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Diseño de pavimento asfáltico del Km 200+100 al Km 205+100 de La Vía Nacional Velille – Espinar en el departamento de Cuzco

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Academic year: 2020

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(1)UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL. TEMA: “DISEÑO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO DEL KM. 200+100 AL KM. 205+100 DE LA VÍA NACIONAL VELILLE – ESPINAR EN EL DEPARTAMENTO DE CUZCO”. Tesis presentada por el bachiller: SIVANA CARRILLO, VICENTE RAUL Para optar el Título Profesional de INGENIERO CIVIL Asesor de Tesis: Dr. Ing. Néstor Tupa Fernández. AREQUIPA – PERÚ 2019.

(2) ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL. “DISEÑO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO DEL KM. 200+100 AL KM. 205+100 DE LA VÍA NACIONAL VELILLE – ESPINAR EN EL DEPARTAMENTO DE CUZCO”. Tesis presentada por el bachiller: SIVANA CARRILLO, VICENTE RAUL Para optar el Título Profesional de INGENIERO CIVIL. AREQUIPA-PERÚ 2019.

(3) DEDICATORIA. Nuestra recompensa se encuentra en el esfuerzo y no en el resultado. Un esfuerzo total es una victoria completa.. Sobre todo, a Dios por darme fuerzas y mucha sabiduría para lograr con éxito esta y muchas otras metas y proyectos en mi vida (Todo lo Puedo en Cristo que me Fortalece Filipenses 4:13). A mis padres; Laura Carrillo Flores, Vicente Sivana Callante, por brindarme su confianza, apoyo y por qué son el motor que impulsan todos mis movimientos y por qué forman parte de cada uno de mis átomos y por sobre todas las cosas de mi mundo siempre estuvieron ahí y estarán incondicionalmente.. A mi hermana: Yesenia Yazmina Sivana Carrillo, por apoyarme continuamente y brindándome su amor y confianza como hermana, porque sin ella todo hubiese sido más difícil y por qué forma parte de este gran logro y por qué en momentos difícil siempre ha estado conmigo incondicionalmente. A mis familiares y amigos, Faustino Carrillo Cuba (+), Juliana Callante López (+), Jimmy Pinto (+), Julia carrillo, Gil Carrillo, Nazario Sivana, Víctor Sivana, Hernán Araujo, Edison Araujo, Anthony Araujo, Domingo Carrillo, William Ball, Alex Ramos, Dedky Aguilar, Junior Jiménez, Abel Casquina, Ing. Hypatia yanqui por la motivación, ayuda y la inspiración para lograr este trabajo. Que me ha brindado para la realización de la siguiente tesis.. VICENTE RAUL SIVANA CARRILLO.

(4) RESUMEN. En la actualidad la carretera que une el distrito de Velille con la provincia de Espinar es un tramo que pertenece a una vía nacional, dicha carretera contribuye con el desarrollo económico de la zona. Esta es una vía principal no solo para el transporte de personas sino también para el transporte de mineral y comercio, dicha vía actualmente se encuentra habilitada en nivel afirmado por la cual se transporta vehículos con un alto nivel de tonelaje y vehículos ligeros. Por tal motivo se realiza el diseño de pavimento asfaltico de la vía, que permitirá disminuir el tiempo de viaje y aumentar la seguridad de esta manera se garantizará la comodidad del transporte y el incremento del desarrollo económico de esta zona. En la primera parte se tiene información social, geográfica y condiciones ambientales de la zona, así como diversos alcances sobre el pavimento a diseñar. En la segunda parte se presenta el desarrollo de la metodología aplicada para la solución del problema de la vía de comunicación en la zona, se realizó el estudio de tránsito, el estudio de la sub rasante, estudio de cantera para la base granular, estudio de cantera para la carpeta asfáltica y posteriormente con los datos obtenidos de estos estudios se realizó un diseño de mezcla para determinar un óptimo contenido de asfalto y finalmente se realizó el diseño de pavimento con el método AASTHO con lo que se determinara los espesores que tendrá cada capa del pavimento.. PALABRAS CLAVE: Pavimento, Diseño, Transito, CBR, ESAL, Base, Carpeta, Asfalto, Sub rasante, Agregado, Optimo.. I.

(5) ABSTRACT At present, the road that connects the district of Velille with the province of Espinar is a section that belongs to a national highway, this road contributes to the economic development of the area. This is a main road not only for the transport of people but also for the transport of ore and commerce, this route is currently enabled at the affirmed level by which vehicles with a high level of tonnage and light vehicles are transported. For this reason, the asphalt pavement design of the road is carried out, which will reduce travel time and increase safety in this way will guarantee the comfort of transport and increase the economic development of this area. In the first part there is social, geographical and environmental conditions of the area, as well as various scopes on the pavement to be designed. In the second part, the development of the methodology applied to solve the problem of the communication path in the area is presented, the traffic study, the study of the subgrade, study of the quarry for the granular base, study of quarry for the asphalt binder and later with the data obtained from these studies a mix design will be carried out to determine an optimal asphalt content and finally the pavement design will be carried out with the AASTHO method with which the thicknesses that each layer will have will be determined of the pavement.. KEY WORDS:. Pavement, Design, Transit, CBR, ESAL, Base, Folder, Asphalt, Subgrade, Aggregate, Optimal.. II.

(6) 1. INDICE DE CONTENIDO RESUMEN…………………….……………………………………………………………….I ABSTRACT…………………………………………………………………………………...II INDICE DE CONTENIDO…………………………………………………………………...III INDICE DE TABLA………………………………………………………………………...VII INDICE DE FIGURA………………………………………………………………………...XI 1. CAPITULO I: GENERALIDADES ................................................................................................... 1 2.1.. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................. 2. 2.2.. OBJETIVOS .......................................................................................................................... 2. 2.2.1.. OBJETIVO GENERAL ................................................................................................ 2. 2.2.2.. OBJETIVOS ESPECIFICOS ........................................................................................ 2. 2.3.. ALCANCES .......................................................................................................................... 2. 2.4.. METODOLOGIA .................................................................................................................. 3. 2.4.1.. TRABAJO PRELIMINAR DE GABINETE ................................................................ 3. 2.4.2.. TRABAJO DE CAMPO ............................................................................................... 3. 2.4.3.. TRABAJO DE LABORATORIO ................................................................................. 3. 2.5. 3.. CAPITULO II: MEMORIA DESCRIPTIVA ................................................................................ 5 3.1.. 4.. ESQUEMA GENERAL......................................................................................................... 4. ASPECTOS GENERALES ................................................................................................... 6. 3.1.1.. ANTECEDENTES ........................................................................................................ 6. 3.1.2.. UBICACIÓN DEL PROYECTO .................................................................................. 8. 3.1.3.. POBLACION BENEFICIADA .................................................................................... 9. 3.2.. CONDICIONES GENERALES DE LA ZONA DE PROYECTO ..................................... 10. 3.3.. CLIMA................................................................................................................................. 12. 3.4.. DESCRIPCIÓN TOPOGRÁFICA Y GEOLÓGICA GENERAL DE LA ZONA .............. 13. 3.5.. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO..................................................................................... 16. 3.6.. METAS FISICAS DEL PROYECTO ................................................................................. 17. CAPITULO III: ESTUDIOS PRELIMINARES .......................................................................... 18 4.1.. ESTUDIO DE TRÁFICO .................................................................................................... 19. 4.1.1.. GENERALIDADES.................................................................................................... 19. 4.1.2.. 3.2.1 DEFINICIONES ................................................................................................ 20. 4.1.3.. EL VEHICULO........................................................................................................... 21. 4.1.4.. TIPOS DE TRANSITO ............................................................................................... 24. 4.1.5.. DETERMINACION DEL TRÁFICO ......................................................................... 25. 4.1.6.. VOLUMEN DE TRÁFICO (ESAL) ........................................................................... 28. 4.1.7.. RESULTADOS ........................................................................................................... 32. 4.2.. TOPOGRAFIA .................................................................................................................... 32. III.

