Guadalajara Jalisco, a 7 de Enero de 2008

MOVILIDAD METROPOLITANA DE GUADALAJARA

CORREDOR CALZADA INDEPENDENCIA – GOBERNADOR CURIEL

“PROPUESTA DE ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS Y EVALUACIÓN DEL PAVIMENTO”

CONTENIDO 1. INTRODUCCIÓN

1.1. OBJETIVO 1.2. ALCANCES

2. ANTECEDENTES

2.1. INFORMACIÓN BASE 2.2. INFORMACIÓN GENERADA PARA PLANTEAR ESTA PROPUESTA 2.2.1 Recopilación y análisis de información. 2.2.2 Reconocimiento visual del corredor.

3. PROPUESTA DEL ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS Y EVALUACIÓN DEL PAVIMENTO

3.1. PRUEBA DE PENETRACIÓN ESTÁNDAR (SPT) 3.1.1 Trabajos de campo 3.1.2 Trabajos de laboratorio

3.2. PCA´S (PARA OBTENCIÓN DE PROPIEDADES MECÁNICAS) 3.2.1 Trabajos de campo 3.2.2 Trabajos de laboratorio 3.2.3 Pruebas de corte directo

3.3. PCA´S (PARA EVALUACIÓN DEL PAVIMENTO) PAV 3.3.1 Trabajos de campo 3.3.2 Trabajos de laboratorio

3.4. INFORME Y REPORTE 3.4.1 Informe del estudio de mecánica de suelos (pruebas de penetración estándar, pozos a cielo abierto y cortes directos). 3.4.2 Reporte de PCA´S (para evaluación del pavimento)

1. INTRODUCCIÓN

1.1. OBJETIVO Proponer los trabajos de campo y laboratorio, para determinar la capacidad

de carga del terreno y el asentamiento esperado en donde se proyecta la construcción de las terminales del corredor Calzada Independencia - Gobernador Curiel, así como para la evaluación del pavimento existente y el diseño del pavimento del corredor mencionado.

1.2. ALCANCES Se establecen los tipos de sondeos de exploración y muestreo, así como la

cantidad y ubicación de los mismos, las pruebas de laboratorio y el contenido del informe de mecánica de suelos, los criterios a seguir sugeridos para la evaluación y el diseño del pavimento.

Se anexan al presente, como complemento del mismo:

• Base de datos en formato “xls” • La ubicación por tipo de sondeo en formato “dwg” • Un Sistema de Información Geográfica (SIG)

2. ANTECEDENTES

2.1. INFORMACIÓN BASE Para poder plantear la propuesta de estudio de mecánica de suelos y

evaluación del pavimento, aquí reportada se contó con los datos siguientes:

• Levantamiento planimétrico a detalle de la totalidad del corredor. • Altimetría (secciones transversales y longitudinales). • Anteproyecto geométrico de la propuesta del corredor (3 propuestas

distintas).

2.2. INFORMACIÓN GENERADA PARA PLANTEAR ESTA PROPUESTA Adicionalmente se cubrieron 2 productos específicos para poder tener un

panorama completo del sitio en cuestión, así como del estado general que guardan actualmente los pavimentos, estos productos se anexan al presente y son:

2.2.1 Recopilación y análisis de información.

Se llevó a cabo una investigación para recopilar estudios disponibles que se

hubiesen realizado sobre el corredor y hasta 100 m a partir del eje del mismo, obteniéndose:

• Colectores • Red de agua potable • Canal de agua

• Ingreso vehiculares • Boca de tormenta • Caja de válvula • Semáforo • Otras que se anexan en el Sistema de Información Geográfica.

