PERFIL DE TESIS PAVIMENTOS

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PERFIL DE TESIS TEMA: “PROPUESTA DE PAVIME

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PERFIL DE TESIS

TEMA: “PROPUESTA DE PAVIMENTACION EN EL JIRON AREQUIPA DE LA CIUDAD DE ACORA”

PRESENTADO POR: JOSUE HUAYNACHO HUANCA LUGAR DE EJECUCION: ACORA - PUNO - PUNO

PUNO – 2012

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PERFIL DE TESIS UNIVERSITARIA

CONTENIDO 1.

DATOS GENERALES 1.1. TITULO DEL PROYECTO 1.2. AREA DEL PROYECTO DE INVESTIGACION 1.3. RESPONSABLE DEL PROYECTO 1.3.1. EJECUTOR DEL PROYECTO 1.3.2. DIRECTOR DE TESIS 1.3.3. ASESOR DE TESIS 1.4. ENTIDADES O PERSONAS CON LAS QUE SE COORDINA

2.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 2.1. IDENTIFICACION DEL PROBLEMA 2.2. FORMULACION DEL PROBLEMA 2.2.1. PROBLEMA GENERAL 2.2.2. PROBLEMA ESPECIFICO 2.3. AMBITO DEL PROYECTO 2.4. DELIMITACION

3.

JUSTIFICACION

4.

OBJETIVOS DEL ESTUDIO 5.1. OBJETIVO GENERAL 5.1. OBJETIVOS ESPECIFICOS

5.

MARCO TEORICO CONCEPTUAL 5.1. ANTECEDENTES 5.2. BASES NORMATIVOS 5.3. BAES TEORICAS Y CONCEPTUALES 5.3.1.

PAVIMENTO

5.3.2.

CARACTERISTICAS QUE DEBE REUNIR UN PAVIMENTO

5.3.3.

CLASIFICACION DE LOS PAVIMENTOS 5.3.3.1 Pavimentos flexibles 5.3.3.2 Pavimentos semi-rigidos. 5.3.3.3 Pavimentos rígidos 5.3.3.4 Pavimentos articulados

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5.3.4. FACTORES A CONSIDERAR EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS 5.3.5. ESTUDIO DE SUELOS. 5.3.6. ESTUDIO DE TRÁFICO 5.3.6.1. Objeto del Estudio de Tráfico 5.3.6.2. Aforo o Conteo Volumétrico de Tráfico 5.3.6.3 Transito Promedio Diario Anual 5.3.6.4. Calculo de TPDS 5.3.6.5. Calculo de TPDA 5.3.6.6. Tasa Anual del Crecimiento de Tránsito 5.3.6.7 Factores de Cálculo 5.3.7. DISEÑO ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO 5.3.7.1 Diseño Empírico Mecanístico 5.3.7.2 Procedimiento de Diseño 5.3.7.3 Variables de diseño 5.3.8. DEFINICION DE TERMINOS BASICOS

6.

INGENIERIA DEL PROYECTO

7.

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES PARA DESARROLLO PROYECTO DE TESIS

8.

RECURSOS HUMANOS

9.

PRESUPUESTO Y FINANCIAMIENTO DEL PROYECTO

10. ESTRUCTURA DE LA TESIS 11. BIBLIOGRAFIA

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PERFIL DE TESIS UNIVERSITARIA 1. DATOS GENERALES 1.1. TITULO DEL PROYECTO “PROPUESTA DE PAVIMENTACION EN EL JIRON AREQUIPA DE LA CIUDAD DE ACORA” 1.2. AREA DEL PROYECTO DE INVESTIGACION El presente Proyecto de Investigación corresponde al Área de Obras Viales de la Escuela Profesional de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional del Altiplano Puno. 1.3. RESPONSABLE DEL PROYECTO

1.3.1. EJECUTOR DEL PROYECTO  Bach. Josue, HUAYNACHO HUANCA 1.3.2. DIRECTOR DE TESIS  Ing. Zenón, MELLADO VARGAS

1.3.3. ASESOR DE TESIS  Ing. Alex Darwin, ROQUE ROQUE

1.4. ENTIDADES O PERSONAS CON LAS QUE SE COORDINA 

Municipalidad Distrital de Acora



Universidad Nacional del Altiplano

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2.

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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

2.1. IDENTIFICACION DEL PROBLEMA

En la actualidad la superficie de rodadura es de tierra natural, con secciones longitudinales y transversales irregulares y sin veredas peatonales. En la vía, los vehículos transitan con dificultad y a baja velocidad, debido a que su superficie de rodadura presenta ondulaciones y encalaminado, situación que se agrava en épocas de precipitaciones pluviales, donde se activan las quebradas, quedando intransitable por la falta de obras de arte y drenaje. El jirón Arequipa se encuentra en pésima condición de transitabilidad, y tiene la presencia de charcos de aguas, lodos de tierra y focos de contaminación ambiental que ocasiona el daño a la salud de las personas, esto debido al encausamiento de aguas pluviales, situación que se agrava en épocas de lluvia, quedando intransitable e imposibilita un adecuado flujo vehicular, peatonal incrementando mayores costos de transporte así mismo como hay presencia de vientos se genera polvareda en suspensión presentando incidencia de enfermedades

respiratorias

y

transmisibles,

entre

otras

enfermedades

incrementando el gasto en la salud de la población del barrio san Juan y Miraflores.

2.2. FORMULACION DEL PROBLEMA

Las condiciones inadecuadas de transitabilidad vehicular y peatonal, así también las vías en mal estado y sin mantenimiento del Jr. Arequipa, hacen necesario realizar la “Propuesta de pavimentación en el jirón Arequipa de la ciudad de Acora”.

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2.3. AMBITO DEL PROYECTO El ámbito del proyecto comprende Jr. Arequipa del área Urbana de la ciudad de Acora. Ubicación Geográfica: Departamento Provincia Distrito Localidad

: PUNO : PUNO : ACORA : ACORA

Imagen 01: Mapa del Departamento de Puno

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Imagen 02: Imagen Satelital correspondiente al Lugar de proyecto.

2.4.

Fuente: Google Earth

DELIMITACION

2.2.1.

DELIMITACION ESPACIAL El proyecto se encuentra ubicado en el jirón Arequipa de la ciudad de Acora, departamento y provincia de Puno

2.2.2.

DELIMITACION TEMPORAL El proyecto se realizará en cuatro meses de acuerdo al cronograma de actividades del desarrollo del proyecto de tesis.

2.2.3.

DELIMITACION TEMATICA La delimitación temática del presente trabajo de investigación de tesis, está limitada al contenido de la ingeniería del proyecto.

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3.

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JUSTIFICACION Con la realización del proyecto, se mejorara la calidad de vida de la población de Acora es decir, que los transeúntes cuenten con suficiente seguridad, comodidad y orden para su desplazamiento, así como el mejoramiento en el tránsito vehicular es decir, los vehículos circularan en forma ordenada y, básicamente el mejoramiento del ornato de la ciudad de Acora.

4.

OBJETIVOS DEL ESTUDIO 4.1. OBJETIVO GENERAL Elaborar una propuesta de pavimentación en el jirón Arequipa de la ciudad de Acora para brindar adecuadas condiciones de transitabilidad vehicular y peatonal.

4.2. OBJETOS ESPECIFICOS  Realizar los estudios previos de Ingeniería básica, técnicos y normativos para elaborar el presente proyecto.  Determinar el volumen de transito que presenta actualmente el jirón Arequipa, mediante la realización de un aforo, para después utilizarlo como parámetro para la propuesta a realizar.  Efectuar un estudio topográfico, con el objetivo de conocer puntos clave en la longitud de la calle, siendo estos la base para la realización del diseño geométrico.  Verificar

las

condiciones

del

suelo

mediante

los

estudios

correspondientes para luego diseñar la estructura del pavimento.  Estudiar Hidrológicamente la zona de influencia del jirón Arequipa, para conocer los caudales que descargan en ella y luego proponer las obras de drenaje necesarias para controlar dichos caudales.  Diseñar la estructura del pavimento mediante las recomendaciones del método AASTHO 93.  Formular el expediente técnico correspondiente al PIP MENOR 238856

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5.

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MARCO TEORICO CONCEPTUAL 5.1. ANTECEDENTES Se ha elaborado un estudio a nivel de perfil como PIP MEOR en el distrito de Acora, obteniendo los principales indicadores de la situación actual con una calzada en terreno natural sin pavimentar 1718.6 m2 y márgenes de la vía sin veredas 947.77 m2. Teniendo la siguiente información en la ficha de registro en el banco de proyectos:

NOMBRE DEL PROYECTO

:

MEJORAMIENTO DE VIAS URBANAS

EN EL JR. AREQUIPA DE LOS BARRIOS SAN JUAN Y MIRAFLORES DE LA CIUDAD ACORA, DISTRITO DE ACORA - PUNO – PUNO MODALIDAD DE EJECUCION

: ADMINISTRACION DIRECTA

PRESUPUESTO

: S/. 454,678.85

CÓDIGO SNIP DEL PIP MENOR

: 238856

FECHA DE REGISTRO EN EL BP

: 07 de Noviembre del 2012

RESPONSABLE

: Sr. Efraín Franco Chura zea.

