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CONSORCIO PUENTES DEL NORTE

ASPECTOS GENERALES El Puente Pasamayito se encuentra ubicado en la Ruta Nacional PE-1N (ex Ruta 001A), aproximadamente en la progresiva 1058+750, en el Departamento de Piura, Provincia de Talara. La quebrada discurre casi perpendicularmente respecto al eje de la Carretera Panamericana, actualmente se desarrolla un desvío aguas abajo del emplazamiento futuro del puente. Su curso se encuentra seco y únicamente se activa cuando se presentan precipitaciones pluviales en las partes altas de la cuenca. El proyecto del Puente Pasamayito forma parte del Proyecto “Rehabilitación del Eje Vial N° 1 Piura-Guayaquil, Perú-Ecuador, 21 intervenciones Sector Perú”.

A.

Antecedentes

El Plan Binacional de Desarrollo de la Región Fronteriza Perú-Ecuador, EL PLAN BINACIONAL, y el Proyecto Especial de Infraestructura de Transporte Nacional del Ministerio de Transportes y Comunicaciones, PROVIAS NACIONAL, han acordado aunar esfuerzos para la ejecución de los proyectos localizados en el Eje Vial N° 1, que forman parte de las 21 intervenciones identificadas en el Estudio “Apoyo a la Integración Física Regional Perú Ecuador Eje Vial N° 1”. En tal sentido, EL PLAN BINACIONAL y PROVIAS NACIONAL firmaron el Convenio de Cooperación Interinstitucional para financiar y ejecutar, en el sector peruano, el Puente Pasamayito. Es así que El PLAN BINACIONAL convocó un Concurso para la elaboración del “ESTUDIO DEFINITIVO A NIVEL DE EXPEDIENTE TECNICO PARA LA CONSTRUCCION DEL PUENTE PASAMAYITO Y ACCESOS”, el mismo que fue adjudicado al CONSORCIO PUENTES DEL NORTE.

Estudio Definitivo a Nivel de Expediente Técnico para la Construcción del Puente Pasamayito y Accesos

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El 29.12.2010, el Consorcio Puentes del Norte firma con EL PLAN BINACIONAL, el Contrato de Locación de Servicios de Consultoría para la Elaboración del Estudio Definitivo a nivel de Expediente Técnico para la Construcción del Puente Pasamyito y Accesos. En virtud, de lo establecido en el Numeral 3.2 de la cláusula Tercera del Contrato: DE LA VIGENCIA, INICIACION, DURACION, Y TERMINACION DEL CONTRATO, se fija como fecha de inicio del estudio el día 06 de Diciembre del 2010

B.

Objetivos del Estudio

Elaborar el Estudio Definitivo a nivel de Expediente Técnico que servirá para la Construcción del Puente Pasamayito y Accesos, teniendo como referencia el Informe Final “Estudios de Diseño para la Rehabilitación del Eje Vial N°1 Piura-Guayaquil, Perú-Ecuador” aprobado mediante RD N° 1982-2005-MTC/20 del 24.11.2005.

C.

Alcances del Proyecto

Dentro de los alcances del presente proyecto, tenemos lo siguiente: 

Elaborar el Expediente Técnico Definitivo, para la ejecución de las obras de Construcción del Puente Pasamayito y accesos.



Elaborar el Estudio de Impacto Ambiental, planteando recomendaciones y medidas de mitigación para los impactos negativos que se pudiera originar durante la ejecución de las obras y una vez concluidas éstas.



Realizar los estudios de ingeniería básica: Topografía, Batimetría, Trazo y Diseño Vial, Canteras y Fuentes de Agua, Pavimento de los accesos, Geología y geotecnia, Hidrología e Hidráulica, Estructuras, Señalización, entre otros.



Elaborar las Especificaciones Técnicas del proyecto



Elaborar el Análisis de Precios Unitarios, Presupuesto y Programación de las obras.

D.

Características Generales de la Zona de Proyecto

Dentro de las características geográficas y climatológicas que presenta la carretera objeto del estudio, tenemos: Ubicación El Puente Pasamayito se encuentra ubicado en la Ruta Nacional PE-1N (ex Ruta 001A) aproximadamente en la progresiva 1058+750, en le Departamento de Piura, Provincia de Talara. Accesibilidad El acceso al proyecto se puede hacer por vía aérea o terrestre, según: Acceso aéreo El principal acceso a la zona de estudio se da a través del Aeropuerto Internacional “Capitán FAP Guillermo Concha Iberico”, ubicado en la ciudad de Piura. A partir de allí se puede dirigir vía terrestre hacia el Puente, pasando por la ciudad de Sullana (al norte de Piura). El recorrido terrestre se realiza por una carretera asfaltada.

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Acceso terrestre La ruta de acceso se inicia en Lima, siguiendo por la carretera Panamericana Norte, hasta llegar al sector conocido quebrada Pasamayito. El recorrido se hace por una carretera asfaltada en su totalidad, siendo el tiempo aproximado de viaje 17 horas en bus. Altitud El puente se encuentra ubicado a una altitud aproximada de 165 msnm. Clima La zona de estudio presenta un clima del tipo Semi-cálido Muy Seco (Desértico-Árido Subtropical). Comprende el sector septentrional de la región costera, que incluye gran parte de los departamentos de Tumbes y Piura, entre el litoral marino y la costa aproximada de 1,000msnm. Se caracteriza por ser muy seco, con más precipitación media anual (alrededor de 200mm) y cálido, con una temperatura promedio anual de 24ºC, sin cambio térmico invernal definido. Temperatura En el lado peruano de la cuenca Catamayo-Chira, el clima es caluroso y seco, típico de la costa norte del Perú, por su proximidad a la línea ecuatorial y al cambio de dirección de la corriente marina de las aguas frías de Humboldt. Estas características ocasionan una alta temperatura ambiental y la escasez de precipitaciones, salvo durante los esporádicos ingresos de corrientes marinas de aguas precedentes del Ecuador, o a la oscilación de la Termoclima, debida al fenómeno de “El Niño”. Por otro lado, resalta por su baja precipitación pluvial hacia el litoral, que se incrementa uniformemente hacia las zonas de mayores elevaciones y distantes de la Costa. Las temperaturas son mayores en la Costa decreciendo hacia el interior con la altura. Durante el año no hay mucha variación del promedio de humedad relativa, siendo bastante alta cerca del litoral, disminuyendo en la planicie costera y en las montañas. En las zonas de poca lluvia el cielo esta generalmente claro durante la mayor parte del año. Según los datos registrados en la Estación Mallares, cuya altitud es de 45msnm, de acuerdo a la Información de Senamhi, la temperatura máxima mensual registrada es de 36.9°C para el mes de Abril y la temperatura más baja es de 14.0°C registrada en el mes de setiembre.

E.

Estudios previos

El 24 de Noviembre del 2005, mediante RD N° 1982-2005-MTC/20 se aprobó el Informe Final de los “Estudios de Diseño para la Rehabilitación del Eje Vial Nº 1 Perú-Guayaquil/Perú-Ecuador”, elaborado por TYPSA Ingenieros Consultores y Arquitectos”. El estudio comprendía el desarrollo de: 

Estudio geotécnico para Puentes. 14 actuaciones (14 quebradas), en la carretera PiuraTumbes”.



Estudio geotécnico para Puentes, 07 actuaciones nuevas adicionales (07 quebradas), en la carretera Piura-Tumbes-Zarumilla”.

El estudio previo, indica que de acuerdo con los estudios realizados, tanto a nivel de diseño geométrico como de estudios topográficos, hidrológicos, estructurales, etc., en esta quebrada, se ha proyectado un puente de 200 metros de longitud, compuesto de 2 vanos extremos de 25.0 m y cinco vanos de 30.0 metros cada uno.

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Los parámetros indicativos de la obra anteriormente propuesta son los siguientes: longitud de la actuación incluyendo el puente es de 667.349 metros, el ancho de calzada es de 7.20 metros (2 carriles de 3.60 m), el ancho de bermas es de 2.25 metros y sobreancho compactado 0.50 metros. Todo ello define un ancho de plataforma de la vía en 12.70 metros. Para el puente se ha considerado un ancho de calzada de 11.70m. El estudio previo planteaba entonces, la siguiente estructura:

Respecto a ella, en principio podemos observar que es una estructura de siete tramos cortos, que proporcionan luces libres para el pase del material que transporta la quebrada del orden de los 30.0 m, en el mejor de los casos, luz que consideramos reducida para una solución de concreto postensado, la cual permite mayores luces libres. La sección propuesta anteriormente para el puente es la siguiente:

F.

Cuarto Informe

Para el presente informe, se está presentando el contenido indicado en el Informe Final del Estudio.

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1.0 TOPOGRAFIA 1.1

Antecedentes del área del área del proyecto

1.1.1

Recopilación Se ha revisado el Informe Final de los “Estudios de Diseño para la Rehabilitación del Eje Vial Nº 1 Piura-Guayaquil, Perú-Ecuador”, aprobado mediante RD Nº 1982-2005-MTC /20 del 24.11.2005, que contempla, entre otros, las 21 intervenciones del Sector Perú, de las cuales una corresponde al puente Pasamayito. Asimismo, el Proyecto “Rehabilitación del Eje Vial Nº 1 Piura – Guayaquil, Perú – Ecuador, 21 Intervenciones Sector Perú”, que incluyen el Puente Pasamayito y Accesos, registrado en el Banco de Proyectos con código Nº 32006, fue declarado viable el 04.08.2008 por la Oficina General de Planeamiento y Presupuesto del MTC mediante Memorándum Nº 1650-2008MTC/09.02 en base al Informe Nº 1056-2008 MTC/09.02.

1.1.2

Análisis Para el desarrollo de los trabajos de topografía, se ha tomado como referencia el Estudio de “Apoyo a la Integración Física Regional Perú Ecuador Eje Vial N° 1”, realizado por la Consultora “TYPSA Ingenieros Consultores y Arquitectos“, extrayendo del mismo la información altimétrica y el diseño geométrico.

1.1.3

Conclusiones La información encontrada en el Estudio “Apoyo a la Integración Física Regional Perú Ecuador Eje Vial N°1”, ha servido como base para el diseño geométrico del presente proyecto.

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1.2

Descripción del área del proyecto Desde su construcción, esta vía de comunicación ha estado sometida a un deterioro constante, los cuales se pusieron de manifiesto durante las precipitaciones que tuvieron lugar en el Fenómeno del Niño de los años 1983 y 1998. Este sector presenta una topografía ondulada accidentada, se aprecia el cauce definido de la quebrada Pasamayito, encontrándose la carretera Panamericana Norte interrumpida en este sector. Actualmente existe un desvío provisional para el paso del tráfico, el cual está ubicado al lado izquierdo de la carretera actual, presenta un diseño geométrico forzado tanto al ingreso como a la salida. También presenta como estructura de drenaje, una batería de tuberías metálicas corrugadas con diámetros de Ø60”, con cabezales de concreto en la entrada y salida, los taludes de los terraplenes están protegidos con colchones tipo reno. El pavimento actual se encuentra asfaltado, mostrando una señalización muy deficiente para el tráfico actual

1.2.1

1.3

Características Técnicas de la Vía Actual 

Red Vial

Ruta PE-01N



Clasificación

1º clase



Velocidad Directriz

90Km/h



Radio mínimo

305 m.



Acuerdo vertical convexo mínimo

7100



Acuerdo vertical cóncavo mínimo

4300



Pendiente mínima

0.5%



Peralte en curvas

De acuerdo con las Normas.



Ancho de Calzada

7.20 m.



Ancho de Bermas

2.50 m



Ancho de cunetas triangulares revestidas

1.80 x 0.90 m.



Bombeo

2%

Metodología de Trabajo Siendo la ingeniería de caminos a la vez arte y ciencia, con armonía interna y externa, se ha tenido en consideración los parámetros siguientes: 

Utilización en lo posible de la actual carretera, en su condición existente.



Demarcación del área establecida del cauce de la quebrada y la franja de dominio para el levantamiento topográfico.



No alterar las condiciones ambientales de conservación de la naturaleza existente.



Adecuación del Manual de Diseño de Puentes.



Cumplimiento de los Términos de Referencia del presente proyecto.

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Se adoptó un criterio de acuerdo a lo establecido en los términos de referencia, por lo que se asumieron las distancias indicadas para el levantamiento topográfico. Con este criterio, se materializaron los trabajos de campo, sumando a esto la experiencia del especialista en estudios similares.

1.3.1

Control Geodésico Para el control Geodésico, se obtiene básicamente la información en el sistema WGS84, como estación principal Sullana, el cual está ubicado en la Provincia de Sullana, Departamento de Piura, dentro de las instalaciones del Cuartel General de la Primera División de Caballería, exactamente en la esquina norte del Obelisco de la Comandancia de la Policía Militar Cia Comando y Serv. Nº 51, el cual esta referenciado con un disco de bronce de 9cm de diámetro, incrustado sobre la losa de concreto, lleva gravado la siguiente inscripción: GPS – SULLANA – OCT -00, el cual tiene las siguientes datos: 

Sistema Elipsoidal

: WGS 84/GRS 80



Datum

: WGS 84/ITRF 94



Zona

: 17 M



Coordenadas Norte

: 9458451.321



Coordenadas Este

: 532812.997



Altura Geoidal

: 70.9902



Código Internacional

: 0761

A partir de la ubicación del punto de control, se ubica estratégicamente los vértices de la poligonal cerrada, los cuales son hitos de concreto monumentados, con un fierro de 3/8” ubicado al centro y referenciados con pintura esmalte de color blanco el fondo y letras de color rojo, los cuales están identificados con la descripción de PP – 1 al PP – 6.

1.3.2

Levantamiento Topográfico. El levantamiento topográfico se desarrolló a partir de una poligonal cerrada, con vértices y alineamientos concordantes con el cauce de la quebrada, teniendo en cuenta el ancho de la franja indicada en los Términos de Referencia, para ello se desarrollaron las siguientes labores de campo: Se procedió con el levantamiento topográfico de la poligonal cerrada, cada vértice monumentado esta referenciado con los códigos PP – 1, PP – 2, PP – 3, PP – 4, PP – 5 y PP – 6. Con el apoyo de una estación total se procede a la obtención de medidas angulares y lineales, este proceso comprende realizar tres lecturas directas y tres lecturas inversas, partiendo del vértice PP - 1 hasta el vértice PP – 6, para lo cual se toma como base de apoyo los vértices PP – 5 y PP – 6, cuyos valores de las coordenadas Norte, Este y Elevación son obtenidas a partir del Punto Base de la Estación Sullana. Específicamente para los trabajos del presente proyecto, se considera la tolerancia permisible: lineal de 1/10,000 y angular 10”√n, los cuales están indicados en los Términos de Referencia. A partir de los vértices de la poligonal establecida, se procede a realizar los levantamientos taquimetricos, los cuales consideran la franja de la vía existente y el acceso actual, la estructura

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existente, la zona de influencia de 650m aguas arriba y 350m aguas abajo a partir del eje de, puente a proyectar. Los valores de los vértices de la poligonal son los siguientes:

1.3.3

NORTE

ESTE

ELEVACION

DESCRIPCION

9473355.381

501644.895

154.225

PP-01

9474046.530

502081.062

188.320

PP-02

9474822.104

502604.178

191.040

PP-03

9475022.179

501734.424

185.827

PP-04

9474423.097

501768.892

186.694

PP-05 BASE

9473634.588

501599.448

157.649

PP-06

Altimetría Se realizó la nivelación geométrica de cada vértice establecido, los cuales reflejan los cálculos correspondientes con un error tolerable de +/- 0.012√K, (Kilómetro), cumpliendo con lo establecido en los Términos de Referencia.

1.3.4

Seccionamiento El proceso de seccionamiento se realizó en la ubicación de los accesos del puente, así mismo las secciones indicadas en el ítem 3.4.2 Batimetría, Secciones. Finalmente resulta necesario indicar, que paralelamente con los trabajos de campo, se realizaron los trabajos de gabinete, desarrollándose el proceso de diseño geométrico con el software nacional AIDCNS-PLUS (Asistencia Integral para el Diseño de Carreteras), bajo plataforma AUTOCAD 2007.

1.3.5

Equipos utilizados Los trabajos fueron desarrollados con el apoyo de equipos electrónicos como: GPS DE DOBLE FRECUENCIA, Estaciones Totales (LASER), Nivel de Ingeniero Automático, estos equipos realizaron el almacenamiento de los datos de campo, automatizando el proceso del levantamiento topográfico convencional. Equipos Topográficos Los equipos utilizados en los trabajos de topografía han sido los siguientes: EQUIPOS TOPOGRÁFICOS UTILIZADOS EQUIPO

MARCA

MODELO

PRECISION

ESTACION TOTAL

TOPCON

GTP-3005W (LASER)

1”

ESTACION TOTAL

TOPCON

GTP-3005W (LASER)

1”

NIVEL AUTOMATICO

TOPCON

ATG-6

2mm

EQUIPO GEDESICO UTILIZADO EQUIPO

MARCA

MODELO

PRECISION

GPS DE DOBLE FRECUENCIA

TRIMBLE

5800 Limited GPS

+/- 0.25m + 1ppm RMS

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Los GPS DE DOBLE FRECUENCIA, han sido empleados para los trabajos de georeferenciación de los puntos base para la poligonal cerrada y posteriormente con los datos precisos de cada punto realizar el levantamiento taquimetrico del área determinada para el presente estudio. Las estaciones totales han sido empleadas para los trabajos de levantamiento taquimetrico así como para los trabajos de replanteo de la vía, incluido el puente. Dada la precisión requerida en la medición de la poligonal de apoyo, se ha visto por conveniente el empleo de 2 Bases Three Bass. El nivel automático ha sido empleados en la nivelación de los BM’s, el estacado del eje de la carretera y del puente proyectado, así como para determinar las cotas de los puntos de la poligonal de apoyo. Teniendo en cuenta que la precisión de las estaciones totales para la determinación de cotas, resulta aceptable para trabajos de levantamiento topográfico, se ha visto por conveniente el empleo de las mismas en reemplazo de los niveles en estos trabajos. Recursos humanos y movilidad Para el presente estudio se emplearon los siguientes Recursos Humanos: 

Un Ingeniero Civil, Coordinador de Campo (Responsable de los trabajos).



Un Técnico en Topografía y Geodesia.



Un Topógrafo (Jefe de la brigada de topografía).



Un Instrumentista (Asistente de campo del Tec. Topógrafo).



Cuatro ayudantes de campo (Portaprismeros).



Un Procesador – Dibujante Cad. (Proceso y dibujo de los planos).



Un administrador.



Un Chofer.



Un camioneta tipo Minivan, Marca Hyundai, Placa RON 060

1.4

Levantamientos topográficos por especialidad

1.4.1

Levantamientos topográficos de hidrología, hidráulica y drenaje Con respecto a los trabajos topográficos en esta especialidad, se desarrolló el levantamiento topográfico de la quebrada Pasamayito, indicada por la Ing. Especialista.

1.4.2

Levantamientos topográficos de estructuras de concreto, de obras de arte y de drenaje Con respecto a los trabajos topográficos en esta especialidad, se desarrollaron los levantamientos topográficos indicados por el Ing. Especialista. Entre las estructuras menores podemos mencionar la existencia de dos baterías de tubería metálica corrugada TMC de Ø60”.

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1.4.3

Levantamientos topográficos de canteras, botaderos y fuentes de agua Canteras: 

Cantera Santa Cruz, ubicada en el km. 1036+300 de la carretera Panamericana Norte, distrito de Marcavelica, Provincia de Sullana. Cuenta con un acceso de 36.90Km asfaltados desde el Puente Pasamayito, continuando por la carretera Marcavelica – Salitral – Querocotillo, aproximadamente 12.80 km y una trocha carrozable con una longitud de 1.89 km. La cantera está ubicada al lado derecho de la carretera, en la margen derecha del río Chira.



Cantera Pasamayito, ubicada en el km. 1058+750 de la Carretera Panamericana Norte, con un acceso de 0.44 km hasta llegar a la cantera por una trocha carrozable. La cantera se emplaza en el lecho de la quebrada con una cobertura de más de 700m aguas arriba en la margen derecha del mismo.



Cantera Los Cocos, ubicada en el km. 1045+310 de la Carretera Panamericana Norte, con un acceso de 13.43 km. asfaltados, continuando por una trocha carrozable de 22.67 km. Para llegar al lugar de explotación se requiere realizar el mantenimiento de la trocha hasta llegar a la cantera de roca.

Botaderos (DME): 

Botadero (DME) Km. 1058+750, ubicado a lado izquierdo de la carretera, acceso 0.33Km., aguas abajo del puente a proyectado en la margen derecha de la quebrada.

Fuentes de Agua: Los puntos de Agua que se identificaron en el área del proyecto son: 

Fuente de agua del Río Chira (Boca Toma del Canal), ubicada en el km. 1034+800 de la carretera Panamericana Norte, lado izquierdo, con un acceso por vía asfaltada de 37.90 km y una trocha afirmada de 0.76 km.



Fuente de agua Quebrada Saman, ubicada en el km. 1043+570 de la carretera Panamericana Norte, lado derecho, con un acceso por vía asfaltada de 28.86 km y una trocha afirmada de 0.29 km.



Fuente de agua Quebrada Los Peroles, ubicada en el km. 1047+700 de la carretera Panamericana Norte, lado izquierdo, con un acceso por vía asfaltada de 21.88 km y una trocha afirmada de 0.12 km.



Fuente de agua Quebrada Ignacio Escudero (Cerro Mocho), ubicada en el km. 1051+800 de la carretera Panamericana Norte, lado derecho con un acceso por vía asfaltada de 16.32 km y una trocha afirmada de 0.22 km.

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1.4.4

Levantamientos topográficos de suelos y pavimentos Los trabajos desarrollados en campo fueron el levantamiento del pavimento existente, el mismo que consistió en el estacado del eje, marcando las progresivas en tangente a 20.00m, los cuales fueron referenciados con pintura esmalte en el pavimento. Al realizar el estacado en el eje, se procedió con la nivelación y el seccionamiento de cada progresiva.

1.4.5

Levantamientos topográficos de señalización y seguridad vial Como parte del levantamiento topográfico, se complementó el levantamiento de todos los detalles de señalización existentes, los cuales están identificados dentro del tramo que es materia del presente estudio.

1.4.6

Levantamientos topográficos de impacto ambiental Los trabajos desarrollados en campo se refieren a los levantamientos topográficos de Canteras, Botaderos y Fuentes de Agua, los cuales están mencionados en el acápite anterior, y las áreas auxiliares como: Patio de máquinas y campamento.

1.5

Conclusiones y recomendaciones

1.5.1

Conclusiones Se realizaron los trabajos de levantamiento topográfico según lo indicado en los Términos de Referencia del Estudio, y según lo indicado por los diferentes especialistas que intervienen en el mismo. Debemos indicar también, que no se hicieron modificaciones a la actual geometría de la vía.

1.5.2

Recomendaciones Para efectuar el replanteo del Proyecto en la etapa de obras, se recomienda utilizar los datos de la poligonal cerrada desarrollados en el presente estudio. Estos puntos están debidamente monumentados y referenciados con sus respectivas coordenadas, los cuales están indicados en los planos de planta de la especialidad.

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2.0 TRAZO Y DISEÑO VIAL 2.1

Diseño Geométrico Los parámetros de diseño utilizados en el presente estudio, están orientados a mejorar sustancialmente las condiciones de la carretera existente, la misma que actualmente presenta un acceso provisional con radios mínimos y trazo sinuoso, que provocan la disminución de la velocidad de circulación en este sector de la carretera Panamericana Norte.

2.1.1

Normatividad Los términos de referencia del presente estudio, indican que las normas de diseño a seguir son el Manual de Diseño Geométrico de Carreteras (DG 2001), elaborado por el MTC y aprobado mediante RDNº 143-2001-MTC/15.17 del 12.03.01 y en forma complementaria las normas de diseño de la AASHTO.

2.1.2

Clasificación vial Según la normatividad para el diseño de carreteras, una vía puede clasificarse según su función, según su demanda y según las condiciones orográficas.

2.1.3

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 y la orografía que atraviesa la misma, lo cual se suma la velocidad directriz.

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2.1.4

Diseño geométrico del perfil longitudinal El perfil longitudinal está controlado principalmente por la categoría del camino, velocidad de diseño, topografía, alineamiento horizontal, distancias de visibilidad, seguridad, drenaje, costos de construcción y valores estéticos. Para fines del proyecto, el sentido de las pendientes se define según el avance del kilometraje, siendo positivas aquellas que implican un aumento de cota y negativas las que producen una pérdida de cota. La definición del perfil longitudinal del Puente y los Accesos, esta definido por la cota de rasante de la estructura.

2.2

Características geométricas de diseño A continuación se resumen las características geométricas de diseño del proyecto, tomando en consideración todas las premisas de los numerales precedentes, que han sido determinadas en base al Manual de Diseño de Carreteras (DG 2001), y en función de la velocidad directriz de diseño: 

Red Vial

Ruta PE-01N



Clasificación

1º clase



Velocidad Directriz

90Km/h



Radio mínimo

305 m.



Acuerdo vertical convexo mínimo

7100



Acuerdo vertical cóncavo mínimo

4300



Pendiente mínima

0.5%



Peralte en curvas

De acuerdo con las Normas.



Ancho de Calzada

7.20 m.



Ancho de Bermas

2.50 m



Ancho de cunetas triangulares revestidas

1.80 x 0.90 m.



Bombeo

2%

El Diseño final y las características de la vía a proyectar dependen principalmente de la cota de rasante y la longitud de los accesos. Para este proyecto, se mantendrá el eje de la vía que se encuentra en tangente.

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2.3

Conclusiones y recomendaciones

2.3.1

Conclusiones El diseño proyectado básicamente mantiene la geometría en planta de la vía. Con respecto al perfil longitudinal, éste presenta una elevación de la rasante para el cruce de la quebrada, evitando la generación de curvas verticales con radios estrechos.

2.3.2

Recomendaciones Para efectuar el replanteo del Proyecto en la etapa de obras, se recomienda utilizar los datos de la poligonal cerrada desarrollados en el presente estudio. Las cotas de la rasante proyectada, se presentan en los planos de la especialidad.

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3.0. GEOLOGIA Y GEOTECNIA

3.1

Descripción del área en estudio Como lo es para toda la región noroeste de nuestro territorio, la Carretera Panamericana Norte corre en dirección genérica SE-NW, enlazando ciudades importantes y cruzando áreas agrícolas y desérticas, propias del ambiente geográfico climático de esta parte del país. Entre Sullana y Talara, la Carretera Panamericana atraviesa una importante área desértica conocida como “Los Tablazos” donde, fisiográficamente existen numerosas quebradas que atraviesan el eje de la carretera en dirección E-W. Estas quebradas, de poco relevamiento topográfico, tienen actividad dinámica muy baja a casi nula en las estaciones anuales de lluvias, pero se incrementan exponencialmente cuando hay periodos extraordinarios de lluvias, consecuencia del fenómeno de El Niño que, para esta parte del territorio se presenta con periodicidad. Desde el punto de vista vial, la Carretera Panamericana, en este segmento Sullana-Talara, ha cruzado a estas quebradas con un sistema de alcantarillas (en la mayoría de los casos), las que han colapsado con caudales extraordinarios provenientes de los fenómenos de El Niño de los años 1982-83 y 1997-98, habiendo sido el primero el más intenso. Las alcantarillas de la quebrada Pasamayito estuvieron comprendidas dentro de esta destrucción, luego de lo cual hubo la necesidad de construir un pase provisional, también con alcantarillas, que existe a la fecha. Ante la eventualidad que estos pases provisionales sean afectados por un nuevo fenómeno de El Niño, se proyecta una solución definitiva con la construcción de un puente, como ya se tiene en algunas quebradas a lo largo de la Panamericana Norte.

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3.2

Objetivos y alcances del estudio El estudio de geología y geotecnia que motiva la presentación de este informe, tiene por objetivo conocer las condiciones naturales del terreno donde se emplazará el puente proyectado, así como, vía investigaciones geotécnicas (geofísica y perforaciones), conocer la caracterización físico mecánica de los materiales (rocas y suelos) donde se emplazará este puente. Como alcances de este estudio y en concordancia con los Términos de Referencia, se tiene: 

Conocimiento, revisión y evaluación de la información técnica pertinente y disponible sobre el Puente Pasamayito.



Reconocimiento del lugar de la quebrada Pasamayito, por donde pasaba la carretera Panamericana y que fue afectada por las lluvias de los años 1982-83 y 1997-98.



Verificación de la geología regional tomando como base la cartografía geológica desarrollada por el INGEMMET.



Levantamiento de información de campo para la elaboración de la cartografía litológica y geomorfológica real y puntual, así como la interpretación de los fenómenos de geodinámica externa que se esperan tener a lo largo de la quebrada Pasamayito.



Investigaciones geotécnicas puntuales (geofísica, perforaciones, calicatas) con recuperación de testigos, para conocer la caracterización física mecánica del mejor horizonte estratigráfico para el desplante de la cimentación de los estribos del Puente Pasamayito.



En base a la historia sísmica regional, desarrollar la interpretación de las probabilidades de generación de nuevos eventos sísmicos y su impacto en el futuro puente.

3.3

Antecedentes del área del proyecto

3.3.1

Recopilación de información Para el área de la quebrada Pasamayito y su entorno, donde se proyecta la construcción del Puente Pasamayito, se tiene la siguiente información técnica:

3.3.2



“Geología de los Cuadrángulos de Piura, Paita, Talara, Sullana, Lobitos, Quebrada Seca, Zorritos, Tumbes y Zarumilla”, elaborada por el INGEMMET, a escala 1:100,000 y publicada en su Boletín Nº 54 de fecha Diciembre 1994.