(7) 4.2.1.. GENERALIDADES.................................................................................................... 32. 4.2.2.. TRABAJO DE CAMPO ............................................................................................. 34. 4.2.3.. RESULTADOS DEL LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO .................................. 35. 4.3.. 5.. ESTUDIO DE SUELOS ...................................................................................................... 35. 4.3.1.. GENERALIDADES.................................................................................................... 35. 4.3.2.. TRABAJO DE CAMPO ............................................................................................. 36. 4.3.3.. TRABAJOS Y ENSAYOS DE LABORATORIO ..................................................... 36. 4.3.4.. RESULTADOS DEL ESTUDIO DE SUELOS .......................................................... 37. CAPITULO IV: ESTUDIO DE LA SUBRASANTE .................................................................. 38 5.1.. SUBRASANTE DE PAVIMENTO FLEXIBLE ................................................................. 39. 5.2.. POZOS DE EXPLORACION ............................................................................................. 39. 5.3.. PROPIEDADES FISICAS DE MATERIAL PARA SUB-RASANTE............................... 41. 5.3.1.. CONTENIDO DE HUMEDAD .................................................................................. 41. 5.3.2.. ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO ............................................. 42. 5.3.3.. LIMITE LIQUIDO Y LIMITE PLASTICO E INDICE DE PLASTICIDAD ............ 45. 5.3.4.. DETERMINACION DE DENSIDAD MINIMA Y MAXIMA ................................. 47. 5.3.5.. GRAVEDAD ESPECIFICA DE LOS SOLIDOS ...................................................... 48. 5.4.. PROPIEDADES MECANICAS DE MATERIAL PARA SUB-RASANTE ...................... 49. 5.4.1.. COMPACTACION DE SUELOS EN LABORATORIO UTILIZANDO UNA. ENERGIA MODIFICADA .......................................................................................................... 49 5.4.2. 6.. CBR DE SUELOS ...................................................................................................... 51. CAPITULO V: ESTUDIO DE CANTERAS PARA BASE ........................................................ 53 6.1.. FUENTE DE AGREGADO ................................................................................................ 54. 6.1.1.. CALIDAD DE AGREGADO ..................................................................................... 55. 6.1.2.. VOLUMEN DE AGREGADO ................................................................................... 55. 6.1.3.. LEGALIDAD DE AGREGADO ................................................................................ 56. 6.1.4.. TRANSPORTE DE AGREGADO ............................................................................. 56. 6.2.. PROPIEDADES DE LOS AGREGADOS PETREOS ........................................................ 56. 6.2.1.. DEFINICION DE LOS AGREGADOS PETREOS ................................................... 56. 6.2.2.. TIPOS DE AGREGADOS PETREOS........................................................................ 56. 6.2.2.1.. POR SU PROCEDENCIA.................................................................................................... 57. 6.2.2.2.. POR SU GRADACION ........................................................................................................ 57. 6.2.2.3.. POR SU DENSIDAD ........................................................................................................... 57. 6.2.3. 6.3.. BASE GRANULAR ............................................................................................................ 58. 6.3.1. 6.3.1.1.. DESCRIPCION Y CARACTERISTICAS DE LOS AGREGADOS PETREOS ....... 58. AGREGADO GRUESO ............................................................................................. 59. CARAS FRACTURADAS ..................................................................................................... 59. IV.

(8) 6.3.1.2.. ABRASION DE LOS ANGELES .......................................................................................... 60. 6.3.1.3.. PARTICULAS CHATAS Y ALARGADAS ............................................................................ 60. 6.3.1.4.. SALES SOLUBLES TOTALES ............................................................................................. 61. 6.3.1.5.. ANALISIS GRANULOMETRICO ........................................................................................ 62. 6.3.2.. AGREGADO FINO .................................................................................................... 63. 6.3.2.1.. INDICE DE PLASTICIDAD ................................................................................................ 64. 6.3.2.2.. EQUIVALENTE ARENA ...................................................................................................... 64. 6.3.2.3.. SALES SOLUBLES TOTALES ............................................................................................. 65. 6.3.2.4.. ANALISIS GRANULOMETRICO ........................................................................................ 65. 6.3.3.. COMBINACION DE AGREGADOS ........................................................................ 66. 6.3.4.. PROPIEDADES MECANICAS DE BASE ................................................................ 67. 6.3.4.1.. PROCTOR MODIFICADO ................................................................................................. 67. 6.3.4.2.. ENSAYO RELACION SOPORTE DE CALIFORNIA CBR .................................................. 68. 6.4.. 7.. SUB BASE GRANULAR ................................................................................................... 69. 6.4.1.. ANALISIS GRANULOMETRICO ............................................................................ 70. 6.4.2.. ABRASION LOS ANGELES ..................................................................................... 71. 6.4.3.. CBR ............................................................................................................................. 71. 6.4.4.. INDICE PLASTICO ................................................................................................... 71. 6.4.5.. EQUIVALENTE DE ARENA .................................................................................... 71. 6.4.6.. SALES SOLUBLES ................................................................................................... 71. 6.4.7.. PARTICULAS CHATAS Y ALARGADAS .............................................................. 72. CAPITULO VI: ESTUDIO DE CANTERA PARA AGREGADO ............................................. 73 7.1.. AGREGADO GRUESO ...................................................................................................... 74. 7.1.1.. DURABILIDAD AL SULFATO DE MAGNESIO ................................................... 75. 7.1.2.. ABRASION LOS ANGELES ..................................................................................... 76. 7.1.3.. PARTICULAS CHATAS Y ALARGADAS .............................................................. 76. 7.1.4.. CARAS FRACTURADAS ......................................................................................... 77. 7.1.5.. SALES SOLUBLES TOTALES ................................................................................. 77. 7.1.6.. ABSORCION Y GRAVEDAD ESPECÍFICA ........................................................... 78. 7.1.7.. PESO UNITARIO DEL AGREGADO ....................................................................... 79. 7.1.8.. ANALISIS GRANULOMETRICO ............................................................................ 80. 7.2.. AGREGADO FINO ............................................................................................................. 82. 7.2.1.. EQUIVALENTE DE ARENA .................................................................................... 83. 7.2.2.. ANGULARIDAD DEL AGREGADO FINO ............................................................. 83. 7.2.3.. INDICE DE PLASTICIDAD (MALLA N° 40).......................................................... 84. 7.2.4.. DURABILIDAD AL SULFATO DE MAGNESIO ................................................... 84. 7.2.5.. INDICE DE PLASTICIDAD (MALLA N° 200)........................................................ 85. V.

(9) 8.. 7.2.6.. SALES SOLUBLES TOTALES ................................................................................. 85. 7.2.7.. ABSORCION Y GRAVEDAD ESPECÍFICA ........................................................... 86. 7.2.8.. ANALISIS GRANULOMETRICO ............................................................................ 86. 7.2.9.. PESO UNITARIO DEL AGREAGADO FINO ......................................................... 87. CAPITULO VII: DISEÑO DE MEZCLA ASFALTICA............................................................. 89 8.1.. CEMENTO ASFALTICO ................................................................................................... 90. 8.1.1.. PROPIEDADES DEL CEMENTO ASFALTICO ...................................................... 90. 8.1.2.. ASFALTO (PETRO PERU) PEN 85/100 ................................................................... 93. 8.2.. METODO DE DISEÑO ...................................................................................................... 94. 8.3.. METODO MARSHALL ..................................................................................................... 95. 8.3.1. 9.. DISEÑO DE MEZCLA POR EL METODO MARSHALL ....................................... 96. CAPITULO VIII: DISEÑO DE PAVIMENTO ......................................................................... 122 9.1.. INTRODUCCION ............................................................................................................. 123. 9.2.. PAVIMENTO .................................................................................................................... 123. 9.2.1.. DEFINICION DE PAVIMENTO ............................................................................. 123. 9.2.2.. CLASIFICACION DE PAVIMENTO ...................................................................... 123. 9.2.3.. CARACTERISTICAS DE UN PAVIMENTO ......................................................... 124. 9.2.4.. ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO ....................................................................... 125. 9.3.. DISEÑO DEL PAVIMENTO FLEXIBLE ........................................................................ 126. 9.3.1.. METODOLOGIA DE DISEÑO ............................................................................... 126. 9.3.2.. METODO AASHTO................................................................................................. 129. 10.. CAPITULO IX: COSTOS Y PRESUPUESTOS ................................................................... 146. 10.1.. ANALISIS DE COSTO ..................................................................................................... 147. 10.1.1.. METRADOS ............................................................................................................. 147. 10.1.2.. ANALISI DE COSTOS UNITARIOS ...................................................................... 148. 10.2.. PRESUPUESTO ESTIMADO .......................................................................................... 151. CONCLUSIONES .............................................................................................................................. 153 RECOMENDACIONES ..................................................................................................................... 154 BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................. 155 ANEXOS ............................................................................................................................................. 157 ANEXO A: ESTUDIOS PRELIMINARES ................................................................................... 157 ANEXO B: ESTUDIO DE LA SUB RASANTE .......................................................................... 177 ANEXO C: ESTUDIO DE LA CANTERA PARA BASE Y SUB BASE ..................................... 209 ANEXO D: ESTUDIO DE LA CANTERA PARA CARPETA .................................................... 220 ANEXO E: DISEÑO DE MEZCLA ASFALTICA ........................................................................ 228. VI.

