• Author / Uploaded
• Arnold Ivan Tristán Peralta

Citation preview

INFORME Nº 02-2018/UNA-FICA.EPIC/CI-BI

PARA

:

ING° EMILIO CASTILLO ARONI Docente de Caminos I

DE

:

Brigada uno Estudiantes de Ingeniería - Civil Caminos I

ASUNTO

:

Presentación Final de Estudio Definitivo

FECHA

:

Puno, 26 de febrero del 2018

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Por intermedio del presente nos es grato dirigirnos hacia su persona, con la finalidad de saludarle y al mismo tiempo informarle sobre el primer trabajo de campo de Caminos I “Presentación Final de Estudio Definitivo”. En el cual se pretende exponer el proyecto: contenido y objetivo del mismo. Asímismo, se incluye especificaciones y material adjunto. De este modo se desarrolla con mayor énfasis de Diseño geométrico del proyecto denominado CONSTRUCCIÓN DE LA CARRETERA DEL CENTRO POBLADO HUAJJE (sombreritos) - CENTRO POBLADO VIZCACHUNI, DISTRITO DE PUNO – PROVINCIA DE PUNO PUNO. Es cuando podemos informarle sobre el trabajo de campo realizado, el cual se describe y detalla en este. El cual presentamos a su persona para fines que usted vea conveniente. Atentamente. BRIGADA UNO (1)

___________________________________ APAZA TIPO NELSON RUDY CODIGO: 151290

___________________________________ AROCUTIPA CONDORI JHON RONALD CODIGO: 105550

______________________________ CUTIPA MAMANI RONY CODIGO:

________________________________ BORDA APAZA JHON NILTON CODIGO: 150975

___________________________ TRISTAN PERALTA ARNOLD IVAN CODIGO: 145462

Contenido 1.

2.

ASPECTOS GENERALES ...................................................................................................... 1 1.2.

INTRODUCCIÓN......................................................................................................... 1

1.3.

OBJETIVOS ................................................................................................................ 1

1.4.

JUSTIFICACIÓN .......................................................................................................... 1

MEMORIA DESCRIPTIVA ................................................................................................... 2 2.2.

UBICACIÓN................................................................................................................ 2

2.2.1.

UBICACIÓN POLÍTICA......................................................................................... 2

2.2.2.

UBICACIÓN GEOGRÁFICA .................................................................................. 2

2.3.

CARACTERÍSTICAS GENERALES .................................................................................. 3

2.4.

DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO ........................................................................ 4

2.4.1.

EXTENSIÓN DEL PROYECTO ............................................................................... 4

2.4.2.

DIAGNÓSTICO DE LA SITUACIÓN ACTUAL.......................................................... 4

2.5.

ESTUDIO BÁSICOS ..................................................................................................... 5

2.5.1. 2.5.1.1.

TRABAJOS REALIZADOS ................................................................................. 5

2.5.1.2.

EQUIPO, PERSONAL Y METODOLOGÍA EMPLEADA ........................................ 5

2.5.1.3.

DISEÑO GEOMÉTRICO.................................................................................... 6

2.5.1.4.

DISEÑO GEOMÉTRICO EN PLANTA Y PERFIL................................................. 11

2.6.

3.

ESTUDIO DE SUELOS, CANTERAS, BOTADEROS, FUENTES DE AGUA ........................ 12

2.6.1.

ESTUDIO DE SUELOS ........................................................................................ 12

2.6.2.

ESTUDIO DE CANTERAS Y FUENTES DE AGUA .................................................. 18

DISEÑOS ......................................................................................................................... 21 3.2.

4.

ESTUDIO DE TOPOGRAFÍA, TRAZO Y DISEÑO GEOMÉTRICO .............................. 5

GEOMÉTRICOS ........................................................................................................ 21

PLANOS........................................................................................................................... 22

1.

ASPECTOS GENERALES 1.2. INTRODUCCIÓN El presente informe corresponde al Informe Final del Estudio Definitivo de la Carretera Huajje - Vizcachuni, en conformidad con los términos de referencia como es el DG-2014, y los criterios adquiridos en clase, el contenido del presente informe cuenta con una especial atención respecto del Diseño geométrico de la carretera. 1.3. OBJETIVOS El objetivo del presente estudio, es la elaboración del Proyecto definitivo, para el proyecto denominado Construcción de la carretera del centro poblado Huajje – centro poblado Vizcachuni, Distrito de Puno, Provincia de Puno, desde el Km. 0+000 al Km. 42+603.15, a nivel de construcción con carpeta asfáltica en caliente de acuerdo a los términos de referencia. 1.4. JUSTIFICACIÓN Es de suma importancia la elaboración del Diseño geométrico ya que éste nos proporciona valores indispensables para el desarrollo del proyecto. Además, esto nos ayuda como estudiantes a comprender no sólo en gabinete, sino también en campo el correcto entendimiento del proyecto a nivel técnico.

