye la serviciabilidad siendo considerado un parámetro esencial como el tránsito, propiedades del concreto, confiabilidad, resistencia a la subrasante, drenaje, entre otros. Para ello, se consideró esencial también evaluar las propiedades de los materiales del concreto, las cuales permitieron diseñar la mezcla de concreto mediante ACI 211.1- 84, determinando para un concreto 280kg/cm2, la dosificación para 1 m3, 175.68 lts de agua, 376.10 kgf de cemento, grava y arena de 972.61 kgf y 883.70 kgf respectivamente. Para el diseño de la losa fue importante considerar una serviciabilidad final de 1.8 por ser la zona del proyecto una zona industrial, con una calidad de drenaje buena, considerando así un Cd de 1.10%, una confiabilidad de 85% y una desviación estándar de 0.34 para pavimentos rígidos con variaciones del comportamiento sin errores de tránsito y una carga equivalente ESAL de 84291478.85.

De esta manera, el espesor de losa se determinó de 10” (Aroni, 2017).

Hancco (2016) en su estudio tuvo como objetivo general determinar espesores correspondientes al pavimento rígido a menores costos garantizando la mejor calidad y un periodo de vía útil de la Av. Perú. Esta investigación determinó un número de ejes

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19 equivalentes de ESAL de 1.19E+06, la cual le corresponde un módulo de rotura o resistencia a flexión de 34 kg/cm2 por ser considerada con una f’c de 210 kg/cm2, obteniendo así del diseño del pavimento, una losa con espesor de 18 cm y una sub-base con espesor de 2 mediante el método PCA y mediante el método AASHTO espesores de 17.45 cm en la losa de concreto y subbase de 22.55 cm, para ambos métodos, se consideró una subrasante de 30 cm, las cuales, se asumieron como espesores finales para la estructura del pavimento rígido una losa de concreto con espesor de 20 cm al igual que la sub-base y sub-rasante de 30 cm, convirtiéndose así en una estudio definitivo que permite tener la viabilidad de su ejecución permitiendo la transitabilidad de la zona de estudio (Hancco, 2016).

Calla (2015) realizó un estudio presentó como objetivo general elaborar el estudio definitivo de la pavimentación, para ello, se consideró importante realizar los estudios técnicos y normados para elaborar el proyecto, para la verificación de sus condiciones actuales de la zona de estudio, de las cuales, se logró determinar un TPDS de 20 veh/día y un TPA de 24 veh/día, siendo los vehículos de mayor tránsito autos, combis y camionetas, además de ello, en la evaluación de su suelo, se determinó un CBR de diseño del terreno de fundación de 11% y un ESAL de 0.27x106 EE considerando un periodo de diseño de 20 años. Finalmente, se obtuvieron la estructuración del pavimento mediante el método AASHTO, un espesor de sub-base de 20 cm y espesor de losa requerida de 16 cm, a diferencia de los espesores obtenidos mediante el método PCA, un espesor de losa de concreto adecuado a 20 cm, la cual cumple con los criterios de erosión y fatiga (Calla, 2015).

2.1.3. A nivel local.

No se han encontrado investigaciones similares a la presente propuesta de tesis sobre el diseño del pavimento rígido en repositorios virtuales a nivel local, desarrollados en el distrito de Bagua Grande, provincia de Utcubamba de la región de Amazonas. Por ende, es importante mencionar, que esta investigación impulsa el diseño de pavimentos rígidos en la zona de estudio. Este al ser un proyecto aplicativo, permite desarrollar diferentes áreas de la Ingeniería Civil, desde el desarrollo de estudios previos hasta el diseño propuesto del pavimento.

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20 2.2. BASES TEÓRICAS

2.1.4. Pavimentos.

2.1.4.1.Definición.

Rico y Del Castillo (2005) afirma que un pavimento es una estructura conformado por un conjunto de capas las cuales, en grupo tienen como función principal de proporcionar una superficie de rodadura uniforme, además considera importante adecuadas carácterísticas en su textura y color de esta infraestructura, resistentes al intemperismo, acción del tránsito, entre otros agentes que pueden perjudicar totalmente este pavimento (p.5).

Un pavimento es aquella infraestructura vial que pemite el tránsito de vehiculos con total total seguridad, economía y comodidad. Estas capas que conforman un pavimento pueden ser de materiales que son elegidos para brindar la mejor calidad, siendo una superficie de rodadura de concreto, carpeta asfáltica o acumulaciones de materiales pétreos compactados (Vega, 2018).

2.1.4.2. Clasificación de los pavimentos.

Pavimentos rígidos:

Vega (2018) afirma que los pavimentos rígidos están conformados por una losa de concreto que es apoyada directamente sobre una capa de material seleccionado o subrasante y una base, en caso sea considerado necesario por presentar una subrasante con falta de buenas condiciones para resistir cargas de tráfico.

