Estudio PAVIMENTO MOGOTES SECTOR PR06+0100 PR06+0500

CONSORCIO MANTENIMIENTO VIAL 07-13.

PRESENTA: DISEÑOS, VÍAS Y PAVIMENTOS S.A.S

JUNIO 2014

DISEÑO ESTRUCTURA DE PAVIMENTO PK06+0000 – PK06+0600, VÍA SAN GIL – MOGOTES, SANTANDER

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DISEÑO PAVIMENTO PR06+0000 – PR06+0600 PARA EL

MEJORAMIENTO Y MANTENIMIENTO DE LA

CARRETERA SAN GIL - MOGOTES - ONZAGA- SANTA

ROSITA, RUTA 6403, EN EL DEPARTAMENTO DE

SANTANDER, MODULO 3

1-2

ÍNDICE DE MODIFICACIONES

REVISIÓN SECCIÓN

MODIFICADA

FECHA

MODIFICACIÓN

DESCRIPCIÓN

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1-3

TABLA DE CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................................ 1-5 2. OBJETIVOS ........................................................................................................................................................ 7

2.1 ALCANCE ................................................................................................................................................. 7 2.2 OBJETIVOS .............................................................................................................................................. 7

2.2.1 Objetivo General .................................................................................................................................... 7 2.2.2 Objetivos Específicos ............................................................................................................................. 7

3. LOCALIZACION DEL PROYECTO ................................................................................................................. 8 3.1 LOCALIZACIÓN GENERAL DEL PROYECTO .................................................................................... 8

3.1.1 Localización del Proyecto ...................................................................................................................... 9 3.1.2 Aspectos Poblacionales ........................................................................................................................ 11 3.1.3 Caracterización Vial ............................................................................................................................. 17 3.1.4 Uso del Suelo ....................................................................................................................................... 17

4. INFORMACIÓN EXISTENTE ......................................................................................................................... 18 4.1 Geología Regional .................................................................................................................................... 19

c. FORMACIÓN FLORESTA (DFM) .................................................................................................................. 20 3.2.2 ROCAS ÍGNEAS. .......................................................................................................................................... 21 a. CUARZO - MONZONITA DEL BATOLITO DE MOGOTES (JRCM): ....................................................... 21

4.2 Geomorfología.......................................................................................................................................... 21 5. TRABAJOS DE CAMPO .................................................................................................................................. 22

5.1 EXPLORACIÓN GEOTÉCNICO ........................................................................................................... 22 6. CARACTERIZACION GEOMECANICA ........................................................................................................ 24

6.1.1 Estudio de sectorización ....................................................................................................................... 24 6.1.2 Condiciones climáticas – pluviografia y ambientales ........................................................................... 29 6.1.3 Materiales viales propuestos ................................................................................................................ 29 6.1.4 Transito ................................................................................................................................................ 30 6.1.5 CBR de diseño ..................................................................................................................................... 31

CBR DE DISEÑO METODOLOGÍA AASHTO .................................................................................................. 31 6.2 Consideración de material existente – material de renivelación. .............................................................. 32

7. DISEÑO DE PAVIMENTO METODO AASTHO - 93 .................................................................................... 34 7.1 MATERIALES ......................................................................................................................................... 37 7.2 MÓDULOS DE DISEÑO ........................................................................................................................ 37

8. VERIFICACION MECANICISTA .................................................................................................................. 8-4 8.1 PARAMETROS DE CONTROL ............................................................................................................ 8-4

8.1.1 CBR Y Mr DE DISEÑO ..................................................................................................................... 8-4 8.1.2 FUNCIONES DE TRANSFERENCIAS – VALORES ADMISIBLES .............................................. 8-5

9. SUDRENAJES ............................................................................................................................................... 9-14 10. CONCLUSIONES – RECOMENDACIONES ........................................................................................ 10-17

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1-4

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Población de Santander, según censo .......................................................................................................... 16 Tabla 2 Tasa de crecimiento Departamental .............................................................................................................. 17 Tabla 3 PARAMETROS DE DISEÑO DE ACUERDO A LA CARACTERIZACION DE LA VIA ............... 17 Tabla 4 Registro estratigráfico de los apiques ejecutados .......................................................................................... 23 Tabla 5 Resumen de ensayos de caracterización geotécnica ...................................................................................... 25 Tabla 6 Resumen caracterización subrasante ............................................................................................................. 27 Tabla 7 Característica del suelo de acuerdo al índice de grupo ................................................................................. 27 Tabla 8 Correlación entre la compresibilidad y limite liquido de los suelos.............................................................. 28 Tabla 9 Correlación entre el IP y la resistencia seca de los suelos............................................................................. 28 Tabla 10 Número total de vehículos y ejes en el periodo de diseño ......................................................................... 30 Tabla 12 Modulo combinado subrasante Ivanov ....................................................................................................... 34 Tabla 13 Parámetros mezcla asfáltica ........................................................................................................................ 39 Tabla 14 Modulo elástico mezcla asfáltica ................................................................................................................ 40 Tabla 15 Coeficiente de drenaje ................................................................................................................................ 40 Tabla 16Coeficiente estructural AASHTO para súbase granular ............................................................................... 41 Tabla 17 Coeficiente estructural AASHTO para base granular ................................................................................ 7-1 Tabla 18 Espesores mínimos AASHTO ............................................................................................................. 7-2 Tabla 19 Diseño método AASHTO -93 .................................................................................................................... 7-3 Tabla 21 Percentil de diseño de acuerdo a nivel de transito recomendado por el Instituto del Asfalto (IA) ............ 8-5 Tabla 22 Tensión admisible fibra inferior C.A. ....................................................................................................... 8-8 Tabla 23 Deformación admisible en la subrasante ................................................................................................... 8-9 Tabla 25 Deflexión Máxima Admisibles ................................................................................................................ 8-11 Tabla 26 Modulo elásticos de capas de materiales. ............................................................................................... 8-13 Tabla 27 Deformaciones actuante – admisibles – factores de seguridad ................................................................ 8-14

INDICE DE GRAFICAS

Grafica 1 Colombia en Suramérica ............................................................................................................................. 8 Grafica 2 Localización en Colombia .......................................................................................................................... 9 Grafica 3 Localización de San Gil en el Departamento de Santander. ...................................................................... 10 Grafica 4 Localización de Mogotes en el Departamento de Santander. .................................................................... 10 Grafica 5 Mapa geológico Mogote ............................................................................................................................ 19 Grafica 6 Gradaciones apiques .................................................................................................................................. 26 Grafica 7 Abaco de Casagrande Apiques ................................................................................................................... 26 Grafica 8 Esquema general de diseño ........................................................................................................................ 36 Grafica 9 Estructura de diseño .............................................................................................................................. 7-4 Grafica 10 Puntos de control en diseño de pavimento asfáltico .............................................................................. 8-11 Grafica 11 Resultante del movimiento de agua en montaña ................................................................................... 9-16 Grafica 12 Ubicación del dren y las capas estructurales ......................................................................................... 9-16

ANEXO 1 ........................................................................ MODELACION ANALITICA

ANEXO 2 .......................................................... CLASIFICACIONES SUBRASANTE

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1. INTRODUCCIÓN

El Instituto Nacional de Vías INVIAS ha adjudicado la licitación LP-SGT-SRN-022-

2013 módulo 3 al CONSORCIO MANTENIMIENTO VIAL 07-13, cuyo objeto es

MEJORAMIENTO Y MANTENIMIENTO DE LA CARRETERA SAN GIL - MOGOTES -

ONZAGA- SANTA ROSITA, RUTA 6403, EN EL DEPARTAMENTO DE

SANTANDER; para tal fin se legalizó el contrato No. 3374 de 2013.

Dentro del objeto de la obra y como principales actividades a realizar esta:

La construcción de obras de drenaje (alcantarillas y filtros), obras de contención,

concretos clase D, F y G, explanaciones, base granular y una superficie en mezcla

asfáltica tipo MDC-2.

Las obras de reconstrucción, pavimentación y/o repavimentación mencionadas

requieren ser contratadas en cumplimiento del programa de pavimentación de

infraestructura vial de integración y desarrollo regional diseñado por el Gobierno

Nacional, el cual se traducirá en beneficios económicos y sociales originados en los

ahorros en tiempo para los usuarios, en costos de operación de los vehículos y mayor

oportunidad y calidad de los productos agrícolas y agroindustriales.

De acuerdo al Acta de estructuración del Plan 2500, a continuación se relacionan

algunos de los principales lineamientos:

Se mantendrá el trazado geométrico actual de la vía, por tal motivo no se

efectuaran cortes ni rellenos de gran magnitud, para modificar curvas o

pendientes longitudinales.

Se mantendrá el ancho actual de las calzadas para vías secundarias y

terciarias, con un máximo de 6 metros y para vías primarias un ancho de 7

metros.

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1-6

La sección transversal existente de los corredores no será objeto de

modificación alguna.

No se harán intervenciones en aquellos sitios donde se presente fallas

geológicas.

No se incluirá la construcción, ni rehabilitación de puentes, lo anterior por

tratarse de un proyecto específico de pavimentación.

En el presente informe se establece la estructura de pavimento de acuerdo a las

condiciones geotécnicas, de cargas y medioambientales del sector en estudio.

Se presenta el estudio complementario entre las abscisas PR06+0000 a PR06+0600.

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2. OBJETIVOS

2.1 ALCANCE

Como criterio general, se tratar de establecer y/o comprobar los parámetros de

diseño para la ejecución de la obra en lo relativo a geotecnia para pavimentos

en base a lo establecido en los términos de referencia.

El procedimiento de investigación consistirá en la realización de perforaciones

a intervalos y profundidades definidos por el contratista de común acuerdo con

la firma Interventora.

2.2 OBJETIVOS

2.2.1 Objetivo General

Ejecutar los Estudios y Diseños para definir la estructura del pavimento que

soporte las cargas de transito estimada en el periodo de diseño de acuerdo a

las condiciones de materiales de la región y medioambientales.

2.2.2 Objetivos Específicos

1. Determinar unidades homogéneas en el aspecto geotécnico

2. Definir características de los materiales viales

3. Definir el espesor de las distintas capas de la estructura del pavimento.

4. Dar recomendaciones en el aspecto constructivo.

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3. LOCALIZACION DEL PROYECTO

3.1 LOCALIZACIÓN GENERAL DEL PROYECTO

El área del proyecto se localiza en el macizo de Santander, sobre la vertiente

occidental de la cordillera oriental y sobre la margen derecha de la cuenca del

rio Mogoticos, tributario del rio Fonce, el cual desemboca sobre el rio Suarez.

La ruta de acceso al proyecto y partiendo de la ciudad de Bucaramanga, inicia

por la carretera que de esta ciudad conduce a la ciudad de San Gil. Un

kilómetro antes de llegar a este municipio se desvía hacia el oriente para tomar

la vía que comunica los municipios de San Gil- Mogotes – San Joaquín –

Onzaga; en el K06+0000 adelante del desvió se encuentra el punto de inicio del

proyecto y termina en el K06+0600, en un sector con estructura de pavimento

deteriorado.

Localización en Suramérica

Grafica 1 Colombia en Suramérica

En la gráfica No. 1 se muestra la localización de Colombia en el ámbito Suramericano.

Colombia, de 1.141.748 km2 de

extensión, está situada al Noroeste de

América del Sur, es el cuarto país en

tamaño de la región, limita al norte con

aguas jurisdiccionales de Honduras,

Jamaica y Haití, al este con Venezuela

y Brasil, al sur con Perú y Ecuador, al

oeste con aguas jurisdiccionales de

Costa Rica y Panamá, y al noroeste

con Panamá.

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Las coordenadas geográficas generales del País son: Latitud 4º 35’ 56” al

Norte y Longitud 72º 04’ 51.30” al Oeste.

