Diseño de Afirmado
April 1, 2023 | Author: Anonymous | Category: N/A
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DISEÑO DE ESTRUCTURA DE AFIRMADO “CONSTRUCCIÓN Y MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA CHICCHICANCHA – PUTACCA – CARHUAC – ANTIPAHUASIN ANTIP AHUASIN -PITECC – PU PUCARAP CARAPAT ATA A - ACOCRA, DIS DISTRITO TRITO DE HU HUARIBAMBA ARIBAMBA,, PROVINCIA DE T TA AYACAJA YACAJA Y DEPARTAMENTO DE HUANCAVELICA”
VIII VIII
DISE DISEÑO ÑO DE ESTR ESTRUC UCTU TURA RA DEL DEL AFI AFIRM RMAD ADO O
8.1 8.1
ESTU ESTUD DIO DE ME MECÁNIC ICA A DE SU SUELOS LOS. GENERALIDADES El Estudio de Mecánica de Suelos tiene por objeto investigar el sub-suelo del terreno que constituye el proyecto, mediante trabajos de campo realizados en pozos de exploración o calicatas a cielo abierto y los respectivos ensayos y estudios especiales efectuados en laboratorio para los diferentes estratos determinados en los los dife difere rent ntes es nive nivele less de ca cada da ca calilica cata ta,, a fi fin n de obte obtene nerr las las prin princi cipa pale less caract car acterí erísti sticas cas fís física icass y mecáni mecánicas cas del suelo, suelo, así como como sus propie propiedad dades es de resistencia, deformación y de agresividad química de sus componentes que puedan afectar el comportamiento de la estructura afirmada, en base a estos parámetros se definen los registros de exploración que permiten definir el tipo y espesor de la capa portante, el soporte admisible, así como las recomendaciones generales para la ejecución del proyecto. El programa aplicado para los fines propuestos, fue el siguiente: a.
Ubic Ubicac ació ión n y de desc scrripci ipción ón de dell áre área a de es esttud udio io
b.
Ejec ecu ución de de lo los en ensayos de la laboratorio
c.
Perfiles estratigráficos
d.
Ensayos de Laboratorios
e.
Regis isttro de de Ex Exploración de la la ca calicata.
f.
Conclusiones y recomendaciones.
a. UBICACI UBICACIÓN ÓN Y DESCRIP DESCRIPCIÓN CIÓN DEL ÁREA ÁREA DE ESTUD ESTUDIO IO El terreno materia del estudio estudio se encuentra ubicado en los Distritos de Huaribamba (Chicchicanc (Chicc hicancha, ha, Putacca, Putacca, Carchuac, Carchuac, Antipahuasin, Antipahuasin, Pitecc, Pitecc, Pucarapata) Pucarapata) y Pazos (Acocra), Provincia de Tayacaja, Región Huancavelica, iniciándose por el kilometro 00+00, desde la localidad de Acocra en el distrito de Pazos hacia la localidad de Chicchicancha en el distrito distrito de Huaribamba, teniendo una distancia de 29+231 KM aproximadamente.