“Estudio de Diseño para la Rehabilitación del Eje Vial Nº 1 Perú-Guayaquil/Perú-Ecuador, elaborado por TYPSA Ingenieros Consultores y Arquitectos” en Junio del 2,005.

Análisis de la Información Informe del INGEMMET Como es propio de un trabajo de carácter regional desarrollado a escala 1:100,000, la cartografía geológica para el ámbito territorial de la quebrada Pasamayito describe las diferentes formaciones

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geológicas ahí emplazadas desde el punto de vista de su edad geológica y su afectación por los eventos tectónicos y estructurales consecuencia de la dinámica terrestre La geomorfología para el ámbito regional también está descrita apropiadamente, teniéndose en “Los Tablazos” y los cerros Amotapes como las unidades geomorfológicas más importantes en el entorno inmediato de la Carretera Panamericana. Informe de TYPSA: Este estudio también tiene ámbito regional, en la medida que ha comprendido el segmento de la Panamericana Norte entre Piura y Tumbes, con el desarrollo de: 

Estudio geotécnico de puentes. 14 actuaciones (14 quebradas) en la carretera Piura-Tumbes.



Estudio geotécnico para Puentes, 07 actuaciones nuevas adicionales (07 quebradas) en la carretera Piura-Tumbes-Zarumilla.

Para el Puente Pasamayito, se indica que se ha proyectado con una luz de 200 m. de longitud y que dentro de las investigaciones geotécnicas se ejecutaron 05 perforaciones. Como información básica, el estudio integral hace una descripción de carácter regional en los aspectos climatológicos, fisiográficos y geomorfológicos, indicándose lo siguiente: “La tercera franja fisiográfica del proyecto se ubica entre Máncora-Los Órganos y Sullana, en el departamento de Piura. Luego de desarrollarse el trazo general de la carretera desde Santa Rosa (Ecuador) hasta Los Órganos (Perú) en sentido NE-SW, a partir del poblado de Los Órganos atravesando y bordeando las estribaciones de los cerros Amotape, la carretera se dirige hacia las ciudades de Sullana y Piura, en sentido NW-SE, a través de sectores desérticos con presencia de vegetación muy mala. Esta zona de vida es tipificada como Desierto Peravido Pre montano Tropical. La excepción a la monotonía del paisaje desértico la constituyen los tramos en que el trazo de la carretera atraviesa valles fluviales extensos del río Chira en Sullana y el río Piura en la ciudad de Piura, en los que se desarrollan bosques de variadas especies, entre los que destacan los algarrobos”. “Desde el poblado de Los Órganos la carretera bordea por el flanco sur peneplanizado de los cerros Amotape (que prácticamente desaparecen para volver a aparecer nuevamente en Paita y Punta Negra Bayobar), en dirección hacia la ciudad de Sullana. La carretera en este sector atraviesa terrenos ondulantes de colinas bajas y semi desérticas que corresponden a la evolución geomorfológica a “Tablazos” o terrazas erosionadas y de piedemontes desérticos al sur de los cerros Amotapes, atravesado por numerosas quebradas secas la mayor parte del tiempo y con caudales que aparecen en épocas de lluvias entre los meses húmedos de Diciembre a Marzo, pero sustancialmente en los periodos de pluviosidad punta durante los años del denominado Fenómeno de El Niño”. En el aspecto geológico estratigráfico regional, el informe indica lo siguiente: “Finalmente el tramo comprendido entre Los Órganos-Sullana y Piura, al atravesar el desierto y los tablazos discurre sobre terrenos que corresponden tanto al Cuaternario Reciente como al Cuaternario Pleistocénico. Ambas formaciones constituidas de manera preponderante y monótona por arenas limosas provenientes de entremezcla de suelos eólicos y de terrazas erosionadas a “tablazos” (SUCS SP)”. En el aspecto de geodinámica externa e interna regionales, se tiene el siguiente resumen:

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“Aunque en menor grado en los sectores de quebradas comprendidos entre Los Órganos y la ciudad de Sullana, de manera similar que en tramo anterior Tumbes-Los Órganos, también dichos peligros están potencialmente presentes”. Esto es que se señala que el principal problema de geodinámica externa es las inundaciones, sobre todo a las ligadas a los años punta de pluviosidad llamado el fenómeno de El Niño. “Una caracterización general que abarca a toda el área de estudios, que comprende a los sectores tanto de Perú como de Ecuador, es la intensa sismicidad existente de acuerdo a registros históricos y de acuerdo a la ubicación de esta área que queda comprendida en la faja de subducción de placas tectónicas convergentes muy activas como son la Placa de Nazca y la Placa Sudamericana. De acuerdo a los registros históricos en el área se han sucedido eventos sísmicos con cuantiosos daños materiales y de vidas humanas, con valores alcanzados de VIII en la escala STK de 10 valores, de acuerdo a la Norma E-190 de la Normas Peruanas de Construcción”. Dentro del marco geológico local y en relación con la geología del basamento rocoso, para el Puente Pasamayito hay descripción relacionada: “En toda el área de estudios correspondiente a las 14 actuaciones los afloramientos con la presencia territorial más importante corresponden a la secuencia marina sedimentaria de la Formación Chira (Te-ch) ó Chira – Verdum (Te-chv) del paleógeno Eoceno (Pe) denominado en el mapa del INGEMMET como Terciario Eoceno. La Formación Chira constituye el basamento rocoso en la Quebrada Pichichaco (actuación 2), Quebrada Peña (actuación 3), Quebrada Pasamayito (actuación 4) y Quebrada Honda 8actuación 10) pertenecientes a las “14 actuaciones”. En relación con los depósitos cuaternarios de suelos no consolidados, de manera general se menciona que entre las progresivas Km. 1043+000 y Km. 1173+000 de la carretera Panamericana Norte, están presentes depósitos cuaternarios de suelos no consolidados (Q) de diverso origen genético y que de acuerdo a su edad pueden ser agrupados en depósitos Cuaternarios Pleistocénicos (Qp), como los más antiguos, representados por “Los Tablazos” o Terrazas Marinas (Qp-t) y depósitos cuaternarios recientes (Q-r) representados por depósitos aluviales (Qr-al) presentes en todos los cauces de quebradas y ríos del área, así como depósitos eólicos (Qr-e) y depósitos marinos o de Playa o de Litoral (Qr-ml)”. También se indica que “la totalidad de las catorce quebradas, para las 14 actuaciones analizadas, tienen el cauce e actual sobre depósitos Cuaternarios Recientes Aluviales (Qr-al), los que en dependencia del lugar y de cada quebrada específica por separado sobreyacen a suelos poco consolidados cuaternarios pleistocénicos o a rocas en diferente grado de consolidación y/o cementación pertenecientes a las formaciones descritas en el acápite anterior”. En relación con los trabajos geotécnicos de campo, el informe indica, para la quebrada Pasamayito, que se ejecutaron 05 perforaciones diamantinas (por el método de rotación), con ensayos SPT. También se hizo una programación de calicatas de 3 m. cada una. Las perforaciones tuvieron profundidades de 10.50 m, 24.50 m., 20.00 m., 20.00 y 20.00 m, con números de ensayos de SPT de 6, 4,8, 11 y 11, respectivamente. Perforaciones que fueron hechas en el mes de julio del 2,004 En relación con el nivel freático, se indica que en las cinco perforaciones en la quebrada Pasamayito, no hubo; así mismo, que del total de los 95 m. perforados con las 05 perforaciones, se cortó 35.50 m. de suelo y 59.50 m. de roca.

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En cuanto a la litología encontrada en las cinco perforaciones, se indica que el material suelto atravesado corresponde a arena limosa, limo arenoso, grava angulosa a subredondeada, bolones; y que la roca basamento, se encontró areniscas, lutitas y areniscas En relación con los valores del RQD de las rocas encontradas en las perforaciones, se indica que, en la mayoría de los casos, son rocas de muy mala a mala calidad. En relación con los resultados de los ensayos SPT realizados en las cinco perforaciones, teniendo en cuenta los valores de “N” golpes y la clasificación SUCS, se indica que, para los suelos, la consistencia (Kg/cms2) es de muy dura a durísima, con compacidad media a muy densa; y para las rocas, la consistencia es durísima. En el “Resumen sobre las condiciones geológicas geotécnicas, los cortes litológicos estratigráficos en relación con los resultados de la perforación diamantina”, para el Puente Pasamayito se indica: “En toda la extensión horizontal se observa que los suelos están superficialmente en capas de poco grosor, constituidos por suelos finos medianamente plásticos en la margen izquierda a suelos granulares limpios del cauce a la margen derecha. El basamento rocoso es una secuencia alternante de lutitas y areniscas en gruesos horizontes como se puede observar sobre todo en la margen izquierda”.

3.3.3

Conclusiones Del análisis de la información precedente, se tienen las siguientes conclusiones: 

El estudio del INGEMMET, por su carácter regional, en este contexto se exponen las diferentes formaciones geológicas que hay en el área donde se ubica el proyecto del Puente Pasamayito y que luego de las verificaciones de campo hechas, han servido de base para hacer una interpretación litológica y geomorfológica aplicada a los propósitos de la ingeniería para el desarrollo del proyecto definitivo del puente.



El estudio elaborado por TYPSA aporta toda la información referida a las investigaciones geotécnicas desarrolladas en la quebrada Pasamayito dentro del contexto del “Estudio de Diseño para la Rehabilitación del Eje Vial Piura-Guayaquil/Perú-Ecuador”, el mismo que será complementado/verificado por las investigaciones geotécnicas a realizar, contempladas en los Términos de Referencia que motivan el “Estudio Definitivo a Nivel de Expediente Técnico para la Construcción del Puente Pasamayito y Accesos”



Luego de los primeros estudios de campo realizados como parte de este estudio definitivo, se ha verificado, conforme se muestra en “Plano Litológico de Detalle” adjunto al presente informe, que en el corte natural donde iría el estribo izquierdo aflora roca fija, la misma que constituye el basamento del cauce de la quebrada, conforme se ha verificado en las perforaciones que se han realizado.

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3.4

Geología

3.4.1

Geología regional La cartografía geológica regional elaborada por el INGEMMET y publicada en su Boletín Nº 54, describe las siguientes formaciones geológicas para el área donde se proyecta el Puente Pasamayito: Formaciones Sedimentarias: (de las más antiguas a las más recientes) 

Formación Cerro Negro (Pi-Cn)



Formación Chaleco de Paño (C-chp)



Formación Cerro Prieto (Ps-cp)



Formación Chira-Verdum (Te-chv)



Tablazos Máncora (Qp-tm)



Tablazos Talara (Qp-tt)



Depósitos Aluviales ((Qr-al)

Rocas Intrusivas (P-gr) Hacia el norte de la quebrada Pasamayito y formando parte del contrafuerte cordillerano de los Amotapes, se tiene un importante afloramiento de rocas intrusivas, tipo granito, que intruye a la Formación Cerro Negro, que es la secuencia estratigráfica más antigua del área. Estos granitos se caracterizan por su relieve alto que contrasta con el relieve menor de las rocas sedimentarias circundantes, así como por su color blanquecino. Por intemperismo desintegran en fragmentos y arenas que son arrastrados pendiente abajo y depositados en las planicies aluviales inferiores (Tablazos) y quebradas.

3.4.2

Geología estructural La cartografía geológica regional, para la “Zona de los Macizos Paleozoicos”, indica: “Corresponde a la zona de Altos Estructurales, donde el paleozoico ha sido levantado constituyendo un verdadero Horst, el mismo que ha controlado la sedimentación mesozoica y cenozoica, constituyendo ellos mismos, los límites orientales de las Cuencas Terciarias y los límites Occidentales de la Cuenca de Lancones durante el Cretáceo”. “Estos macizos que constituyen las montañas de Los Amotapes, están constituidos por dos macizos denominados La Brea y Amotapes, propiamente dicho. El contacto con las rocas cretáceas y terciarias, se da a lo largo de un fallamiento que bordea por ambos lados a estos macizos” “Estas fallas longitudinales de rumbo NE-SW, presentan un alto ángulo y parece provenir desde el Paleozoico, habiendo sido reactivadas en el Cretáceo y Terciario con la tectónica andina. Estos fallamientos según Martínez M. (1970), acondicionaron a los sedimentos suprayacentes, habiendo sido inicialmente fallas inversas las que fueron rejuvenecidas como fallas normales”.

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Para el caso de nuestro interés, se menciona que dentro de estas fallas longitudinales que han jugado un papel importante en el levantamiento de estos macizos, se tiene a las fallas del Cerro Prieto, el que se ubica al noroeste de la cuenca de Pasamayito. Igualmente, como una estructura longitudinal importante se debe mencionar a la falla Huaypirá, que corre en dirección genérica este-oeste, para luego defleccionar hacia el suroeste. Esta estructura, por sus evidencias geomorfológicas en superficie (en material cuaternario) se le considera como una falla potencialmente activa, conforme se describe más adelante.

3.5

Ingeniería geológica Siendo la naturaleza del estudio para el Puente Pasamayito eminentemente de ingeniería, las condiciones naturales del lugar de su emplazamiento y su entorno tienen que expresarse en términos igualmente de ingeniería, razón por la que en este acápite se hace una descripción apropiada, tomando como base la cartografía eminentemente geológica descrita precedentemente y los resultados de los trabajos de campo efectuados dentro del estudio definitivo para el Puente Pasamayito.

3.5.1

Cartografía litológica regional En razón de la caracterización física mecánica de los materiales que se encuentran emplazados en el entorno de la quebrada Pasamayito, se ha hecho una diferenciación en rocas de basamento y materiales de cobertura, mostrándose en el “Mapa Litológico Regional” a escala 1:25,000, adjunto al presente informe. Rocas de basamento. Considera a todos los afloramientos de rocas sedimentarias que afloran en las estribaciones andinas de la cordillera de Los Amotapes, por el lado este y entre la inmensa planicie aluvial, por el lado oeste. Conforme se ha descrito precedentemente, estas rocas sedimentarias son de litología variada: areniscas, lutitas, pizarras, conglomerados, calizas, pero que en conjunto tienen una similar respuesta a los agentes externos de erosión (climáticos en general), presentándose superficialmente como de mediana a baja resistencia al golpe del martillo. Por lluvias excepcionales intensas son fácilmente erosionables, desintegrándose y aportando materiales que son arrastrados y depositados en las planicies aluviales y cauces de las quebradas. Para el caso de nuestro interés, es importante mencionar que en el lugar de emplazamiento del Puente Pasamayito hay un importante afloramiento de rocas basamento, constituidas por una alternancia de areniscas (en espesores de hasta 0.50 m) que intercalan con horizontes de conglomerados y delgados estratos de lutitas. Rocas que, en la margen izquierda de la quebrada, han sido fuertemente erosionadas por la dinámica fluvial muy fuerte habida durante los eventos climáticos de El Niño en los años 1982-83 y 1997-98.

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Materiales de cobertura. Corresponden a las importantes acumulaciones de materiales sueltos que se encuentran dispersos en las planicies de los “tablazos” y rellenando los cursos de las quebradas. En el origen, son producto de la desintegración de las rocas basamento por los agentes climáticos (lluvias, temperatura, vientos), siendo arrastrados y depositados pendiente abajo. También, estos materiales son producto de las transgresiones marinas hacia la costa, formando “terrazas marinas”. Estos materiales de cobertura son heterogéneos en su constitución litológica, siendo de rocas cuarcitas, areniscas, pizarras, volcánicos e intrusivos, en matriz de arenas limosas sueltas y sucias. La quebrada Pasamayito, con sus quebradas Charanal Nº 1 y Nº 2, en su parte superior, están rellenadas de manera importante por estos materiales de cobertura. Todos estos materiales de cobertura solo son saturados y removidos por corrientes de agua importantes provenientes de eventos meteorológicos extraordinarios, como fenómenos de El Niño.

3.5.2

Cartografía geomorfológica regional Para el ámbito de la quebrada Pasamayito y su entorno, se han diferenciado las siguientes unidades geomorfológicas, las mismas que se muestran en el “Mapa Geomorfológico Regional” a escala 1:25,000, adjunto al presente informe: Cerros Cordilleranos: Unidad geomorfológica que corresponde a la cadena de cerros de la Cordillera de Los Amotapes, ubicados hacia la parte oriental, que contrasta con las amplias planicies de los tablazos. El relieve de estos cerros cordilleranos es accidentado debido a las numerosas quebradas que los disectan. Por las fuertes temperaturas que se dan en la región, hay una marcada descompresión de las rocas que devienen en fracturamientos iniciales, permitiendo, en forma progresiva, que este relieve sea mas pronunciado. Quebradas: La llanura aluvial muestra una marcada red de discurrimiento de aguas pluviales superficiales que corre en dirección genérica NE-SW, teniendo en la quebrada Pasamayito (con sus dos quebradas que la forman Charranal 1 y 2) como el eje de discurrimiento principal de aguas, las mismas que se tienen solo cuando hay lluvias estacionales muy importantes y/o lluvias excepcionales por algún evento climatológico excepcional. Hay quebradas de mayor longitud en el entorno que tienen sus nacientes en los cerros cordilleranos, como las quebradas Las Moras, Songora, Carbón, Songorita, Cardo Grande y otras quebradas de menor recorrido, que nacen en la planicie. Estas quebradas están rellenadas por material suelto, permeable y conducen agua solo en periodos de lluvias fuertes estacionales, y, mejor aún, cuando se tienen lluvias extraordinarias por un fenómeno de El Niño, llegando, inclusive, a desbordarse. Planicies: Corresponde al área amplia que domina a “Los Tablazos”, que se inicia al pie de los cerros cordilleranos hasta la línea de costa, con una ligera pendiente en dirección NE-SW. Estas planicies se han formado por las emersiones marinas que se han dado en el tiempo geológico formando, en algunos casos, terrazas marinas y que luego han sido cubiertas por material producto de la desintegración de la roca basamento de los cerros cordilleranos, material que es arrastrado por lluvias intensas que se dan por eventos climáticos excepcionales.

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3.5.3

Litología de detalle Directamente relacionado con el lugar donde se ha de ubicar el Puente Pasamayito y su entorno inmediato, se tiene la siguiente caracterización litológica, la misma que se muestra en el “Plano Litológico de Detalle” a escala 1:1750, adjunto: Roca basamento: En el entorno inmediato del emplazamiento previsto para el puente se localizan importantes afloramientos de rocas sedimentarias constituidas por una alternancia de areniscas, conglomerados y delgadas capas del utitas. Tanto en los cortes naturales del terreno, como en los cortes hechos con motivo de los accesos para la carretera, se observan que estas rocas se encuentran fuertemente debilitadas por efectos estructurales, ya que se observan numerosas fallas geológicas menores que, inclusive, han generado algunos desplazamientos de los estratos (ver fotos); así como fracturamientos, que han generado una importantes debilitamientos por descompresión. En su conjunto, estas rocas sedimentarias de areniscas, conglomerados y lutitas se encuentran fuertemente debilitadas, con poca resistencia al golpe del martillo y que por meteorización desintegran con relativa facilidad generando suelos arenosos limosos. La interpretación del conjunto de estos afloramientos de rocas sedimentarias induce a concluir que constituyen el basamento rocoso del lugar por donde cruza el eje original de la carretera y en donde se ubicaría el Puente Pasamayito. Material de cobertura: En las inmediaciones el área interesada hay una mayor cobertura de material suelto, de espesor variable (no conocido), de naturaleza litológica heterogénea, pudiéndose diferenciar, con claridad, dos tipos de materiales. Los que cubren las planicies de los afloramientos de rocas y lomadas bajas, que están constituidos por clastos y fragmentos en forma de lajas, de pizarras (mayormente), cuarcitas y areniscas, así como de algunos intrusivos; y los materiales que en forma muy importante rellenan el curso principal de la quebrada Pasamayito y sus dos quebradas afluentes, tributarias (Charanal 1 y 2), donde los materiales que rellenan los cauces son, mayormente, arenas gruesas a finas, limosas, muy sueltas que, eventualmente, engloban pequeños fragmentos retrabajados de roca intrusivas (granitos) y de rocas sedimentarias (pizarras y algunas cuarcitas).

3.5.4

Geomorfología de detalle En este contexto se han diferenciado dos unidades geomorfológicas, las mismas que se muestran en el “Plano Geomorfológico de Detalle” a escala 1: 1750, adjunto: Quebradas mayores: Que es una unidad geomorfológica representada por el curso principal de la quebrada Pasamayito y sus dos ramales convergentes encima de la carretera, quebradas Charanal Nº 1 y Nº 2, con un importante relevamiento en su recorrido, desde sus nacientes en las estribaciones de los cerros Amotapes hasta su desembocadura en el río Chira, por el sur. Los cursos de estas quebradas están bien definidos, atravesando material de cobertura (Los Tablazos), así como a las rocas sedimentarias que afloran en la planicie aluvial. Planicie disectada: Es una unidad geomorfológica que es parte de las amplias planicies de los tablazos que dominan la región, caracterizada por ser relieves de baja pendiente, con dirección genérica hacia el oeste y fuertemente disectadas por numerosas quebradas menores que dan un

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aspecto de planicie irregular, dendrítico, consecuencia de la erosión diferencial por las lluvias eventuales estacionales y, más aún, por las lluvias excepcionales.

3.5.5

Geodinámica externa El contexto climatológico regional del norte del territorio peruano es calificado como de extrema aridez, mostrada por la escasa a nula vegetación; disectada por cursos de aguas permanentes, como son los ríos Sullana y Piura, donde hay abundante vegetación. Para el área y entorno donde discurre la quebrada Pasamayito y se proyecta ubicar el Puente Pasamayito, las condiciones de clima corresponden a los de aridez extrema, evidenciada por la muy escasa a nula vegetación. Para estas condiciones climáticas los fenómenos de geodinámica externa se diría que son “cautivos”, en la medida que solo están referenciados a la fuerte desintegración física in situ de las rocas y suelos existentes y que de por sí no constituyen un peligro de carácter inmediato. Sin embargo, esta persistente desintegración mecánica de las rocas y suelos por la temperatura genera las condiciones apropiadas para que otros factores climáticos conviertan a estos peligros en eventos: Inundaciones: La lluvias estacionales anuales que se dan en el norte del país, teniendo en algunos momentos picos de mayor precipitación, no crean mayores impactos con el arrastre de los materiales ya que la alta permeabilidad de éstos hace que casi nunca o, muy eventualmente, se tengan discurrimientos superficiales de aguas, particularmente por las quebradas desérticas. Es, sin embargo, con las lluvias extraordinarias relacionadas con eventos climáticos excepcionales, como los fenómenos de El Niño, donde los caudales son extremos, llegando a desbordar los cauces de las quebradas con inundación de las planicies, con el arrastre fácil de los materiales de cobertura que se encuentran dispersos, ya debilitados, conforme se ha expresado precedentemente. Los fenómenos de El Niño de los años 1982-83 y 1997-98, el primero con mayor intensidad, destruyeron las alcantarillas y, consecuentemente, la plataforma de la carretera en el paso de la quebrada Pasamayito, pues, a los altos caudales de agua con sólidos se incrementaron con las paliadas de los árboles que fueron arrastrados de las planicies, generándose un taponamiento de las alcantarillas y luego su destrucción. Desestabilización de taludes: La definida dirección del discurrimiento de la quebrada Charanal Nº 1 (mayormente) ha generado las condiciones hidráulicas para que los caudales extraordinarios de aguas que se dieron en los dos últimos fenómenos de El Niño impactaran en forma frontal en el talud izquierdo de la quebrada Pasamayito, en el lugar por donde cruzaba el trazo original de la carretera, deviniendo una rápida erosión de las rocas que, como ya se expresará, se encuentran fuertemente debilitadas. Ahora, se tiene un talud de muy buena altura (entre 10 a 25 m.), muy inestable, que derrumba por descompresión de las rocas y que ofrece condiciones mu y favorables para que con posteriores caudales extraordinarios de aguas por la quebrada Pasamayito se incremente la erosión de estos taludes.

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La interpretación geomorfológica del relieve árido del área interesada en el estudio, hace deducir que en el pasado también se han producido importantes inundaciones y que, con el fenómeno del Cambio Climático que evidentemente vivimos, hemos de esperar la repetición de estos eventos. Esta interpretación conlleva a proyectar un puente para pasar la quebrada Pasamayito, pues el paso provisional ahora existente, con alcantarillas, de ninguna manera garantiza su no destrucción frente a grandes caudales de aguas.

3.5.6

Geodinámica interna En el campo de la ingeniería es sabido que en todo el territorio peruano hay una frecuente y variada actividad sísmica consecuencia de nuestra particular ubicación dentro del denominado “Cinturón de Fuego Circunpacífico”, donde se genera el 80 % de la actividad sísmica mundial. Para el caso de nuestro país, la generación de los sismos se explica dentro de la “Teoría de la Tectónica de Placas”, que postula el desplazamiento convergente de la Placa Tectónica de Nazca o Submarina bajo la Placa Tectónica Continental o Sudamericana; más aún, es la causante de la formación de la Cordillera de los Andes, que es el evento orogénico más importante dentro de la evolución actual del territorio peruano. Sismicidad Regional: para la región norte de nuestro territorio hay una historia sísmica muy importante, tanto por el número de eventos cuanto por las magnitudes de energía liberada que, en muchos de los casos, han tenido el carácter de destructivos, con la pérdida de vidas humanas y afectación de infraestructura de servicios. Los focos sísmicos se tienen en el mar (en el borde la intersección de las dos placas tectónicas) y en el continente, por el reacomodo de los bloques y/o como consecuencia, también, de la convergencia de las placas. La información histórica e instrumental de los sismos producidos en el norte del país y recopilados y publicados por instituciones como el ex INGEOMIN, CISMID, Proyecto SISRA, Instituto Geofísico del Perú (IGP), indican que los sismos más importantes que afectaron a la región norte son los siguientes: 

Sismo del 14/02/1619, con intensidades de IX MM en Trujillo y VIII MM en Chicama y Santa.



Sismo del 20/08/1857, con intensidades de VIII MM en Piura, VII MM en Paita.



Sismo del 24/07/1912, con intensidades de VIII MM en Piura, VII MM en Paita y VI MM en Huancabamba.



Sismo del 14/05/1928, con intensidades de IX MM en Chachapoyas, VII MM en Moyobamba, Bagua, Jaén y Huancabamba, VI MM en Lambayeque, Piura y Trujillo.



Sismo del 21/06/1937, con intensidades de VIII MM en Corrales y VII MM en Zorritos, Trujillo, Bocapan y El Alto.



Sismo del 31/05/70, con intensidades de IX MM en Casma, Chimbote.



Sismo del 09/12/1970, con intensidades de IX MM en La Huaca, VIII MM en Tumbes, Cañaveral, El Alto, Macará (Ecuador), Talara y Sullana.

Como es de deducir de la relación precedente, en la región norte se han producido sismos que han llegado a intensidades de hasta IX MM, con carácter de destructivos.

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Actividad Neotectónica: La terminología geológica establece que fallas geológicas que se han reactivado en los últimos 5000 años, con liberación de energía sísmica, se consideran fallas sísmicamente activas; y, la estadística contemporánea nos indica que en la región norte del territorio peruano hay este tipo de fallas activas y que, consecuentemente, podrían ser fuente, nuevamente, de liberación de energía sísmica. El informe elaborado por el IGP en 1982 para el Proyecto SISRA denominado “Observaciones acerca de la Neotectónica del Perú” ubica las siguientes fallas activas en el norte peruano: Falla Huaypirá: Al norte de Sullana hay una falla geológica que a pesar de no haberse encontrado evidencias de movimientos superficiales en el Cuaternario, se le considera como potencialmente activa, con probabilidades de liberación de energía sísmica en algún momento. Esta estructura tiene un rumbo E-W con buzamiento pronunciado hacia el sur, con evidencias que el bloque norte ha sido levantado, deduciéndose que esta falla es del tipo normal. Tiene una longitud de 70 Kms. Falla Illescas: Esta estructura geológica se ubica entre el macizo de Illescas y la cuenca de Sechura. Tiene un rumbo N150º y un buzamiento sub vertical hacia el este, dando la apariencia de ser una falla normal. Tiene una longitud de 25 Km, observándose en el terreno un salto vertical de hasta 100 m., con manifestaciones en el material cuaternario. Sistema de fallas de la Cordillera Blanca: En la vertiente occidental de la Cordilleras BlancaCallejón de Huaylas-Departamento de Ancash, hay un conjunto de fallas longitudinales que bien podrían considerarse como el mayor sistema de fallas activas del Perú. Se encuentran marcadamente definidas desde la laguna Conococha por el sur, hasta el nevado Rosco, ya en el lado norte de la Cordillera Blanca; con una longitud de 100 Km, sin embargo, es posible que se prolonguen más al sur hasta la localidad de Chiquian y la Cordillera de Huayhuash. El rumbo general de estas estructuras es entre N155º a N125º. En campo, hasta la fecha, hay manifestaciones de fuertes desplazamientos de la superficie del terreno, que llegan a los 30-50 m; y los estudios especializados realizados sobre el particular concluyen que esta fallas han tenido movimiento con desplazamiento en los últimos 1500 años, pudiendo haber generado sismos de gran magnitud. Es indudable que con anterioridad a estos 1,500 años también se haya producido liberación de energía sísmica en más de una oportunidad. Razón que permite deducir que se espera alguna reactivación en un momento dado. Falla de Quiches: Al NE del departamento de Ancash, ya en los límites con la Libertad, en el año 1,946 se produjo un fuerte sismo de magnitud 7.75, con características de terremoto, que fue sentido en toda la región norte del país. Las características estructurales de esta falla es que en superficie se manifiesta como un fracturamiento interrumpido de 20 km. de longitud, con un recorrido genérico al NNW. El desplazamiento de este ultimo movimiento es de carácter normal, generando escarpas en el terreno de hasta 3 a 4 m. de altura. Falla Chaquilbamba: Por estudios realizados por Bellier et al, en 1989, se ha reconocido a esta estructura geológica como una falla activa, encontrándose ubicada entre las localidades de Chaquilbamba y Marcabal en los departamentos de la Libertad y Cajamarca, donde hay una

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pequeñas exposición del rompimiento superficial de 1.5 Km. con desplazamiento vertical de hasta 8 a 10 m. Se postula que su movimiento mas reciente puede estar asociado a dos sismos producidos en la región en el año 1937. Fallas de Rioja Moyobamba: La cuenca cuaternaria del Alto Mayo, en la zona sub andina del norte del Perú, se encuentra controlada por una serie de accidentes estructurales consecuencia de la tectónica terciaria. Las fallas de Shitari (o Rioja) y las fallas al norte y sur de Moyobamba son evidentemente activas, habiendo establecido su probable relación con los sismos que se han producido en los años 1928, 1968, 1990 y 1991, con epicentros en esta región. Por lo antes expuesto, se concluye que la región norte del Perú no solamente tiene una historia de fuerte actividad sísmica, sino que se tiene el peligro potencial de origen sísmico.