La superficie de rodadura conformado por el concreto se encarga de absorber gran parte de los esfuerzos que es generado por ruedas de vehículos sobre el pavimento (Mora y Argüelles, 2015).

Según Huang (2004), un pavimento rígido convencional tiene una sección que debe estar conformada como mínimo por dos capas, las cuales son la superficie de rodadura y la base o sub-base.

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21 La primera base, es aquella base superficial denominada “Portland Cement Concrete”, la cual es la losa de concreto, una capa que tiene un contacto directo con las cargas de tráfico, desempeñando las mismas funciones al pavimento de carpeta asfáltica. Mientras que la siguiente capa denominada “Base or Subbase Course” es construido sobre la subrasante, pese a que esta base granular permita la reducción de esfuerzos sobre el concreto es mucho más costoso la construcción de esta infraestructura (Huang, 2004).

Montejo (2002) afirma que, en un pavimento rígido, la capacidad estructural depende directamente de la resistencia que presente las losas y el apoyo de las capas subyacentes que ejercen poca influencia para el diseño del pavimento, específicamente en sus espesores (p.11).

A continuación, se puede visualizar la sección típica del pavimento rígido, para determinar sus características principales que presenta esta misma.

Figura N° 1 Sección típica de un pavimento rígido.

Fuente: (Vega, 2018).

Pavimentos flexibles:

Es un tipo de pavimento que está conformado por diversos materiales de alta calidad en la parte superior por ser aquellas capas con mayores esfuerzos, a diferencia de los materiales de las capas inferiores que pueden ser materiales más económicos y no necesariamente se

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22 requiere una alta calidad, debido a la degradación de esfuerzos que disminuye con la profundidad de las capas que conforma este tipo de pavimento (Vega, 2018).

Según Huang (2004), la sección de un pavimento flexible comienza sus capas desde la parte superior desde la capa de sellado denominado como seal coat, capa de rodadura denominado como surface course, riego de liga denominado como tack coat, capa aglutinante denominado como binder course, capa de imprimación denominado como prime coat, base denominado como base course, subbase o subbase course, subrasante denominada como compacted subgrade, y suelo de fundación o natural subgrade. Estas capas pueden ser visualizadas en la siguiente imagen.

Figura N° 2 Composición de un pavimento flexible.

Fuente: (Huang, 2004).

El esfuerzo debido a la carga de tránsito es trasmitido hacia las capas inferiores, pasando por la capa superficial o superficie de rodadura, base, subbase hasta la subrasante (Mora y Argüelles, 2015).

A continuación, se puede visualizar la sección típica del pavimento flexible, para determinar sus características principales que presenta esta misma.

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23 Figura N° 3 Sección típica de un pavimento flexible.

Fuente: (Vega, 2018).

Pavimentos articulados:

Yovera (2018) manifiesta que el pavimento articulado es un tipo de pavimento conformado por adoquines elaborados de concreto que está compuesto por dos capas, las cuales se conforman por la capa de rodadura y la base, se considera que la capa de rodadura está conformada por adoquines (p.28). Siendo la primera la capa superficial o de rodadura y la base, siendo esta última esencial ser considerado con la presencia de adoquines, por estos estos quienes van encima de la base para evitar el hundimiento en el suelo, y aquella base sin adoquines no presentaría el pavimento suficiente resistencia y se deterioraría muy rápido.

Este tipo de pavimentos presentan altas resistencias a la intemperie, cargas concentradas a la abrasión y a diversos agentes atmosféricos (Mora y Argüelles, 2015).

En el caso de los pavimentos articulados, para la determinación de sus espesores de las capas que conforma este pavimento y de sus materiales necesarios, se conoce como el Diseño del Pavimento de Adoquines, siendo el único y óptimo procedimiento que se puede obtener espesores adecuados para un pavimento resistente y duradero (Olguín, 2015).

Lamentablemente, muchos realizan para este tipo de pavimentos un diseño “al ojo”, la cual perjudica total o parcialmente la inversión.

2.1.5. Estudios previos de Ingeniería 2.1.5.1.Estudio topográfico.

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24 Estudio topográfico es un estudio específico realizado mediante un levantamiento topográfico que permite la descripción de las características topográficas de un lugar, es decir de un terreno (Ospina, 2018). Mediante este estudio se obtiene las características naturales de una superficie realizadas por el ser humano y determinar su posición entre diversos puntos sobre un plano horizontal y la altura en diversos puntos con relación al mismo plano.

Mora y Argüelles (2015) manifiesta que la altimetría y planimetría son bases fundamentales para todo proyecto vial, las cuales son informaciones obtenidas en la zona real de estudio en libretas y planos, siendo estas aquellas que reflejan las condiciones geométricas de la zona de influencia para la infraestructura proyectada.

