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INDICE I.

INTRODUCCIÓN ........................................................................................ 3

II.

OBETIVOS .................................................. Error! Bookmark not defined.

III. MARCO TEÓRICO ..................................... Error! Bookmark not defined. CANTERAS .................................................... Error! Bookmark not defined. 1. TIPOS DE CANTERAS .................... Error! Bookmark not defined. 2. CARACTERISTICAS ....................... Error! Bookmark not defined.

AFIRMADO..................................................... Error! Bookmark not defined. 1. ESTUDIOS GEOTECNICOS DE SUELOSError! Bookmark not defined. 2. DISEÑO PARA AFIRMADO .................. Error! Bookmark not defined. 3. TIPOS DE AFIRMADO ......................... Error! Bookmark not defined. 4. SECCIONES DE CAPAS DE AFIRMADOError! Bookmark not defined. 5. MATERIALES DE AFIRMADO ............. Error! Bookmark not defined. 6. ESPECIFICACIONES TECNICAS…………………………………………...

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I.

INTRODUCCIÓN

En el presente informe se acompañan las Investigaciones de Mecánica de Suelos ejecutadas como parte de la Evaluación de Áreas de Préstamo de material para afirmado y/o relleno, que constituyen estudios complementarios para el proyecto “CONSERVACION VIAL CAMINO VECINAL BALSAHUAICO- LA FLOR, CRUCE SAN NICOLAS – ACERILLAL”. El estudio realizado se orientó a verificar las características físicas y mecánicas de los materiales que podrían ser utilizados como afirmado en la vía materia de la conservación que ejecutará la Municipalidad de Jaén bajo la supervisión del Instituto Vial Provincial (IVP) de Jaén.

Los resultados obtenidos de los ensayos estándar realizados se acompañan en los formatos correspondientes, los que han permitido la interpretación y correlación geotécnica; igualmente se acompañan los gráficos de las curvas granulométricas y pruebas de resistencia de los materiales.

II. OBJETIVOS GEOLOGIA APLICADA

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II.1 OBJETIVO PRINCIPAL

Conocer los ensayos

II.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

III. MARCO TEÓRICO CANTERAS GEOLOGIA APLICADA

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Yacimiento o depósito de material de origen rocoso y mineral, el cual desde el punto de vista de los materiales se dividen en:  

Yacimientos Transportado: Los cuales provienen de: Depósitos Aluviales, Glaciares, Coluviales, Aluvio – Coluviales. Yacimientos de Roca Maciza: O también se les denomina de Cerro. Los mismos que para ser aprovechados tienen que ser tratados por métodos de trituración.

Los cantos rodados, desgastados por las aguas, se van acumulando al pie de los acantilados. Las playas de arena se acumulan en bahías tranquilas. En el fondo del mar, las partículas más finas se depositan en anchas franjas de sedimentos, extendiéndose los más tenues de ellos por la plataforma continental, e incluso sobrepasando su borde hacia el fondo oceánico más profundo. Todos estos depósitos son ejemplo de rocas sedimentarias en vías de formación.

1. TIPOS DE CANTERAS Se pueden clasificar dependiendo del tipo de explotación, el material que se quiera explotar y su origen. Según el tipo de explotación:  

Canteras a Cielo Abierto: Canteras Subterráneas.

Según el material a explotar:  

De Materiales Consolidados o Roca. De Materiales no Consolidados como suelos, saprolito, agregados, terrazas aluviales y arcillas

Según su origen:   

Canteras Coluviales Canteras de origen Glaciar Canteras de origen Eólico

2. CRACTERISTICAS A TOMAR EN CUENTA EN CANTERAS 2.1. CANTERA INDICADA PARA UNA CONSTRUCCION: Los factores a tener en cuenta para considerar a un depósito como cantera, en líneas generales, son los siguientes:    

El depósito debe estar constituido por materiales o minerales no metálicos. Calidad de la roca a explotar. Volumen considerable a explotar de la cantera (potencia). Ubicación de la cantera.