3.5.7

Localización del Puente Pasamayito Interpretación de la destrucción de la carretera en la quebrada: En la descripción hecha precedentemente se ha indicado que los fenómenos de geodinámica externa identificados a lo largo de la quebrada Pasamayito y su entorno, son las inundaciones, las mismas que se relacionan, con exclusividad, con los grandes caudales de aguas que se tienen en periodos extraordinarios de lluvias consecuencia de fenómenos de El Niño. En los periodos de los años 1982-83 y 1997-98, que se tuvieron caudales extraordinarios (el primero con mayor magnitud), se produjo la destrucción de la plataforma de la carretera en el cruce de la quebrada Pasamayito, ya que las alcantarillas marco de concreto que se tenían, no soportaron el paso del inmenso caudal de aguas, que arrastró no solo sedimentos sino también palizada. Justificación del puente. Características: La explicación precedente ha llevado a la conclusión de que será mejor construir un puente como paso de la carretera por la quebrada Pasamayito. Determinación que también esta expresada en los “Estudios de Diseño para la Rehabilitación del Eje Vial Nº 1 Piura-Guayaquil/Perú-Ecuador, de Junio 2005, hecho por la Empresa de Consultoría TYPSA; la misma que está confirmada en los Términos de Referencia para el “Estudio Definitivo del Puente Pasamayito y Accesos” expedidos por el MTC. Tanto en el estudio realizado en el año 2,005 como en los Términos de Referencia que orientan el estudio definitivo del puente, establecen que esta estructura será diseñada para su construcción en el eje original de la carretera; es decir, se restablecerá la vía en el paso por la quebrada Pasamayito.

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3.6

Investigaciones geotécnicas

3.6.1

Información del estudio realizado por TYPSA en año 2005 TYPSA, Ingenieros Consultores y Arquitectos, elaboro el “Estudio de Diseño para la Rehabilitación del Eje Vial Nº 1 Piura-Guayaquil Perú/Ecuador” El Informe Final, Tomo II Volumen Nº 2 ”Memoria Descriptiva y Estudios Anexos a la Memoria”, de fecha Junio del 2005, para el Puente Pasamayito tiene la siguiente información geotécnica: En la quebrada Pasamayito, progresiva Km. 1058+750, se ejecutaron 05 perforaciones con una longitud total de 95 m. 

Para la perforación S-1, de 10.50 m., se ejecutaron 06 ensayos de SPT (en suelos finos).



Para la perforación S-2, de 24.50 m, se realizaron 04 ensayos de SPT (en suelos finos)



Para la perforación S-3, de 20 m, se ejecutaron 08 ensayos de SPT (en suelos finos)



Para la perforación S-4, de 20 m. se ejecutaron 11 ensayos de SPT (en suelos finos)



Para la perforación S-5, de 20 m, se ejecutaron 11 ensayos de SPT.(en suelos finos)



En relación con el nivel freático, se indica que en las 05 perforaciones no se encontró.

En cuanto a la naturaleza del material perforado, se indica que de los 95 m perforados, 35.50 m se hicieron en suelo y 59.50 m en roca Para la perforación S-1 (10.50 m.), describe como una arena bien gradada, arcilla limosa, limo arcilloso y arena mal gradada; y para los utlimos 0.30 m. se indica que la roca .es una arenisca gris, fresca y poco fracturada. Para la perforación S-2 (24.50 m.), el material encontrado en los primeros 12 m. se describe como una arena bien gradada, arcillo limosa, limo arcilloso, arena mal gradada, una capa de bolones de arenisca desde los 7.7 m. a los 8.8 m. Los últimos 12.50 m. corresponden a rocas lutitas y areniscas muy alteradas y fragmentadas. Para la perforación S-3, (20.00 m.) el material encontrado en los primeros 7 m, es una grava mal gradada, angulosa a sub redondeada, suelta; arena mal gradada suelta. Los últimos 13 m., de roca, es de arenisca y lutita poco alterada y moderadamente fracturada. Para la perforación S-4 (20.00 m.), el material encontrado en los primeros 2.90 m. es grava limosa subangulosa, medianamente consistente. Los últimos 17.10 m. son de roca arenisca y lutita moderadamente alterada, muy fracturada y fragmentada. Para la perforación S-5 (20 m.), el material encontrado en los primeros 6.10 m., es una arena mal gradada, suelta, grava mal gradada, angulosa a subredondeada. Los últimos 13.90 m. corresponden a roca arenisca muy alterada y fragmentada En relación con las cotas absolutas de ubicación de las perforaciones, se tiene: Para la perforación S-1:

Cota de superficie

152.00 msnm

Cota de investigación: 141.50 msnm Profundidad perforada: 10.50 m.

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Para la perforación S-2:

Cota de superficie:

152.50 msnm

Cota de investigación: 128.00 msnm Profundidad perforada: 24.50 m. Para la perforación S-3:

Cota de superficie:

153.00 msnm

Cota de investigación; 133.00 msnm Profundidad perforada: 20.00 m. Para la perforación S-4.

Cota de superficie:

154.00 msnm

Cota de investigación: 134.00 msnm Profundidad perforada: 20.00 m Para la perforación S-5:

Cota de superficie:

155.00 msnm

Cota de investigación: 135.00 msnm Profundidad perforada: 20 m. El resumen de la descripción de los perfiles estratigráficos de los suelos de los sondajes, de acuerdo a testigos obtenidos, indica: Perforación S-1 (margen izquierda): Presenta una secuencia de arenas limosas hasta 1.95 m. sobre arcillas medianamente a muy consistentes hasta 7.50 m, nuevamente una capa de arenas mal gradadas, densas a muy densas hasta los 10.20 m, supra yaciendo a areniscas frescas y muy duras al fondo. Perforación S-2 (cauce quebrada): Presenta una secuencia de arenas bien gradadas a limosas hasta los 2.40 m, sobre arcillas y limos medianamente am uy consistentes hasta los 12 m, supra yaciendo a lutitas y areniscas moderadamente a levemente alteradas y muy fracturadas al fondo. Perforación S-3 (cauce quebrada) Presenta una secuencia de gravas y arenas mal gradadas a limosas hasta 4 m., luego limo arenoso a arena arcillosa; supra yaciendo a lutitas y areniscas levemente alteradas y poco fracturadas al fondo. Perforación S-4 (margen derecha): Presenta una capa de grava limosa moderadamente densa hasta 2.90 m., suprayaciendo a areniscas y lutitas moderadamente alteradas y muy fracturadas al fondo. Perforación S-5 (margen derecha) Presenta una secuencia de gravas mal gradadas a limosas y arenas limosas a arenas mal gradadas hasta 4.95 m, luego una capa de gravas mal gradadas suprayaciendo a arenas muy alteradas y fragmentadas al fondo. En cuanto al a recuperación de los testigos de cada perforación, se indcia: En la perforación S-1: De 0.00 a 1050 m.:

100 %

En la perforación S-2: De 0.00 a 15.50 m:

96 %

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De 15.50 a 20.50 m.: 85 % De 20.50 a 24.50 m.: 93 % En la perforación S-3: De 0.00 a 1.50 m.:

97 %

De 1.50 a 15.00 m.

80 %

De 15.00 a 20.00 m: 98 % En la perforación S-4: De 0.00 a 7.50 m:

90 %

De 7.50 a 19.50 m:

85 %

De 19.50 a 20.00 m: 100 % En la perforación S-5: De la 0.00 a 6.00 m: 70 % De la 6.00 a 20.00 m: 95 % En cuanto a los valores del RQD (grado de fracturamiento de la roca basamento): En la perforación S-1 (arenisca de color gris claro): De los 10.20 a 10.50 m.

0.00 % (muy mala calidad)

En la perforación S-2 (areniscas y lutitas de color gris claro): De los 12.00 a 12.70 m.

0.00 %

(muy mala calidad)

De los 12.70 a 15.50 m.

10 %

(muy mala calidad)

De los 15.50 a 16.25 m.

40 %

(mala calidad)

De los 16.25 a 17.50 m.

15 %

(muy mala calidad)

De los 17.50 a 19.00 m.

25 %

(muy mala calidad)

De los 19.00 a 21.00 m.

12 %

(muy mala calidad)

De los 21.00 a 22.85 m.

10 %

(muy mala calidad)

De los 22.85 a 23.75 m.

10 %

(muy mala calidad)

De los 23.75 a 24.50 m.

10 %

(muy mala calidad)

En la perforación S-3 (lutitas y areniscas de color claro): De los 7.00 a 7.50 m.

00 %

(muy mala calidad)

De los 7.50 a 9.00 m.

25 %

(muy mala calidad)

De los 9.00 a 10.50 m.

12 %

(muy mala calidad)

De los 10.50 a 12.00 m.

20 %

(muy mala calidad9

De los 12.00 a 13.40 m.

63 %

(buena calidad)

De los 13.40 a 15.00 m.

50 %

(mala calidad)

De los 15.00 a 16.00 m.

30 %

(mala calidad)

De los 16.00 a 17.50 m.

48 %

(mala calidad)

De los 17.50 a 19.00 m.

40 %

(mala calidad)

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De los 9.00 a 20.00 m.

15 %

(muy mala calidad)

En la perforación S-4 (areniscas y lutitas de color gris claro) De los 2.90 a 7.65 m

00 %

(muy mala calidad)

De los 7.75 a 9.15 m

38 %

(mala calidad)

De los 9.15 a 12.00 m

18 %

(muy mala calidad)

De los 12.00 a 13.50 m.

48 %

(mala calidad)

De los 13.50 a 15.00 m.

00 %

(muy mala calidad)

De los 15.00 a 16.50 m.

20 %

(muy mala calidad)

De los 16.50 a 18.00 m.

40 %

(mala calidad)

De los 18.00 a 19.50 m.

10 %

(muy mala calidad)

De los 19.50 a 20.00 m.

00 %

(muy mala calidad)

En la perforación S-5 (areniscas de color gris claro): De los 6.10 a 7.50 m.

00 %

(muy mala calidad)

De los 7.50 a 10.50 m.

08 %

(muy mala calidad)

De los 10.50 a 12.00 m.

00 %

(muy mala calidad)

De los 12.00 a 13.50 m.

22 %

(muy mala calidad)

De los 13.50 a 18.00 m.

10 %

(muy mala calidad)

De los 18.00 a 19.20 m.

55 %

(buena calidad)

De los 19.20 a 20.00 m.

30 %

(mala calidad)

En el resumen de los resultados de los ensayos SPT por sondaje y por ensayo, valores de “N” golpes, clasificación SUCS (aproximado por criterios de campo), consistencia, compacidad, para la quebrada Pasamayito se tiene:

SONDAJE

S-1

S-2

“N”

CONSISTENCIA

SPT

SUCS

1

SC

2

CH

28

Durísima

3

CL

84

Durísima

4

SP

97

Durísima

5

SP

Durísima

6

SP

Durísima

1

SW-SM

16

1.5 – Dura

2

SM

11

Durísima

3

SM

14

Durísima

4

CL

(Km/cm2)

COMPACIDAD

3.8 – Muy dura

Media

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SONDAJE

S-3

S-4

S-5

CONSISTENCIA

SPT

SUCS

“N”

1

GW

22

2

SP-SM

36

3

ML

29

4

SC

Durísima

5

Arenisca

Durísima

6

Arenisca

Durísima

7

Arenisca

Durísima

8

Arenisca

Durísima

1

GM

20

3.0 – Muy dura

2

GM

70

Durísima

3

Arenisca

Durísima

4

Arenisca

Durísima

5

Arenisca

Durísima

6

Arenisca

Durísima

7

Arenisca

Durísima

8

Arenisca

Durísima

9

Arenisca

Durísima

10

Lutita

Durísima

11

Lutita

Durísima

1

GP-GW

2

SM

4.0 - Durísima

3

SM

3.0 – Muy dura

4

GP

22

Durísima

5

Arenisca

30

Durísima

6

Arenisca

20

Durísima

7

Arenisca

Durísima

8

Arenisca

Durísima

9

Arenisca

Durísima

10

Arenisca

Durísima

11

Arenisca

Durísima

(Km/cm2)

COMPACIDAD Media

3.9 – Muy dura

Muy densa

Media

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En el resumen sobre las condiciones geológicas geotécnicas, los cortes litológicos estratigráficos en relación con los resultados de las perforaciones diamantinas, para el puente Pasamayito se tiene: En toda la extensión horizontal se observa que los suelos están superficialmente en capas de poco espesor, constituidos por suelos finos, medianamente plásticos en la margen izquierda a sueltos granulares limpios del cauce a la margen derecha. El basamento rocoso es una secuencia alternante de lutitas y areniscas en gruesos horizontes, como se puede observar, sobretodo, en la margen izquierda. En cuanto a las obras de protección, el Informe de TYPSA, para el puente Pasamayito, tiene el siguiente resumen: La zona de accesos al puente se ha protegido con gaviones hasta una cota por encima de nivel de máxima avenida. En la margen izquierda de la quebrada segun el avance del as aguas, se ha protegido de la misma forma, en una longitud de unos 150 m, de tal forma que evite erosiones en las paredes de la quebrada y pueda afectar el estribo del puente en dicha margen. Además de los gaviones de protección de los terraplenes, se han proyectado las cunetas de pie de terraplén, bordillos o sardineles y bajantes para encauzar el agua, desde la calzada hasta la quebrada, evitando afectaciones a los taludes de los rellenos o terraplenes.

3.6.2

Investigaciones dentro del estudio definitivo Habiéndose realizado, por TYPSA, en Junio del año 2,005, el “Estudio de Diseño para la Rehabilitación del Eje Vial Nº 01 Piura-Guayaquil/Perú-Ecuador” donde, para el Puente Pasamayito se ejecutaron cinco perforaciones rotativas en el eje proyectado, los Términos de Referencia del estudio definitivo contempla como investigación geotécnica, 1000 m. de geofísica por el método de refracción sísmica para la determinación de las constantes elásticas de los materiales, complementándose la verificación mediante el desarrollo de exploraciones por georadar, con líneas paralelas a las de la refracción sísmica. Igualmente, contempla una perforación rotativa de 30 m. de profundidad, como una medida de verificación de la estratigrafía ya encontrada en el estudio hecho por TYPSA. El planteamiento presentado por el Consorcio Puentes del Norte y aprobado por la supervisión de Pro Vías nacional, ha considerado: Una línea de 600 m. a lo largo del eje original de la carretera y una línea perpendicular, de 400 m., siguiendo el alineamiento de la quebrada, tanto hacia aguas arriba como aguas abajo. Para la perforación rotativa, de 30 m, se ubicó en la margen izquierda de la quebrada, en la intersección con el alineamiento del eje original de la carretera donde se ubicará el estribo izquierdo del puente proyectado; cercana a la perforación S-2 del estudio de factibilidad. En el anexo de planos se adjunta la ubicación de estas investigaciones geotécnicas. Investigaciones Geofísicas: Refracción Sísmica y Georadar: Los objetivos de las investigaciones geofísicas, por el método de refracción sísmica, estuvieron orientados a:

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CONSORCIO PUENTES DEL NORTE

Determinación de los perfiles estratigráficos del suelo en función de sus características dinámicas, con profundidades de investigación variables según el objetivo específico de cada línea. Determinación de las características dinámicas de los estratos en función de las velocidades comprensibles de las Ondas P. Determinación de los parámetros de deformación dinámica de los suelos. Para el Puente Pasamayito, se extendieron ocho (13) líneas, siendo: Línea LS-01

75 m. de longitud

Línea LS-02

75 m. de longitud

Línea LS-03

75 m. de longitud

Línea LS-04

75 m. de longitud.

Línea LS-05

75 m. de longitud

Línea LS-06

75 m. de longitud.

Línea LS-07

75 m. de longitud

Línea LS-08

75 m. de longitud

Línea LS-09

75 m. de longitud

Línea LS-10

75 m. de longitud

Línea LS-11

75 m. de longitud

Línea LS-12

75 m. de longitud

Línea LS-13

75 m. de longitud

La evaluación de los resultados de la refracción sísmica ha consistido en graficar líneas de la superficie basándose en la topografía superficial, indicando los puntos de localización de geófonos y los puntos de impacto. Para cada una de las líneas sísmicas se han establecido perfiles estratigráficos en función a los valores de velocidad de propagación de ondas longitudinales (ondas P) en el medio (suelos, roca o la transición entre ambos), basándose en las domocrónicas calculadas de los tiempos de llegada de las ondas. Según este esquema, se ha interpretado el perfil geofísico para el lugar de emplazamiento del puente Pasamayito y que ha ido hasta los 50 m. de profundidad, con el siguiente análisis: El primer estrato está conformado por material de cobertura constituido por suelos de naturaleza areno limosa, sustentado por gravas, de compacidad baja a moderada. Los niveles inferiores están constituidos por rocas de naturaleza sedimentaria, con respuestas de velocidades de ondas para areniscas y lutitas, fracturadas y meteorizadas. El detalle del procedimiento de trabajo para desarrollar estas investigaciones geofísicas se encuentra en el anexo correspondiente, que se acompaña al presente informe. Perforación diamantina: En concordancia con los Términos de Referencia, la perforación diamantina de verificación estratigráfica, de 30.15 m. de profundidad, se ejecutó en la margen izquierda de la quebrada Pasamayito en la intersección con el eje original de la carretera, donde se proyecta construir el puente. El perfil estratigráfico registrado con esta perforación indica el siguiente detalle:

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CONSORCIO PUENTES DEL NORTE

De 0.00 a 1.00 m., depósito fluvial, constituido por arena limosa de color marrón amarillento, homogénea, medianamente densa, seca, los granos finos representan un 10 5, subredondeados a subangulosos; polimícticos. Las arenas gruesas y finas están en un 70 %. Los limos arcillas, en un 20 %, siendo de baja plasticidad. De 1.00 a 2.15 m., es un depósito aluvio fluvial, constituido por grava arcillosa de color marrón amarillento, homogénea, medianamente densa a densa; secas a húmedas. Las gravas finas y gruesas representan un 55 %, siendo sub redondeadas a sub angulosas; polimícticas, con bolones en un 10 %. Las arenas gruesas a finas están en un 15 5. Los limos y arcillas, en 20 %, siendo de alta plasticidad. La matriz es de limos y arcillas, lavadas por el agua de la perforación. De 2.15 a 4.90 m., es un depósito aluvional con intercalaciones de arcillas y arenas, de color marrón a marrón amarillento, homogéneas, muy rígidas a duras, secas a húmedas. De 2.15 a 2.60 m., arcillas de alta plasticidad; De 2.60 a 3.70 m., arcillas gravosas, De 3.70 a 4.00 m., arcillas limosas, De 4.00 a 4.30 m., arenas bien gradadas. De 4.30 a 4.90 m., arcillas limosas con presencia de óxidos. De 4.90 a 9.50 m., es un depósito aluvional con arcillas limosas de color marrón amarillento a gris oscuro, homogéneas, muy rígidas a duras, secas. Los limos y arcillas son de mediana a alta plasticidad. De 9.50 a 11.20 m., depósito aluvional con arcillas limosas (en proceso de diagénesis), de color gris oscuro; homogéneas, duras y secas. Los limos y arcillas son de mediana a alta plasticidad. Hay disgregación por pérdida de humedad y presión. De 11.20 a 12.25 m, es un depósito fluvial con arenas limosas de color gris amarillento a rojizo, homogéneas, densas a muy densas, húmedas. Las arenas gruesas a finas están en un 80 %., limos en un 20 %. Hay presencia de óxidos. De 12.25 a 18.50 m, es un depósito fluvial constituido por intercalaciones de arenas de grano medio a fino con arcillas en proceso de diagénesis. Las arenas son grises, homogéneas, muy densas secas. Las arcillas son grises oscuras, duras, secas. Los suelos en procesos de diagenisación son variables de acuerdo al tipo de sedimento y cemento que los engloba. De 18.50 a 30.15 m, es el basamento rocoso, constituido por una intercalación de areniscas, lodolitas, argilitas y conglomerados, de color gris a oscuro, débiles a muy débiles, frescas, sin poros en las rocas pelíticas, a débilmente porosas en las areniscas, de grano fino a medio en las areniscas y finos en las pelíticas. Estas rocas están en un avanzado proceso de diagénesis. El detalle de la recuperación de testigos de la perforación hecha en la margen izquierda de la quebrada Pasamayito, se tiene a continuación:

Estudio Definitivo a Nivel de Expediente Técnico para la Construcción del Puente Pasamayito y Accesos

CONSORCIO PUENTES DEL NORTE

PUENTE PASAMAYITO (Estribo izquierdo) PROFUNDIDAD

PERFORADO

RECUPERADO

RECUPERACION

DE

HASTA

(m)

(m)

(%)

0.00

0.50

0.50

0.50

100

0.50

1.00

0.50

0.45

90

1.00

1.50

0.50

0.45

90

1.50

2.00

0.50

0.45

90

2.00

2.50

0.50

0.50

100

2.50

3.00

0.50

0.50

100

3.00

3.50

0.50

0.50

100

3.50

4.10

0.60

0.60

100

4.10

4.32

0.22

0.22

100

4.32

5.12

0.80

0.70

88

5.12

5.87

0.75

0.65

87

5.87

6.57

0.70

0.60

86

6.57

7.37

0.80

0.70

88

7.37

8.17

0.80

0.80

100

8.17

8.45

0.28

0.28

100

8.45

9.50

1.05

1.00

95

9.50

10.00

0.50

0.40

80

10.00

11.20

1.20

1.10

92

11.20

12.20

1.00

0.80

80

12.20

13.00

0.80

0.42

53

13.00

13.80

0.80

0.38

48

13.80

15.30

1.50

1.30

87

15.30

16.70

1.40

1.00

71

16.70

18.30

1.60

1.42

89

18.30

19.80

1.50

0.95

63

19.80

21.30

11.50

1.00

67

21.30

21.60

0.30

0.26

87

21.60

22.60

1.00

0.65

65

22.60

24.10

1.50

1.12

75

Estudio Definitivo a Nivel de Expediente Técnico para la Construcción del Puente Pasamayito y Accesos

SPT

SPT 01

SPT 02

CONSORCIO PUENTES DEL NORTE

PUENTE PASAMAYITO (Estribo izquierdo) PROFUNDIDAD

PERFORADO

RECUPERADO

RECUPERACION

DE

HASTA

(m)

(m)

(%)

24.10

25.20

1.10

0.70

64

25.20

26.00

0.80

0.48

60

26.00

27.50

1.50

1.25

83

27.50

29.10

1.60

1.60

100

29.10

30.15

1.05

1.05

100

SPT

Los valores del RQD encontrados en las rocas tienen los siguientes valores:

PUENTE PASAMAYITO (estribo izquierdo) PROFUNDIDAD

RQD

RQD

(m)

(%)

ROCA

DE

A

18.30

19.80

N.A.

N.A.

Roca blanda

19.80

21.30

0.15

10

Roca blanda

21.30

21.60

0.30

100

Muy buena

21.60

22.60

1.00

100

Muy buena

22.60

24.10

1.00

67

Regular

24.10

25.20

0.25

23

Muy pobre

25.20

26.00

N.A.

N.A.

Roca blanda

26.00

27.50

N.A.

N.A.

Roca blanda

27.50

29.10

1.20

75

Buena

29.10

30.15

0.45

43

Pobre

En la perforación se realizaron dos (02) pruebas de SPT (ensayos de penetración estándar) exclusivamente en suelos finos o granulares finos con un contenido de gravas menores al 5 %, con el siguiente resultado:

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SONDAJE Puente

TRAMO

(cm)

>50

22.00

Duras

>50

28.00

Duras

N

4.10-4.55

CL

8.17-8.62

CL

(m)

PENETRACION

CONSISTENCIA Y/0 DENSIDAD RELATIVA

SUCS

Pasamayito (E.I.)

Luego de extraídas las muestras de todos los suelos de la perforación, han sido clasificadas de acuerdo con el criterio de campo del Sistema Unificado de Clasificación de Suelo (SUCS), que ha servido para ser contrastada con la clasificación hecha posteriormente en laboratorio. La correlación empírica entre el número de golpe (N) y la consistencia de los suelos cohesivos (de muy blanda a durísima) ha definido la posible resistencia a compresión simple. Asimismo, “N” esta correlacionado a la capacidad de los suelos granulares (de suelta a muy densa). Como un Anexo al presente informe, se adjunta el Informe de los trabajos de perforación realizados Calicatas: Se realizó una calicata exploratoria en el cauce de la quebrada, en las inmediaciones del eje del puente proyectado, orientadas a conocer la estratigrafía sub superficial del suelo, así como para tomar muestras y enviarlas al laboratorio. Se han hecho los ensayos correspondientes (constantes) y un ensayo especial de corte directo, que nos ha permitido calcular los parámetros geotécnicos necesarios para el cálculo de la cimentación de las obras de protección y encauzamiento que se han diseñado para este puente. Se adjuntan los ensayos de laboratorio de las calicatas realizadas.

3.7

Estudio de riesgo sísmico Se ha determinado el peligro sísmico en el área en estudio, correspondiente a la zona de Piura, utilizando metodología e información pertinente disponibles en la literatura. Se ha utilizado el programa de cómputo RISK desarrollado por McGuire (1976), con datos de la ley de atenuación de aceleraciones de Casaverde y Vargas (1980) para los sismos de subducción y de McGuire (1974) para los sismos continentales. Se ha utilizado las fuentes sismogénicas y parámetros de recurrencia determinados por Castillo (1993). Se emplearon las siguientes coordenadas geográficas para la carretera en estudio.

LUGAR PUENTE PASAMAYITO (PIURA)

COORDENADAS GEOGRAFICAS (º) - 80° 58’ 50.6” W

- 4° 43’ 39.12” S

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En el anexo se presentan los resultados de las salidas de resultados del programa Risk se muestran las máximas aceleraciones esperadas en la roca para períodos de retorno de 30, 50, 100, 200, 400, 475 y 1000 años. Resumen de Aceleraciones Aceleración g ( Según el Período de Retorno) Lugar PTE PASAMAYITO (PIURA)

30

50

100

200

475

1000

5000

0.21

0.25

0.31

0.38

0.47

0.49

0.61

Para efectos de diseño de la estructura se considera una vida útil de 100 años con la probabilidad de ser excedida en un 10%, por lo que utilizando las relaciones propuestas se determina un periodo de 1000 años. Es usual considerar una aceleración afectiva en vez de la instrumental pico, del orden de 25% a 30% más baja. Por tanto la aceleración efectiva será de 0.37g. el coeficiente sísmico para el diseño estará expresado en términos del periodo de la estructura y del periodo predominante del suelo. La respuesta estructural de las obras de ingeniería derivada por métodos espectrales deberá considerar a partir de los valores de aceleración propuestos la amplificación estructural y las reducciones por ductilidad, amortiguamiento y los coeficientes de seguridad que emplearan en el diseño. Los valores presentados corresponden a suelo firme y no reflejan la ampliación del suelo. Lo anterior significa que en la localidad en estudio la aceleración máxima del sismo de diseño será:

Lugar

Aceleración (g)

PUENTE PASAMAYITO - (PIURA)

0.490

INTENSIDADES Y MAGNITUDES SISMICAS EN EL TERRENO QUE OCUPA EL PROYECTO. Según el mapa de Intensidades Sísmicas, del Instituto Geofísico Nacional, el área que ocupa la carretera registra intensidades de VIII MM. EFECTOS DE LOS SISMOS EN EL AREA QUE OCUPA EL PROYECTO. Los sismos en la región tienen efectos que dependen de los factores siguientes: 

Topografía que presenta el terreno (pendientes).



Estructura de la roca existente (fallas, fracturación,etc.)



Naturaleza de los suelos (coluviales, aluvionales, grado de compactación).



Características climatológicas ( pluviometría, temperatura,etc).

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Los depósitos cuaternarios son los más vulnerables a éstos efectos, por las pendientes que presenten, su grado de cohesión o poco consolidados, son sensibles si se ubican en contacto con macizos rocosos, la refracción de las ondas sísmicas provocaría su inestabilidad por el nivel de las vibraciones; los suelos coluviales son los más inestables por derrumbes. El área de estudio está considerada en la zona 3 de Sismicidad Alta (Ver Fig. N°6 Mapa de Zonificación Sísmica), con la posibilidad que ocurran sismos hasta grado VIII en la escala de Mercalli Modificada (Ver Fig. N°7 Curvas de Intensidades Máximas).

