Tesina Pavimento Flexible

Diseo de 500 ML de la estructura de pavimento con adoqun en el barrio Ernesto Rosales, casco urbano Jinotega, por medio del mtodo de la AASHTO 93.

Elaborado por: Br. Leydhy Massiel Casco Gonzlez, Br. Ester del Carmen Picado Gonzlez. 1

CAPITULO I. GENERALIDADES



1. 1 Introduccin

Jinotega, est situada en la regin norte de Nicaragua, es cabecera municipal y

departamental de Jinotega. Est ubicada a 1,078 msnm , limita al norte con los

municipios de las Praderas y El Cu, al sur y este con los municipios matagalpinos

de Sbaco, Matagalpa y la Dalia y al oeste con el municipio de San Rafael del

Norte; est ubicada a 168 Km al noroeste de la capital Managua, con una latitud

norte de 1305' y 8600' longitud oeste, la temperatura promedio oscila en 19 y

21 C; es una de las ms importantes del norte de Nicaragua, esto debido a su alta

produccin agrcola del departamento siendo el mayor productor de caf en el

pas.

Jinotega ha experimentado un crecimiento poblacional muy alto en los ltimos

diez aos, la poblacin actual del municipio es aproximadamente de 111,307

habitantes; ya que la poblacin tiene un crecimiento anual del 2.5% y segn el

ltimo censo de INIDE en el ao 2005-2008 es de 14,587 , para el ao 2007

2010 la tasa de crecimiento se mantiene constante, con una diferencia de

poblacin del ao 2010 al 2020 de 34,376 habitantes, de los cuales el 43.47%

(43,202 habitantes) viven en zona urbana y suburbana y el 56.53% (56,180

habitantes) viven en zona rural; lo cual ha debilitado las capacidades municipales

las que no son suficientes para satisfacer las demandas cada vez ms crecientes

de los pobladores de los nuevos asentamientos, que requieren de los servicios

bsicos de agua, energa elctrica, servicio sanitario, apertura y conformacin de

calles, entre otros.

El proyecto de diseo de adoquinado de 500 ML en el Barrio Ernesto Rosales, es

una alternativa viable, ya que por la ubicacin de esta calle dentro de la ciudad

estar beneficiando a toda la poblacin Jinotegana.



1.2 Ubicacin y Localizacin

La va en estudio se encuentra en el departamento y municipio de Jinotega, en el

barrio Ernesto Rosales de esta ciudad; la cual tiene una longitud de 500 ML.

1.2.1 Macro localizacin.

Figura N 1: Mapa de Divisin Poltica-Nicaragua, Municipio de Jinotega.

Fuente: Instituto Nacional de Turismo. (INTUR).

SITIO DEL

PROYECTO



1.2.2 Micro localizacin.

La ciudad de Jinotega, Ubicada en el extremo Sur del departamento est rodeada

por altas montaas, es el centro administrativo regional y un importante destino

con diversos atractivos cercanos. La tasa de crecimiento poblacional de este

municipio es de 2.5%, y se ha mantenido constante en los ltimos diez aos.

Figura N 2: Localizacin del Proyecto

Fuente: Google earth.



1.3 Antecedentes

La ciudad de Jinotega, por poseer una topografa muy accidentada, es una zona

vulnerable a fenmenos y desastres naturales, tales como inundaciones y

deslizamientos de tierra provocados por huracanes, tormentas u otros.

Agregado a los diferentes fenmenos naturales en esta zona norte, antecede que

hasta mediados de los aos 60, las calles de la ciudad de Jinotega no posean

ningn tipo de revestimiento, en el transcurso de este tiempo, tampoco se haba

tomado en cuenta un componente muy importante en la infraestructura de la

ciudad, como lo es el drenaje pluvial, considerando que estaes una ciudad que se

ha caracterizado por ubicarse en una zona en donde se dan inviernos muy fuertes,

con precipitaciones que oscilan entre los 1800 y 2600 mm/ao, carcter de suma

importancia. A partir de los aos 90, se inici a comparar los estudios y diseos de

estructuras de pavimento y drenaje pluvial; Con esto se haba dado de cierta

manera, una solvencia a la necesidad de calles en buen estado y un regular

sistema de drenaje pluvial que evacuara el agua proveniente de las partes ms

altas de la ciudad; pero en el periodo del ao 2000 al 2002, la empresa ENACAL

excav todas las calles de la ciudad, para la instalacin de tuberas de agua

potable y aguas negras, dejando en un estado lamentable las estructuras de base

y sub-base del pavimento existente , en consecuencia inutiliz todos los sistemas

de drenaje pluvial, por la deformacin de las calles y dificultad de transporte

pblico y privado; adems del estancamiento de las aguas superficiales;

afectando a unos 80,793 habitantes.