5.2. BASES NORMATIVAS La elaboración de éste proyecto se realizará en base a la normatividad siguiente: AASHTO – 93 El método de diseño AASHTO, originalmente conocido como AASHO, fue desarrollado en los Estados Unidos en la década de los 60, basándose en un ensayo a escala real realizado durante 2 años en el estado de Illinois, con el fin de desarrollar tablas, gráficos y fórmulas que representen las relaciones deteriorosolicitación de las distintas secciones ensayadas.

A partir de la versión del año 1986, y su correspondiente versión mejorada de 1993, el método AASHTO comenzó a introducir conceptos mecanicistas para adecuar algunos parámetros a condiciones diferentes a las que imperaron en el lugar del ensayo original.

Se ha elegido el método AASHTO, porque a diferencia de otros métodos, éste método introduce el concepto de serviciabilidad en el diseño de pavimentos como una medida de su capacidad para brindar una superficie lisa y suave al usuario. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

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En este capítulo se desarrollará en forma concisa los conceptos básicos sobre pavimentos rígidos, para tener una idea general de los tipos de pavimentos, así como de los principales elementos que conforman el pavimento de concreto como son: sub base, losa de concreto, juntas, selladores, tipos de pavimento, etc. Asimismo, se describirá brevemente cada uno de los factores o parámetros necesarios para el diseño de pavimentos rígido según el método AASHTO 93.

NORMA TECNICA CE. 010 - PAVIMENTOS URBANOS Esta Norma tiene por objeto establecer los requisitos mínimos para el diseño, construcción, rehabilitación, mantenimientos, rotura y reposición de pavimentos urbanos, desde los puntos de vista de la mecánica de suelos y de la ingeniería de pavimentos, a fin de asegurar la durabilidad, el uso racional de los recursos y el buen comportamiento de aceras, pistas y estacionamientos de pavimentos urbanos, a lo largo de su vida de servicio. 5.3. BASES TEORICAS Y CONCEPTUALES 5.3.1. PAVIMENTO1 Un pavimento está constituido por un conjunto de capas superpuestas, relativamente horizontales, que se diseñan y construyen técnicamente con materiales apropiados y adecuadamente compactados. Estas estructuras estratificadas se apoyan sobre la subrasante de una vía

obtenida por el

movimiento de tierras en el proceso de exploración y que han de resistir adecuadamente los esfuerzos que las cargas repetidas del tránsito le transmiten durante el periodo para el cual fue diseñada la estructura del pavimento. 5.3.2. CARACTERISTICAS QUE DEBE REUNIR UN PAVIMENTO2 Un pavimento para cumplir adecuadamente sus funciones debe reunir los siguientes requisitos:  Ser resistente a la acción de las cargas impuestas por el tránsito.  Ser resistente ante los agentes de intemperismo.

1 2

MONTEJO FONCECA, Alfonso; Ingeniería de Pavimentos, Pag. 1 MONTEJO FONCECA, Alfonso; Ingeniería de Pavimentos, Pag. 1

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 Presentar una textura superficial adaptada a las velocidades previstas de circulación de los vehículos, por cuanto ella tiene una decisiva influencia en la seguridad vial. Además, debe ser resistente al desgaste producido por el efecto abrasivo de las llantas de los vehículos.  Debe

presentar

una

regularidad

superficial,

tanto

transversal

como

longitudinal, que permitan una adecuada comodidad a los usuarios en función de las longitudes de onda de las deformaciones y de la velocidad de circulación.  Debe ser durable  Presentar condiciones adecuadas respecto al drenaje.  El ruido de rodadura, en el interior de los vehículos que afectan al usuario, así como en el exterior, que influyen en el entorno, debe ser adecuadamente moderado.  Debe ser económico.  Debe poseer el color adecuado para evitar reflejos y deslumbramiento, y ofrecer una adecuada seguridad al tránsito. 5.3.3. CLASIFICACION DE LOS PAVIMENTOS3 En nuestro medio los pavimentos se clasifican en: Pavimentos Flexibles, pavimentos semi-rigidos o semi-flexibles, pavimentos rígidos y pavimentos articulados. 5.3.3.1 PAVIMENTOS FLEXIBLES Este tipo de pavimentos están formados por una carpeta bituminosa apoyada generalmente sobre dos capas no rígidas, la base y la subbase. No obstante puede prescindirse de cualquiera de estas capas dependiendo de las necesidades particulares de cada obra. FUNCIONES DE LAS CAPAS DE UN PAVIMENTO FLEXIBLE  La Subbase Granular  Función económica  Capa de Transición  Disminución de las deformaciones  Resistencia  Drenaje 3

MONTEJO FONCECA, Alfonso; Ingeniería de Pavimentos, Pag. 2

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 La Base Granular  Resistencia  Función económica  Carpeta  Superficie de rodamiento  Impermeabilidad  Resistencia

5.3.3.2 PAVIMENTOS SEMI-RIGIDOS. Este tipo de pavimento guarda básicamente la misma estructura de un pavimento flexible, una de sus capas se encuentra rigidizada artificialmente con un aditivo que puede ser: asfalto, emulsión, cemento, cal y químicos. El empleo de estos aditivos tiene la finalidad básica de corregir o modificar las propiedades mecánicas de los materiales locales que no son aptos para la construcción de las capas del pavimento, teniendo en cuenta que los adecuados se encuentran a distancias talque que encarecerían notablemente los costos de construcción.

5.3.3.3 PAVIMENTOS RIGIDOS Son aquellos que fundamentalmente están constituidos por una losa de concreto hidráulico, apoyada sobre la subrasante o sobre una capa, de material seleccionado, lo cual se denomina subbase del pavimento rígido. Debido a la alta rigidez del concreto hidráulico así como de su elevado coeficiente de elasticidad, la distribución de los esfuerzos se produce en una zona muy amplia. Además como el concreto es capaz de resistir, en cierto grado, esfuerzos a la tensión, el comportamiento de un pavimento rígido es suficientemente satisfactorio aun cuando existan zonas débiles en la subrasante. 5.3.3.4 PAVIMENTOS ARTICULADOS Los pavimentos articulados están compuestos por una capa de rodadura que está elaborado con bloques de concreto prefabricados, llamados adoquines, de espesor uniforme e iguales entre sí. Esta puede ir sobre una capa delgada de arena la cual, a su vez, se apoya sobre una capa de base granular o directamente sobre la subrasante, dependiendo de la calidad de ésta y de la magnitud y frecuencia de las cargas que circulan por dicho pavimento.

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5.3.4. FACTORES A CONSIDERAR EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS4  El transito  El clima  La subrasante  Materiales disponibles 5.3.5. ESTUDIO DE SUELOS5 El estudio determinará las características geotecnicas del terreno a lo largo del trazo definitivo, definiendo las unidades estratigráficas considerando las características geológicas del grado de sensibilidad o la pérdida de estabilidad en relación a la obra a construir. El análisis de suelo fue realizado de acuerdo a lo exigido por las normas peruanas, el cual tiene como finalidad:  El reconocimiento e identificación de los materiales de superficie y subsuelo existentes a lo largo de la zona de construcción.  La determinación y evaluación de las características físico-mecánicas de los suelos presentes en el área que comprende el estudio. De acuerdo a la necesidad del estudio de mecánica de suelos se puede distribuir el estudio de la siguiente manera: a)

Clasificación de suelos.  Determinación del contenido de humedad.  Análisis Granulométrico.  Determinación del límite líquido.  Determinación del límite plástico.  Determinación del Índice de Plasticidad.  Peso Específico de la muestra.

b)

Calidad en la construcción de la estructura del pavimento.  Ensayos de compactación de suelo – Proctor Modificado.  Determinación del peso unitario o máxima densidad.  Optimo contenido de humedad.  Determinación de la densidad del suelo en el terreno compactado.

4 5

MONTEJO FONCECA, Alfonso; Ingeniería de Pavimentos, Pag. 8 http://www.protransporte.gob.pe; Acceso 10/12/12

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c)

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Capacidad de carga de los suelos.  Ensayo de California Bearing Ratio (CBR), tanto en campo como en laboratorio.  Ensayo de carga directa sobre placa.  Ensayo de compresión con muestra no confinada.

5.3.6. ESTUDIO DE TRÁFICO6 5.3.6.1. Objeto del Estudio de Tráfico Tiene por objeto determinar las incidencias de las cargas y volumen vehicular con la finalidad de obtener el parámetro del tráfico, para lo cual fue necesario la evolución del tráfico actual mediante la realización de un censo vehicular con clasificación. Debe destacarse el hecho de que la determinación del tráfico es de vital importancia para poder adelantar otras actividades como la de realizar el diseño adecuado de la estructura del afirmado, así como también del pavimento y la evaluación del proyecto, pues gran parte de los beneficios derivados del mismo son debidos a los ahorros en costos de operación vehicular. El presente estudio de tráfico tiene por objetivo directo determinar el Transito Promedio Diario (TPD) que circulara por las vías alternas materia del presente proyecto y el número de Ejes de Carga Equivalentes (EAL) que soportará la vía dentro de su periodo de vida; estos dos factores son indispensables para el diseño del pavimento. A continuación se nombra los factores que influyen la performance del pavimento rígido referentes al tráfico: 

Carga bruta y presión de llanta.