3.1.1 Localización del Proyecto

El área del proyecto se localiza en el macizo de Santander, sobre la vertiente

occidental de la cordillera oriental y sobre la margen derecha de la cuenca del

rio Mogoticos, tributario del rio Fonce, el cual desemboca sobre el rio Suarez.

Grafica 2 Localización en Colombia

Fuente: Wikipedia

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3.1.1.1 Localización Departamental

Grafica 3 Localización de San Gil en el Departamento de Santander.

Fuente: Wikipedia

Grafica 4 Localización de Mogotes en el Departamento de Santander.

Fuente: Wikipedia

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3.1.2 Aspectos Poblacionales

3.1.2.1 Departamento de Santander

Ubicación y localización geográfica:

El departamento Santander está situado en la zona nororiental del país en la

región Andina, localizado en las coordenadas 7°7´0”N 73°0´0”O.

Extensión y límites Cuenta con una superficie de 30.537 km2. Limita al norte

con los departamentos de Norte de Santander, Cesar y Bolívar, al occidente

con Antioquia, al sur con Boyacá y al oriente con Boyacá y Norte de

Santander.

Geografía física:

Se divide básicamente en dos sectores naturales: el Andino o montaña hacia

el oriente y el Valle del Magdalena Medio al occidente el que es relativamente

plano Las dos regiones cubren al departamento de norte a sur y por mitades

aproximadas.

La primera tiene mayor actividad humana, 77 municipios y sus alturas van

desde 250 a 4.000 msnm, todas las condiciones climáticas y producción

agropecuaria. Santander tiene sistemas desérticos, de bosque, páramos.

Clima: La superficie del departamento por pisos térmicos está distribuida así:

Páramo 2.723 km² que equivalen al 9% ubicados en los límites del norte de

Santander y Boyacá. Frío 5.250 km² con el 17%. Templado 7.452 con el 24%

que corresponde a la franja central de la geografía y cálido 15.525 km², el 50%

que corresponde al Valle del Magdalena Medio.

Actividades Económicas: La economía del departamento de Santander está

determinada por su vocación histórica a la producción agrícola. Entre las

http://es.wikipedia.org/wiki/Regi%C3%B3n_Andina_(Colombia)

http://es.wikipedia.org/wiki/Norte_de_Santander

http://es.wikipedia.org/wiki/Cesar

http://es.wikipedia.org/wiki/Bol%C3%ADvar_(Colombia)

http://es.wikipedia.org/wiki/Antioquia

http://es.wikipedia.org/wiki/Boyac%C3%A1

http://es.wikipedia.org/wiki/Msnm

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economías regionales colombianas, la de Santander es una de las que está

creciendo a un ritmo más acelerado.

Turismo: La industria del turismo ha sido impulsada en los últimos años con

atractivos como Panachi (Parque Nacional del Chicamocha) localizado

sobre el cañón del Chicamocha una de las maravillas naturales

de Colombia, cuenta con el teleférico más largo de Suramérica; bajo el

eslogan "Santander tierra de Aventura" el departamento promociona

deportes de aventura como el canotaje en los ríos Fonce, Suárez y

Chicamocha, espeleología en cuevas como: El indio, el yeso, el Nitro,

torrentismo, caminatas, cabalgatas por bosques entre otros.

Agricultura: el departamento es el primer productor nacional de caña de

azúcar, de tabaco negro, tabaco rubio, cacao, limón Tahití y yuca. Ocupa el

segundo lugar en producción avícola (huevos y carne de pollo), después de

Cundinamarca, y es el sexto departamento con mayor población de ganado

bovino.

También son importantes los cultivos de café, palma, y frutas:

sandía, piña, mandarina, naranja.

Agroindustrias: Avicultura, Capricultura, Apicultura, Cunicultura y Minería En

Santander, hacia el oriente del territorio, hay abundancia de yacimientos

(afloramiento) de minerales metálicos de origen ígneo-metamórfico (Oro,

plata), debido al tipo de roca. Claro está que también hay yacimientos de

minerales no metálicos (radiactivos) por cuanto los estratos geológicos se

presentan de manera desordenada, pero en menor proporción.

En el centro y occidente se concentran yacimientos de minerales no metálicos

de origen sedimentario y también algunos afloramientos de rocas ígneas

(municipios de Bolívar y Sucre). En el Valle del Magdalena, sobre terrenos

http://es.wikipedia.org/wiki/Panachi

http://es.wikipedia.org/wiki/Colombia

http://es.wikipedia.org/wiki/Agricultura

http://es.wikipedia.org/wiki/Ca%C3%B1a_de_az%C3%BAcar


http://es.wikipedia.org/wiki/Tabaco


http://es.wikipedia.org/wiki/Cacao

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Lim%C3%B3n_tahit%C3%AD&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Av%C3%ADcola

http://es.wikipedia.org/wiki/Caf%C3%A9

http://es.wikipedia.org/wiki/Palma

http://es.wikipedia.org/wiki/Frutas

http://es.wikipedia.org/wiki/Sand%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Pi%C3%B1a_(fruta)

http://es.wikipedia.org/wiki/Mandarina

http://es.wikipedia.org/wiki/Naranja

http://es.wikipedia.org/wiki/Avicultura

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Capricultura&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Apicultura

http://es.wikipedia.org/wiki/Cunicultura

http://es.wikipedia.org/wiki/Miner%C3%ADa

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sedimentarlos, terciarios y cuaternarios, se encuentran los yacimientos de

petróleo y carbón.

3.1.2.2 SAN GIL:

POSICIÓN GEOGRÁFICA

San Gil se encuentra ubicado a 96 kilómetros de Bucaramanga, capital

del Departamento de Santander, y a 327 kilómetros de la capital de la

República, Bogotá. Respecto al paralelo del Ecuador y Meridiano de

Greenwich, la cabecera municipal está localizada a 6º 33' de latitud norte y a

73º 8' de longitud occidental.

Es la capital de la provincia de Guanentá y tiene un área de 149.5 kilómetros

cuadrados; en la actualidad, su área urbana supera ligeramente las 1000Ha sus

límites intermunicipales son: por el norte con los municipios

de Villanueva y Curití, por el oriente con Curití y Mogotes, por el sur con el Valle

de San José y Páramo, y por el occidente con Pinchote, Cabrera y Barichara.

CLIMATOLOGÍA Y SUPERFICIE

San Gil por su altura de 1114 msnm posee una temperatura media de 24º C,

una máxima de 32º C y una mínima de 15º C; el régimen de lluvias oscila

entre 600 a 1800 milímetros al año con promedio de 1.200 milímetros, siendo

las épocas de mayor precipitación los meses de abril y mayo en el primer

semestre o de cosecha principal, y los meses de septiembre y octubre para las

siembras de mitaca. El 82.2 % de su piso térmico es cálido y sólo el 17,8 % es

medio.

http://es.wikipedia.org/wiki/Bucaramanga

http://es.wikipedia.org/wiki/Departamento_de_Santander

http://es.wikipedia.org/wiki/Bogot%C3%A1

http://es.wikipedia.org/wiki/Ecuador

http://es.wikipedia.org/wiki/Meridiano_de_Greenwich

http://es.wikipedia.org/wiki/Meridiano_de_Greenwich

http://es.wikipedia.org/wiki/Villanueva_(Santander)

http://es.wikipedia.org/wiki/Curit%C3%AD

http://es.wikipedia.org/wiki/Mogotes

http://es.wikipedia.org/wiki/Valle_de_San_Jos%C3%A9


http://es.wikipedia.org/wiki/P%C3%A1ramo_(Santander)

http://es.wikipedia.org/wiki/Pinchote

http://es.wikipedia.org/wiki/Cabrera_(Santander)

http://es.wikipedia.org/wiki/Barichara

http://es.wikipedia.org/wiki/Abril

http://es.wikipedia.org/wiki/Mayo

http://es.wikipedia.org/wiki/Septiembre

http://es.wikipedia.org/wiki/Octubre

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GEOMORFOLOGÍA

La mayor parte del territorio varía de ondulado a fuertemente ondulado y su

relieve corresponde a la cordillera Oriental andina. Sus montañas se levantan al

norte hasta el alto de la Legua y sigue elevándose hasta los pozos donde se

halla el aeropuerto a una altura de 1750 metros. Por el oriente se levanta la

cordillera hasta el Alto del Mirador, el de mayor altura que se eleva a 2.000

metros. Por el occidente la cordillera sube a la región de Guarigua hasta el

límite del Volador a 1400 metros, al sur se encuentra la montaña hasta el alto

de la meseta a 1800 metros de altura y desciende hasta formar el cauce del Río

Fonce, en el margen derecho del río asciende el terreno hasta la Cuchilla del

Encinal de igual altura con el alto de la meseta.

ECONOMIA

La población rural se dedica principalmente a la actividad agropecuaria, basada

en los cultivos semestrales de tomate, tabaco, fríjol y yuca; algunos

permanentes como café, caña de azúcar y cítricos. El renglón ganadero es

menor y representa el 20,25% del hato de Santander y el 17,2% de la

producción lechera del Departamento. Explotaciones alternas de piscicultura,

porcinos y de aviares empiezan a tener relevancia en el sector. Cuenta con un

amplio sector Industrial de Tejidos, Planta procesadora de Tabaco y fabricación

de productos de fique, Cementera, entre otras, que se encuentran a las afueras

de la ciudad.

San Gil capital provincial y una de las ciudades más importantes de la troncal

del oriente, es exaltada como Capital Turística de Santander desde julio de

2004. Estos reconocimientos llegan a fortalecerla como polo de desarrollo,

centro turístico y despensa agrícola del sur de Santander, apreciándose el

http://es.wikipedia.org/wiki/Cordillera_Oriental_(Colombia)

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=R%C3%ADo_Fonce&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=R%C3%ADo_Fonce&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Agropecuaria

http://es.wikipedia.org/wiki/Tomate


http://es.wikipedia.org/wiki/Fr%C3%ADjol

http://es.wikipedia.org/wiki/Yuca

http://es.wikipedia.org/wiki/Caf%C3%A9


http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%ADtricos

http://es.wikipedia.org/wiki/Leche

http://es.wikipedia.org/wiki/Piscicultura

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15

crecimiento constante de su población, del mercado regional y de sus

actividades financieras, industriales y académicas.

3.1.2.3 MOGOTES

POSICIÓN GEOGRÁFICA

Se encuentra ubicado a 33 km del municipio de San Gil, a 29 de San Joaquín

y a 47 de Onzaga, en el margen izquierdo del río Mogoticos.

Limita por el norte con el Municipio de Molagavita, por el oriente con los

municipios de Onzaga y San Joaquín, por el sur

con Ocamonte, Charalay Coromoro y por el Occidente con los municipios

de Valle de San José, San Gil y Curití.

CLIMATOLOGÍA Y SUPERFICIE

Mogotes posee una temperatura media de 18.6º C. Extensión total: 487,86 Km2

Extensión área urbana: 0,63 Km2; Extensión área rural: 487,2 Km

2

GEOMORFOLOGÍA

Con excepción de la llanura donde se levanta la población y de algunas riberas

de los ríos y quebradas, el relieve es sumamente escarpado; emergen alturas

como Alto del Canelo, Alto de las Flores, Alto de Gaital, Alto de los Cacaos,

Cuchilla de San José, Alto de Resina, Alto de los Chicharrones y Pico de la

Judía.