3.7.1

Conclusiones y recomendaciones En el estudio de riesgo sísmico se concluye lo siguiente: 1. La sismicidad histórica indica que en el área del Puente Pasamayito, se han producido sismos de intensidades de hasta VIII grados en la escala Mercalli Modificada. 2. La distribución espacial de los sismos instrumentales indica una mayor actividad sísmica de la zona de subducción en la costa. Hacia el continente, las profundidades focales de los sismos de subducción aumentan. Hacia el continente existen sismos superficiales. 3. En la determinación del peligro sísmico de las localidades en estudio se ha considerado los sismos de subducción y los continentales con sus respectivas leyes de atenuación. 4. El estudio probabilístico de peligro sísmico ha considerado las fuentes sismogénicas como áreas. Para el sismo de diseño se ha considerado un período de retorno de 1000 años, que corresponde a estructuras con una vida útil de 100 años y se ha determinado las siguientes aceleraciones máximas siguientes:

Lugar PUENTE PASAMAYITO - (PIURA)

Aceleración (g) 0.490

3.8

Aspectos geotécnicos de la zona del proyecto

3.8.1

Características geológicas y geotécnicas de los suelos de cimentación El puente que se proyecta ubica sus estribos en los extremos del cauce de la quebrada, donde se tienen suelos superficiales aluviales y fluviales de manera intercalada, continuando roca tipo arenisca de buen espesor a partir de 18.50m de profundidad (llegando a los 30 m. con que se ha llegado al final de la perforación). Como parte del estudio definitivo se realizó una perforación en el estribo izquierdo, llegando a una profundidad de 30 m, encontrándose presencia de agua a 5.20m.de profundidad.

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PUENTE PASAMAYITO (ESTRIBO IZQUIERDO) PROFUNDIDAD

RQD

RQD ROCA

3.8.2

DE

A

(m)

(%)

18.30

19.80

N.A.

N.A.

Roca Blanda

19.80

21.30

0.15

10

Roca Blanda

21.30

21.60

0.30

100

Muy Buena

21.60

22.60

1.00

100

Muy Buena

22.60

24.10

1.00

67

Regular

24.10

25.20

0.25

23

Muy pobre

25.20

26.00

N.A.

N.A.

Roca Blanda

26.00

27.50

N.A.

N.A.

Roca Blanda

27.50

29.10

1.20

75

Buena

29.10

30.15

0.45

43

Pobre

Condiciones de cimentación La caracterización estratigráfica de los suelos de cimentación de los pilotes, descrita precedentemente, determina que los suelos son de naturaleza rocosa tipo arenisca, desde una profundidad de 18.60 hasta 30 m. Por esta razón, se ha concebido la cimentación con pilotes para ambos estribos, evitando la susceptibilidad de asentamientos de estos suelos ante las cargas trasmitidas por los estribos. Frente a la importante socavación de 7.0m que se tendría con caudales extremos de agua (Fenómeno de El Niño), se considera también la protección de los estribos de ambas márgenes con enrocados.

3.8.3. Análisis de la capacidad admisible Para el análisis de la capacidad admisible de los suelos de cimentación del Puente, se ha realizado una evaluación geológica superficial detallada del lugar de emplazamiento del puente y su entorno inmediato (tanto aguas arriba como aguas abajo), complementada con las investigaciones geotécnicas efectuadas, de refracción sísmica y perforación rotativa hasta los 30m. de profundidad.

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Capacidad admisible en los estribos y los muros de protección de laderas: Los estribos del puente proyectado, se ubicarán en el lecho de la quebrada, el cual está formado por un relleno de material fluvio aluvial, siendo arena limosa. Se clasifican como suelos SM (superficiales), continuando con roca arenisca a mayor profundidad. En estos mismos suelos se cimentarán los muros de encauzamiento y de protección de taludes que se proyectan en las márgenes de la quebrada, tanto aguas arriba como aguas debajo del eje proyectado del puente. Los parámetros que se están utilizando para los cálculos de la capacidad portante del suelo con fines de cimentación, para el cálculo de muros de protección son: Densidad seca de 1.80 gr/cm3 Cohesión de 0.0 Kg/cm2 Angulo de fricción 28.9º. Estribo Derecho: Se cálculo la capacidad portante en la cimentación del estribo derecho del Puente Pasamayito, considerando un valor de Nspt = 60 golpes, según lo considerado en los estudios del PERFIL, considerando que los pilotes se cimentaran en la roca arenisca. Estribo Izquierdo: Se realizó un ensayo de compresión axial en roca en la perforación P1, considerando la homogeneidad del estrato donde se cimentarán los pilotes, asimismo se realizó un ensayo de compresión triaxial y un ensayo de carga puntual. Dando el siguiente resultado: 

Resistencia a la compresión simple: 62.83 Kg/cm², Prof. (m): 21.30-21.60.



Ensayo de Carga Puntual: Resistencia a la compresión simple: 8.27 MPa Prof. (m): 21.321.6



Ensayo de Corte Directo:  =28.6°, c=0.023MPa., Prof. (m): 22.60-22.85



Ensayo de Compresión Triaxial:  =30.4°, c=10.8MPa., Prof. (m): 23.4-24.10



Ensayo de propiedades físicas en perforación P1, Prof. (m) 20.24-20.44: Densidad húmeda: 2.19 g/cm3, absorción: 7.04%, Peso especifico aparente 20.08 KN/m3.



Ensayo de propiedades físicas en perforación P1, Prof. (m) 23.4-24.10: Densidad húmeda: 2.51 g/cm3, absorción: 7.59%, Peso especifico aparente 22.9 KN/m3.

Asimismo en la hoja de cálculo de PILECOH en el estribo izquierdo se ha considerado el valor de la resistencia a la compresión simple entre dos como el valor de Esfuerzo cortante no drenado Cu, por considerarse una roca, siendo los asentamientos mínimos los cuales fueron calculados

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considerando el análisis en el programa SHAFT1 y con un valor de Nspt=60golpes, considerando la situación más crítica. Asimismo se realizó el análisis petrográfico macroscópico a la roca de del estribo izquierdo. Tipo y Profundidad de Cimentación Para el análisis del tipo de cimentación se tendrá en cuenta el perfil estratigráfico del terreno, así como el régimen del río que cruzará el Puente. De acuerdo a la descripción del perfil estratigráfico, se ha considerado roca arenisca en un estrato de espesor de 11.5 m. en el sondaje realizado en el estribo izquierdo, en el cual pueden ocurrir asentamientos inmediatos mínimos para una cimentación apoyada sobre esta capa, y son de baja susceptibilidad a la erosión por el fenómeno de socavación. Siendo el terreno roca blanda. Por las razones expuestas anteriormente, se recomienda el empleo de cimentaciones profundas por medio de pilotes, que atraviesen las zonas de socavación máxima de 7.0m, formada por arenas, gravas y arcillas. Los pilotes deberán apoyarse o introducirse en la roca blanda. Debido a que el pilote deberá llegar a la profundidad de 25.00 m. Se recomienda el uso de pilotes excavados. Para el cálculo de la capacidad última de pilotes bajo carga axial, se ha hecho uso del programa de cómputo PILECOH. Este programa utiliza las relaciones empíricas en el diseño de pilotes para calcular la última capacidad de Carga en la base y en el fuste, obteniéndose así la última capacidad del pilote. Pilecoh considera los factores de seguridad debido a la variabilidad y posible existencia de fallas. Las condiciones de carga, el tipo de pilote, el análisis del método, las condiciones del suelo y su homogeneidad representan algunas variables a ser también consideradas. El análisis se hace para suelos homogéneos, para suelos cohesivos y suelos no cohesivos y para un modelo de suelo de dos estratos con una arcilla débil a dura hasta el estrato subyacente. Para cada modelo de suelo se hará un análisis diferente según se requiera. En el Anexo se presentan los resultados de las corridas con los programas PILECOH Y SHAF1, teniendo en cuenta el uso de pilotes excavados de concreto, que se propone en el diseño de la cimentación del Puente. Una vez realizada la corrida de los programas de computo PILECOH Y SHAF1, se presentan en un Cuadro el resumen de los valores de carga admisible obtenidos por los diferentes métodos de solución propuestos, para cada estribo del puente en el Anexo. RESUMEN DE CARGA ADMISIBLE POR EL PROGRAMA DE COMPUTO PILECOH Estribo

Tipo de Pilote

ESTRIBO

Excavado

DERECHO

 = 1.00m.

ESTRIBO IZQUIERDO

Excavado  = 1.00m.

Longitud del Pilote

Qadm

(m.)

(Tn.)

25.0

316.21

25.0

342.90

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De acuerdo al Cuadro de resúmenes de carga admisible, analizando los resultados obtenidos de capacidades de carga admisible en el diseño del pilote por carga axial, se recomienda utilizar una longitud de 25.00 m. Cálculo del Asentamiento El programa SHAFT 1(Reese y Wang, 1990), basado en el método del Federal Highway Administration (1977) del U.S. Departament of Transportation, calcula la capacidad de carga de un driIlled shaft bajo carga axial. Estos diseños involucran el uso de las ecuaciones de capacidad de carga de de Terzaghi (1943), Vesic (1972) y Meyerhof (1973). El programa de cómputo proporciona métodos para el cálculo de la capacidad de un drilled shaft bajo carga axial. El procedimiento de cálculo está basado principalmente en el manual FHWA en donde se detalla las ecuaciones empleadas en la programación (Reese and O´Neill, 1988). También, una publicación (LCPC, 1986) que fue traducido del lenguaje francés dado una considerable cantidad de información útil. Mientras que los métodos de análisis que son presentados han resultado ser útiles, los métodos no son perfectos para cualquier medio. Continuas investigaciones son hechas para el comportamiento de drilled shaft y análisis de métodos mejorados son esperados para ser desarrollados. Un factor de seguridad apropiado debe ser empleado para llegar a una carga de trabajo segura; en nuestro caso utilizamos un factor de seguridad de 3. El ingeniero puede elegir el factor de seguridad, que conduzca a una estimación conservativa de capacidad si el trabajo es pequeño. Se recomienda una prueba de carga para desarrollar parámetros de diseño o demostrar el diseño.

CAPACIDAD DE CARGA ADMISIBLE DE DRILLED SHAFT

DIÁMETRO (m) 

= 1.00

DERECHO L=25 m.

IZQUIERDO L=25 m.

305.00 TN Asentamiento = 0.45cm

268.9 TN Asentamiento = 0.41cm

Nota: el Cuadro presenta los resultados obtenidos de la carga admisible utilizando el programa de computo SHAFT 1.

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CALCLULO DE ASENTAMIENTOS ESTRIBO DERECHO PUENTE PASAMAYITO - ESTRIBO DERECHO CÁLCULO DE ASENTAMIENTO Carga Axial Qt KN 1110 1460

Asentamiento Mínimo cm 0.146 0.194

1830 2310 2910 3050 3460 4210 4880 5540 6140

0.251 0.326 0.426 0.450 0.530 0.693 0.869 1.110 1.390

6510 6710

1.810 2.350

7120 7720

3.170 4.410

8400

6.240

Carga =305 tn. Asentamiento = 0.45 cm.

PUENTE PASAMAYITO ESTRIBO DERECHO GRÁFICO: CARGA AXIAL (KN) vs. ASENTAMIENTO (cm) Carga Axial (KN) 0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

0.0 1.0 2.0 3.0

4.0 5.0 Asentamient o (cm)

6.0 7.0

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9000

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CALCULO DE ASENTAMIENTOS ESTRIBO IZQUIERDO PUENTE PASAMAYITO ESTRIBO IZQUIERDO CÁLCULO DE ASENTAMIENTO MÍNIMO Carga Axial Qt KN 683 907 1250 1640 2180 2690 2730 3340 4030 4650 5200 5520 5730 6140 6750 7420

Asentamiento Mínimo cm 0.096 0.130 0.183 0.247 0.341 0.410 0.449 0.573 0.769 1.010 1.280 1.690 2.240 3.060 4.300 6.130

Carga Máxima =269 tn. Asentamiento Máximo =0.41 cm.

PUENTE PASAMAYITO ESTRIBO IZQUIERDO GRÁFICO: CARGA AXIAL (KN) vs. ASENTAMIENTO (cm) Carga Axial (KN) 0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

0.0

1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 Asentamient o (cm)

6.0 7.0

3.9

Obras de limpieza y de protección recomendadas En el presente informe se ha descrito que los fenómenos de geodinámica externa en la quebrada Pasamayito tienen el carácter de “estáticos” o no son perceptibles en condiciones de sequía, y que son extremadamente dinámicos con la presencia de grandes caudales de agua por un fenómeno de El Niño, refiriéndonos, tanto a las inundaciones cuanto a los arrastres de materiales con erosiones que se dan a lo largo del cauce. Por los cálculos hidrológicos efectuados dentro del estudio, se han establecido los máximos caudales esperados para un periodo de retorno de 500 años, así como una mayor socavación total de 7.00 m. en el lugar del eje del puente proyectado, conllevando al nuevo dimensionamiento

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del puente en 200.00 m de luz, así como del diseño de la cimentación sobre pilotes, de 25.00 m de profundidad. La evaluación geomorfológica superficial relacionada con la dinámica fluvial de la quebrada nos muestra que se deberán realizar obras de ingeniería en el cauce con el fin de facilitar el discurrimiento de las aguas y, consecuentemente, dar seguridad a los estribos del puente y a los accesos, siendo:

3.9.1

Limpieza del cauce de la quebrada El análisis geomorfológico del lugar donde se unen las dos quebradas que conforman la quebrada Pasamayito, indica que la dirección de las aguas impacta en forma directa sobre la margen izquierda, conformando un meandro con una marcada tendencia de erosión hacia esta margen. Este fuerte impacto de las aguas sobre la margen izquierda se ha visto favorecido por la importante penetración del estribo derecho hacia el cauce de la quebrada, constituyéndose en un fuerte obstáculo en el libre discurrimiento de las aguas. Con el fin de reorientar la dirección de las aguas, disminuyendo su impacto hacia la margen izquierda, se plantea la necesidad de hacer una importante limpieza de la margen derecha del cauce, eliminado el material remanente de las alcantarillas que han quedado, así como limpiar todo el material que se encuentra rellenando este lado del cauce. Esto comprende algunos cortes de la lomada que esta inmediatamente aguas abajo del eje del puente proyectado. Esta limpieza del cauce comprenderá, también, la eliminación de la variante actual, en el ancho de la quebrada, la misma que se hará luego de construirse y tenerse en servicio el puente Pasamayito.

3.9.2

Protección de la margen izquierda La fuerte erosión que se genera en la margen izquierda de la quebrada Pasamayito conlleva a la necesidad de hacer importantes obras de protección, tales como enrocados, que trabajen a manera de contrafuertes, impidiendo de esta manera el avance de la erosión y consecuentemente dándole seguridad al estribo izquierdo, el mismo que por esta razón se proyecta construirse dentro del afloramiento de rocas que hay en esta margen. Estos contrafuertes se ejecutarán utilizando bloques de roca apropiada (intrusivas del tipo granito/granodioritas), que por su elevado peso específico trabajen por peso propio. Dentro de este esquema de protección de la margen izquierda también se considera la construcción de espigones hacia aguas arriba, en las márgenes izquierdas de las quebradas Charanal. Estos espigones, igualmente, serán de bloques de roca intrusiva, que trabajen por peso propio, esperándose deformaciones en su estructura por el impacto de las aguas, que luego tendrán que corregirse como parte del mantenimiento que ha de tenerse en el tiempo.

3.9.3

Descarga del talud de la margen izquierda La fuerte erosión de la margen izquierda de la quebrada Pasamayito en el segmento donde se ubicará el puente que se proyecta, ha generado evidentes inestabilidades del talud, a manera de

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iniciales descompresiones de la roca sedimentaria, para luego producirse derrumbes de material hacia el cauce de la quebrada. Aunque estos desprendimientos de material del talud no tendrían un impacto directo sobre el estribo izquierdo del puente, se hace necesario darle estabilidad, para lo cual se ha proyectado la descarga del talud, vía la construcción de banquetas, que nazcan a partir de la cota de la rasante del puente. Material de corte que al caer hacia la base se utilizaría para conformar el contrafuerte del talud antes mencionado. Adjunto se presenta un plano con el diseño de las obras de limpieza, protección y descarga que se están recomendando. Se ha realizado el cálculo de la capacidad portante de la zona donde se ha considerado realizar la protección con muro de enrocado.

3.10 Conclusiones y recomendaciones 1. El diseño del Puente Pasamayito tiene el propósito de resolver de manera definitiva el tránsito vehicular de la carretera Panamericana Norte, en el cruce de la quebrada Pasamayito, segmento que fue destruido por los importantes caudales de aguas que se tuvieron durante los fenómenos de El Niño de los años 1982-83 y 1997-98. 2. En el mes de junio del año 2005, la Empresa TYPSA Ingenieros Consultores y Arquitectos, presentó al MTC el informe titulado: “Estudio de Diseño para la Rehabilitación del Eje Vial Nº01: Piura – Guayaquil/Perú – Ecuador. Este informe, dentro de otros proyectos, desarrolló el estudio de factibilidad para la construcción del Puente Pasamayito, recomendando una longitud de 200 metros, con ubicación sobre el alineamiento original de la carretera. Las investigaciones geotécnicas desarrolladas para el Puente Pasamayito consistieron en 05 perforaciones rotativas, con recuperación de testigos, ubicadas en el alineamiento del eje propuesto para el puente; de 10.50 m., 24.50 m., 20.00 m., 20.00 m. y 20.00 m, de profundidad, partiendo de la margen izquierda a la derecha de la quebrada. 3. La empresa Consorcio Puentes del Norte, desarrolló las investigaciones geotécnicas contempladas en los respectivos términos de referencia, las mismas que consistieron en 1000 metros de líneas geofísicas, por el método de refracción sísmica; y una perforación de verificación de 30.15 m. de profundidad, ubicada en el cauce de la quebrada, en la margen izquierda. 4. La capacidad de carga admisible considerando socavación de 7.0m por cada pilote a 25.00m de profundidad es de 305 Tn en el estribo derecho y de 269 Tn en el estribo izquierdo, se emplearán 10 pilotes por estribo, cimentado en roca arenisca. Los asentamientos esperados en los suelos de cimentación, en la base de los pilotes son inferiores a 1 pulgada. Para la quebrada Pasamayito es particularmente importante la fuerte actividad geodinámica de los grandes caudales de aguas que se tienen por un fenómeno de El Niño, manifestándose con fuertes erosiones en la margen izquierda, facilitadas por la poca resistencia de las rocas basamento, que son intercalaciones de estratos de lutitas, areniscas y conglomerados; muy fracturados y debilitadas estructuralmente. A esto se suma la confluencia de 2 quebradas (Charanal 1 y

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Charanal 2) que forman a la quebrada Pasamayito, cuyas direcciones de flujo impactan, precisamente, hacia la margen izquierda. 5. Esta particular erosión de la margen izquierda ha orientado a concebir importantes obras de protección a fin de garantizar la estabilidad del puente que se proyecta en el mismo alineamiento del trazo original de la carretera. Esta obra de estabilización consiste en la construcción de un contrafuerte al pie del talud, formado por un núcleo de rocas y suelos (provenientes del corte del talud superior) cubierto por un importante enrocado. Las características constructivas de este contrafuerte, se tienen en los planos de construcción complementariamente y con el mismo propósito de disminuir el impacto de las aguas sobre la margen izquierda, también se tienen muros enrocados tipo espigones y la limpieza del cauce hacia la parte derecha de la sección de la quebrada. 6. Las condiciones naturales del lugar, las conclusiones del estudio hidrológico de la subcuenca y la caracterización estructural del puente que se proyectará, han llevado a concebir un puente de 200 m. de longitud, con cimentación por medio de pilotes excavados de 25.00 m. de profundidad, los que se apoyarán en roca sedimentaria (lutitas, areniscas, conglomerados), conforme se ha interpretado de los registros de las investigaciones geotécnicas efectuadas. 7. De los resultados de los análisis químicos en las muestras de suelo, se concluye que presenta porcentajes apreciables de cloruros, sulfatos y sales solubles totales que puedan atacar al concreto, por lo que se recomienda utilizar cemento tipo V. 8. Es conocida la importante actividad sísmica que se tiene en el norte del territorio peruano, sea por la convergencia de las placas tectónicas que se da en el océano o por las numerosas fallas geológicas que se tienen en el continente, algunas de ellas consideradas sísmicamente activas. Este aspecto de la dinámica interna de la tierra ha sido analizado y considerado dentro del cálculo estructural del puente Pasamayito. Los parámetros sísmicos estimados para ambos estribos son:  Factor de zona (g) Z = 0.4  Tipo de suelo S2  Factor de suelo S = 1.2  Periodo Predominante de Vibración del suelo Tp = 0.6 9. En relación con los accesos del puente que se proyecta, se indica que el acceso izquierdo (inicio) será el mismo que se tiene de la carretera original, cimentado en roca sedimentaria; y para el acceso derecho (salida), ocupará la misma plataforma, ya explanada originalmente.

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4.0 HIDROLOGIA E HIDRAULICA 4.1

Revisión de Antecedentes Se ha revisado la siguiente información:

4.1.1



Informe Final “Estudios de Diseño para la Rehabilitación del Eje Vial N°01 Piura – Guayaquil, Perú – Ecuador”, aprobado mediante RD N° 1982-2005-MTC/20 del 24.11.2005, que contempla las 21 intervenciones Sector Perú, de las cuales una corresponde al Puente Pasamayito.



Proyecto “Rehabilitación del Eje Vial N°1 Piura – Guayaquil, Perú-Ecuador, 21 intervenciones Sector Perú”, que incluye el Puente Pasamayito y Accesos, registrado en el Banco de Proyectos con código N°32006, fue declarado viable el 04.08.2008 por la Oficina General de Planeamiento y Presupuesto del MTC mediante Memorándum N° 1650-2008-MTC/09.02 en base al Informe N°1056-2008 MTC/09.02.

Análisis de la información revisada a.

En el estudio hidrológico la distribución estadística de mejor ajuste fue la Log Pearson III.

b.

El estudio no presenta las secciones del modelamiento hidráulico del HECRAS, para verificar áreas inundables fuera del cauce de la quebrada.

c.

La profundidad de socavación estimada en el Informe del Estudio de Hidrología y Drenaje indica una profundidad de 5.0m en los estribos y 5.0m en los pilares del puente proyectado.

d.

El estudio geotécnico indica que las características del suelo del cauce clasifica como arenas limosas (SM).

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4.2

Descripción de la zona en estudio El estudio tiene como objetivo determinar las dimensiones de la sección hidráulica del puente que cruza la quebrada Pasamayito (Charanal), cuya superficie de cuenca tiene características desérticas, con condiciones climáticas que inciden por la posición ecuatorial en que se encuentra y que se ven incrementadas durante periodos de El Niño, cuyo antecedente mas próximo ocurrió en el año 1998, donde la precipitación máxima de 24 horas alcanzó una altura de 201mm (Marzo 1998) registrada en la estación Mallares. El cauce de la quebrada Charanal es amplio dentro del relieve general del área, constituyéndose en un gran colector de las aguas pluviales, cuyos dos tributarios principales tiene un recorrido de N-S; en su conjunto presentan cauces muy definidos con secciones amplias, las cuales confluyen a 200m aguas arriba de la carretera que fue destruida en el ultimo evento de El Niño, causado el colapso de la estructura existente conformada por una batería de alcantarillas de concreto tipo cajón. Cercana a la sección donde confluyen los dos cauces de la Quebrada Charanal, la amplitud del cauce se reduce debido a la obstrucción del colapso de la estructura existente en la margen derecha, tanto por parte del talud del terraplén de la carretera destruida como por la estructura colapsada (se comporta como dique), ocasionando que el flujo de la escorrentía se oriente hacia la margen izquierda, generando fuertes procesos de erosión en el talud, que han originado una pronunciada concavidad en esta margen, que de continuar así, puede extenderse afectando su estabilidad, mas aun en futuros eventos extraordinarios de un Niño, puede ocasionar fuertes procesos de desestabilización del talud en esa margen. El curso principal, donde se unen los cursos secundarios, ofrece un esviaje de 37° 15’ aproximadamente respecto del eje de la carretera Panamericana Norte, ofreciendo una amplitud de cauce de .380m y 5.0m de altura aproximadamente. Las características de los cursos en la cuenca, son del tipo dentritico, con suelos permeables, conformada principalmente en su estrato superior por arena limosa suelta, producto de la desintegración y arrastre. Actualmente se encuentra seco el cauce, sin embargo se activa en periodos de lluvias excepcionales (Fenómeno de El Niño) llegando, inclusive, a desbordarse. La unidad geomorfológica de la quebrada es parte de las amplias planicies de los Tablazos que se inicia de los cerros cordilleranos hasta la línea de la costa, con una ligera pendiente en dirección NE-SW, corresponde a quebradas menores de material aluvial de la planicie por las lluvias intensas. Hay quebradas de mayor longitud que tienen sus nacientes en los cerros cordilleranos, como las quebradas Las Cardo Grande y Charanal, Totora y Cerro Blanco, y otras quebradas de menor recorrido que nacen en la planicie. El suelo de la cuenca de la quebrada Charanal es muy propenso a procesos erosivos que se dan por efecto de las precipitaciones pluviales y degradación de los suelos de textura mediana, permeabilidad mediana y se clasifican dentro del grupo de suelos hidrológicos Tipo B, con cobertura vegetal escasa, propia de las zonas semiáridas, formadas por arbustos pequeños y ralos. Con respecto a los accesos:

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1. Se observó que al pie de los taludes de corte, se emplazan cunetas revestidas de concreto que descargan a la quebrada Charanal sobre su margen izquierda, las cuales se encuentran en mal estado. 2. Asimismo, sobre el acceso derecho en el Km. 0+500 y Km. 0+550 (referencia de la progresiva del proyecto) existe una depresión donde se preveé acumulación de agua, por ello es necesario la proyección de estructuras de drenaje transversal. 3. De acuerdo al diseño geométrico y la sección típica del diseño vial, que recomienda el ensanchamiento de la plataforma, se proyectarán cunetas de acuerdo al diseño hidráulico y de seguridad vial y las alcantarillas de pase de las quebradas.

4.2.1

Cartografía La información cartográfica básica para el desarrollo del estudio hidrológico, corresponde a la Carta Nacional editada por el Instituto Geográfico Nacional (IGN) a escala 1:100,000. Ver las características de cada una de ellas, en el siguiente Cuadro: Cuadro Nº02. INFORMACION CARTOGRAFICA BASICA

NOMBRE

ESCALA

HOJA

Nota

DATUM

Levantado por el Instituto Geofísico Militar, Lima-Perú 1966, por método estereofotogrametrico (A-B) de fotografías LOBITOS

08-b

aéreas tomadas en 1961 control horizontal y vertical por el IGM en colaboración con el IAGS. Clasificación de campo 1964. Actualizado por el IGN con fotografías aéreas tomados en 1980. Compilado en 1965 por Métodos de Estereofotogrametricos de Fotografías aéreas tomadas en 1962. Clasificación de

QUEBRADA SECA

09-b

campo 1965 y 2001. Actualizado con imágenes Satélite LANSAT 7 y SPOT tomadas en el año 2000. Mapa sin SISTEMA comprobación

de

campo.

Información

revisado

en GEODESICO

Noviembre 2007.

1/100,000

(WGS) 1984

Compilado en 1967 por Métodos de Estereofotogrametricos – UTM ZONA de Fotografías aéreas tomadas en 1961. Mapa actualizado 17M. TALARA

10-a

con imágenes satélite en el 2000. Clasificación de campo en 1965, 1980 y 2001. Mapa sin comprobación de campo. Información revisada en Agosto 2007. Compilado en 1965 por Métodos de Estereofotogrametricos de Fotografías aéreas tomadas en 1955. Actualizado en el

SULLANA

10-b

2001 con imágenes de satélite SPOT del año 1999. Clasificación de campo en 1965, 1980 y 2001. Mapa sin comprobación de campo. Información revisada en Agosto 2007.

Fuente: IGN

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4.2.2

Pluviometría La cuantificación de las descargas de diseño para la quebrada Charanal, se ha realizado en base a la información disponible de precipitaciones máximas de 24 horas de la estación pluviométrica Mallares monitoreada por el Senamhi, ubicada en el distrito de Brea - Pariñas, perteneciente a la provincia de Sullana en el departamento de Piura. La información pluviométrica es discontinua con una longitud de registro de 36 años. En el Cuadro N° 03 se indica las características de la Estación Mallares. Cuadro N° 03 ESTACIÓN PLUVIOMÉTRICA EN LA ZONA DE ESTUDIO

UBICACIÓN

NOMBRE DE LA ESTACIÓN

TIPO

MALLARES/ 000208/DR E-01

PLU

ENTIDAD OPERADORA

PARAMETROS

SENAMHI

Precipitación máxima (mm) en 24 hrs

DPTO.

LONGITUD

ALTITUD msnm

PROVINCIA

LATITUD

PERIODO DE REGISTRO

04º51’ S

80°44’ W

45

Sullana

Piura

1972-1988 1990-2009

Fuente: Senamhi

La información disponible considera el fenómeno del Niño ocurrido en los años de 1983 y 1998.

4.2.3

Influencia del Fenómeno de El Niño El Fenómeno “El Niño” es el resultado de una profunda alteración de las características físicas del Océano Pacifico Tropical en particular y de la Atmosfera Global, que en su etapa madura se muestra como una invasión de aguas calidas desde el Oeste hacia la costa americana, cuyos efectos pueden ser muy severos en el clima y en los ecosistemas. En las partes bajas de las cuencas de la costa norte peruana llueve poco o casi nada, con valores usuales que como total anual son inferiores a 50mm: el incremento de la precipitación se produce en el FEN, caracterizado por su larga duración; que además de alcanzar valores instantáneos muy altos, genera descargas que van acompañadas de cantidades de sólidos.