Propiedades del terreno de fundación y materiales del pavimento.



Repetición de Carga.



Velocidad de diseño.



Eje y configuración de rueda.

5.3.6.2. Aforo o Conteo Volumétrico de Tráfico Su principal objetivo es el de determinar la demanda vehicular esperada para la vía nueva a construir.

6

MONTEJO FONCECA, Alfonso; Ingeniería de Pavimentos, Pag. 17

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De acuerdo a los requerimientos del estudio, se realizaron los conteos volumétricos de tráfico que corresponden a la información que permite establecer el TPDA del tráfico para el año base del estudio.

5.3.6.3. Transito Promedio Diario Anual

El Tránsito Promedio Diario Anual (TPDA), es también conocido como Índice Medio Diario Anual (IMDA), el cual es obtenido a partir del promedio aritmético de los volúmenes diarios para todos los días del año.

5.3.6.4. Calculo de TPDS

El Transito Promedio Diario Semanal (TPDS), es el promedio aritmético del número de vehículos que pasan por un punto durante una semana. Este se obtiene a partir del volumen diario registrado en el conteo o aforo vehicular, aplicando la siguiente fórmula: 𝑇𝑃𝐷𝑆 =

𝑇𝑆 ……………………………………(5.3.1) 7

Donde: TS: Transito Semanal, es el numero total de vehículos que pasan durante una semana.

5.3.6.5. Calculo de TPDA

El Tránsito Promedio Diario Anual (TPDA), es afectado en el espacio y en el tiempo por las variables de comportamiento en la población asociadas al mismo, es por esta razón que se debe analizar la variabilidad de la muestra para obtener un grado eficaz de confiabilidad del estudio. Partiendo de la premisa, en el análisis de volúmenes de transito, el Tránsito Promedio Diario Anual (TPDA), se estima con base en el Transito Promedio Diario Semanal (TPDS), según la siguiente expresión: 𝑻𝑷𝑫𝑨 = 𝑻𝑷𝑫𝑺 ± 𝑨 … … … … … … … … … … … … … … (5.3.2) Donde: A: Máxima diferencia entre el TPDA y el TPDS.

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Como se observa, el valor A, sumado o restado con el TPDS (media muestral), define el intervalo de confianza dentro del cual se encuentra el TPDA (media poblacional). Para un determinado nivel de confiabilidad, el valor de A es:

𝑨 = 𝑲 × 𝑬……………………………………(5.3.3) Donde: K: Número de desviaciones estándar correspondiente al nivel de confiabilidad deseado. E: Error estándar de la media.

Estadísticamente se ha demostrado que las medias de diferentes muestras, tomadas de la misma población, se distribuyen normalmente alrededor de la media poblacional con una desviación estándar equivalente al error estándar. Por lo tanto: 𝑬 = 𝝈……………………………………(5.3.4) Donde: 𝝈: Estimador de la desviación estándar poblacional.

El valor estimado de la desviación estándar poblacional es:

𝜎=

𝑆 𝑁−𝑛 [√ ]……………………………………(5.3.5) 𝑁−1 √𝑛

Donde: S: Desviación estándar de la distribución de los volúmenes de transito diario o desviación estándar muestral. n: Tamaño de la muestra en numero de días del aforo. N: Tamaño de la población en numero de días del aforo.

La desviación estándar muestral S, se calcula como:

2 ∑𝑛 𝑖=1(𝑇𝐷𝑖−𝑇𝑃𝐷𝑆)

𝑆= √

𝑛−1

……………………………………(5.3.6)

Donde: 𝑇𝐷𝑖 : Volumen de transito del día “i”. Por lo tanto la relación entre los volúmenes de tránsito promedio diario anual y semanal es: ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

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𝑻𝑷𝑫𝑨 = 𝑻𝑷𝑫𝑺 ± 𝑲 × 𝝈……………………………………(5.3.7) 5.3.6.6. Tasa Anual del Crecimiento de Tránsito Se denomina así al incremento de tránsito vehicular que va aumentando con el transcurso del tiempo, hasta llegar a un punto de saturación en el que se da un incremento mínimo. Este incremento es expresado de manera porcentual, la cual sirve para poder calcular el factor de crecimiento. Para el diseño propio se utilizara los datos del Parque vehicular para el departamento de Puno publicado por el MTC, del siguiente cuadro:

7

Cuadro 01: PARQUE AUTOMOTOR – Departamento de Puno 1999 - 2006.

5.3.6.7. Factores de Cálculo Periodo de Diseño Es el tiempo, normalmente expresado en años, transcurrido entre la construcción (denominada año cero) y el momento de la rehabilitación del pavimento, es decir es la vida teórica del pavimento antes que requiera una rehabilitación mayor o una reconstrucción. No representa necesariamente la vida real del pavimento, la cual puede ser de lejos mayor que la de diseño, o más corta debido a incrementos no previsto en el tráfico. Factor Sentido Del total del tráfico que se estima para el diseño del pavimento deberá determinarse el correspondiente a cada sentido de circulación. Esto es:

Nº Carriles (2 direcciones) 2 4 6 o más

% de Camiones en el Carril de Diseño 50 45 (35-48) 40 (25-48)

Cuadro 02 - FACTOR SENTIDO Fuente: Instituto del Asfalto

7

Instituto Nacional de Estadística e Informática INEI.

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Factor Carril Es un coeficiente que permite estimar que tanto el tráfico de sentido de diseño circula por el carril de diseño. Para calles y carreteras de dos sentidos, el carril de diseño puede ser cualquiera de las dos, mientras que para calles y carreteras múltiples, generalmente es el carril externo. Bajo ciertas condiciones, es probable que haya mayor transito de camiones en un sentido que en otro. Para el diseño del pavimento se utilizó las recomendaciones de la American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO):

Nº Carriles en 1 % ESAL en el Direccion Carril de Diseño 1 2 3 4

100 80-100 60-80 50-75

Cuadro 03 – FACTOR CARRIL Fuente: AASHTO

Factor de Crecimiento del Transito

El pavimento debe ser diseñado para servir adecuadamente la demanda del transito durante un periodo de años, es por esta razón que, el crecimiento del transito se debe anticipar. Este crecimiento puede interpretarse como el Factor de Crecimiento, confinado por la siguiente ecuación: 𝑭𝒄𝒕 =

(𝟏+𝒓)𝒏 −𝟏 𝒓

……………………………………(5.3.8)

Donde: Fct: Factor de Crecimiento del Transito. r: Tasa de Crecimiento Anual en %. n: Periodo de Diseño en Años.

Calculo del Factor Camión Es el número de aplicaciones de ejes estándar de 8.2t (80KN o 18000 lb), correspondientes al paso de un vehículo comercial (bus o camión). ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

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Para el proyecto se realizó el cálculo del Factor Camión, de acuerdo con el “Reglamento de Peso y Dimensión Vehicular para la Circulación en la Red Vial Nacional”, publicada el 12 de Octubre del 2003 mediante el DS Nº 013-98-MTC, para los siguientes casos:

Autos Eje Delantero Eje Posterior

Camionetas Eje Delantero Eje Posterior

Camionetas Rural Eje Delantero Eje Posterior

B2 Eje Delantero Eje Posterior

B3 Eje Delantero Eje Posterior

Camion C2 Eje Delantero Eje Posterior

Camion C3 Eje Delantero Eje Posterior

Tipo e Eje Simple Simple FACTOR CAMION Tipo e Eje Simple Simple FACTOR CAMION Tipo e Eje Simple Simple FACTOR CAMION Tipo e Eje Simple Simple FACTOR CAMION Tipo e Eje Simple Doble FACTOR CAMION Tipo e Eje Simple Doble FACTOR CAMION Tipo e Eje Simple Doble FACTOR CAMION

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Peso (Libras) 2430 2430

Peso (Libras) 2700 4590

Peso (Libras) 2970 4590

Peso (Libras) 15432 24250

Peso (Libras) 15432 35273

Peso (Libras) 15432 24250

Peso (Libras) 15432 39682

Factor de Carga Equivalente

0.00018 0.00018 0.00036 Factor de Carga Equivalente

0.00085 0.00455 0.00540 Factor de Carga Equivalente

0.00111 0.00455 0.00566 Factor de Carga Equivalente

0.54830 3.16250 3.71080 Factor de Carga Equivalente

0.54830 1.27640 1.82470 Factor de Carga Equivalente

0.54830 3.16250 3.71080 Factor de Carga Equivalente

0.54830 2.01958 2.56788

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Camion C2 Eje Delantero Eje Posterior

Tipo e Eje

Peso (Libras)

Simple Doble FACTOR CAMION

15432 24250

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Camion C3 Eje Delantero Eje Posterior

Tipo e Eje

Eje Delantero Eje Posterior

Tipo e Eje

Tipo e Eje

Tipo e Eje

Factor de Carga Equivalente

0.54830 2.01958 2.56788 Factor de Carga Equivalente

15432 50705

Peso (Libras)

0.54830 1.36201 1.91031 Factor de Carga Equivalente

15432 24250 39682

Peso (Libras)

Simple Doble Doble FACTOR CAMION

Camion T3S3 Eje Delantero El Motor Eje Posterior

Peso (Libras)

