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• Daniel Chirinos Aliaga

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UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES INGENIERIA CIVIL

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIRIA CIVIL “Año De La Lucha Contra la Corrupción y la Impunidad”

INFORME N° 002 – UPLA/PAVIMENTO /HYO-2019

PARA:

Ing. Julio Nakandakare Santana

DE: ● ●

MALDONADO, MOISES DAVID PONCE MAZA, DAVER

TEMA:

EVALUACION DEL EXPERDIENTE: MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA VALLE YACUS: TRAMO I (JAUJA – HUERTAS – MOLINOS – JULCAN – MASMA – ATAURA), TRAMO II (MOLINOS – BARRIO CENTRO PROGRESO) Y TRAMOS III (MASMA – HUAMALI – MASMA – CHICCHE), PROVINCIA DE JAUJA – REGION JUNIN

FECHA:

Huancayo, 15 de mayo del 2019

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1.0.

GENERALIDADES 1.1.

Ubicación Geográfica REGIÓN

:

Junín

PROVINCIA

:

Jauja

DISTRITOS

: Jauja - Huertas – Molinos – Julcan – Masma – Ataura

Jauja se ubica geográficamente en los Andes Centrales, siendo su posición geográfica de 75º30'00 latitud Oeste, 11º46'48 latitud Sur, con una altitud de 3,373 msnm. Políticamente se localiza en la región Junín, provincia de Jauja.

MAPA N°1 UBICACIÓN DEL DEPARTAMENTO DE JUNÍN EN EL PERÚ

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MAPA N°2 DEPARTAMENTO DE JUNÍN

MAPA N°3 PROVINCIA DE JAUJA

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MAPA N°4 VISTA PANORÁMICA DE LOS TRAMOS

1.2.

Clima

El área del proyecto, en general, presenta condiciones de clima frío. El clima es típico al de la Sierra del Perú. La atmósfera es transparente y con escasa humedad atmosférica. Las lluvias se presentan entre diciembre y marzo (lluvias de verano). Cuando las lluvias se presentan oportunamente y con regularidad, las actividades agrícolas y pecuarias son productivas. Con estación seca (abril – noviembre).

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2.0.

OBJETIVO El objetivo del estudio de suelos, es determinar las características físicomecánicas de los materiales que conforman el terreno de fundación, definiendo el perfil estratigráfico del terreno y definir en forma objetiva el valor relativo de soporte que permita cuantificar el aporte actual del terreno de fundación para el diseño de pavimento correspondiente.

2.1.

Objetivos Específicos

1. Realizar la investigación sub superficial de los terrenos por los que discurre la carretera proyectada, de modo que permita identificar los tipos de suelos existentes en el trazo propuesto. 2. Definir el Perfil Estratigráfico de los suelos estudiados sobre la vía. 3. Identificar los tipos de suelos caracterizándolos en función de las normas vigentes para el caso; sectorizando de ser posible la vía en función de dichas características.

4. Establecer el valor relativo de soporte del terreno, definiendo el valor de soporte CBR de diseño, que permitan realizar el diseño de pavimentos.

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3.0.

METODOLOGÍA DEL TRABAJO

En el estudio de suelos se hizo investigaciones de campo a lo largo de la sub rasante del trazo y en los depósitos de materiales de construcción, luego se procedió a la ejecución de los ensayos de laboratorio de las muestras obtenidas en el campo y finalmente se realizaron las labores de gabinete para consignar en forma gráfica y escrita los resultados del Estudio.

3.1.

Plan de exploración

Se tendrá en cuenta una secuencia de pasos e información necesaria para el buen estudio del suelo y tener resultados óptimos Se ubicó el inicio del tramo del cual se realiza el estudio, el cual se ubica en el tramo I de la carretera del valle Yacus.

3.2.