1

2. MEMORIA DESCRIPTIVA 2.2. UBICACIÓN 2.2.1. UBICACIÓN POLÍTICA Región

Puno

Provincia

Puno

Distrito

Puno

Localidad

Huaje – Uros Chulluni

Lugar

Huaje – Uros Chulluni

2.2.2. UBICACIÓN GEOGRÁFICA COTA ESTE

393305.103

COTA NORTE

8535920.69

ALTITUD

4041.03448 m.s.n.m

2

2.3. CARACTERÍSTICAS GENERALES OROGRAFÍA: Terreno escarpado (Tipo 4: Según DG) CLIMA: La zona cuenta con temperaturas de 13°C durante el día, y durante la noche, por lo general, 5°C. ALTITUD: El proyecto se encontrará entre las alturas de 4040 y 4200 msnm. POBLACIONES QUE ATRAVIESA: El presente proyecto atraviesa por las localidades de Huajje y Uros Chulluni ambos dentro de la ciudad de Puno, además cuenta con puntos de pasos turísticos como: Faro histórico de la ciudad de Puno, Patrimonio católica formado por una estructura simbólica de la religión. POBLACIÓN BENEFICIADA: El proyecto beneficiará a todos los habitantes de la localidad de Uros Chulluni que son 397 (INEI 2007), además de todos los turistas que visitan esta zona que vienen siendo alrededor de 350 mil por año (Diario Los Andes 2015). FACILIDAD DE ACCESOS: Para llegar al zona del proyecto se puede tomar la calle Sesquicentenario perteneciente a la ciudad de Puno, también tomando la trocha carrozoble paralela a la av. Uros Chulluni perteneciente a la misma.

3

2.4. DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO 2.4.1. EXTENSIÓN DEL PROYECTO El tramo en estudio se localiza en el distrito de Puno, perteneciente a la provincia de Puno del gobierno regional de Puno; el punto de inicio se encuentra en el anexo de Huajje, que para nuestro proyecto será el Km. 00+000, para luego pasar por Cerco perimétrico de Huajje, Faro histórico, árbol de la Quina, finalmente llegar a la localidad de Uros Chulluni. 2.4.2. DIAGNÓSTICO DE LA SITUACIÓN ACTUAL En la actualidad, el trayecto necesario para desplazarse entre las localidades de Huajje y Uros Chulluni es de aproximadamente unos 10 km, además que este recorrido no pasa por puntos estratégicos importantes para el turismo regional. Este hecho, provoca un grave corte en las intercomunicaciones, más que nada a turistas internacionales, al tener que realizar un largo trayecto para recorridos cercanos, que además se puede aprovechar puntos importantes entre ambos accesos.

4

2.5. ESTUDIO BÁSICOS 2.5.1. ESTUDIO DE TOPOGRAFÍA, TRAZO Y DISEÑO GEOMÉTRICO 2.5.1.1. TRABAJOS REALIZADOS Los trabajos desarrollados incluyen el levantamiento topográfico de la franja de la ruta, a partir de la cual se procedió a desarrollar el trazo, y seccionamiento del eje de la carretera, y los levantamientos topográficos complementarios. Para desarrollar los trabajos de campo, se ha contado con una brigada de topografía, esta brigada ha utilizado equipos de topografía perteneciente al gabinete topográfico de la escuela profesional de Ingeniería Civil-UNAP. En el caso de estaciones totales, la información almacenada ha sido exportada a PCs para su procesamiento y desarrollo haciendo uso de software especializado. Para los trabajos de levantamiento de la franja de la vía, así como para el replanteo del eje, se ha hecho uso de GPS, para ubicación geodésica estacionaria de la estación total. De acuerdo a las condiciones del terreno se generaron puntos de intercambio auxiliares, con la finalidad de realizar los levantamientos topográficos en zonas donde no alcanza la visibilidad de éstas. Los BMs se encuentran debidamente monumentados y rotulados, en lugares protegidos y visibles. El procesamiento de la data topográfica recopilada se ha desarrollado con el uso de software de topografía AutoCAD 2016 y Civil 3D. 2.5.1.2. EQUIPO, PERSONAL Y METODOLOGÍA EMPLEADA A. EQUIPO (01) Estación Total TOPCOM (01) Estación Total SOKKIA (01) GPS (01) Prismas (01) Trípode (01) Wincha Las estaciones totales se han empleado para trabajos de trazo y topografía, así como el GPS, Prismas, Trípode y Wincha. B. PERSONAL DE CAMPO (01) Especialista en Topografía, Trazo y Diseño vial (01) Operador de estación total (01) Cadista (03) Ayudante de topografía C. METODOLOGÍA EMPLEADA  TRAZO Y TOPOGRAFÍA La metodología del “Trazo Directo Verificada en Gabinete”, consistió en realizar un trazo en campo mediante alineamientos de tangentes por curvas circulares estacando los Pis en campo diariamente, luego con el empleo de un Estación Total se realizó el levantamiento de los Pis y en gabinete durante la noche la verificación 5