Simple Simple Doble FACTOR CAMION

Camion T3S2 Eje Delantero El Motor Eje Posterior

Tipo e Eje

0.54830 3.16250 3.71080

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15432 39682

Simple Triple FACTOR CAMION

Camion T2S2 Eje Delantero El Motor Eje Posterior

Peso (Libras)

Simple Doble FACTOR CAMION

Camion C4

Factor de Carga Equivalente

0.54830 3.16250 2.01958 5.73038

Factor de Carga Equivalente

15432 39682 39682

Peso (Libras)

Simple Doble Triple FACTOR CAMION

0.54830 2.01958 2.01958 4.58746 Factor de Carga Equivalente

15432 39682 55114

0.54830 2.01958 1.79925 4.36713

CUADRO 04 - FACTOR CAMION8 Calculo del Número de ejes Equivalentes

Una vez determinado el número acumulado de vehículos que transitaran en el carril de diseño y durante le periodo de diseño, es posible convertir esta cantidad de vehículos a ejes simples equivalentes de 8.2 t mediante el factor camión. Esta cantidad es conocida como Equivalent Single Axle Load (ESAL) de diseño. 5.3.7. DISEÑO ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO9 8

“Reglamento de Peso y Dimensión Vehicular para la Circulación en la Red Vial Nacional”, publicada el 12 de Octubre del 2003 mediante el DS Nº 013-98-MTC. 9 Ing. Samuel Mora Q.; PAVIMENTOS DE CONCRETO HIDRAULICO; FIC-UNI ASOCEM Pag. 8 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

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Para un diseño completo de un sistema vial necesita del conocimiento de todas las variables que hemos mencionado anteriormente, complementando estas con un excelente diseño de juntas, por lo tanto, existen muchas metodologías de diseño en el mundo y que, se clasifican en tres grupos: 

Teóricas.



Empíricas.



Semi Empíricas.

Teóricas Son aquellas metodologías que asimilan o modelan la estructura del pavimento en función del estudio elástico de sistemas multicapas, sometidos a cargas estáticas. Entre ellos tenemos a Boussinesq, Burmister, Hogg, Westergard, Peattie- Jones, Jeuffroy y Bachélez, Picket, Ivannoff, etc. Algunos incluyen propiedades Visco-Elásticas en las capas de la estructura y problemas de carga variable, como el caso del Laboratorio Central de Puentes y Caminos de Francia.

Empíricos Estas renuncian a la utilización de los resultados de la mecánica y se limitan a una clasificación de suelos y de tipos de pavimentos más usuales experimentales. Entre ellos, tenemos a Steele, Aviación Civil Americana, CIUSA, etc.

Semi Empíricos Llamadas últimamente “Diseños Mecanicistas-Empíricos” combinan los resultados anteriores y preparan circuitos de ensayos en Laboratorio o Vías de servicio. Estos métodos son los que tienen mayor difusión y son a la vez los más racionales. Tomando esta última clasificación, la avanzada tecnológica ha desarrollado técnicas que permiten diseñar la estructura del pavimento de forma muy práctica y racional, a través de los llamados catálogos y/o nomogramas de diseño, estos son llevados a sistemas o modelos matemáticos, que están permitiendo muchas alternativas solución. La ventaja de los “Diseños Mecanicistas-Empíricos”, radica en la confiabilidad del diseño, su habilidad de predecir diferentes tipos de deterioros y la factibilidad de ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

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extrapolar datos limitados provenientes de ensayos de laboratorio y observaciones de diseño en su comportamiento en campo.

5.3.7.1 Diseño Empírico Mecanístico

Se entiende que la función del pavimento es esencialmente la de soportar las cargas y acciones mecánicas de los vehículos, y transmitirlas a la capa de terreno donde se apoya, sin que se produzcan deformaciones permanentes en el terreno ni en el pavimento. Desde esta concepción, es fácil entender que la losa debe responder a la acción de los vehículos, y el terreno a la acción de la losa. Se puede decir que es un sistema de acción y reacción que interactúa además con el medio ambiente.

Fig. 01 Distribución de Esfuerzos en Pav. Rígido

Con respecto al comportamiento mecánico de la losa ante el paso de los vehículos se presentan diferentes tipos de cargas, como son las verticales, las tangenciales, las dinámicas, las vibratorias y las cíclicas. Partiendo de estos conceptos las cargas aplicadas en la experimentación son de carácter vertical, dinámico y cíclico. Para ello se plantean la siguiente condición que servirán para comprender la conducta de los dos modelos físicos, frente a la carga cíclica que le es aplicada en la superficie.

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Fig. 02. Representación del proceso de carga y descarga cíclica sobre las losas.

En la figura 02, se representa el proceso de carga y descarga cíclica del modelo físico sobre la junta. El eje x corresponde al tiempo (t), el eje y al desplazamiento (u), la letra A es la amplitud y la letra T el periodo. Con relación a la curva, se ubican números del 1 al 4, que representan las etapas de carga y descarga de los modelos físicos. La Etapa 1 indica el instante antes de aplicar la carga a la losa, la etapa 2 representa la aplicación de la carga, la etapa 3 indica el instante inmediatamente que se deja de aplicar la carga, la etapa 4 muestra el retiro total de la carga sobre la losa y su reacción. La figura 03 permite tener una visión del estado de la estructura de un pavimento rígido y de sus losas ante el paso de un vehículo en sentido longitudinal al momento de llegar a la junta. En este caso ocurre una concentración de esfuerzos (borde de ambas losas) por la ausencia de continuidad de la capa de rodadura, cuya distribución se puede representar en forma de campana invertida.

Fig. 03. Concentración de Esfuerzos en la junta, en sentido Longitudinal

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5.3.7.2 Procedimiento de Diseño – METODO AASHTO10

Consideraciones generales El objetivo del diseño de pavimentos, es contar con una estructura sostenible y económica que permita la circulación de los vehículos de una manera cómoda y segura, durante un periodo fijado por las condiciones de desarrollo. Con respecto a los métodos de diseño de pavimentos, tradicionalmente se han limitado a determinar el espesor de la estructura. En el caso de los pavimentos de concreto, estos métodos se basan exclusivamente en los conceptos de fatiga mecánica para determinar, mediante modelos matemáticos, el espesor y la calidad del concreto. Es decir, el diseño se orienta fundamentalmente a dimensionar la placa para unas condiciones de fundación generalizada y un tránsito tipificado. En un sentido estrictamente teórico es posible que todos estos métodos sean válidos tanto en sus fundamentos como en sus concepciones. La cuestión es determinar que tanto se aproximan estos métodos a las realidades muy particulares de países y regiones en las cuales la naturaleza de los suelos o materiales térreos de fundación no pueden ser generalizados. De acuerdo con el criterio de los métodos mencionados para el diseño de losas soportadas sobre el terreno, como es el caso de pavimentos de concreto, el concreto a emplearse en este tipo de losas será especificado de acuerdo a su resistencia a la flexión por tensión o módulo de ruptura (MR), en vez de la resistencia tradicional a la compresión (f’c) que es comúnmente usada en otro tipo de estructuras de concreto. Lo anterior se fundamenta al considerar que en una losa de concreto sometida a cargas dinámicas, los esfuerzos de flexión internos se encuentran mas cercanos a su resistencia ultima a la flexión (MR), que los esfuerzos internos de compresión contra su resistencia ultima a la compresión (f’c).

Espesor del pavimento Para el cálculo del espesor del pavimento de concreto, según el método AASTHO, es necesario conocer algunos aspectos del proyecto como los indicados a continuación:

10



Periodo de diseño (vida útil).



Resistencia a la tensión por flexión del concreto a utilizar.

MONTEJO FONCECA, Alfonso; Ingeniería de Pavimentos, Pag. 450

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Modulo de reacción (k) del terreno natural.



Información del tráfico.

Otro aspecto importante son los esfuerzos y deflexiones que se deben considerar en el diseño, las cuales son: a) Contracciones debidas a cambios de temperatura así como por pérdida de volumen de la mezcla por la disminución del contenido de agua del concreto. b) Esfuerzos de tensión generados en la base de la losa, que producen agrietamiento como resultado de la resistencia por fricción que se genera en la interfase losa-capa de apoyo, pudiendo ser esta la subbase. c) Esfuerzos de tensión y compresión en la losa, debidos a ondulaciones que se presentan por cambios en gradientes térmicos a lo largo de su sección transversal. d) Esfuerzos de tensión y compresión en la losa, producto de las expansiones y contracciones debidos a los cambios de humedad (alabeo) a lo largo de la sección transversal de la losa. e) Esfuerzos combinados del transito con el de la ondulación por temperatura que producen daños importantes a las losas, estos esfuerzos deben ser considerados en los análisis por fatiga. f)

Esfuerzos por cargas de tráfico.

g) Esfuerzos debidos a fricción. h) En una losa sujeta a una reducción de la temperatura, la losa tenderá a moverse de las orillas hacia el centro por simetría, sin embargo la capa de apoyo tenderá a restringir este movimiento, generándose así los esfuerzos de fricción. i)