4.2.4

Temperatura En nuestro territorio la temperatura es el elemento metereológico cuya variación está ligada al factor altitudinal. En el lado peruano de la cuenca de Chira, el clima es caluroso y seco, típico de la costa norte del Perú, por su proximidad a la línea ecuatorial y al cambio de dirección de la corriente marina de aguas frías de Humboldt. Estas características ocasionan una alta temperatura ambiental y la escasez de precipitaciones, salvo durante los esporádicos ingresos de corrientes marinas de

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aguas precedentes del Ecuador, o a la oscilación de la Termoclima, debida al fenómeno de “El Niño”. Por otro lado, se caracteriza por su baja precipitación pluvial hacia el litoral, que se incrementa uniformemente hacia las zonas de mayores elevaciones y distantes de la Costa. Según los datos registrados de la Estación Mallares, cuya altitud es de 45msnm, de acuerdo a la Información de Senamhi, se registra una temperatura máxima mensual de 36.9°C que se registra en el mes de Abril y la temperatura más baja con un valor registrado de 14.0°C se presento en el mes de setiembre.

4.2.5

Periodo de recurrencia de diseño El período de retorno para el puente Pasamayito, se ha determinado en función a la vida útil y riesgo admisible de la estructura. En el Cuadro N° 04, se indica el valor del periodo de retorno adoptado. Cuadro N° 04

Periodo de retorno para las estructuras en función de la vida útil y riesgo admisible

DESCRIPCIÓN

VIDA UTIL (años)

RIESGO ADMISIBLE ( %)

PERIODO DE RETORNO ( años)

50

25

174

Puente

Fuente:Para la determinación del periodo de retorno del puente, se consideró un riesgo admisible de 25% (Referencia:Manual de Hidrología, Hidráulica y Drenaje. Setiembre 2009- Resolución Ministerial N°3422008MTC/01), vida útil de 50 años; siendo el valor determinado para considerar un periodo de retorno equivalente a 174 años para la determinación del caudal de diseño.

Con respecto a la determinación de la altura de socavación de acuerdo a lo indicado en el Manual de Diseño de Puentes,..” título 1-2 Estudios de Hidrología e Hidráulica (elaborado por el Ministerio de Transportes y Comunicaciones), se indica que se debe garantizar un estándar hidráulico mayor para el diseño de la cimentación del puente que el usualmente requerido para el dimensionamiento del área de flujo a ser confinada por éste, por lo que consideramos lo planteado por Laursen (1999) que recomienda verificar la profundidad de socavación para un periodo de 500 años”.

4.3

Análisis hidrológico Para la estimación del caudal de diseño, se requerirá de la delimitación de la cuenca, análisis estadístico de los registros de precipitación máxima en 24 horas para periodos de retorno de 10, 20, 50, 100, 174 y 500 años y el procesamiento de las distribuciones de frecuencia más usuales y la obtención de la distribución de mejor ajuste a los registros históricos.

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4.3.1

Cálculo de la precipitación máxima Con el registro de precipitación máxima en 24 horas, se procedió a calcular las alturas de precipitación extrema probable correspondiente a diferentes períodos de retorno, sobre cuya base se estimarán los caudales máximos para el diseño del puente, obras de protección y drenaje en los accesos. En el Cuadro N° 05, se presentan los datos de precipitaciones máximas de 24 horas de la estación Mallares: Cuadro N° 05 Precipitación Máxima 24 horas de la Estación Mallares

Código: MALLARES/000208/DRE-01

Dpto.: Piura

Latitud: 4°51’ S

Prov.: Sullana

Longitud: 80°44’ W

Dist. Marcavelica

Altitud: 45 msnm

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AÑO

ENE.

FEB.

MAR.

ABR.

MAY.

JUN.

JUL.

AGO.

SET.

OCT.

NOV.

DIC.

1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1990 1991 1992 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 MAXIMO

0.0 31.0 1.0 1.3 12.4 0.4 0.0 1.7 0.0 0.0 0.0 49.7 1.5 0.2 1.2 4.3 4.2 0.1 3.3 8.6 0.5 0.0 S/D 0.0 112.3 7.5 1.8 4.7 0.1 3.1 3.0 0.0 0.0 4.0 28.0 22.1 112.3

0.2 8.2 3.5 1.5 67.3 10.8 0.2 0.2 0.5 2.3 0.6 47.5 47.3 0.0 4.0 64.0 1.9 0.7 4.5 28.8 3.4 1.2 0.2 7.6 64.6 64.8 7.0 1.8 2.6 12.9 0.7 0.0 25.8 0.0 79.0 10.3 67.3

50.5 19.7 0.6 10.9 0.9 5.9 25.6 2.7 3.9 9.6 0.0 148.1 4.2 5.1 0.8 37.0 1.4 0.9 15.4 100.4 11.7 1.8 0.7 21.8 201.0 S/D 5.9 62.5 35.0 1.9 1.1 6.1 10.9 8.4 15.5 14.7 201.0

17.2 3.1 0.4 0.4 4.9 2.1 0.4 0.7 27.5 0.4 0.9 93.0 12.7 0.2 4.7 8.5 15.7 0.8 S/D 98.7 0.7 0.0 0.0 3.5 12.4 5.1 16.5 28.5 47.1 0.0 4.4 0.3 1.1 1.7 5.9 0.3 98.7

0.9 0.0 0.2 0.1 4.2 1.1 0.7 0.6 0.0 0.8 0.0 81.6 0.0 2.7 2.0 0.0 0.1 0.0 0.0 2.6 0.7 0.0 0.0 0.0 19.1 3.0 19.7 0.0 0.0 0.0 0.0 0.1 0.0 0.2 6.0 2.1 81.6

0.1 0.0 0.4 0.3 0.0 0.2 1.5 0.0 0.0 S/D 0.0 S/D 0.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.1 0.2 1.3 0.0 0.0 0.1 0.0 2.7 1.8 0.3 0.0 0.0 1.5 0.0 0.5 0.0 0.0 0.2 0.4 2.7

0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 4.0 0.4 0.0 0.0 0.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.3 0.0 0.0 0.4 0.0 0.1 0.1 4.0

0.0 0.0 0.0 2.6 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 2.0 1.2 0.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.3 0.0 2.6

0.2 0.6 1.0 0.1 0.0 0.6 0.0 0.1 0.0 0.0 0.7 0.0 0.9 0.0 0.0 0.0 1.8 0.0 0.0 0.0 0.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.2 0.0 0.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.3 0.0 0.0 0.0 1.8

0.0 0.2 1.8 0.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 1.6 5.4 0.3 0.7 0.0 0.6 0.0 0.8 0.0 S/D 0.0 0.0 2.0 8.2 1.4 2.2 0.0 0.0 2.5 0.0 1.1 0.0 0.2 0.0 0.1 0.8 8.2

0.0 0.3 0.4 0.6 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 2.1 0.2 0.6 0.0 0.5 0.5 1.0 0.0 0.2 S/D 0.0 1.2 0.0 0.5 0.8 0.0 0.0 3.8 1.0 1.6 0.0 0.0 4.1 0.5 0.6 8.4 3.8

3.5 0.7 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.2 S/D 0.0 11.5 1.4 0.0 0.8 0.1 0.0 0.0 2.6 2.3 0.1 5.2 0.0 0.0 85.8 0.2 5.1 11.5 3.1 0.5 7.1 7.3 0.0 3.3 1.1 0.0 S/D 85.8

Pmax (mm) 50.5 31.0 3.5 10.9 67.3 10.8 25.6 2.7 27.5 9.6 11.5 148.1 47.3 5.1 4.7 64.0 15.7 2.6 15.4 100.4 11.7 1.8 2.0 85.8 201.0 64.8 19.7 62.5 47.1 12.9 7.3 6.1 25.8 8.4 79.0 22.1 36.5

8.7

15.3

27.1

14.0

4.7

0.4

0.2

0.2

0.2

1.0

0.5

4.9

36.5

PROMEDIO

Fuente: Información de registro de precipitaciones máximas 24 horas-SENAMHI.

En el Cuadro Nº 06, se presenta las precipitaciones máximas en 24 horas obtenidas a partir de la distribución de probabilidades aceptada.

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Cuadro N°06 Precipitación Máxima 24 horas para diferentes periodos de retorno T (años)

Norm al

Log Norm al

Log Pearson III

Gum bel

Diseño

2

36.4

18.4

18.8

29.2

18.4

5

73.4

53.3

53.5

68.0

53.3

10

92.7

92.8

91.6

93.7

92.8

20

108.6

146.7

142.1

118.3

146.7

25

113.3

167.6

161.4

126.1

167.6

30

116.9

186.2

178.3

132.4

186.2

50

126.5

245.7

231.6

150.1

245.7

174

147.3

446.3

404.6

193.0

446.3

200

149.4

474.4

428.2

197.8

474.4

500

162.7

694.5

608.5

229.2

Máximo Registrado:

201.00 mm

694.5

N° Datos: 36

Fuente: Elaboración propia

4.3.2

Cálculo de la intensidad de lluvia Las alturas de lluvia máxima para diferentes períodos de retorno, aplicando el Modelo de Bell, se muestran en el Cuadro N° 07: . CUADRO N° 07 Lluvias máximas (mm) – ESTACION MALLARES T

Pmax

años

24 horas

5

10

15

20

30

60

500

694.5

13.7

20.5

25.0

28.5

33.9

44.6

200

474.4

12.2

18.3

22.4

25.5

30.4

39.9

174

446.3

12.0

18.0

22.0

25.1

29.8

39.1

100

346.4

11.1

16.7

20.4

23.2

27.7

36.3

50

245.7

10.0

15.0

18.4

21.0

24.9

32.8

35

202.9

9.5

14.2

17.4

19.8

23.6

30.9

25

167.6

9.0

13.4

16.4

18.7

22.2

29.2

10

92.8

7.5

11.2

13.7

15.7

18.7

24.3

5

53.3

6.4

9.6

11.8

13.4

16.0

20.9

Duración en minutos

Fuente: Modelo de Bell

Las intensidades máximas calculadas para estas alturas de lluvia máxima y diferentes duraciones de lluvia, se muestran en el Cuadro N° 08.

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CUADRO N° 08 Intensidades máximas (mm/hr) – ESTACION MALLARES

4.3.3

T

Pmax

Duración en minutos

años

24 horas

5

10

15

20

30

60

500

694.5

163.9

122.7

100.0

85.6

67.9

44.6

200

474.4

146.7

109.8

89.5

76.5

60.7

39.9

174

446.3

144.0

107.8

87.9

75.2

59.6

39.1

100

346.4

133.6

100.0

81.5

69.7

55.3

36.3

50

245.7

120.5

90.2

73.5

62.9

49.9

32.8

25

167.6

107.4

80.4

65.5

56.1

44.5

29.2

10

92.8

90.1

67.5

55.0

47.1

37.3

24.3

5

53.3

77.1

57.7

47.0

40.2

31.9

20.9

Cálculo del tiempo de concentración Para calcular el tiempo de concentración crítico se utilizó la formula de Kirpich, U.S. Corp of Engineers, U.S. Hathaway. En el Cuadro N°09, se muestran los resultados de la determinación del tiempo de concentración: Cuadro N°09

SC-2

4.3.4

Charanal

Longitud de cauce L (Km)

308.0

10.69

0.029 1.643

1.61

3.56

1.69

3.56

12.37

19.15

401.0

155

246.0

8.84

0.028 1.536

1.41

3.10

1.69

3.10

US Corp of Engineers

183

Kirpich

491.0

Coeficiente de compacidad Kc

27.20

Pendiente S(m/m)

21.80

Desnivel H (m)

Tc elegido

Cota Inferior (msnm)

Hathaway

SC-1

Área (Km2)

Cota Superior (msnm)

Nombre

Tiempo de concentración tc (horas)

Perimetro de la cuenca (m)

Subcuenca

Determinación del tiempo de concentración

Caudal de diseño Para la determinación del caudal de diseño, se consideró la aplicación de los siguientes métodos: a. Método del Hidrograma Unitario Este método está limitado para cuencas no mayores de 50 km 2, y establece que el caudal pico de hidrogramas puede expresarse mediante el producto siguiente:

Q p  q p * Pe

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El caudal de diseño se ha obtenido multiplicando el caudal unitario por la altura efectiva, este valor ha sido calculado tomando en cuenta la curva I-D-F y los números de escurrimiento. Por lo que considerando las precipitaciones máximas de la estación Mallares y aplicando el Método del Hidrograma Unitario, se obtuvo los siguientes caudales máximos: Q174 años = 200.7 m3/seg Q500 años = 266.1 m3/seg b. Programa del HEC-HMS vs 3.5 El Modelamiento hidrológico del HEC HMS vs 3.5, determina la escorrentía causada por las lluvias de diseño, este programa fue creado por el Cuerpo de Ingenieros del Ejercito de los Estados De acuerdo a la combinación del modelo de la cuenca (model basin), modelo metereologico y especificaciones de control, y la respectiva corrida (run) para un tiempo de retorno de 174 años, el caudal obtenido de la simulación hidrológica es: Q174 años = 225.6 m3/seg De acuerdo a los cálculos indicados en el Anexo N° B.2 se han estimado los siguientes caudales mostrados en el siguiente cuadro: Cuadro N°10 Caudal de diseño adoptado en la Quebrada Charanal

4.4

Periodo de Retorno (años)

Q (m /seg)

174

225.6

500

266.1

3

Análisis hidráulico El cauce presenta un régimen irregular de caudales durante el año, llegando a ser nulo durante los meses de estiaje. Teniendo en cuenta lo anterior, se ha procedido a realizar el modelamiento hidráulico del curso de la quebrada Charanal con la finalidad de determinar la sección hidráulica del puente y estimar la profundidad de socavación en los pilares y estribos del puente.

4.4.1

Consideraciones para el Modelamiento hidráulico Una vez determinado el caudal de diseño Q = 225.6 m3/seg, se procedió a calcular el perfil del flujo. Para tal fin, se tienen las siguientes consideraciones:

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a.

Levantamiento topográfico

Como parte de información básica para el modelamiento hidráulico se realizaron trabajos topográficos con el objetivo de definir las características del cauce y de la estructura existente. El trabajo topográfico nos ha proporcionado la siguiente información: 

Plano de detalle en planta, a escala 1:2000 con curvas de nivel cada 1m, abarcando 1640m aguas arriba y 500m aguas abajo del eje de la estructura existente, en una superficie de drenaje que cubre el área de interés del cauce y la planicie de inundación.



Perfil longitudinal del eje de la quebrada.



Secciones transversales de la quebrada cada 20m



Levantamiento detallado de la estructura existente sobre la vía provisional, ancho de cauce, etc.

b. Coeficiente de rugosidad Cuadro N°12 Calculo del Coeficiente de rugosidad de Manning para el fondo del cauce K

x

y

d

nmanning

Garde&Raju, Subramaya (1982)

0.047

1/6

50

0.0264

0.026

Meyer-Peter-Muller (1948)

0.038

1/6

90

0.0827

0.025

Ver cuadro Análisis Granulométrico por tamizado M3 y Resumen de Perforaciones.

Habiéndose observado presencia de gravas dispersas sobre el lecho, y aplicando la formula de Cowan, se adoptara los siguientes valores: Cauce principal, n = 0.045 Llanura de inundación, n=0.030. Los valores considerados se han compatibilizado con la tabla Ven te Chow, que establece rangos de valores entre 0.030 a 0.050, estando en el rango de los valores estimados.

Análisis hidráulico Para desarrollar el modelamiento hidráulico se consideró lo siguiente: 

Eliminar la estructura existente ubicada en la variante.



Eliminar la estructura existente ubicada en el eje del puente proyectado.



Limpieza de cauce para facilitar el escurrimiento de las aguas hacia la margen derecha y conducir el flujo adecuado debajo del puente propuesto.



Protección a través de defensas ribereñas en la margen izquierda en una longitud aproximada de 180m.

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

Protección a través de defensas ribereñas en la margen derecha en una longitud aproximada de 181.815m.



Proyección de espigones empotrados en las márgenes del cauce, dos en la margen izquierda cercana al enrocado de protección proyectada y un espigon en uno de los brazos de la cuenca, aguas arriba.



Proyectar el puente considerando una luz libre de 150.0m.

Habiéndose estimado el caudal de diseño, en el siguiente cuadro se presentan los parámetros hidráulicos de la sección donde se proyectará el puente Pasamayito: Cuadro N°12. Resumen de las características hidráulicas en la sección

4.4.2

Periodo de Retorno (años)

Q 3 (m /seg)

Luz (m)

Velocidad (m/seg)

Tirante de agua (m)

174

225.6

150

1.2

1.8

Estimación de la profundidad de socavación La socavación se calculará en base al caudal de avenida de 500 años y teniendo en cuenta que el material de cauce es no cohesivo, garantizando así un estándar hidráulico mayor al utilizado en a determinación de la sección hidráulica del puente. Luego de estimar la profundidad de la socavación general y local; la socavación potencial total en los apoyos del puente, se muestra en el siguiente cuadro: Cuadro N°13. Resumen de la determinación de socavación Descripción

Unidad

Diseño

Periodo de Retorno

años

500

Caudal (Q)

m3/seg

266.1

Velocidad

m/seg

1.3

Altura de agua

m

2.0

Profundidad de socavación General Estribos Pilares

m m m

1.9 0.0 4.0

Socavación Potencial Estribos Pilares

m m

0.0 6.5

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4.5

Diseño de protección ribereña y obras de drenaje en los accesos Obras de protección ribereña

C Obra u a Alcantarilla C 2ojos 2.5mx4.5m u a d r o N C Alcantarillas en u variante a provisional d r o N Quebrada °Charanal 1 5 . I n t e r v e n c i

Estado actual

Intervención

La antigua estructura de cruce estaba constituida por alcantarillas de concreto, las que colapsaron por subdimensionamiento, como consecuencia de la avenida presentada durante el último evento FEN del año 1998, dejando un ancho libre de 80m por 5.4m de altura en la margen derecha y 7.7m en la margen izquierda. Quedo expuesta una parte de la alcantarilla los muros de encauzamiento.

Eliminación de la estructura existente y muros de encauzamiento.

Actualmente el pase de la quebrada se realiza a través de una variante provisional ubicada aguas abajo de la estructura colapsada, mediante una batería de alcantarillas tipo TMC (8 60”).

Las estructuras existentes serán eliminadas y se efectuaran los trabajos de limpieza de cauce una vez finalizado los trabajos.

La quebrada Charanal es una quebrada seca, solo se activa en eventos máximos extraordinarios, como el Fenómeno de El Niño.

Debido a las condiciones geológicas de la margen izquierda, se propone estructuras de protección aguas arriba y aguas abajo del puente proyectado, con la finalidad de evitar que erosione el talud de la margen izquierda por la dinámica de las aguas y consecuentemente proteger el estribo izquierdo del puente proyectado. Para direccionar el flujo de la margen derecha hacia el puente, se esta proponiendo que se proteja a través de enrocados aguas arriba y aguas abajo de la estructura existente. Como medida preventiva se ha previsto la colocación de 3 espigones, con la finalidad de direccionar el flujo y alejar las corrientes de las márgenes, a fin de evitar la erosión de las mismas.

Sobre esta quebrada se ubicará el puente Pasamayito, observándose en la margen izquierda una pronunciada concavidad, generada por la dirección del flujo, la cual de no ser protegida puede afectar la estabilidad del talud.

Trabajos de limpieza y encauzamiento.

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Obras de protección en accesos Obra

Estado actual

Intervención

Cunetas

Actualmente existen cunetas al pie de los taludes de corte que descargan a la quebrada, las cuales presentan deterioro y desgaste de la losa.

De acuerdo al diseño geométrico que indica el ensanchamiento de la plataforma. Se reemplazara las cunetas existentes y estructuras de descarga de cunetas a la quebrada en la margen izquierda.

Alcantarilla

Quebrada seca

Km. 0+355

Existe una alcantarilla de concreto de sección 2.0mx2.0m.

1. Protección de la losa de la alcantarilla, con calzaduras y disipador de energía a través de una estructura flexible (gaviones+canal revestido en concreto armado).

Presenta socavación en la base del cabezal a la salida de la alcantarilla. Además, la descarga de la cuneta en el lado izquierdo que entrega al cauce aguas abajo, ha colapsado.

Quebradas secas Km. 0+500 Km. 0+550

Actualmente existen dos quebradas secas en las progresivas referenciales del Km. 0+500 y Km.0+550, de dirección de flujo de derecha a izquierda, las cuales por no tener salida de descarga han deteriorado la plataforma existente.

2. Reemplazo de la descarga de la cuneta existente por una estructura flexible (gaviones +canal revestido en concreto armado). Las quebradas secas existentes se ven activadas en épocas de máximas avenidas como el Fenómeno de El Niño. La proyección de las alcantarillas nuevas estuvo en función del ancho del cauce. Se proyecta Alcantarilla de sección recomendada de 2.0mx2.0m.

4.5.1 Encauzamiento y estructuras de protección De acuerdo a la geomorfología del curso de la quebrada Charanal, se observa que el talud de la margen izquierda no se encuentra estable y se podrían presentar derrumbes por efecto del corte al pie del talud, producto del flujo superficial que generaría su desestabilización. Desde el punto de vista geológico: la interpretación geomorfológica del subsuelo en el eje del puente, vía el perfil estratigráfico de las perforaciones, indica que hay una marcada tendencia de la erosión hacia la margen izquierda, consecuencia de la dirección de flujo de las aguas (en estaciones de grandes caudales por un Fenómeno de El Niño), que continuaría en periodos sucesivos, con la consecuente desestabilización del talud de la margen izquierda de la quebrada (que ahora es muy evidente), por lo que la protección ribereña de enrocado que se proyecta tiene el propósito de evitar

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esta erosión de la margen izquierda por la dinámica de las aguas y, consecuentemente, proteger el estribo izquierdo del puente proyectado. De acuerdo a las estimaciones de caudales esperados en las épocas de precipitaciones excepcionales (Fenómeno de El Niño), se considera la necesidad de desarrollar trabajos de protección en la margen izquierda de la quebrada, como se adjunta en el anexo. Para la protección de la quebrada Charanal aguas arriba, en la margen izquierda se han previsto la ejecución de muros de enrocados, con la finalidad de direccionar el flujo y evitar que erosione el talud de la margen izquierda. En la margen derecha, con la finalidad de direccionar el flujo, se ha previsto la colocación de enrocado en una longitud de 181.81m. También se prevé la eliminación de la estructura colapsada, limpieza de cauce y encauzamiento en la margen derecha aguas arriba. Enrocados Se ubicaran al pie del talud en la margen izquierda y estarán constituidos por bloques de roca granítica cuya altura llegara a nivel de la rasante del puente. Cuadro N° 19

Granulometría del enrocado Diámetro (m) D100

D50

D20

máx.

min.

máx.

min.

máx.

min.

1.50

1.00

0.75

0.35

0.20

0.17

La estructura del enrocado trabajará por peso propio, esperando algunas deformaciones (asentamientos) por acción de las máximas avenidas.

Espigones Con respecto al cauce propiamente dicho (de los 45m hacia arriba de la protección), en la margen izquierda, se ha previsto la colocación de espigones que contrarrestaran el flujo y direccionarán el flujo hacia el puente. Para el diseño de los espigones, se ha considerado que estas estén empotradas en la margen del cauce derecho, colocada en forma de barrera y direccionándose el flujo que discurra al cauce principal, siendo la finalidad de la estructura propuesta alejar las corrientes de la margen derecha y direccionar el flujo hacia el puente.

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4.5.2

Obras de drenaje en los accesos Alcantarillas. En el lado derecho con respecto al eje de la vía en el Km. 0+500 y Km. 0+550 (referencia de la progresiva del proyecto) existe una depresión y aguas abajo con respecto a la vía actual, la quebrada presenta mayor depresión y se encuentra encauzada, actualmente no existe ninguna estructura de cruce. Se obtuvieron caudales menores a 1m 3/seg, pero de acuerdo a las características de la ancho del cauce en la intersección con la vía de acceso y condiciones del suelo de material deleznable; se propone proyectar estructuras MC 2.0x2.0 en los Km.0+500 y en el Km.0+550. Cunetas.Relación de cunetas a proyectar y/o reemplazar Progresiva ( Km) Lado De

Longitud (m)

A

Longitud de descarga

Entrega a

(m)

0+280

0+350

derecho

70

-

alcantarilla Km. 0+350

0+280

0+350

izquierdo

70

Ver Plano N°1014010-OD-06H

alcantarilla Km. 0+350

0+390

0+506

derecho

116

9

alcantarilla Km. 0+506

0+390

0+506

izquierdo

116

9

alcantarilla Km. 0+506

0+506

0+548

derecho

42

9

alcantarilla Km. 0+548

0+506

0+548

izquierdo

42

9

alcantarilla Km. 0+548

0+548

0+630

derecho

82

Ver Plano N°1014010-OD-04H

Cauce margen izquierda.

0+548

0+630

izquierdo

82

Ver Plano N°1014010-OD-04H

Cauce margen izquierda.

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4.6

Conclusiones y recomendaciones 1.

El puente Pasamayito se ubicará en la progresiva 1058+750 de la carretera Panamericana Norte, en el Distrito de La Brea-Pariñas, Provincia de Talara, Departamento de Piura.

2.

El puente Pasamayito permitirá salvar el curso de aguas de la quebrada Charanal, que actualmente se encuentra seco, activándose en épocas de precipitaciones pluviales que se dan en la parte alta de la cuenca y acentuándose durante la presencia del Fenómeno de El Niño (FEN), donde incrementa notablemente su caudal acompañado de gran cantidad de material de arrastre.

3.

La antigua estructura de cruce estaba constituida por alcantarillas de concreto, las que colapsaron por subdimensionamiento, como consecuencia de la avenida presentada durante el último evento FEN del año 1998, dejando un ancho libre de 80m por 5.4m de altura en la margen derecha y 7.7m en la margen izquierda . Actualmente el pase de la quebrada se realiza a través de una variante provisional ubicada aguas abajo de la estructura colapsada, mediante una batería de alcantarillas tipo TMC (8  60”).

4.

La cuantificación de las descargas de diseño del puente, drenaje en los accesos y obras de protección, se ha efectuado en base a los registros de precipitaciones máximas en 24 horas mediante relaciones precipitación-escorrentía, dado que no existe información de registros hidrométricos. Se utilizaron los registros históricos de la Estación Metereologica de Mallares ubicada, en el Distrito de Marcavelica, Provincia de Sullana y Departamento Piura, cercana a la zona de estudio.

5.

El análisis estadístico establece que la Distribución Log Normal, es la distribución que se ajusta satisfactoriamente a los datos de la muestra, resultado de la prueba de bondad Kolmogorov – Smirnov.

6.

El período de retorno para establecer la sección hidráulica del puente Manuela se ha obtenido en base al criterio de fijación del riesgo admisible (Manual de Hidrología, Hidráulica y Drenaje.Setiembre 2009; el valor del factor de 25%) y en función a la vida útil de la obra ( 50 años), obteniéndose un tiempo de retorno equivalente a 174 años.

7.

El período de retorno para la estimación de la socavación se ha considerado en 500 años, siguiendo la recomendación del Manual de Puentes que establece un estándar hidráulico mayor al obtenido en el cálculo de la sección hidráulica.

8.

El caudal de diseño, para la determinación de la sección hidráulica, obtenido es igual a Q174 = 225.6m3/seg.

9.

La cota máxima que alcanza la superficie del agua en la sección del puente Pasamayito para el caudal de diseño Q174 = 225.6m3/seg es de 153.42msnm. Asimismo, se ha considerado como borde libre mayor a 2.0m para asegurar el pase de los elementos flotantes que pueda transportar la corriente.

10. El NAME, se ha obtenido considerando la eliminación de la estructura existente ubicada en la

margen derecha, encauzamiento y limpieza de cauce aguas arriba y aguas abajo de la estructura a proyectar. 11. El caudal de diseño para la estimación de la profundidad de socavación se ha obtenido

mediante el Método del Hidrograma Triangular igual a Q500= 266.1m3/seg.

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12. La socavación general se ha obtenido mediante el Método de Lischtvan Levediev, dando

como resultado 1.9m de socavación por debajo del fondo de cauce. 13. La socavación potencial total en la zona en los pilares es igual a 6.5m por debajo del fondo de

cauce. 14. Debido a que el trazo del eje de la vía se encuentra sesgado con respecto al eje del cauce, la

estructura del puente a proyectar tendrá un esviajamiento con respecto al alineamiento de la quebrada. 15. Es imprescindible realizar obras de encauzamiento aguas arriba, margen derecha del puente

propuesto, a fin de garantizar que el flujo pase adecuadamente por debajo del puente. 16. Se recomienda efectuar los trabajos durante los meses de junio a octubre, siendo meses de

estiaje en el área evaluada. 17. Se recomienda el mantenimiento periódico obligatorio y oportuno de las obras de drenaje, el

mismo que debe ejecutarse al menos dos veces al año, en especial labores de limpieza de cauce de la quebrada, con el fin de garantizar el adecuado funcionamiento y evitar que el material de arrastre que pueda acumularse, ocasione modificaciones en el curso del agua provocando la erosión y desestabilización de las estructuras. 18. Como las precipitaciones pluviales son mayores entre los meses de Enero a Marzo, se

recomienda que la explotación de cantera, se efectúe entre los meses de mayo a octubre. 19. Con respecto a los diseños de los accesos, debido a la importancia de la vía y a la

adecuación del Diseño Geométrico, se recomienda el ensanchamiento de la plataforma, significando trabajos de corte, en donde por las condiciones climatologicas extremas se ha previsto la proyección de cunetas.