(10) INDICE DE TABLA Tabla 2. 1 población de varones y mujeres a nivel distrital (INEI, 2007). .............................. 10 Tabla 2. 2 rangos de temperatura estación meteorológica santo tomas 2014-2015 (Negrón, 2015)......................................................................................................................................... 12 Tabla 2. 3 precipitación pluvial de la estación meteorológica santo tomas 2014-2015 (Negrón, 2015)......................................................................................................................................... 12 Tabla 2. 4 humedad relativa de la estación meteorológica santo tomas 2014-2015 (SENAMHI, 2015)......................................................................................................................................... 13 Tabla 3. 1 pesos y medidas (Reglamento Nacional de Vehículos, 2003). ............................... 22 Tabla 3. 2 resumen de la cantidad y distribución de vehículos. ............................................... 26 Tabla 3. 3 resultados obtenidos de ADT y Tf .......................................................................... 30 Tabla 3. 4 factor carril (AASTHO, 1993) ................................................................................ 30 Tabla 3. 5 periodo de diseño (AASTHO, 1993). ..................................................................... 31 Tabla 3. 6 vías de acceso (Negrón, 2015). ............................................................................... 33 Tabla 4. 1 número mínimo de calicatas para cada tipo de carretera (EG, 2014) ..................... 40 Tabla 4. 2 clasificación de suelos según su tamaño(manual de suelos, geología, geotecnia y pavimentos, 2014). ................................................................................................................... 43 Tabla 4. 3 sistema de clasificación de suelos AASTHO. ......................................................... 43 Tabla 4. 4 sistema de clasificación de suelos SUSC. ............................................................... 44 Tabla 4. 5 resultados de la clasificación del suelo. .................................................................. 45 Tabla 5. 1 cuadro resumen de las especificaciones técnicas de la cantera. .............................. 55 Tabla 5. 2 requerimientos mínimos para el agregado grueso para una base granular (EG,2014) .................................................................................................................................................. 59 Tabla 5. 3 cuadro resumen de resultados obtenidos del agregado grueso – base granular. ..... 63 Tabla 5. 4 requerimientos mínimos para agregado fino para base granular (Manual de Suelos, geología, geotecnia y pavimentos, 2014).. ............................................................................... 63 Tabla 5. 5 cuadro resumen de resultados obtenidos del agregado fino para una base granular. .................................................................................................................................................. 66 Tabla 5. 6 requerimiento granular para bases granulares (Ministerio de Transportes y Comercio,2014) ........................................................................................................................ 67 Tabla 5. 7 CBR mínimo para una base granular (EG,2014). ................................................... 67 VII.

(11) Tabla 5. 8 requerimiento mínimos para una sub base granular (Ministerio de Transportes y Comercio, 2014). ...................................................................................................................... 70 Tabla 5. 9 requisitos granulométricos para una sub base granular (Ministerio de Transportes y Comercio, 2014). ...................................................................................................................... 70 Tabla 5. 10 requisitos mínimos de CBR para una sub base granular (Ministerio de Transportes y Comercio, 2014). ................................................................................................................... 71 Tabla 5. 11 cuadro resumen de resultados obtenidos para una sub base granular. .................. 72 Tabla 6. 1 requerimientos mínimos para agregado grueso para carpeta (Ministerio de Transportes y Comercio, 2014). ............................................................................................... 75 Tabla 6. 2 resultados de absorción y gravedad especifica del agregado grueso para carpeta. . 78 Tabla 6. 3 resultados de los ensayos realizados a nuestro agregado grueso para carpeta. ....... 82 Tabla 6. 4 requisitos mínimos para agregado fino para carpeta (Ministerio de Transportes y Comercio, 2014). ...................................................................................................................... 83 Tabla 6. 5 resultados obtenidos de absorción y gravedad especifica del agregado fino para carpeta. ..................................................................................................................................... 86 Tabla 6. 6 resultados de los ensayos realizados a nuestro agregado fino para carpeta. ........... 88 Tabla 7. 1 tipo de cemento asfaltico para una determinada temperatura (Ministerio de Transportes y Comercio, 2014). ............................................................................................... 93 Tabla 7. 2 carta viscosidad – temperatura (ASTM D341)(fuente Asfalto Petroperú). ............ 94 Tabla 7. 3 requisitos de granulometría para carpeta asfáltica (Ministerio de Transportes y Comercio, 2013). ...................................................................................................................... 95 Tabla 7. 4 selección del tipo de cemento asfaltico con referencia a la temperatura (Ministerio de Transportes y Comercio, 2014). .......................................................................................... 96 Tabla 7. 5 requisitos para la mezcla de concreto bituminoso (Ministerio de Transportes y Comercio, 2013). ...................................................................................................................... 96 Tabla 7. 6 vacíos mínimos en el agregado mineral / VMA (EG, 2013). .................................. 97 Tabla 7. 7 área superficial del agregado (convencional MAC-1). ......................................... 100 Tabla 7. 8 curva que dan el índice de asfalto por unidad de área superficial. ........................ 101 Tabla 7. 9 dosificación para cada briqueta realizada de acuerdo a la granulometría. ............ 102 Tabla 7. 10 mínimo porcentaje de vacíos de agregado mineral / VMA. ................................ 105 Tabla 7. 11 factores de corrección para la estabilidad. .......................................................... 117 Tabla 7. 12 cálculo de contenido de asfalto óptimo. .............................................................. 118 VIII.

(12) Tabla 7. 13 comparación de los resultados obtenidos con el NAPA. .................................... 119 Tabla 7. 14 cálculo del contenido de asfalto óptimo. ............................................................. 120 Tabla 7. 15 comparación de resultados obtenidos con los requerimientos de instituto del asfalto. ................................................................................................................................................ 121 Tabla 8. 1 número de repeticiones acumuladas de ejes equivalentes de 8.2 tn. En el carril de diseño. .................................................................................................................................... 127 Tabla 8. 2 categorías de sub rasante. ...................................................................................... 127 Tabla 8. 3 valores recomendados de espesor mínimo. ........................................................... 128 Tabla 8. 4 espesores mínimos en pulgadas en función de los ejes equivalentes (Guide for Design of Pavement Structurees 1993). ............................................................................................. 128 Tabla 8. 5 módulo resiliente y coeficiente estructural a partir del valor de CBR (Montejo, 2002) ................................................................................................................................................ 132 Tabla 8. 6 niveles de confiabilidad según la guía de diseño de pavimentos AASTHO 1993.133 Tabla 8. 7 niveles recomendados de confiabilidad. ............................................................... 134 Tabla 8. 8 valores de Zr en la curva normal para diversos grados de confiabilidad. ............. 134 Tabla 8. 9 índice de serviciabilidad inicial (pi) según rango de tráfico (Manual de Suelos Geología, Geotecnia y Pavimentos,2013. .............................................................................. 135 Tabla 8. 10 índice de serviciabilidad terminal (pt) según rango de tráfico. ........................... 136 Tabla 8. 11 diferencial de serviciabilidad (ΔPS). ................................................................... 137 Tabla 8. 12 coeficientes estructurales de las capas de pavimento. ......................................... 137 Tabla 8. 13 cálculo de a2 y Mr. de la base con el CBR (%). ................................................. 138 Tabla 8. 14 cálculo del a1 de acuerdo al Mr de la carpeta asfáltica (Guide for Design of Pavement Structures 1993)..................................................................................................... 139 Tabla 8. 15 coeficientes de drenaje recomendado para bases y sub bases granulares en pavimentos flexibles. .............................................................................................................. 140 Tabla 8. 16 datos de campo para nuestra vía por tramos. ..................................................... 140 Tabla 8. 17 datos de campo para los tramos i, ii, v. ............................................................... 140 Tabla 8. 18 datos de gabinete para os tramos i, ii, v. ............................................................. 141 Tabla 8. 19 espesores finales de los tramos i, ii y v. .............................................................. 143 Tabla 8. 20 datos de campo para los tramos iii y iv. .............................................................. 143 Tabla 8. 21 datos de gabinete para los tramos iii y iv. ........................................................... 144 Tabla 8. 22 espesores finales para los tramos iii y iv. ............................................................ 145. IX.