ECONOMÍA

La base principal de la economía en Mogotes es, y ha sido la agricultura, la cual

hace parte del sector primario, donde se desarrolla una economía tradicional,

caracterizada por el monocultivo de la caña panelera, ejerciendo una presión

http://es.wikipedia.org/wiki/Kil%C3%B3metro

http://es.wikipedia.org/wiki/Molagavita

http://es.wikipedia.org/wiki/Onzaga

http://es.wikipedia.org/wiki/San_Joaqu%C3%ADn_(Santander)

http://es.wikipedia.org/wiki/Ocamonte

http://es.wikipedia.org/wiki/Charala

http://es.wikipedia.org/wiki/Coromoro


http://es.wikipedia.org/wiki/San_Gil_(Santander)

http://es.wikipedia.org/wiki/Curit%C3%AD

http://es.wikipedia.org/wiki/R%C3%ADo

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16

socioeconómica sobre los recursos naturales debido al predominio del

minifundio y pequeña propiedad., además sobresalen cultivos de maíz, fríjol,

café, Fique.

La Agroindustria de panela es la mayor fuente de ingresos y generadora de

empleo en el municipio de Mogotes; existen 47 trapiches, los rendimientos por

hectárea de 80 a 200 cargas, las variedades utilizadas por los agricultores son

la República Dominicana (R D 7511) y la Azul Casa Grande, Coimbatore, que

sustituyeron la P. O. J. (2714 y 2878).

3.1.2.4 Condiciones demográficas

En la siguiente tabla se muestran los datos de población establecidos por el

Dane, (en el último censo) en el Departamento de Santander.

Tabla 1 Población de Santander, según censo

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Tabla 2 Tasa de crecimiento Departamental

3.1.3 Caracterización Vial

La vía San Gil-Mogotes, inicia por la carretera Bucaramanga –San Gil, un

kilómetro antes de llegar a este municipio se desvía hacia el oriente para tomar

la vía que comunica los municipios de San Gil- Mogotes – San Joaquín –

Onzaga

Como consecuencia de la caracterización vial se obtiene los siguientes

parámetros de diseño mínimos establecidos en los términos de referencia:

Tabla 3 PARAMETROS DE DISEÑO DE ACUERDO A LA CARACTERIZACION DE LA VIA

Parámetro Valor

Velocidad de diseño 40 km/h

Ancho de calzada 7 m

Radio mínimo de curva 40 m

3.1.4 Uso del Suelo

SAN GIL: San Gil, está conformada por 31 veredas comunicadas con la

cabecera municipal a través de carreteras. La mayoría de éstas son transitables

con bajo grado de dificultad en las épocas secas, en los períodos lluviosos

estas vías se tornan de difícil tránsito, circunstancia causada por el destapado

de las mismas. Las cuales son: Egidos y Pericos, Santa Bárbara, Puente Tierra,

San José de Monas, Bejaranas, El Jovito, Montecitos Bajo, La Laja, Guarigua

Alto, Chapala, Macanillo, Boquerón, Santa Rita, Versalles, Los Pozos, Las

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Joyas, La Flora, El Volador, Resumidero, Jaral, San Pedro, Alto del Encinal, El

Tabor, Buenos Aires, Ojo de Agua, Montecitos Alto, Palo Blanco, Alto

Campohermoso, Guarigua Bajo, El Cucharo, Hoya de Monas y Cañaveral.

MOGOTES: Dentro de sus riquezas naturales encontramos el Hoyo de los

pájaros, la Cueva del Indio, El pozo del Pino, La cascada del diablo, parque de

los arrayanes. Y un Distrito de Manejo Integrado que busca la protección del

roble Blanco y Negro colummbus albanus y querkuas humbolthi, además de

una cantidad de recursos de fauna y flora entre ellos; oso de anteojos,

oropendulas, colibrí de cola tijera, pava, monos aulladores, orquídeas.

4. INFORMACIÓN EXISTENTE

No se dispone de información previa sobre conteos, geotecnia o diseños de

estructura de pavimento, por lo tanto la información técnica correspondiente es

de recolección de los consultores actuales.

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4.1 Geología Regional

Grafica 5 Mapa geológico Mogote

Las principales formaciones geológicas del sector en estudio se reseñan así1:

1 Tomado de www.mogote-santander.gov.co

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20

b. FORMACIÓN SILGARÁ. (pDS)

Nombre propuesto por Ward, D. et al. (1973) para referirse a una secuencia de

rocas clásticas metamorfizadas de estratificación delgada, compuesta por

filitas, cuarcitas, esquistos, metareniscas y menores cantidades de pizarra y

filita calcárea, cuya sección tipo se localiza en la Quebrada Silgará, afluente del

Río Salamanca al Occidente de Cáchira.

Las relaciones estratigráficas, las diferencias composicionales y algunos datos

estructurales, por lo menos sugieren que la Formación Silgará suprayace al

Complejo Bucaramanga e infrayace discordantemente a la Formación Floresta.

Esta Formación Silgará le han asignado tentativamente una edad del Cámbrico

al Ordovícico (WARD, D et al., 1973), equivalente en parte al Grupo Quetame

(CAMPBELL, 1965), al Grupo Güejar (TRUMPY, 1943) y posiblemente es

comparable con la Serie de Perijá (RADDELLI, 1962; FORERO,1969, 1970;

TSCHANZ, CH. et al., 1969).

En el área de estudio se encuentra expuesta en dos zonas del municipio: Una

pequeña franja al Norte en el corregimiento de Pitiguao, y al Sur Occidente del

casco urbano como franja alargada en las veredas de Guayaguata y Arenal.

Los afloramientos se presentan mal conservados los cuales se han descrito

macroscópicamente como Esquistos micáceos y cuarcitas, el primero de grano

fino a grueso, presentando foliación y color que varía de verde claro a blanco.

Localmente presenta segregaciones de cuarzo en forma lenticular. La cuarcita

es predominantemente rosada y blanco - grisácea, muy dura; localmente

presenta niveles moscovíticos muy delgados y variaciones de meta - areniscas.

c. FORMACIÓN FLORESTA (DFM)

El término Floresta originalmente fue creado por A. Olsson y T. Ramírez (en

HUBACH, 1957); luego fue estudiado como Formación Floresta por Botero

(1950). Posteriormente fue redefinido como miembro Floresta por Cediel

(1969) y últimamente elevado al rango de Formación Floresta (MOJICA y

VILLARROEL, 1984). La unidad aflora en pequeñas áreas al Norte de

Bucaramanga y en jurisdicción de los municipios de Cerrito, San Joaquín,

Onzaga y Encino al Oriente y Sur Oriente del Departamento de Santander

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SANTANDER, MODULO 3

21

formando una faja norte-sur que se extiende al este ocupando gran parte del

cuadrángulo I-13, en el cual Vargas et al.(1976) la denomina faja Mogotes-San

Joaquín. El espesor varía entre 600 y 700 m (BOTERO, 1950).

En el área de estudio, aflora al Sur Este (SE) del casco urbano de Mogotes, en

las veredas de Cabecera, San José, Vega Grande, San José, Guare y San

Miguel.

Macroscópicamente se observa un conjunto ligeramente metamorfiado filitas

verdes y azulosas, argilitas grises a verdes, pizarras grises, cuarcitas.

3.2.2 ROCAS ÍGNEAS.

El Batolito de Mogotes es uno de los más grandes del Macizo de Santander, al

sur de este Municipio instruye las formaciones Silgará y Floresta.

a. CUARZO - MONZONITA DEL BATOLITO DE MOGOTES (JRCM):

En estos batolitos las rocas son de composición cuarzomonzonítica

principalmente con variaciones locales a granito y granodiorita.

Las dataciones radiométricas efectuadas en varios de estos cuerpos plutónicos

dieron edades comprendidas entre 172 ± 7 m.a. y 195 ± 7 m.a (GOLDSMITH,

R. et al., 1971) que indican una edad del Jurásico. Jura-Triásica.

En el área de estudio Instruye, aflorando como una gran masa al Nor - Oriente

y Sur –Oriente de la cabecera Municipal, abarcando veredas de Gaital, Flores,

Cerro Negro, Cuchiquira, Túbuga, Quebradas, San Isidro, Santa Rita,

Calichana, Palmas, Felizco. Macroscópicamente se observa Cuarzomonzonita

rosada-naranja, gris-rosácea o blanco-rosácea, equigranular. Esta roca tiene

granos de feldespato potásico; se meteoriza fácilmente y origina un suelo de

color crema-café-naranja, ya que contiene iguales porcentajes de Oligoclasa,

feldespato potásico, cuarzo y biotita.

4.2 Geomorfología

Las condiciones climáticas, litológicas y estructurales, determinan las

características de expresión geomorfológica que existen en la zona.

Geomorfológicamente se destacan una zona de topografía montañosa con

pendientes transversales fuertes.

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22

Gráfica 1 Mapa geomorfológico Mogote

5. TRABAJOS DE CAMPO

5.1 EXPLORACIÓN GEOTÉCNICO

La exploración de campo en el área de la geotecnia vial consistió de apiques en

las abscisas PK06+0180, PK06+0260, PK06+0439, hasta una profundidad de

aproximadamente 1.5 m, en donde se definieron los distintos estratos

constituyentes de la estructura actual del pavimento. De cada estrato se

realizaron ensayos para clasificación de los suelos:

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Gradación

Limite liquido

Limite plástico

Igualmente a nivel de subrasante se realizaron CBR “inalterados” en el caso de

suelos granulares se realizaron CBR de laboratorio y densidad de campo para

determinar el valor de CBR actuante.

En el anexo de este volumen se muestran los datos de campo.

Tabla 4 Registro estratigráfico de los apiques ejecutados

De los registros de exploración de campo se muestra una primera capa

corresponde a una carpeta asfáltica de espesor variable y que en campo se

muestra con un muy alto porcentaje de deterioro superficial, que la hace

funcionalmente inaceptable. Luego subyace una capa de material granular con

característica propia de una subbase (sin que lo sea en rigor) en el primer

apique se encuentra una capa intermedia de material altamente contaminado

con suelos finos arcillosos a esa subbase subyace una capa de material

granular, solo en el estrato 3 se encuentra en contacto directo con la subrsante.

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24

En consecuencia las secciones son totalmente heterogénea y desiguales en su

respuesta estructural.

6. CARACTERIZACION GEOMECANICA

Los estudios geotécnicos incluyen los aspectos que comprenden el estudio de

la subrasante y el diseño del pavimento, para lo cual se identificaron sectores

homogéneos desde los puntos de vista litológicos, de capacidad de soporte de

la subrasante y de nivel de tránsito.

6.1.1 Estudio de sectorización

La exploración de campo se realizó tomando muestras de la subrasante con

sondeos manuales en los PK06+0180, PK06+0260, PK06+0439

aproximadamente cada 120 m, se extrajeron muestras inalteradas para CBR, y

Proctor con equipos modificado. Se tomaron muestras en cada estrato para

determinar la clasificación de los suelos y determinar sus condiciones de

humedad natural.

En la siguiente tabla se resumen los datos obtenidos en la exploración.

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Tabla 5 Resumen de ensayos de caracterización geotécnica

Sondeo / cata: 1 2 3

Profundidad inicial (m): 0.38 0.70 0.38

Profundidad final (m): 0.90 1.00 0.90

Profundidad media (m): 0.64 0.85 0.64

Tamiz Granulometría 1 Granulometría 2 Granulometría 3

(mm) Pasa (%): Pasa (%): Pasa (%):

100 100.00 100.00 100.00

80 100.00 100.00 100.00

63 100.00 100.00 100.00

50 100.00 100.00 100.00

40 100.00 90.40 100.00

25 99.30 78.00 100.00

20 90.10 60.20 100.00

12.5 79.20 46.80 100.00

10 66.90 40.10 100.00

6.3 58.75 36.10 100.00

5 50.60 32.10 97.10

2 45.40 27.35 96.10

1.25 40.20 22.60 95.10

0.4 38.60 22.40 94.60

0.160 37.10 20.90 67.30

0.080 35.90 8.50 64.70

LL (%) 48.50 0.00 67.00

LP (%) 29.37 0.00 36.22

IP (%) 19.13 0.00 30.78

Humedad natural (%) 14.70 30.50 6.00

Densidad seca (gr/cm3) 1.81 1.84 1.78

H/LL 0.30 0.09

H/LP 0.50 0.17

No colapsable Suelo colapsable No colapsable

1.15 2.60 0.95

Marcador

Indice de consistencia

Ic (C.R.)= 1.767 1.982

Indice de liquidez

IL= -0.767 -0.982

Indice de compresión

Cc= 0.347 -0.090 0.513

Contracción lineal

CL (%)= 8.981 0.000 14.451

Indice de Grupo 2 20

Clasificacion AASHTO A-7-5 A-1-a A-7-5

Clasificacion USCS GM GP GM MH

Descripcion

Suelo de partículas

gruesas. Suelo de

partículas gruesas

con finos (suelo

sucio).


gruesas.(

Nomenclatura con

símbolo doble).


finas.