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5.0 ESTRUCTURAS 5.1

Antecedentes del proyecto El estudio previo, indica que de acuerdo con los estudios realizados, tanto a nivel de diseño geométrico como de estudios topográficos, hidrológicos, estructurales, etc., en esta quebrada, se ha proyectado un puente de 200 metros de longitud, compuesto de 2 vanos extremos de 25.0 m y cinco vanos de 30.0 metros cada uno. Los parámetros indicativos de la obra anteriormente propuesta son los siguientes: longitud de la actuación incluyendo el puente es de 667.349 metros, el ancho de calzada es de 7.20 metros (2 carriles de 3.60 m), el ancho de bermas es de 2.25 metros y sobreancho compactado 0.50 metros. Todo ello define un ancho de plataforma de la vía en 12.70 metros. Para el puente se ha considerado un ancho de calzada de 11.70m. El estudio previo planteaba entonces, la siguiente estructura:

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Respecto a ella, en principio podemos observar que es una estructura de siete tramos cortos, que proporcionan luces libres para el pase del material que transporta la quebrada del orden de los 30.0 m, en el mejor de los casos, luz que consideramos reducida para una solución de concreto postensado, la cual permite mayores luces libres. La estructura en la margen izquierda resulta protegida por la elevación existente, este aspecto es de sumo cuidado por las características de los flujos de agua, que cargan hacia esta margen, según se observa en la vista aérea siguiente.

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Se puede observar las características del cauce y topografía de la zona, el desvío para el pase vehicular, aguas abajo, actualmente en uso. La sección propuesta anteriormente para el puente es la siguiente:

Considerando como aporte inicial que la vereda cuente con el ancho de 1.20 m efectivo, pues como puede observarse en el gráfico anterior la dimensión de 1.20 m incluye a la baranda de concreto en los extremos. En función a lo acotado anteriormente, relacionado con el número de vigas, consideramos se puede mejorar con el objeto de tener un comportamiento más eficiente de la losa y del conjunto estructural. Respecto al ancho de calzada de 11.70 m y de veredas peatonales de 1.20 m cada una, consideramos esta solución apropiada.

5.1.1

Recopilación Se ha actuado en forma conjunta con los especialistas de trazo, geología e hidráulica, con el objeto de poder tomar en cuenta las consideraciones de campo, para el mejor proyecto del puente, evaluando los aportes de cada especialidad y determinando a este nivel, los aspectos de detalles, que dieron forma al proyecto, tanto desde su emplazamiento, tipología estructural y consideraciones de materiales disponibles. Vista desde aguas arriba de la zona de ubicación del puente, se observan las baterías de alcantarillas, que como solución provisoria se han colocado, aguas abajo.

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La zona es sensiblemente llana y el cauce se encuentra completamente seco, la vegetación es escasa, como puede apreciarse.

En el recorrido con los especialistas del Consorcio a cargo del estudio, se han discutido las características de la zona y su influencia en el proyecto.

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Vista del cauce aguas arriba, observe que el cauce es amplio, asimismo pueden apreciarse las características de los materiales conformantes del suelo y la presencia de arbustos, algunos de ellos secos, y que ante crecientes son arrastrados por el cauce.

5.1.2

Proyectos cercanos a la zona del puente Se realizó una visita a las zonas aledañas con proyectos y aspectos que pueden considerarse en el presente estudio. Se observa por ejemplo una alcantarilla del tipo marco de concreto armado, de dos celdas, que se encuentra afectada en la zona cercana al puente, que permite ver lo importante que resulta el tema de estudio de socavación.

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Se pudo observar el proyecto de puente cercano, el Puente Débora Sur. Este es un puente de tablero superior, de concreto postensado, tramos múltiples, con cimentación profunda.

Este puente soluciona el problema local de socavación, con cimentaciones profundas y pilares con columnas circulares, para ofrecer menor oposición al flujo y reducir las turbulencias y socavación. Las columnas circulares conformando pórticos, permiten soportar a la superestructura. Se observan detalles como baranda metálica, ancho reducido de veredas para pase peatonal, superestructura de tramos simplemente apoyados, que tienen un mejor comportamiento en condiciones de posibilidad de asentamientos diferenciales y dispositivos para el control lateral en los extremos del cabezal de los pilares ante caso de sismo.

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Puede observarse también que las características del cauce son similares al puente que se desarrolla para este estudio; esto es, cauce usualmente seco, poca vegetación en la zona, topografía sensiblemente plana. La superestructura está conformada por seis (06) vigas prefabricadas, con presencia de diafragmas intermedios y asimismo, diafragmas en los apoyos de estribos y pilares.

Se puede observar la conformación de los pilares formando un pórtico transversal, para recibir a las vigas de la superestructura. Este tipo de consideración será tomada en cuenta para las definiciones del presente estudio y proyecto estructural del Puente Pasamayito.

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5.2

Memoria descriptiva El Puente Pasamayito se ha proyectado con una longitud total entre ejes de apoyos (extremos) de 202.54 m, conformada la estructura por cinco (5) tramos de 40.00 m entre ejes de apoyos. Según los estudios previos se definió que los estribos sean soportados con cimentación del tipo profunda, es decir, mediante pilotes excavados. La sección transversal de los tramos del puente presenta las siguientes características. 

Dos superficies de rodadura de 3.60m cada uno



Dos bermas de 2.25m cada uno.



Dos veredas de 1.20 m cada una.



Dos muros de 0.40 m cada una.



Dos barandas de 0.20 m cada una.



La longitud transversal total del puente es de 15.30 m.

Se describen a continuación las características de esta estructura. SUPERESTRUCTURA Está compuesta por 5 tramos en sección tipo viga y losa de concreto postensado, vigas con concreto f´c= 350 kg/cm2 y la sección de losa en concreto f’c = 280 kg/cm2. El puente tiene una sección transversal con veredas de 1.20m, barandas metálicas en ambos lados del puente, cuenta con un parapeto de concreto armado, dimensiones determinadas considerando que el puente se diseña para una vida útil de 100 años y que es previsible el uso peatonal, en una vía de alta velocidad. Se han considerado muros del tipo New Jersey de 1.0 m. de altura, distribuidos a lo largo de la superestructura, dispuestos acorde a las normas para proteger al tráfico peatonal. La sección transversal del puente se puede apreciar en el siguiente gráfico:

La sección está conformada por seis vigas prefabricadas de concreto armado del tipo AASHTO postensadas (cables de alta resistencia fu= 18,000 kg/cm2.), del tipo VI, es la recomendada para esta luz del puente (40 m), con concreto f’c = 350 kg/cm2 y refuerzo grado 60 con fy = 4200 kg/cm2.

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La sección transversal de la viga es la que se muestra en el siguiente gráfico donde se aprecian sus dimensiones.

Se muestra la sección de la viga postensada, que es la que resulta apropiada para la luz del presente proyecto y cuya geometría, considerando aspectos constructivos, es recomendada por AASHTO. SUBESTRUCTURA La subestructura del puente Pasamayito, está compuesta por dos estribos que se apoyarán en pilotes del tipo excavado, ambos de iguales características y también con cuatro pilares. ESTRIBOS Los estribos cuentan con una elevación de concreto armado, con concreto de f’c=210 kg/cm2 y acero de refuerzo fy = 4200 kg/cm2. La fundación del estribo es del tipo que se soporta en pilotes excavados y vaceados in-situ, dispuestos para absorber las altas profundidades de socavación indicadas en los estudios básicos y poder transmitir las cargas a una zona segura que permitan dotarle de la estabilidad, durante el periodo de vida útil asignada. La cimentación es de tipo profunda, con estribos de 10 m de altura y pilotes excavados del orden de 25 m de altura, en consideración a lo evaluado en el estudio previo y en función a los avances de los estudios de socavación que se presenta en la zona de ubicación del puente.

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ESTRIBO PILARES Los pilares de concreto armado cuentan con concreto de f’c=210 kg/cm2 y acero de refuerzo fy = 4200 kg/cm2. La fundación del pilar se soporta en pilotes excavados y vaceados in-situ, dispuestos para absorber las profundidades de socavación indicadas en los estudios básicos y poder transmitir las cargas a una zona segura que permita dotarle de la estabilidad, durante el periodo de vida útil asignada. La cimentación es de tipo profunda, con pilares de 14.50m de altura y pilotes excavados del orden de 25 m de altura, en consideración a lo evaluado en el estudio previo y en función a los avances de los estudios de socavación que se presentan en la zona de ubicación del puente. La capacidad portante del suelo en la que se va a construir el nuevo puente es la apropiada para este tipo de cimentación.

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PILARES

5.3

Conclusiones y recomendaciones Durante la ejecución de los trabajos correspondientes a la construcción de este importante puente, se recomienda lo siguiente: 

Estricto control de calidad de todos y cada uno de los materiales utilizados en obra, de acuerdo a lo indicado en las Especificaciones Técnicas y por el Supervisor de obra de este Proyecto.



Estricto control de calidad de todos y cada uno de los procesos constructivos utilizados en obra, de acuerdo a lo indicado en las Especificaciones Técnicas y por el Supervisor de obra de este Proyecto.

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6.0 CANTERAS Y FUENTES DE AGUA 6.1

Antecedentes del Área de proyecto

6.1.1

Recopilación El Plan Binacional de Desarrollo de la Región Fronteriza Perú-Ecuador, EL PLAN BINACIONAL, y el Proyecto Especial de Infraestructura de Transporte Nacional del Ministerio de Transportes y Comunicaciones, PROVIAS NACIONAL, han acordado aunar esfuerzos para la ejecución de los proyectos localizados en el Eje Vial N°1, que forman parte de las 21 intervenciones identificadas en el Estudio “Apoyo a la Integración Física Regional Perú Ecuador Eje Vial N°1”. Se ha revisado el Informe Final de los “Estudios de Diseño para la Rehabilitación del Eje Vial Nº 1 Piura-Guayaquil, Perú-Ecuador”, aprobado mediante RD Nº 1982-2005-MTC /20 del 24.11.2005, que contempla, entre otros, las 21 intervenciones del Sector Perú, de las cuales una corresponde al puente Pasamayito. Asimismo, el Proyecto “Rehabilitación del Eje Vial Nº 1 Piura – Guayaquil, Perú – Ecuador, 21 Intervenciones Sector Perú”, que incluyen el Puente Pasamayito y Accesos, registrado en el Banco de Proyectos con código Nº 32006, fue declarado viable el 04.08.2008 por la Oficina General de Planeamiento y Presupuesto del MTC mediante Memorándum Nº 1650-2008MTC/09.02 en base al Informe Nº 1056-2008 MTC/09.02.

6.1.2

Análisis Canteras Con los antecedentes recopilados, se ha realizado el análisis de las siguientes canteras:

Estudio Definitivo a Nivel de Expediente Técnico para la Construcción del Puente Pasamayito y Accesos

CONSORCIO PUENTES DEL NORTE

Cantera Sojo, utilizada en la obtención de agregado fino, agregado grueso, canto rodado, piedra chancada, hormigón. Se ubica a 18 Km de Sullana, en la ruta Sullana- Paita. Cantera Jibito, utilizada en la obtención de material de afirmado homogéneo, materiales aptos para pavimentos y terraplenes. Se ubica a una distancia de 15 Km de Sullana, en la ruta SullanaPaita. Cantera Cerro Mocho, utilizada en la obtención de arenas de grano grueso. Se ubica a 40 Km de Sullana en la ruta Sullana-Talara. Estas arenas acostumbras a mezclarlas con los materiales de las Canteras Sojo y Jibito. Cantera Nariz del Diablo, utilizado en la obtención de conglomerados, tiene espesores de 50 m. También se puede obtener material de afirmado previo zarandeo y diseño para pavimentos y terraplenes. Se ubica 3 Km de Sullana en el distrito de Marcavelica. Materiales son provenientes de la Formación Miramar. (Fue descartada por problemas de acceso y no ser material limpio) Cantera Puente Los Serranos, utilizada en la obtención de rocas sedimentarias areniscosas. Se ubica a una distancia de 18 Km de Sullana camino a la Presa Poechos. (Fue descartada por mala calidad, mediante golpe de martillos de geólogo es evidente que dichas rocas no soportan pruebas de abrasión ó durabilidad) Cantera Somate, utilizado en la obtención de rocas ígnea de buena calidad para enrocamiento y cimientos. Se ubica a 30 Km. de Sullana.

6.1.3

Conclusiones En relación al Estudio de Canteras de Rocas y Agregados, puede aseverarse que el Proyecto y las Obras del sector materia del presente Informe tienen Canteras de Rocas de Material de Préstamo de Agregados con volúmenes más que suficientes para las necesidades específicas de las Obras y a distancias dentro de costos razonables. Sus aptitudes quedan corroboradas por los Ensayos de Laboratorio realizados en las investigaciones de la presente etapa. Para las nuevas investigaciones de exploración y evaluación final en el área de estudio que se encuentra ubicado en el tramo de la Carretera Panamericana Norte a “grosso modo” entre las localidades de Sullana - Máncora en el Departamento de Piura, en donde se sitúan las 14 Actuaciones más 06 de las 07 Actuaciones Nuevas Adicionales (con la excepción del Puente Héroes del Cenepa que se encuentra en el Departamento de Tumbes), como se ha señalado antes, han sido elegido canteras que puedan ser consideradas recomendables, por un conjunto de criterios tales como las características de ubicación, calidad de material, áreas vírgenes de explotación, potencia de depósitos, facilidades de explotación, accesibilidad al proyecto, distancias de transporte, etc., de tal modo que no solamente satisfagan las condiciones técnicas sino que además cuenten holgadamente con las reservas necesarias para abastecer las necesidades específicas de las obras durante la etapa constructiva. Las canteras seleccionadas en esta oportunidad corresponden a: “Jibito” como Cantera de Agregados para concreto y asfalto, base granular, sub-base, situada en la Carretera Sullana - Paita, “Sojo” como Cantera de Agregados para concreto y asfalto, base granular, sub-base, situada en la Carretera Sullana – Paita, “Cerro Mocho” como Cantera de Agregado fino para concretos y asfaltos, rellenos, terraplenes situada en la Carretera Panamericana en el tramo Sullana – Talara, “Peña” como Cantera de material para mejoramiento

Estudio Definitivo a Nivel de Expediente Técnico para la Construcción del Puente Pasamayito y Accesos

CONSORCIO PUENTES DEL NORTE

de sub-rasante, rellenos, terraplenes situada en la Carretera Panamericana en el tramo Sullana – Talara, “Quebrada Pasamayito” como Cantera de material para mejoramiento de subrasante, rellenos, terraplenes situada en la Carretera Panamericana en el tramo Sullana - Talara, “Quebrada La Débora” como Cantera de Sub-base, mejoramiento de subrasante, rellenos, terraplenes situada en la Carretera Panamericana en el tramo Sullana – Talara, Quebrada Pariñas como Cantera de Agregados para concreto y asfalto, base, subbase, subrasante, rellenos terraplenes situada en la Carretera Panamericana en el tramo Sullana – Talara, Quebrada Fernández como Cantera de Agregados para concreto, sub-base, mejoramiento de subrasante situada en la Carretera Panamericana en el tramo Sullana – Talara, “Quebrada Máncora” y “Barrancos” como Cantera de Agregados para concreto y asfalto, base granular, sub-base, situada en la Carretera Panamericana en el tramo Sullana – Talara – Máncora. Como Cantera para Préstamo de Rocas queda señalada en territorio peruano, tanto para las obras en el departamento de Piura como para las del Departamento de Tumbes, la denominada Cantera Somatillo. No está excluido que un acuerdo binacional permita la explotación de la denominada Cantera “Tahuín” en territorio ecuatoriano, ambas tienen distancias similares a las obras de Puentes tanto en las “14 Actuaciones” como en las “07 Actuaciones Adicionales ó Nuevas” pero con la diferencia de que la cantera “Tahuín” tiene acceso más fácil y completamente asfaltado. Las canteras serán nuevamente estudiadas y verificadas, siendo necesario comprobar su potencia y realizar ensayos de certificación de su calidad según lo indicado en los TdR, para ser recomendada en los diversos usos que determine el estudio. Por otra parte, las Fuentes de agua deben ser comprobadas con respecto a su caudal y calidad en cada una de ellas. Con respecto a los Botaderos se evaluarán sus áreas y si sus accesos se encuentran dentro del ámbito del estudio.

6.2

Estudio de canteras La verificación e inventario de las canteras existentes se ha realizado según los antecedentes y los TdR del estudio, con la finalidad de establecer los volúmenes necesarios de materiales adecuados que satisfagan las demandas de construcción del proyecto en mención, en la calidad requerida. Se ha efectuado una investigación de los diversos tipos de materiales existentes en la zona, después del muestreo, se han analizado en laboratorio determinando las canteras que servirán en las Obras propuestas en el Estudio Definitivo del Puente Pasamayito y Accesos.

6.2.1

Ubicación de canteras Las canteras que tienen materiales aparentes para el empleo en las diferentes capas del pavimento y obras de arte que se presupuestarán de acuerdo a su calidad se han seleccionado y se distribuyen de la siguiente manera: 1. Cantera Santa Cruz: Se ubica en el km. 1036+300, de la Carretera Panamericana Norte, lado derecho. El acceso cuenta con una vía asfaltada de 49.70 km. en buen estado, y una trocha carrozable en regular estado de 1.98 km. que requiere mantenimiento, haciendo un total de 51.68 km. Se recomienda para todos los usos siguientes: Capas granulares (Sub Base, Base, MAC), MCCP y Gaviones.

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2. Cantera Pasamayito: Se ubica en el km. 1058+750, de la Carretera Panamericana Norte, Lado derecho. El acceso del lado derecho cuenta con 0.25 km. de trocha afirmada en regular estado que requiere mantenimiento. Se recomienda para todos los usos siguientes: Capas granulares (Rellenos). 3. Cantera Los Cocos: Se ubica en el km. 1045+310 de la Carretera Panamericana Norte, lado derecho. El acceso cuenta con una vía asfaltada de 13.43 km en buen estado, y 22.62 km. de trocha carrozable que en general se encuentra en regular estado con algunos sectores en mal estado (20.12 km. requiere rmantenimiento y 2.5 km. Requiere mejoramiento), haciendo un total de 36.05 km. Se recomienda para todos los usos siguientes: Enrocado (Defensas Ribereñas).

6.2.2

Trabajo de campo En el estudio de canteras se han ubicado materiales aparentes para el empleo en las diferentes capas del pavimento y obras de concreto de cemento Portland que se proyectarán en el Estudio. Durante el trabajo de campo se ha realizado preliminarmente un reconocimiento a lo largo del tramo, incluyendo las canteras existentes según los antecedentes, áreas de influencias cercanas, cauces secos, y todo los lugares que pudieran acusar la existencia de materiales sedimentarios en el subsuelo y zonas que geológicamente pudieran ser fuentes de rocas en descomposición o de materiales granulares aparentes para construcción de las capas del pavimento y obras de concreto con cemento Portland; con un fácil acceso, fácil explotación y mínimas distancias de acarreo a la Obra. Los tipos de obras a ejecutar en el proyecto se basan principalmente en: 

Capas Granulares (Sub Base, Base Granular)



Mezclas Asfálticas en Caliente



Mezclas de Concreto con Cemento Pórtland (MCCP)



Defensas Ribereñas

Los análisis de laboratorio de los materiales se han realizado con la finalidad de que la certificación de su calidad se encuentre dentro de cada una de las exigencias de las Especificaciones Técnicas para los tipos de obras indicadas. Las calicatas de prospección se realizaron a cielo abierto hasta una profundidad no menor a la de máxima de explotación. Los resultados de los ensayos de Laboratorio de Mecánica de Suelos, nos permiten interpretar y describir las características físico-mecánicas de los materiales, recomendando su utilización o descartándolos, de acuerdo a su calidad para cada una de las diferentes obras propuestas en el presente Estudio. Los estratos encontrados en el estudio de campo se han clasificado según AASHTO y SUCS.

6.2.3

Trabajo de gabinete Como resultado de los trabajos de gabinete se han realizado la descripción de las canteras localizadas y confeccionando el “Diagrama de Canteras y Fuentes de Agua” del Estudio, donde se esquematiza la ubicación, potencia, usos, tratamientos y demás características de las canteras y

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en el Anexo del Estudio se pueden apreciar las fotografías y los resultados de los ensayos de Laboratorio. La descripción de las canteras localizadas es la siguiente: Nº 01 : CANTERA “SANTA CRUZ” Ubicación

Se ubica en el Km. 1036+300, de la carretera Panamericana Norte, lado derecho.

Acceso

El acceso cuenta con una vía asfaltada de 49.70 km. en buen estado, y una trocha carrozable en regular estado de 1.98 km. que requiere mantenimiento, haciendo un total de 51.68 km.

Descripción

Consiste de un deposito fluvial originado de la escorrentía del río Chira, constituido básicamente por materiales gravosos con arena mal gradada, con gravas de formas redondeadas y sub redondeadas; tamaño máximo 7”,color plomo, conteniendo humedad. El material según clasificación AASHTO es A-1-a (0). Se esta considerando desbroce de 5%.

Tamaño y Eficiencia

> 7” 7” – 4” 4” – 2” < 2”

-10% 5% 85%

Propietario

Municipalidad Provincial de Sullana

Área

18,203.0 m2

Volumen

31,371.20 m3

Volumen Neto

29,802.64 m3

Volumen Utilizable

29,802.64 m3

Volumen desechable

3,058.69 m3

Periodo de Explotación

En cualquier época del año.

Usos Propuestos

Sub Base, Base Granular, MAC, MCCP, Gaviones. La extracción se realizara de la siguiente manera: Se procederá a extraer de forma directa el material utilizable, con cargador frontal, tractor, volquetes y excavadora, efectuando el zarandeo y selección respectiva según el uso, se empleará trituradora secundaria (de impacto o cono).

Explotación

El material se procederá en planta chancadora, la misma que constara de maquinarias que transformarán los agregados gruesos en gravas y arenas. La planta será de tipo estacionaria, basándose su operación de trituración en someter al material a tensiones superiores a su límite elástico de manera que se rompa por compresión ó impacto. Por su uso se tiene el siguiente tratamiento:

Tratamiento

Sub Base

Zarandeo

Base Granular

Trituración secundaria

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Nº 01 : CANTERA “SANTA CRUZ” MAC

Trituración secundaria

MCCP

Trituración secundaria

Muros Gaviones

Zarandeo

Por su uso se ha estimado el rendimiento siguiente, una merma de 5%: Sub Base

100%-15% (mat>2”) = 85%

Base Granular

100% - 5% (merma) = 95%

MAC

100% - 5% (merma) = 95%

MCCP

100% - 5% (merma) = 95%

Muros Gaviones

100% - 90% (mat 95

-

-

OK

-

ADHERENCIA RIEDEL WEBER PEN 60/70

-

-

4% Mín.

-

4-6 (*)

-

-

OK

-

TERRONES DE ARCILLA AF (%)

PARTICULAS LIVIANAS AG (%)

PARTICULAS LIVIANAS AF (%)

(*) Valores obtenidos de la mezcla de agregados para MAC.

En los Anexos: “Ensayos de Canteras”, se adjuntan los certificados de Ensayos de Laboratorio y Registros de Exploración de Calicatas, en las que se describe el tipo de material con las respectivas vistas fotográficas. Según el resumen de resultados obtenidos de los agregados pétreos se puede concluir que satisfacen los requisitos de calidad para su empleo en la ejecución de sub base y base granular, MAC, MCCP y Gaviones, según se indican en las EG-2000.

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Nº 02 : CANTERA “PASAMAYITO” Ubicación

Se ubica en el Km. 1058+750, de la carretera Panamericana Norte, lado derecho.

Acceso

El acceso del lado derecho cuenta con 0.25 km. de trocha afirmada en regular estado que requiere mantenimiento.

Descripción

Consiste de un deposito aluvional, constituido por un estrato, de arena bien gradada con poca presencia de gravas, de color beige, conteniendo humedad baja. El material según clasificación AASHTO A-1-a (0) y A-1-b (0).

Tamaño y Eficiencia

Arena

Propietario

Municipalidad Provincial de Talara

Área

25,842.0 m2

Volumen

37,796.40 m3

Volumen

35,906.58 m3

Volumen Utilizable

35,906.58 m3

Volumen desechable

1,889.82 m3

Periodo de Explotación

En cualquier época del año.

Usos Propuestos

Relleno

Explotación

La extracción se realizara de la siguiente manera:

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Nº 02 : CANTERA “PASAMAYITO” Se procederá a retirar el material utilizable de forma directa, con cargador frontal, tractor, volquetes y excavadora. Por su uso se tiene el siguiente tratamiento: Tratamiento Relleno

Excavación con maquinaria

Por su uso se ha estimado el rendimiento siguiente, considerando una merma de 2%:

Rendimiento

Rendimiento Evaluación:

100%

Esta cantera fue evaluada con la excavación de 12 calicatas, resultando el material predominante conformado por arena bien gradada, de forma angulosa y sub angulosa, con presencia de pocos finos no plásticos, consistencia media. Así mismo se realizaron todos los ensayos correspondientes según su uso, presentados en el siguiente cuadro.

A continuación presentamos el Resumen de los Ensayos efectuados como también el análisis de los resultados: ENSAYOS DE LABORATORIO EJECUTADOS

ESPECIFICACIONES

CANTERA PASAMAYITO

Relleno

PROMEDIO

RELLENO

A-1-a,A-1-b, A-2-4,A-2-6,A-3

A-1-a(0) A-1-b(0)

-

IP Nª 40 (%)

10% Máx.

N.P.

OK

IP Nº 200 (%)

-

-

-

60% Máx.

30.9

OK

-

67.5

-

CLASIFICACIÓN AASHTO

ABRASION (%) CBR 2.5 mm

C.B.R. 100 (%)

En los Anexos: “Ensayos de Laboratorio Canteras”, se adjuntan los certificados de Ensayos de Laboratorio y Registros de Exploración de Calicatas, en las que se describe el tipo de material con las respectivas vistas fotográficas. Según el resumen de resultados obtenidos de los agregados pétreos se puede concluir que satisfacen los requisitos de calidad para su empleo en la ejecución de rellenos, según se indican en las EG-2000. .

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Nº 03 : CANTERA “LOS COCOS” Ubicación

Se ubica en el km. 1045+310 de la Carretera Panamericana Norte, lado derecho.

Acceso

El acceso cuenta con una vía asfaltada de 13.43 km en buen estado, y 22.67 km. de trocha carrozable que en general se encuentra en regular estado con algunos sectores en mal estado (20.17 km. requiere mantenimiento y 2.5 km. requiere mejoramiento), haciendo un total de 36.05 km.

Descripción Petrográfica

La muestra de roca analizada macroscópicamente corresponde a un cuerpo masivo cuyos componentes mineralógicos dominantes son cuarzo y feldespatos, así como elementos máficos (negros) de horneblenda. Por esta caracterización, a esta roca se le clasifica como un granito/grano diorita.

Propietario

Municipalidad Provincial de Talara

Area

4,200 m2

Volumen

22,420.00 m3

Volumen Neto

21,299.00 m3

Volumen Utilizable

14,909.30 m3

Volumen desechable

7,510.70 m3

Periodo de Explotación

En cualquier época del año.

Usos Propuestos

Enrocados (Defensa Ribereña)

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Nº 03 : CANTERA “LOS COCOS” La extracción se realizara de la siguiente manera: Se procederá a retirar el material utilizable una vez realizada la voladura con dinamita, para luego extraer el material con cargador frontal, tractor, volquetes y excavadora efectuado la selección respectiva.

Explotación

Por su uso se tiene el siguiente tratamiento: Tratamiento Enrocado

Voladura

Por su uso se ha estimado el rendimiento siguiente: Rendimiento Rendimiento Evaluación:

70%

La muestra analizada macroscópicamente es una roca de origen ígneo intrusivo de muy alta resistencia al estado fresco, apropiada para ser utilizada en estructuras civiles que van a trabajar a alta resistencia.

A continuación presentamos el Resumen de los Ensayos efectuados como también el análisis de los resultados: ENSAYOS DE LABORATORIO EJECUTADOS

ESPECIFICACIONES

ABRASION (%)

6.2.4

CANTERA LOS COCOS

Enrocado

PROMEDIO

ENROCADO

60% Máx.

34.48

OK

Ensayos de laboratorio Los materiales disturbados extraídos en la investigación de campo, se han procesado en el Laboratorio de Mecánica de Suelos de HOB Consultores S.A., empleando las normas EM-2000 – (MTC) y ASTM vigentes, para ensayos especiales y químicos. De los materiales obtenidos en cada cantera, se tomaron muestras para determinar en el Laboratorio sus características físicas – mecánicas y químicas, definiendo su calidad como agregados para la estructura del pavimento obra de concreto con cemento Portland. La calidad de los materiales para usos diversos, ha sido verificada mediante los siguientes ensayos estándar 

Análisis Granulométrico por tamizado

MTC E 107



Material que pasa la Malla N° 200

MTC E 202



Humedad Natural

MTC E 115



Porcentaje de Absorción (Agregado Grueso y fino)

MTC E 108



Límites de Atterberg (Material que pasa la Malla N° 40)

MTCE110, 111



Clasificación de Suelos por los Métodos SUCS y AASHTO

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-

CONSORCIO PUENTES DEL NORTE

Adicionalmente se han realizado los siguientes ensayos Especiales:

6.3



Proctor Modificado

MTC E 115



California Bearing Ratio (CBR)

MTC E 132



Porcentaje de Partículas Chatas y Alargadas

MTC E 221



Porcentaje de Partículas con una y dos Caras de Fractura



(Relación 1/3: espesor/longitud)

MTC E 210



Porcentaje de Absorción (Agregado Grueso y fino)

MTCE205, 206



Límites de Atterberg (Material que pasa la Malla N° 200)

MTC E 202



Porcentaje de Partículas Friables

MTC E 112



Equivalente de Arena

MTC E 114



Abrasión

MTC E 207



Durabilidad (Agregado Grueso y Fino)

MTC E 209



Adherencia entre el Agregado y Bitumen (Grueso y Fino)

MTC E 519, 220



Sales Solubles Totales

MTC E 219



Contenido de Sulfatos



Impurezas Orgánicas



Pesos Volumétricos (suelto y compactado, agregado grueso y fino) MTC E 205



Peso Específicos (suelto y compactado, agregado grueso y fino) MTC E 206

MTC E 213

Estudio de Fuentes de Agua Las aguas certificadas y de buena calidad a utilizar en los diferentes trabajos recomendados en el estudio, se ubican cercanos a la Obra y son los puntos de agua más significativos y que llevan considerable caudal en todo el año.