El avance de la tecnología permite obtener características, medidas más exactas y precisas de la zona de estudio, la cual se considera sumamente importante para el desarrollo de proyectos en la construcción de infraestructuras.

2.1.5.2.Estudio de mecánica de suelos.

Mora y Argüelles (2015) afirma que un estudio de suelos permite determinar las composiciones, clasificación, características y propiedades de las muestras de suelo evaluadas en la zona de estudio.

Este permite identificar los parámetros que son más importante en su diseño, dentro de las cuales se consideran a la capacidad de soporte que presenta la subrasante, módulo de resilencia, entre otros (Vega, 2018).

2.1.5.3. Estudio de tráfico.

Un estudio previo como el estudio de tráfico se considera un estudio previo de ingeniería que permite determinar las condiciones del tráfico, siendo este uno de los factores que son más esenciales en el diseño de cualquier tipo de pavimento (Vega, 2018). Este método que se emplea permite la determinación del tráfico para el cálculo del número de repeticiones de ejes equivalentes en un periodo de diseño como el ESAL.

2.1.6. Pavimento rígido 2.1.6.1. Definición.

(25)

25 Un pavimento de rígido es también denominado pavimento de concreto que consiste en presentar en su capa de rodadura un material conocido como concreto convencional con y sin refuerzo que es apoyada sobre la base o subbase de esta estructura (Morales, 2005). La losa de concreto que está formando parte de este tipo de pavimento rígido presenta diversas características particulares como un alto módulo de elasticidad y rigidez, aquel que permite la absorción de grandes esfuerzos que permite la buena distribución de cargas generadas por las ruedas del tránsito de los diversos vehículos que transitan por esta misma zona.

2.1.6.2. Partes del pavimento rígido.

Dentro de las partes de un pavimento rígido, se pueden considerar tres elementos que conforman esta infraestructura, las cuales son la subrasante, subbase y losa de concreto, las cuales se detallarán a continuación:

Subrasante.

Yovera (2018) afirma que la subrasante es aquel soporte que es natural, compactado y totalmente preparado para construir sobre este mismo un pavimento. Esta capa que conforma también una infraestructura es aquella que tiene como principal función de brindar un uniforme apoyo que no presenten cambios bruscos en el valor soporte.

Subbase.

La subbase es una porción que conforma la estructura de un pavimento rígido, aquella que se encuentra entre la capa de subrasante y la superficie de rodadura o losa de concreto. Esta consiste en una o más capas que se encuentren bien compactadas de materiales estabilizados o granulares (Yovera, 2018).

Losa de concreto.

Es aquella capa que tiene como función brindar la suficiente durabilidad y resistencia, por ser aquella capa superficial que está expuesta al deterioro por hielo- deshielo, clima, sales entre otros como el tráfico, debido a su carga que genera esta misma sobre la losa de concreto (Yovera, 2018).

2.1.6.3. Funciones de las capas de un pavimento rígido.

Subbase.

(26)

26 La subbase es una capa que conforma el pavimento rígido que está encargada de impedir la fluencia de materiales finos con agua fuera de la estructura mediante las grietas, extremos y juntas que presente este pavimento, aquel procedimiento se le denomina “acción de bombeo”, y esto se puede generar por la infiltración de agua que pueden salir por las juntas de losas (Yovera, 2018).

Losa de concreto.

Morales (2005) afirma que la función que presenta la capa superficial en un pavimento rígido conocida como losa de concreto, son principalmente la función estructural de soportar, distribuir y transmitir un nivel deseado y adecuado de los esfuerzos que sean aplicados a esta misma.

Además de ello, se considera también que esta superficie de rodadura proporciona una superficie estable al tránsito, uniforme, y con un color y textura conveniente, que presente como finalidad de resistir a los agentes externos en el medio ambiente, como la abrasión del tránsito, además de ser impermeable y resistente (Yovera, 2018).

2.1.6.4. Tipos de pavimento rígido.

Según Uribe (2016), dentro de los tipos de un pavimento rígido podemos encontrar a losas con juntas incluidas losas cortadas (JPCP), losas con refuerzo (JRCP), losas continuas con refuerzo (CRCP) y losas pre-esforzadas (PCP), como se detalla a continuación:

Losas con juntas incluidas losas cortadas (JPCP). Es aquel tipo de pavimento rígido que presenta juntas menos espaciadas, la cual puede estar conformada o no por dowels (Uribe, 2016).

Losas con refuerzo (JRCP). Este tipo de losas son aquellas que cuentan con un mayor espaciamiento, por lo que, es necesario considerar acero de refuerzo mínimo, y este tipo de pavimentos requiere dowels (Uribe, 2016).

Losas continuas con refuerzo (CRCP). Este tipo de pavimento rígido no presenta juntas, acero de refuerzo y con fisuras transversales (Uribe, 2016).