Colapsabilidad

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Grafica 6 Gradaciones apiques

Grafica 7 Abaco de Casagrande Apiques

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Tabla 6 Resumen caracterización subrasante

Seccion ABSCISA PROFUNDIDAD (m)Humedad.

Natural (%)

%Pasa Tamiz

No 10

%Pasa

Tamiz No 40

%Pasa Tamiz

No 200

Limite

Liquido

Indice de

PlasticidadCBR

NEVEL

FREATICO

Indice de

GrupoA.A.S.H.T.O U.S.C

1 PK06+0180 0.5 14.7 45.4 38.6 35.9 48.5 19.1 18.6 2 A-7-5 GM

2 PK06+0260 0.8 30.5 27.4 22.4 8.5 NL NP 15.0 A-1-a GP GM

3 PK06+0439 0.5 6.0 96.1 94.6 64.7 67.0 30.8 3.1 20 A-7-5 MH

No presente

Grava con precesncia de arcilla color griz

Grava con arcilla rojiza

Arcilla limosa rojiza

LOCALIZACION CARACTERIZACION CLASIFICACION

DESCRIPCION

De acuerdo a la clasificación de los suelos de subrasante, se podría esperar un

mejor comportamiento en lo que respecta a la capacidad de soporte, pero se

muestra que el suelo una vez saturado, prevalecen las características de sus

contenidos de arcillas, las cuales presentan una mediana expansión y baja

capacidad de soporte.

Tabla 7 Característica del suelo de acuerdo al índice de grupo

Análisis de las condiciones de humedades: En la tabla No. 6 se observan las

humedades naturales y las obtenidas de los ensayos de consistencias.

Las humedades naturales reportadas son moderadas e inferiores a las

humedades del límite líquido, lo cual significa que existen suelos de

consistencia media a baja y por su ubicación por debajo del límite plástico es

propio de suelos normalmente consolidados.

Por correlación2, se determina la compresibilidad de los suelos naturales así:

2 K. Terzaghi, Teoretical Soil Mechanic, John Wiley & Son, 1943

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Tabla 8 Correlación entre la compresibilidad y limite liquido de los suelos

Término utilizado Limite Liquido (LL)

Ligera a baja

compresibilidad

0 - 30

Moderada a intermedia 31 - 50

Alta compresibilidad 51 y mayor

La compresibilidad en los apiques 1 y 3 es moderada a intermedia.

Igualmente se determina la plasticidad y resistencia en estado seco:

Tabla 9 Correlación entre el IP y la resistencia seca de los suelos

Término utilizado Índice de plasticidad

(IP)

Resistencia en estado

seco

No plástico 0- 3 Muy baja

Ligeramente plástico 4-15 Ligera

Medianamente plástico 15 - 30 Mediana

Muy plástico 31 o mayor Alta

Los suelos son plásticos a medianamente plásticos (a excepción de sondeo 2),

con resistencia seca alta, pero muy susceptibles en la presencia de agua,

modificando sus capacidad de soporte.

Clasificación de los suelos - sectorización: La estratigrafía del corredor nos

muestra una alta heterogeneidad en los suelos constituyentes de la subrasante

o los suelos naturales pero excepto del sondeo 2, todos poseen un mediano

porcentaje de arcillas.

Condiciones de los drenajes y subdrenajes existentes: Se observan deficiencia

de obras de drenaje y la ausencia total de subdrenajes; dada la alta pluviosidad

de zona se puede esperar movimientos de aguas subsuperficial y subterránea,

lo cual índice en la estabilizada de las laderas y en la resistencia de los suelos

de fundación para pavimento.

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6.1.2 Condiciones climáticas – pluviografia y ambientales

La temperatura media anual del municipio de Mogote es de 18.6ºC, según

registros climatológicos de la zona, compatible con la altura media de 1700 m

sobre el nivel del mar. La precipitación media es de 2,693 mm/año.

Gráfica 2 Condiciones climáticas Mogote

6.1.3 Materiales viales propuestos

Los suelos presentan alguna presencia de granulares y se consideran,

medianamente apto como subrasante.

Afirmado o rellenos: El material de rellenos se debe cumplir lo dispuesto en los

artículos 300 - 07 y 311 - 07 de las especificaciones generales de construcción,

además este material debe tener como mínimo un CBR de 15%.

Súbase: El material de súbase debe cumplir todo lo dispuesto en los artículos

300 - 07 y 320 - 07 de las especificaciones INVIAS y el CBR a una densidad del

95 % del Proctor modificado deberá ser mínimo 30%.

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Base granular: Este material deberá cumplir todo lo establecido en los artículos

300 - 07 y 330-07, de las especificaciones INVIAS actualizadas, el CBR a una

densidad del 95 del Proctor modificado deberá ser mínimo del 100%.

Carpeta asfáltica: dada las condiciones climáticas y de tráfico de la región se

debe garantizar un adecuado comportamiento de la carpeta asfáltica, y cumplir

con lo establecido en la especificación 450-07 del INVIAS, por la situación de

temperatura y transito se recomienda utilizar asfaltos de penetración 60 - 70.

Geotextil: El geotextil a utilizar cumplirá funciones de separación y debe ser

como mínimo de tipo NT-2000.

6.1.4 Transito

De acuerdo a conteos y tomado del Estudio de Transito el pavimento se debe

diseñar para un número de ejes equivalentes a 8.2 ton de 865,861. Debido a

esa condiciones de tráfico se debe diseñar utilizando el Manual de Medios a

Altos Volúmenes de Transito del INVIAS o con una metodología adecuada que

involucre los factores necesarios para garantizar un adecuada serviciabilidad y

una suficiente capacidad de la estructura para soportar las solicitaciones

esperadas.

Tabla 10 Número total de vehículos y ejes en el periodo de diseño

FUENTE: PROPIA

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31

La mayor incidencia en efecto de carga para el pavimento lo representan los

camiones C3.

El número total de ejes equivalentes a 8.2 ton es: 865,861

6.1.5 CBR de diseño

Dado la heterogeneidad de las secciones, tanto en las capas costitutivas de la

estructura del pavimento existente, así como la respuesta de resistencia de la

subrasante, y que la sección de diseño es relativamente pequeña (inferior a un

kilómetro) y que con tres secciones es inapropiado hacer una análisis

estadístico probabilístico de alta confiabilidad, se toma como sección de diseño

la del apique 3, PR06+439, donde el valor del CBR es de 3.1%.

CBRDISEÑO = 3.1%

Debido a que la resistencia de los suelos de subrasante, en especial de los

finos, se encuentra directamente asociada con las condiciones de humedad y

densidad que ellos presentan, para el propósito de dimensionamiento del

pavimento se recomienda determinar la resistencia de la subrasante bajo las

condiciones más húmeda que sea de esperar una vez el pavimento haya sido

puesto en servicio.3

CBR DE DISEÑO METODOLOGÍA AASHTO

La AASHTO4 establece que el módulo de diseño sea el promedio de las

distintas condiciones encontrada en la unidad de diseño y establece que de

acuerdo a las condiciones de humedad y tráfico esperado se determine el valor

de capacidad de soporte de a los siguientes pasos reseñados en la nota 5

página II-72:

1. Seleccionar un espesor de base determinado como solución probable.

2. Determine la perdida de serviciabilidad.

3. Determine la capacidad de soporte del subrasante y de la base

3 Manual de diseño de Pavimentos de Medios y Altos Volúmenes de Trafico del INVIAS

4 Aashto Guide for Design of Pavement Structures 1993

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estimada.

4. Determine el número de ejes equivalentes a 8.2 para las condiciones de

humedad establecidas (porcentual del total esperado).

5. Determinar los valores aceptables (admisibles) de numero de ejes

equivalentes a 8.2 ton para cada época del año (o condiciones de

humedad)

6. Calcular el valor de daños de cada época o condición de humedad.

7. Calcule el daño total y con el valor promedio estime el valor de

capacidad de soporte de acuerdo a las distintas condiciones de

humedad de la vía.

Mr de Diseño para la subrasante:

Para este tipo de suelos se recomienda utilizar, a falta de ensayos dinámicos, la

siguiente expresión para determinar el módulo resiliente de la subrasante

Mr (psi) = 100CBR

Con lo cual se obtiene un módulo de la subrasante de 310 kg/cm2

6.2 Consideración de material existente – material de renivelación.

Debido a que en la exploración geotécnica se verifica espesores de materiales

granulares existentes en la vía, dado su bajo espesor y las condiciones de

contaminación y fatiga, no se considera el aporte estructural de los granulares

remanentes intermedios entre la subrasante y la nueva estructura, del diseño

geométrico se observa material tipo subbase en un espesor de 31 cm en la

sección de diseño, por lo tanto se considera ese espesor y su aporte a la

estructura del pavimento.

El promedio se estima como espesor útil 31 cm de materiales remanentes y de

aporte por renivelación correspondiente a un material tipo afirmado con un

regular grado de contaminación y fatiga.

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Para las capas granulares se utiliza en el presente informe las expresiones

propuestas por Barker5 y otros para calcular el módulo resiliente de aporte así:

Para súbase granular o rellenos:

Esr: Modulo de la subrasante (Kg/cm2)

Esb : Modulo de la súbase granular (kg/cm2)

Ebg: Modulo de base granular (kg/cm2)

hsb : Espesor de la súbase granular (cm)

hbg. Espesor de la base granular (cm)

Obtenemos un módulo de aporte de los granulares intermedios (existente) de

699.4 kg/cm2

Para efecto del diseño del pavimento se determina el modulo combinado de la

subrasante considerando el aporte del material granular existente de acuerdo a

la teoría de IVANOV.

Dónde:

a: radio de la huella en mm

Es: módulo de la subrasante (kg/cm2)

hm: espesor del reemplazo en cm

Em: modulo del material de mejoramiento (kg/cm2)

Ecc: modulo del sistema combinado (kg/cm2)

5 BARKER W.R., BRABSTON W.N., CHOU Y.T “A general system for the structural design of flexible pavements” IV Conference. Ann Arbor 1977.

)13.1)(log*)(log56.1log62.0log35.5( srsbsrsb EhEhEsrEsb

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Tabla 11 Modulo combinado subrasante Ivanov

CBR capa combinada - %

CBRsubrasante - %

Modulo de la

subrasante 1 (Es)

Ecuacion AASHTO -93

310

Kg/cm2

Modulo de la capa

combinada requeridaKg/cm2

Altura del reemplazo

propuesta31

cm

Modulo de capa de

reemplazo (Em)

Ecuacion de la Shell

699

Kg/cm2

n 1.384 -

a 107.6 mm

Modulo combinado

calculado(Ecc)

594.5Kg/cm2

De acuerdo a los cálculos realizados el modulo combinado de la subrasante de

diseño es 594.5 kg/cm2.

7. DISEÑO DE PAVIMENTO METODO AASTHO - 93

Actualmente existen un sinnúmero de metodología de diseños dentro de las

cuales se califican como empíricas o mecanicistas, dependiendo de los

insumos que utilizan para establecer algunas variables de diseño y de la forma

como se obtiene el resultado final de los espesores de la estructura y de su

características de comportamiento mecánico, cuando estas se pueden

establecer.