1.4 Justificacin.

Debido a los factores antes expuestos, las calles del casco urbano de Jinotega se

encuentran en su mayora en mal estado, razones por las cuales, se ha venido

tratando de resolver esta problemtica con proyectos de infraestructura vial en

todos los barrios de la ciudad, en esta ocasin se trata del Barrio Ernesto Rosales;

pues este barrio presenta mayores problemas en lo que a sus calles refiere. Para

garantizar el desarrollo de la ciudad, es necesario construir y mantener una red

vial en ptimas condiciones; y as evitar la inundacin de las viviendas y el

estancamiento de las aguas pluviales que forman charcas que pueden ser muy

perjudiciales para la salud de los pobladores de este barrio.

Asimismo, el no contar con un revestimiento adecuado, para la carpeta de

rodamiento ocasiona que poco a poco el deterioro de las calles sea mayor. Por

tanto para evitar este deterioro, se pretende dotar estas calles con una carpeta de

rodamiento de adoqun, de esta manera se beneficiara a la poblacin en general;

por ser esta calle una de las principales por su ubicacin dentro de la ciudad.

Debido a las grandes afectaciones en cuanto a la salubridad, higiene y seguridad,

que la poblacin Jinotegana actualmente enfrenta es importante continuar con la

elaboracin de este tipo de proyectos, por lo tanto es prioridad las obras de

drenaje e infraestructura vial, debido al mal estado de las calles tanto en la parte

urbana como en los barrios perifricos de esta ciudad.

Para la realizacin del mismo, se utilizar informacin de documentos existentes,

sobre los distintos tpicos que componen los estudios de factibilidad de proyectos

viales, levantamientos topogrficos, e investigacin de campo de aspectos

socioeconmicos.



1.5 Objetivos

Objetivo General:

Diseo de pavimento con adoqun de 500 ML de calle, en el barrio Ernesto

Rosales, casco urbano Jinotega, por medio del mtodo de la AASHTO 93.

Objetivos Especficos:

Realizar un estudio y anlisis del trfico en el tramo para determinar las

cargas que actuarn en la estructura del pavimento.

Analizar los resultados de los anlisis del suelo a lo largo de la va y de los

bancos adyacentes para determinar sus caractersticas fsicas y mecnicas

para su utilizacin en el diseo.

Disear la estructura de pavimento con carpeta de rodamiento de adoqun

mediante el mtodo de la AASTHO 93.



CAPITULO I. ANSITO

CAPITULO II.

ESTUDIO DE TRANSITO



Estudio de transito

El trnsito es la variable ms importante para el diseo de una va, pues, si bien el

volumen y dimensiones de los vehculos influyen en su diseo geomtrico, el

nmero y el peso de los ejes de estos, son factores determinantes en el diseo de

la estructura de pavimento y de esta manera poder calcular los espesores de

pavimento.

En el estudio de trnsito se realizaron tres etapas para su correcta elaboracin:

Recopilacin de datos.

Procesamiento de informacin.

Anlisis de la informacin obtenida.

2.1 Recopilacin de datos.

En esta etapa se recopilaron los datos por medio de conteos vehiculares. Se eligi

una estacin ubicadaen la Esquina opuesta de la Iglesia Los ngeles en el Barrio

Ernesto Rosales. La recoleccin se realiz en un periodo de siete das durante

doce horas, iniciando a las 6:00 am y concluyendo a las 6:00 pm, en los cuales se

determinaron: tipo de vehculos, numero, tipo y peso de los ejes, el trnsito

promedio diario semanal.

El perodo para el conteo vehicular inici el da 20 hasta el da 26 de Mayo del ao

2013. Este aforo vehicular lo realizamos las Brs. Leydhy Casco y Ester Picado.

2.1.1 Clasificacin de vehculos.

Para la clasificacin de los vehculos, el Ministerio de Transporte e Infraestructura

(MTI) ha designado la siguiente terminologa para los vehculos que circulan a

travs de la infraestructura vial en el pas (Ver Anexos N 1 del Captulo II pg. 69)



Vehculos de pasajeros. Son destinados al transporte pblico de pasajeros de

dos, cuatro, seis y ms ruedas, incluyen microbuses pequeos, microbuses

medianos, buses medianos y grandes.

Vehculos de carga. Son aquellos vehculos que se utilizan para transporte de

mercancas sea esta carga seca o lquida.

Equipo pesado. Son los vehculos de construccin y los agrcolas.

Traccin animal. Son animales que son utilizados para halar carretas,

transportar cargas y gente, acarrear agua y cosechas, etc.

Otros. Son remolques o triler pequeo halado por cualquier automotor o por

traccin personas.