(27)

27 Losas pre-esforzadas (PCP). Este tipo de pavimento se considera menos vulnerable a fisuras, mayor tiempo de vida y que requiere menor mantenimiento debido, su esfuerzo compresivo es preaplicado (Uribe, 2016).

2.1.7. Método AASHTO 2.1.7.1. Definición.

Huancco (2016) manifiesta que AASHTO 93, se considera un método que se ha desarrollado basado en un ensayo a escala real durante un periodo en específico con la finalidad de realizar gráficas y tablas que se encarguen de representar las relaciones que puede presentar el pavimento de deterioro- solicitación en diversas secciones.

Este método no solo se encarga del diseño de pavimentos flexibles sino también de pavimentos rígidos conformados por losa de concreto, además de considerar diversos parámetros como erosionabilidad de base, drenaje, presencia de bermas, serviciabilidad, entre otros (Aroni, 2017).

2.1.7.2.Factores de diseño de una estructura

Dentro de los factores que están involucrados dentro del diseño del tipo de pavimento, considerado pavimento rígido, se consideran importante al tráfico, clima, drenaje, la capacidad de transferencia de carga, propiedades de suelos, serviciabilidad, grado de confiabilidad en el diseño, las cuales varían con la importancia de un pavimento (Hancco, 2016). A continuación, se muestra la ecuación AASHTO 93 aplicado para el diseño de pavimentos rígidos, donde se realiza el cálculo directo del espesor de la losa de concreto de esta infraestructura elegida.

(28)

28 Variables de diseño

Según Menéndez (2013), los principales datos relacionados con el tráfico, tiempo, entre otros factores que suelen ser de suma importancia para el diseño que dependerá directamente con la magnitud e importancia del proyecto, las cuales se mencionarán a continuación:

Tabla 1

Periodo de análisis.

Fuente: (AASHTO, 1993) Tránsito.

(29)

29 La Guía AASHTO (1993) manifiesta qu el tránsito es un factor importante que está compuesto por vehículos con diferentes números de ejes, pesos, entre otras características que producen diversas y diferentes deformaciones y tensiones en un pavimento, la cual puede generar fallas en una infraestructura e incluso puede provocar el colapso de esta misma.

Confiabilidad.

Según la Guía AASHTO (1993), este factor denominado confiabilidad es la probabilidad que el pavimento se comporte durante su periodo de diseño o vida útil de manera satisfactoria, resistiendo sus condiciones del medio ambiente y tráfico.

Tabla 2

Valores para la desviación estándar.

Fuente: (AASHTO, 1993)

El grado de importancia de una carretera permite determinar los niveles de confiabilidad, las cuales se muestran a continuación en la siguiente tabla. Este grado tiene relación con el uso esperado para la carretera, siendo así para aquellas carreteras de mayor significancia una confiabilidad alto (García, 2016).

Tabla 3

Niveles de confiabilidad.

2.1.7.3. Criterios de comportamiento

(30)

30 Serviciabilidad.

Sarmiento y Arias (2015) afirma que la serviciabilidad se usa como un factor o medida del comportamiento del pavimento, aquella que tiene relación con la comodidad y seguridad que brinda un comportamiento correcto funcional al usuario (p.70).

Para ello, es necesario obtener el índice de serviciabilidad inicial y final, las cuales aquella inicial se considera un valor de 4.5 para los pavimentos rígidos, mientras que la serviciabilidad final, se puede mostrar en la siguiente tabla:

Tabla 4

Serviciabilidad según tipos de caminos.

2.1.7.4. Propiedades de los materiales

Según AASHTO (1993), dentro de las propiedades de los materiales, se consideran al módulo de reacción de la subrasante, el módulo de rotura y módulo de elasticidad del concreto.

Características estructurales Drenaje.

Según la Guía AASHTO, afirma que el drenaje es un proceso en la que el agua de infiltración superficial y subterránea que pueden ser movidas por medios naturales y/o artificiales y se considera uno de los factores más importantes en el diseño (p. 23).

Dentro de los valores recomendados del coeficiente de drenaje (Cd), es importante considerar lo siguiente para el diseño de pavimentos rígidos:

(31)

31 Tabla 5

Coeficientes de drenaje

Fuente: (AASHTO, 1993).

2.3. GLOSARIO DE TÉRMINOS BÁSICOS

Calle: Es un espacio específico urbano que permite la circulación de vehículos o personas que permite el acceso en ambos lados (Olguín, 2015).

Estructura del pavimento: La estructura de pavimentos se considera a aquel conjunto de capas horizontales que son diseñadas técnicamente con materiales de manera adecuado y compactado (Mora y Argüelles, 2015).

Pavimento: Es una estructura conformada por diversas capas, las cuales resaltan las capas de subrasante, subbase, base y carpetas que pueden ser de concreto, asfalto u otro material sobre la rasante (Ospina, 2018).