b. UBICACI UBICACIÓN ÓN Y EJECUCIÓ EJECUCIÓN N DE CALIC CALICA ATAS A lo largo del proyecto “CONSTRUCCIÓN Y MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA CHICCH CHI CCHIC ICAN ANCHA CHA – PUT PUTACCA ACCA – CARHU CARHUAC AC – ANTI ANTIP PAHU AHUAS ASIN IN
-PIT -PITEC ECC C –
PUCAR PUC ARAP APA ATA - ACOC ACOCRA, RA, DI DIST STRI RITO TO DE HUAR HUARIB IBAM AMBA, BA, PROVI PROVINCI NCIA A DE _______________________ ____________ ______________________ _______________________ _______________________ _______________________ _______________________ _______________________ _______________________ ____________________ _________ ____________ __________ __ DISEÑO DE PAVIMEN PAVIMENTO TO
DISEÑO DE ESTRUCTURA DE AFIRMADO “CONSTRUCCIÓN Y MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA CHICCHICANCHA – PUTACCA – CARHUAC – ANTIPAHUASIN ANTIP AHUASIN -PITECC – PU PUCARAP CARAPAT ATA A - ACOCRA, DIS DISTRITO TRITO DE HU HUARIBAMBA ARIBAMBA,, PROVINCIA DE T TA AYACAJA YACAJA Y DEPARTAMENTO DE HUANCAVELICA”
TAY TAYACAJA Y DEPARTAMENTO DEPARTAMENTO DE HUANCAVELICA” se han perforado calicatas a
una distancia de entre sí de Km 0+500 mt. a una profundidad alcanzada de 1.50 mt. de cada cada una de estas estas calicat calicatas as se extraj extrajero eron n muestr muestras as para para ser enviad enviadas as al laboratorio; la cantidad de muestras enviadas dependió del cambio de estratigrafía dent dentro ro de ca cada da ca calilica cata ta;; las las mi mism smas as que que fu fuer eron on remi remiti tida dass al labo labora rato tori rio o especializado en mecánica de suelos. suelos. Ensayos especiales Para determinar la capacidad de soporte de la sub rasante se han efectuado ensayo ens ayoss de CBR en las calicatas: según se indica en los resultados adjuntos al pres present ente e (v (ver er anex anexos os), ), real realiz izán ándo dose se
solo solo en esas esas cali calica cata tass de debid bido o a las las
características similares que presentan con otras calicatas. En los resultados adjuntos se muestran las progresivas donde se realizaron las calic calicat atas as,, indi indica cand ndo o la prof profun undi dida dad d a la qu que e fu fuer eron on to toma mada das; s; así así como como sus sus principales características mecánicas.
c. PERFI PERFIL L ESTRA ESTRATIG TIGRA RAFIC FICO O La superficie de rodadura está conformada en la mayoría por arenas gravosas, gravas, arenas limosas y material orgánico; sobre las cuales subyacen suelos finos, cuyas cuy as caract caracterí eríst stica icass se detall detallan an en los result resultado adoss de labora laborator torio io adjunt adjuntos os al presente.
d. ENSA ENSAYOS YOS DE DE LABO LABORA RATO TORIO RIO Así mismo, en el laboratorio de mecánica de suelos se realizó una verificación de la la clasificación visual de todas las muestras obtenidas durante los trabajos de campo. La Lass mues muestr tras as de suelo sueloss fuer fueron on cl clas asifific icad adas as y sele selecc ccio iona nada dass sigui siguien endo do el procedimiento descrito en ASTM D-2488 “Practica recomendada para la descripción de Suelos”. Suelos”. Estas muestras muestras representat representativas ivas fueron sometidas sometidas a los siguientes ensayos: Los ensayos estándar realizados fueron: -
Aná Análisi lisiss Gr Granu anulom lométr étrico ico por tamiza tamizado do
-
Ens Ensay ayo o de Limit Limite e de cons consis iste tenc ncia ia ASTM ASTM D – 4318 4318
Limite Liquido
Limite Plástico
Índice de Plasticidad
Clasificación SUCS
Cla lassific icac ació ión n AASHTO HTO
ASTM ASTM C – 136. 136.
ASTM D – 2487 ASTM D–3282 AASHTO M – 145
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DISEÑO DE ESTRUCTURA DE AFIRMADO “CONSTRUCCIÓN Y MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA CHICCHICANCHA – PUTACCA – CARHUAC – ANTIPAHUASIN ANTIP AHUASIN -PITECC – PU PUCARAP CARAPAT ATA A - ACOCRA, DIS DISTRITO TRITO DE HU HUARIBAMBA ARIBAMBA,, PROVINCIA DE T TA AYACAJA YACAJA Y DEPARTAMENTO DE HUANCAVELICA”
Contenido de Humedad Natural
ASTM D – 2216
Los ensayos especiales realizados fueron: fueron: -
Pr Proc octo torr Modi Modifi fica cado do
-
CBR
AS ASTM TM D – 1557 1557 ASTM D - 1883
En cuanto al tiempo de inmersión de agua para determinar la expansión, la Norma ASTM D-1883, permite reducir el tiempo de 96 9 6 horas, si el suelo es friccionante (no plástico) y el ensayo demuestra que no afecta el resultado final, recomendación que se tuvo en cuenta en los suelos no expansivos.