(13) Tabla 9. 1 resumen de metrados por partida. ......................................................................... 147 Tabla 9. 2 costos unitarios por partida. .................................................................................. 148 Tabla 9. 3 presupuesto estimado ............................................................................................ 151. X.

(14) INDICE DE FIGURAS Figura 1- 1 esquema de trabajo adaptado al estudio de nuestro trabajo (Wright, 1999). .......... 4 Figura 2-1 crecimiento del PBI en Perú y el mundo (BCRP, 2010). ......................................... 6 Figura 2-2 presupuesto de apertura 2000- 2016 (MTC,2015 ..................................................... 7 Figura 2-3 red vial nacional (MTC, 2016). ................................................................................ 7 Figura 2-4 situación red vial 2016-2021 (MTC,2016). .............................................................. 7 Figura 2-5 ubicación del tramo (Negrón, 2015) ......................................................................... 9 Figura 2-6 vista panorámica del tramo I - campo ferial. .......................................................... 11 Figura 2-7 vista panorámica del tramo II- pataccsillo.............................................................. 11 Figura 2-8 vista panorámica del sector waca waca – velille. ................................................... 15 Figura 2-9 vista panorámica del sector sol de oro – velille. ..................................................... 16 Figura 3-1 ubicación de la estación de conteo km 202+200. ................................................... 19 Figura 3-2 diagrama de índice medio diario. ........................................................................... 27 Figura 3-3 cantidad de vehículos por hora. .............................................................................. 27 Figura 3-4 diagrama de vehículos por día. ............................................................................... 27 Figura 3-5 periodo de diseño (Design of Pavement Estructures, 1993)................................... 31 Figura 3-6 geografía del distrito de velille (Rosendo, 2015). .................................................. 35 Figura 4-1 excavación de la calicata n° 01. .............................................................................. 41 Figura 4-2 excavación de la calicata n° 03. .............................................................................. 41 Figura 4-3 ensayo contenido de humedad – muestras.............................................................. 42 Figura 4-4 ensayo contenido de humedad – horno. ................................................................. 42 Figura 4-5 ensayo de granulometría. ........................................................................................ 44 Figura 4-6 ensayo de granulometría – tamiz. ........................................................................... 45 Figura 4-7 ensayo de limite líquido y plástico. ........................................................................ 46 Figura 4-8 ensayo de limites – cuchara de casa grande. .......................................................... 47 Figura 4-9 ensayo densidad mínima......................................................................................... 47 Figura 4-10 ensayo densidad máxima. ..................................................................................... 48 Figura 4-11 ensayo de proctor modificado. ............................................................................. 50 Figura 4-12 ensayo proctor- compactando. .............................................................................. 50 Figura 5-1 vista panorámica de la cantera para base granular. ................................................ 54 Figura 5-2 vista panorámica del material en la cantera chaychapampa. .................................. 54 Figura 5-3 elaboración del ensayo caras fracturadas. .............................................................. 60 Figura 5-4 elaboración del ensayo de partículas chatas y alargadas. ....................................... 61 XI.

(15) Figura 5-5 elaboración del ensayo de sales solubles. ............................................................... 61 Figura 5-6 elaboración del ensayo de granulometría. .............................................................. 62 Figura 5-7 elaboración del ensayo de límites de plasticidad. ................................................... 64 Figura 5-8 elaboración del ensayo de equivalente arena. ......................................................... 65 Figura 5-9 elaboración del ensayo de sales solubles. ............................................................... 65 Figura 5-10 elaboración del ensayo de granulometría. ............................................................ 66 Figura 5-11 elaboración del ensayo de proctor modificado. .................................................... 68 Figura 6-1 cantera de Cullahuata de agregado fino para carpeta asfáltica. .............................. 74 Figura 6-2 cantera de Choccoyo de agregado grueso para carpeta asfáltica. ........................... 75 Figura 6-3 ensayo de durabilidad al sulfato de magnesio del agregado grueso para carpeta. . 76 Figura 6-4 ensayo de partículas chatas y alargadas del agregado grueso para carpeta. ........... 76 Figura 6-5 ensayo de las caras fracturadas del agregado grueso para carpeta. ........................ 77 Figura 6-6 ensayo de sales solubles del agregado grueso para carpeta. ................................... 78 Figura 6-7 ensayo de absorción y gravedad especifica. ........................................................... 79 Figura 6-8 ensayo de peso unitario compactado del agregado grueso para carpeta. ............... 80 Figura 6-9 ensayo de peso unitario suelto del agregado grueso para carpeta. ......................... 80 Figura 6-10 curva granulométrica del agregado grueso para carpeta. ..................................... 81 Figura 6-11 ensayo de granulometría del agregado grueso para carpeta. ................................ 81 Figura 6-12 ensayo de equivalente de arena del agregado fino para carpeta. .......................... 83 Figura 6-13 ensayo de granulometría del agregado fino para carpeta. .................................... 84 Figura 6-14 ensayo de límite de plasticidad malla n°40 del agregado fino para carpeta. ........ 84 Figura 6-15 ensayo de durabilidad al sulfato de magnesio del agregado fino para carpeta. .... 85 Figura 6-16 ensayo de índice de plasticidad malla n° 200 del agregado fino para carpeta ..... 85 Figura 6-17 ensayo de gravedad especifica del agregado fino para carpeta. ........................... 86 Figura 6-18 curva granulométrica del agregado fino para carpeta. .......................................... 87 Figura 6-19 ensayo de granulometría del agregado fino para carpeta. .................................... 87 Figura 6-20 ensayo de peso unitario del agregado fino para carpeta. ...................................... 88 Figura 7-1 granulometría de la combinación de agregados para la mezcla asfáltica dentro del MAC-1. .................................................................................................................................... 98 Figura 7-2 densidad vs porcentaje de asfalto. ........................................................................ 108 Figura 7-3 estabilidad vs porcentaje de asfalto. ..................................................................... 108 Figura 7-4 flujo vs porcentaje de asfalto. ............................................................................... 109 Figura 7-5 porcentaje de vacíos(VTM) vs porcentaje de asfalto. ......................................... 109 Figura 7-6 porcentaje de vacíos de agregado mineral (VMA) vs contenido de asfalto. ....... 110 XII.

(16) Figura 7-7 porcentaje de vacíos llenos de asfalto(VFA) vs contenido de asfalto. ................. 110 Figura 7-8 equipos para realizar el ensayo de Marshall en el laboratorio fic-unsa. ............... 113. XIII.

(17) 1. CAPITULO I: GENERALIDADES. 1.

