UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO

UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO

FACULTAD DE INGENIERIAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVILINFORMELINIA DE INVESTIGACIN:TRANSPORTETEMA GENERAL:DISEO DE INFRAESTRUCTURA VIALTITULO DE INVESTIGACIN:EVALUACIN DEL EXPEDIENTE TECNICO DE LA CONSTRUCCIN DE LA AUTOPISTA PIMENTEL- CHICLAYOAUTORES:

Bravo Montoya Henry AlvnMontenegro Pilco KattyaOlivares Espinoza YenniferOrderique Pacherres CarlosRodrguez Vsquez Royser

PROFESOR:ING. WESLEY SALAZAR BRAVO

ASPECTOS GENERALESPara la Construccin de la Autopista Pimentel Chiclayo, se han diseado las distintas capas del pavimento y los espesores, en base a las caractersticas de los materiales existentes, al trfico previsto, a la capacidad soporte de la va y a las condiciones ambientales de la zona de tal forma que el pavimento mantenga un "ndice" de servicio aceptable durante su vida estimada. Para tal fin, los mtodos de diseo que se aplican para la evaluacin del proyecto son: La AASHTO versin 1993. La Autopista Pimentel Chiclayo, abarca una longitud aproximada de 2.94 kilmetros desde la progresiva Km 6+967.37 hasta la progresiva Km 9+944.UBICACIN DEL SECTOR EN ESTUDIOLa autopista Pimentel-Chiclayo se ubica en la regin Lambayeque, provincia de Chiclayo. El inicio del tramo en estudio se ubica en el Km 6+967.37 (localidad la garita) y su trmino se halla en la progresiva Km 9+940 (intercambio vial el trbol), de dicha autopista.DISEO GEOMETRICOCARACTERISTICAS TECNICAS DE DISEO GEOMTRICOA continuacin se detalla las caractersticas tcnicas para el diseo segn las Normas de Diseo Geomtrico DG-2013A. CLASIFICACION DE LA CARRETERASegn la demanda: Autopista de primera clase (IMDA > 6000 veh/dia)Segn condiciones orogrficas: Tipo 1

B. VELOCIDAD DIRECTRIZLa velocidad adoptada es de 100 Km/h sin embargo ya que el estudio no ha contemplado las vas auxiliares y otras estructuras complementarias, la velocidad mxima permitida es 60 Km/h en algunos tramos, y en los cruces peatonales y paraderos se empleara una velocidad de 30 Km/hC. ANCHO DE CALZADALa autopista cuenta con un ancho de calzada de 7.20 m a lo largo de todo el tramo (Km 6+967.37, Km 9+940) D. BOMBEOEl bombeo considerado para la rpida evacuacin de aguas pluviales. Dependiendo de la precipitacin de la zona (< 500 mm/ao), el bombeo adoptado es b=2.00%.

I. ESTABILIZACIN DE SUELOS

1.1. CBR DE DISEO

SECTOR

PROGRESIVACBR DE DISEO (Mtodo AASHTO) (%)CBR DE DISEO (Mtodo instituto del asfalto) (%)

SECTOR6+967.37 a 9+94011.6510.40

II. ESTUDIO DE TRANSITO PARA EL DISEO DEL PAVIMENTO

2.1. PERIODO DE DISEO (N)El perodo de diseo empleado para la obtencin de las estructuras del pavimento es de 10 y 20 aos.

2.2. TRAFICO Y CARGAS El clculo del EAL (W18).- es el nmero de repeticiones de cargas equivalentes de un eje simple de ruedas duales de carga estndar de 18,000 lb (8.2 tn.) acumulados en el periodo de diseo, denotado como W18.El clculo del mismo se definido mediante del estudio de transito con el conteo de vehculos por tipo y el pesaje de los mismos.

(Valor tomado del estudio de trfico, debido al conteo que se realiz para el trnsito de ida y vuelta con una sola Va de dos carriles, la autopista es de dos Vas de dos carriles cada una).NUMERO DE EJES EQUIVALENTESPeriodo de Diseo (aos)EAL carril de EntradaEAL carril Salida

10 aos14 100 00011 000 000

20 aos43 600 00034 200 000

III. DISEO DE ESPESORES ASFALTICOSMETODO AASHTOPara el anlisis del pavimento se ha considerado utilizar el mtodo AASHTO-1993. Los parmetros de diseo que se consideran son las propiedades de los materiales, tipo de trnsito, condiciones ambientales, etc.3.1. FACTOR DE CONFIABILIDAD (R)Bsicamente el factor de confiabilidad se entiende como una forma de incorporar cierto grado de certeza en el proceso de diseo, para garantizar que la seccin del pavimento proyectado se comportar satisfactoriamente bajo las condiciones de trfico y medio ambiente durante el periodo de diseo. Por lo que se adopt una confiabilidad del 90%, por ser una carretera local interdistrital.3.2. DESVIACIN ESTNDAR NORMAL (ZR)Segn la Gua de Diseo AASHTO, resulta un ZR de -1.282 para un nivel de confiabilidad de 90%.