e. REGISTTRO REGISTTRO DE EXPLO EXPLORAC RACIÓN IÓN DE DE CALICA CALICAT TA Se tomaron a nivel de terreno natural muestras disturbadas representativas de los estratos excavados en cada calicata y en cantidades suficientes como para realizar los ensayos de identificación y calificación, y con estos resultados se pudieron graficar los registros de exploración de cada calicata, registrándose los espesores y diferentes características de los estratos subyacentes clasificados, tales como tipo de suelo, espesor del estrato, color, estado de humedad, plasticidad etc.
f.
CONC CONCLUS LUSION IONES ES Y RECO RECOMEN MENDA DACI CIONE ONES. S. a. La inf infor orma maci ción ón ob obte tenid nida a de las mues muestr tras as de labo labora rato tori rio o ha han n sumin suminis istr trad ado o info inform rmac ació ión n del terr terren eno o más más repr repres esen enta tatitivo vo qu que e ha sido sido asoc asocia iado do a las las condiciones del estudio de tráfico para la determinación de la estructura del firme, así como las condiciones del clima.
b. Las Las cara caract cter erís ístitica cass del del suelo suelo de fund fundac ació ión n qu que e serv servir irá á como como subr subras asan ante te es clasificado como “GP” y “GM”; según la clasificación SUCS, predominando en un 85% el suelo “GM”; conformado conformado por grava arena limosa de baja plasticidad plasticidad;; se ha considerado un CBR de diseño mínimo de 18.00%; 18.00%; y de esta forma forma asegurar la estructura estructura del firme, firme, el suelo de subrasant subrasante e se ha considerado considerado como regular para terreno de fundación, situación que se tendrá en cuenta para diseñar la estructura.
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DISEÑO DE ESTRUCTURA DE AFIRMADO “CONSTRUCCIÓN Y MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA CHICCHICANCHA – PUTACCA – CARHUAC – ANTIPAHUASIN ANTIP AHUASIN -PITECC – PU PUCARAP CARAPAT ATA A - ACOCRA, DIS DISTRITO TRITO DE HU HUARIBAMBA ARIBAMBA,, PROVINCIA DE T TA AYACAJA YACAJA Y DEPARTAMENTO DE HUANCAVELICA”
CATEGORIA DE LA SUBRASANTE
CATEGORIA
C.B.R.
POSIBLE HINCHAMIENTO
Excelente
35 – más
1.00%
Buena
13 – 35
2.00%
Regular
6 – 12
3.00%
Malo
3–5
mas de 3.00%
CATEGORIA DE LOS SUELOS Esta dada en base al CBR y se tiene lo siguiente: CBR
:
0–3
Clasif. General
:
Muy pobre
Capa
:
Subrasante
SUCS
:
CH, CM, MH, OL
AAHSTO
:
A5, A6, A7
Reconocimiento
:
Arcillas mu muy pl plásticas ( CH CH ) a Limos Orgánicos ( OL )
CBR
:
3–7
Clasif. General
:
Pobre a regular
Capa
:
Subrasante
SUCS
:
CH, CM, MH, OL
AAHSTO
:
A4, A5, A6, A7
Reconocimiento
:
Suelo limoso baja Plasticidad ( OL )
CBR
:
7 –20
Clasif. General
:
Regular
Capa
:
Sub base
SUCS
:
CL, ML, SC, SM, SP
AAHSTO
:
A2, A4, A6, A7
Reconocimiento
:
(3)
CBR
:
20 –50
Clasif. General
:
Bueno
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DISEÑO DE ESTRUCTURA DE AFIRMADO “CONSTRUCCIÓN Y MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA CHICCHICANCHA – PUTACCA – CARHUAC – ANTIPAHUASIN ANTIP AHUASIN -PITECC – PU PUCARAP CARAPAT ATA A - ACOCRA, DIS DISTRITO TRITO DE HU HUARIBAMBA ARIBAMBA,, PROVINCIA DE T TA AYACAJA YACAJA Y DEPARTAMENTO DE HUANCAVELICA”
Capa
:
Base, Sub base
SUCS
:
GM, GC, SW, SM, SP, GP.
