Informe Proyecto Celso (2)

ESTUDIO DE SUELOS PARA PAVIMENTACION

PROYECTO MEJORAMIENTO DE VIAS Y PEATONALIZACION DEL Jr.CELSO

VASQUEZ CUADRA 5-6-7 Y DEL Jr.AGUSTIN DE ZARATE CUADRA 6, DISTRITO DE

RÍMAC, PROVINCIA DE LIMA, DEPARTAMENTO DE LIMA.

CONTENIDO

1.0 GENERALIDADES

1.1 OBJETO DEL ESTUDIO

1.2 UBICACIÓN DEL ÁREA EN ESTUDIO

1.3 CONDICIONES CLIMÁTICAS DEL ÁREA EN ESTUDIO

1.4 CARACTERÍSTICAS DEL PROYECTO

2.0 INVESTIGACIONES REALIZADAS

2.1 ANTECEDENTES GEOLÓGICOS DE LA ZONA

2.2 TRABAJOS DE CAMPO

2.2.1 EXCAVACIONES

2.2.2 MUESTREO Y REGISTROS DE EXCAVACIONES

2.3 ENSAYOS DE LABORATORIO

2.3.1 ENSAYOS ESTÁNDAR

2.3.2 ENSAYOS ESPECIALES

2.3.3 CLASIFICACION DE SUELOS

3.0 CONFORMACIÓN DEL SUBSUELO

4.0 DISEÑO DEL PAVIMENTO FLEXIBLE

4.1 CARACTERÍSTICAS DEL TERRENO DE FUNDACIÓN

4.2 ESTUDIO DEL TRÁFICO

4.2.1 OBJETO DEL ESTUDIO DEL TRÁFICO

4.2.2 CÁLCULO DE EJES EQUIVALENTES

4.3 PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO

FLEXIBLE

4.3.1 TRÁNSITO

4.3.2 MÉTODO DE DISEÑO Y PARÁMETROS ADOPTADOS

4.3.3 DIMENSIONAMIENTO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

5.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

1.0 GENERALIDADES

1.1 OBJETO DEL ESTUDIO

El presente Informe Técnico tiene por objeto realizar el Estudio de Mecánica de Suelos

con fines de Pavimentación y Diseño de Pavimentos del proyecto: “MEJORAMIENTO

DE VIAS Y PEATONALIZACION DEL Jr.CELSO VASQUEZ CUADRA 5-6-7 Y DEL

Jr.AGUSTIN DE ZARATE CUADRA 6 DISTRITO DE RÍMAC, PROVINCIA DE LIMA,

DEPARTAMENTO DE LIMA”, mediante trabajos de campo a través de excavaciones,

ensayos de laboratorio y labores de gabinete, en base a los cuales se definen los perfiles

estratigráficos del subsuelo y sus principales características físicas y mecánicas.

1.2 UBICACIÓN DEL ÁREA EN ESTUDIO

El área de estudio se encuentra ubicada en el Distrito de Rímac, Provincia de Lima,

Departamento de Lima y comprende Jr.CELSO VASQUEZ CUADRA 5-6-7 Y EL

Jr.AGUSTIN DE ZARATE CUADRA 6.

1.3 CONDICIONES CLIMÁTICAS DEL ÁREA EN ESTUDIO

El clima de la ciudad resulta especialmente particular dada su situación. Combina una

ausencia casi total de precipitaciones, con un altísimo nivel de humedad atmosférica y

persistente cobertura nubosa. Así, sorprende por sus extrañas características a pesar de

estar ubicada en una zona tropical a 12 grados latitud sur y casi al nivel del mar. La costa

central peruana, muestra una serie de microclimas atípicos debido a la influyente y fría

corriente de Humboldt que se deriva de la Antártida, la cercanía de la cordillera y su

ubicación geográfica, dándole a Lima un clima subtropical, fresco, desértico y húmedo a

la vez, típico de la costa con temperaturas promedio entre 18.5° C y 19° C, pudiendo

eventualmente llegar en el verano hasta los 32° C. (conocida por tener un verano

caluroso).

1.4 CARACTERÍSTICAS DEL PROYECTO

El presente estudio tiene como finalidad brindar adecuadas condiciones de

transitabilidad vehicular y peatonal en la Zona de la Jr.CELSO VASQUEZ CUADRA 5-6-7

Y EL Jr.AGUSTIN DE ZARATE CUADRA 6. Se proyectaron realizar calicatas en base a

una evaluación visual de las condiciones actuales de las vías.

Con el objeto de determinar las características físico-mecánicas de los materiales de la

subrasante se llevaron a cabo investigaciones mediante la ejecución de pozos

exploratorios o calicatas de 1.5 m de profundidad mínima (respecto del nivel de

subrasante del proyecto; con un mínimo de 4 calicatas, ubicadas longitudinalmente a

distancias aproximadamente iguales y en forma alternada (izquierda-derecha) dentro de

una faja de hasta 6.0 m a ambos lados del eje de la vía.