(18) 1.1.. INTRODUCCIÓN. Las carreteras en nuestro país determinan y son un factor muy importante en el desarrollo socio económico de los distritos y provincias del departamento de Cusco. El transporte es de gran influencia en la economía de las zonas urbanas y rurales y el servicio de las vías contribuye al desarrollo socio económico de los sectores de la población por ello es necesario la planificación de proyectos viales para mejorar la calidad de vida de los habitantes, por eso es importante que se cuente con vías alternas en diferentes núcleos urbanos y rurales como es el distrito de Velille que permita los accesos rápidos a diferentes provincias y departamentos colindantes al departamento del cuzco (Ibáñez, W-2011). El distrito de Velille está ubicada en la provincia de Chumbivilcas y la provincia de Espinar, ambas capitales de dichas provincias están localizadas dentro de una vía nacional la cual es esencial para el crecimiento del sector minero (las Bambas - Apurímac). La mencionada vía une Apurímac-Cuzco-Arequipa, cuyo fin es incentivar el crecimiento social, cultural, comercial y económico entre Velille y Espinar para lo cual se diseñará un pavimento de mejores condiciones para poder tener una comunicación rápida, menor contaminación del ambiente en la zona y mayor seguridad. 1.2. OBJETIVOS 1.2.1.. OBJETIVO GENERAL. Diseñar un pavimento flexible para las condiciones de tráfico, clima, suelo y comodidad de los usuarios. 1.2.2.. OBJETIVOS ESPECIFICOS. A.- Determinar las condiciones geotécnicas del terreno por medio de ensayos en laboratorio y analizar el suelo del tramo Velille-Espinar. B.- Determinar el tipo de tránsito, volumen y las cargas a las que el pavimento será sometido durante el periodo de diseño. C.- Encontrar fuentes de agregados naturales en la zona. Los agregados encontrados en la zona formaran parte esencial de nuestro pavimento a diseñar. D.- Determinar los espesores de las capas de pavimento por medio del método AASHTO. 1.3. ALCANCES Nuestro proyecto contribuirá con el desarrollo de la estructura del tránsito, y la fluidez de los vehículos de esta forma se estará garantizando una comodidad de transporte, menor tiempo de viaje y de manera indirecta una diminución concerniente a la contaminación del ambiente. 2.

(19) De igual forma este proyecto servirá como un alcance técnico para instituciones afines a la zona que tengan la posibilidad de poder tomar como referencia y poder realizar un proyecto con referente al tema y pueda beneficiar a toda la zona involucrada. 1.4.. METODOLOGIA. 1.4.1.. TRABAJO PRELIMINAR DE GABINETE. Consiste en identificar la problemática y plantear las posibles soluciones a los problemas planteados, leer y analizar la normatividad y reglamentación vigente, analizar cartas topográficas y realizar el trazo preliminar del eje de la vía (Wrigth, 1999). 1.4.2.. TRABAJO DE CAMPO. - Se realizará una visita general a la vía y tomar nota de distintas características tanto geográficas y sociales que puedan tener influencia en nuestro proyecto. - Se realizará un estudio de trafico tomando en cuenta características de los vehículos tanto el volumen de transito que hay en este como el tipo de vehículo la cual será muy importante para poder realizar un diseño adecuado. - El estudio de trafico nos permitirá determinar el transito actual y determinará el IMDA, luego obtendremos el ESAL de diseño. - Se realizará una exploración de suelos, para identificar los distintos tipos de suelos que hay en el tramo para lo cual se realizaran pozos de exploración donde se obtendrá muestras representativas en números y cantidades adecuadas de suelo que permitan tener un diseño con éxito. - Se realizará la caracterización de la sub-rasante para lo cual se determinará las propiedades físicas y mecánicas de del suelo y obtendremos una clasificación del suelo y el soporte de esta. 1.4.3.. TRABAJO DE LABORATORIO. - Se determinará las propiedades físicas y mecánicas de la sub rasante, sub base y base granular se tendrá su clasificación y su capacidad de soporte y otras propiedades del material. - Se realizará los ensayos para el agregado para la mezcla asfáltica, agregado grueso y fino y cemento asfaltico. - Se diseñará el pavimento asfaltico, con las cargas de tráfico vehicular impuestas al pavimento y las características de la sub-rasante sobre la que se asienta el pavimento, siempre apegadas a las normas las cuales garantizan un correcto diseño de pavimento.. 3.

(20) 1.5. ESQUEMA GENERAL Para poder tener una visión más amplia sobre las cosas que se realizara en el proyecto se ha elaborado un esquema general del proyecto que de forma práctica facilitará la percepción y las acciones a seguir para poder culminar el proyecto de manera adecuada para lo cual la figura 1.1 muestra de manera esquemática las etapas que deberá seguir el proyecto en forma resumida (Wright, 1999).. ESTUDIO DE TRANSITO. ESTUDIO DE LA SUBRASANTE. ESTUDIO DE CANTERA DE BASE,SUB-BASE. DISEÑO DE PAVIMENTO. DISEÑO DE MEZCLA ASFALTICA. ESTUDIO DE CANTERA PARA CARPETA DE RODADURA. Figura 1- 1 esquema de trabajo adaptado al estudio de nuestro trabajo (Wright, 1999).. 4.

(21) 2. CAPITULO II: MEMORIA DESCRIPTIVA. 5.

(22) 2.1.. ASPECTOS GENERALES. 2.1.1.. ANTECEDENTES. Si bien el Perú es un país que cuenta con unas inmensas oportunidades de desarrollo específicamente en el ámbito socio-económico, pero hay un factor muy importante que no permite que haya un crecimiento en el desarrollo y este problema está relacionada con la infraestructura vial tanto a nivel nacional como a nivel local que sin duda frenan el desarrollo integral del país. La economía peruana se posiciona como una de las de mejor desempeño en América Latina, especialmente durante la última década (Ministerio de Transporte y Comunicaciones,2017). La economía mantiene un alto ritmo de desarrollo, con una tasa de crecimiento promedio anual de 5 a 6% desde el 2005. El Producto Bruto Interno (PBI) se habrá casi duplicado en comparación con las cifras del 2005, y cuadruplicado respecto al año 2000. Se estima que hasta el año 2021 la red vial nacional estará representada 24,510 kilómetros de carretera, que representa el 91.3% de la red vial, según Edmer Trujillo Mori Ministro de Transportes y Comunicaciones (Ministerio de Transporte y Comunicaciones,2017). La ausencia de infraestructura vial adecuada trae como consecuencia la poca inversión en distintas zonas del país en diferentes áreas de productividad lo trae como consecuencia el desarrollo pausado del Perú. Se muestra el desarrollo actual, así como la última década de carretas a nivel nacional y proyección a largo plazo (Ministerio de Transporte y Comunicaciones,2017).. Figura 2-1 crecimiento del PBI en Perú y el mundo (BCRP, 2010).. 6.

(23) En la figura 2.2 se muestra el presupuesto de apertura de manera anual y de manera indirecta se puede observar un crecimiento progresivo.. nbx Figura 2-2 presupuesto de apertura 2000- 2016 (MTC,2015 En la figura 2.3 muestra el % que existe de carreteras en el Perú dato muy importante pues esto muestra en crecimiento en la infraestructura vial.. Figura 2-3 red vial nacional (MTC, 2016). La figura 2.4 nos muestra las proyecciones de la situación real de nuestras vías y las que se deberán tener a finales del 2021 de forma específica.. Figura 2-4 situación red vial 2016-2021 (MTC,2016).. 7.

(24) 2.1.2.. UBICACIÓN DEL PROYECTO. La carretera para la cual se realizará el diseño de pavimento constituye del km 200+100 hasta km 205+100 y se encuentra entre el distrito de Velille de la provincia de Chumbivilcas y la provincia de Espinar a unos 3797 msnm; dentro del departamento de Cuzco, el tramo constituye la red vial PE- 3SG para ser más exactos está ubicada en el distrito de Velille de la provincia de chumvibilcas haciendo esta su paso por alrededor de la población de Velille. La carretera es en la actualidad es elemento esencial para el desarrollo socio-económico, esta vía comunica diversos distritos así como provincias y de más comunidades; la carretera comúnmente llamada tramo las bambas debido a que por esta vía se realiza el transporte de mineral desde la minera las bambas, dicha vía comunica entre si las siguientes poblaciones : Santo tomas capital de la provincia de Chumbivilcas, Velille distrito de la provincia de Chumbivilcas, provincia de Espinar, Ccapacmarcca, Chamaca y Colquemarca y para finalizar Apurímac en general con la provincia de Espinar y como consecuencia con el departamento de Cuzco y Arequipa (Negrón, 2015). El Proyecto se encuentra ubicado en la Centro Poblado de Velille, Distrito de Velille, provincia de Chumbivilcas y Departamento de Cuzco, localizada en las coordenadas UTM (WGS84 ZONA 19S). E= N8393965.18 N=E188645.48 El cual corresponde a una región de clima frio con una altura considerable en relación a los 3760.00 m.s.n.m.. Ubicación del Centro Poblado PAIS:. PERU. ÁREA DEL PROYECTO. DEPARTAMENTO: CUSCO. 8.