6.3.1

Ubicación de Fuentes de Agua La ubicación de las Fuentes de Agua se ha realizado teniendo en cuenta los antecedentes y el estudio actual, las aguas recomendadas para las Obras del Estudio Definitivo del Puente Pasamayito y Accesos, son las siguientes: 1. Río Chira: Se ubica en el km. 1034+800, lado izquierdo de la carretera Panamericana Norte. El acceso cuenta con una vía asfaltada de 37.9 km en buen estado, y una trocha de 0.76 km en regular estado, la trocha requiere mantenimiento. 2. Quebrada Saman: Se ubica en el km. 1043+570, lado derecho de la carretera Panamericana Norte. El acceso cuenta con una vía asfaltada de 28.86 km en buen estado, para continuar por una trocha de 0.29 km. en regular estado, la trocha requiere mantenimiento.

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3. Quebrada Los Peroles: Se ubica en el km. 1047+700, lado izquierdo de la carretera Panamericana Norte. El acceso cuenta con una vía asfaltada de 21.88 km en buen estado, para continuar por una trocha de 0.12 km. en regular estado, la trocha requiere mantenimiento. 4. Quebrada Ignacio Escudero: Se ubica en el km. 1051+800 lado derecho de la carretera Panamericana Norte. El acceso cuenta con una vía asfaltada de 16.32 km en buen estado, para continuar por una trocha de 0.22 km. en regular estado, la trocha requiere mantenimiento.

6.3.2

Trabajo de campo Los trabajos de campo consistieron en la ubicación de las Fuentes de Agua, realizando preliminarmente un reconocimiento a lo largo del tramo, incluyendo las quebradas y los ríos que tengan agua permanente (todo el año) y que sirvan para la construcción de las capas del pavimento y obras de concreto con Cemento Portland.

6.3.3

Ensayos de laboratorio Las fuentes de Agua cuentan con certificados que fueron analizadas químicamente, y los resultados indican que cumplen con los requerimientos para emplearlas en obras de Concreto de Cemento Pórtland, según las Especificaciones EG-2000 La ubicación de las Fuentes de Agua se esquematizan en el Diagrama de Canteras y Fuentes de Agua” del Estudio. Las pruebas químicas a las cuales fueron sometidas las muestras de agua en el Laboratorio son las siguientes:

6.3.4

ENSAYO

VALORES LIMITE

Potencial de Hidrogeno Ph

5.5-8.0

Alcalinidad NaHCO3

1000 Max ppm

Sales Solubles Totales

5000 Max. ppm

Contenidos de Sulfatos

600 Max. ppm

Contenidos de Cloruros

1,000 Max. ppm

Materia Orgánica

3 Max ppm

Sólidos en Suspensión

5000 Max ppm

Trabajo de gabinete Los resultados de los ensayos de Laboratorio Químico, nos permiten interpretar y describir las características químicas de las muestras de agua, recomendando su utilización o descartándola,

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de acuerdo a su calidad, para cada una de las diferentes obras propuestas en el presente Estudio. Resultados Las Fuentes de Agua cuentan con certificados que fueron analizados químicamente, y los resultados indican que cumplen con los requerimientos para emplearlas en obras de Concreto de Cemento Portland, según las EG-2000.

Fuente de Agua

PH

Sales Solubles Totales

Alcalinidad NaHCO3

Contenidos de Sulfatos

Contenidos de Cloruros

Sólidos en Suspensión

Materia Orgánica

(ppm)

(ppm)

(ppm)

(ppm)

(ppm)

(ppm) Río Chira

7.40

770.00

175.00

384.24

70.92

Trazas

0.00

Qda. Saman

7.20

2,510.00

300.00

1,435.00

375.88

0.00

0.00

Qda. Los Peroles

7.20

840.00

200.00

480.00

49.64

Trazas

0.00

Qda. Ignacio Escudero

7.20

2,520.00

265.00

1,440.90

354.60

0.00

0.00

Especific.

5.5 - 8

5,000 Máx

1,000 Máx

1,000 Máx

1,000 Máx

5,000 Máx

3 Máx.

Como se puede observar en el cuadro anterior, las fuentes de agua de las Quebradas Saman e Ignacio Escudero, no cumplen con las especificaciones técnicas para su uso en concreto portland. Sin embargo se puede utilizar para los usos resumidos en el siguiente cuadro: FUENTE DE AGUA

USO

RÍO CHIRA

Humedecimiento de materiales granulares, Concreto de Cemento Portland. Excavación para Pilotes.

QDA. SAMAN

Humedecimiento de materiales granulares. Excavación para Pilotes.

QDA. LOS PEROLES

Humedecimiento de materiales granulares, Concreto de Cemento Portland. Excavación para Pilotes

QDA. IGNACIO ESCUDERO

Humedecimiento de materiales granulares. Excavación para Pilotes

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6.4

Conclusiones y Recomendaciones 

Ha sido parte del Estudio de Canteras, el ubicar todas las probables fuentes de materiales disponibles en la zona, identificando dos bancos de materiales, los mismos que se analizaron en el laboratorio. En base a estos resultados, se determinó el uso de dichas canteras.



Las canteras definidas para el proyecto fueron sometidas a la totalidad de ensayos de laboratorio en las frecuencias establecidas en los términos de referencia, lo cual sustenta el uso asignado en cada caso. Además se deberá efectuar la verificación de permanencia de las propiedades de los materiales de canteras, en función a las frecuencias establecidas en las especificaciones técnicas del proyecto.



Del estudio de canteras se concluye que las canteras recomendadas poseen suficiente volumen explotable de agregados.



La distancia de la cantera de roca al centro de gravedad del proyecto es bastante grande, debido a no haber otras canteras alternativas más cercanas; sin embargo, se ha recomendado el uso de la Cantera Los Cocos, debido a la necesidad de proteger el estribo izquierdo del Puente con este tipo de material.



Todas las Canteras estudiadas cumplen con los requerimientos técnicos para los usos indicados.



En base a la disponibilidad de los agregados y efectuando el balance del requerimiento de cada tipo de material se recomienda el siguiente uso para cada cantera:



CANTERA

USOS

PROPIETARIOS

SANTA CRUZ

Sub Base, Base Granular, Concreto Asfáltico en Caliente, Concreto de Cemento Portland.

Municipalidad Provincial de Sullana

PASAMAYITO

Relleno

PROPIETARI Municipalidad Provincial de Talara

LOS COCOS

Enrocado (Defensa Ribereña)

Municipalidad Provincial de Talara

La vía cuenta con 4 fuentes de agua, como se puede apreciar en el diagrama de canteras y fuentes de agua , recomendándose el siguiente uso para las fuentes:

FUENTE DE AGUA

RÍO CHIRA

USO Humedecimiento de materiales granulares, Concreto de Cemento Portland. Excavación para Pilotes.

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FUENTE DE AGUA

USO

QDA. SAMAN

Humedecimiento de materiales Excavación para Pilotes.

granulares.

QDA. LOS PEROLES

Humedecimiento de materiales granulares, Concreto de Cemento Portland. Excavación para Pilotes

QDA. IGNACIO ESCUDERO

Humedecimiento de materiales Excavación para Pilotes

granulares.



Las canteras y fuentes de agua cubren los requerimientos del proyecto, debido ser explotadas de acuerdo a los usos asignados en cada caso.



Se recomienda que el acopio de materiales en la cantera se efectué con la debida anticipación.



La cantera Santa Cruz, será usada para concretos con resistencias mayores a f’c=210 Kg/cm2.



Se efectuaron diseños de mezclas asfálticas, a fin de determinar con fines presupuestales el porcentaje tentativo de insumos en la mezcla. Los porcentajes de filler y aditivo mejorador de adherencia que puedan ser necesarios adicionar a la mezcla asfáltica, serán establecidos en forma definitiva en obra. En este caso, dadas las condiciones trafico y consideraciones de diseño, se debe tender al empleo del menor porcentaje de asfalto en la fórmula de obra, así como al límite inferior de vacíos de la mezcla. Se recomienda el empleo de Cemento Asfáltico PEN 60-70



Se recomienda la adición de Cal Hidratada en una proporción de 2% (ASTM C-207, tipo M), del peso total de la mezcla como material de filler o relleno de origen mineral, que es necesario para emplearlo como relleno de vacíos, las proporciones deben ser verificadas en Obra (proceso constructivo).



Con la finalidad de obtener una buena estabilidad y durabilidad de los agregados para la mezcla asfáltica, la grava será producida por trituración del material mayor de 1 ½” hasta el tamaño mayor que indique el diseño de mezcla. El agregado fino se obtendrá del zarandeo del hormigón natural.



Con fines de evaluación de costos, se han definido las tasas promedio de ligante, aditivo y filler a emplear en las actividades definidas: a. Imprimación: 1.1 Lt/m 2 (MC-30) b. Mezcla Asfáltica en Caliente: 5.70% (Santa Cruz) en peso de la mezcla asfáltica PEN 60 – 70. c.

Mejorador de adherencia: 0.5 % del Peso del Cemento Asfáltico (Santa Cruz)

d. Filler: 2% del peso de la mezcla asfáltica Las tasas definidas deberán ser verificadas, reajustadas ó ratificadas en Obra. 

Las proporciones indicadas en el prediseño de asfalto son tentativos, éstos deben ser verificados en Obra.

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

Posterior al uso de las canteras, se deberán seguir los lineamientos para restaurarlas adecuadamente, de tal forma que armonicen con El entorno donde se encuentran ubicadas.



Al ser el módulo de fineza mayor que el especificado, se debe de realizar ajustes en las proporciones de la mezcla a fin de compensar las variaciones en la granulometría.

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7.0 PAVIMENTO DE LOS ACCESOS 7.1

Antecedentes del Área de proyecto

7.1.1

Recopilación El Plan Binacional de Desarrollo de la Región Fronteriza Perú-Ecuador, EL PLAN BINACIONAL, y el Proyecto Especial de Infraestructura de Transporte Nacional del Ministerio de Transportes y Comunicaciones, PROVIAS NACIONAL, han acordado aunar esfuerzos para la ejecución de los proyectos localizados en el Eje Vial N°1, que forman parte de las 21 intervenciones identificadas en el Estudio “Apoyo a la Integración Física Regional Perú Ecuador Eje Vial N°1”. Se ha revisado el Informe Final de los “Estudios de Diseño para la Rehabilitación del Eje Vial Nº 1 Piura-Guayaquil, Perú-Ecuador”, aprobado mediante RD Nº 1982-2005-MTC /20 del 24.11.2005, que contempla, entre otros, las 21 intervenciones del Sector Perú, de las cuales una corresponde al puente Pasamayito. Asimismo, el Proyecto “Rehabilitación del Eje Vial Nº 1 Piura – Guayaquil, Perú – Ecuador, 21 Intervenciones Sector Perú”, que incluyen el Puente Pasamayito y Accesos, registrado en el Banco de Proyectos con código Nº 32006, fue declarado viable el 04.08.2008 por la Oficina General de Planeamiento y Presupuesto del MTC mediante Memorándum Nº 1650-2008MTC/09.02 en base al Informe Nº 1056-2008 MTC/09.02.

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7.1.2

Análisis DISEÑO DEL PAVIMENTO PARA LAS 21 ACTUACIONES ENTRE PIURA Y TUMBES. PARÁMETROS DE DISEÑO Trafico de Diseño De acuerdo al estudio de tráfico efectuado para el diseño del pavimento, para el eje vial PiuraGuayaquil, el número total de ejes equivalentes a 18 kips recomendado por el especialista correspondiente, considerando el carril más cargado de la carretera y tránsito sin control de cargas, es: EJE VIAL Nº 1. PUENTES TRAMO PIURA-TUMBES PERIODO

EJES EQUIVALENTES

OBSERVACIONES

2006-2015

9.16E+06

Una vía, dos carriles

2006-2025

22.731E+06

Una vía, dos carriles

2016-2025

13.57E+06

Una vía, dos carriles

Este tráfico han sido calculado siguiendo la metodología AASHTO, para un SN=4 y un pt= 2.0. Capacidad de Soporte del Suelo para Diseño De acuerdo al método AASHTO, para caracterizar la capacidad de soporte del suelo se emplea el Módulo Elástico o Módulo Resiliente (MR). Debido a la imposibilidad de obtener el valor del módulo determinado directamente mediante ensayos de laboratorio, se planteó el empleo de las ecuaciones de correlación entre el CBR de laboratorio y el MR. En consecuencia, se realizaron ensayos de CBR en laboratorio, calculando el valor de soporte del suelo para una densidad similar que la que estará el suelo en el campo (95% MDS). Dado que los materiales que compondrán el suelo de subrasante, son fundamentalmente de tipo granular, friccionantes, no cohesivos (materiales de relleno seleccionados de cantera), y que los valores de CBR encontrados para estos suelos, en todos los casos deben superar el 10%, se planteará el problema para dicha condición, según se explica mas adelante. Los accesos al Puente, serán construidos por materiales de préstamo de tipo granular, provenientes de las canteras estudiadas para tal fin y que se indican en el estudio correspondiente. Los materiales son gravas arenosas o arenas gravosas, no plásticas, de origen aluvial. Las capas de estos rellenos serán compactadas a la óptima humedad y al 95% de la máxima densidad del ensayo Proctor modificado. Los últimos 60cm del terraplén, serán construidos con materiales seleccionados provenientes de cantera, de tal manera que se pueda garantizar que el conjunto de capas terraplén-explanada tengan como mínimo la capacidad portante de diseño. En base a los resultados del módulo resiliente calculados usando los valores potenciales de CBR de laboratorio, considerando la densidad de campo prevista para el material mas crítico, asumido con un CBR=10% y empleando la expresión (2), se ha seleccionado una capacidad de soporte de diseño igual a 10 ksi. En todo caso, una vez terminada la construcción de la coronación del terraplén, deberá verificarse mediante la ejecución de ensayos de deflexiones y siguiendo una

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metodología de análisis mecanística, que los valores de soporte medidos satisfagan los valores de diseño. Factores Hidrometereologicos Se prevé que las condiciones hidro-climatológicas regulares, imperantes en la zona del proyecto, no afectarán el comportamiento del suelo de fundación, ni tampoco la integridad del pavimento. Caso especial lo constituyen los eventos excepcionales del fenómeno del Niño, cuyas consecuencias debido a la tropicalización del clima, inciden fundamentalmente en la activación de todas las cuencas colectoras, produciéndose descargas sobredimensionadas a la capacidad de los elementos de drenaje (alcantarillas, puentes, encauzamientos, etc.), lo que en el pasado ha ocasionado su colapso y la consiguiente destrucción de partes significativas de la vía, efectos que el presente proyecto pretende mitigar mediante el diseño de estructuras correctamente dimensionadas y que protegerán al pavimento para una futura eventualidad. Calidad de los materiales a emplearse En la zona del proyecto existen diez canteras cuyo uso ha sido intensivo en las fases precedentes de construcción de los pavimentos de la vía existente, las que han sido estudiadas para ser empleadas en la construcción de los pavimentos de los accesos de los puentes: a. Cantera Sojo b. Cantera Jibito c.

Cantera Cerro Mocho

d. Cantera Peña e. Cantera Pasamayito f.

Cantera La Débora

g. Cantera Pariñas h. Cantera Fernández Estos yacimientos, adecuadamente tratados, tienen el potencial requerido para proporcionar materiales para la construcción del pavimento, con la calidad que se indica más adelante (coeficientes estructurales). Igualmente, teniendo previsto la utilización de materiales de relleno de tipo granular, y en consideración a las condiciones de drenaje previstas para el proyecto, se han seleccionado los coeficientes que se dan a continuación. a. Concreto asfáltico convencional, con un coeficiente estructural igual a 0.44/pulgada. b. Concreto asfáltico modificado con polímeros, con un coeficiente estructural igual a 0.65/pulgada. (Fuente:”Evaluación estructural de pavimentos con revestimientos conformados con asfaltos modificados con polímeros”. Pinto, Salomón; Preussler, Ernesto. Simposio internacional de mantenimiento y rehabilitación de pavimentos y control de calidad. Sao Paulo, 2000). c.

Base granular, con un coeficiente estructural igual a 0.14/pulgada, un coeficiente de drenaje de 1.1 y un Módulo Resiliente igual a 30 ksi.

d. Sub-base granular, con un coeficiente estructural igual a 0.11/pulgada, un coeficiente de drenaje de 1.1 y un Módulo Resiliente de 15 ksi.

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Aplicación del Método de Diseño AASHTO Definición de los Parámetros de Diseño del Método Para el caso de un pavimento nuevo, el método AASHTO contempla el uso de ciertos parámetros relacionados con la confiabilidad del diseño y la serviciabilidad inicial y final de la estructura, para los cuales es necesario fijar valores que serán empleados en el diseño. De acuerdo a las características e importancia de la vía, por tratarse de una carretera troncal, se adoptarán de acuerdo a las recomendaciones de la AASHTO, los siguientes valores: Dos etapas

Una etapa

Parámetros de Diseño 10 años

10-20 años

20 años

95%

95%

90%

-1.645

-1.645

-1.282

Standard deviation (So)

0.45

0.45

0.45

Serviciabilidad inicial (pi)

4.0

4.0

4.0

Serviciabilidad final (pt)

2.0

2.0

2.0

Nivel de confiabilidad (FR) Standard normal deviate (ZR)

De acuerdo con los Términos de Referencia del proyecto, se considerará un diseño a 10 años con refuerzo al año 10 para llegar al año 20. Para la alternativa de diseño, en una etapa hasta el año 20, se ha tomado en cuenta la recomendación de la AASHTO, considerando una confiabilidad global R igual a 0.95 x 0.95 = 0.90. Los valores de serviciabilidad inicial y final adoptados corresponden a valores concordantes con las características particulares de la realidad latinoamericana y la importancia de la vía, criterios que han sido empleados en numerosos proyectos en que ha participado el Consultor. Para la serviciabilidad inicial (pi), se ha adoptado un valor igual a 4.0 considerando la capacidad real de las empresas contratistas para lograr el acabado necesario de la carpeta asfáltica, por un lado, y para adecuar a los requerimientos de rugosidad esperados para un pavimento nuevo. La serviciabilidad final (pt), ha sido considerada igual a 2.0, conforme las recomendaciones de la AASHTO. Cálculo del Numero Estructural Total Requerido (Snreq) Los resultados del Número Estructural Total requerido (SNreq) se presentan en los formatos de salida de la hoja electrónica Excel empleada para el cálculo, incluidas en el Apéndice 1 del presente Informe. Se incluye además, de acuerdo a la metodología AASHTO, el Número Estructural requerido para cada una de las capas del pavimento. En resumen se obtiene lo siguiente: Diseño del pavimento para etapa 0-10 años: 

Estructura total: 4.49



Carpeta asfáltica: 3.06



Base granular: 0.85



Sub-base granular: 0.58

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Diseño del pavimento para etapa 10-20 años: 

Estructura total: 4.75



Carpeta asfáltica: 3.25



Base granular: 0.90



Sub-base granular: 0.60

Diseño del pavimento para 20 años: 

Estructura total: 4.85



Carpeta asfáltica: 3.33



Base granular: 0.91



Sub-base granular: 0.61

CÁLCULO DEL NUMERO ESTRUCTURAL EFECTIVO (Sneff) Y DEL REFUERZO (Snref) PARA LA ETAPA 10-20 AÑOS En base a la aplicación de la metodología AASHTO 1993 se han obtenido los siguientes resultados: 

Np = 9.16x106



N1.5 = 1.79x107



RL = 48.8



CF = 0.88



SN0 = 4.82



SNeff= 4.24



SNreq= 4.75



SNref= 0.51

REFUERZO DEL PAVIMENTO PARA EL PERIODO DE 10 – 20 AÑOS Para el refuerzo asfáltico a los 10 años de servicio, el espesor de la capa considerando un micropavimento en caliente con asfalto modificado tipo SBS, será de 3.5 cm, el cuál se colocará una vez efectuado el tratamiento de las fisuras mediante el ruteo de las mismas y el empleo de un sellador elastomérico, así como la aplicación sobre toda la superficie del pavimento de un riego de liga con emulsión modificada con polímero tipo SBR. ESTRUCTURACION DEL PAVIMENTO Para la estructuración del pavimento existe en la tecnología de pavimentos dos alternativas, una solución rígida y otra de tipo flexible. La solución que se adopte se debe justificar en función a la naturaleza del proyecto, a la facilidad de recursos y a la factibilidad económica de la solución adoptada. De acuerdo a la experiencia en los países de Latinoamérica, las soluciones rígidas suelen limitarse al ámbito de las vías urbanas y muy escasamente son empleadas para la construcción de carreteras.

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Generalmente la factibilidad económica de los pavimentos rígidos, frente a las estructuras flexibles, no se justifica sino para casos de tráficos muy elevados (EAL>108 ejes equivalentes) y largos periodos de diseño (≥ 30 años). En el caso particular de la construcción de los accesos de los puentes, se tiene las siguientes desventajas: a. Corta longitud de los tramos a ser pavimentados. b. Uso de métodos constructivos manuales de bajo rendimiento, ya que no se justifica económicamente el empleo de pavimentadoras de alta tecnología. c.

Periodos de diseño relativamente cortos (10 años).

d. Tráfico relativamente bajo (106 ejes equivalentes). e. Dificultad de emplear un diseño por etapas, por los inconvenientes de diseñar el refuerzo para una solución rígida, para un período relativamente corto. f.

Los accesos estarán en secciones de rellenos con materiales granulares sumamente permeables y erosionables, lo que influirá mas sensiblemente para el caso de la durabilidad de una solución rígida (fisuramientos por bombeo o erosión de taludes).

g. Juntas con rigidez diferencial entre el pavimento flexible actual de la carretera Panamericana y el pavimento rígido de los accesos, lo que generará la aparición de deformaciones permanentes. En base a estas consideraciones se concluye que es recomendable el uso de una solución flexible para la estructuración del pavimento de los accesos de los puentes, descartándose el uso de un pavimento rígido. CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE DISEÑO Para la selección de las alternativas de diseño se tomará en consideración: a. Los tramos de los accesos estarán todos sobre secciones de relleno de gran altura (h>2.00 m), los cuales se construirán con materiales granulares de cantera. b. Lo anterior conlleva a la expectativa de buena capacidad de soporte de los suelos y baja deformabilidad de los mismos. c.

Los accesos de los puentes son sectores de pavimentos sujetos a esfuerzos tangenciales de frenado y largos tiempos de aplicación de cargas, lo que genera la disminución de los módulos de rigidez de las mezclas asfálticas, lo que incide en la aparición de deformaciones permanentes.

d. En la zona de Sullana existe la disponibilidad de una planta asfáltica continua para la producción de mezcla asfáltica en caliente, en un aparente óptimo estado de funcionamiento, perteneciente a la Región Piura. e. Entre la ciudad de Sullana y el poblado de Máncora existen fuentes adecuadas para el aprovisionamiento de materiales de buena calidad, tanto para las capas granulares como para mezclas asfálticas en caliente. f.

Las características climatológicas en la zona del proyecto, para el caso de los eventos excepcionales de El Niño, son compatibles con un clima de tipo tropical, es decir, temperaturas ambiente elevadas y alta pluviosidad, condiciones para las cuales deberán diseñarse los pavimentos asfálticos.

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ANALISIS DE ALTERNATIVAS DE DISEÑO Para la construcción del pavimento se han analizado las siguientes alternativas: Alternativa 1:  Carpeta asfáltica en caliente: 18.0 cm  Base granular: 17.0 cm  Sub-base: 15.0 cm Alternativa 2:  Carpeta asfáltica en caliente: 8,0 cm  Base asfáltica: 25.0 cm  Sub-base granular: 15.0 cm Alternativa 3:  Capa asfáltica con polímero SBS 12.0 cm  Base granular: 17.0 cm  Sub-base granular: 15.0 cm Todas estas alternativas tienen un Número Estructural actual igual o superior a 4.66/pulgada. La ventaja de la Alternativa 1, con una carpeta asfáltica en caliente convencional y capas granulares, radica en que se trata de una solución de tecnología conocida, mientras que la desventaja radica en la poca durabilidad de los asfaltos de la región, lo que incide en el envejecimiento prematuro y falla de la capa de rodadura por fisuramiento. La ventaja de la Alternativa 2, que considera una carpeta asfáltica en caliente, una base asfáltica y una sub-base granular, radica en que hay una reducción de las partidas de pavimentación al eliminarse la base granular, una menor incidencia de los costos de transporte de materiales y una mayor impermeabilidad de las capas superiores del pavimento. En forma similar a la Alternativa 1, la desventaja de esta alternativa se encuentra en la dudosa calidad de los materiales asfálticos disponibles en la región. La ventaja de la Alternativa 3, similar a la Alternativa 1 pero considerando una mezcla asfáltica de tipo superior para la carpeta de rodadura, radica fundamentalmente en que considera el empleo de un cemento asfáltico modificado con polímeros tipo SBS, altamente resistente al envejecimiento y a las deformaciones permanentes, así como menores costos de mantenimiento y una prolongación de la vida de servicio. La desventaja de esta solución, si podría llamarse así, esta relacionada con la relativa novedad del tema en el país, y en un aparente mayor costo del producto, pero cuyo uso se traduce en un sustancial ahorro en espesor de carpeta de rodadura, lo cual compensa dicho incremento. El uso de un asfalto modificado con polímero es además recomendado por la poca durabilidad de los asfaltos producidos en base a crudos provenientes de la cuenca del Marañon (base parafínica), lo que se traduce en una alta sensibilidad a las altas temperaturas (clima cálido o deformaciones permanentes), en el envejecimiento prematuro y falla de la capa de rodadura (fisuramiento), y una falta de adherencia en el par árido-betún, problemas que han sido observados en los estudios de campo en el tramo Sullana-Aguas Verdes. Dado que el presente documento tiene como finalidad el presentar un diseño definitivo para el pavimento, y que el diseño garantice un adecuado comportamiento y durabilidad de la estructura, se recomienda optar por la Alternativa 3.

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7.1.3

Conclusiones DISEÑO PROPUESTO En base a los considerandos expuestos en el numeral precedente, se deberá considerar la Alternativa N°3, para la estructuración de los pavimentos a construirse en los accesos de los puentes ubicados entre las progresivas Km 0+000 y Km 155+000, de la carretera Sullana-Tumbes, recomendándose la conformación de las siguientes capas:   

Carpeta asfáltica en caliente: 12.0 cm Base granular: 17.0 cm Sub-base granular: 15.0 cm

La mezcla asfáltica en caliente será elaborada con un 6% de cemento asfáltico modificado con polímero tipo SBS, con punto de ablandamiento no menor de 60 dmm, recuperación elástica mayor de 60%; agregados triturados (100/90) de tamaño máximo ¾” y que cumplan una gradación de acuerdo a la especificación Superpave, pasando la fracción fina de la curva granulométrica (Pasante N°4) por debajo de la zona restringida. Igualmente deberá emplearse un 0.75% de aditivo mejorador de adherencia tipo amina, para prevenir la desagregación de la mezcla ante condiciones de saturación. La base granular estará conformada por agregados triturados (100/75) de tamaño máximo 2”. El contenido de grava retenido en la malla N°4 deberá ser mayor o igual a 60%. La fracción arenosa igualmente deberá ser de naturaleza no plástica y el contenido de finos pasantes la malla N°200 igual o menor de 3%. La capacidad de soporte del material compactado al 100% de su Máxima Densidad Seca no deberá ser inferior a 100%. La sub-base granular estará conformada a su vez por agregados zarandeados de tamaño máximo 2”. El contenido de grava retenido en la malla N°4 deberá ser mayor o igual a 50%. La fracción arenosa igualmente deberá tener un Índice de Plasticidad igual o menor a 4%. El contenido de finos pasantes la malla N°200 deberá ser igual o menor de 5%. La capacidad de soporte del material compactado al 95% de su Máxima Densidad Seca no deberá ser inferior a 30%. El material seleccionado para la construcción de las capas de mejoramiento de subrasante deberá ser de naturaleza granular, con la fracción retenida en la malla N°4 mayor de 30%, Límite Líquido no mayor de 25%, Índice Plástico no mayor de 4%. La capacidad de soporte del material compactado al 95% de la Máxima Densidad Seca no deberá ser menor de 20%.

7.2

Análisis de los accesos

7.2.1 Objetivo El objeto del Estudio es la elaboración del Expediente Técnico para la Construcción del Puente Pasamayito y Accesos, en este capítulo se tratará lo que concierne específicamente a los estudios de suelos, evaluación de pavimentos y definir en base a los resultados de los mismos, los diseños y actividades necesarias que conlleven a su mejoramiento.

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7.2.2 Estudios Desarrollados Para la Pavimentación de los Accesos Se han ejecutado los estudios de suelos, canteras y fuentes de agua; para el diseño de los Accesos del Puente Pasamayito. Para tal fin, en lo que corresponde a los estudios de suelos y diseño del pavimento se programaron los siguientes trabajos de campo:  





Inspección de los accesos al Puente Pasamayito, con la finalidad de definir la estrategia para la ejecución de los estudios. Perforaciones de estudio para determinar los espesores y características físico-mecánicas de los suelos de fundación básicamente en el alineamiento existente, de acuerdo al trazo proyectado. Ubicar los bancos de materiales que posean cantidades de agregados suficientes para la obra, así como también las fuentes de agua, efectuándose los estudios y análisis correspondientes. Diseño del nuevo pavimento de los Accesos.