2.0 INVESTIGACIONES REALIZADAS

2.1 ANTECEDENTES GEOLÓGICOS DE LA ZONA

Las ciudades de Lima y Callao se encuentran en su mayor parte ubicadas sobre el

abanico aluvial del río Rímac y las planicies costeras adyacentes. Este abanico es una

geoforma de acumulación que se extiende desde su ápice en Vitarte, recubriendo las

rocas cretácicas entre Surco y el Morro Solar, por el sureste, y las rocas entre el Rímac y

el Callao por el noroeste. En esta zona, 3 kilómetros al norte del Aeropuerto Jorge

Chávez, se junta con el abanico aluvial del Río Chillón, procedente del norte. Su

superficie tiene forma de segmento cónico con suave declive (1/80) desde su ápice hacia

los acantilados, que abarca un área de 300 km2. Esta superficie, ahora cubierta por la

urbanización de la ciudad, estaba surcada por pequeños valles de los ríos Magdalena,

Huatica y Surco (Mixmade, 2008).

Geología y Leyenda de la zona según cuadrángulos 24-i, Chancay y 25-i, Lima

(INGEMMET)

GEOMORFOLOGÍA

Lima es la ciudad capital del Perú, así como su ciudad más grande y poblada. Situada en

la costa central del Perú, a orillas del Océano Pacífico, donde forma un área urbana

continua conocida como Lima Metropolitana, la cual se extiende sobre los valles de los

ríos Chillón, Rímac y Lurín.

En las zonas de Lima, Chancay y Chosica la geomorfología es de resultado tectónico y

plutónico sobreimpuestos por los procesos de geodinámica.

El borde litoral es un área de tierra firme, expuesta a la acción de las olas marinas

(menos Chosica), producto de esta acción se presentan diferentes bahías, ensenadas,

acantilados, puntas, etc.

Se encuentran frente al litoral las islas, que son pequeñas y no habitadas por el hombre

en forma masiva, estas son: San Lorenzo, Frontón, Pachacámac, Perrón de Pachacámac,

destacando el cerro La Niña (isla San Lorenzo) como la más elevada de la zona, con

396m.s.n.m. Cabe resaltar que las islas San Lorenzo y Frontón constituyen una cadena

que es la continuación geológica del Morro Solar, distante 6km al sudeste.

Las planicies costaneras y conos deyectivos constituyen amplias superficies cubiertas por

gravas y arenas provenientes del transporte y sedimentación de los ríos. Ejm. El cono

aluvial del río Rímac.

El distrito del Rímac, es uno de los 43 distritos de la Provincia de Lima, ubicado en el

Departamento de Lima, en el Perú. Limita al norte con el distrito de Independencia, al

este con el distrito de San Juan de Lurigancho, al sur con el Cercado de Lima y al oeste

con el distrito de San Martín de Porres.

Conocido también como "Abajo el puente", es uno de los distritos más tradicionales de

Lima Metropolitana con calles de influencia sevillana. El río Rímac separa esta localidad

del Cercado de Lima, distrito con el que comparte el denominado Centro histórico de

Lima. Está conformado por urbanizaciones como La Florida, Leoncio Prado, Ciudad y

Campo, El Bosque, El Manzano, Palomares, Villa Campa y Ventura Rossi, siendo esta

última una de las mejores urbanizaciones dentro del Rímac., El Distrito de Rímac se haya

constituido por una zona urbana con alta densidad demográfica el suelo presente en

esta zona está formado por gravas sub-redondeadas (Cantos rodados) con presencia de

arenas limosas de baja o nula plasticidad.

2.2 TRABAJOS DE CAMPO

2.2.1 EXCAVACIONES

Se realizaron cuatro (4) excavaciones o calicatas en la modalidad “a cielo abierto”, las

mismas que fueron ubicadas convenientemente y con profundidades suficientes de

acuerdo a lo establecido en los Términos de Referencia. Este sistema de exploración nos

permite analizar directamente los diferentes estratos encontrados, así como sus

principales características físicas y mecánicas, tales como granulometría, color, humedad,

plasticidad, compacidad, etc. Las excavaciones alcanzaron las siguientes profundidades:

CALICATA PROFUNDIDAD UBICACIÓN REFERENCIA

C-1 1.50

Jr.CELSO

VASQUEZ

FRENTE AL Jr.CELSO

VASQUEZ Nº 537

C-2 1.50

Jr.CELSO

VASQUEZ

FRENTE AL Jr.CELSO

VASQUEZ Nº 600

C-3 1.50

Jr.AGUSTIN

DE ZARATE

FRENTE AL

Jr.AGUSTIN DE

ZARATE Nº 605.

C-4 1.50

Jr.CELSO

VASQUEZ

FRENTE AL Jr.CELSO

VASQUEZ Nº 798

En ninguna de las excavaciones realizadas se detectó la presencia del nivel freático (ver

Registro de Excavaciones)

2.2.2 MUESTREO Y REGISTROS DE EXCAVACIONES:

Se tomaron muestras alteradas o disturbadas de cada estrato atravesado y en cada una

de las excavaciones, de las cuales se ensayaron las más representativas en el laboratorio,

realizándose ensayos con fines de identificación y clasificación. Paralelamente al

muestreo, se elaboraron los registros de excavaciones de cada una de ellas, indicando las

principales características de todos los estratos encontrados.