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 Accesibilidad.  Impacto ambiental.  Economía de producción y transporte. 2.2. CALIDAD Para determinar la calidad de la roca se pueden realizar exámenes de muestras que se consideren representativas en toda la cantera. Si la roca ha de utilizarse en la industria en la que solamente son esenciales sus propiedades químicas, se pueden obtener datos suficientes tomando muestras con una sonda de percusión. Sin embargo, para piedra labrada y casi toda la machacada y partida, deben determinarse las propiedades físicas, para lo cual se tomas testigos con corona de diamantes, generalmente de 3” de diámetro. 2.3. CANTIDAD Este factor depende fundamentalmente del volumen bruto del yacimiento a explotar, Más no de su distancia que ocupe, si la cantera de materiales es de volumen considerable y de características físicas y mecánicas regularmente buenas de sus materiales este depósito será considerado como cantera de explotación inmediata, para obras de construcción civil principalmente. 2.4. MODO DE EXTRACCIÓN Se deberá extraer de la manera más eficaz posible, los métodos de extracción son diversos pero se conoce que el más eficaz podría ser el que consiste en realizar una serie de graderías en la cantera de manera que no se desestabilice la cantera para no tener problemas de derrumbes los cuales causarían accidentes y pérdidas económicas. 2.5. POSIBILIDADES DE USO Las operaciones a gran escala de la explotación de canteras, no dependen necesariamente del trabajo en mayor magnitud o del uso de equipos de perforaciones sofisticados (lo que significa economía en la operación), sino de la posibilidad de que esta explotación requiera de una buena demanda respecto a los proyectos ingenieriles de la industria de la construcción. 2.6. VARIEDAD DE TAMAÑO DE LOS AGREGADOS Este factor está referido a la heterogeneidad del yacimiento en cuanto a los diferentes tamaños de materiales que presente el depósito, es decir, que a fractura de sus materiales sea de regularmente buena hacia arriba. 2.7. HOMOGENEIDAD DEL YACIMIENTO Este criterio se refiere a las características físicas, mecánicas y geológicas de la roca, es decir la cantera debe ser en lo posible de una misma roca para no tener ningún problema con los aspectos antes mencionados. GEOLOGIA APLICADA

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2.8. COSTO DE EXPLOTACIÓN Uno de los factores que pueden hacer económicamente prohibida la explotación es el costo del transporte del producto al lugar de consumo. Las entregas locales pueden hacerse en camiones y los transportes a larga distancia, si es posible, en barco, ya que los precios del transporte marino o fluvial son inferiores a los del ferrocarril. 2.9. ACCESO A LA CANTERA Las canteras deberán tener libre acceso al lugar de explotación, con vías de comunicación interconectadas entre sí, ya que si el acceso es difícil para extraer los materiales estos tendrán tendencia a incrementar su costo, por lo difícil que será llegar a ellos o de caso contrario ser depreciados por inaccesibilidad al lugar de extracción. 2.10. DISTANCIA DE LA CANTERA A LA OBRA Es necesario considerar la distancia de la cantera a la obra, porque el material a ser explotado estará en relación directa con el factor tiempo y costos de transporte, ya que si una cantera queda muy distante de la obra el precio de estos materiales será muy elevado por el incremento acarreado por el factor transporte y el mayor tiempo de mano de obra. 2.11. POSIBILIDADES DE NEGOCIAR EL MATERIAL La posibilidad de negociar el material de un depósito natural está ligada con los aspectos anteriores, como: calidad, cantidad; etc.

AFIRMADO: Capa compactada de material granular natural ó procesado con gradación especifica que soporta directamente las cargas y esfuerzos del tránsito. Debe poseer la cantidad apropiada de material fino cohesivo que permita mantener aglutinadas las partículas. Funciona como superficie de rodadura en carreteras y trochas carrozables.

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El afirmado es el revestimiento de la calzada (3.5 m. de ancho) con materiales dosificados para determinar una mejor resistencia de la vía al tránsito y la erosión. El afirmado consta de una mezcla de materiales con las características siguientes: a). Grava o piedra chancada, que tiene por objeto soportar la carga. Es importante que sea rugoso y no canto rodado. b). Arena clasificada, para llenar las vacías entre la grava y así dar estabilidad a la capa. c). Finos plásticos, sobretodo arcilla, para dar cohesión a la grava y la arena. La granulometría recomendada para tráfico TO y TI (IMD < 50 vehículos) debe ser la siguiente: Tamiz o malla Porcentaje que pasa 2” 100 1” 50 - 80 Malla N° 4 20 - 50 Malla N° 200 4 - 12 Índice de plasticidad: 4 a 9 El afirmado por su ubicación se clasifica como: • Superficie de rodadura, que debe tener un espesor mínimo de 10 cms. • Capa inferior (que reemplaza a materia inadecuada de la sub-rasante). Esta deberá tener mayor cantidad de piedras y menor porcentaje de finos para resistir la carga de tránsito y ser buen dren. 1. ESTUDIO GEOTÉCNICO DE LA SUB-RASANTE La sub-rasante es la capa superficial del terreno natural (plataforma). El estudio debe considerar los siguientes aspectos:     