del trazo y su geometría de acuerdo a lo especificado en el DG-2014; para que, al día siguiente el replanteo de las estacas PC, PT Y Pis. Realizado el replanteo, se procedió a realizar el seccionamiento mediante Estación Total.  LEVANTAMIENTOS TOPOGRÁFICOS El levantamiento topográfico se realizó desde el BM principal de apoyo, y con ayuda del GPS y Estación Total, tomando puntos con perfiles en sentido longitudinal y transversal en la cantidad necesaria para poder representar la franja de la ruta, correspondiente 15 metros a cada lado del perfil de la misma. En este proceso se incluyeron todas las características e inflexiones de la faja de levantamiento topográfico, árboles, terreno de cultivo, postes, cercos, canales, detalles urbanos, viviendas, etc. El levantamiento de la franja topográfica, ha considerado los siguientes puntos:  Eje de la calzada.  Bordes del camino  Bordes superior e inferior de cortes y terraplenes respectivamente.  Puntos representativos del terreno en el área comprometida con obras de saneamiento y expropiaciones. La faja de levantamiento topográfico abarca un ancho suficiente que permite proyectar las obras complementarias tales como cuneta de coronación, zanjas de drenaje, obras de arte, aliviaderos.

2.5.1.3. DISEÑO GEOMÉTRICO El diseño geométrico de la carretera ha sido desarrollado según el Manual de Carreteras Diseño Geométrico DG-2014. El estudio incluye la determinación de la velocidad directriz, la sección transversal, ancho de calzada, ancho de berma, bombeo, taludes de corte y relleno, peraltes, y parámetros de diseño del alineamiento horizontal y vertical, distancia de visibilidad de sobrepaso, el radio mínimo para el peralte máximo, el sobreancho, la longitud de transición y la pendiente máxima. DESCRIPIÓN DEL TRAZO El tramo en estudio presenta una topografía que varía de accidentada a escarpada, predominando los sectores escarpados y menor proporción accidentada. CLASIFICACIÓN DE LA VÍA DE ACUERDO A DEMANDA De acuerdo a la demanda, el IMD obtenido en el estudio de tráfico (ruta alterna), se estima que está comprendido entre 200 veh/día y 300 veh/día, demostrándose que el IMD es mayor a 400 veh/día, por lo que para el desarrollo del presente estudio, se considerará que la vía clasifica como una Carretera de 3ra Clase CLASIFICACIÓN DE LA VÍA SEGÚN CONDICIONES OROGRÁFICAS Según las condiciones orográficas, el tramo objeto del estudio, atraviesa dos sectores de orografía, que varían entre accidentada (T3) y escarpada (T4) A continuación, mostramos la sectorización de la carretera según condiciones orográficas: 6

SUB TRAMO 1

CATEGORÍA

PROGRESIVA(Km) LONGITUD(m)

3ra. Clase

00+000 03+407.99

– 2320

OROGRAFÍA TIPO 4

VELOCIDAD DIRECTRIZ: Teniendo en cuenta la economía que debe buscarse en todo proyecto y las limitaciones presupuestales existentes para la viabilidad del proyecto, se ha optado por usar la menor velocidad de diseño determinada para cada tipo de orografía establecida a partir de la tabla. Por lo que las velocidades directrices de diseño normadas y propuestas son las siguientes:

SUB TRAMO

PROGRESIVA (Km)

CATEGORIA

OROGRAFIA TIPO

VELOCIDAD DE DISEÑO (DG-2014)

1

0+000 – 3+407.99

3ra. clase

4

30 KPH

SECCIÓN TRANSVERSAL: Al igual que en el caso de la velocidad directriz, la sección transversal de la vía, se basa en la clasificación de la vía, a la orografía que atraviesa la misma, y a la velocidad directriz. Los elementos que integran y definen la sección transversal son: ancho de zona o derecho de vía, calzada o superficie de rodadura, bermas, carriles, cunetas, taludes y elementos complementarios. De acuerdo a las recomendaciones de la Norma de DG-2014 y en función a la clasificación de la carretera, tipo de orografía, IMDA y la velocidad de diseño, se determina de acuerdo a la tabla siguiente:

Fuente: Tabla 304.01 de las Normas de Diseño Geométrico DG - 2014 del MTC

7

Como se puede observar para nuestra carretera le corresponde un ancho de calzada de 6 m correspondiente a la velocidad de 30 km/hr para las mismas condiciones orográficas. SUB TRAMO

1

PROGRESIVA (Km)

0+000 – 03+407.99

CATEGORIA

OROGRAFIA TIPO

VELOCIDAD DE DISEÑO (DG-2014)

ANCHO DE CALZADA (m)

3ra. clase

4

30 KPH

6

BERMAS: El ancho de bermas, está determinado en función a la clasificación de la carretera, tipo de orografía, IMDA, y Velocidad de Diseño, cuya relación se encuentra definida en la tabla 304.02 de la Norma de DG-2014. La Norma de Diseño Geométrico DG-2015 recomienda los valores de los anchos de Bermas de acuerdo a la tabla siguiente:

Fuente: Tabla 304.02 de las Normas de Diseño Geométrico DG - 2014 del MTC. Como se puede observar en la tabla a la vía le corresponde un ancho de berma de 0.50 m a cada lado de la vía, la misma que será asfaltada a fin de evitar la destrucción paulatina de los bordes de la pista principal. Por lo tanto, los anchos de berma propuestos para el presente proyecto son los siguientes: SUB TRAMO

1

PROGRESIVA (Km)

0+000 – 03+407.99

CATEGORIA

OROGRAFIA TIPO

VELOCIDAD DE DISEÑO (PROPUESTA)

ANCHO DE BERMA PROPUESTO (m)

3ra. clase

4

30 KPH

0.50

8

BOMBEO: En tramos rectos o en aquellos cuyo radio de curvatura permite el contra peralte de calzada, se tomó en cuenta una inclinación transversal mínima o bombeo, con el propósito de evacuar las aguas superficiales, pendiente que depende del tipo de superficie de rodadura y de los niveles de precipitación de la zona. La Tabla siguiente, recomendada por la Norma DG-2014 del MTC, especifica estos valores indicando en algunos casos un rango dentro del cual el valor deberá moverse, afinando su elección según los matices de la rugosidad de la superficie y de los climas imperantes.

Fuente: Tabla 304.03 de las Normas de Diseño Geométrico DG - 2014 del MTC. En nuestro caso y según el clima imperante en la zona, el valor adoptado para todo el tramo es de 2.5 % por el tipo de superficie superior (carpeta afirmada) y los valores de precipitación de la zona mayores a 500 mm/año, según información proporcionada a datos de SENAMHI. PERALTE: El peralte de la calzada está en función de la orografía del terreno y es proyectada con el fin de contrarrestar la acción de la fuerza centrífuga, las curvas horizontales deben ser peraltadas; salvo en los límites fijados en la siguiente tabla:

Fuente: Tabla 304.04 de las Normas DG - 2014 del MTC. Los valores máximos del peralte, son controlados por algunos factores como: Condiciones climáticas, orografía, zona (rural o urbana) y frecuencia de vehículos pesados de bajo movimiento, en general se utilizará, los valores recomendados por Manual de Diseño Geométrico DG – 2014, mostrados en la Tabla 304.04. Para el presente proyecto, el peralte máximo absoluto en zona rural con orografía predominante 3 y 4 será 12.0 %

9

Fuente: Tabla 304.05 de las Normas DG - 2014 del MTC. RADIO MÍNIMO El radio mínimo de la curva horizontal está en función del peralte máximo y velocidad de diseño, como se muestra en la tabla:

Fuente: Tabla 302.02 de las Normas DG - 2014 del MTC. De acuerdo a la tabla nuestro radio mínimo será de 25 metros ya que nuestro terreno se encuentra entre T3 y T4, y la velocidad de diseño es de 30 kph.

TALUDES: La inclinación y altura de los taludes en corte como en terraplenes, variará a los largo del proyecto según sea su calidad y según lo indicado en el DG-2014, el mismo que obedece a criterios de estabilidad y a la necesidad de contar con taludes revegetables naturalmente. En el caso de los taludes de terraplenes, teniendo en cuenta la naturaleza de los suelos para conformar rellenos (material común) y las alturas máximas no superan los 5 metros es 1:1. 10

Para el caso de taludes en corte, teniendo en cuenta la naturaleza de los suelos que la conforman y las alturas máximas no superan los 5 metros será 1:2. CUNETAS: Las dimensiones de las cunetas se deducen a partir de cálculos hidráulicos, teniendo en cuenta su pendiente longitudinal, intensidad de precipitaciones pluviales, área de drenaje y naturaleza del terreno, entre otros. Los elementos constitutivos de una cuneta son su talud interior, su fondo y su talud exterior. Este último, por lo general coincide con el talud de corte. Las pendientes longitudinales mínimas absolutas serán 0.2%, para cunetas revestida y 0.5% para cunetas sin revestir (DG-2014).

2.5.1.4. DISEÑO GEOMÉTRICO EN PLANTA Y PERFIL ALINEAMIENTO HORIZONTAL El alineamiento horizontal se encuentra constituido por una serie de rectas enlazadas por arcos horizontales circulares, a los cuales dichas rectas son tangentes, para lo cual se establecerá un alineamiento horizontal que permita la operación ininterrumpida de los vehículo, conservando la misma velocidad directriz en la mayor longitud de carretera que sea posible. PERFIL LONGITUDINAL El perfil longitudinal viene a ser la Sub-rasante, la que se encuentra constituida por una serie de rectas enlazadas por arcos verticales parabólicas, a los cuales dichas rectas son tangentes, el perfil longitudinal está controlado principalmente por:         

Categoría del camino Velocidad de diseño Topografía Alineamientos horizontal Distancias de visibilidad Seguridad Drenaje Costo de construcción Valores estéticos

Para definir el perfil longitudinal se consideró prioritario las características funcionales de seguridad y comodidad, que se derivan de la visibilidad disponible y de una variación continua y gradual de los parámetros de diseño. PENDIENTES MÍNIMAS En los tramos en corte generalmente se evitara el empleo de pendientes menores de 0,5%. Se usará rasantes horizontales en los casos en que las cunetas adyacentes han sido dotadas de la pendiente necesaria para garantizar el drenaje y la calzada cuente con un bombeo superior a 2%.