2.1.2 Clasificacin del tipo de vehculo por la disposicin de sus ejes.

La diversidad en las caractersticas de los vehculos que circulan sobre un

pavimento durante su vida de diseo, traen como consecuencia un amplio

espectro de ejes de cargas, con diferentes espacios entre llantas y distintas

presiones de inflado, lo que origina una amplia gama de esfuerzos y

deformaciones aplicados a un determinado punto de la estructura.

Se ha clasificado el tipo de vehculos de acuerdo con el nmero y disposicin de

sus ejes de la forma que se muestra en el Diagrama de Cargas Permisibles en

este caso vigente (Ver Anexos del Captulo II N 2 y N 3 pg. 70).

2.2 Procesamiento de la informacin.

Se procesaron los datos recolectados del aforo vehicular. Actividad que

corresponde a los trabajos de gabinete, los cuales se ingresaron en hojas del

programa Microsoft Excel. El conocimiento ms exacto que se pueda obtener de

este estudio es indispensable para la correcta elaboracin de clculos de

espesores de pavimento de este tramo de va.



2.2.1 Proyeccin del trnsito.

La prctica normal de las proyecciones del trnsito indica que para un proyecto de

rehabilitacin y mejoramiento, estas deben ser desarrolladas en base a

estimaciones de viajes basadas en el uso futuro del suelo as como de factores

socioeconmico tales como PIB (Producto Interno Bruto), el consumo de

productos derivados del petrleo y el crecimiento poblacional.

Los conteos de campo levantados en el sitio son los factores de ajuste de la

informacin obtenida para la posible estimacin del trfico para el cual se pretende

disear y poder estimar las proyecciones del trnsito futuro, tomando en cuenta el

historial del trfico de la zona.

Para calcular el TPD se utiliza la siguiente ecuacin:

(Ecuacin N 1)

TPD = Trnsito promedio diario.


Elaborado por: Br. Leydhy Massiel Casco Gonzlez, Br. Ester del Carmen Picado Gonzlez.

12

Tabla N 1: Aforo Vehicular y clculo del Trnsito Promedio Diario.

RESUMEN DE AFORO VEHICULAR Y TRANSITO PROMEDIO DIARIO.

Da Bicicleta Caponera Moto Autos Camioneta Jeep Mcbus<

15 Pasajeros

Mcbus> 15 pasajeros

Bus C2 C3 Traccin Animal

Totales

1 525 60 459 222 370 70 16 16 31 58 45 40 1912

2 532 60 365 273 303 35 13 20 47 42 25 52 1767

3 380 109 356 272 299 87 32 35 31 13 16 31 1661

4 396 93 358 282 257 81 53 42 27 13 15 73 1690

5 510 102 336 347 358 120 70 65 25 13 17 45 2008

6 334 129 398 266 368 113 71 54 46 8 14 89 1890

7 266 39 206 156 322 31 11 12 36 16 10 28 1133

Total 2943 592 2478 1818 2277 537 266 244 243 163 142 358 12061

TPD 420 85 354 260 325 77 38 35 35 23 20 51 1723

Fuente: Elaboracin propia.



13

2.3 Anlisis de la informacin

En vista que los datos recolectados son una muestra representativa de un periodo

de una semana, se hace necesario estimar el TPDA. Para este propsito se

utilizaron factores de ajustes diario, semanal y de temporada.

Estos factores permiten expandir el volumen del trnsito de la muestra del tramo

de va en estudio. Los factores son los siguientes:

Tabla N 2: Factores de Ajustes de la Estacin 317 Nic- 3 del Tramo:

Quebrada Onda- Entrada Guayacn.

Fuente: Anuario de Aforos de Trfico. MTI. Ao 2011 .Pgina 143.



14

Tabla N 3: Clculo de Trnsito Promedio Diario Anual.

GRUPO MOTOS AUTOS JEEP CAMIONETA MICROBUS<

15 PASAJEROS

MICROBUS 15- 30

PASAJEROS BUS C2 C3 TOTAL

TPD 354 260 77 325 38 35 35 23 20 1167

FACTOR DIARIO 1.22 1.33 1.28 1.3 1.23 1.17 1.3 1.42 1.35

FACTOR SEMANAL 0.93 1 0.98 0.94 1.05 1.07 0.98 0.93 1

FACTOR TEMPORADA 0.96 1.02 0.94 0.97 1.01 1.05 1 0.89 0.92

TPDA 386 353 91 385 50 46 45 27 25 1408

% TPDA 27.41 25.07 6.46 27.34 3.55 3.27 3.20 1.92 1.78 100.00

% VEHICULOS LIVIANOS = 93.1 % VEHICULO PESADO=6.9




15

Para estimar la tasa de crecimiento y realizar las proyecciones de trnsito de la va

en estudio se analizaron las siguientes variables: PIB (Producto Interno Bruto),

tasa de crecimiento poblacional y el historial del trnsito en la zona segn datos

del MTI.