AAHSTO
:
A1-b, A2-5, A3, A2-6 A2-6
Reconocimiento
:
(2)
CBR
:
Mayor a 50
Clasif. General
:
Excelente
Capa
:
Base
SUCS
:
GM, GW.
AAHSTO
:
A1, A2-4, A3.
Reconocimiento
:
(1)
8.2. DISEÑO DEL AFIRMADO. AFIRMADO. 8.2.1
ESTUDIO DE TRÁFICO DEL PROYECTO A fin de determinar el grado de importancia del tráfico y participación de los vehículos de la vía en estudio se ha efectuado la verificación física del flujo vehicular en la vía, a fin de justificar el mejoramiento de la superficie de rodadura y poder usar sus resultados como parámetros que permitan diseñar la estructura del firme. Los conteos se llevaron a cabo mediante la ubicación de un punto que se considera consid era de pase forzoso forzoso (inicio de la trocha trocha carrozable) carrozable) recolectánd recolectándose ose la inform informació ación n vehicu vehicular lar durant durante e 07 días días las 24 horas horas determ determiná inándo ndose se las siguientes condiciones especiales:
-
Para Para la vía vía en dise diseño ño,, la natu natura rale leza za pred predom omin inan ante te de los los se serv rvic icio ioss ha determinado que no existe horas punta para el actual tránsito de vehículos livianos, habiéndose tomado en cuenta los efectos de los días festivos y de feria de las principales poblaciones vecinas.
-
8.2. 8. 2.22
El tra transit nsito o vehicu vehicular lar livi liviano ano es perm permane anente nte en el el año. año.
IN INFO FORM RMAC ACIÓ IÓN N RECO RECOLE LECT CTAD ADA A
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Nombre de la ruta: Comunidad de Acocra Acocra – comunidad de Chicchicancha.( KM 29+231 ) Clasificación:
8. 8.2. 2.33
DEL DEL DIS DISEÑ EÑO O DE DE AFI AFIRM RMAD ADO O
8.2.3.1
GENERALIDADES: Con el objeto de que la vía proyectada soporte y distribuya las cargas del tráfico determinado determinado en el estudio estudio de tráfico tráfico y cumpla cumpla con el período de dis diseño eño,, se determ determinar inará á la estruc estructur tura a del afi afirm rmado, ado, la capaci capacidad dad portante de la subrasante que ha de resistir las cargas dinámicas y estáticas de los vehículos.
8.2.3. 8.2 .3.22
CONS CONSID IDERA ERACI CIONE ONES S DE LA SOBR SOBRE E CAR CARGA GA:: La función de la estructura del pavimento es soportar las cargas que transmiten los vehículos a través través de sus llantas y es normal en el diseño del afirmado considerar la distribución de las cargas por ejes que pueden tener dos o cuatro llantas. El peso máximo es de 14,750.00 kg para eje tándem de ocho llantas; para efecto de diseño se adopta la norma Americana para una “carga de eje sencillo” de diseño de 8,200.00 Kg (18,000 lbs.)