En el país el INVIAS ha establecido Manuales de Diseño para pavimentos,

distinguiendo el rango de carga esperado en el periodo de diseño, estos tienen

como plataforma el método AASHTO - 93 y las condiciones regionales de

clima, carga y tipo de materiales viales. La tendencia moderna es a utilizar

métodos mecanicistas y sistemas de diseños como el AASHTO 2002, donde,

dependiendo del nivel de detalle de la información primaria, se utilizan sistemas

mecánicos multicapas basados en las ecuaciones de Boussinesq de 1885 y

refinadas las soluciones posteriormente por Burmister en 1945.

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La metodología a utilizar en este diseño corresponde a la establecida por la

AASTHO -93 y actualizada o complementada en el año de 1998.

Posteriormente se hace un análisis mecánico de la estructura diseñada, para

determinar si cumple con los esfuerzos y deformaciones admisibles de las

funciones de transferencias como las de la Shell de acuerdo a consideraciones

medioambientales predominantes en la zona del proyecto. Además se chequea

las deflexiones máximas en base a datos tomados en forma experimental y

reseñada en la literatura técnica.

Procedimiento General

El diseño estructural se basa en la determinación de los números estructurales

de las distintas capas del pavimento, considerando las condiciones de drenaje

(coeficiente m¡), el aporte estructural de los materiales (coeficiente a¡) y los

espesores de las capas estructurales

(D¡). = SN1+SN2+SN3+SN4

Donde SNi corresponde a la carpeta asfáltica, SN2 a la base granular, SN3 a

súbase granular y SN4 a los materiales granulares remanentes u otra capa de

material de aporte. La ecuación anterior no determina una solución única; de

las posibles combinaciones de espesores se debe escoger la solución más

viable desde el punto de vista técnico y económico.

El número estructural SN se debe calcular con la ecuación modificada de la

AASTHO:

El procedimiento para determinar los espesores de diseño usualmente inicia

con las capas superiores.

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Grafica 8 Esquema general de diseño

1.0 Usando E2 como MR se determina el SN-i, necesario sobre la base granular

y se calcula el espesor de la carpeta asfáltica.

2.0 Usando E3 como Mr se determina el SN2, necesario sobre la súbase

granular y se calcula el espesor de base granular.

3.0 En base al módulo resiliente de la subrasante Mr, se resuelve la ecuación

de la AASHTO y se determina SN3 y con esto el espesor de la capa de

súbase.

Anotamos aquí, que es técnicamente inadecuado, cuando se sique el proceso

de diseño, disminuir o modificar los espesores de la estructura obtenida en el

diseño, por consideraciones de análisis con otros sistemas de diseño o de

comprobación. Se aceptan ajustes de espesores en base a redondeo de los

espesores de acuerdo a secciones técnicamente construibles. Los espesores

obtenidos por el método AASHTO son llamados por algunas personas

"económicamente desbalanceados", por lo cual manipulan el espesor del

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SANTANDER, MODULO 3

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concreto asfáltico a valores mínimos, lo cual es violatorio del análisis de capas

y constituye un diseño viciado. Esto se encuentra con frecuencia en

publicaciones publicitarias sobre productos para la estabilización o el refuerzo

de algunos componentes de los pavimentos6.

7.1 MATERIALES

Los materiales a utilizar son:

Carpeta asfáltica tipo mdc-2

Base granular CRB >100%

Súbase granular CBR>30%

Relleno granular remante o material de afirmado de renivelación CBR>15%

Subrasante CBR promedio > 3.1%

En esta metodología, se considera como factor importante de diseño el índice

de serviciabilidad y la perdida de serviciabilidad en transcurso de la vida útil del

pavimento. Para efecto de este diseño se considera un índice inicial de 4.1 y un

índice servicio final de 2.0, con lo cual se tiene

1.20.21.4 PSI

La confiabilidad asumida debido al tipo de vía (secundaria) es de 90%, con un

error estándar combinado de las predicciones de tránsito y comportamiento de

0.45 y una desviación estándar de 1.282.

7.2 MÓDULOS DE DISEÑO

De la Guía de Diseño se obtienen los valores de coeficientes estructurales de

las distintas capas del pavimento

Módulo de la mezcla asfáltica: Se adopta la metodología propuesta por el

Instituto del Asfalto modificado por Miller para determinar el valor del módulo

elástico de la mezcla a la temperatura de operación de la vía.

6 Curso de Actualización en pavimentos – Ing. Luis Ricardo Vásquez Varela - 2002

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38

Temperatura de la mezcla asfáltica (Tmix): se considera que las variaciones de

la temperatura de la zona del proyecto tienen influencia directa sobre las

características mecánicas y dinámicas de los materiales asfálticos (módulo de

elasticidad dinámico). La temperatura media anual ponderada del aire en el

sector de influencia es de 19°C, la temperatura máxima más probable de la

mezcla (en sus fibras más profundas) de acuerdo a las características del

sector (T mix) es determinada por la expresión desarrollada de Witczak:

64

34

4

11

zzTT amix

Ta: temperatura media anual en ºF

Z: medido en el tercio del espesor del pavimento en pulgada

De acuerdo a lo anterior Tmix = 30.1ºC

Dónde: |E*| = Modulo dinámico (10

5 psi)

f: frecuencia en Hz T: es la temperatura del pavimento en °F

h(106,70): es la viscosidad del asfaltos a 70°F (megapoise)

P77°F: Penetración en asfalto original a 77°F

P200: es el pasa 200 de la gradación de la mezcla.

Va: es el volumen de los huecos con aire.

Vb: es el volumen de asfalto

Pac: porcentaje de cemento asfaltico por peso.

Popt: porcentaje óptimo de asfalto.

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39

Índice de penetración y temperatura T800 del asfalto: Disponiendo de asfalto de

Barrancabermeja en las cuales tenemos las siguientes características

promedio:

Penetración: 70 0.01 mm

Punto de ablandamiento: 47.7 °C

Del diagrama de Heukelom se determina el Índice de penetración es de

-1.3

Para las mezclas promedio de las regiones tenemos:

Tabla 12 Parámetros mezcla asfáltica

Parámetro Valor

Volumen de vació (Vv) % 4

Volumen de asfalto (Va) % 13

Viscosidad absoluta a 21ºC (106 poise) 3.11

Clasificación del asfalto AC 20

Frecuencia de aplicación de carga (hz.) 10

Duración de la carga (seg.), para 10 cm

de espesor de mezcla asfáltica

0.022

Temperatura media de la mezcla (ºC) 30

Temperatura de reblandecimiento (anillo y

bola) ºC

48

Pasa 200 (%) 7.1

Retenido en tamiz ¾” 0

Retenido en tamiz 3/8” 22

Retenido en tamiz No. 4 45.

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40

Tabla 13 Modulo elástico mezcla asfáltica

Parametro Descripcion Valor

Pac

Porcentaje de cemento asfaltico

por peso de la mezcla5.2

Vb

Contenido optimo de asfalto en

volumen 10.90

P200 Porcentaje pasa tamiz No. 200 6.60

f Frecuencia de carga (Hz) 8.00

Vv Volumen de vacios 5.50

h(106,70)Viscosidad del cemento asfaltico en

megapoise a 70°F

T Temperatura de la mezcla en °F 86.13

P77°F Penetracion del asfalto a 77°F (25°C) 59.00

h(106,70)Viscosidad del cemento asfaltico en

megapoise a 70°F3.84

C1 Constante 1 1.646

Cx Constante exponente 1.750

C2 Constante 1 -0.345

E (psi) Modulo de la mezcla asfaltica (psi) 371,895.22

DATOS

RESULTADOS

El módulo elástico de la mezcla asfáltica a la temperatura media de uso es de

371,895.2 psi (26,032 kg/cm2)

Coeficiente de drenaje. Considerando que los materiales granulares son limpios

y de bajos IP, y que los niveles de exposición a niveles de saturación son con

porcentaje entre 5-25%, se tiene los siguientes valores de coeficientes de

drenaje:

Tabla 14 Coeficiente de drenaje Base granular 0.9

Súbase granular 0.9

Rellenos 0.9

Coeficientes estructurales

Para la base y súbase se tiene que:

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41

Dónde:

a2: coeficiente estructural de base granular

E2: módulo resiliente de la base granular

a3: coeficiente estructural de súbase granular

E3: módulo resiliente de la súbase granular

La súbase granular a utilizar debe tener un CBR de 30% a lo que le

corresponde un coeficiente estructural de 0.11 (Msubbase=15,158 psi) y la

base granular será de CBR mínimo del 100%, a lo que le corresponde un

coeficiente estructural de 0.14 (Mbase = 27,912 psi).

Tabla 15Coeficiente estructural AASHTO para súbase granular

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SANTANDER, MODULO 3

7-1

Tabla 16 Coeficiente estructural AASHTO para base granular

Para determinar el número estructural de la mezcla asfáltica se requiere conocer el modulo elástico de la carpeta asfáltica a 20°C . Donde Eca, es el modulo elástico de la mezcla asfáltica a 20°C y el coeficiente estructural de esta debe ser mayor a 0.20 y menor a 0.44.

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7-2

Para las condiciones de servicio el coeficiente estructural de la mezcla seria de 0.29, y

para 20°C de 0.44, para efecto de diseño se toma el valor de 0.38.

ESPESORES MINIMOS

La Guía de diseño de AASHTO7 recomienda los siguientes espesores mínimos para

carpeta asfáltica y base granular de acuerdo al nivel de transito del proyecto.

Tabla 17 Espesores mínimos AASHTO

Capa Espesor

cm

Carpeta asfáltica 7.5 Base granular 15.0

Utilizando una rutina de diseño se resuelve la ecuación de la AASTHO – 93 y se

determinan los espesores de diseño, de acuerdo a las consideraciones aquí

establecidas.

7 Aashto Guide for Design of Pavement Structures Pag -11-35 Table "Minimum Thickness (inch)"

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7-3

Tabla 18 Diseño método AASHTO -93

Ecuación AASHTO - 93 Pavimentos Flexibles Sistema Ingles S.I. (cm)

Numero de ejes equivalentes de 8.2 ton 865,861.00

Serviciabilidad inicial 4.10

Serviciabilidad final 2.00

Modulo resiliente de la subrasante (psi) 8,492.80

Confiabilidad 90.00

Desviación estándar del error (So) 0.45

Modulo mezcla densa en caliente (psi) 340,000.00

Modulo base granular (psi) 29,500.00

Modulo subbase granular (psi) 17,000.00

Coeficiente de drenaje base granular 0.90

Coeficiente de drenaje subbase granular 0.90

Desviación normal para la servicibilidad (Zr) -1.282

Coeficiente estructural mezcla densa 0.388

Coeficiente estructural base granular 0.136

Coeficiente estructural subbase granular 0.121

Coeficiente estructural mezcla densa 0.380

Coeficiente estructural base granular 0.140

Coeficiente estructural subbase granular 0.110

Numero estructural requerido

Espesor mezcla densa en caliente (pulg) 5.11 12.97

Espesor base granular (pulg) 3.73 9.47

Espesor subase granular (pulg) 6.38 16.19

Espesor mezcla densa en caliente (pulg) 5.12 13

Espesor base granular (pulg) 9.84 25

Espesor subase granular (pulg) 0.00 0

Numero estructural diseño

Numero de ejes equivalentes de 8.2 ton diseño

Coeficientes estructurales asumidos

Resultado de calculo coeficientes estructurales

Calculos teorico de diseño

Espesores asumidos diseño

3.134

3.185

962,902

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8-4

Grafica 9 Estructura de diseño

Se debe retirar la carpeta asfáltica deteriorada, en su totalidad, renivelar y compactar

los granulares remanentes y colocar una capa de base granualr de acuerdo a las

especificaciones INVIAS y posteriormente la capa de mezcla densa en caliente tipo

mdc-2, previo imprimación de la capa granular.