Reconocimiento del Terreno

Esta unidad abarca los terrenos ubicados hacia el Nor oeste del área del proyecto. Se caracteriza por presentar superficies abruptas fuertemente disecada con cumbres afiladas y drenaje dendrítico, mayormente definidos por series detríticas. Estas geoformas se observan hacia el Sur-Este del área en estudio, principalmente sobre el Grupo Mito. Está representado por una sucesión de Colinas de baja altitud, de cumbres subred ondulares, originados por intemperismo y el clima semitropical lluvioso. Sobre estos terrenos es común que se produzcan inestabilidad de taludes y empantanamientos. La mayor parte de los suelos consisten esencialmente en mayor proporción por series tipo flysch en las cuales los bancos de areniscas fina a media, alternan con lechos delgados de lutitas, limolitas o areniscas muy finas pertenecientes a Formación Concepción. Finalmente, también se tiene la presencia

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de bancos conformados por Terrazas y Sedimentos de origen fluvioglaciar o aluvial. Para comenzar a realizar nuestro estudio de suelos, lo primero que se tiene que realizar es el reconocimiento del terreno, este consiste en identificar las características y detalles que tenemos en el terreno, esto se obtiene de los siguientes planos, los cuales están anexados al final.  Plano de Ubicación y Localización  Plano de Perfil Longitudinal

 Secciones transversales  Detalle de cunetas  Detalle de señalización  Detalle de sistema de drenaje 3.3.

Programa de Exploración Los trabajos de exploración de campo se realizaron teniendo en cuenta el Manual de carreteras DG 2014 – Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos, sección: Suelos y Pavimentos, esta consistió en el recorrido de la vía para la excavación manual de calicatas a cielo abierto. 3.3.1. Registro de Excavación Con el objeto de investigar las características de las capas de los suelos de la sub rasante de la vía en estudio, se llevaron a cabo 52 calicatas promedio de 1.50 m. de donde es obtuvieron muestras representativas de las capas de suelos de la sub rasante y de las canteras de materiales de construcción.

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Las muestras de los suelos

fueron obtenidas mediante una

tarjeta con la indicación de la ubicación, numero de calicata, numero de muestra y profundidad colocadas en bolsas de polietileno para ser remitidas al laboratorio. Durante la ejecución de las investigaciones de campo se llevó un registro en el que se anotó el espesor de cada una de las capas, así mismo se verifico la profundidad de la capa freática. CUADRO Nº01:

EXCAVACIÓN MANUAL (CALICATAS) – MARZO - 2010 Tramo I – Jauja – Huertas – Molinos – Julcan – Masma - Ataura

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3.3.2. Presencia De Nivel Freático Nivel Freático de Calicatas Efectuados en el Presente Estudio. En las exploraciones a cielo abierto que se realizaron en la vía se registró y evidenció la presencia de filtraciones laterales tanto en el Tramo I, detectando o descartando la presencia del Nivel freático alguno, lo que se presenta en el perfil estratigráfico y en el siguiente cuadro resumen.

CUADRO Nº04: PRESENCIA DEL NIVEL FREÁTICO MARZO – 2010

Tramo I – Jauja – Huertas – Molinos – Julcan – Masma – Ataura

3.4.

Trabajo de Laboratorio

Los ensayos de laboratorio realizados tuvieron por objetivo conocer la calidad de los materiales que será usado principalmente como estructura de pavimento (Sub-base Granular, Base Granular, Carpeta Asfáltica y Concreto Simple). Cumpliendo especificaciones en cuanto a su calidad y resistencia mecánica. Entre los ensayos de laboratorio a ejecutarse tenemos los siguientes:

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Relación de Ensayos

Norma ASTM

MTC

D-2216 (98)

MTC E 108 (00)

Determina el contenido de Humedad del suelo

Análisis Granulométrico de Suelos por Tamizado

D-422(02)

MTC E 107 (00)

Limite Liquido (Malla N°40)

D-4318(00)

MTC E 110 (00)

Limite Plástico (Malla N°40)

D-4318(00)

MTC E 111 (00)

Peso específico Relativo de las partículas sólidas de un Suelo Determinación del material que pasa el tamiz N°200

D-854(02)

MTC E 113 (00)

Para determinar la distribución del tamaño de las partículas del suelo Hallar el contenido de agua entre los estados líquido y plástico (Limite Liquido) Hallas el contenido de agua entre los estados plásticos y semi solido (Limite Plástico) Determinar la densidad relativa