2.3 ENSAYOS DE LABORATORIO.-

Los ensayos fueron realizados en el laboratorio de mecánica de suelos SCA

LABORATORIO GEOTÉCNICO SAC, siguiendo las normas establecidas por la American

Society for Testing and Materials (ASTM).

(Ver Resultados de los Ensayos de Laboratorio).

2.3.1 ENSAYOS ESTÁNDAR

Con las muestras representativas extraídas se realizaron los siguientes ensayos:

• Análisis Granulométrico por Tamizado (NTP 339.128).

• Material que Pasa el Tamiz Nº 200 (339.132).

• Límite Líquido (NTP 339.129).

• Límite Plástico (NTP 339.129).

• Contenido de Humedad (NTP 339.127)

2.3.2 ENSAYOS ESPECIALES

Se realizó los siguientes ensayos:

• California Bearing Ratio – C.B.R. (NTP 339.145)

(Ver Resultados de los Ensayos de Laboratorio)

2.3.3 CLASIFICACIÓN DE SUELOS

Las muestras ensayadas se han clasificado de acuerdo al American Association of State

Highway Officials (AASHTO) y al Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS).

Las muestras no ensayadas se han clasificado mediante pruebas sencillas de campo,

observaciones y comparaciones con las muestras representativas. De acuerdo a los

resultados obtenidos en laboratorio, se obtiene la siguiente clasificación AASHTO para

los terrenos naturales que predominan en los estratos de las calicatas realizadas.

CALICATA MUESTRA PROFUNDIDAD

CLASIFICACION

AASHTO

CLASIFICACION

SUCS

C-1 M-1 0.05 - 0.40 A-1-b(0) GM

C-1 M-2 0.40 - 0.80 A-1-b(0) GP-GM

C-1 M-3 0.80 - 1.50 A-1-b(0) SM

C-2 M-1 0.07 - 0.30 A-1-b(0) GM

C-2 M-2 0.30 - 1.10 A-1-a(0) GP-GM

C-2 M-3 1.10 - 1.50 A-4(0) SM

C-3 M-1 0.07 - 0.30 A-1-b(0) GM

C-3 M-2 0.30 - 1.50 A-1-a(0) GP-GM

C-4 M-1 0.08 - 0.30 A-1-b(0) GM

C-4 M-2 0.30 - 1.50 A-1-a(0) GP-GM

A-4(0)

Tipo de Material: Arena Limosa.

Terreno de Fundación: Bueno.

3.0 CONFORMACIÓN DEL SUBSUELO

El área en estudio presenta una capa superficial de Grava Limosa, No Plástica de e=0.30

m. en promedio, Posterior a ello predomina una capa de material identificado como

Gravas Limosas Mal gradadas de un espesor promedio de e=1.0 m. según sondajes

realizados, las gravas son de forma redondeada y de hasta 3” de TMN. Asimismo se ha

identificado restos aislados de desmonte (ladrillos y concreto) según se indica en las

calicatas C-1 y C-2. Por último encontramos un material identificado como Arena

Limosa, con un espesor promedio de e=0.60 m.

Hasta la máxima profundidad excavada de 1.50 m. no se detectó la presencia del nivel

Freático.

4.0 DISEÑO DEL PAVIMENTO FLEXIBLE

4.1 CARACTERÍSTICAS DEL TERRENO DE FUNDACIÓN.-

De acuerdo al análisis efectuado de la estratigrafía del subsuelo y a los ensayos de

laboratorio realizados, se concluye que el suelo natural más desfavorable encontrado en

el área en estudio, del tipo A-4(0), está conformado por un material que presenta las

siguientes características:

- Permeabilidad: Regular.

- Capilaridad: Regular.

- Elasticidad: Pequeña.

- Cambios de Volumen: Casi nulos.

- Valor como Terreno de Fundación: Bueno.

- Características de Drenaje: Regulares.

2.3.3 OBTENCION DEL CBR DE DISEÑO

1) Cuando existan 6 o más valores de CBR por tipo de suelo representativo o por

sección de características homogéneas de suelos, determinar el valor de CBR de diseño

en base al percentil 75%, valor que es el menor al 75% del total de los valores

analizados.

2) Cuando existan menos de 6 valores de CBR por tipo de suelo representativo o por

sección de características homogéneas de suelos, considerar lo siguiente:

• Si los valores son parecidos o similares, tomar el valor promedio.

• Si los valores no son parecidos o no son similares, tomar el valor crítico (más bajo).

3) Una vez definido el valor del CBR de diseño, para cada sector de características

homogéneas, se clasificará a qué categoría de subrasante pertenece el sector o subtramo.

CALICATA MUESTRA PROFUNDIDAD

CLASIFICACION

AASHTO

CLASIFICACION

SUCS

CBR

AL

100%

DE

LA

MDS

CBR

AL

95%

DE

LA

MDS

C-2 M-3 1.10 - 1.50 A-4(0) SM 46.6 31.4

De acuerdo a los resultados obtenidos, se tomó como el CBR de diseño, el Valor más

bajo que es 31.4

4.2 ESTUDIO DEL TRÁFICO

4.2.1 OBJETO DEL ESTUDIO DEL TRÁFICO

Tiene por objeto determinar las incidencias de las cargas y volumen vehicular con la

finalidad de obtener el parámetro del tráfico, para lo cual fue necesario la evolución del

tráfico actual mediante la realización de un censo vehicular con clasificación.