(25) Figura 2-5 ubicación del tramo (Negrón, 2015) 2.1.3.. POBLACION BENEFICIADA. 2.1.3.1.. BENEFECIARIOS DIRECTOS. El análisis del comportamiento poblacional es importante en los estudios económicos y sociales, considerándose a la población como la principal fuente de recursos del estado, por esta razón es que se hace necesario analizar todos los tópicos que en materia demográfica se susciten. Para los estudios relacionados con la planificación administrativa, ya sean a corto plazo como, Planes de Desarrollo o períodos más largos como el caso de los Planes y Esquemas de Ordenamiento Territorial, la variable socio – demográfica es el eje a partir del cual se valora el nivel de vida de la comunidad, tomando como referente básico la calidad de los servicios públicos domiciliarios y sociales que recibe, para luego en función del crecimiento poblacional futuro, plantear las soluciones que requiere en materia de infraestructura y transporte para mejorar sus condiciones de vida. En consecuencia, la población del Distrito de Velille, según los resultados del último Censo realizado por el INEI en el 2007 es de 7,914 habitantes con una densidad poblacional de 2.97 miembros por familia, y una tasa de crecimiento interesal (1993 al 2007) de 0.37% anual de acuerdo a los datos del INEI. Como se aprecia en el cuadro (INEI, 2010).. 9.

(26) Tabla 2. 1 población de varones y mujeres a nivel distrital (INEI, 2007). POBLACIÓN. DISTRITO. Velille. URBANA. TOTAL. RURAL. HOMBRES. MUJERES. HOMBRES. MUJERES. 987. 1002. 3037. 2888. 7,914. Los motivos que generaron la propuesta La iniciativa de este proyecto se generó como resultado de la necesidad percibida por la población organizada de la localidad de Velille, distrito de Velille, quienes son los afectados por el problema relacionado a la inadecuada transitabilidad. Esta vía nacional que atraviesa el corazón de la capital Velillina está en condiciones de deterioro a nivel de Afirmado, con presencia y alternancia de Socavaciones, baches, montículos y en general con una sección irregular en su superficie, debido a que existen desgaste por el paso de vehículos constantemente y por el desgaste natural. En épocas de lluvia las calles por la intensa precipitación y formación de escorrentía se convierten en canales naturales, que erosionan y dejan severas irregularidades en la sección de las calles, y en época de invierno debido a la falta de pistas se forman Socavaciones, baches, que dificultan el tránsito vehicular y peatonal, así mismo en las Socavaciones, baches, formados se acumulan las aguas de lluvia por la falta de obras de evacuación y drenaje que representan un riesgo para la salud de los pobladores debido a la proliferación de enfermedades respiratorias y estomacales infecciosas. En el resto del año debido al tránsito vehicular de estas calles, se genera una polvareda por el tránsito continuo de los vehículos motorizados, provocando así un gran malestar a los habitantes de las viviendas que se encuentran alrededor de la vía. 2.1.3.2.. BENEFICIAARIOS INDIRECTOS. Serán los pobladores de las localidades vecinas tales como Santo tomas, Espinar, Apurímac, Chamaca, Ccapacmarca y comunidades del distrito de Velille, las cuales realizan sus transacciones y transporte comerciales en esta localidad, asimismo el personal y transporte de las mineras circundantes a esta localidad y que frecuentan por la zona ya sea por razones de parentesco, comercial etc. 2.2.. CONDICIONES GENERALES DE LA ZONA DE PROYECTO. Estado de las vías Como resultado de las evaluaciones de la calzada, así como el estado superficial de los afirmados, el estado de la vía en la actualidad es una vía altamente transitada específicamente 10.

(27) por el transporte minero pertenecientes a la empresa MMG LAS BAMBAS dicha vía es periódicamente puesta en mantenimiento debido al desgate que ocasiona en transporte de gran tonelaje a esto se suma las condiciones alteradas del ambiente pues periódicamente existe lluvias torrenciales, granizos entre otros fenómenos naturales de la sierra. Así mismo cuenta con una topografía muy accidentada propio de la zona y distintos tipos de suelo la vía a trabajar se encuentra específicamente a borde del rio chaychapampa esta zona sobre la cual se encuentra la vía fue antiguamente un lecho de rio y por laterales están rodeadas de riscos. De igual forma al lateral de nuestra vía a trabajar se encuentra acompañada de viviendas en un 70 % por este motivo serán los primeros en sentir una diferencia de la vía antes y después del proyecto.. Figura 2-6 vista panorámica del tramo I - campo ferial.. Figura 2-7 vista panorámica del tramo II- pataccsillo 11.

(28) 2.3. CLIMA En base a los datos meteorológicos de la estación Santo Tomas, ubicada en el Distrito de Santo Tomas, a una altura de 3660 m.s.n.m. se obtuvo que los meses de menor Temperatura media mensual son los meses de junio, julio y agosto, mientras que los meses más calurosos corresponde a los meses de octubre a diciembre. Para el año 2015, la estación Meteorológica de Santo Tomas reporta una T° media mínima de 9.74° C en el mes de julio y una T° media máxima de 12. 63º C en el mes de noviembre (SENAMHI, 2015). Temperatura Tabla 2. 2 rangos de temperatura estación meteorológica santo tomas 2014-2015 (Negrón, 2015). AÑO. ENE.. FEB.. MAR.. ABR.. MAY.. JUN.. JUL.. AGO.. SET.. OCT.. NOV.. DIC.. 2014. 10.14. 10.60. 10.43. 10.33. 9.55. 9.78. 8.57. 9.62. 10.48. 11.36. 12.38. 10.99. 2015. 9.74. 10.35. 10.58. 10.04. 9.59. 9.42. 8.64. 9.96. 11.34. 11.93. 12.63. 10.87. Altitud La altura promedio de la zona del proyecto corresponde a una altura de 3760 m.s.n.m. cabe destacar que el área del proyecto es bastante uniforme rodeado de cerros y valles (Negrón, 2015). Precipitación Pluvial La Cuenca del área de influencia es de bajas precipitaciones, las lluvias se concentran en los meses de verano desde diciembre hasta el mes de marzo con rangos de baja intensidad que excepcionalmente exceden los 280 mm de total mensual como fue el caso del mes de diciembre del 2015 en que se alcanzó los 280.60 mm por mes. De esto se puede concluir que, de no ser por las obras de irrigación, la zona de Velille sería una zona semi árida (Negrón, 2015). Tabla 2. 3 precipitación pluvial de la estación meteorológica santo tomas 2014-2015 (Negrón, 2015). AÑO. ENE.. FEB.. MAR.. ABR.. MAY.. JUN.. JUL.. AGO.. SET.. OCT.. NOV.. DIC.. 2014. 196.60. 106.80. 86.80. 31.80. 10.60. 0.20. 3.60. 2.80. 59.80. 61.40. 46.60. 201.20. 2015. 227.20. 202.00. 173.40. 69.70. 6.40. 4.31. 8.70. 12.21. 18.40. 32.80. 44.60. 280.60. 12.

