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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENlERIA CML .

:MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA VINZOS- CHUQUICARA A NIVEL DE TRATAMIENTO SUPERFIOAL BICAPA

TESIS

· Para optar el Título Profesional de : INGENIERO CML

JESÚS CESAR AGUILAR CALLAN

Lima- Perú 2005

Dedicatoria: A mis Padres y Hermanos por el apoyo y colaboración en la realización de la presente tesis.

A mi Esposa e Hijo por su comprensión y deseo de superación en mi carrera profesional.

Agradecimiento:

Al Ing. Julio Cruzado Quiroz por el asesoramiento y orientación durante el desarrollo de la presente tesis.

Al

Ing.

Osear

Vargas

Avendaño

Gerente

de

Mantenimiento de Provias Nacional, por brindarme las facilidades dentro del mismo proyecto carretero.

A mi alma mater la UNI por haberme foJjado académicamente dentro de las aulas de la facultad de Ingeniería Civil. De quienes estoy muy agradecido.

INDICE

INTRODUCCION

1

CAPITULO 1: MEMORIA DESCRIPTIVA

4

1.1 Antecedentes

4

1.2 Objetivo del Proyecto

5

1.3 Ubicación del Proyecto

6

1.4 Descripción del Proyecto

6

CAPITULO ll: ESTUDIO DE TOPOGRAFIA Y DISEÑO GEOMETRICO

11

2.1 Situación Actual de la Vía

11

2.2 Normas de Diseño Geométrico

13

2.2.1 Clasificación de la Carretera

B

2.2.2 Parámetros de Diseño

15

2.3 Diseño Geométrico

25

2.3.1 Trazo

25

2.3 .2 Nivelación

26

2.3.3 Secciones Transversales

27

2.4 Comparación de las Normas de Carretera de 1970 con respecto al Manual de Diseño Carreteras2001

27

CAPITULO DI: ESTUDIO DE SUELOs-cANTERAS Y FUENTES DE AGUA 31 3.1 Estudio de Suelos

31

3.1.1 Objetivo

31

3.1.2 Metodología

31

3.2 Trabajos de Campo

32

3.3 Ensayos y Pruebas de Laboratorio

32

3.3.1 Análisis Granulométtico

32

3.3.2 Limites Atterberg (Constantes Físicas)

32

3.3.3 Hmnedad Natural

33

3 .3.4 Proctor Modificado

33

3.3.5 CBR. (Capacidad Relativa de Soporte del terreno de fundación)

33'

3.3 .6 Labores de Gabinete

33

3.3. 7 Características de los Materiales de Fundación y Capacidad de Soporte

33

3.4 Estudio de Canteras y Fuentes de Agua

37

3.4.1 Descripción de Canteras

38

3.4.2 Fuentes de Agua

46

CAPITULO IV: ESTUDIO GEOLOGICO- GEOTECNICO

50

4.1 Geología General

50

4.1.1 Geomorfología

50

4.1.2 Estratigrafia

51

4.1.3 Geodinámica Externa

53

4.2 Evaluación de la Condición de Estabilidad de los Taludes

56

4.3 Evaluación de los Materiales de Corte

58

4.3.1 Clasificación de los Materiales

58

CAPITULO V: DISEÑO DEL PAVIMENTO

73

5.1 Generalidades

73

5.2 Terreno de Fundación

73

5.3 Análisis de Tráfico

15

5.3.1 Antecedentes y Conteo de Trafico

15

5.3 .2 Censo Vehículos

75

5.3 .3 Proyección V ehicular

75

5.3.4 Tráfico Generado y Atraído

76

5.3.5 Trafico Total

76

5.3.6 Trafico Proyectado

76

5.4 Metodología de Diseño

77

5.4.1 Método USACE

19

5.4.2 Método AASHTO 1993

81

5.4.3 Método Manual MS-1 del Instituto de Asfalto

88

5.5 Diseño del Pavimento

94

5.5.1 Método USACE

94

5.5.2 Método AASHTO 1993

94

5.5.3 Método Manual MS-1 del Instituto de Asfalto

95

CAPITULO VI: ESTUDIO DE HIDROLOGIA Y DRENAJE

98

6.1 Hidrológia

98

6.1.1 Información Básica

98

6.1.2 Análisis de Frecuencia

lOO

6.1.3 Intensidad- Duración- Frecuencia de Precipitaciones Máximas

102

6.2 Cuenca Hidrográfica

103

6.3 Caudales de Diseño

104

6.3.1 Método Racional

104

6.3.2 Método del HidrQ4000

4000-2001

2da. Clase DC

2000-400

3m. Clase

oc V.