Granulometría. Límites Atterberg. Humedad natural. Clasificación SUCS. Ensayos CBR.

El estudio deberá realizarse hasta una profundidad de 0.45 m. y obtener muestras aproximadamente cada 500 m. El CBR es el valor de resistencia del suelo al 95% de la máxima densidad seca, a una penetración de carga de 0.1” (2.54 mm.). 2. DISEÑO DEL AFIRMADO

A. Categorías de la sub-rasante: De acuerdo al CBR, se tiene la clasificación siguiente: GEOLOGIA APLICADA

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Categoría S0 S1 S2 S3 S4

Referencia Muy pobre Pobre Regular Buena Muy buena

CBR (%) 20

B. Condiciones para el diseño:  Estabilización de la sub-rasante: Si la sub-rasante tiene CBR < 6%, se eliminará la capa de material inadecuado y reemplazará con material granular con CBR > 6%, para su estabilización.  Nivel freático de la sub-rasante: El nivel freático debe quedar debajo a 0.65 ó 1.20 m., dependiendo del material de la sub-rasante, caso contrario se colocarán drenes.

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En zonas de congelamiento deberá evitarse suelos limosos, pues estos favorecen el congelamiento por el efecto capilaridad. C. Diseño del espesor del afirmado En caminos TO, con IMD < 15:

D. Condiciones para el afirmado Se pueden considerar tres casos:

 Tramos que no requieren afirmado: necesariamente Ocurre cuando la sub-rasante presenta suelos GW, GM, GC/SW, SP y SC con CBR al 95% > 20%.  Tramos que requieren afirmado: Ocurre con suelos con CBR al 95% < 20% Sobre todo con suelos CL, ML, MH, CH y OH.

La alternativa es afirmado de 37 y 30 cm. respectivamente, sin reemplazo de la sub-rasante. E. Presupuesto Para el presupuesto se considerarán los siguientes aspectos: • Condición previa al afirmado, deberá ejecutarse una de las siguientes partidas, dependiendo del estado de la vía: - Perfilado sub-rasante con motoniveladora. - Perfilado y compactado al 95% Proctor Standard de la sub-rasante. • Partidas para el afirmado: - Corte de material en cantera. - Carguío. - Traslado. - Lastrado y compactado (incluye riego). Las partidas de carguío y traslado deben considerar esponjamiento de 20%. Todas las partidas anteriores se pueden considerar por m3 y m2, y convertir a costo por Km. GEOLOGIA APLICADA

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Para determinar el volumen de afirmado deberá considerarse: • •

Espesor del afirmado compactado. Ancho de calzada (3.50 m.).

• •

Ampliación de calzada en curvas (0.5 m. de ancho por 30 m. de largo). Plazoletas de cruce (2 m. de ancho x 20 m. de largo).

•

Para el traslado deberá considerarse - Distancia media de traslado en el proyecto

3 variables:

- Determinar si el traslado es cuesta arriba o cuesta abajo - Facilidad de volteo para volquetes

3. TIPOS DE AFIRMADO: TIPO 1: AFIMRADO SUELTO Corresponde a un material natural o grava seleccionada por zarandeo, con índice de plasticidad 9-12, para caminos de tránsito vehicular pequeño menores a 50 vehículos al día.

TIPO 2: AFIRMADO NETO Corresponde a un material natural o grava seleccionada por zarandeo, con índice de plasticidad 9-12, para caminos con tránsito vehicular pequeño y moderado, 51-100 vehículos al día.

TIPO 3: AFIRMADO PESADO Corresponde a un material granular natural o grava seleccionada por zarandeo, con índice de plasticidad 9-12, para caminos de tránsito vehicular regular y pesado, 101 -200vehículosaldía.