3.3. OVERALL STANDART DESVIATON (So)Es la desviacin estndar de la poblacin de valores obtenidos por AASHTO. Considerando que se ha efectuado un estudio de trafico detallado que ha incluido censos de vehculos y de cargas, se adopta para pavimento flexibles un valor So = 0.45.

3.4. NDICE DE SERVICIABILIDADEl ndice de Serviciabilidad inicial (Po) surgi de los tramos experimentales del AASHO Road Test, resultando 4.2 para pavimentos flexibles. El ndice de Serviciabilidad final (Pt) corresponde al ndice ms bajo tolerable antes de procederse a una rehabilitacin o reconstruccin. Para pavimentos flexibles se emplea el Pt = 2.0 Luego el diferencial del ndice de Serviciabilidad PSI es 2.2.3.5. PROPIEDADES DE LOS MATERIALESA. MODULO RESILENTE DE LA SUB RASANTEEn el mtodo de AASHTO de 1993, el mdulo de Resiliencia reemplaza al CBR como variable para caracterizar la subrasante, sub base y base. El mdulo de Resiliencia es una medida de la propiedad elstica de los suelos que reconoce a su vez las caractersticas no lineales de su comportamiento. Este parmetro se puede determinar a travs de los ensayos dinmicos y de repeticiones de carga, sin embargo la gua AASHTO reconoce que muchas agencias no poseen los equipos para determinar el Mr y propone el uso de la conocida correlacin con el CBR.MR (psi)= 1500 x CBRCBR < 10%Ecuacin Gua AASHTO

MR (psi)= 3000 CBR0.6510% < CBR < 20%Formula Sudafricana

Mr = 4326xlnCBR + 241Suelos GranularesEcuacin Gua AASHTO

Segn ello se aplica cada frmula para el valor del CBR de diseo y obtenemos su mdulo de Resilencia indicado en el cuadro siguiente.TramosSectorMtodo AASHTO

KmKmCBR (%)Mr(psi)

6+967.379+9440111.6514 799

B. CARACTRISTICA DE LOS MATERIALES DEL PAVIMENTOMdulo Resilente del asfalto: 400 000 psi Mdulo Resilente de la base (EBG) 30 000 psiMdulo Resilente de la sub base (ESB):15 000 psiC. COEFICIENTES DE CAPA CONCRETO ASFALTICO Corresponde a la Mezcla Asfltica en Caliente con un Mdulo de Resilencia de 400,000 Lb/pulg y coeficiente estructural a1 de 0.42/pulg; valor que se estima en el Grafico denominado Variacin de a1 en funcin del Mdulo Resilente del Concreto Asfltico, entonces le corresponde un valor de 0.42.

BASE GRANULARCon CBR mnimo de 100% y coeficiente estructural a2; valor que se determina en el Grafico denominado Variacin de Coeficiente a2 de 0.14/pulg; con diferentes parmetros de resistencia de la base granular

SUB BASE GRANULAR Con un CBR mnimo de 40% y coeficiente estructural a3 de 0.12/pulg.; valor que se estima en el Grafico N10 denominado Variacin de Coeficiente a3 con diferentes parmetros de resistencia de la sub-base.

3.6. CARACTRISTICA ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTOA. DRENAJEPara el presente proyecto la caracterstica es que es zona Costera, presenta lluvias moderadas en los meses de verano y escasas precipitaciones en el resto del ao, presentan drenes agrcolas, acequias y alcantarillas. La topografa es relativamente plana sin presencia de relieve accidentado, por lo que se estima que el tiempo de exposicin de la estructura a nivel de humedad prxima a la saturacin es del orden de 5-25%, calidad de drenaje es Buena, es as que los coeficientes de drenaje son: m1=1.10 y m2=1.10 En el Cuadro N 04 Valores de Coeficiente de Drenaje, muestra los valores recomendados para modificar los coeficientes de capas de base y sub base granular, frente a condiciones de humedad.CUADRO N 04-COEFICIENTE DE DRENAJECaractersticas de DrenajeTermino de Agua Eliminada% de tiempo en el ao q la estructura del pavimento est expuesta a niveles de humedad cercanos a la saturacin