11

PENDIENTES MÁXIMAS Se consideró los límites máximos de pendiente indicados en la tabla siguiente, sugeridos en las Normas DG – 2014.

Fuente: Tabla 303.01 de las Normas DG – 2014 del MTC Se consideró como pendiente máxima absoluta, el valor de la pendiente máxima y la disminución hasta en 1%, en los casos excepcionales, tal como se nos recomendó para valores donde se encuentren superior a la altitud de 3000msnm.

Según la tabla anterior, las pendientes máximas de cada subtramo serán:

SUB TRAMO

PROGRESIVA (Km)

1

0+000 – 12+000

CATEGORIA 3ra. clase

OROGRAFIA TIPO 4

VELOCIDAD DE DISEÑO (DG-2001) 30 KPH

PENDIENTE MAXIMA 6%

2.6. ESTUDIO DE SUELOS, CANTERAS, BOTADEROS, FUENTES DE AGUA 2.6.1. ESTUDIO DE SUELOS GENERALIDADES Los trabajos de mecánica de suelos se han desarrollado con la finalidad de investigar las características del suelo y los diferentes estratos que existen los cuales permitirán establecer criterios para la construcción de la vía. OBJETO DEL ESTUDIO El presente estudio de Mecánica de Suelos, tiene por objeto realizar una investigación del subsuelo del terreno de fundación del proyecto comprendido entre el Km. 00+000 – Km. 03+407.99. Los trabajos de campo se orientaron a explorar el sub suelo mediante la ejecución de calicatas distribuidas estratégicamente a lo largo de la vía. Se complementó la exploración del cual se obtuvieron materiales del suelo de fundación. Para cada etapa 12

de exploración, se obtuvieron muestras disturbadas, las mismas que fueron remitidas al laboratorio especializado. Los trabajos en el laboratorio se orientaran a determinar las características físicas y mecánicas de los suelos obtenidos del muestreo, las que servirán de base para determinar las características de diseño. Además se realizaran ensayos químicos en muestras seleccionadas, con el fin de determinar la agresividad de los suelos a los elementos estructurales. El programa seguido para este fin es el siguiente: * * * * * *

Reconocimiento de campo. Ejecución de Calicatas Toma de muestras Disturbadas Ejecución de Ensayos de Laboratorio Evaluación de los Trabajos de Campo y Laboratorio Perfiles Estratigráficos

Desde el punto de vista geotécnico, el estudio de suelos se ha planificado tomando en consideración que el tramo se desarrolla sobre alineamientos casi definidos, alternando secciones de corte en la ladera y cortes cerrados, en zonas donde la topografía en su mayor extensión es escarpada. EVALUACIÓN DEL SUELO Los trabajos para evaluar la estructura del suelo y de los materiales de sub-rasante se han realizado mediante un tipo de toma de muestra: ensayos destructivos del tipo calicatas. TRABAJOS DE CAMPO Las calicatas se realizaron manualmente con pala y pico a un costado del suelo en intervalos de 500 m, hasta una profundidad de 1.50 m. Se extrajeron muestras de cada estrato de las calicatas para su evaluación en laboratorio. Con los resultados obtenidos de los análisis en laboratorio, se determinó el perfil estratigráfico de la Carretera. PERFIL ESTRATIGRÁFICO La elaboración del perfil estratigráfico requiere de una clasificación de materiales que se obtiene mediante análisis y ensayos en laboratorio sobre las muestras extraídas en el campo. La interpretación de los resultados obtenidos ha permitido clasificar los suelos, definir los horizontes de material homogéneo y establecer la estratigrafía.

TRABAJO DE LABORATORIO Los trabajos de laboratorio permitieron evaluar las propiedades de los suelos mediante ensayos físicos mecánicos y químicos. Las muestras disturbadas de suelo, provenientes de cada una de las exploraciones, fueron sometidas a ensayo de acuerdo a las recomendaciones de la American Society of Testing and Materials (ASTM). El Anexo al informe se presenta los resultados de los ensayos a los que fueron sometidas las muestras de suelos. Las muestras se analizaron en el Laboratorio de 13

Suelos de la Empresa Vera & Moreno S.A., Consultores en Ingeniería, bajo la supervisión del Ingeniero Especialista de Suelos y Pavimentos, y de técnicos de laboratorio. El Cuadro “Ensayos de Mecánica de Suelos” presenta los diferentes ensayos realizados, describiendo el propósito de cada uno.