(29) Humedad Relativa Los mayores rangos de humedad se concentran en los meses de verano (diciembre a abril) sin que esto signifique que se obtengan meses de humedad significativa, más bien podría considerarse el Cusco de la zona como un Cusco semiárido. Los rangos máximos de humedad alcanzan promedios de 62 a 72% en los meses de verano. Tabla 2. 4 humedad relativa de la estación meteorológica santo tomas 2014-2015 (SENAMHI, 2015). |AÑO. ENE.. FEB.. MAR.. ABR.. MAY.. JUN.. JUL.. AGO.. SET.. OCT.. NOV.. DIC.. 2014. 70.43. 69.70. 69.12. 63.88. 50.35. 37.22. 41.75. 40.44. 55.48. 52.15. 44.89. 67.07. 2015. 71.82. 70.12. 72.81. 70.36. 57.51. 39.80. 31.90. 37.75. 41.74. 40.87. 48.37. 62.97. Recurso Hídrico El régimen de precipitaciones presenta el siguiente comportamiento, la precipitación promedio mensual en la zona del proyecto es del orden de 78,7 mm, la precipitación máxima total mensual se registró en el mes de diciembre con 280,20 mm y la precipitaron mínima total mensual se presenta en los meses de mayo a agosto con 6,1 mm en promedio. Las mayores descargas de precipitación se dan entre los meses de diciembre a marzo (época de avenidas) con el 78% del total anual de lluvias, mientras que el resto de precipitaciones se da entre los meses de abril a noviembre (época de estiaje). La temperatura promedio mensual para la zona de estudio, varía entre 9,7 ºC (Julio) a 12,6 ºC (noviembre), siendo el promedio anual de 10,39 ºC. Debido a su cercanía se consideró como la representativa para el área de estudio a la estación Santo Tomas para el parámetro de humedad relativa. La humedad relativa media mensual, varía entre 31,9% (Julio) a 71,8% (enero), siendo el promedio anual de 54,52%. La precipitación máxima en 24 horas se determinó utilizando la estación más cercanas Santo Tomas, por tener los período más largos y continuos de registro, además de estar muy cerca de la zona de estudio, éstas precipitaciones máximas correspondiente a un periodo de retorno de 2, años, 5 años, 10 años, 25 años, 50 años, 100 años, y 500 años, es de 41.70 mm, 49.40 mm, 54.50 mm, 60.90 mm, 65.70 mm, 70.50 mm y 81.40, respectivamente, la misma interpretación se realiza para los demás años de periodo de retorno (Negrón, 2015). 2.4.. DESCRIPCIÓN TOPOGRÁFICA Y GEOLÓGICA GENERAL DE LA ZONA. La vía para la cual se realizará el diseño de pavimento se encuentra en el corazón del distrito de Velille la cual se encuentra ubicado en la provincia de Chumbivilcas en el departamento de 13.

(30) Cusco, al sureste de la capital de la Provincia de Chumbivilcas. Su ámbito territorial está comprendido entre 3400 a 4600 m.s.n.m. la capital distrital se encuentra a una altitud de 3760 m.s.n.m. Las coordenadas geográficas del distrito se encuentran entre los paralelos de latitud Sur 14°30'37.08"S y longitud Oeste 71°53'4.71"O. La superficie total del distrito de Velille es de 756.84 km2. La localidad de Velille, es donde se encuentra el área del proyecto a intervenir, La Localidad de Velille, se encuentra ubicado al sur este de la capital la Provincia de Chumbivilcas, cuya altitud se encuentra a 3760 m.s.n.m. El clima es frío y seco, alcanzando temperaturas promedio de 12ºC durante el día, con un significativo descenso, por debajo de los -5ºC durante las noches, especialmente en épocas de invierno (mayo, junio, Julio). Los regímenes de lluvias son variables incrementándose considerablemente entre los meses de diciembre a marzo (época de lluvias) y disminuyendo en los meses de abril a noviembre (época de estiaje). En los últimos años los patrones de lluvias han empezado a cambiar. Antiguamente las lluvias iniciaban en setiembre y duraban hasta abril. Sin embargo, a partir del 2000, según indican los pobladores, estas se retrasan e inician en noviembre con eventos muy intensos y duran hasta mayo. Esto ha empezado a alterar los patrones de siembra y cosecha de los principales cultivos del distrito, generando, en algunos casos, pérdidas económicas por el retraso o presencia de lluvias en época de cosecha. Así mismo, se percibe presencia más frecuente de heladas y sequías.. LÍMITES El distrito de Velille tiene como limites a los siguientes Provincias y distrito: Norte. : Distrito de Chamaca y Colquemarca.. Sur. : Departamento de Arequipa y Distrito de Santo Tomás.. Este. : Provincia de Espinar y el Distrito de Livitaca. Oeste. : Distrito de Colquemarca y Santo Tomás. Características Fisiográficas Relieve La Provincia de Chumbivilcas está conformada por tierras de ladera, que constituyen parte de los flancos cordilleranos que delimitan con otras provincias y que son de topografía abrupta; los suelos son moderadamente profundos a superficiales, fertilidad media a baja, con fragmentos gruesos tanto en el perfil como en la superficie del mismo, son altamente erosionables.. 14.

(31) La topografía normal es ondulada, de pendientes que varían desde suave hasta fuertes, en algunas zonas (sobre todo en las partes altas de Velille) presenta abundantes piedras en la superficie y son de forma variable. Los suelos son de origen residuo-coluvial cuya material madre son rocas ígneas: grano dioritas y lutitas (Rosendo, 2015). Dentro del ámbito fisiográfico se pueden diferenciar tres paisajes: fluvial, colinoso y montañoso, las mismas que caracterizan a la Provincia de Chumbivilcas. Paisaje Fluvial: conformado por depósitos recientes, dejados por la acción de los principales ríos y tributarios menores que disectan la zona; el paisaje está tipificado por terrazas de configuración corta y estrecha, planas, con pendientes menores a 15 %; agrupa suelos de buen potencial agrícola, que constituyen las mejores tierras, pero de escasa extensión. Esta característica se presenta en la parte baja (hacia el noreste) casi en todo el territorio que ocupa el distrito de Velille. Paisaje Colinoso: Se caracteriza por presentar superficies de forma ondulada, de altura variable y localizada principalmente en los pisos altitudinales más elevados. Comprende colinas suaves a moderadamente disectadas, de relativo uso agrícola y dedicadas mayormente al pastoreo. Caracterización que corresponde al Distrito de Velille. Paisaje Montañoso: Es la más amplia está conformada por tierras de ladera, que constituyen parte de los flancos cordilleranos que delimitan la Provincia (sobre todo con Colindante con la Región Arequipa) y que son de topografía abrupta; los suelos son moderadamente profundos a superficiales, fertilidad media baja, son erosionables. En la ilustración 2.8, 2.9 se muestra parte de la geología y relieve en la cual se encuentra el proyecto (Rosendo, 2015).. Figura 2-8 vista panorámica del sector waca waca – velille.. 15.

(32) Figura 2-9 vista panorámica del sector sol de oro – velille. 2.5. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO Nuestro proyecto se encuentra ubicada dentro de una vía nacional específicamente en el distrito de VelillE, este tramo que une a la provincia de Espinar con la provincia de Chumbivilcas, dicha vía es esencial para el crecimiento del sector minero (las Bambas Apurímac). Cuya vía une Apurímac-Cuzco-Arequipa, cuyo fin es incentivar el crecimiento social, cultural, comercial y económico entre Velille y Espinar para lo cual se diseñará un pavimento de mejores condiciones para poder tener una comunicación rápida, menor contaminación del ambiente en la zona y garantizando una mayor seguridad vial. Para poder tener un pavimento con las condiciones más optimas, los materiales deberan cumplir los estándares de calidad para lo cual se realizará un sondeo alrededor del tramo para poder discernir tipos de materiales buenos y de mala calidad así poder obtener canteras que cumplan con los requisitos mínimos para poder tener una sub-base granular, base granular y carpeta asfáltica adecuada (Ministerio de Transporte y Comunicaciones, 2014). Entre las diferentes alternativas de métodos de diseño que existen escogeremos una en especial la AASHTO para dicho método se tomaran diversos factores en cuenta tales como las condiciones climáticas la gran demanda de transito alas que está expuesta la vía. Se analizará los estudios realizados al suelo, así como los resultados obtenidos del laboratorio con la finalidad de encontrar si el material de la sub-rasante es apto para soportar las cargas impuestas por el tránsito. Para los cual se harán estudios topográficos, geológico, de tráfico, suelos y estudios de canteras para agregado (Fonseca, 1997).. 16.