Pavimento rígido: Tipo de pavimento conformada por una losa de concreto simple o con refuerzo, apoyada directamente en una sub-base o base (Becerra, 2013).

Sub- base: Es aquella capa que conforma el pavimento rígido, es aquella que se encuentra entre la losa de concreto y subrasante (Ospina, 2018).

Sub- rasante: La subrasante es un terreno que está compuesto por el terreno de la explanación de una vía. Esta capa debe estar existente a deformaciones y esfuerzo generados por el intemperismo (Ospina, 2018).

(32)

32 Suelo: El suelo es un sustrato físico sobre el cual se ejecutan cualquier infraestructura de construcción civil (Mora y Argüelles, 2015).

Superficie de rodadura: Es aquel plano superior, encargada de soportar directamente las cargas del tráfico (Calla, 2015).

Vehículo: El vehículo es un objeto o artefacto de libres operaciones que permite el transporte de bienes, cargas y personas (Ospina, 2018).

2.4.HIPÓTESIS

2.4.1. Hipótesis General.

El diseño del pavimento de la Av. Tupac Katari, del sector San Luis, distrito de Bagua Grande, provincia de Utcubamba, región de Amazonas permite el mejoramiento de la transitabilidad vehicular y peatonal.

2.4.2. Hipótesis Específicas.

1. El levantamiento topográfico de la Av. Tupac Katari permite conocer las características normales del terreno en el sector San Luis.

2. Las condiciones del suelo son óptimas en la Av. Tupac Katari en el sector San Luis, distrito de Bagua Grande, provincia de Utcubamba, región de Amazonas.

3. El estudio de tráfico permite determinar el alto volumen de tránsito en la Av. Tupac Katari del sector San Luis.

2.4.3. Definición de las variables.

Variable Independiente: Diseño del pavimento

Definición conceptual: El diseño del pavimento comprende un conjunto de estudio necesarios para determinar características de esta infraestructura vial (Mora y Argüelles, 2015).

(33)

33 Definición operacional: El diseño de un pavimento es un procedimiento realizado con la finalidad de obtener las características necesarias de un pavimento, específicamente de los espesores de sus capas que conforma esta estructura.

Variable Dependiente: Transitabilidad peatonal y vehicular

Definición conceptual: La transitabilidad peatonal y vehicular es aquel lugar que cuenta con óptimas condiciones para ser transitable tanto para personas como para vehículos (Aroni, 2017).

Definición operacional: La transitabilidad peatonal y vehicular es la facilidad al acceso de transportar a personas y vehículos en una vía o calle.

2.4.4. Operacionalización de las variables.

Tabla 6

Operacionalización de variables lVariables Definición

conceptual

Definición

operacional Dimensiones Indicadores Escala de medición

Variable Independiente:

Diseño del pavimento

El diseño del pavimento comprende un conjunto de estudio

necesarios para determinar características de esta

infraestructura vial (Mora y Argüelles, 2015).

El diseño de un pavimento es un procedimiento realizado con la finalidad de obtener las características necesarias de un pavimento, específicamente de los espesores de sus capas que

Estudio topográfico

Planimetría Ordinal Altimetría Ordinal

Estudio de suelos

Granulometría Ordinal Contenido de

humedad Ordinal Límites de

Atterberg Ordinal Proctor

Modificado Ordinal

CBR Ordinal

Estudio de tráfico

IMD

ESAL Ordinal

(34)

34

conforma esta estructura.

Características del pavimento

rígido

Espesor de

capas Ordinal

Variable Dependiente:

Transitabilidad peatonal y

vehicular

La transitabilidad peatonal y vehicular es aquel lugar que cuenta con óptimas

condiciones para ser transitable tanto para personas como para vehículos (Aroni, 2017).

La transitabilidad

peatonal y

vehicular es la facilidad al acceso de transportar a personas y vehículos en una vía o calle.

Beneficios de la zona

Impacto positivo

Nominal

Impacto negativo

Fuente: Elaboración propia.

(35)

35

CAPÍTULO III: MARCO METODOLÓGICO

3.1. ENFOQUE Y DISEÑO

El enfoque se consideró cuantitativo, puesto que se encargó de la recopilación de información basándose de la obtención de información numérica, mediante el levantamiento topográfico, estudio de tráfico, resultados de laboratorio obtenidos de las muestras de suelos mediante el EMS y finalmente en el diseño del pavimento rígido que se realizó.

Se consideró una investigación transversal, por ser aquella investigación conducida en un tiempo determinado. Con un nivel descriptivo, porque se encargó de brindar resultados bien detallados, que buscó describir los aspectos más importantes de una zona que sirvan para el desarrollo de la investigación.

Además, se consideró una investigación aplicada, por ser aquella investigación que se basó en la necesidad de una determinada población, con la finalidad de solucionar problemas reales.