Para el cálculo del número de repeticiones de ejes equivalentes de 8.2 tn, se usará la

siguiente expresión por tipo de vehículo. El resultado final será la sumatoria de los tipos

de vehículos considerados:

Nrep de EE 8.2 tn = Σ [EEdía-carril x 365 x ((1+t)n-1)] / t

EEdía-carril = EE x factor direccional x factor carril

EE = Nº de vehículos según tipo x factor vehículo x factor de presión de llantas

Donde:

Nrep de EE 8.2t = Número de repeticiones de ejes equivalentes de 8.2 tn

EEdía-carril = Ejes equivalentes por día para el carril de diseño

365 = Número de días del año

t = Tasa de proyección del tráfico, en centésimas

EE = Ejes equivalentes

Factor direccional = 0.5, corresponde a carreteras de dos direcciones por calzada

(recomendable).

Factor carril = 1, corresponde a un carril por dirección o sentido

Factor de presión de llantas = En función al censo.

Adicionalmente se puede utilizar el siguiente cuadro:

4.2.2 CÁLCULO DE EJES EQUIVALENTES

Con el fin de traducir los resultados de composición vehicular obtenida en parámetros

de diseño, en el presente estudio se ha adoptado como eje estándar o de referencia un

eje simple de 8.2 toneladas (18,000 libras), determinándose los factores de equivalencia

siguiendo la metodología AASHTO, la misma que tiene por criterio de comparación la

valorización de la pérdida de la serviciabilidad del pavimento por efecto de la carga.

Para este estudio se determinaron los siguientes rangos en números de repeticiones

de ejes equivalentes:

T1: 50,000 a 150,000 EE

T2: 150,000 a 300,000 EE

T3: 300,000 a 600,000 EE

T4: 600,000 a 1’000,000 EE

Todos los cálculos de SN y W18 se han determinado adoptando el Valor de CBR= 31.4

(Sub-rasante Muy buena)

EJES EQUIVALENTES PARA LOS PASAJES

W 18 = Numero de cargas de ejes simples equivalentes a 18 Kips (80 KN) ca

ipo 3.

4.3 PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO

FLEXIBLE

4.3.1 TRÁNSITO

Se han adoptado la utilización de tablas del Manual de Diseño de Carreteras

Pavimentadas de Bajo Volumen de Tránsito con el objetivo de asegurar la viabilidad

económica del proyecto sin descuidar la calidad del mismo, para lo cual se hacen las

transformaciones respectivas a ejes equivalentes para 10 años.

4.3.2 MÉTODO DE DISEÑO Y PARÁMETROS ADOPTADOS

El método de la American Association of State Highway and Transportation Officials

(AASHTO) – versión 1993 – establece que la estructura de un pavimento debe satisfacer

un determinado Número Estructural, el cual se calcula en función de:

- El tráfico que circulará por la vía durante un determinado número de años (período de

diseño).

- La resistencia del suelo natural (sub-rasante) que soportará al pavimento.

- Los niveles de serviciabilidad.

Asimismo, deben considerarse diversos factores de seguridad que garanticen que la

solución obtenida cumpla con un determinado nivel de confianza, los mismos que

funcionan a través de determinados parámetros estadísticos. Cuando el Número

Estructural requerido esté determinado, la estructuración del pavimento se realiza por

medio de tanteos, indicando espesores para cada una de las capas tomadas en cuenta y

calculando en función a estos espesores y a las características de los materiales

considerados (haciendo uso de coeficientes estructurales y de drenaje) los números

estructurales parciales, los mismos que deben satisfacer el valor total requerido una vez

sumados.

Por razones meramente constructivas (como por ejemplo: el tamaño máximo de las

partículas, el espesor mínimo para compactación de la capa superior, el tráfico y la

estructura del pavimento), los espesores de las capas finales deben cumplir con

determinados valores mínimos.

El método de la AASHTO - versión 1993 - proporciona la siguiente ecuación con la

finalidad de calcular el Número Estructural Total (SN), el mismo que debe satisfacer la

estructura del pavimento.

Además:

N18: Número Total de Ejes Equivalentes para el período de diseño.

pi : Serviciabilidad inicial.

pt : Serviciabilidad final.

Mr : Módulo de Resiliencia de la sub-rasante.

Zr : Desviación Estándar Normal.

So : Desviación Estándar Total.

El método AASHTO 93 proporcional la siguiente ecuación para la estructuración de un

pavimento:

SNT = a1 D1 + a2m2 D2 + a3m3 D3……………………...... (3)

Donde:

SNT: Número Estructural Total requerido.

a1, a2, a3: Coeficientes estructurales de los materiales.

m2, m3: Coeficiente de drenaje de materiales granulares.

D1, D2, D3: Espesores asumidos de las capas.