NOMBRE DEL ENSAYO

USO

ENSAYOS DE MECÁNICA DE SUELOS TAMAÑO NORMA NORMA DE AASHTO ASTM MUESTRA

Límite Líquido

T89

D4318

2.5 kg

Hallar el contenido de agua entre los estados Líquido y Plástico

T90

D4318

2.5 kg

Hallar el contenido de agua entre los estados plástico y semi sólido

Clasificación

Límite Plástico Índice Plástico

T90

D4318

2.5 kg

Hallar el rango de contenido de agua por encima del cual, el suelo está en un estado plástico

T88

D422

2.5 kg

Para determinar la distribución del tamaño de partículas del suelo

Diseño de Espesores

T180

D1557

45.0 Kg.

Diseño de Espesores

T193

D1883

45 kg

Análisis Granulométrico Compactación Proctor Modificado CBR

PROPÓSITO DEL ENSAYO

Determina la relación entre el Contenido de Agua y Peso Unitario de los Suelos (Curva de Compactación) Determinar la capacidad de carga. Permite inferir el módulo resiliente

PROPIEDADES FÍSICAS 

Análisis Granulométrico por tamizado (ASTM D-422).

 

Limite Líquido (ASTM D-4318) y del Limite Plástico (ASTM D-4318). Contenido de Humedad Natural (ASTM D-2216). 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 suelo. La clasificación de suelos cohesivos implica dos tipos 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 Clasificación de Suelos (SUCS), el cual clasifica al suelo en 15 grupos identificados por nombre y por términos simbólicos. El sistema de clasificación para Construcción de Carreteras AASHTO, es también usado de manera general. 14

Los suelos pueden ser también clasificados en grandes grupos, pueden ser porosos, de grano grueso o grano fino, granular o no granular y cohesivo, semi cohesivo y no cohesivo. Teniendo en cuenta los resultados del laboratorio, se resumen los valores de humedad de acuerdo a la profundidad y progresiva de las muestras obtenidas de las calicata evaluadas. PROPIEDADES FÍSICAS 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 (ASTM D-1557) 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. 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. California Bearing Ratio – CBR (ASTM D-1883) El Índice de California (CBR) es una medida de la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo, bajo condiciones de densidad y humedad, cuidadosamente controladas. El CBR considerado para el proyecto, es el valor que se obtiene para una profundidad de 0.1 pulgadas. Como el CBR de un agregado varía de acuerdo a su grado de compactación y el contenido de humedad, se debe repetir cuidadosamente en el laboratorio las condiciones del campo, por lo que se requiere un control minucioso. A menos que sea seguro que el suelo no acumulará humedad después de la construcción, los ensayos CBR se llevan a cabo sobre muestras saturadas. ESTRATIGRAFÍA Con la información integrada, tanto de campo como de laboratorio, se ha establecido los horizontes de materiales que se encuentran a lo largo del eje de la vía. Cada exploración generó la descripción de campo de los suelos por debajo del nivel de rodadura. Con los resultados de laboratorio se ha establecido técnicamente los tipos de suelos y con la ayuda de programas gráficos se ha generado los estratos, con una probabilidad de ocurrencia acorde con los espaciamientos de las exploraciones. PERFIL ESTRATIGRAFICO DEL KM 00+000 AL KM 02+100 Superficie de Rodadura Existente.- En cuanto a la Superficie de Rodadura existente entre el km 00+000 al km 12+000, se ha encontrado que la carpeta asfáltica es de 7.5 cms. Para luego tener una estructura de pavimento de material granular que varían entre 20 cm. hasta 40 cm., con un promedio de espesor de 30 cm. Los suelos que conforman la capa de Superficie de Rodadura existente entre el km 00+000 al km 12+000, se encuentra predominando las Arena limosas mal graduadas (SP-SM) en un 92 % y un 8% de grava limosa mal graduada.

15

PERFIL ESTRATIGRAFICO DEL KM 02+100 AL KM 03+407.99 Sub Rasante.- La Sub Rasante (terreno natural o relleno), denominado también terreno de fundación tiene características diferentes para cada sección o sub tramo evaluado, los suelos componentes son granulares, existiendo grandes áreas de roca observados en los taludes superiores y a diferentes profundidades, predominando los suelos gravosos SP: SW; SM: y SC. Los problemas de drenaje son apreciables pero no severos y se observan, en casi toda la carretera evaluada, observándose que afecta a la sub-rasante y a la capa superior existente. Según el Perfil Estratigráfico, los suelos de Sub Rasante se componen de la siguiente manera: Arenas: SP, SW, SM y SC, predominando las arenas limosas

= 59 %

Gravas: GM, GC, y GP, predominando las gravas limosas

= 07 %

Finos: ML y CL, predominando las Arcillas

= 13 %

Roca en estado: meteorización, fracturación

= 21 %

Total:

100%

Los suelos finos (CL) y (ML) son suelos que tienen capacidad de soporte bajos que se han encontrado entre el Km 36+750 al Km 41+750. Tramos de Roca.- La ubicación del tramo de roca se ha realizado mediante la apreciación visual en las calicatas realizadas se encuentran entre el Km 31+000 al Km 36+250. Es de indicar que los tramos de roca indicados coinciden con los cortes de talud descritos en el Capítulo de Geología. Napa Freática.- En el Muestreo y a la profundidad estudiada se encontró la Napa Freática (aguas subterráneas) en las Progresivas entre el Km, 20+750 al Km. 25+250: En el Estudio de Hidrología se recomienda para solucionar el problema de la Napa freática la siguiente solución: Sub-drenaje.- En la vía se ha localizado un tramo largo que contiene agua de filtración desde las chacras aledañas, siendo parte de un acuífero formado en la margen izquierda de la quebrada Los Leones que se mantiene alimentado por las sucesivas avenidas y por la actividad agrícola que siempre ha existido en el área. Actualmente la vía ocupa el cauce del curso de agua superficial. El nivel freático aparece desde la progresiva Km. 20+750.00 hasta la progresiva Km. 25+250.00, entre una profundidad de 0.40 m a 1.20 m. Calicata con Presencia de Agua Freática en la Vía Río Seco – El Ahorcado – Sayan Progresiva 20+750 21+750 22+250 22+750

Lado Izquierdo Izquierdo Izquierdo Izquierdo

Calicata

Muestra

Profundidad (m.)

C – 59 C – 63 C – 65 C – 67

M–1 M–3 M–3 M–3

0.5 0.6 0.7 0.8 16

Progresiva 23+000 23+250 23+500 23+750 24+000 24+250 24+500 24+750 25+250

Lado

Calicata

Muestra

Profundidad (m.)

C – 68 C – 69 C – 70 C – 71 C – 72 C – 73 C – 74 C – 75 C – 77

M–2 M–3 M–3 M–3 M–3 M–2 M–3 M–3 M–3

0.4 0.8 0.8 0.8 0.8 0.5 0.6 0.7 1.2

Derecho Izquierdo Derecho Izquierdo Derecho Izquierdo Derecho Izquierdo Izquierdo

El sub-drenaje sobre la vía según las calicatas efectuadas se concentra entre las progresivas km. 20+750 a Km. 25+250. El agua subterránea en este sector tiene un origen principal en las filtraciones de las chacras de caña ubicadas a ambas márgenes de la vía. Debido a que no existe un curso superficial de drenaje para esta agua es necesario mantenerlas alejadas de la capa de rodadura. La primera medida es elevar la rasante de la vía al menos medio metro y la segunda medida es crear un colchón de material grueso redondeado debajo de la estructura que no permita la formación de capilaridad en la sub-base de la vía, de esta forma se mantiene limitado el volumen de agua subterránea. Las características de sub-drenaje serán las siguientes: 

Ancho: 8.30 m (mínimo)

  

Largo: la que defina las calicatas y la profundidad de agua ubicada a menos de 1.20 m. Dren: Francés, formado con material menor o igual a 0.15 m, drena hacia las zanjas. Geo-textil: Si es necesario, ante problemas de inestabilidad y humedecimiento, la longitud necesaria con un ancho mínimo que cubra toda la base y los costados del colchón hasta un traslape de 0.50 m. Material: material grueso redondeado hasta de 0.30 m de diámetro en el fondo en un 50% del volumen, material medio redondeado hasta de 0.10 m de diámetro en un 30% del volumen y material menor redondeado hasta de una pulgada en 20% del volumen para los costados y el contacto con la sub-base de la estructura.



Para drenar el agua desde el colchón se instalará cada 5.0 m en cada costado un conducto formado por piedras acomodadas llamado dren francés. Este dren mantendrá comunicación con las dos zanjas laterales de la vía. La vía en la longitud especificada deberá de funcionar durante todo el tiempo con la presencia de agua y en un posible obligado intercambio de agua subterránea desde las zanjas laterales. El fondo y los lados naturales que rodean al colchón antes de su instalación recibirán el tratamiento y las obras necesarias para su estabilidad y funcionamiento. Desde

Hasta

Descarga en:

Longitud (m)

Observaciones 17

20+700 21+700 22+700 24+200

21+800 21+800 23+550 24+550

Zanja lateral Zanja lateral Zanja lateral Zanja lateral

100.0 100.0 850.0 350.0

Dren subterráneo tipo colchón Dren subterráneo tipo colchón Dren subterráneo tipo colchón Dren subterráneo tipo colchón

Así mismo en el Estudio de Hidrológica recomienda elevar la rasante en una altura mínima de 0.50 m. desde la progresiva Km 12+000 al Km 41+700. 2.6.2. ESTUDIO DE CANTERAS Y FUENTES DE AGUA

ESTUDIO DE CANTERAS Con la finalidad de establecer los volúmenes necesarios de materiales adecuados que satisfagan las demandas de construcción del proyecto en mención; en la calidad y cantidad requerida, se ha efectuado una investigación de los diversos tipos de materiales existentes en la zona. La calidad de los agregados para determinar las características físicas, químicas y mecánicas de los materiales de cantera; se efectuarán de acuerdo al Manual de Ensayos de Materiales para Carreteras del MTC (EM-2000) y serán de acuerdo al uso propuestos, se han verificado mediante la siguiente serie de ensayos de Laboratorio: Ensayos Estándar: Análisis Granulométrico por tamizado  