3.2. SUJETOS DE LA INVESTIGACIÓN 3.2.1. Población.

La población que se consideró para la investigación fueron las infraestructuras viales existentes (pavimentos rígidos, flexibles o articulados) en el distrito de Bagua Grande, provincia de Utcubamba, región de Amazonas

3.2.2. Muestra.

La muestra que se consideró para esta investigación es el pavimento rígido que fue el diseño de la Av. Tupac Katari, del sector San Luis, distrito de Bagua Grande.

3.3. MÉTODOS Y PROCEDIMIENTOS

La investigación se dividió en su desarrollo como procedimiento en 7 etapas, las cuales serán detalladas a continuación:

(36)

36 Etapa 01: Reconocimiento de terreno, esta etapa se encargó, que mediante la observación se logró obtener todas las características importantes y más relevantes de la zona de estudio.

Etapa 02: Levantamiento topográfico, este procedimiento permitió conocer las condiciones reales de la Av. Tupac Katari, del sector San Luis, distrito de Bagua Grande, provincia de Utcubamba, región de Amazonas, con la finalidad de obtener sus características geométricas que influenciaron en el diseño del pavimento rígido propuesto.

Etapa 03: En esta etapa, se propuso el estudio de tráfico, que comprendió desde el conteo vehicular de todos los días de una semana, con la finalidad de obtener el volumen del tránsito que presentó la Av. Túpac Katari, donde se determinó un factor esencial para el diseño del pavimento rígido.

Etapa 04: Estudio de Mecánica de Suelos, se encarga de una evaluación de las características y propiedades que presenten las muestras de suelo de la zona de estudio.

Es importante que, para llevar a cabo el procedimiento de laboratorio, es esencial primero la extracción de estas muestras de manera adecuada con la finalidad de obtener información valedera.

Etapa 05: Se encargó del procesamiento de toda esta información que se obtuvo, para así tener los datos más relevantes que se consideraron en el diseño del pavimento rígido.

Etapa 06: Diseño del pavimento rígido, determinación de sus capas y espesores de esta misma, además que se consideró que son importantes para una ejecución futura de esta infraestructura.

Etapa 07: Finalmente, se llevó a cabo la elaboración de conclusiones y recomendaciones, donde se concluye la investigación.

3.4. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS 3.4.1. Técnicas.

Dentro de las técnicas que se consideraron para la investigación fueron:

- Observación

(37)

37 - Levantamiento topográfico

- Estudio de tráfico

- Estudio de Mecánica de Suelos - Análisis de contenido

3.4.2. Instrumentos.

Se consideró importante hacer mención a los siguientes instrumentos para llevar a cabo cada técnica que se propuso:

- Ficha de observación

- Libretas de campo, base de datos del equipo topográfico - Formatos del conteo vehicular

- Formatos de laboratorio para ensayo de suelos - Guía del análisis bibliográfico

3.5. ASPECTOS ÉTICOS

Dentro de los aspectos éticos, el investigador garantizó el cumplimiento de Normas Técnicas Peruanas existentes, sin alteración ni cambio alguno, que permitieron demostrar la veracidad de la investigación, además se respetó toda la información que se obtuvo en investigaciones similares, libros y revistas, citándolas de manera adecuada según las normas que nos establece la Universidad Nacional de Piura.

(38)

38

CAPÍTULO IV: RESULTADOS Y DISCUSIÓN

4.1. RESULTADOS

4.1.1. Levantamiento topográfico.

El objetivo principal para la elaboración del Estudio Topográfico es determinar las características geométricas de la zona de estudio Av. Tupac Katari, sector San Luis, distrito de Bagua Grande, provincia de Utcubamba en la región de Amazonas.

Equipo Empleado

Para las mediciones se ha empleado el siguiente equipo:

Personal

 01 persona especialista de guía y control del trabajo.

 01 topógrafo especialista en levantamientos topográficos.

 02 prismeros.

 01 libretista.

Equipos Topográficos

 01 estación Total con sus accesorios

 01 navegador GPS marca Garmin

 02 prismas Topográficos

 04 radios intercomunicadores Materiales

 01 libreta Topográfica

 01 wincha de 8 metros.

 Estacas, spray de pintura.

BMS

El BM 01, se encuentra ubicado en la cota de 433.100 m.s.n.m, con una coordenada Este 785320.1590 m y Norte 9362701.9130 m.

(39)

39 Figura N° 4 Punto BM 01

Figura N° 5 Punto BM 02

(40)

40 El BM 03, se encuentra ubicado en la cota de 444.868 m.s.n.m, con una coordenada Este 78536.207 m y Norte 936239.922 m.

(41)

(42)

42 El BM 07, se encuentra ubicado en la cota de 600.840 m.s.n.m, con una coordenada Este 783998.2300 m y Norte 9361412.6860m.