CALCULO DEL NÚMERO ESTRUCTURAL (SN) Jr.AGUSTIN DE ZARATE CUADRA 6

Una vez obtenido el Número Estructural Total (SNT) requerido - el cual debe satisfacer

la estructura total del pavimento – el dimensionamiento se reduce a un sencillo

problema aritmético, debido a que a1, a2, a3, m2 y m3 son valores conocidos mientras

que D1, D2 y D3 son valores asumidos, de modo tal que se debe cumplir con la

igualdad una vez realizadas las operaciones indicadas en la ecuación (3).

El método también indica que cada una de las capas debe cumplir con un Número

Estructural de capa (SNi). Los cálculos se realizan en forma similar que el Número

Estructural Total pero considerando el Módulo Resiliente del material subyaciente. De

este modo, se garantiza que haya una coherencia estructural tanto entre el espesor total

del pavimento y la calidad de la sub-rasante como entre el espesor de cada capa y la

calidad del material de la capa inmediatamente inferior. Asimismo, existen valores

mínimos que deben considerarse en función al volumen de tráfico. Por otro lado, las

correlaciones más utilizadas para determinar el Módulo de Resiliencia (Mr) en función

del CBR han sido obtenidas del Boletín Técnico “Caminos” del Instituto Panamericano

de Carreteras, Segundo Trimestre 1998 (Publicación Nº FHWA-PL-98- 029).

Dichas correlaciones son las siguientes:

Para CBR < ó = 7 Mr = 1,500 CBR (psi)…………………………………(α)

Para 7 < CBR < ó = 20 Mr = 3,000 CBR ^ 0.65 (psi)………………………….(β)

Para CBR > 20 � Mr = 4326 ln CBR + 241 (psi)………………………...(γ)

En nuestro caso, tenemos un valor de CBR de diseño igual a 23.4 Entonces en (γ):

Mr = 4326 Ln CBR +241

Mr = 4326*3.446 + 241

Mr = 15.15 Ksi.

Finalmente, para el cálculo del pavimento se tienen los siguientes datos:

a) Propiedades De Los Materiales

A.- Módulo de Resiliencia de la Base Granular (KIP/IN²):

30.00

B.- Módulo de Resiliencia de la Sub-Base Granular (KIP/IN²):

15.00

b) Datos De Tráfico Y Propiedades De La Sub-Rasante

A.- Número de Ejes Equivalentes Total (N18)

UBICACION EJES EQUIVALENTES

Jr. AGUSTÍN DE ZARATE CUADRA 6

4.20E+05

B.- Factor de Confiabilidad (R): 70%

Standard Normal Deviate (Zr): - 0.524

Overall Standard Deviation (So): 0.45

C.- Módulo de Resiliencia de la Sub-Rasante (Mr, Ksi) (Usando CBR): 31.40

D.- Serviciabilidad Inicial (pi): 4.0

E.- Serviciabilidad Final (pt): 1.5

F.- Período de Diseño (Años) – Vía: 10 años

c) Estructuración Del Pavimento

A.- Coeficientes Estructurales de Capa

Concreto Asfáltico (a1): 0.44

Base Granular (a2): 0.14

Sub-Base Granular (a3): 0.11

B.- Coeficientes de Drenaje de Capa

Base Granular (m²): 1.10

Sub-Base Granular (m³): 1.10

De este modo, en la ecuación (2) obtenemos el Número Estructural Requerido Total

(SNT):

SNT = 1.98 (Vía).

4.3.3 DIMENSIONAMIENTO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

De acuerdo a los cálculos realizados en la ecuación anterior, se concluye que la

estructura del pavimento será:

4.3.3.2 PARA LA VÍA DE LA Jr. AGUSTÍN DE ZARATE CUADRA 6

TRABAJOS A REALIZARSE

En los Sectores calificados como Regulares ,Pobres y Muy Pobres se deberá reemplazar la

carpeta asfáltica existente, así como colocar un material del tipo Base con espesores de

0.20 cm (8”). Se han identificado dichos sectores de acuerdo al siguiente cuadro:

EL Jr. AGUSTIN DE ZARATE CUADRA 6 CARRIL DERECHO

SECTOR UNIDAD PROGRESIVA CALIFICACIÓN

0+000 – 0+088 U-1 0+000 – 0+040 POBRE

0+000 – 0+088 U-2 0+040 – 0+088 POBRE

EL Jr. AGUSTIN DE ZARATE CUADRA 6 CARRIL IZQUIERDO


0+000 – 0+088 U-1 0+000 – 0+040 MUY POBRE

0+000 – 0+088 U-2 0+040 – 0+088 POBRE

a) Terreno de Fundación (Sub-rasante)

El suelo de fundación (o sub-rasante) está conformado por 2 tipos de materiales. El

primero es una Grava Limosa mal gradada lo que se aprecia en la C-3 y C-4. El segundo

es un material clasificado como Arena Limosa según las C-1 y C-2. Para los casos, donde

se reemplazará la Carpeta asfáltica, se eliminarán los 0.07 m de Carpeta asfáltica en

promedio. Posterior a ello, se recuperará los primeros 0.30 m de material tipo Base para

su posterior tratamiento y reconformación. Una vez realizadas las actividades indicadas,

se procederá a la escarificación del terreno natural en unos 0.60 m compactándolo en

capas de 0.20 m al 95% de la Máxima Densidad Seca (MDS) del ensayo Proctor

Modificado, retirando previamente las partículas mayores de 2” y otros elementos

excedentes ello con la finalidad de colocar el material del tipo Base.