D-1140(00)

----

Clasificación de Suelos para propósitos de Ingeniería (SUCS)

D-2487(93)

----

Para determinar la distribución del tamaño de partículas del suelo Clasificación de Suelo

Clasificación de Suelos para el uso en vías de transporte (AASHTO) Compactación del suelo en laboratorio utilizando una energía modificada, 2700 Kn-m/m3, 56000pie-ldf/pie3

D-3282(04)

----

Clasificación del Suelo

D-1557(00)

MTC E 115 (00)

Determina la relación entre el contenido de agua y peso unitario de los suelos (Curva de Compactación)

CBR(Relación de soporte de California) de Suelos Compactados en Laboratorio (No incluye Proctor)

D-1883(99)

MTC E 132 (00)

Determinar la capacidad de carga. Permite inferir el módulo resilente.

Contenido de Humedad de un suelo

Propósito del Ensayo

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En cuanto a los ensayos ejecutados, se explican y definen los objetivos de cada uno de ellos. Cabe anotar que los ensayos físicos corresponden a aquellos que determinan las propiedades índices de los suelos y que permiten su clasificación.

Análisis Granulométrico por tamizado (MTC E-107) La granulometría es la distribución de las partículas de un suelo de acuerdo a su tamaño, que se determina mediante el tamizado o paso del agregado por mallas e distinto diámetro hasta el tamiz N°200 (diámetro 0.074 milímetros), considerándose el material que pasa dicha malla en forma global. Para conocer su distribución granulométrica por debajo de ese tamiz se hace el ensayo de sedimentación. El análisis granulométrico deriva en una curva granulométrica, donde se plotea el diámetro de tamiz versus porcentaje acumulado que pasa o que retiene el mismo, de acuerdo al uso que se quiera dar al agregado.

Limite Liquido (MTC E-110) y Limite Plástico (MTC E-111)

Se conoce como plasticidad de un suelo a la capacidad de este de ser moldeable. Esta depende de la cantidad de arcilla que contiene el material que pasa la malla N° 200 porque es este material el que actúa como ligante.

Un material, de acuerdo al contenido de humedad que tenga, pasa por tres estados definidos: líquidos, plásticos y secos. Cuando el agregado tiene determinado contenido de humedad en la cual se encuentra húmedo de

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modo que no puede ser moldeable, se dice que está en estado semilíquido, conforme se le va quitando agua, llega un momento en el cual el suelo, sin dejar de estar húmedo, comienza a adquirir una consistencia que permite moldearlo o hacerlo trabajable, entonces se dice que está en estado plástico. Al seguir quitando agua, llega un momento en el que el material pierde su trabajabilidad y se cuartea al tratar de moldearlo, entonces se dice que está en estado semi seco. El contenido de humedad en el cual el agregado pasa del estado semilíquido al plástico es el Límite Líquido, y el contenido de humedad que pasa del estado plástico al semi seco es el Límite Plástico. Contenido de Humedad Natural (MTC E-108) El contenido de humedad de una muestra indica la cantidad de agua que esta contiene, expresándola como un porcentaje del peso de agua entre el peso del material seco. En cierto modo este valor es relativo, porque depende de las condiciones atmosféricas que pueden ser variables. Entonces lo conveniente es realizar este ensayo y trabajar casi inmediatamente con este resultado, para evitar distorsiones al momento de los cálculos.

Clasificación de Suelos por el Método SUCS y por el Método AASHTO Los diferentes tipos de suelos son definidos por el tamaño de las partículas. Son frecuentemente encontrados en combinación de dos o más tipos de suelos diferentes, como, por ejemplo: arenas, gravas, limo, arcillas y limo arcilloso, etc. La determinación del rango de tamaño de las partículas (gradación) es según la estabilidad del tipo de ensayos para la determinación de los límites de consistencia. Uno de los más usuales sistemas de clasificación de suelos es el Sistema Unificado de

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Clasificación de Suelos (SUCS), el cual clasifica al suelo en 15 grupos identificados por nombre y por términos simbólicos. A continuación, se muestra el resumen de los resultados de laboratorio de los ensayos estándares:

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

Ensayo de Proctor Modificado (MTC E-115)

El ensayo de Proctor se efectúa para determinar un óptimo contenido de humedad, para la cual se consigue la máxima densidad seca del suelo con una compactación determinada. Este ensayo se debe realizar antes de usar el agregado sobre el terreno, para así saber qué cantidad de agua se debe agregar para obtener la mejor compactación Con este procedimiento de compactación se estudia la influencia que ejerce en el proceso, el contenido inicial de agua del suelo, encontrando que tal valor es de fundamental importancia en la compactación lograda. En efecto, se observa que, a contenidos de humedad creciente, a partir de valores bajos, se obtienen más altos pesos específicos secos y por lo tanto mejores compactaciones del suelo, pero que esta tendencia no se mantiene indefinidamente, sino que, al pasar la humedad de un cierto valor, los pesos específicos secos obtenidos disminuían, resultando peores compactaciones en la muestra. Es decir, para un suelo dado y empleando el procedimiento descrito, existe una humedad inicial, llamada la "optima", que produce el máximo peso específico seco que puede lograrse con este procedimiento de compactación.

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Lo anterior puede explicarse, en términos generales, teniendo en cuenta que, a bajos contenidos de agua, en los suelos finos, del tipo de los suelos arcillosos, el agua está en forma capilar produciendo compresiones entre las partículas constituyentes del suelo lo cual tiende a formar grumos difícilmente desintegrarles que dificultan la compactación.

El aumento en contenido de agua disminuye esa tensión capilar en el agua haciendo que una misma energía de compactación produzca mejores resultados. Pero, si el contenido de agua es tal que haya exceso de agua libre, al grado de llenar casi los vacíos del suelo, esta impide una buena compactación, puesto que no puede desplazarse instantáneamente bajo los impactos del pisón. California Bearing Ratio – CBR (MTC E-132) El California Bearing Ratio (CBR) es una medida del valor relativo de soporte de un suelo, bajo condiciones de densidad y humedad, cuidadosamente controladas. Se usa en proyectos de pavimentación auxiliándose de curvas empíricas. Se expresa en porcentaje como la razón de la carga unitaria que se requiere para introducir un pistón a la misma profundidad en una muestra de tipo piedra partida. Los valores de carga unitaria para las diferentes profundidades de penetración dentro de la muestra patrón están determinados. En la siguiente tabla se presentan las características mecánicas de los suelos, tales como Proctor y CBR, que corresponden a los resultados de laboratorio, esto para el Suelo SC que es el que presenta características más desfavorables.

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3.5.

Estratigrafía En base a las características físico-mecánicas de los suelos (clasificación, plasticidad) obtenidas en los trabajos de campo se describe los diferentes tipos de suelo por el sistema AASTHO.

CALICATA PROGRESIVA COTA SUB - RASANTE PROFUNDIDAD 0.00

C-1 00+000 3387.39 0.45 -1.50

C-2 00+500 3384.73 0.40 -1.50

C-3 01+000 3384.28 0.55 -1.50

C-4 01+500 3385.39 0.60 - 1.50

0.20 0.40 0.60 0.80 EXCAVACION A CIELO ABIERTO

1.00

ML

1.10 1.20 1.30 1.40 1.50

ESTRATIGRAFÍA CALICATAS C-1, C-2, C-3 Y C – 4

CH

MH

ML

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3.6.