(33) 2.6. METAS FISICAS DEL PROYECTO - Obtener el diseño de pavimento de la vía nacional Velille- Espinar de 5 kilómetros del departamento de cuzco. Ubicación exacta del tramo entre las comunidades de chaychapampa, sol de oro, pataccsillo y toccopampa esto se encuentra en el lado extremo del poblado de Velille. - Obtención del título profesional de Ingeniero Civil. - Tesis sustentada y depositada en la biblioteca de Ingeniería Civil de la UNSA.. 17.

(34) 3. CAPITULO III: ESTUDIOS PRELIMINARES. 18.

(35) 3.1. ESTUDIO DE TRÁFICO 3.1.1.. GENERALIDADES. Probablemente, la variable más importante en el diseño de una vía es el transito si bien el volumen y dimensiones del vehículo influyen en el diseño geométrico de este, el número y peso de los ejes de estos son factores determinantes en el diseño de la estructura del pavimento (Montejo, 2002). Para realizar el conteo vehicular primeramente se tuvo que realizar la ubicación de nuestra estación de conteo la cual tendrá que te tener como factor principal una posición en la cual se pueda contar la cantidad real de vehículos que pasa por nuestra vía y podamos así tener un resultado certero que pueda ayudar a realizar bien nuestro proyecto. En este caso la ubicación de nuestras ESTACION DE CONTEO (EC) se encuentra ubicada en el KM 202+200 en el carril de bajada (hacia la capital de Velille) desde la cual se contabiliza el transito proveniente de Velille, Espinar, Santo tomas, Colquemarca, Chamaca, Ccapacmarca y Apurimac. Dicho esto, se tendrá que calcular un tránsito a futuro para lo cual tendremos que considerar y calcular de ante mano una transito existente, transito atraído, transito generado y por ultimo un tránsito desarrollado. Teniendo estas consideraciones y factores las cuales son importantes para el desarrollo inicial de este proyecto se calculará de igual forma los EJES SIMPLES DE CARGA EQUIVALENTE los cuales se transformará todas las cargas a EJES SIMPLES DE 18000.0 libras de igual forma se considerar una vida útil para pavimento flexible de 10 años. En la ilustración 3.1 se muestra la ubicación de nuestra estación de conteo vehicular.. Figura 3-1 ubicación de la estación de conteo km 202+200.. 19.

(36) 3.1.2.. 3.2.1 DEFINICIONES. 3.1.2.1.. LA VIA. Parte fundamental para el desarrollo del tránsito, pues sobre esta es por donde el transporte en general transita de forma regular y el impacto sobre un estudio de transito es muy determinante, como pueden ser La vía pública, incluye los caminos, calzada, acera, berma, esta es un área de derecho público. En nuestro proyecto a realizar Actualmente la vía se encuentra con una capa superficial de AFIRMADO. La clasificación de nuestra vía se mencionará en lo posterior pues esta clasificación dependerá de un factor muy importante a la cual denominamos AFORO VEHICULAR (Montejo, 2002). 3.1.2.2.. USUARIO. La ingeniería de Tránsito está al servicio de las personas, por ello, lo primordial y uno de los objetivos es la comodidad que se brindara no solo a las personas de la zona sino a las personas de fuera de lugar, estos deben ser estudiados y entendidos claramente, dentro de estos consideramos a los conductores y peatones (Ministerio de Transporte y Comunicaciones, 2013). -. CONDUCTOR. Es la persona que cuenta con la capacidad y autorización para poder operar un vehículo de forma segura dentro de los parámetros que indica el MTC. La forma de conducir de cada uno depende de innumerables variables que incluyen sus aptitudes, sus conocimientos y su actitud. El conductor pretende desplazarse de un lugar a otro con seguridad, comodidad y rapidez (Ministerio de Transporte y Comunicaciones, 2013). -. PEATON. Se denomina así a la persona que circula caminando por una vía pública, en este caso serán las personas que hagan uso de los vehículos que transiten esta vía de forma regular o irregular, así como las personas de las inmediaciones a esta vía (Ministerio de transportes y comunicaciones, 2013). 3.1.2.3.. VEHICULO. En nuestro proyecto un factor importante es el vehículo pues este marcara un punto importante en el diseño de pavimento para lo cual lo definimos de la siguiente manera: Artefacto. 20.

(37) de libre operación que sirve para transportar personas o bienes por una vía (Ministerio de transportes y comunicaciones, 2013). 3.1.3.. EL VEHICULO. 3.1.3.1.. CLASIFICACION VEHICULAR. SEGÚN SU PESO VEHICULOS TIPO LIGERO Se toma en cuenta dentro de la categoría a los autos tipos sedan, station wagon (peso bruto 1.8 tn), camionetas SUV, Pick-Up (peso bruto promedio de 2.8 tn) y camionetas rurales panel, combi (peso bruto promedio de 3.8 tn) (Reglamento Nacional de Vehículos, 2003). VEHICULOS TIPO MICRO Dentro de esta categoría se incluye los vehículos tipo coaster, microbuses, furgones turísticos (peso bruto promedio de 9.0 ton) (reglamento Nacional de Vehículos, 2003). VEHICULOS TIPO CAMION En esta categoría se incluye los camiones tipo C2 A C4 y camiones 8X4. VEHICULOS TIPO SEMI TRAILER La categoría de vehículos articulados compuestos por un tracto y un semirremolque; desde la categoría T2S1 a T3Se3. VEHICULOS TIPO TRAILER Vehículos compuestos por un tracto, semirremolque y remolque o camión y remoque desde la categoría C2R2 a T3Se2 S1Se2. VEHICULOS TIPO OMNIBUS Para esta categoría se incluye los ómnibus convencionales, integrales, articulados y biarticulados.. SEGÚN SU USO VEHICULOS PARA TRANSPORTE DE PERSONAS Nos referimos a Automóviles y Camionetas para el transporte de pasajeros y Ómnibus para el transporte masivo de pasajeros. VEHICULOS PARA TRANSPORTE DE CARGA Camiones acoplados para el transporte de carga y Camiones semi-acoplados para el transporte de carga (Reglamento Nacional de Vehículos, 2003). 21.

(38) 3.1.3.2.. PESOS MAXIMOS PERMITIDOS. Según el reglamento Nacional de Vehiculos-2003 se adjunta la tabla 3.1 la cual ha sido útil para la realización del aforo vehicular (Reglamento Nacional de Vehiculos-2003). Tabla 3. 1 pesos y medidas (Reglamento Nacional de Vehículos, 2003).. 22.

(39) 23.

(40) 3.1.4.. TIPOS DE TRANSITO. 3.1.4.1.. TRANSITO ACTUAL. Se hace referencia al volumen de transito que usara la carretera mejorada en el momento de quedar completamente al servicio del usuario. 𝑇𝐴 = 𝑇𝐸 + 𝑇𝐴𝑡. 3.1.4.2.. ECUACION 3. 1. TRANSITO EXISTENTE. Es el transito existente en la vía realizar el proyecto, esto hace referencia el tránsito en ambos sentidos que son contabilizados en un determinado tiempo (Cal y Mayor, 1999). Para el desarrollo se considera el promedio del número total de vehículos contabilizados en 7 (una semana). Este tránsito es considerado también como el INDICE MEDIO DIARIO.. 𝑇𝐸 = 𝐼𝑀𝐷 =. 3.1.4.3.. 𝑇𝑆 7. ECUACION 3. 2. TRANSITO ATRAIDO. El transito atraído se considera a usuarios que no cambian, ni su origen, ni su destino, ni su modo de viaje, pero elige la vía motivados por una mejora en los tiempos de recorrido, en la distancia, en las características geométricas, en la comediada y seguridad con respecto a otras vías alternas (Cal y Mayor, 1999).. 24.

Figure

Figura 1-  1 esquema de trabajo adaptado al estudio de nuestro trabajo (Wright, 1999)
Figura 2-9 vista panorámica del sector sol de oro – velille.
Tabla 4. 9 resultados de las gravedades específicas de los sólidos.
Figura 5-1 vista panorámica de la cantera para base granular.
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Referencias

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