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DISEÑO DE ESTRUCTURA DE AFIRMADO “CONSTRUCCIÓN Y MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA CHICCHICANCHA – PUTACCA – CARHUAC – ANTIPAHUASIN ANTIP AHUASIN -PITECC – PU PUCARAP CARAPAT ATA A - ACOCRA, DIS DISTRITO TRITO DE HU HUARIBAMBA ARIBAMBA,, PROVINCIA DE T TA AYACAJA YACAJA Y DEPARTAMENTO DE HUANCAVELICA”
8.2.3.3 8.2.3 .3
CONSID CONSIDERAC ERACIONE IONES S DE DISE DISEÑO ÑO Y EQUIV EQUIVALENTE ALENTE DE CARGA: CARGA: El volumen de transito es uno de los parámetros más importantes del diseño de la estructura del afirmado y la encuesta ha determinado una densidad baja, que es considerada como tráfico ligero. El proceso es de conversión para cada tipo de vehículo a cargas de eje sencillo de 8200 kg (18,000 lbs) (EAL) y generalmente se cuantifica el núme número ro de esta estass ca carg rgas as o apli aplica caci cion ones es para para 10, 10, 20 ó 25 años años,, requiriéndose la tasa probable de incremento anual del transito pudiendo variar vari ar estas intensidad intensidades es de transito transito desde 1000 cargas cargas estándar estándar a 30,000,000.00 como máximo en cargas estándar con lo que coincide con pequeñas variables con las categorías de transito propuestas en los manuales. Para el dimensionamiento de los espesores de la capa de afirmado se adoptó como representativa la siguiente ecuación del método NAASRA, (Nat (Natio ional nal Assoc Associa iatition on of Au Aust stra ralia lian n St Stat ate e Road Road Au Auth thor orititie ies, s, hoy hoy AUSTROADS) que relaciona el valor soporte del suelo (CBR) y la carga actuante sobre el afirmado, expresada en número de repeticiones de EE:
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DISEÑO DE ESTRUCTURA DE AFIRMADO “CONSTRUCCIÓN Y MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA CHICCHICANCHA – PUTACCA – CARHUAC – ANTIPAHUASIN ANTIP AHUASIN -PITECC – PU PUCARAP CARAPAT ATA A - ACOCRA, DIS DISTRITO TRITO DE HU HUARIBAMBA ARIBAMBA,, PROVINCIA DE T TA AYACAJA YACAJA Y DEPARTAMENTO DE HUANCAVELICA”
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CATALOGO CAT ALOGO DE CAPAS DE REVESTIMIENTO GRANULAR (TRAFICO T1)
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DISEÑO DE ESTRUCTURA DE AFIRMADO “CONSTRUCCIÓN Y MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA CHICCHICANCHA – PUTACCA – CARHUAC – ANTIPAHUASIN ANTIP AHUASIN -PITECC – PU PUCARAP CARAPAT ATA A - ACOCRA, DIS DISTRITO TRITO DE HU HUARIBAMBA ARIBAMBA,, PROVINCIA DE T TA AYACAJA YACAJA Y DEPARTAMENTO DE HUANCAVELICA”
8. 8.2. 2.3. 3.44
CARR CARRIL IL DE DE DISE DISEÑO ÑO:: Conside Con siderán rándos dose e que existirá existirá un carril carril de dis diseño eño que corre corre en una dirección y que la mayoría de la longitud de la vía esta en pendiente, se ha tomado como carril para determinar el volumen de tráfico crítico el de descenso que es el caso en que los vehículos bajaran cargados; en consecuencia se ha considerado como ancho del afirmado 3.50 metros; para una velocidad directriz de 20.00 km/hora.
8.2.3.5 8.2. 3.5 PERIODO PERIODO DE DISEÑO: DISEÑO: Aunque el pavimento puede ser diseñado para soportar los efectos acum acumul ulat ativ ivos os del del tr tráf áfic ico o para para un perí períod odo o dese desead ado; o; el anál anális isis is seleccionado para el presente caso ha sido para un periodo de diseño de 10 años.