Cambios volumétricos en el concreto, se deben tomar en cuenta los esfuerzos de compresión y de tensión en el fondo de la losa por cambios de temperatura y humedad, ya que hacen que las losas experimenten movimientos

por

cambios

de

volumen

presentándose

grietas

incontroladas o aberturas en las juntas con la consiguiente reducción en la eficiencia de la transferencia de cargas entre losas contiguas. Variables de diseño Para satisfacer adecuadamente las condiciones tanto del suelo, como de carga y tráfico a los que van a estar sometidos los pavimentos, para este proyecto en

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particular, se utiliza el método de la American Association of State Highways and Transportation Officials (Método AASTHO – 93), la cual se presenta como:

∆𝑷𝑺𝑰 ) 𝟒. 𝟓 − 𝟏. 𝟓 𝐥𝐨𝐠 𝟏𝟎 (𝑬𝑺𝑨𝑳) = 𝒁𝒓𝑺𝒐 + 𝟕. 𝟑𝟓 𝐥𝐨𝐠 𝟏𝟎 (𝑫 + 𝟏) − 𝟎. 𝟎𝟔 + 𝟏. 𝟔𝟐𝟒 × 𝟏𝟎𝟕 𝟏+ (𝑫 + 𝟏)𝟖.𝟒𝟔 ] [ 𝐥𝐨𝐠 𝟏𝟎 (

+(𝟒. 𝟐𝟐 − 𝟎. 𝟑𝟐𝑷𝒕) 𝐥𝐨𝐠 𝟏𝟎 [

𝑺′𝒄×𝑪𝒅(𝑫𝟎.𝟕𝟓 −𝟏.𝟏𝟑𝟐)

]…………………(5.3.9)

𝟏𝟖.𝟒𝟐 ] (𝑬𝒄/𝑲)𝟎.𝟐𝟓

𝟐𝟏𝟓.𝟔𝟑𝑱[𝑫𝟎.𝟕𝟓 −

Donde: D: Espesor de la losa del pavimento en (pulg.). ESAL: Tráfico (Número de ESAL´s). Zr: Desviación Estándar Normal. So: Error Estándar Combinado de la predicción del Tráfico. ΔPSI: Diferencia de Serviciabilidad (Po‐Pt). Po: Serviciabilidad Inicial. Pt: Serviciabilidad Final. S'c: Módulo de Rotura del concreto en (psi). Cd: Coeficiente de Drenaje J: Coeficiente de Transferencia de Carga Ec: Módulo de Elasticidad de concreto K: Módulo de Reacción de la Sub Rasante en (psi).

a) Confiabilidad (R): La confiabilidad en el diseño (R) puede ser definida como la probabilidad de que la estructura tenga un comportamiento real igual o mejor que el previsto durante la vida de diseño adoptada.

TIPO DE PAVIMENTO

CONFIABILIDAD

AUTOPISTAS CARRETERAS CARRETERAS RURALES ZONAS INDUSTRIALES URBANAS PRINCIPALES URBANAS SECUNDARIAS

90% 75% 65% 60% 55% 50%

Cuadro 05 – CONFIABILIDAD (R) Fuente: AASHTO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

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b) Desviación Estándar Normal (Zr): Esta en función de los niveles seleccionados de confiabilidad.

CONFIABILIDAD R (%) 50 60 70 75 80 85 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 99.9 99.99

DESVIACION ESTANDAR NORMAL Zr 0.000 -0.253 -0.524 -0.674 -0.841 -1.037 -1.282 -1.340 -1.405 -1.476 -1.555 -1.645 -1.751 -1.881 -2.054 -2.327 -3.090 -3.750

Cuadro 06 - Desviación Estándar Normal (Zr) Fuente: AASHTO c)

Error Estándar Combinado (So): Para pavimentos rígidos se establece:

𝟎. 𝟑𝟎 < 𝑆𝑜 < 0.40……………………………………(5.3.10)

d) Serviciabilidad (∆𝐏𝐒𝐈): La serviciabilidad se define como la habilidad del pavimento de servir al tipo de tráfico (autos y camiones) que circulan en la vía. La medida primaria de la serviciabilidad es el Índice de Serviciabilidad Presente. El procedimiento de diseño AASHTO predice el porcentaje de perdida de seviciabilidad (Δ PSI) para varios niveles de tráfico y cargas de ejes.

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Como el índice de serviciabilidad final de un pavimento es el valor más bajo de deterioro a que puede llegar el mismo, se sugiere que para carreteras de primer orden (de mayor tránsito) este valor sea de 2.5 y para vías menos importantes sea de 2.0; para el valor del índice de serviciabilidad inicial la AASTHO llegó a un valor de 4.5 para pavimentos de concreto y 4.2 para pavimentos de asfalto. INDICE DE CALIFICACION SERVICIO 5 EXCELENTE 4 MUY BUENO 3 BUENO 2 REGULAR 1 MALO INTRANSITABLE 0

Cuadro 06 - Serviciabilidad (∆𝑃𝑆𝐼) Fuente: AASHTO

e)

Módulo de Ruptura (S’c):

Es una propiedad del concreto que influye notablemente en el diseño de pavimentos rígidos de concreto. Debido a que los pavimentos de concreto trabajan principalmente a flexión, es recomendable que su especificación de resistencia sea acorde con ello, por eso el diseño considera la resistencia del concreto trabajando a flexión, que se le conoce como resistencia a la flexión por tensión (S´c) ó módulo de ruptura (MR) normalmente especificada a los 28 días. La resistencia a la compresión se puede utilizar como índice de la resistencia a la flexión, una vez que entre ellas se ha establecido la relación empírica para los materiales y el tamaño del elemento en cuestión. La resistencia a la flexión, fr, también llamada modulo de ruptura, S’c, para un concreto de peso normal se aproxima a menudo a 32 veces el valor de la raíz cuadrada de la resistencia a la compresión, f’c. 𝑺′ 𝒄 = 𝟑𝟐√𝒇′𝒄……………………………………(5.3.11) Donde f’c en kg/cm2y S’c en psi. f)

Drenaje (Cd):

Para el caso los materiales a ser usados tienen una calidad regular de drenaje y esta expuesto en un 30% durante un año normal de precipitaciones.

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Calidad de Drenaje Excelente Buena Regular Pobre Deficiente

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% de Tiempo en el que la estructura de pavimento esta expuesta a niveles de humedad cercanos a la saturacion Menos de 1% 1% - 5% 5% - 25% Más de 25% 1.25 - 1.20 1.20 - 1.15 1.15 - 1.10 1.10 1.20 - 1.15 1.15 - 1.10 1.10 - 1.00 1.00 1.15 - 1.10 1.10 - 1.00 1.00 - 0.90 0.90 1.10 - 1.00 1.00 - 0.90 0.90 - 0.80 0.80 1.00 - 0.90 0.90 - 0.80 0.80 - 0.70 0.70

Cuadro 07 - Drenaje (Cd) Fuente: AASHTO g) Coeficiente de Transferencia de Carga (J): La capacidad de carga representa la capacidad de un pavimento de concreto de transferir parte de las cargas solicitantes a través de las juntas transversales. La eficiencia de la transferencia de carga depende de múltiples factores y tiende a disminuir durante la edad con las repeticiones de carga.

Hombros Dispositivo de Transferencia Pavimento con juntas simples y reforzadas

Asfalto

Concreto

SI

NO

SI

NO

3.2

3.8 - 4.4

2.5 - 3.4

3.6 - 4.2

Cuadro 08 - Coeficiente de Transferencia de Carga (J) Fuente: AASHTO h) Módulo de Elasticidad del Concreto (Ec): Se denomina Módulo de elasticidad del concreto a la tracción, a la capacidad que obedece la ley de Hooke, es decir, la relación de la tensión unitaria a la deformación unitaria. Se determina por la Norma ASTM C469. Sin embargo en caso de no disponer de los ensayos experimentales para su cálculo existen varios criterios con los que pueda estimarse ya sea a partir del Módulo de Ruptura, o de la resistencia a la compresión a la que será diseñada la mezcla del concreto. Las relaciones de mayor uso para su determinación son: 𝑬𝒄 = 𝟏𝟕𝟎𝟎𝟎 × √𝒇′𝒄……………………………………(5.3.12)

Donde f’c en kg/cm2

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i)

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Módulo de Reacción de la Sub Rasante (k):

El valor k se estima a partir de pruebas más simples como la del CBR (ASTM D1883). El resultado es válido ya que no se requiere una determinación exacta del valor k; las variaciones normales a partir de un valor estimado no afectarán apreciablemente el espesor requerido. Se han propuestos algunas correlaciones de “K” a partir de datos de datos de CBR de diseño de la Sub Rasante, siendo una de las más aceptadas por ASSHTO las expresiones siguientes:

𝒌 = 𝟐. 𝟓𝟓 + 𝟓𝟐. 𝟓(𝐥𝐨𝐠 𝟏𝟎 𝑪𝑩𝑹)

𝒌 = 𝟒𝟔. 𝟎 + 𝟗. 𝟎𝟖 (𝐥𝐨𝐠 𝟏𝟎 𝑪𝑩𝑹)𝟒.𝟑𝟒

𝑴𝒑𝒂 𝒎

𝑴𝒑𝒂 𝒎

𝒚 𝒑𝒂𝒓𝒂 𝑪𝑩𝑹 ≤ 𝟏𝟎………(5.3.13)

𝒚 𝒑𝒂𝒓𝒂

𝑪𝑩𝑹 > 10………(5.3.14)

Diseño de Juntas Se debe considerar en el diseño la utilización de juntas con el propósito de aliviar los esfuerzos y evitar que las grietas inducidas se presenten de manera desordenada y sin patrones geométricos debido a la contracción por secado del concreto, cambios de humedad y temperatura, aplicación de las cargas por tránsito, restricciones del terreno de apoyo y características de los materiales empleados. Las funciones específicas de las juntas son las que se mencionan a continuación: 

Control del agrietamiento transversal y longitudinal provocado por las restricciones de contracción combinándose con los efectos de pandeo o alabeo de las losas, así como las cargas de tráfico.