CBR de Diseño

CALICATA PROGRESIVA COTA SUB - RASANTE PROFUNDIDAD 0.00

C-5 02+000 3388.29 0.10 -1.50

C-6 02+500 3392.69 0.80 - 1.50

C-7 03+000 3398.31 1.20 - 1.50

C-8 03+500 3404.63 0.20 - 1.50

0.20 0.40 0.60 EXCAVACION A CIELO ABIERTO

0.80 1.00

SM -SC

SM -SC

SM -SC

SM

1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 CALICATA PROGRESIVA COTA SUB - RASANTE PROFUNDIDAD 0.00

C-9 04+000 3411.29 0.60 -1.50

C-10 04+500 3418.95 0.60 - 1.50

C-11 05+000 3426.81 0.40 -1.50

C-12 05+500 3430.63 0.30 -1.50

0.20 0.40 0.60 EXCAVACION A CIELO ABIERTO

GM

0.80 1.00 1.10 1.20 1.30

GM

GM - GC

CL

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De los resultados obtenidos para el estrato SC que es el más desfavorable del estudio de suelos realizado, se puede definir que su comportamiento mecánico es Malo a aceptable, su capacidad de drenaje es mala a impermeable, la densidad optima y el CBR se encuentran entro los parámetros designados. El valor de CBR obtenido en el estrato es de 6.2% esto nos hace referencia a que el material de la subrasante es regular. La subrasante es la carga superficial, sobre la cual se apoya el pavimento. Su capacidad de soporte en condiciones de servicio, junto con el tránsito y las características de los materiales de construcción constituyen las variables básicas para el diseño del pavimento. De acuerdo a la capacidad de soporte de la sub rasante (CBR) se distinguen seis categorías:

El comportamiento del suelo de fundación es considerado en términos del módulo resiliente compuesto. de campo a lo largo del eje de la vía proyectada teniendo en cuenta que las capas participes serán aquellas que se encuentren por debajo de 1.5 m. de profundidad a partir de la subrasante.

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CBR DE DISEÑO = 6.2% Módulo Resilente Propiedad elástica del material que conforma el par pavimento – subrasante, es un parámetro de importancia del método AASHTO utilizado posteriormente para el diseño de pavimento MR = 2555*(CBR %)0.64 MR= 8213.37 PSI

3.7.

Napa Freática

En el estudio de suelos no se encontró capa freática 3.8.

Perfil Estratigráfico de la Subrasante

Con la información integrada, tanto de campo como de laboratorio, se han establecido los horizontes de los materiales que se encuentran en la vía proyectada. Cada exploración genero la descripción de campo de los suelos, la que conjuntamente con los resultados de laboratorio permitió definir los tipos de suelos y los estratos, verificándose la homogeneidad de los materiales. De acuerdo a los análisis de los resultados de laboratorio se tiene las siguientes descripciones: (véase perfil estratigráfico al final)  Se observa el predominio de Gravas Limosas (GM) no plásticas (NP) a plásticas, de baja a media humedad y en menor medida la presencia de gravas arcillosas, arenas limosa y arcillas además de limos y arcillas (GM, SC, SM)

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ANEXOS

-

Los suelos seleccionados con los que se construyen los rellenos controlados, deberán ser compactados. No solo debe de ser compactados sino también se realizarán controles de compactación en todas las capas compactadas, a razón necesaria, solo pueden hacerse esos métodos por ensayo de penetración estándar o ensayo de cono de arena, establecido en RNE E.050 Articulo 21.1

-

Cualquier área de la base terminada cuyo espesor compactado sea inferior al indicado o tenga ondas o irregularidades que excedan de 1 cm., deberán corregirse mediante escarificación de la superficie, perfilando, recompactando la respectiva área.

-

Los resultados del presente estudio, solo son válidos para la zona de estudio investigada. Este dato es redundante solo se usa para engrosar el estudio de manera descarada, cualquier especialista o persona con un poco de conocimiento referente del campo lo sabrá deducir sin necesidad de una explicación.

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CONCLUSIONES No

se

responde

al

objetivo

principal

de

DETERMINAR

LAS

CARACTERÍSTICAS DEL SUELO que se menciona con anterioridad en el presente documento dejando un vacío. El registro de excavación es llamado en este proyecto como perfil estratigráfico, de igual manera no muestra la cota en la cual se encuentra, tampoco se muestra las coordenadas UTM y seria de mucha ayuda que se colocara una línea silenciada para definir la subrasante para un mejor manejo de la misma El presente trabajo no cuenta con la estratigrafía correspondiente para los ensayos especiales de CBR Los registros de campo que se muestran no guardan relación con los datos obtenidos por ese motivo decimos que carece de registro de excavación. Llegamos a realizar el registro de excavación de manera adecuada colocando las cotas correspondientes para un mejor manejo de este.