25%

Excelente2 horas1.40 -1.351.35 -1.301.30 -1.201.20

Buena1 da1.35 -1.251.25 -1.151.15 -1.001.00

Regular1 semana1.25 -1.151.15 -1.051.00 -0.800.80

Pobre1 mes1.15 -1.051.05 -0.800.80 -0.600.60

Muy MalaEl agua no drena1.05 -0.950.95 -0.750.75 -0.400.40

3.7. PARAMETROS DE DISEOLa frmula general que determina el nmero estructural de diseo, es la siguiente expresin:

Donde:W18:Nmero total de Ejes Equivalentes, para el perodo de diseoZR:Desviacin Estndar NormalSO:Desviacin estndar combinada en la estimacin de los Parmetros y del comportamiento del modelo (0.45)SN:Nmero Estructural PSI:Diferencial de Serviciabilidad (Serviciabilidad inicial Po, depende del tipo de superficie de rodadura Serviciabilidad final Pt)MR:Mdulo de Resiliencia de la subrasante.SN:Numero EstructuralEl nmero estructural de resistencia del pavimento flexible viene dado por la frmula:SN = a1x D1 + a2 x D2 x m2 + a3 x D3 x m3 Donde:a1: Coeficiente estructural de la capa de rodaduraD1: Espesor de la capa de rodadura (cm)a2: Coeficiente estructural de la capa de base granularD2: Espesor de la capa de base granular (cm)m2: Coeficiente que refleja el drenaje de la capa 2.a3: Coeficiente estructural de la capa de Sub base granularD3: Espesor de la capa de Sub base granular (cm)m3: Coeficiente que refleja el drenaje de la capa 3

IV. PROCESAMIENTO DE DATOSPerodo de Diseo10 aos20 aos

Nmero de ejes equivalentes14100000.0043600000.00

Mdulo Resilente(Mr),(PSI)14799.0014799.00

Nivel de Confianza(R)0.900.90

Factor de confiabilidad-1.28-1.28

Desviacin estndar(So)0.450.45

Serviciabilidad Inicial(PSI)4.204.20

Serviciabilidad Final(PSI)2.002.00

ndice de Serviciabilidad2.202.20

5.1. CUADRO DE RESUMEN PARA LA APLICACIN DE LA ECUACIN AASHTO-93

5.2. ANALISI DE DISEO POR CAPA (10 aos) A. COEFICIENTE ESTRUCTURALa1 = 0.42a2 = 0.14a3 = 0.12B. COEFICIENTES DE DRENAJEm1 = 1.0m2 = 1.1m3 = 1.1

C. ESPESORES DE CAPALos espesores D1 (concreto asfaltico) y D2 (base granular) se determinan teniendo en cuenta el nmero de ejes equivalentes (en millones) D1 = 4D2 = 6Para el clculo del espesor D3 (sub base) mediante la siguiente ecuacin

Reemplazando valores se obtieneD3 = 11

5.3. ANALISI DE DISEO POR CAPA (20 aos)

A. COEFICIENTE ESTRUCTURALa1 = 0.42a2 = 0.14a3 = 0.12

B. COEFICIENTES DE DRENAJEm1 = 1.0m2 = 1.1m3 = 1.1

C. ESPESORES DE CAPALos espesores D1 (concreto asfaltico) y D2 (base granular) se determinan teniendo en cuenta el nmero de ejes equivalentes (en millones) D1 = 4D2 = 6Para el clculo del espesor D3 (sub base) mediante la siguiente ecuacin

Reemplazando valores se obtieneD3 = 17

V. EVALUACIN DE ESPESORES DE CAPA DETERMINADOS EN EL EXPEDIENTE Y ESPESORES CALCULADOS POR NUESTRO EQUIPO DE ESTUDIO

5.1. Diseo para 10 aos (expediente)SN=a1XD1+a2xD2xm2+a3xD3xm3

a1=0.42D1=3

a2=0.14D2=10

a3=0.12D3=10

M2=1.1

M3=1.1

5.2. Diseo de equipo de trabajoSN=a1XD1+a2xD2xm2+a3xD3xm3

a1=0.42D1=4

a2=0.14D2=10

a3=0.12D3=11

M2=1.1

M3=1.1

SN=a1XD1+a2xD2xm2+a3xD3xm3

a1=0.42D1=4

a2=0.14D2=10

a3=0.12D3=12

m1=1.1

m2=1.1

5.3. Diseo para 20 aos (expediente)

SN=a1XD1+a2xD2xm2+a3xD3xm3

a1=0.42D1=4

a2=0.14D2=6

a3=0.12D3=17

m1=1.1

m2=1.1

5.4. Diseo de equipo de trabajo

VI. CONCLUSIONES

6.1. Se observa que las diferencias en los espesores de capa son excesivas, pero cabe sealar que la AASHTO advierte los espesores de capa pueden ser variados de acuerdo a las condiciones locales y la experiencia de cada entidad6.2. Nuestro objetivo de estudio se basa bsicamente en aplicar lo aprendido en clase y de acuerdo a ello es lo que se considera en el estudio6.3. No se pretende por ningn motivo refutar con este simple trabajo el empeo empleado por profesionales de la empresa CONSORSIO TREBOL S.A.C quienes han sido los que han elaborado el expediente tcnico.

VII. ANEXOS

PAVIMENTOS FLEXIBLES