8.2.3.6 CONSIDERACIONE CONSIDERACIONES S SOBRE SOBRE LA SUBRASANTE: SUBRASANTE: El efecto efecto de usar varias capas en la estructur estructura a del pavimento pavimento es el de distribuir en el nivel de la subrasante la carga recibida en la rasante que entregan las llantas de los vehículos mediante un bulbo de presiones de la fuerza concentrada en el área de contacto de las llantas y que es dese deseab able le que sea cero cero
o un valo valorr menor menor al 10 10% % de las las cargas cargas
transmitidas además del peso propio de la estructura del pavimento para que pueda ser absorbida por la subrasante de acuerdo a su CBR de capacidad portante. El CBR obtenido de la subrasante como valor representativo de las calicatas ha sido determinado un CBR D = 18.00 %, siendo considerado según las tablas como un suelo compuesto de mediana plasticidad estando dentro de la clasificación SUCS entre “GM”.
CATEGORIA DE LA SUBRASANTE CATEGORIA
C.B.R.
POSIBLE HINCHAMIENTO
Excelente
35 – más
1.00%
Buena
13 – 35
2.00%
Regular
6 – 12
3.00%
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DISEÑO DE ESTRUCTURA DE AFIRMADO “CONSTRUCCIÓN Y MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA CHICCHICANCHA – PUTACCA – CARHUAC – ANTIPAHUASIN ANTIP AHUASIN -PITECC – PU PUCARAP CARAPAT ATA A - ACOCRA, DIS DISTRITO TRITO DE HU HUARIBAMBA ARIBAMBA,, PROVINCIA DE T TA AYACAJA YACAJA Y DEPARTAMENTO DE HUANCAVELICA”
Malo
3–5
mas de 3.00%
Los espesor espesores es de compac compactac tación ión de esta esta capa capa de subras subrasant ante e debe debe hacerse con los siguientes criterios cuando el índice de plasticidad es mayor a 20.00%.
I.M.D.
ESPESOR REC. (CM)
COMPACT. MINIMA.
Traf. Ligero, 10 – 50 veh.
15 - 30
90.00%
Traf. Mediano, 50 – 100 veh.
30 - 45
95.00%
Traf. Pesado, mas de 100 veh.
45 - 60
95.00%
Para nuestro caso teniendo un tráfico ligero la subrasante debe ser escarificada, perfilada y compactada hasta una profundidad de 20.00 cm.
8.2.3.7 DISEÑO DEL ESPESOR ESPESOR DEL AFIRMADO: Los métodos para establecer establecer los espesores espesores totales de la estru estructur ctura a del afirmado pueden ser entre otros otros uno de los siguientes: -
Método de Wyoming
-
Método de del ÍÍn ndice de de Gr Grupo
-
Método del CBR.
Con base en la información que suministran los niveles de los suelos de las calicatas hechas en campo, la apreciación visual, los análisis de laboratorio y el estudio de tráfico que determina un número menor de 50 vehículos por día es decir un tráfico ligero, se puede clasificar el suelo de la subrasante, su CBR como elementos para el diseño del espesor del afirmado. Pa Para ra la dete determ rmina inaci ción ón del del espe espeso sorr de dell af afir irma mado do en ba base se al CBR CBR escogemos escog emos un CBR de diseño en base base a las muestras críticas críticas de las calicatas más representativas de cada tramo efectuada en campo.
PROGRESIVA
LONGITUD
CBR (%)
ESPESOR DE
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DISEÑO DE ESTRUCTURA DE AFIRMADO “CONSTRUCCIÓN Y MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA CHICCHICANCHA – PUTACCA – CARHUAC – ANTIPAHUASIN ANTIP AHUASIN -PITECC – PU PUCARAP CARAPAT ATA A - ACOCRA, DIS DISTRITO TRITO DE HU HUARIBAMBA ARIBAMBA,, PROVINCIA DE T TA AYACAJA YACAJA Y DEPARTAMENTO DE HUANCAVELICA”
AFIRMADO (cm) 0+000 al 22+160
22,160.00
24.2
15 cm
22+160 al 24+000
1,840.00
11.6
25
24+000 al 27+000
3,000.00
28
15
27+000 al 29+231
2,231.00
17.4
18
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