8. VERIFICACION MECANICISTA

Utilizando metodología mecanicista se hace el chequeo comparativo de la estructura de diseño obtenida por metodología AASHTO – 93

8.1 PARAMETROS DE CONTROL

8.1.1 CBR Y Mr DE DISEÑO

Para el nivel de tránsito, se recomienda utilizar el percentil 75 u otro adecuado al nivel de cargas y al tipo de vía, en este caso se utiliza el de la sección de diseño 3.1%

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8-5

Tabla 19 Percentil de diseño de acuerdo a nivel de transito recomendado por el Instituto del Asfalto (IA)

En base a lo anterior el módulo resiliente de la subrasante tiene el siguiente valor Mr = 310 kg/cm

2

De acuerdo a estimación anterior el modulo elástico de la mezcla asfáltica para las condiciones de servicio es: Masf = 26,032kg/cm

2

8.1.2 FUNCIONES DE TRANSFERENCIAS – VALORES ADMISIBLES

En pavimentos asfálticos, los principales deterioros se asocian a fenómenos de

agrietamiento por tensión en la fibra inferior de la mezcla asfáltica y deformación

permanente por compresión de la fibra superior de la subrasante.

Los orígenes del agrietamiento más considerado es el generado por la aplicación de

cargas repetidas que induce la fatiga del material, donde la carga repetida la puede

inducir el tránsito vehicular (propagación ascendente), o los ciclos de temperatura

existentes en el sitio (propagación descendente).

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8-6

Gráfica 3 Sistema de falla por agrietamiento por tensión

Fuente: Concepto mecanicista de pavimentos SCT.

Las deformaciones permanentes se originan por la compresión y consolidación vertical

del material ante la acción de los esfuerzos normales y cortantes, transmitidos por el

flujo vehicular.

La deformación permanente que observamos en la superficie de rodamiento, es la

suma acumulada de la contribución de todas las capas de la sección estructural en un

pavimento. Sin embargo, es práctica común para fines de diseño, que la componente

principal se debe al terreno de cimentación, y que la que resulta de las otras capas se

puede controlar con una buena selección de materiales y prácticas constructivas

adecuadas.

Deformación máxima admisible a tracción en la carpeta asfáltica Para efecto de los diseños se utilizaran las expresiones matemáticas resultante de los

ensayos de la Shell (basados, principalmente, de los resultados de la pista de la

AASHO).

Las ecuaciones de la Shell, del diseño para control de las deformaciones de tensión

en la fibra inferior de carpeta asfáltica, corresponde a las reseñadas en “A Review of

Perfomarce Model and Test Procedures with Recommendations for Use in the Texas

M-E Desing Program” Fuje Zhou et al 2008; y que la expresión en sistema inglés es:

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8-7

Formula Shell Modificada para confiabilidad del 95% La ecuación en sistema internacional se muestra a continuación.

2.0

6

36.0

10

5

1011051004.2471.983.143.36

x

Nx

x

ExxVIPxVIP labmix

bbt

Dónde:

εt : Deformación unitaria admisible a tracción en la base de la carpeta asfáltica.

IP: Índice de penetración del asfalto utilizado

Emix : Modulo dinámico de la mezcla asfáltica en N/m2

rShiftFacto

NfdiseñoNfat

Vb: Volumen de asfalto en la mezcla asfáltica: 10.5%

Shift Factor = K1xK2xK3

K1 = 10 por mezcla densa rica en asfalto

K2 = 2.5 por distribución lateral de carga

K3 = 0.33 por espesor alto.

Shift Factor = 8.25

Para un tránsito de diseño de 865,861 y un módulo dinámico de la mezcla asfáltica de 2,603 MPa a 8 Hz y 30°C de temperatura, la determinación de la tensión admisible de la mezcla se muestra a continuación.

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8-8

Tabla 20 Tensión admisible fibra inferior C.A.

Vol aire % 4.9

Indice de Penetración -1.1

Volumen de asfalto 10.5

Rigidez de la mezcla N/m22.60E+09

N laboratorio 1.05E+05

Ncampo 865,861.00

Shif Factor 8.25

t a deformación constante 2.68E-04

t a esfuerzo constante 1.11E-04

t ecuacion tradicional (Shell) 4.07E-04

Shell-Cedex 2.50E-04 FUENTE: PROPIA

εt = -2.68x10-4

(mm/mm)

Deformación máxima admisible en la subrasante:

Formula de la Shell confiabilidad del 95%

25.02 *10*8.1 Nz

εz: Deformación unitaria admisible a compresión en la subrasante.

Para los datos de diseño tenemos un valor de εz = 5.87x10-4

(mm/mm)

A modo de comparación se presentan los valores obtenidos con las propuestas de

otras Agencias.

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8-9

Tabla 21 Deformación admisible en la subrasante

Número de cargas 8.66E+05

Agencia Deformacion

Instituto del Asfalto 8.26E-04

SHELL 50% confiabilidad 9.18E-04

SHELL 85% confiabilidad 6.98E-04

SHELL 95% confiabilidad 5.87E-04Univ Nottingham 4.70E-04

LCPC (nuevo) 7.89E-04

LCPC (refuerzo) 8.91E-04

CRR de Belgica 4.74E-04

Chevron 4.98E-04

Calcular el z admisible (mm/mm)

FUENTE: PROPIA

8.1.2.1 Control de ahuellamiento esfuerzo vertical en subrasante:

Formula de Dormon y Kerhoven:

N

Ez

log*7.01

*007.0 3

E3 : Módulo de la subrasante

2447.0

cm

kgz

Control de deflexión (deflexión máxima admisible)

Para efecto del control de la deformación máxima se utiliza la siguiente ecuación8

8 Diseño y Evaluación de Pavimentos Flexibles – Ing. José Melchor A – Perú –2004.

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8-10

100/2.86

0862.0

0339.0

42

15.11

12

mmDadm

mmD

pulD

K

K

D

KN

adm

adm

K

adm

A modo de comparación se calcula la deflexión máxima admisible por el método

Rumano9

100/5.69

))log(0275.0248.0(10

mmY

Np

Y

adm

adm

Donde p es la carga patrón, en toneladas y N, es el numero repeticiones esperadas en

el periodo de diseño.

A modo de referencia se presenta la tabla de deflexiones máximas admisibles del

Manual de diseño de Pavimentos de Centroamérica.

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8-11

Tabla 22 Deflexión Máxima Admisibles

A efecto de este diseño se adopta el valor de 69 mm/100, como deflexión máxima

admisible.

8.1.2.2 Esfuerzos y deformaciones actuantes.

Para el cálculo de las respuestas estructurales (esfuerzos, deformaciones y

deflexiones) en la sección estructural de un pavimento flexible, se considera una serie

de puntos críticos a fin de calcular los valores más desfavorables. La práctica más

común consiste en fijar un punto para estimar el agrietamiento por fatiga de la mezcla

asfáltica en el contacto con la capa de base, y otro punto crítico para el cálculo de

deformaciones permanentes situado en la parte superior del terreno de cimentación.

Grafica 10 Puntos de control en diseño de pavimento asfáltico

Fuente: Concepto mecanicista de pavimentos SCT

9 Tendencias Modernas en el Dimensionamiento de Firmes K Kucera- 1970

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8-12

El cálculo se realiza a través de la teoría de Burmister para medios elásticos

estratificados, en donde el material se caracteriza por su módulo de elasticidad y por

la relación de Poisson. Para la mezcla asfáltica, el módulo que se debe emplear es el

dinámico, y para suelos y materiales granulares, el módulo resiliente.

La modelación analítica se realiza con el programa Kenlayer, determinando

previamente los módulos de las capas intermedias con las ecuaciones propuesta por

Barber, partiendo del módulo de la subrasante.

ESB= ESR(5.35 log hSB + 0.62 log ESR – 1.56 log hSB log ESR – 1.13)

EB= ESB(8.05 log hB + 0.84 log ESB – 2.10 log hB log ESB – 2.21)

En donde:

ESR: Es el módulo de elasticidad de la subrasante en Kg/cm2.

hSB: Es el espesor de la capa de súbase en cm.

ESB: Es el módulo de elasticidad de la súbase en Kg/cm2.

hB: Es el espesor de la capa de base en cm.

EB: Es el módulo de elasticidad de la base en Kg/cm2.

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8-13

Tabla 23 Modulo elásticos de capas de materiales.

Esr 310.00 kg/cm2

Hgranular existente 25 cm

Hbase 24 cm

Egranular existente 699.4 kg/cm2

Ebase 2,155.4 kg/cm2

HMA 26,032.0 kg/cm2

Gráfica 4 Modelo Kenlayer

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9-14

Tabla 24 Deformaciones actuante – admisibles – factores de seguridad

t z mm/100 t z mm/100 t z

Mezcla asfaltica 12 0.35 2,552,867.1 -2.68E-04 - 69.5 -2.60E-04 - 74.6 97.01 -

Base granular 25 0.4 211,372.8 - - - - - - - -

Granulares existentes 31 0.4 68,587.4 - - - - - - - -

Subrasante Semi-infinito 0.45 30,400.6 - 5.87E-04 - - 4.65E-04 - - 79.13

ConsumoActuanteCapa Espesor (cm) Poisson

Modulo

(kPa)

Admisible

Las estructuras diseñadas por el sistema AASHTO – 93, son competentes para asumir

las cargas y deformaciones que se generarían en el periodo de diseño, garantizando

las condiciones medioambientales aquí expuestas. Las situaciones más críticas, en la

vida útil de la estructura, corresponderán a tracción en la fibra inferior de la carpeta

asfáltica, por lo que se podría prever fisuraciones en el final del periodo de diseño.

9. SUDRENAJES

El costo de un pavimento mal drenado puede ser más de dos veces el de un

pavimento bien drenado, la omisión del subdrenajes inevitablemente, conduce a un

acortamiento de la vida útil del pavimento10

.

La pluviografia de la región del proyecto es importante y en el entorno del corredor vial

predominan los bosques húmedos, con abundantes fuentes de escorrentías

superficiales y subterráneas; Además se han detectado altos valores de humedades

naturales, superiores a las humedades del límite liquido; por lo tanto, conociendo que

la mayor incidencia sobre el ablandamiento de los materiales de subrasante y

granulares de base y súbase, es el agua retenida, se debe prever subdrenajes

suficientes en el sentido longitudinal y transversal.

10

Influencia del drenaje subterráneo en el comportamiento estructural de las carreteras – Ignacio Morilla Abad -

1988

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9-15

El agua es parte integral de los suelos11

, de los materiales granulares y por lo tanto de

las estructuras de pavimento. El cambio del estado del agua contenida en el interior de

las estructuras es muy común debido a las variaciones climáticas. Estas condiciones

afectan desfavorablemente el comportamiento de los materiales.

En términos generales, existen evidencias que demuestran la relación entre la

disminución del módulo resiliente y el aumento de la humedad. Thompson y Robnett

(1979) obtuvieron una fuerte correlación entre el módulo de resiliencia y el grado de

saturación en datos tomados en carreteras de Illinois, Estados Unidos.

La disminución del módulo resiliente de las capas granulares y de la subrasante

debida a los cambios de humedad genera fisuracion por fatiga en las capas asfálticas

lo cual también facilita la entrada de agua en la estructura. En lo que se refiere a las

capas granulares y de subrasante, variaciones en su contenido de humedad se

pueden traducir en mayores deformaciones irreversibles producidas por el paso de los

vehículos lo cual genera ahuellamiento.

En resumen, el deterioro de las estructuras de pavimento depende de una gran

cantidad de factores dentro de los cuales las condiciones climáticas juegan un papel

fundamental.