Dividir el pavimento en incrementos prácticos para la construcción (carriles de circulación).



Absorber los esfuerzos provocados por los movimientos de las losas.



Proveer una adecuada transferencia de carga.



Darle forma a la caja para el sellado de la junta.

Para nuestro caso, por ser una vía Local de un TPDA de 448 veh/día, con poca presencia de tránsito pesado, según el estudio de tráfico, no se requiere pasadores o dowels para amortiguar las cargas de tránsito, por lo que se establece una abertura de juntas de 15 mm de espesor. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

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Tipos de juntas a) Transversales.- Se tienen los siguientes tipos: 

De contracción.- Localizadas en forma transversal al eje central del pavimento, su espaciamiento es para evitar agrietamiento provocado por los esfuerzos debidos a cambios de temperatura y humedad. Contribuyen a aliviar los esfuerzos por tensión al contraerse la losa por un lado, y por el otro los esfuerzos de alabeo generados en las losas por cambios en los gradientes térmicos.



De construcción.- Juntas colocadas al final del día o por cualquier otra interrupción en los trabajos, deben ser planeadas con anticipación para ubicarlas en los cambios de pendientes o en las losas de aproximación de puentes. Cuando estas juntas son proyectadas en las ubicaciones normales de las juntas y al tratarse de juntas empalmadas a tope, requieren de pasajuntas ya que no podrán contar con la trabazón del agregado para la transferencia de carga, en el caso de una junta de construcción no planeada en donde la interrupción se presenta en los dos primeros tercios de la separación normal de las juntas, la junta debe ser machihembrada con barras de amarre con el propósito de prevenir que la junta no agriete la losa adyacente.



De

aislamiento/expansión.-

Necesarias

para

permitir

el movimiento

horizontal o los desplazamientos del pavimento respecto a estructuras existentes como estribos de puentes, losas de aproximación, alcantarillas, etc., las juntas de expansión no son necesarias teniendo un buen diseño, construcción y mantenimiento de las juntas de construcción. El ancho de las juntas de aislamiento se recomienda entre ½” a 1” (12 a 25 mm) ya que con anchos superiores se pueden presentar movimientos excesivos. En el caso de estacionamientos y calles residenciales de bajo volumen se pueden hacer juntas a tope incluso sin varilla de sujeción, siempre que el espesor mínimo este comprendido entre 10 y 13 cm. El machihembrado no es recomendable en espesores menores de 18 cm.

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b) Longitudinales.-

Se tienen los siguientes tipos: 

De contracción.- Se deben utilizar para dividir a los carriles en la dirección longitudinal o donde se construyen dos o más anchos de carriles al mismo tiempo.



De construcción.- Se deben de localizar entre dos carriles construidos en diferentes etapas, deben ser del tipo machihembradas.

Espaciamiento de juntas La modulación de las losas se rige por la separación de las juntas transversales en función del espesor del pavimento, por lo que el dimensionamiento de los tableros de losas debe cumplir con lo indicado a continuación: 𝑺 = (𝟐𝟏 𝒐 𝟐𝟒 )𝑫………………………(5.3.15) En donde: S: Separación de la junta ≤ 5.0 m D: Espesor del pavimento 21: Para valores máximos de fricción entre la sub base y el pavimento. 24: Para valores normales de fricción entre la sub base y el pavimento. La relación entre largo y ancho de un tablero de losas debe estar entre los límites de: 0.71< largo/ancho < 1.4………………………(5.3.16)

Sellado de juntas Con el propósito de minimizar la infiltración del agua superficial y de materiales incompresibles al interior de la junta del pavimento, se deben utilizar sellos líquidos o sellos a compresión los cuales deben soportar esfuerzos alternados de compresión y de tensión, producidos por los cambios de temperatura y de humedad.

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5.3.8. DEFINICION DE TERMINOS BASICOS11 ACERA O VEREDA Parte de la vía urbana ubicada entre la pista y el límite de la propiedad, destinada al uso peatonal. Pueden ser de concreto simples, asfalto, unidades intertrabadas (adoquines), o cualquier otro material apropiado. AFIRMADO Capa de material selecto procesado de acuerdo a diseño, que se coloca sobre la subrasante o sub-base de un pavimento. Funciona como capa de rodadura y de soporte al tráfico en vías no pavimentadas. Esta capa puede tener un tratamiento de estabilización. AGENTE ESTABILIZADOR Producto adicional diferente al suelo que se le añade con la finalidad de mejorar sus propiedades fisico-mecanicas. ALAMEDA Calle amplia con arborización intensa. ANO BASE Es el ano para el que se escogen y consideran los datos del tráfico que servirá de base al tráfico de diseño. APROBACION Autorización o aceptación escrita del proyecto por parte de la Entidad correspondiente previamente a la ejecución de las obras. Autorización o aceptación escrita de una actividad por parte de la Supervisión. BASE Capa generalmente granular, aunque también podría ser de suelo estabilizado, de concreto asfaltico, o de concreto hidráulico. Su función principal es servir como elemento estructural de los pavimentos, aunque en algunos casos puede servir también como capa drenaste. BOMBEO Es la convexidad dada a la sección transversal de una vía para facilitar el drenaje de las aguas superficiales. CALLE En su sentido más genérico es una vía pública en un área urbana entre límites de propiedad, con o sin acera, destinada al tránsito de peatones y/o vehículos. CALZADA O PISTA 11

Manual de Diseño Geométrico de Vías Urbanas - 2005, Pag. 3/1

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Parte de una vía destinada al tránsito de vehículos. CAMIONES Vehículos tipo C2 del Reglamento Nacional de Vehículos, con configuraciones iguales a 2 ejes y 6 llantas. Incluyen minibuses y camiones de 4 llantas de base ancha. No incluyen automóviles camionetas, Pick-Ups, ni paneles. CAPA ASFALTICA DE SUPERFICIE Es la capa superior de un pavimento asfaltico, llamada también Capa de Desgaste o Capa de Rodadura. CAPA DE BASE ASFALTICA Es una capa estructural de algunos pavimentos flexibles compuesta de agregados minerales unidos con productos asfalticos. También conocida como Base Negra. CAPA DE SUB-RASANTE Porción superior del terreno natural en corte o porción superior del relleno, de 20 cm de espesor compactado en vías locales y colectoras y de 30 cm de espesor compactado en vías arteriales y expresas. CARGA POR EJE SIMPLE EQUIVALENTE A 80 kn (ESAL por sus siglas en inglés) Es el efecto sobre el pavimento de cualquier combinación de cargas por eje de magnitud variada, expresada en el número de aplicaciones de un eje simple de 80 ken. CARRIL Parte de la calzada destinada a la circulación de una fila de vehículos. CARRIL DE DISENO Es el carril sobre el que se espera el mayor número de aplicaciones de cargas por eje simple equivalente de 80 kn. Normalmente, será cualquiera de los carriles en una vía de 2 carriles en el mismo sentido, o el carril exterior en una vía de carriles múltiples también en el mismo sentido. CICLOVIA Espacio dentro de la vía urbana destinado exclusivamente al tránsito de bicicletas. CONCRETO ASFALTICO Es una mezcla compuesta de cemento asfaltico y agregados bien graduados, de alta calidad, completamente compactada en una masa densa y uniforme. ESTABILIZACION DE SUELOS Proceso físico y/o químico por el que se mejoran las propiedades físicomecánicas del suelo natural en corte o de los materiales de préstamo en relleno, con el objeto de hacerlos estables.