(43)

(44)

44 Figura N° 13 Topografía general de la zona de estudio.

(45)

45 4.1.2. Estudio de Mecánica de Suelos.

En el presente Informe Técnico de Mecánica tiene como objetivo la determinación de características físicas- mecánicas del suelo de fundación con fines de diseño de estructura de pavimento.

 Para ello, es necesario la evaluación de los procesos de geodinámica externa y estabilidad de estructuras.

 Evaluación cualitativa del estado de la plataforma existente.

 Clasificación de los suelos a lo largo del camino, mediante ensayos de laboratorio con la determinación de CBR para tramos típicos.

 Determinar el espesor de la estructura del pavimento a nivel del pavimento rígido, tramos de mejoramiento de subrasante.

Normatividad

La evaluación del suelo se basa en el cumplimiento de la Norma CE-010 de Pavimentos Urbanos. Así mismo, cumpliendo las especificaciones indicadas en el Manual de Carreteras, Diseño Geométrico- DG 2014 del MTC.

Ubicación y Descripción del área en Estudio.

El distrito de Bagua Grande es el distrito cercado de la Provincia de Utcubamba (Amazonas en Perú), la cual limita con:

Noreste: Cercado de la provincia de Bagua y el distrito de Cajaruro.

Sureste: Distrito de Jamalca.

Suroeste: Distrito de Lonya Grande, distrito de Yamón y distrito de Cumba.

Noroeste: Distrito El Milagro.

(46)

46 Figura N° 14 Ubicación y localización.

Ensayos de laboratorio

Las muestras obtenidas del subsuelo fueron enviadas al Laboratorio de Suelos y Concreto AAR ENGINEER SAC para realizar los ensayos respectivos para su evaluación tanto ensayos estándar como los especiales, que se detallan a continuación.

Perfiles estratigráficos

En base de los registros de las calicatas realizadas, mediante una inspección superficial del terreno, se determina la siguiente conformación del sub suelo:

(47)

47 - Sector de la Calicata 01: Jr. Tupac Katari Cdra. 07

0.00 – 0.20m: Afirmado.

M-1 0.20 – 1.50 m Cielo Abierto: Se tiene la presencia de un estrato arcilla con baja plasticidad con arena, color marrón claro semi compacto, semi húmedo sin presencia de grava (CL).

A continuación, se puede visualizar el perfil de la calicata 01, tal cual se describe anteriormente.

Tabla 7

Perfil de la calicata 01

- Sector de la Calicata 02: Jr. Tupac Katari Cdra. 10 0.00 – 0.20m: Afirmado.

(48)

48 Tabla 8

- Sector de la Calicata 03: Jr. Tupac Katari Cdra. 12 0.00 – 0.20m: Afirmado.

M-1 0.20 – 1.50 m Cielo Abierto: Se tiene la presencia de un estrato arcilla con baja plasticidad con arena, color marrón claro semi compacto, semi húmedo sin presencia de grava (CL)

(49)

49 Tabla 9

- Sector de la Calicata 04: Jr. Tupac Katari Cdra. 13 0.00 – 0.20m: Material de relleno.

(50)

50 Tabla 10

Napa freática

No se ha evidenciado la presencia de Napa freática en ninguna de las excavaciones/

calicatas exploradas a cielo abierto.

Resumen de exploraciones en campo

Las exploraciones en campo conformadas por 04 calicatas, una muestra por cada una de estas, se determinó un suelo CL a partir de la profundidad de 0.20 a 1.50, como se puede visualizar en la siguiente tabla.

(51)

51 Tabla 11

Exploración de campo de las muestras Calicata 01: Jr.

Tupac Katari Cdra. 7

Calicata 02: Tupac Katari Cdra. 10

Granulometría

La granulometría representa una distribución de diversos tamaños que presente el material de estudio, realizado mediante el tamizado bajo especificaciones técnicas del ensayo normado de laASTM D-422.

Tabla 12

Granulometría de las muestras

Muestras

Granulometría

N° 4 N° 200

M- 01 98.40 77.10

(52)

52

M- 02 95.20 71.70

M- 03 99.50 83.60

M- 04 92.70 69.10

Contenido de humedad

Este ensayo bajo la norma ASTM D-2216, se logró obtener un contenido de humedad promedio de 13.78%, como se puede visualizar la humedad natural de cada muestra en la siguiente tabla.

Tabla 13

Contenido de humedad de las muestras

Calicata Humedad Natural (%)

M- 01 14.30

M- 02 12.80

M- 03 14.70

M- 04 13.30

Límites de Atterberg

Los límites de Atterberg determinan la plasticidad de una muestra, siendo así una propiedad de estabilidad que representa los suelos. Este ensayo está normado bajo la ASTM D-4318.

Mediante la obtención de un índice de plasticidad de 15.75, clasificándose de un suelo arcilloso con una plasticidad media.