Material que pasa la Malla Nº 200 Humedad Natural

Límites de Atterberg (Material que pasa la Malla Nº 40 y Malla Nº 200)   

Limite Líquido Limite Plástico Índice de Plasticidad

Clasificación de Suelos por los Métodos SUCS y AASHTO             

Ensayos Especiales: Proctor Modificado California Bearing Ratio (CBR) Porcentaje de Partículas Chatas y Alargadas Porcentaje de Partículas con una y dos Caras de Fractura (Relación es de 1/3: espesor/longitud) Porcentaje de Partículas Friables Porcentaje de Absorción (Agregado Grueso y Fino) Equivalente de Arena Abrasión Durabilidad (Agregado Grueso y Fino) Adherencia entre el Agregado y Bitumen (Agregado Grueso y Fino) Sales Solubles Totales 18

   

Contenido de Sulfatos Impurezas Orgánicas Pesos Volumétricos Pesos Específicos

Y demás que señalen las Especificaciones Técnicas Generales para la Construcción de Carreteras (EG-2000) del MTC. Además se ha tomado en cuenta lo siguiente:   

Ubicación del Banco y Fuentes de Agua de aprovisionamiento. Tipo de equipo para su explotación, períodos de utilización. Tipos de materiales recuperables (usos) y rendimientos.

ESTUDIO FUENTES DE AGUA Para el caso de las fuentes de agua, se tomarán de puntos reconocidos como llenadores de cisternas, ubicados cerca de la vía carretera Rio seco – Sayán que se encuentren en la zona rural. Durante el desarrollo de la obra se remitió muestras al laboratorio para el correspondiente análisis químico. Se estima un adecuado comportamiento en los trabajos con otros materiales, como por ejemplo en la preparación de concreto de cemento Pórtland. Se presenta el certificado correspondiente al análisis químico del agua (ph, Cloruros, Sulfatos, Sales Solubles Totales, Alcalinidad Total y Sólidos suspendidos), realizado por entidades de prestigio. Y la calidad de agua para su uso en mezclas de concreto, también serán verificadas mediante una serie de ensayos en Laboratorio según la Norma Técnica Peruana 33.088:  Análisis de Sólidos Totales Disueltos.  Análisis de Cloruros.  Análisis de PH Para el presente estudio se han verificado las canteras y fuentes de Agua, que se encuentran más cercanas dentro de la ruta, como son:

19

 CANTERA “Santa Maria” Descripción : Suelo de origen Fluvial-glacial. Superficialmente tiene un estrato de arena arcillosa. SUCS: SW y ASSHTO: A-1-a(0) Ubicación

: En el Km. 03+000 de la Carretera Puno-Ilave

Lado :

Derecho

Acceso

: 2000m

Potencia

: 100,000 m3.

Eficiencia:

70% para concretos y 30% para Asfaltos.

Tratamientos:

Limpieza de cobertura superficial 0.60m

Disponibilidad:

Pertenece a la comunidad

Periodo de explotación: Todo el año

 FUENTE DE AGUA Km. 21+300 La siguiente fuente de agua ha sido ubicada en la zona del estudio: Ubicación:

km 01+300 de la Ruta en estudio (Huajje-Uros Chulluni)

Acceso:

Acceso a 20 m.

Fuente:

Água de Sub-suelo.

 FUENTE DE AGUA LAGO TITICACA Ubicación:

1372+500 Lado izquierdo

Acceso:

700m

Régimen:

Permanente

Fuente:

Agua de lago

UBICACIÓN DE BOTADEROS Para efectos de la eliminación del material excedentes (limpieza de alcantarilla, cuneta y pontones), ha determinado el botadero o área de disposición de material excedente. PRINCIPAL Km 1407+800 LI

Vol.= 1,350.00 m3

Acceso = 30m

20

3. DISEÑOS 3.2. GEOMÉTRICOS CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Características Técnicas

Tramo: Del Km. 0+000 al Km 03+407.99

Categoría de la Vía

TERCERA CLASE.

Características

Carretera de dos carriles (DC)

Orografía Tipo

Tipo 4

Velocidad

directriz Vd = 30 KPH.

(diseño)

Superficie de rodadura

Tipo I

Ancho de Calzada (DC)

6.00 m

Bermas

0.50

Corona de Pavimento

7.00 m.

Bombeo (%)

2.5

Talud

de

Terraplenes 1 : 1.5

(V:H) Talud de corte (V:H)

Variable

Cuneta Triangular (bxh)

1.00x0.50 m

Radio mínimo

25 m

Radios

mínimos 18, 19.2, 20, 22, 23 y 24 m

extraordinarios Pendiente máxima

6 % (Km 00+000 – 03+407.99)

Pendiente mínima

0.50% varios

Peralte Máximo

De acuerdo con el Manual de Diseño de Carreteras 2014.

Derecho de Vía

30 m como mínimo, 15 m a cada lado del eje.

21

4. PLANOS

22