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EJE ESTANDAR Eje simple con ruedas duales con una carga de 80 kn (8,2 t o 18 kips). ESAL DE DISENO Es el número de aplicaciones de cargas por Eje Estándar, previsto durante el Periodo de Diseño. El procedimiento usado para convertir un flujo de tráfico con diferentes cargas y configuraciones por eje en un número de tráfico para el diseño, consiste en convertir cada carga por eje esperada sobre la vía durante el periodo de diseño, en un número de cargas por eje estándar, sumándolas luego. ESPECIFICACIONES TECNICAS Parte del expediente técnico en la que se detallan la descripción de los trabajos, los materiales, los equipos y procedimientos de construcción, el control de calidad, la medición y forma de pago. El PR, es el autor y responsable de la emisión de las Especificaciones Técnicas. ESPESOR DE DISENO Es el espesor de cada capa del pavimento, determinado en el diseño. ESPESOR EFECTIVO El espesor efectivo de cada capa de un pavimento existente se calcula multiplicando su espesor real por los correspondientes factores de conversión, según el método de diseño. ESTACIONAMIENTO Superficie pavimentada, con o sin techo, destinada exclusivamente al parqueo de vehículos. ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO ASFALTICO Es una estructura de pavimento con todas sus capas de mezclas asfálticas, o de una combinación de capas asfálticas y base granulares, colocadas encima de la sub-rasante natural o estabilizada. ESTUDIO DE CARGAS Es un estudio para determinar el peso transportado por cada eje y el número de ejes para cada tipo de camiones pesados. FACTOR CAMION Es el número de aplicaciones de cargas por eje simple equivalentes a 80 kenes, producidas por una pasada de un vehículo cualquiera del Reglamento Nacional de Vehículos vigente. Los Factores Camión pueden aplicarse a vehículos de un solo tipo o clase o a un grupo de vehículos de diferentes tipos. FACTOR DE EQUIVALENCIA DE CARGA

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Es un factor utilizado para convertir las aplicaciones de cargas por eje de cualquier magnitud, a un número de cargas por eje simple equivalentes a 80 kenes. IMPRIMACION ASFALTICA Asfalto diluido, aplicado con un rociador de boquilla que permita una distribución uniforme sobre la Base Granular para impermeabilizarla y lograr su adherencia con la Capa Asfáltica de Superficie. INGENIERO RESIDENTE Ingeniero Civil Colegiado y habilitado, responsable de la ejecución y dirección de la obra, en representación del Contratista. INSPECTOR Ingeniero Civil Colegiado en ejercicio, representante de la Entidad Contratante en quien se ha delegado la responsabilidad de administrar un determinado proyecto. JUNTAS DE CONTROL Se denomina así, en un pavimento de concreto de cemento Portland, a las juntas formadas o aserradas, para controlar el agrietamiento. LABORATORIO Es una organización que mide, examina, ejecuta los ensayos; o de otra forma, determina las características o el comportamiento de materiales o productos. LOSA DE CONCRETO DE CEMENTO PORTLAND Superficie de rodadura y principal elemento estructural en los pavimentos rígidos. LOTE Es una cantidad medida de material o construcción producidos por el mismo proceso. MODULO DE RESILIENCIA O MODULO RESILIENTE (Mr.) Es una medida de la propiedad elástica del suelo, reconociéndole ciertas características no lineales. El módulo de resiliencia se puede usar directamente en el diseño de pavimentos flexibles, pero debe convertirse a módulo de reacción de la sub-rasante (valor k), para el diseño de pavimentos rígidos o compuestos. MODULO DE ROTURA (MR) Es una medida de la resistencia a la tracción por flexión del concreto. Se determina mediante el ensayo ASTM C78 de la viga cargada en los tercios. MUESTRA Es un segmento de una población seleccionado según la norma correspondiente o un procedimiento estadístico aceptado, para representar a toda la población. MUESTREO ALEATORIO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

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Una muestra tomada empleando un plan de muestreo, en el cual cada unidad del lote debe tener la oportunidad de ser elegida. NIVEL DE SERVICIO PSI Es un parámetro que califica la serviciabilidad de una vía. NUMERO ESTRUCTURAL (SN) Es un numero adimensional abstracto que expresa la resistencia estructural de un pavimento, requerida para un numero de combinaciones de soporte del suelo (MR), ESALs, ΔPSI, y mi. El SN requerido puede ser convertido a espesores reales de carpeta de rodadura base y sub-base, por medio de coeficientes de capa apropiados que representan la resistencia relativa de los materiales de construcción PASAJES PEATONALES Parte de la vía urbana ubicada entre límites de la propiedad, destinada al uso peatonal. Pueden ser de concreto simples, asfalto, unidades intertrabadas (adoquines), o cualquier otro material apropiado. PAVIMENTO Estructura compuesta por capas que apoya en toda su superficie sobre el terreno preparado para soportarla durante un lapso denominado Periodo de Diseño y dentro

de

un

rango de

Serviciabilidad. Esta

definición

incluye

pistas,

estacionamientos, aceras o veredas, pasaje peatonales y ciclo vías PAVIMENTOS FLEXIBLES (PAVIMENTOS ASFALTICOS) Clasificación por comportamiento de los pavimentos con superficie asfáltica en cualquiera de sus formas o modalidades (concreto asfaltico mezcla en caliente, concreto asfaltico mezcla en frio, mortero asfaltico, tratamiento asfaltico, micro pavimento, etc.), compuesto por una o más capas de mezclas asfálticas que pueden o no apoyarse sobre una base y una sub base granulares. El pavimento asfaltico de espesor total (full-depre), es el nombre patentado por el Instituto del Asfalto, para referirse a los pavimentos de concreto asfaltico construidos directamente sobre la sub-rasante. PAVIMENTOS SEMI FLEXIBLES (INTERTRABADOS) Pavimento cuya capa de rodadura estuvo tradicionalmente conformada por unidades de piedra, madera o arcilla cocida. En la actualidad se utilizan unidades de concreto colocadas sobre una capa de arena, rellenando los espacios entre ellas con arena, para proveerles de trabazón. De la misma manera que los pavimentos asfalticos tienen una base y además pueden tener una sub-base. Su comportamiento se puede considerar como semi-flexible. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

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PAVIMENTOS RIGIDOS (DE CONCRETO HIDRAULICO) Clasificación por comportamiento de los pavimentos de concreto de cemento hidráulico en cualquiera de sus formas o modalidades (losas de concreto simple con juntas, losas de concreto reforzado con juntas, suelo-cemento, concreto compactado con rodillo, etc.). PERDIDAD DE SERVICIABILIDAD (ΔPSI) Es el cambio en la serviciabilidad de una vía durante el periodo de diseño y se define como la diferencia entre el índice de serviciabilidad inicial (por) y final (pt). ΔPSI = po - pt PERIODO DE DISENO Es el tiempo, normalmente expresado en anos, transcurrido entre la construcción (denominada ano cero) y el momento de la rehabilitación del pavimento. PISTA Ver calzada. PLAN DE MANEJO VIAL Conjunto de actividades temporales, necesarias para mantener el transito fluido mientras duren las obras. PROPIETARIO Es la persona natural o jurídica, que acredita ser titular del dominio del predio al que se refiere una obra. PROYECTO Información técnica que permite ejecutar una obra de pavimentación. PROFESIONAL RESPONSABLE (PR) Ingeniero Civil Colegiado y en ejercicio que ha elaborado los estudios y diseños del proyecto de pavimentación. RASANTE Es el nivel superior del pavimento terminado. La Línea de Rasante se ubica en el eje de la vía. SERVICIABILIDAD Habilidad de un pavimento para servir a los tipos de solicitaciones (estáticas o dinámicas) para los que han sido diseñados. SUB-RASANTE Es el nivel inferior del pavimento paralelo a la rasante. SUPERVISION Persona natural o jurídica, cuya función es la de verificar que la obra se ejecute conforme a los proyectos aprobados, se sigan procesos constructivos acorde con ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

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la naturaleza de la obra, y se cumplan con los plazos y costos previstos en el contrato de la obra. SUPERVISOR Ingeniero Civil Colegiado y en ejercicio, representante de la Supervisión en la obra. TIPOS DE VIAS El sistema vial está constituido por vías expresas, vías arteriales, vías colectoras, vías locales y pasajes TRAFICO Determinación del número de aplicaciones de carga por eje simple equivalente, evaluado durante el periodo de diseño de proyecto. Si el número de aplicaciones es menor de 104 ESALs se considera Trafico Ligero. Si el número de aplicaciones es mayor o igual a 104 ESALs y menor de 106 ESALs se considera como Trafico Medio. Si el número de aplicaciones es mayor a 106 Esas se considera tráfico alto. TRANSITO Acción de ir o pasar de un punto a otro por vías publicas VEREDA Ver Acera VIAS URBANAS Espacio destinado al tránsito de vehículos y/o personas que se encuentra dentro del límite urbano. Según la función que prestan se clasifican en: - Vías Expresas; - Vías Arteriales; - Vías Colectoras; y - Vías Locales. VIAS EXPRESAS Son vías que permiten conexiones interurbanas con fluidez alta. Unen zonas de elevada generación de tráfico, transportando grandes volúmenes de vehículos livianos, con circulación a alta velocidad y limitadas condiciones de accesibilidad. Eventualmente, el transporte colectivo de pasajeros se hará mediante buses en carriles segregados con paraderos en los intercambios. En su recorrido no es permitido el estacionamiento, la descarga de mercancías ni el tránsito de peatones.

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VIAS ARTERIALES Son vías que permiten conexiones interurbanas con fluidez media, limitada accesibilidad y relativa integración con el uso de las áreas colindantes. Son vías que deben integrarse con el sistema de vías expresas y permitir una buena distribución y repartición del tráfico a las vías colectoras y locales. En su recorrido no es permitida la descarga de mercancías. Se usan para todo tipo de tránsito vehicular. Eventualmente el transporte colectivo de pasajeros se hará mediante buses en vías exclusivas o carriles segregados con paraderos e intercambios. VIAS COLECTORAS Son aquellas que sirven para llevar el tránsito de las vías locales a las arteriales, dando servicio tanto al tránsito vehicular, como acceso hacia las propiedades adyacentes. El flujo de transito es interrumpido frecuentemente por intersecciones sanforizadas, cuando empalman con vías arteriales y con controles simples con señalización horizontal y vertical, cuando empalman con vías locales. El estacionamiento de vehículos se realiza en áreas adyacentes, destinadas especialmente a este objetivo. Se usan para todo tipo de vehículo. VIAS LOCALES Son aquellas que tienen por objeto el acceso directo a las áreas residenciales, comerciales e industriales y circulación dentro de ellas. VOLUMEN PROMEDIO DIARIO (V.P.D.) Es el promedio de los vehículos que circulan durante las 24 horas del día. ZONA DEL PROYECTO Zonas situadas dentro de las áreas de construcción del proyecto o adyacentes a estas,

que

son

modificadas

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y/o

afectadas

por

el

proyecto.