Tabla 14

Límites de Atterberg de las muestras

Calicata L.L L.P I.P

(53)

53

M- 01 39.00 19.00 20.00

M- 02 22.00 13.00 9.00

M- 03 35.00 11.00 11.00

M- 04 47.00 23.00 23.00

Clasificación de los suelos

Teniendo en consideración todos los ensayos anteriores, se logró clasificar estas muestras de suelo, según clasificación SUCS como un suelo CL (arcilloso de baja plasticidad), y según AASHTO, se clasificó como un suelo A-6 / IG (12), A-4 / IG (7), A-6 / IG (8) y A-7-6 / IG (13).

Tabla 15

Clasificación SUCS y AASHTO de las muestras

Calicata SUCS AASHTO

M- 01 CL A-6 / IG (12)

M- 02 CL A-4 / IG (7)

M- 03 CL A-6 / IG (8)

M- 04 CL A-7-6 / IG (13)

Proctor Modificado

Este ensayo bajo la norma ASTM D-1557, se logró obtener un valor de muestras en cuanto a la máxima densidad seca de 1.84 gr/cm3, así como un óptimo contenido de humedad promedio de 14.32%, así como se puede visualizar en la siguiente tabla.

(54)

54 Tabla 16

Proctor modificado de las muestras

Calicata M.D.S (gr/cm3) O.C.H (%)

M- 01 1.800 14.02

M- 02 1.820 14.21

M- 03 1.850 14.42

M- 04 1.880 14.64

CBR

La capacidad de soporte de los suelos se encuentra en función del índice CBR para la construcción de vías de acceso, siendo esta variada. Según los resultados de los ensayos realizados a las muestras extraídas de las calicatas aperturadas y según la clasificación AASHTO, para sub rasante de carreteras, como se puede visualizar en la siguiente tabla según la norma ASTM D- 1883, obteniendo un CBR promedio al 95% de 7.37%.

Tabla 17

Resultados del CBR de las muestras

Calicata Clasificación

SUCS C.B.R AL 95% C.B.R AL 100%

C- 1 CL 7.0 24.00

C- 2 CL 7.2 24.20

C- 3 CL 7.6 24.60

C- 4 CL 7.7 24.70

Total 7.37% 24.38%

Agresividad al suelo de cimentación

(55)

55 El suelo bajo las condiciones de cimentación que debe cumplir para la construcción de cualquier estructura, tiene un efecto agresivo a la cimentación, encontrándose este efecto en función de la presencia de elementos químicos (ASTM D-1557, ASTM D-516 y ASTM D- 1889), como se muestra a continuación:

Tabla 18

Análisis químico de las muestras

Calicata Muestra Profundidad (m)

Clasificación SUCS

Análisis químico S.S.T

(ppm)

CL- (ppm)

S0-4 (ppm)

C- 1 M 01 1.50 m CL 467.20 62.27 277.73

C- 2 M 01 1.50 m CL 496.00 63.01 286.80

C- 3 M 01 1.50 m CL 467.20 61.42 267.36

C- 4 M 01 1.50 m CL 494.08 62.91 285.50

4.1.3. Estudio de tráfico.

El presente estudio consiste en realizar un conteo durante tres días en la Estación 01 del lugar del estudio, para así cuantificar el volumen vehicular y clasificar asimismo los vehículos según su tipo de estos mismos.

El volumen vehicular diario, son aquellos vehículos que transitan de una carretera durante todo un día, siendo estos como materia de estudio mediante un conteo vehicular el análisis de la demanda de transporte en general, siendo necesario determinar sus principales características. Se basa en cuantificar y clasificar los vehículos según especificaciones del Manual Diseño Geométrico DG-2018.

Estación 01

Los días de conteo vehicular realizado en la Estación 01 del distrito de Bagua Grande es el distrito cercado de la Provincia de Utcubamba (Amazonas en Perú) fueron martes 09 de febrero, jueves 11 de febrero y viernes 12 de febrero del año 2021, la cual obtuvo lo siguiente:

(56)

56 - Día 05 de abril 2021.

Se realizó el conteo vehicular, como se puede visualizar en la siguiente tabla, se evidenció 198 auto, 53 pick up, 26 panel, 59 "rural combi", 8 camión 2E, 4 camión 3E.

Tabla 19

Tipos de vehículos 05 de Abril

Tipo de vehículo Cantidad

Auto 198

Pick up 53

Panel 26

"Rural combi" 59

Camion 2E 8

Camion 3E 4

Total 348

Figura N° 15 Porcentajes de incidencia de la clasificación vehicular primer día.

57%

15%

8%

17%

2% 1%

Porcentaje de incidencia según el tipo de vehiculos 05 de Abril

Auto Pick up Panel "Rural combi" Camion 2E Camion 3E