CARPETA ASFÁLTICA DE 2”

MATERIAL DE BASE DE 20 cm

Controles en el Terreno de Fundación o Sub-Rasante

Compactación de la Sub-Rasante

Se verificará de acuerdo con los siguientes criterios:

La densidad de la subrasante compactada se definirá sobre un mínimo de 6

determinaciones, en sitios elegidos al azar con una frecuencia de una, cada 250 m2

de plataforma terminada y compactada.

Las densidades individuales del lote (Di) deben ser, como mínimo, el 95% de la

máxima densidad en el ensayo Proctor Modificado de referencia (De)

Di > 0.95 De

Di: Densidades individuales

De: Máxima densidad en el ensayo Proctor Modificado

Ensayos de Deflectometría en Sub-Rasantes terminadas

Se requiere un estricto control de calidad tanto de los materiales como de los equipos,

procedimientos constructivos y en general de todos los elementos involucrados en la

puesta en obra de la subrasante. De dicho control forma parte la medición de las

deflexiones que se menciona a continuación.

Una vez terminada la explanación se hará deflectometría cada 25 metros en ambos

sentidos, es decir, en cada uno de los carriles, mediante el empleo de Viga Benkelman,

FWD o cualquier equipo de alta confiabilidad, antes de cubrir la subrasante con la

subbase o con la base granular. Se analizará la deformada o curvatura de la deflexión

obtenida de acuerdo al procedimiento del dispositivo utilizado (en el caso del FWD de

por lo menos tres mediciones por punto).

b) Base.- El material a emplear en la Base será del tipo granular seleccionado A-1-b(0) en

un espesor de 0.20 m. (8”) para un CBR del 80% como mínimo y compactado al 100%

de la Máxima Densidad Seca (MDS) del ensayo Proctor Modificado. Para ello se utilizará

el material recuperado de los primeros 0.30 m en promedio a lo largo de toda la vía, ya

que de acuerdo a los resultados de laboratorio el material tiene un CBR de 82.2 al 95%

de la MDS.

Carpeta de Rodadura.- Será de 2” de espesor (e=5.08 cm), esto de acuerdo al diseño

realizado en la zona del proyecto.

La Capa de Rodadura será compactada y constituida por una mezcla asfáltica en

caliente, sellado e impermeabilizado para protegerlo y colocarlo de acuerdo a las

especificaciones técnicas generales de construcción vigentes.

Losa de Concreto (Veredas).- Se realizarán en dimensiones de acuerdo al detalle de los

planos y con un espesor de 6” de concreto F’c = 175 km/cm2.

Asimismo previo al

vaciado del concreto se colocará una capa de material tipo Base con un espesor de 0.10

m, ésta capa se compactará al 95% de su máxima densidad seca, de acuerdo al método

de Proctor Modificado ASTM-D 1557. Los controles de compactación se realizarán por

tramos de material colocado.

Losa de Concreto (Alameda).- Se realizarán en dimensiones de acuerdo al detalle de los

planos y con un espesor de 6” de concreto F’c = 175 km/cm2.

Asimismo previo al

vaciado del concreto se colocará una capa de material tipo Base con un espesor de 0.15

m, ésta capa se compactará al 95% de su máxima densidad seca, de acuerdo al método

de Proctor Modificado ASTM-D 1557. Los controles de compactación se realizarán por

tramos de material colocado.

Losa de Concreto en las intersecciones del Jr. Celso Vázquez con Jr. Perricholi y Jr.

Agustin de Zarate.

DISEÑO DE PAVIMENTO RÍGIDO (CONCRETO)

Un pavimento de concreto o pavimento rígido consiste básicamente en una losa de

concreto simple o armado, apoyada directamente sobre una base o subbase. La losa,

debido a su rigidez y alto módulo de elasticidad, absorbe gran parte de los esfuerzos que

se ejercen sobre el pavimento lo que produce una buena distribución de las cargas de

rueda, dando como resultado tensiones muy bajas en la subrasante.

Los elementos que conforman un pavimento rígido son: subrasante, base y la losa de

concreto. A continuación se hará una breve descripción de cada uno de los elementos

que conforman el pavimento rígido.

a) Subrasante

La subrasante es el soporte natural, preparado y compactado, en la cual se puede

construir un pavimento. La función de la subrasante es dar un apoyo razonablemente

uniforme, sin cambios bruscos en el valor soporte, es decir, mucho más importante es

que la subrasante brinde un apoyo estable a que tenga una alta capacidad de soporte.

Por lo tanto, se debe tener mucho cuidado con la expansión de suelos.

b) Base

La capa de base es la porción de la estructura del pavimento rígido, que se encuentra

entre la subrasante y la losa rígida. Consiste de una o más capas compactas de material

granular o estabilizado; la función principal de la base es prevenir el bombeo de los

suelos de granos finos. La base es obligatoria cuando la combinación de suelos, agua, y

tráfico pueden generar el bombeo. Tales condiciones se presentan con frecuencia en el

diseño de pavimentos para vías principales y de tránsito pesado.

Entre otras funciones que debe cumplir son:

Proporcionar uniformidad, estabilidad y soporte uniforme.