Toda la información es complementada con los ensayos de laboratorio efectuados a los materiales seleccionados para su empleo en la construcción del Puente Pasamayito y Accesos, así como a los suelos de la subrasante, lo que conllevará a la definición óptima de la estructura del pavimento

7.2.3 Estudio de suelos Este estudio se desarrolló con la finalidad de determinar las características físico-mecánicas de los suelos de fundación existentes en el eje proyectado para el Puente Pasamayito y Accesos, así como su sectorización por el tipo de material, la que se empleará como parámetro para el dimensionamiento del pavimento. También se establecerán los sectores donde, por deficiencia de calidad (capacidad de soporte) se requiera su mejoramiento.

7.2.4 Metodología La metodología seguida para la ejecución del estudio, comprendió básicamente una investigación de campo a lo largo del tramo carretero proyectado mediante prospecciones de exploración (calicatas), con obtención de muestras representativas en cantidades suficientes, las que fueron objeto de ensayos de laboratorio y finalmente con los datos obtenidos en ambas fases se realizaron las labores de gabinete, para consignar luego en forma gráfica y escrita los resultados del estudio. Las tres etapas ó fases descritas líneas arriba (campo, laboratorio y gabinete) son secuenciales e igualmente importantes; a continuación se describe el trabajo desarrollado.

7.2.5 Trabajo de campo Con el objeto de determinar las características físico-mecánicas de los materiales del terreno de fundación se llevaron a cabo investigaciones mediante la ejecución de pozos exploratorios de 0.80 x 0.50 (aproximadamente) a “cielo abierto”, con una profundidad mínima e 1.50m, distanciados aproximadamente a 35.0 m uno del otro, distribuyéndose en tres bolillos de tal manera que la información obtenida se a representativa.

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De los materiales encontrados en las calicatas se obtuvieron muestras disturbadas, las que fueron descritas e identificadas con la ubicación, número de muestra y profundidad, luego fueron colocadas en bolsas de polietileno para su traslado al laboratorio. Durante la ejecución de los estudios de campo se llevó el registro de los espesores de cada una de las capas del sub-suelo, sus características de gradación y su estado de compacidad. Las muestras de suelos fueron clasificadas y seleccionadas siguiendo el procedimiento descrito en ASTM D-2488 “Práctica Recomendada para la Descripción de Suelos”.

7.2.6 Trabajo de gabinete En base a la información obtenida durante los trabajos de campo y los resultados de los ensayos de laboratorio, se efectuó la clasificación de suelos de los materiales empleándose los sistemas SUCS y AASHTO, con la finalidad de obtener un análisis y correlación, de acuerdo a sus características litológicas, lo cual se consigna también en el perfil estratigráfico.

7.2.7 Ensayos de laboratorio Las muestras representativas fueron sometidas a los siguientes ensayos:  Análisis Granulométrico por Tamizado  Humedad Natural  Límites de Atterberg - Límite Líquido - Límite Plástico - Índice de Plasticidad  Clasificación de Suelos método SUCS  Clasificación de Suelos método AASHTO  Proctor Modificado  California Bearing Ratio

(MTC E 107) (MTC E 108) (MTC E 110) (MTC E 111) (MTC E 111)

(MTC E 115) (MTC E 132)

7.2.8 Ubicación de calicatas Relación de las Muestras Extraídas PROGRESIVA Km. 0+460

0+524

CLASIFICACIÓN CALICATA C-001

C-002

LADO D

I

MUESTRA

PROFUNDIDAD

AASHTO

SUCS

m

M-1

A-1-a (0)

SW - SM

0.00 – 0.035

M-2

A-1-a (0)

GM

0.035 – 0.60

M-3

A-6 (8)

CL

0.60 – 1.50

M-1

A-1-a (0)

GW-GM

0.00 – 0.50

M-2

A-1-a (0)

SP- SM

0.50 – 0.90

M-3

A-4 (8)

ML

0.90 – 1.50

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PROGRESIVA Km. 0+625

0+660

CLASIFICACIÓN CALICATA C-003

C-004

LADO E

D

MUESTRA AASHTO

SUCS

m

S/M

MAC

MAC

0.00 – 0.075

M-1

A-1-a (0)

SP - SM

0.075 – 0.40

M-2

A-1-a (0)

GM

0.40 – 0.90

M-3

A-2-4 (0)

SC - SM

0.90 – 1.50

M-1

A-1-a (0)

SM

0.00 – 0.50

M-2

A-1-A (0)

SM

0.50 – 0.90

M-3 0+770

0+830

0+885

0+935

C-005

C-006

C-007

C-008

I

D

I

D

PROFUNDIDAD

Roca en Descomposición

0.90 – 1.50

S/M

MAC

MAC

0.00 – 0.075

M-1

A-1-A (0)

SW - SM

0.075 – 0.45

M-2

A-1-A (0)

SM

0.45 – 1.50

M-1

A-1-a (0)

SP - SM

0.00 – 0.35

M-2

A-1-a (0)

SP - SM

0.35 – 1.50

M-1

A-1-a (0)

GW-GM

0.00 – 0.50

M-2

A-1-b (0)

SC - SM

0.35 – 1.00

M-1

A-1-b (0)

GM

0.00 – 0.40

M-2

A-1-a (0)

GW - GM

0.40 – 1.50

7.2.9 Caracterización de las capas de suelos existentes Descripción de la Carpeta Asfáltica La capa de carpeta asfáltica existente está constituida por una mezcla asfáltica en caliente, con un espesor de 7.5 cm. Descripción Capa Base Granular La capa de base existente está compuesta por suelos granulares provenientes de material de cantera. Las pruebas de identificación (ensayos granulométricos y límites de Atterberg) han dado como resultado que los materiales corresponden a los tipos A-1-a (0) igual a 87.5 %, y A-1-b (0) igual a 12.5 %. Los suelos naturales que se encuentran en el nivel del primer estrato, no son homogéneos mostrando las siguientes características: El espesor promedio del primer estrato existente es igual a 0.431 m y el rango de dispersión del espesor de la capa varia de 0.35 m hasta 0.50 m. Descripción Capa Sub Base La capa de sub base existente está constituida de suelos granulares y arenosos provenientes de materiales de canteras. Las pruebas de identificación (ensayos granulométricos y límites de

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Atterberg) han dado como resultado que los materiales corresponden a los tipos A-1-a (0) igual a 87.5 %, y A-1-b (0) igual a 12.5%. Los suelos naturales que se encuentran en el nivel del segundo estrato, no son homogéneos mostrando las siguientes características: El espesor promedio del primer estrato existente es igual a 0.731 m y el rango de dispersión del espesor de la capa varia de 0.25 m hasta 1.15 m. Descripción Capa Material de Relleno/Natural La capa de relleno/natural existente está constituida de suelos tipo CL, ML, SC-SM y Roca. Las pruebas de identificación (ensayos granulométricos y límites de Atterberg) han dado como resultado que los materiales corresponden a los tipos A-2-4 (0) igual a 25%, A-4 (0) igual a 25%, A-6 (8) igual a 25% y Roca igual a 25 %. Los suelos naturales que se encuentran en el nivel del tercer estrato, no son homogéneos mostrando las siguientes características: El espesor promedio del primer estrato existente es igual a 0.675 m y el rango de dispersión del espesor de la capa varia de 0.60 m hasta 0.90 m.

7.2.10 Capacidad relativa de soporte de los suelos de sub rasante De acuerdo a las características de los suelos descritos anteriormente, se efectuó la toma selectiva de muestras para ejecutar los ensayos de CBR (MTC E 132) con la finalidad de establecer su capacidad relativa de soporte, obteniéndose los siguientes resultados:

TIPO DE SUELO

CBR (%)

PROGRESIVA (km) SUCS

AASHTO

95% de MDS

100% de MDS

0+460

SW - SM

A-1-a (0)

51.6

63.2

0+460

GM

A-1-a (0)

56.4

67.6

0+460

CL

A-6 (8)

5.1

5.6

0+524

GW - GM

A-1-a (0)

61.7

75.7

0+524

SP - SM

A-1-a (0)

60.1

69.9

0+524

ML

A-4 (8)

4.1

4.8

0+625

SP - SM

A-1-a (0)

57.0

66.6

0+625

GM

A-1-a (0)

58.4

68.7

0+625

SC - SM

A-2-4 (0)

22.8

27.2

Para la determinación del valor representativo de la capacidad de soporte del suelo se han utilizado procedimientos estadísticos basados en los criterios recomendados por la AASHTO y el Instituto del Asfalto (USA); en ambos casos se ha incidido en la participación real de los suelos encontrados (ver cuadro anterior). Las instituciones mencionadas sustentan sus métodos en el empleo de:  AASHTO, con el valor promedio.

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7.2.11 Diseño del pavimento PAVIMENTO FLEXIBLE Parámetros de Diseño Modulo Resilente (Mr) En el Capitulo de Suelos en “capacidad relativa de soporte de los suelos”, se definieron los CBR de diseño. Para acceder a los Abacos de diseño AASHTO 93, es necesario que este valor de CBR sea traducido a Módulo Resilente (Mr). Dada la escasa información existente en el medio sobre estos ensayos, se ha empleado una correlación entre CBR versus Módulos de Resiliencia (para suelos granulares) publicada en FHWA-PL-98-029: Mr = 2555 x CBR0.64

El aporte estructural de los mejoramientos ha sido tomado en cuenta en el diseño del pavimento, siendo calculado a través de la siguiente expresión, mostrada en el complemento de la guía de diseño AASHTO 93:

DS31M R1  DS3 2 M R 2 ( DS1 )3  ( DS 2 )3

M R ( Equivalente)  Donde:

DS1, Ds2: Espesores de la primera capa y segunda capa MR1, MR2: Módulos resilentes de la primera y segunda capa En el siguiente cuadro se resumen los resultados de los ensayos CBR de laboratorio y los módulos resilentes de diseño, tomando en cuenta la presencia de reemplazos de suelos inadecuados y rellenos de acuerdo al perfil del proyecto.

PROF.

CBR LABORATORIO

MATERIAL CLASIFICACION ORIGEN

USO DESTINO

0.1" Alt. Relleno AASHTO

SUCS

100%

95%

27/12/11

001

Km. 0+460

Der

C-1

0.00-0.35

M-1

Accesos

Estudio

A-1-a (0)

SW-SM

63.2

51.6

27/12/11

002

Km. 0+460

Der

C-1

0.35-0.60

M-2

Accesos

Estudio

A-1-a (0)

GM

67.6

56.4

27/12/11

003

Km. 0+460

Der

C-1

0.60-1.50

M-3

Accesos

Estudio

A-6 (8)

CL

5.6

5.1

27/12/11

006

Km. 0+524

Der

C-2

0.00-0.50

M-1

Accesos

Estudio

A-1-a (0)

GW-GM

75.7

61.7

27/12/11

007

Km. 0+524

Der

C-2

0.50-0.90

M-2

Accesos

Estudio

A-1-a (0)

SP-SM

69.9

60.1

27/12/11

008

Km. 0+524

Der

C-2

0.90-1.50

M-3

Accesos

Estudio

A-4 (8)

ML

4.8

4.1

27/12/11

013

Km. 0+625

Der

C-3

0.00-0.40

M-1

Accesos

Estudio

A-1-a (0)

SP-SM

66.6

57.0

27/12/11

014

Km. 0+625

Der

C-3

0.40-0.90

M-2

Accesos

Estudio

A-1-a (0)

GM

68.7

58.4

27/12/11

015

Km. 0+625

Der

C-3

0.90-1.50

M-3

Accesos

Estudio

A-2-4 (0)

SC-SM

27.2

22.8

CUADRO SECTORES DE DISEÑO CBR SECTOR (%) 1

CALCULO DEL MODULO RESILENTE EQUIVALNETE

17.69

Alt. Reemp.

Alt. Corte

Mr (2002) psi

D1

D2

D3

0.35

0.25

0.90

30.00

30.00

5.10

6.95

8835.88

0.50

0.40

0.60

30.00

30.00

4.10

16.19

15179.30

0.40

0.90

0.20

30.00

30.00

22.80

29.93

22494.77

MÓDULO RESILENTE (psi) 15,503

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CBR1 CBR2 CBR3 CBREquiv.

SECTOR

MUESTRA No

Nº CALIC

PROG.

LADO

FECHA

ENSAYO Nº

Cuadro MODULO EQUIVALENTE DE DISEÑO

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Tráfico El trafico considerado para el cálculo del pavimento, proviene del Conteo realizado en la Estación de Peaje de Sullana, elaborado para el Estudio de Mantenimiento Periódico de la Carretera Panamericana Norte Tramo: 886+600 (Desv. Bayovar) – Km. 1033+100 (Sullana), realizado en el año 2010: Cálculo de EAL Subtramo III: Piura - Sullana Sentido 1. Al Norte AÑO EAL TOTAL

Sentido 2. Al Sur AÑO EAL TOTAL

2011 2012

9.22E+05 1.88E+06

2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022

2.88E+06 3.91E+06 4.99E+06 6.12E+06 7.29E+06 8.50E+06 9.77E+06 1.11E+07 1.25E+07 1.39E+07

2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032

1.54E+07 1.69E+07 1.86E+07 2.03E+07 2.20E+07 2.39E+07 2.58E+07 2.78E+07 2.98E+07 3.20E+07

2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032

5.57E+05 1.13E+06 1.72E+06 2.33E+06 2.96E+06 3.61E+06 4.28E+06 4.98E+06 5.69E+06 6.43E+06 7.19E+06 7.98E+06 8.80E+06 9.64E+06 1.05E+07 1.14E+07 1.23E+07 1.33E+07 1.43E+07 1.54E+07 1.65E+07 1.77E+07

Confiabilidad Para su determinación se empleó la Guía AASHTO (2.1.2 Traffic, Part II: Pavement Design Procedures for New Construcción or Reconstruction). Se está considerando una confiabilidad de 90%, con el cual se obtiene una Desviación Estándar Normal (ZR): ZR = -1.282 Para el diseño por etapas se ha realizado el análisis para poder determinar el valor de la confiabilidad para cada etapa, que se presenta a continuación: Retapa = (RTotal)1/n

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Donde: n: Número de etapas previstas Retapa = 95% ZR = -1.645

Desviación Estándar Total S0 = 0.45 Serviciabilidad Serviciabilidad inicial (pi)

=

4.2

Serviciabilidad final (pt)

=

2.0

Coeficientes Estructurales de Capa Basados en lo señalado en el ítem 2.3.5 Layer coefficients, de la Guía de Diseño AASHTO, los coeficientes estructurales de capa considerados para el cálculo del número estructural de diseño son los siguientes: Concreto Asfáltico: Para el concreto asfáltico (MAC) el Método AASHTO-93 considera un rango de Coeficientes de Equivalencia dese 0.42 hasta 0.44. Se adoptara: a1 = 0.44/pul ó 0.17/cm (para carpeta asfáltica en caliente) Según se indica en el grafico del Coeficiente estructural a partir del Módulo elástico del concreto asfáltico, el cual se adjunta en los Anexos. Base Granular: En el caso de la base granular con CBR igual a 100 %, el método AASHTO admite un Coeficiente de Equivalencia igual a: a2 = 0.14/pul ó 0.054/cm (para agregados de CBR =100%) Según se indica en el grafico de la variación en el coeficiente estructural de la capa base, a partir del valor del CBR el cual se adjunta en los Anexos. Sub Base Granular: Para el caso de la Sub-base granular con CBR igual a 40 %, el método AASHTO admite un Coeficiente de Equivalencia igual a: a3 = 0.12/pul ó 0.043/cm (para agregados de CBR = 40%) Según se indica en el grafico de la variación en el coeficiente estructural de la capa de sub-base, a partir del valor del CBR el cual se adjunta en los Anexos. Coeficientes de Drenaje Para la elección del Coeficiente de Drenaje se han tomado las siguientes consideraciones:   

Exposición en agua de las estructuras de drenaje, entre 5 y 25% La condición de los sistemas de drenaje será buena, para la sub base y para la base granular Se ha considerado que la sub base y base granular debe de cumplir con la graduación exigida para esta nuevas capas de base granular y sub base.

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Por lo tanto se asumen los Coeficientes de Drenaje: m2 = 1.0; m1 = 1.0

Diseño del Pavimento para 20 años (1 Sola Etapa) La estructura propuesta de pavimento ha sido diseñada para soportar el peso de la densidad de tráfico proyectado para su ciclo de vida, altas presiones y esfuerzos, de tal manera que éstas lleguen satisfactoriamente a los suelos bajo el nivel de subrasante. Se consideraron las características geotécnicas de los materiales que conforman la estructura vial, con propiedades de resistencia y valor de soporte creciente a partir del suelo de fundación y de allí a la superficie del pavimento. Aplicando el Nomograma y/o la Ecuación de Diseño, se obtiene para los parámetros indicados y un periodo de diseño de 20 años (las hojas de cálculo se presentan en los anexos del presente documento), lo siguiente:

SUB SECTOR

NÚMERO ESTRUCTURAL (SN)

Sector 1

4.31

Salida electrónica que se muestra en los anexos adjuntos

Por lo tanto, tomando en cuenta las consideraciones mencionadas, se obtiene para el proyecto con un periodo de servicio de 20 años, la siguiente estructura:

ESTRUCTURA SUBSECTOR

Sector 1

SN (real) Carpeta Asfáltica (cm)

Base Granular (cm)

Sub Base (cm)

12.5

20

22.5

4.33

Salida electrónica que se muestra en los anexos adjuntos

Diseño del Pavimento para 20 años (2 Etapas) Al cabo de los 10 primeros años se debe realizar una evaluación del pavimento, como es realizar medidas de la rugosidad, daños (agrietamientos, parchados, ahuellamiento) y deflectometria para saber el estado real de pavimento y tomar las correctas acciones como son dar mantenimiento o rehabilitar el pavimento. De acuerdo a los parámetros previamente asignados se tiene lo siguiente:

ESTRUCTURA SUBSECTOR

Sector 1

SN (real)

Carpeta Asfáltica (cm)

Base Granualar (cm)

Sub Base (cm)

12.5

17.5

20.0

4.07

Salida electrónica que se muestra en los anexos adjuntos

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Dimensionamiento del Pavimento adoptado para Sector 1 para un periodo inicial de 10 años ESPESOR (CM)

SN CAPA

SN ACUMULADO

12.5

2.165

2.165

17.5

0.965

3.130

20.0

0.945

4.075

Salida electrónica que se muestra en los anexos adjuntos

El refuerzo en el año 10 es el siguiente para el sector 1: Np

N1.5

RL

CF

SN0

SNeff

SNf

1.39E+07

2.06E+07

32.59

0.83

4.07

3.37

4.19

SN01

a01

D01 (cm)

0.82

0.44

4.7

ESPESOR DE RECAPEO , PERIODO 10-20 AÑOS

SECTOR

SUB SECTOR

CARPETA ASFALTICA REFUERZO AÑO 10 (cm)

Sector 1

5.0

Donde: SN0: Número Estructural inicial (año 0) Np=2: Estimación pasada de Ejes equivalentes, ESAL’s (82 kN) en el carril de diseño desde la construcción. N1.5: Ejes equivalentes de ESAL’s (82 kN) en el carril de diseño que produce la falla en la carretera existente. No1: Estimación futura de Ejes equivalentes, ESAL’s (82 kN) en el carril de diseño sobre el periodo de diseño (Nf) RL: Vida Remanente FC: Factor de Condición SN”: Número estructural requerido para el transito futuro. SNff: Número estructural efectivo determinado para el pavimento existente. SNo1: Número estructural requerido del recapeo.

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PAVIMENTO RIGIDO Parámetros de Diseño Características de la Subrasante De acuerdo al método AASHTO, para caracterizar la capacidad de soporte del suelo, se emplea el Módulo de Reacción de la Subrasante (K) y Módulo Elástico o Módulo Resiliente (MR). Los valores de módulo de reacción se han calculado en base a los valores de CBR utilizando las ecuaciones y correlaciones citadas anteriormente. Por otra parte el módulo resilente de diseño también ha sido calculado en base a los valores de CBR, empleando las ecuaciones de correlación señaladas anteriormente del Diseño de Pavimentos Rígidos. Tráfico El número de repeticiones equivalentes a un eje de 8.2 toneladas (ESAL), ha sido obtenido en base a los estudios de censo de tráfico expresado como Indice Medio Diario (IMD) y cargas por eje, efectuados específicamente para este tramo. Conocidos el IMD actual, los ESAL por tipo de vehículo así como las proyecciones de tráfico se definen los valores de ESAL de diseño. Los resultados obtenidos son los siguientes: Cálculo de EAL Subtramo III: Piura - Sullana Sentido 1. Al Norte AÑO EAL TOTAL

Sentido 2. Al Sur AÑO EAL TOTAL

2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022

9.22E+05 1.88E+06 2.88E+06 3.91E+06 4.99E+06 6.12E+06 7.29E+06 8.50E+06 9.77E+06 1.11E+07 1.25E+07 1.39E+07

2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032

1.54E+07 1.69E+07 1.86E+07 2.03E+07 2.20E+07 2.39E+07 2.58E+07 2.78E+07 2.98E+07 3.20E+07

2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032

5.57E+05 1.13E+06 1.72E+06 2.33E+06 2.96E+06 3.61E+06 4.28E+06 4.98E+06 5.69E+06 6.43E+06 7.19E+06 7.98E+06 8.80E+06 9.64E+06 1.05E+07 1.14E+07 1.23E+07 1.33E+07 1.43E+07 1.54E+07 1.65E+07 1.77E+07

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Factores Hidrometereológicos Para determinar como afectan los factores hidrometereológicos de la zona en el diseño de pavimento, se ha analizado la altitud, precipitación y temperaturas en el área de estudio. Calidad de los Materiales a Emplearse Para el diseño del pavimento se consideró el uso de los siguientes materiales: 1)

El módulo de elasticidad del concreto se obtiene con la siguiente relación: E c = 57,000 ( f’ c ) 0.5 Donde: E c = Módulo de elasticidad del concreto f’ c = Resistencia a la compresión en psi El módulo de rotura promedio a los 28 días se obtiene con la siguiente relación: S’ c = 43.5 ( E c / 10 6 ) + 488.5

2)

Coeficiente de transferencia de carga ( J ) Para pavimentos rígidos sin mecanismos de transferencia de carga en las juntas AASHTO recomienda en la sección 2.4.2 que el valor de transferencia de carga esté entre 3.8 a 4.4. Se adopta el valor de 4.1.

3)

Coeficiente de drenaje ( C d) Teniendo en cuenta las condiciones drenantes de cada capa y considerando que se tienen materiales granulares no plásticos adoptamos un valor de 1.0 para el coeficiente de drenaje.

Aplicación del Método de Diseño AASHTO El método AASHTO contempla el uso de ciertos parámetros relacionados con la confiabilidad del diseño y la serviciabilidad inicial y final del pavimento, para los cuales es necesario fijar valores. De acuerdo a las características e importancia de la vía, se adoptan las siguientes recomendaciones dadas por la Guía AASHTO: a.

Período de diseño: 20 años EAL

:

3.20 x 107 ejes

Nivel de Confiabilidad (FR)

:

90%

Standard Normal Deviate (ZR)

:

-1.282

Standard Deviation (So)

:

0.35

Serviciabilidad inicial (pi)

:

4.5

Serviciabilidad final (pt)

:

2.0

Módulo de Elasticidad del Concreto (psi)

:

3,593,345

Coeficiente de Transferencia de Carga (J)

:

3.8

Coeficiente de drenaje (Cd)

:

1.0

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Estructura de Pavimento Recomendada La estructura recomendada para los accesos del puente canoas es la siguiente: ESTRUCTURA DE PAVIMENTO RECOMENDADA

Sub Sector

F'c kg/cm2

Ubicación

20 años

K (pci) Efectivo Comp.

Espesor Requerido

(cm)

(pulg) Pte. Pasamayito

1

7.3

280.0

260.0

12.5

32.5

Conclusiones y recomendaciones 



Para efectuar el diseño del pavimento en los accesos al puente, se ha utilizado el tráfico proporcionado por el Estudio de Mantenimiento Periódico de la Panamericana Norte Tramo III: Km. 886+600 (Desv. Bayovar) – Km. 1033+100 (Sullana), considerando como base el año 2012, debido a la cercanía del proyecto materia del presente expediente técnico. Bajo las consideraciones antes señaladas, se han empleado las metodologías AASHTO e Instituto del Asfalto, las mismas que contemplan las condiciones del proyecto (tráfico, suelos, topografía, disponibilidad de materiales en la zona). Como resultado del análisis se proyectan las siguientes estructuras de pavimento, para 20 años en 2 etapas.

SUB SECTOR Sector 1

Carpeta Asfáltica (cm) 12.5

ESTRUCTURA Base Granular (cm) 17.5

Sub Base Granular (cm) 20.0

El refuerzo en el año 10 es el siguiente:

Np

N1.5

RL

CF

SN0

SNeff

SNf

1.39E+07

2.06E+07

32.59

0.83

4.07

3.37

4.19

SN01

a01

D01 (cm)

0.82

0.44

4.7

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ESPESOR DE RECAPEO , PERIODO 10-20 AÑOS

SECTOR

SUB SECTOR

CARPETA ASFALTICA REFUERZO AÑO 10 (cm)

5.0

Sector 1



Se ha considerado 30% como valor de CBR, para los suelos encontrados en la subrasante mayores a 30%.



Se deberá emplear Cemento Asfáltico tipo PEN 60/70, para la fabricación de la mezcla asfáltica, y asfalto líquido MC-30 para la imprimación. Si fuera el caso de colocar TSB, se debe utilizar emulsión del tipo CRS-2. La estructura recomendada de pavimento rígido y que debe ser colocada en su integridad es:



Sub Sector

Ubicación

F'c kg/cm2

K (pci) Efectivo Comp.

20 años Espesor Requerido

(cm)

(pulg) 1

 

Pte .Pasamayito

280.0

260.0

12.3

32.5

Las estructuras señaladas en el capítulo: Diseño de Pavimentos se colocará en su integridad. Se recomienda la utilización de la alternativa con pavimento flexible.

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8.0 SEÑALIZACION Y SEGURIDAD VIAL

8.1

Señalización La señalización del Puente Pasamayito se ha evaluado en concordancia con la normativa vigente, teniendo como sustento técnico: 

Normativa el Manual de Dispositivos de Control del Tránsito Automotor para Calles y Carreteras del MTC. Resolución Ministerial Nº 210-2000-MTC/15.02, de fecha 03 de Mayo del 2000.



Sistema de Contención de Vehículos Tipo Barreras de Seguridad. Directiva Nº 007-2008-MTC/02



Modificación del Manual de Dispositivos de Control de Transito Automotor para Calles y Carreteras Resolución Ministerial Nº 870-2008-MTC/02, de fecha 27 de Noviembre del 2008.

8.1.1

Señalización existente La señalización existente está compuesta por postes delineadores de concreto que se encuentran al lado de la cuneta existente delineando una zona de curva y en la salida de la zona a ambos lados de la calzada, se ha encontrado chevrones colocados sobre soportes de concreto así como sobre soportes de fierro, los cuales se encuentran deteriorados por el tiempo y las condiciones de la zona. En cuanto a la señalización preventiva éstas se encuentran con las láminas de los paneles deterioradas, con perdida de la coloración y reflectividad.

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8.1.2

Señalización proyectada 

Señales Reglamentarias

Se está considerando colocar las señales reglamentarias siguientes, “PROHIBIDO ADELANTAR” (R-16). Se proponen dos señales: una en dirección a Sullana y otra en dirección a Talara. Las dimensiones de las señales reglamentarias recomendadas serán las establecidas por el Manual de Dispositivos de Control de Tránsito; es decir rectangulares de 0.80 m. de ancho por 1.20 m. de alto. 

Señales Informativas

En el tramo en estudio existen señales informativas de localización (I-18). Las dimensiones y los colores de las señales varían de acuerdo a su clasificación. Las señales de destino, de distancia y de localización, son de dimensiones variables y depende del mensaje que contiene, siendo la mínima altura de 0.50 m. y la máxima de 1.05 m.; el ancho mínimo de 1.60 m. y el máximo de 2.40 m. La altura de las letras mayúsculas utilizadas en los mensajes es de 0.20 m. Se proponen dos señales una en dirección a Sullana y otra en dirección a Talara. La leyenda que llevarán estas señales se refiere al nombre del puente (PUENTE PASAMAYITO).

8.1.3

Marcas en el pavimento Las marcas en el pavimento comprenden la demarcación de líneas continuas, discontinuas, leyendas, etc. En los metrados específicos se indican las marcas necesarias en pintura blanca que comprenderán todas las líneas de borde, leyendas y los muros jersey de la zona del puente; las cuales en su integridad deberán disponer incorporados microesferas de vidrio que permite su visualización en horarios nocturnos; y Amarilla que comprende todas las líneas continuas y discontinuas del eje central de la vía que también en su integridad deberán disponer incorporados microesferas de vidrio que permite su visualización en horarios nocturnos. Se ha proyectado la colocación de 1040 m de líneas blancas y 50 m de líneas amarillas. El detalle de las mismas se encuentra en los planos de señalización.

8.2

Barreras de seguridad Estos dispositivos de control y seguridad son fundamentales como elementos retenedores de los despistes que puedan efectuar los vehículos en las zonas críticas de las carreteras, por lo que su función es muy importante para proporcionar cierto nivel de contención. Dentro del proyecto, se ha considerado colocar barreras de seguridad que den la protección necesaria ante la eventualidad de algún accidente, las cuales tiene que cumplir con la directiva N° 007-2008-MTC/02 sobre Sistemas de Contención de vehículos tipo Barreras de Seguridad.

Estudio Definitivo a Nivel de Expediente Técnico para la Construcción del Puente Pasamayito y Accesos

CONSORCIO PUENTES DEL NORTE

DETERMINACIÓN DEL TIPO DE TRÁFICO Tipo de Trafico

IMDA

% vehículos con masa > 18t

A

>4000

>= 25

B

>4000

< 25

C

350-4000

>= 25

D

350-4000

< 25

E

= 25

F