De preferencia se ha proyectado curvas verticales simétricas, las curvas verticales asimétricas se han empleado para adecuarse una curva simétrica a obras existentes o donde no puede

introducirse Wla curva simétrica por condiciones impuestas por el alineamiento.

El Diseño de las curvas verticales obedece a los siguientes criterios:

•

Criterio de Comodidad Se aplica a curvas verticales cóncavas donde la fuerza centrífuga que aparece en el vehículo, al cambiar la dirección, se suma al peso, generalmente queda englobado por el criterio de seguridad.

•

Criterio de Operación. Aplicado a curvas verticales con visibilidad completa, para evitar al usuario la impresión de Wl cambio súbito de pendiente.

•

Criterio de Drenaje. Para las curvas verticales convexas o cóncavas cuando están alq_jadas en corte. Para advertir al diseñador la necesidad de modificar las pendientes longitudinales de las cw1etas.

•

Criterio de Seguridad. Se aplica a curvas cóncavas y convexas. La longitud debe ser tal que en toda la curva la Distancia de Visibilidad sea mayor o igual a la Distancia de parada o frenado.

24

Mejoramiento de la Carretero: Vinzos- Chuqgicara, a nivel de Tratamiento Superficial Bicaw

2.3

DISEÑO GEOMETRICO

2.3.1

Trazo

El trazo se inicia a la altura del Km. 23+800 de la carretera Santa-Vinzos-Chuquicara en el ingreso principal a la localidad de Vinzos.

Las coordenadas UTM (sistema WGS84) del punto inicial en el Km. 23+800 son: N

9'024,618.308, E 770,819.608; en el inicio de la zona urbana del centro poblado de Vinzos a 177. msnm. Mientras que las del punto final. en el Km. 67+552.89 son: N 9'005,036.41, E 761,937.55; en la localidad de Chuquicara a 505 msnm; El trazo se materializó sobre el eje de simetría de la carretera cuando la sección de la plataforma era suficiente 10m. y en tramos planos. Pero, donde la sección de la plataforma era insuficiente menor de 1O m. y en sección a media ladera se llevo el eje de tal manera que la futum plataforma este en zonas de corte minimizando los rellenos y cortes innecesarios. Los Pis (Intersección de las alienaciones rectas) se han materializado con varillas de acero embebidas en concreto, estableciéndose la longitud total del eje replanteado en 43.70 kilómetros con un total de 181 curvas horizontales circulares, resultando un promedio de 4 cunvas/ km, índice que nos indica un alineamiento curvilíneo bajo apropiado para velocidades altas. La carretem presenta una geometría uniforme a excepción de los tramos de cruce de quebradas, tramos a medias laderas sinuosas pero puntuales.

Los trabajos de mejoramiento de la carretera, se iniciarán a partir de la progresiva 23+800

Trabajo de Campo Durante el trazo en campo se han ubicado los vértices de la poligonal definitiva (Pl's), y los puntos de principio (PC) y fin (PT) de curva habiéndose replanteado el eje cada 20 metros en tramos en tangente y cada lO metros en tramos de curva, estas longitudes fueron menores cuando había la necesidad de replantear puntos topográficos notable. Los PI' s han sido monumentados con bloques de concreto y estacas de fierro. (En el caso de los PI' s inaccesibles se monumentaron los PI auxiliares). En total se han ubicado 161 PI's a lo largo de la carretera. Los PI's de la poligonal definitiva han sido levantados con una estación total, cuenta coordenada UTM

25

Mejoramiento de la Carretera: Vinzos- Chu850 m

Cap. 5.3.4.1

p max. nonnal=6% p max absolut =8% p=2% '!{. R>850m

Tab. 304.04 Tab. 304.07 Tab. 304.08

el manual considera que los valores máx. Están en ftu1ción de las condiciones climáticos, orografica, zona(rural o urbana) y la Vd.

Tab. 304.10

según el manual de diseiio los taludes de corte están en función de las altur~s del talud y la clasificación de los materiales que confonnan el terreno.

Tab. 304.11

según el manual, los taludes para terraplenes son similares a las normas hasta alturas de 5m. y alturas mayores la inclinación de los taludes varían en función de la características del material con el cual esta formado el terraplén

Sección Transversal

Corte roca fija

h> 10m.

V:H 10:1

Corte roca suelta

h