Incrementar el módulo (K) de reacción de la subrasante.

Minimizar los efectos dañinos de la acción de las heladas.

Proveer drenaje cuando sea necesario.

Proporcionar una plataforma de trabajo para los equipos de construcción.

c) Losa

La losa es de concreto de cemento portland. El factor mínimo de cemento debe

determinarse en base a ensayos de laboratorio y por experiencia previas de resistencia y

durabilidad. Se deberá usar concreto con aire incorporado donde sea necesario

proporcionar resistencia al deterioro superficial debido al hielo-deshielo, a las sales o

para mejorar la trabajabilidad de la mezcla.

En las intersecciones del Jr. Celso Vázquez con el Jr Perricholi y Jr. Celso Vásquez con el

Jr. Agustín de Zarate, se colocarán losas de concreto armado con la finalidad de brindar

adecuadas condiciones de transitabilidad vehicular con un mínimo de intervención por

mantenimiento de los elementos.

Se ha elegido el método AASHTO, porque a diferencia de otros métodos, éste método

introduce el concepto de serviciabilidad en el diseño de pavimentos como una medida

de su capacidad para brindar una superficie lisa y suave al usuario.

El diseño del pavimento rígido involucra el análisis de diversos factores: tráfico, drenaje,

clima, características de los suelos, capacidad de transferencia de carga, nivel de

serviciabilidad deseado, y el grado de confiabilidad al que se desea efectuar el diseño

acorde con el grado de importancia de la carretera. Todos estos factores son necesarios

para predecir un comportamiento confiable de la estructura del pavimento y evitar que

el daño del pavimento alcance el nivel de colapso durante su vida en servicio. La

ecuación fundamental AASHTO para el diseño de pavimentos rígidos es:

Donde:

W 18 = Número de cargas de 18 kips (80 kN) previstas.

ZR = Es el valor de Z (área bajo la curva de distribución) correspondiente a la curva

estandarizada, para una confiabilidad R.

S0= Desvío estándar de todas las variables.

D= Espesor de la losa del pavimento en pulg.

∆PSI = Pérdida de serviciabilidad prevista en el diseño.

Pt= Serviciabilidad final.

S'c = Módulo de rotura del concreto en psi.

J= Coeficiente de transferencia de carga

Cd = Coeficiente de drenaje.

EC= Módulo de elasticidad del concreto, en psi.

K= Módulo de reacción de la subrasante (coeficiente de balastro), en pci (psi/pulg

CALCULO DEL ESPESOR DEL PAVIMENTO RÍGIDO

De acuerdo a los resultados del Diseño de Pavimento Rígido, se ha determinado que el

espesor de la losa de concreto será mínimo de 5” (12.25 cm), para nuestro caso se

recomienda un e=0.20 m de F’c 210 kg/cm2 con acero de refuerzo.

Agresividad del suelo a la cimentación de estructuras proyectadas

De acuerdo a los ensayos químicos realizados al material sobre el cual se colocarán las

estructuras (Base), observamos que la concentración de sales cloruros, se encuentra por

debajo de los valores permisibles, siendo éste de 1350 ppm, menor que 6000 ppm

(valor permisible para cloruros), por lo que NO ocasionará un ataque por corrosión

del acero del concreto de la cimentación.

Asimismo observamos concentraciones de sales sulfatos menores a 1,000.00 ppm.

Que alcanzan un valor puntual de 885 ppm, por lo que NO ocasionan un ataque al

concreto de la cimentación en este sector. Por todo lo expuesto se concluye usar el

cemento Tipo I para todas las estructuras, para cementos de peso normal de 0.50 y

una resistencia (f’c) de 210 Kg/cm2. (Norma E.060 Concreto Armado).

5.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Del análisis efectuado en el presente Informe Técnico, en base a los trabajos de campo,

ensayos de laboratorio, perfiles estratigráficos obtenidos y al conocimiento de los suelos

encontrados, se concluye:

El Estudio de Mecánica de Suelos con fines de Pavimentación del proyecto:

“MEJORAMIENTO DE VIAS Y PEATONALIZACION DEL Jr.CELSO VASQUEZ CUADRA

5-6-7 Y DEL Jr. AGUSTÍN DE ZARATE CUADRA 6, DISTRITO DE RÍMAC, PROVINCIA

DE LIMA, DEPARTAMENTO DE LIMA”.

.

El área en estudio presenta una capa superficial de Grava Limosa, No plástica, con un

espesor promedio de 0.30 m a lo largo de la vía, la misma que cumple con el CBR

requerido por las especificaciones de acuerdo a la Norma EG-2013 para material de Base

(CBR >80) .Posterior a ello encontramos al El suelo de fundación (o sub-rasante) está

conformado por 2 tipos de materiales. El primero es una Grava Limosa mal gradada lo

que se aprecia en la C-3 y C-4. El segundo es un material clasificado como Arena Limosa

según las C-1 y C-2. Para los casos, donde se reemplazará la Carpeta asfáltica, se

eliminarán los 0.07 m de Carpeta asfáltica en promedio. Posterior a ello, se recuperará

los primeros 0.30 m de material tipo Base para su posterior tratamiento y

reconformación. Una vez realizadas las actividades indicadas, se procederá a la

escarificación del terreno natural en unos 0.60 m compactándolo en capas de 0.20 m al

95% de la Máxima Densidad Seca (MDS) del ensayo Proctor Modificado, retirando

previamente las partículas mayores de 2” y otros elementos excedentes o contaminantes

(desmonte y restos de ladrillo y concreto) ello con la finalidad de colocar el material del

tipo Base. Asimismo posee una carpeta asfáltica de 0.07 m de espesor, el mismo que de

acuerdo a la evaluación del método PCI (ASTM D-6433), califica de Pobre a lo largo de

todos los Sectores evaluados en ambos sentidos de la vía, por lo que se recomienda

trabajos de reparación.