TIPO4:-AFIRMADOPROCESADO Corresponde a un material granular o grava seleccionada por chancado o trituración y zarandeada cuando el material natural tenga aristas, con índice de plasticidad 9-12, paracaminos de tránsito vehicular de cargamento y transporte, también para tránsito vehicular concurrente de 200 a mas vehículospordía. Las carreteras no pavimentadas con revestimiento granular en sus capas superiores y superficie de rodadura corresponden en general a carreteras de bajo volumen de tránsito y un número de repeticiones de Ejes Equivalentes de hasta 300,000 EE en un periodo de diez años; estas carreteras no pavimentadas pueden ser clasificadas como sigue: a)

Carreteras de tierra constituidas por suelo natural y mejorado con grava seleccionada por zarandeo y finos ligantes.

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b) Carreteras gravosas constituidas por una capa de revestimiento con material natural pétreo sin procesar, seleccionado manualmente o por zarandeo, de tamaño máximo de 75 mm. c) Carreteras afirmadas constituidas por una capa de revestimiento con materiales de cantera, dosificadas naturalmente o por medios mecánicos (zarandeo), con una dosificación especificada, compuesta por una combinación apropiada de tres tamaños o tipos de material: piedra, arena y finos o arcilla, siendo el tamaño máximo 25mm. Pudiendo ser estos: Afirmados con gravas naturales o zarandeadas, ó Afirmados con gravas homogenizadas mediante chancado. d) Carreteras con superficie de rodadura tratada con materiales industriales: d.1 Afirmados con superficie tratada para el control de polvo, con materiales como: cloruros, aditivos, productos asfálticos (imprimación reforzada o diferentes tipos de sello asfáltico), cemento, cal u otros estabilizadores químicos. d.2 Suelos naturales estabilizados con: emulsión asfáltica, cemento, cal, cloruros, geosintéticos y otros aditivos que mejoren las propiedades del suelo.

4. METODOLOGÍA DE DISEÑO Se presenta una metodología para diseñar estructuras de pavimentos cuya capa de rodadura estará compuesta por material de afirmado en su totalidad, entendiéndose esta como una capa de material granular destinada a soportar las cargas del tránsito, que adicionalmente puede ser tratada para el control de polvo. La metodología a desarrollarse permitirá diseñar de manera técnica y rápida el espesor de una capa de afirmado, teniendo en cuenta la resistencia de la subrasante y el transito estimado para un periodo de diseño. En el funcionamiento estructural de las capas de revestimiento granular influye el tipo de suelo de la subrasante, el número total de los vehículos pesados durante el periodo de diseño, expresados en ejes equivalentes (EE); y, los materiales granulares cuyas propiedades mecánicas y comportamiento son conocidos y están considerados en las Especificaciones Técnicas Generales para la Construcción de Carreteras vigente; también forman parte las estabilizaciones y mejoramientos de suelos de la subrasante o el tratamiento de las capas de revestimiento granular. Esta metodología establece el espesor del diseño en función de los siguientes parámetros: • Características de la Subrasante. • Nivel de Transito. 4.

SECCIONES DE CAPAS DE AFIRMADO

Para el dimensionamiento de los espesores de la capa de afirmado se adoptó como representativa la siguiente ecuación del método NAASRA, (National Association of Australian State Road Authorities, hoy AUSTROADS) GEOLOGIA APLICADA

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que relaciona el valor soporte del suelo (CBR) y la carga actuante sobre el afirmado, expresada en número de repeticiones de EE.

e = [219 211 x (log CBR) + 58 x (log CBR)2]10 x log1(0Nrep/120) 10 Dónde: e= espesor de la capa de afirmado en mm. CBR = valor del CBR de la subrasante. Nrep = número de repeticiones de EE para el carril de diseño A continuación se presentan los espesores de afirmado propuestos considerando subrasantes con CBR > 6% hasta un CBR > 30% y tráfico con número de repeticiones de hasta 300,000 ejes equivalentes.Es necesario precisar que los sectores que presenten subrasantes con CBR menor a 6% (subrasante pobre o subrasante inadecuada), serán materia de un estudio específico de estabilización o reemplazo de Suelos de la Subrasante.

Subrasante con CBR