En terrenos montañosos, donde la pendiente longitudinal es mayor a la pendiente

transversal (normalmente 2,0%), las aguas de escorrentías y que penetran a las capas

estructurales, se desplazan en el sentido de la resultante del vector del movimiento.

Esto obliga a construir drenes transversales minino cada 250m, en aquellos sitios en

donde la pendiente longitudinal sea superior al bombeo.

11

XIII Simposio Colombiano sobre Ingeniería de Pavimento – Modelo numérico para el cálculo de los efectos del

clima en los pavimentos – Cristina García Aragón y otros – Universidad de los Andes

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9-16

Grafica 11 Resultante del movimiento de agua en montaña

Las capas estructurales debe ser ubicadas de tal manera que logren evacuación de la

posible agua que penetre a ellas, esto se logra conectando los drenes con las capas

estructurales; el drenaje se puede realizar con sistemas de drenes planares o con

drenes convencionales.

Grafica 12 Ubicación del dren y las capas estructurales

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10-17

10. CONCLUSIONES – RECOMENDACIONES

Se presenta el diseño de la estructura del pavimento de un tramo de la

carretera San Gil - Mogote en las proximidades del PR06 y en donde se

presenta un estructura de pavimento con alto grado de deterioro, evidenciado

por el estado de la carpeta asfáltica existe.

La estructura de diseño a utilizar es: 12.0 cm de mezcla densa en caliente tipo

mdc-2, 25.0 cm de base granular tipo INVIAS con CBR mínimo de 100%, a una

densidad del 95% del Proctor modificado y adecuación de los granulares

remanentes, previo retiro de la carpeta asfáltica deteriorada.

Se deben colocar subredes y cunetas que garanticen la estabilizada de las

capas estructurales del pavimento.

La mezcla asfáltica utilizada debe ser fabricada con cemento asfaltico de

penetración 60 – 70.

Durante la construcción se debe velar porque los materiales cumplan con las

especificaciones previstas.

Preparó:

JOSE JOAQUIN LARA RUIZ

Mat Prof No.1320219729 BLV

Especialista Ingeniería de Pavimentos

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10-18

ANEXO MODELACION ANALITICA INPUT FILE NAME -C:\Users\Jose Lara Ruiz\Desktop\explanan 2014\maceo\MOGOTE AP PR06.DAT

NUMBER OF PROBLEMS TO BE SOLVED = 1

TITLE -MOGOTE PR06 AP

MATL = 1 FOR LINEAR ELASTIC LAYERED SYSTEM

NDAMA = 0, SO DAMAGE ANALYSIS WILL NOT BE PERFORMED

NUMBER OF PERIODS PER YEAR (NPY) = 1

NUMBER OF LOAD GROUPS (NLG) = 1

TOLERANCE FOR INTEGRATION (DEL) -- = 0.001

NUMBER OF LAYERS (NL)------------- = 4

NUMBER OF Z COORDINATES (NZ)------ = 7

LIMIT OF INTEGRATION CYCLES (ICL)- = 80

COMPUTING CODE (NSTD)------------- = 9

SYSTEM OF UNITS (NUNIT)------------= 1

Length and displacement in cm, stress and modulus in kPa

unit weight in kN/m^3, and temperature in C

THICKNESSES OF LAYERS (TH) ARE : 12 25 31

POISSON'S RATIOS OF LAYERS (PR) ARE : 0.35 0.4 0.4 0.42

VERTICAL COORDINATES OF POINTS (ZC) ARE: 0 11.999 12.001 36.999

37.001 67.999 68.001

ALL INTERFACES ARE FULLY BONDED

FOR PERIOD NO. 1 LAYER NO. AND MODULUS ARE : 1 2.553E+06 2 2.114E+05

3 6.859E+04 4 3.040E+04

LOAD GROUP NO. 1 HAS 2 CONTACT AREAS

CONTACT RADIUS (CR)--------------- = 10.74

CONTACT PRESSURE (CP)------------- = 551.58

NO. OF POINTS AT WHICH RESULTS ARE DESIRED (NPT)-- = 4

WHEEL SPACING ALONG X-AXIS (XW)------------------- = 0

WHEEL SPACING ALONG Y-AXIS (YW)------------------- = 32.23

RESPONSE PT. NO. AND (XPT, YPT) ARE: 1 0.000 0.000 2 0.000 10.740

3 0.000 16.110 4 10.740 0.000

PERIOD NO. 1 LOAD GROUP NO. 1

POINT VERTICAL VERTICAL VERTICAL MAJOR MINOR INTERMEDIATE

DISPL. PRINCIPAL PRINCIPAL PRINCIPAL

NO. COORDINATE (HORIZONTAL STRESS STRESS STRESS STRESS

P. STRAIN) (STRAIN) (STRAIN) (STRAIN) (STRAIN)

1 0.00000 0.07460 551.580 954.592 293.234 915.188

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10-19

(STRAIN) 1.874E-04 -1.415E-04 2.083E-04 -1.415E-04 1.874E-04

1 11.99900 0.07478 136.795 137.304 -860.672 -699.814

(STRAIN) -2.600E-04 2.675E-04 2.677E-04 -2.600E-04 -1.750E-04

1 12.00100 0.07478 136.788 140.350 8.153 17.477

(STRAIN) -2.601E-04 5.919E-04 6.155E-04 -2.601E-04 -1.983E-04

1 36.99900 0.06456 32.182 32.794 -64.747 -54.654

(STRAIN) -2.650E-04 3.770E-04 3.811E-04 -2.650E-04 -1.981E-04

1 37.00100 0.06456 32.180 33.628 -6.519 -4.493

(STRAIN) -2.650E-04 5.250E-04 5.545E-04 -2.650E-04 -2.236E-04

1 67.99900 0.05247 13.073 13.206 -13.256 -12.016

(STRAIN) -2.002E-04 3.372E-04 3.399E-04 -2.002E-04 -1.749E-04

1 68.00100 0.05247 13.073 13.323 -0.593 -0.244

(STRAIN) -2.002E-04 4.381E-04 4.498E-04 -2.002E-04 -1.839E-04

2 0.00000 0.07448 551.580 741.643 168.603 694.591

(STRAIN) 1.473E-04 -1.309E-04 1.722E-04 -1.309E-04 1.473E-04

2 11.99900 0.07633 116.583 116.653 -747.127 -377.346

(STRAIN) -2.569E-04 1.998E-04 1.999E-04 -2.569E-04 -6.137E-05

2 12.00100 0.07633 116.579 116.999 6.878 35.987

(STRAIN) -2.570E-04 4.696E-04 4.724E-04 -2.570E-04 -6.417E-05

2 36.99900 0.06627 34.734 34.797 -69.318 -59.766

(STRAIN) -2.807E-04 4.085E-04 4.089E-04 -2.807E-04 -2.174E-04

2 37.00100 0.06627 34.731 34.886 -6.853 -3.887

(STRAIN) -2.807E-04 5.681E-04 5.713E-04 -2.807E-04 -2.202E-04

2 67.99900 0.05333 13.676 13.691 -13.879 -12.965

(STRAIN) -2.066E-04 3.559E-04 3.562E-04 -2.066E-04 -1.879E-04

2 68.00100 0.05333 13.676 13.705 -0.631 -0.254

(STRAIN) -2.066E-04 4.617E-04 4.630E-04 -2.066E-04 -1.890E-04

3 0.00000 0.07560 0.000 816.132 188.622 741.504

(STRAIN) 1.527E-04 -1.397E-04 1.922E-04 -1.397E-04 1.527E-04

3 11.99900 0.07632 106.492 106.492 -686.678 -244.320

(STRAIN) -2.501E-04 1.694E-04 1.694E-04 -2.501E-04 -1.616E-05

3 12.00100 0.07632 106.486 106.486 6.420 41.744

(STRAIN) -2.501E-04 4.126E-04 4.126E-04 -2.501E-04 -1.618E-05

3 36.99900 0.06650 35.013 35.013 -69.818 -60.243

(STRAIN) -2.826E-04 4.118E-04 4.118E-04 -2.826E-04 -2.191E-04

3 37.00100 0.06650 35.011 35.011 -6.889 -3.782

(STRAIN) -2.826E-04 5.727E-04 5.727E-04 -2.826E-04 -2.191E-04

3 67.99900 0.05346 13.751 13.751 -13.946 -13.074

(STRAIN) -2.073E-04 3.581E-04 3.581E-04 -2.073E-04 -1.895E-04

3 68.00100 0.05346 13.750 13.750 -0.631 -0.250

(STRAIN) -2.073E-04 4.645E-04 4.645E-04 -2.073E-04 -1.895E-04

4 0.00000 0.07090 551.580 634.770 144.696 609.980

(STRAIN) 1.265E-04 -1.140E-04 1.452E-04 -1.140E-04 1.321E-04

4 11.99900 0.07163 95.005 98.992 -511.444 -419.167

(STRAIN) -1.799E-04 1.643E-04 1.664E-04 -1.564E-04 -1.076E-04

CONSORCIO

MANTENIMIENTO

VIAL 07-13





SANTANDER, MODULO 3

10-20

4 12.00100 0.07163 94.996 116.487 -0.954 13.811

(STRAIN) -1.800E-04 3.844E-04 5.268E-04 -2.511E-04 -1.533E-04

4 36.99900 0.06341 29.510 30.656 -58.402 -49.994

(STRAIN) -2.569E-04 3.426E-04 3.502E-04 -2.397E-04 -1.840E-04

4 37.00100 0.06341 29.508 32.142 -6.447 -4.413

(STRAIN) -2.569E-04 4.782E-04 5.320E-04 -2.557E-04 -2.142E-04

4 67.99900 0.05199 12.706 12.913 -12.720 -11.569

(STRAIN) -2.001E-04 3.257E-04 3.299E-04 -1.933E-04 -1.698E-04

4 68.00100 0.05199 12.705 13.092 -0.562 -0.234

(STRAIN) -2.001E-04 4.236E-04 4.416E-04 -1.961E-04 -1.808E-04

POINT VERTICAL NORMAL X NORMAL Y SHEAR XY SHEAR YZ SHEAR XZ

STRESS STRESS STRESS STRESS STRESS

NO. COORDINATE (STRAIN) (STRAIN) (STRAIN) (STRAIN) (STRAIN)