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6.

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INGENIERIA DEL PROYECTO

Para la ejecución del proyecto se realizaran los siguientes estudios que se detallan a continuación: CAPITULO I

INGENIERIA DEL PROYECTO 3.1.

ESTUDIOS DE INGENIERIA BASICA 3.1.1. ESTUDIOS TOPOGRAFICOS 3.1.1.1 Ubicación Altimétrica de la Vía 3.1.1.2 Perfil Longitudinal 3.1.1.3 Secciones Transversales 3.1.2. ESTUDIOS GEOTECNICOS 3.1.2.1 Caracterización del Terreno de Fundación 3.1.2.2 Comportamiento del Terreno de Fundación 3.1.2.3 Estudio de Canteras 3.1.3. ESTUDIOS HIDROLOGICOS 3.1.3.1 Análisis Hidrológico 3.1.3.2 Determinación del caudal de Aguas Pluviales 3.1.4. ESTUDIOS GEOLOGICOS 3.1.3.1 Geología Local 3.1.3.2 Geología Regional 3.1.3.3 Geología Estructural 3.1.3.4 Geodinámica

3.2.

INGENIERIA DE TRANSITO 3.2.1. Determinación del Volumen de Tráfico Vehicular

3.3.

DISEÑO DE LA VIA 3.3.1. Diseño Estructural y Geométrico del Pavimento Rígido por el Método AASHTO 93. 3.3.2. Diseño Estructural y Geométrico de la Calzada. 3.3.3. Diseño Estructura y Geométrico de Veredas 3.3.4. Señalización, Marcas y Dispositivos de Control de Tránsito.

3.4.

DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE 3.4.1. Diseño de Cunetas de Obras de Arte.

3.5.

EVALUACION DE IMPACTO AMBIENTAL 3.5.1. Identificación de Impactos Ambientales 3.5.2. Clasificación de Impactos Ambientales 3.5.3. Cuantificación de Impactos Ambientales

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7.

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CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES PARA EL DESARROLLO DEL PROYECTO DE TESIS El Cronograma de Actividades para el desarrollo del Proyecto de Tesis y lograr los objetivos propuestos está previsto en un tiempo estimado de 04 meses. A continuación se detalla la Tabla. DURACION DEL PROYECTO: 04 MESES

Nro

Actividad

1,0 Revision Bibliografica 2,0 Recoleccion de datos de campo 3,0 Procesamiento de datos 4,0 Analisis de datos 5,0 Diseno de Elementos Viales 6,0 Diseno de planos 7,0 Presentacion de Borrador 8,0 Subsanacion de Observaciones 9,0 Presentacion Final

8.

CRONOGRAMA - TIEMPO EN MESES 1er mes 2do mes 3er mes 4to mes S-2 S-3 S-4 S-1 S-2 S-3 S-4 S-1 S-2 S-3 S-4 S-1 S-2 S-3 S-4 X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X

RECURSOS NECESARIOS

EQUIPO TOPOGRAFICO Wincha de 50.00 m. Libretas Topográficas Mira Topográfica Nivel de Ingeniero Teodolito Electrónico GPS (Sistema de Posicionamiento Global) EQUIPO INFORMATICO Computadora Cámara Digital Impresora Scanner Internet RECURSOS HUMANOS 02 ayudantes de Topografía 02 peones para excavación de calicatas 02 técnicos en mecánica de suelos

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9.

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PRESUPUESTO Y FINANCIAMIENTO DEL PROYECTO PRESUPUESTO El presupuesto se detalla a continuación.

SERVICIOS

BIENES

DESCRIPCION Computadora Portatil - LAPTOP Cámara Fotografica Papel Cds USB - 4 GB Impresión Lapiceros Folder Textos Estudios Basicos Ayudante Internet Empaste Tipeo del Proyecto Tipeo del Informe Pasajes y Otros Refrigerio Otros Gastos

UNIDAD Unidad Unidad Millares Unidad Unidad Ciento Unidad Unidad Unidad Global Global Hora Ejemplar Ejemplar Ejemplar Global Global Global

CANTIDAD

P.U.

1 1 6 50 1 5 12 24 5 1 1 100 6 1 1 1 1 1 Total en Soles

PRECIO P. PARCIAL 3500 3500 500 500 25 150 0.6 30 50 50 100 500 1.5 18 0.5 12 80 400 750 750 800 800 1 100 8 48 50 50 60 60 750 750 600 600 500 500 8818

FINANCIAMIENTO

El financiamiento será autofinanciado en un: 100.00%.

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10. ESTRUCTURA DE LA TESIS

TITULO: PORTADA CARÁTULA DEDICATORIA AGRADECIMIENTO ÍNDICE RESUMEN INTRODUCCIÓN I.-

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7.

II.

MARCO TEÓRICO Y CONCEPTUAL 2.1. 2.2. 2.3.

III.

Identificación del problema Formulación del problema Sistematización del problema Justificación Limitaciones Objetivo General Objetivos Específicos

Antecedentes Bases normativa Bases teóricas y conceptuales

INGENIERÍA DEL PROYECTO 3.6.

ESTUDIOS DE INGENIERIA BASICA 3.1.5. ESTUDIOS TOPOGRAFICOS 3.1.1.4 Ubicación Altimétrica de la Vía 3.1.1.5 Perfil Longitudinal 3.1.1.6 Secciones Transversales 3.1.6. ESTUDIOS GEOTECNICOS 3.1.2.4 Caracterización del Terreno de Fundación 3.1.2.5 Comportamiento del Terreno de Fundación 3.1.2.6 Estudio de Canteras 3.1.7. ESTUDIOS HIDROLOGICOS 3.1.3.3 Análisis Hidrológico 3.1.3.4 Determinación del caudal de Aguas Pluviales

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3.1.8. ESTUDIOS GEOLOGICOS 3.1.3.5 Geología Local 3.1.3.6 Geología Regional 3.1.3.7 Geología Estructural 3.1.3.8 Geodinámica 3.7.

INGENIERIA DE TRANSITO 3.2.2. Determinación del Volumen de Tráfico Vehicular

3.8.

DISEÑO DE LA VIA 3.3.5. Diseño Estructural y Geométrico del Pavimento Rígido por el Método AASHTO 93. 3.3.6. Diseño Estructural y Geométrico de la Calzada. 3.3.7. Diseño Estructura y Geométrico de Veredas 3.3.8. Señalización, Marcas y Dispositivos de Control de Tránsito.

3.9.

DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE 3.4.2. Diseño de Cunetas de Obras de Arte.

3.10. EVALUACION DE IMPACTO AMBIENTAL 3.5.4. Identificación de Impactos Ambientales 3.5.5. Clasificación de Impactos Ambientales 3.5.6. Cuantificación de Impactos Ambientales

IV.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN 4.1.

Logros y objetivos

4.2.

Contrastación de los resultados

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA ANEXOS -

Expediente técnico Planos definitivos

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11. BIBLIOGRAFIA 1. “Guía de Diseño AASHTO ”. 2. Alfonso Montejo Fonseca (2DA Edición-1998), “Ingeniería de Pavimentos para Carreteras.” 3. Germán Vivar Romero (2DA Edición-1995), “Diseño y Construcción de Pavimentos.” 4. “Manual de Diseño Geométrico de Vías Urbanas – 2005 – VCHI.” 5. Universidad Nacional de Ingeniería (1994), “Prontuario de Pavimentos Rígidos y Flexibles.” 6. Joseph E. Bowles, “Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniería Civil.” 7. Abel Ordoñez Huamán y Silene Minaya Gonzales, “Manual de Laboratorio: Ensayo para Pavimentos.” 8. Instituto de la Construcción y Gerencia (2005), “Manual de la Construcción.” 9. Ministerio de Transportes y Comunicaciones (2001), “Manual de Diseño Geométrico de Carreteras DG – 2001.” 10. Ministerio de Transportes y Comunicaciones (2001), “Especificaciones Técnicas Generales para la Construcción de Carreteras EG – 2001.” 11. Ministerio de Transportes y Comunicaciones (2000), “Ensayos de Materiales para Carreteras EM – 2001.” 12. James Cárdenas Grisales (1RA Edición - 2002), “Diseño Geométrico de Carreteras.” 13. Walter Ibáñez, “Costos y Tiempos en Carreteras.” 14. Ministerio de Transportes y Comunicaciones (2008), “Manual para el Diseño de Carreteras Pavimentadas de Bajo Volumen de Tránsito.” 15. SENCICO (2008), “Norma Técnica de Edificación – Habilitaciones Urbanas – Componentes Estructurales - CE.010: Pavimentos.”

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