2.2.2 Reconocimiento visual del corredor.

Mediante una inspección visual del corredor, por segmentos, ubicados en

intersecciones ó en patrones de fallamiento específico del pavimento, se elaboró una base de datos por tramo, que cuenta con la información siguiente:

Del tramo

• Número • Cuerpo (D, derecho o I, izquierdo) • Cadenamiento inicial (km) • Cadenamiento final (km) • Calle donde inicia (nombre) • Calle donde termina (nombre) • Longitud (m) • Ancho del sentido (m) • Número de carriles por sentido • Ancho de carril (m)

Del pavimento

• Tipo (concreto hidráulico, concreto asfáltico, etc.) • Edad estimada (años) • Estado actual (bueno, malo, regular, etc.) • Vida útil estimada (años) • Juntas (si están selladas o no y con qué) • Observaciones (tipo de fallas que se presentan en cada tramo) • Fotografías

Se presentan entonces a partir de esta base de datos:

• La base de datos misma en formato “xls” • Los tramos con la información relevante en formato “dwg” • Un Sistema de Información Geográfica (SIG)

3. PROPUESTA DEL ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS Y EVALUACIÓN DEL PAVIMENTO

En las siguientes cuartillas se describen los trabajos de mecánica de suelos y

de evaluación del pavimento tanto de campo como de laboratorio que se sugiere realizar para tener los parámetros de diseño de las cimentaciones de las estaciones de la movilidad en el corredor, así como las características de los suelos que componente las capas actuales del pavimento para su evaluación y en su caso diseño.

Cada uno de los sondeos, los de penetración estándar (SPT), los de pozo a

cielo abierto (PCA) y los de evaluación del pavimento (PAV), se encuentran ubicados y georreferenciados en el anteproyecto geométrico.

Se presenta entonces:

• La base de datos con los tipos de sondeos en formato “xls” • La ubicación de los sondeos (SPT, PCA y PAV) en formato “dwg” • Un Sistema de Información Geográfica (SIG)

3.1. PRUEBA DE PENETRACIÓN ESTÁNDAR (SPT) 3.1.1 Trabajos de campo (exploración y muestreo)

Cuando se trate de sondeos mediante la prueba de penetración estándar, deberá seguirse lo indicado en la norma mexicana NMX-C-431-ONNCCE-2002 “Toma de Muestra Alterada e Inalterada”, tendrán que recuperarse muestras alteradas de material para su posterior análisis en laboratorio, con el fin de obtener las propiedades índice de los materiales que componen los estratos del subsuelo, lo cual aunado al número de golpes del penetrómetro (como parámetro de resistencia), nos marcan la pauta en el diseño y desplante de las cimentación de los inmuebles que se van a proyectar.

En campo se registrará entonces el número de golpes “N” hasta una

profundidad mínima de 5 m en cada sondeo. 3.1.2 Trabajos de laboratorio

A cada muestra de suelo, mediante estándares ASTM o bajo los procedimientos que sugiere la norma mexicana NMX-C-416-ONNCCE 2003 “Muestreo de Estructuras Terreas y Métodos de Prueba” se le determinará:

Granulometría (puede ser simplificada) Límite líquido Límite plástico

Índice de plasticidad Clasificación de suelos (SUCS) Densidad de sólidos Contenido de agua Masas volumétricas

3.2. PCA´S (PARA OBTENCIÓN DE PROPIEDADES MECÁNICAS, PCA) 3.2.1 Trabajos de campo (exploración y muestreo)

Cuando se trate de sondeos mediante la técnica de pozos a cielo abierto (PCA), deberá seguirse lo indicado en la norma mexicana NMX-C-430-ONNCCE-2002 “Sondeos de Pozo a Cielo Abierto”, tendrán que recuperarse muestras inalteradas, de ser posible, ó alteradas, de material para su posterior análisis en laboratorio, con el fin de obtener las propiedades índice de los materiales que componen los estratos del subsuelo. La profundidad de estos sondeos será de 3,5 m si el suelo así lo permite, profundidad que se alcanza con una retroexcavadora convencional.

En los sondeos que se realicen, de este tipo, se procederá a registrar el

espesor y tipo de material de cada estrato que compone el depósito de suelo, en ese punto específico de sondeo. Adicionalmente en cada estrato de suelo encontrado en el sondeo deberá realizarse una cala volumétrica para obtenerse la masa volumétrica natural del suelo, que compone dicho estrato.