Los controles de calidad de los materiales a emplearse en las diversas capas de la

estructura del Pavimento se realizarán de acuerdo a las recomendaciones de las

Especificaciones Técnicas Generales Para Construcción – EG 2013 MTC.

Los trabajo de Reemplazo de Carpeta Asfáltica, se realizarán considerando los siguientes

cuadros:



0+000 – 0+088 U-1 0+000 – 0+040 POBRE

0+000 – 0+088 U-2 0+040 – 0+088 POBRE



0+000 – 0+088 U-1 0+000 – 0+040 MUY POBRE

0+000 – 0+088 U-2 0+040 – 0+088 POBRE

La carpeta de Rodadura será de 2” de espesor (e=5.08 cm), esto de acuerdo al diseño

realizado en la zona del proyecto. Así mismo el material a emplear en la Base será del

tipo granular seleccionado A-1-b(0) en un espesor de 0.20 m. (8”) para un CBR del 80%

como mínimo y compactado al 100% de la Máxima Densidad Seca (MDS) del ensayo

Proctor Modificado. Para ello se utilizará el material recuperado de los primeros 0.30 m

en promedio a lo largo de toda la vía, ya que de acuerdo a los resultados de laboratorio

el material tiene un CBR de 82.2 al 95% de la MDS.

Se realizarán Losas de concreto para las veredas del Jr.AGUSTIN DE ZARATE CUADRA

6, en dimensiones de acuerdo al detalle de los planos y con un espesor de 6” de

concreto F’c = 175 km/cm2.

Asimismo se colocará una capa de material tipo Base con

espesor de 0.10 m, ésta capa se compactará al 95% de su máxima densidad seca, de

acuerdo al método de Proctor Modificado ASTM-D 1557. Los controles de

compactación se realizarán por tramos de material colocado.

Se realizarán Losas de concreto para la Alameda del Jr.CELSO VASQUEZ CUADRA 5-6-

7, en dimensiones de acuerdo al detalle de los planos y con un espesor de 6” de

concreto F’c = 175 km/cm2.

Asimismo se colocará una capa de material tipo Base con




En las intersecciones del Jr. Celso Vázquez con el Jr Perricholi y Jr. Celso Vásquez con el

Jr. Agustín de Zarate se ha determinado que el espesor de la losa de concreto será

mínimo de 5” (12.25 cm), para nuestro caso se recomienda un e=0.20 m de F’c 210

kg/cm2 con acero de refuerzo. Asimismo se colocará una capa de material tipo Base con




Toda estructura de pavimento requiere necesariamente un mantenimiento rutinario

anual, que incluye entre otras actividades tratamiento de fisuras, parchados, limpieza y

reparación de las obras de drenaje y obras de arte en general; y, un tratamiento

periódico de sello asfáltico cada 3 a 5 años. Asimismo, como resultado de la realización

de evaluaciones periódicas de condición superficial (inventario de fallas, rugosidad,

textura) y estructural (deflexiones) del pavimento, según sea necesario, se aplicará una

capa nivelante o adicionalmente un refuerzo asfáltico, dependiendo de su capacidad

soporte remanente y del crecimiento del tránsito

Para el área en estudio, el C.B.R. del suelo natural más desfavorable encontrado (del

tipo SM) para el 95% de la Máxima Densidad Seca es igual a 31.4%.

Agresividad del suelo a la cimentación de estructuras proyectadas

De acuerdo a los ensayos químicos realizados al material sobre el cual se colocarán las

estructuras (Base), observamos que la concentración de sales cloruros, se encuentra por

debajo de los valores permisibles, siendo éste de 1350 ppm, menor que 6000 ppm

(valor permisible para cloruros), por lo que NO ocasionará un ataque por corrosión

del acero del concreto de la cimentación.

Asimismo observamos concentraciones de sales sulfatos menores a 1,000.00 ppm.

Que alcanzan un valor puntual de 885 ppm, por lo que NO ocasionan un ataque al

concreto de la cimentación en este sector. Por todo lo expuesto se concluye usar el

cemento Tipo I para todas las estructuras, para cementos de peso normal de 0.50 y

una resistencia (f’c) de 210 Kg/cm2. (Norma E.060 Concreto Armado).

Hasta la máxima profundidad excavada de 1.50 m. no se detectó la presencia del nivel

Freático.

Las conclusiones y recomendaciones establecidas en el presente Informe Técnico son

sólo aplicables para el área en estudio.

Informe Proyecto Celso (2)

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