1 0.00000 9.546E+02 9.152E+02 0.000E+00 -4.351E-06 0.000E+00

(STRAIN) 2.083E-04 1.874E-04 0.000E+00 -4.601E-12 0.000E+00

1 11.99900 -8.607E+02 -6.993E+02 0.000E+00 -2.062E+01 0.000E+00

(STRAIN) -2.600E-04 -1.747E-04 0.000E+00 -2.181E-05 0.000E+00

1 12.00100 8.153E+00 2.104E+01 0.000E+00 -2.061E+01 0.000E+00

(STRAIN) -2.601E-04 -1.748E-04 0.000E+00 -2.731E-04 0.000E+00

1 36.99900 -6.475E+01 -5.404E+01 0.000E+00 -7.288E+00 0.000E+00

(STRAIN) -2.650E-04 -1.940E-04 0.000E+00 -9.654E-05 0.000E+00

1 37.00100 -6.519E+00 -3.045E+00 0.000E+00 -7.286E+00 0.000E+00

(STRAIN) -2.650E-04 -1.941E-04 0.000E+00 -2.975E-04 0.000E+00

1 67.99900 -1.326E+01 -1.188E+01 0.000E+00 -1.827E+00 0.000E+00

(STRAIN) -2.002E-04 -1.722E-04 0.000E+00 -7.457E-05 0.000E+00

1 68.00100 -5.934E-01 6.732E-03 0.000E+00 -1.826E+00 0.000E+00

(STRAIN) -2.002E-04 -1.722E-04 0.000E+00 -1.706E-04 0.000E+00

2 0.00000 7.416E+02 6.946E+02 0.000E+00 1.942E-06 0.000E+00

(STRAIN) 1.722E-04 1.473E-04 0.000E+00 2.054E-12 0.000E+00

2 11.99900 -7.471E+02 -3.773E+02 0.000E+00 5.867E+00 0.000E+00

(STRAIN) -2.569E-04 -6.134E-05 0.000E+00 6.205E-06 0.000E+00

2 12.00100 6.878E+00 3.641E+01 0.000E+00 5.818E+00 0.000E+00

(STRAIN) -2.570E-04 -6.139E-05 0.000E+00 7.707E-05 0.000E+00

2 36.99900 -6.932E+01 -5.970E+01 0.000E+00 -2.443E+00 0.000E+00

(STRAIN) -2.807E-04 -2.170E-04 0.000E+00 -3.236E-05 0.000E+00

2 37.00100 -6.853E+00 -3.733E+00 0.000E+00 -2.442E+00 0.000E+00

(STRAIN) -2.807E-04 -2.170E-04 0.000E+00 -9.970E-05 0.000E+00

2 67.99900 -1.388E+01 -1.295E+01 0.000E+00 -6.362E-01 0.000E+00

(STRAIN) -2.066E-04 -1.876E-04 0.000E+00 -2.597E-05 0.000E+00

2 68.00100 -6.314E-01 -2.252E-01 0.000E+00 -6.361E-01 0.000E+00

(STRAIN) -2.066E-04 -1.876E-04 0.000E+00 -5.942E-05 0.000E+00

3 0.00000 8.161E+02 7.415E+02 0.000E+00 -2.426E-06 0.000E+00

(STRAIN) 1.922E-04 1.527E-04 0.000E+00 -2.566E-12 0.000E+00

CONSORCIO

MANTENIMIENTO

VIAL 07-13





SANTANDER, MODULO 3

10-21

3 11.99900 -6.867E+02 -2.443E+02 0.000E+00 8.453E-03 0.000E+00

(STRAIN) -2.501E-04 -1.616E-05 0.000E+00 8.941E-09 0.000E+00

3 12.00100 6.420E+00 4.174E+01 0.000E+00 8.381E-03 0.000E+00

(STRAIN) -2.501E-04 -1.618E-05 0.000E+00 1.110E-07 0.000E+00

3 36.99900 -6.982E+01 -6.024E+01 0.000E+00 -2.265E-03 0.000E+00

(STRAIN) -2.826E-04 -2.191E-04 0.000E+00 -3.000E-08 0.000E+00

3 37.00100 -6.889E+00 -3.782E+00 0.000E+00 -2.265E-03 0.000E+00

(STRAIN) -2.826E-04 -2.191E-04 0.000E+00 -9.245E-08 0.000E+00

3 67.99900 -1.395E+01 -1.307E+01 0.000E+00 -5.951E-04 0.000E+00

(STRAIN) -2.073E-04 -1.895E-04 0.000E+00 -2.429E-08 0.000E+00

3 68.00100 -6.313E-01 -2.503E-01 0.000E+00 -5.953E-04 0.000E+00

(STRAIN) -2.073E-04 -1.895E-04 0.000E+00 -5.562E-08 0.000E+00

4 0.00000 6.279E+02 6.169E+02 1.111E+01 3.471E-06 2.126E-06

(STRAIN) 1.415E-04 1.357E-04 1.175E-05 3.671E-12 2.248E-12

4 11.99900 -4.487E+02 -4.779E+02 -4.569E+01 -1.850E+01 4.151E+01

(STRAIN) -1.233E-04 -1.387E-04 -4.833E-05 -1.956E-05 4.390E-05

4 12.00100 1.834E+01 1.601E+01 -3.649E+00 -1.849E+01 4.143E+01

(STRAIN) -1.233E-04 -1.388E-04 -4.834E-05 -2.449E-04 5.489E-04

4 36.99900 -5.684E+01 -5.041E+01 -3.316E+00 -6.849E+00 6.761E+00

(STRAIN) -2.293E-04 -1.868E-04 -4.393E-05 -9.073E-05 8.956E-05

4 37.00100 -5.155E+00 -3.070E+00 -1.076E+00 -6.848E+00 6.759E+00

(STRAIN) -2.293E-04 -1.868E-04 -4.393E-05 -2.796E-04 2.759E-04

4 67.99900 -1.253E+01 -1.155E+01 -4.428E-01 -1.773E+00 1.380E+00

(STRAIN) -1.894E-04 -1.695E-04 -1.808E-05 -7.239E-05 5.634E-05

4 68.00100 -4.184E-01 9.098E-03 -1.935E-01 -1.773E+00 1.380E+00

(STRAIN) -1.894E-04 -1.695E-04 -1.808E-05 -1.656E-04 1.289E-04

ANEXO CLASIFICACION SUBRASANTE

CONSORCIO

MANTENIMIENTO

VIAL 07-13





SANTANDER, MODULO 3

10-22

Tamiz Pasa Pasante Retenido Retenido

(mm) (%) (%) acumulado (%) parcial (%)

100 100.00 100.00 0.00 0.00 4" 40 0 40 10

80 100.00 100.00 0.00 0.00 3" 40 70 100 70

63 100.00 100.00 0.00 0.00 21/2"

50 100.00 100.00 0.00 0.00 2" 0 10

40 100.00 100.00 0.00 0.00 11/2" 100 10

25 99.30 99.30 0.70 0.70 1"

20 90.10 90.10 9.90 9.20 3/4"

12.5 79.20 79.20 20.80 10.90 1/2"

10 66.90 66.90 33.10 12.30 3/8"

6.3 58.75 58.75 41.25 8.15 1/4"

5 50.60 50.60 49.40 8.15 No.4

2 45.40 45.40 54.60 5.20 No.10

1.25 40.20 40.20 59.80 5.20 No.16

0.4 38.60 38.60 61.40 1.60 No.40

0.160 37.10 37.10 62.90 1.50 No.100

0.080 35.90 35.90 64.10 1.20 No.200

Límite líquido LL 48.5 %

Límite plastico LP 29.4 %

Índice plasticidad IP 19.1 %

Material limoso-arenoso

Pasa tamiz Nº 4 (5mm): 50.60 % Pobre a malo como subgrado

Pasa tamiz Nº 200 (0,080 mm): 35.90 % A-7-5 Suelo arcilloso

D60: 6.87 mm 2

D30: mm Valor del índice de grupo (IG): 2

D10 (diámetro efectivo): mm

Coeficiente de uniformidad (Cu):

Grado de curvatura (Cc):

Grava limosa GM Grava limosa GM

Suelo de partículas gruesas. Suelo de partículas gruesas con finos (suelo sucio). Suelo de partículas gruesas. Suelo de partículas gruesas con finos (suelo sucio).

Tamiz

No.

Clasificación AAHSTO

ESTRATO 4 PR06+0180 MOGOTE (AP CONSTRUCCIONES)

Sistema unificado de clasificación de suelos (S.U.C.S.) Sistema unificado de clasificación de suelos (S.U.C.S.)

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.0010.010.1110100

Pas

a (%

)

Tamiz (mm)

Granulometría

0

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Índ

ice

pla

sti

cid

ad

Límite líquido

Ábaco de Casagrande

OH ó MH

CH

CL

ML ú OLCL - ML

ML

Línea A

Línea B

0

10

20

30

40

50

60

70

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

IP (%

)LL (%)

Clasificación fracción limoso-arcillosa (AAHSTO)

A-6A-2-6

A-4A-2-4

A-7-6

A-5A-2-5

A-7-5A-2-7

CONSORCIO

MANTENIMIENTO

VIAL 07-13





SANTANDER, MODULO 3

10-23



100 100.00 100.00 0.00 0.00 4" 40 0 40 10

80 100.00 100.00 0.00 0.00 3" 40 70 100 70

63 100.00 100.00 0.00 0.00 21/2"

50 100.00 100.00 0.00 0.00 2" 0 10

40 90.40 90.40 9.60 9.60 11/2" 100 10

25 78.00 78.00 22.00 12.40 1"

20 60.20 60.20 39.80 17.80 3/4"

12.5 46.80 46.80 53.20 13.40 1/2"

10 40.10 40.10 59.90 6.70 3/8"

6.3 36.10 36.10 63.90 4.00 1/4"

5 32.10 32.10 67.90 4.00 No.4

2 27.35 27.35 72.65 4.75 No.10

1.25 22.60 22.60 77.40 4.75 No.16

0.4 22.40 22.40 77.60 0.20 No.40

0.160 20.90 20.90 79.10 1.50 No.100

0.080 8.50 8.50 91.50 12.40 No.200




Material granular

Pasa tamiz Nº 4 (5mm): 32.10 % Excelente a bueno como subgrado

Pasa tamiz Nº 200 (0,080 mm): 8.50 % A-1-a Fragmentos de roca, grava y arena

D60: 19.89 mm 1

D30: 3.67 mm Valor del índice de grupo (IG):

D10 (diámetro efectivo): 0.09 mm

Coeficiente de uniformidad (Cu): 221.77

Grado de curvatura (Cc): 7.57

Grava mal graduada con limo con arena GP GM Grava mal graduada con limo con arena GP GM

Suelo de partículas gruesas.( Nomenclatura con símbolo doble). Suelo de partículas gruesas.( Nomenclatura con símbolo doble).

Tamiz

No.




0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.0010.010.1110100

Pas

a (%

)

Tamiz (mm)

Granulometría

0

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Índ

ice

pla

sti

cid

ad

Límite líquido


OH ó MH

CH

CL

ML ú OLCL - ML

ML

Línea A

Línea B

0

10

20

30

40

50

60

70

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

IP (%

)LL (%)


A-6A-2-6

A-4A-2-4

A-7-6

A-5A-2-5

A-7-5A-2-7

CONSORCIO

MANTENIMIENTO

VIAL 07-13





SANTANDER, MODULO 3

10-24



100 100.00 100.00 0.00 0.00 4" 40 0 40 10

80 100.00 100.00 0.00 0.00 3" 40 70 100 70

63 100.00 100.00 0.00 0.00 21/2"

50 100.00 100.00 0.00 0.00 2" 0 10

40 100.00 100.00 0.00 0.00 11/2" 100 10

25 100.00 100.00 0.00 0.00 1"

20 100.00 100.00 0.00 0.00 3/4"

12.5 100.00 100.00 0.00 0.00 1/2"

10 100.00 100.00 0.00 0.00 3/8"

6.3 100.00 100.00 0.00 0.00 1/4"

5 97.10 97.10 2.90 2.90 No.4

2 96.10 96.10 3.90 1.00 No.10

1.25 95.10 95.10 4.90 1.00 No.16

0.4 94.60 94.60 5.40 0.50 No.40

0.160 67.30 67.30 32.70 27.30 No.100

0.080 64.70 64.70 35.30 2.60 No.200




Material limoso-arenoso

Pasa tamiz Nº 4 (5mm): 97.10 % Pobre a malo como subgrado

Pasa tamiz Nº 200 (0,080 mm): 64.70 % A-7-5 Suelo arcilloso

D60: mm 20

D30: mm Valor del índice de grupo (IG): 20

D10 (diámetro efectivo): mm

Coeficiente de uniformidad (Cu):

Grado de curvatura (Cc):

Limo alta plasticidad arenoso MH Limo alta plasticidad arenoso MH

Suelo de partículas finas. Suelo de partículas finas.

Tamiz

No.




0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.0010.010.1110100

Pas

a (%

)

Tamiz (mm)

Granulometría

0

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Índ

ice

pla

sti

cid

ad

Límite líquido


OH ó MH

CH

CL

ML ú OLCL - ML

ML

Línea A

Línea B

0

10

20

30

40

50

60

70

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

IP (%

)LL (%)


A-6A-2-6

A-4A-2-4

A-7-6

A-5A-2-5

A-7-5A-2-7

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