3.2.2 Trabajos de laboratorio

A cada muestra de suelo, mediante estándares ASTM o bajo los procedimientos que sugiere la norma mexicana NMX-C-416-ONNCCE 2003 “Muestreo de Estructuras Terreas y Métodos de Prueba” se le determinará:

Granulometría (puede ser simplificada) Límite líquido Límite plástico Índice de plasticidad Clasificación de suelos (SUCS) Densidad de sólidos Contenido de agua Masas volumétricas

3.2.3 Pruebas de corte directo

Deberá realizarse por lo menos un ensaye de corte directo (con sus correspondientes probetas, cuatro por lo menos) por cada dos sondeos realizados

con la técnica de PCA, es decir, se efectuará por lo menos un corte directo por cada estación del transporte semi-masivo.

El ensaye de corte directo se realizará a probetas labradas obtenidas de las muestras inalteradas de suelo, o bien, a probetas restituidas a partir de las muestras alteradas obtenidas en el campo, que tengan la misma masa volumétrica y el mismo contenido de agua, que el estrato de suelo al que representan.

3.3. PCA´S (PARA EVALUACIÓN DEL PAVIMENTO, PAV) 3.3.1 Trabajos de campo Exploración y muestreo

Mediante la técnica de pozo a cielo abierto (PCA) descrita en el manual M·MMP·1·01/03 “Muestreo de Materiales par Terracería” de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT), de 80cm de profundidad a partir del Nivel de Piso Terminado (NPT), se determinará el espesor de cada una de las capas que componen el pavimento.

Deberá entonces registrarse de cada sondeo realizado, de este tipo, la composición de cada capa (tipo de material) y su espesor correspondiente, desde el terreno natural o terraplén, hasta la superficie de rodamiento.

Deberán obtenerse muestras alteradas de cada uno de los materiales que componen la estructura del pavimento (de cada capa) para su análisis en el laboratorio. Calas volumétricas

Cada vez que se encuentre un nuevo material (una nueva capa) al realizar la excavación, deberá determinarse mediante una cala volumétrica, la masa volumétrica seca de campo que presenta dicha capa, siguiendo cualquiera de los procedimientos descritos en el capítulo 15 de la norma mexicana NMX-C-416-ONNCCE-2003, o los mencionados en el manual M·MMP·1·08/03 “Masas Volumétricas y Coeficientes de Variación Volumétrica” de la SCT.

Corazones de concreto asfáltico ó de concreto hidráulico

Previo a la excavación del PCA, deberá obtenerse un corazón de concreto asfáltico o de concreto hidráulico (según sea el caso) de 4” de diámetro para realizarle pruebas en el laboratorio.

En caso de tratarse de concreto asfáltico el corazón deberá contar con una

longitud mínima de 6 cm, y si se trata de concreto hidráulico, el corazón deberá tener por lo menos 10 cm de longitud, para su posterior ensaye en laboratorio.

Para la extracción de corazones de concreto hidráulico tendrá que seguirse

lo indicado en la norma mexicana NMX-C-169-1997-ONNCCE “Obtención y Prueba de Corazones y Vigas Extraídos de Concreto Endurecido”

Muestreo de carpeta asfáltica colocada por el sistema de riegos

Si la superficie de rodamiento se encuentra formada por una carpeta asfáltica mediante riegos, se procederá a describir el estado que guarda dicha carpeta (visualmente), así como a registrar el espesor correspondiente y se obtendrá una muestra alterada de la misma. 3.3.2 Trabajos de laboratorio Análisis de los materiales

Se llevarán al cabo una serie de pruebas de cada material para poder caracterizarlos, dependiendo la capa que se encuentra formando en el pavimento:

Para terraplén o terreno natural, y subrasante • Límites de consistencia (M·MMP·1·07/03) • Valor relativo de soporte (VRS) estándar (Libro 6, 002-N.02) • Masa volumétrica seca máxima AASHTO estándar (M·MMP·1·09/03)

Para bases y subbases

• Granulometría (M·MMP·1·06/03) • Límites de consistencia (M·MMP·1·07/03) • Valor relativo de soporte (VRS) estándar (Libro 6, 002-N.02) • Masa volumétrica seca máxima AASHTO estándar (M·MMP·1·09/03) • Equivalente de arena (M·MMP·4·04·004/02) • Desgaste de los Ángeles (M·MMP·4·04·006/02) • Partículas alargadas y lajeadas (M·MMP·4·04·005/02)

Corazones de concreto asfáltico

A cada uno de los corazones concreto asfáltico se procederá a

determinarles:

• Espesor • Masa volumétrica (método gravimétrico) • Estabilidad (prueba Marshall) • Flujo (prueba Marshall) • Granulometría (agregados) • Contenido de asfalto

Corazones de concreto hidráulico

A cada uno de los corazones de concreto hidráulico se les ensayará a

compresión simple para determinar su resistencia a este esfuerzo, siguiendo el procedimiento descrito en la norma mexicana NMX-C-083 “Determinación de la Resistencia a la Compresión de Cilindros de Concreto”.

3.4. INFORME Y REPORTE 3.4.1 Informe del estudio de mecánica de suelos (pruebas de penetración estándar, pozos a cielo abierto y cortes directos).

El informe final de mecánica de suelos incluirá: Corte estratigráfico del sondeo (SPT ó PCA) Propiedades índice Contenido de agua y Masa volumétrica Propiedades mecánicas (ángulo de fricción y cohesión) Capacidad de carga del suelo Asentamiento esperado para las solicitaciones de proyecto En caso de encontrarse un suelo “difícil”, como puede ser una arcilla con

potencial de expansión, suelo potencialmente licuable o cualquier otro suelo que presente dificultad para cimentarse en él o que pudiera presentar un mecanismo de falla especial, deberá estudiarse según las recomendaciones del especialista en mecánica de suelos que éste llevando a cabo las pruebas aquí indicadas.

Podrían entonces requerirse pruebas adicionales complementarias, como

pudiera ser una prueba de expansión libre por ejemplo, etc. En el caso de enfrentarse a una arcilla.

3.4.2 Reporte de PCA´S (para evaluación del pavimento)

Deberá reportarse un corte estratigráfico de cada sondeo realizado (de este tipo), donde se indique la composición de la capa (tipo de material), su espesor, desde el terreno natural o terraplén hasta la superficie de rodamiento, así como el grado de compactación que presenta respecto de la MVSM AASHTO estándar determinada en el laboratorio.

También se reportará la calidad de las capas composicionales del pavimento

a partir de los resultados de las pruebas físicas y mecánicas (VRS) descritas en el punto anterior (3.3.2).

En el caso de la capa de rodamiento, para cada sondeo deberá reportarse la

calidad del concreto asfáltico ó hidráulico según sea el caso mediante los resultados de las pruebas descritas en el punto anterior (3.3.2). Si se tratase de una carpeta asfáltica mediante el sistema de riegos establecer la calidad de la

misma mediante el estado que guarda el asfalto muestreado y la calidad de los agregados (sello).

Con base en este reporte podrá tomarse la determinación sobre lo que

procede a realizarse con respecto al pavimento existente, si es que puede funcionar así como está o en su caso si se tiene que retirar la superficie de rodamiento o incluso toda la estructura del pavimento de algún tramo, pues diseñar el nuevo pavimento que en su caso corresponda. Así mismo donde se proyecta pavimento que aun no está construido diseñarlo del mismo modo.

En caso de que juzgue conveniente y de que las condiciones de la obra y del

pavimento lo permiten podrán realizarse pruebas complementarias para evaluar el pavimento o para obtener datos para el diseño, como pueden ser pruebas de placa.

ANEXO ESTADISTICO