2.3.1 Producto Interno Bruto

Es una medida agregada que expresa el valor monetario de la produccin bienes y

servicios finales de un pas durante un perodo que normalmente es de un ao.

Se realiz un anlisis del comportamiento del producto interno bruto del ao 2012,

el cual reflej una tasa del 5.2%. El PIB de este ao en Nicaragua, es una tasa

muy alta para utilizarla en las proyecciones del trnsito.

Tabla N 4: PIB Nicaragua 2008 2012

AO PIB (U$) % CRECIMIENTO PIB

2008 1,456.1 4.00

2009 1,420.4 2.2

2010 1,476.5 3.6

2011 1,636.3 5.4

2012 1,730.8 5.2

PROMEDIO 4.08

Fuente: Estadsticas econmicas anuales. BCN Nicaragua.



16

2.3.2 Tasa de Crecimiento Poblacional.

Es el cambio en la poblacin en un cierto plazo y puede ser cuantificado como el

cambio en el nmero de individuos en una poblacin usando tiempo por unidad

para su medicin.

Tabla No 5: Tasa de Crecimiento Poblacional (2008- 2012).

No. Poblacin Municipal

Ao Poblacin TAC 2.50%

4 2008 116,818 119,739

5 2009 119,739 122,732

6 2010 122,732 125,8

7 2011 125,800 128,945

Fuente: Datos Municipales de la Alcalda de Jinotega

2.3.3 Historial de Trnsito de la Zona.

La tasa de crecimiento vehicular vara dependiendo del tipo de vehculo, la

determinacin de las mismas se realiza a partir de series histricas de trnsito, en

base a estudios anteriores del tramo en estudio u otras vas de naturaleza similar.

Para el presente tramo se ha encontrado informacin histrica o estadstica de

trnsito en el Ministerio de Transporte e Infraestructura (MTI) que pueda ser de

utilidad.



17

El proyecto en estudio presenta los siguientes registros histricos en el perodo

(2002 2011), durante este ha presentado un comportamiento variable que va de

2,881VPD en el ao 2002, a 4,191 VPD en el ao 2011.

Este comportamiento irregular del flujo vehicular se debe o se considera que ha

sido principalmente, producto de las diferentes condiciones fsicas que ha

presentado en este periodo, la superficie de rodamiento a lo largo del tramo.

Tabla N 6: Historial del Trnsito. Estacin de Control N 120.

Fuente: Anuario de Aforos de Trafico 2011. Pgina 63.

Al realizar una comparacin de los datos histricos de TPDA de la estacin de

conteo permanente Nic- 3, Estacin 300 Sbaco Quebrada Onda, con la

estacin de control N 317 Quebrada Onda Empalme Guayacn , que es la ms

prxima a la va en estudio, se refleja una tasa de crecimiento de 4.93%.

Ao VPD

2002 2881

2005 3048

2009 3601

2010 4510

2011 4191



18

2.3.4 Clasificacin de la va.

La clasificacin de la va es el proceso por medio del cual las calles y carreteras

son organizadas dentro de un sistema funcional, de acuerdo con el carcter de

servicio que prestan y que ayude a seleccionar los factores apropiados de trnsito

y otras variables que sean necesarias, segn se muestran en la siguiente tabla:

Tabla N 7: Clasificacin funcional de las carreteras regionales, volmenes

de trnsito, nmero de carriles y tipo de superficie de rodadura.

Fuente: Manual Centroamericano para el Diseo Geomtrico de las Carreteras Regionales. SIECA, 2001.

Por lo tanto la va en estudio se clasifica funcionalmente como colectora

suburbana CS, basndonos en su TPDA que fue de 1,408 , el cual cabe en el

rango TPDA 3000 500 establecido por la CIECA 2001 y su manual.



19

2.3.5 Perodo de Diseo.

Es el tiempo durante el cual la estructura que se disea deber operar con un nivel

de serviciabilidad superior al mnimo sin requerir de acciones de conservacin

diferente a la del mantenimiento rutinario.

Tabla N 8: Periodos de diseo.

Tipo de Carretera Perodo de diseo

Autopista Regional 20 - 40 aos

Troncales suburbanas 15 - 30 aos

Troncales Rurales

Colectoras Suburbanas 10 - 20 aos

Colectoras Rurales

Fuente: Manual centroamericano de normas para el diseo geomtrico de las carreteras regionales. SIECA 2001.

Pag.10

Basndonos en el Manual Centroamericano de Normas para el Diseo

Geomtrico de las Carreteras Regionales, el perodo de diseo recomendado para

esta va en estudio, clasificado como colectora suburbana, es de 10 a 20 aos.

Para efecto de diseo el perodo a utilizar en el presente proyecto es de 15 aos.

2.3.6 Trnsito de diseo

En vista que el diseo del pavimento de la va, se basa tanto en el trnsito actual

as como en los incrementos de trnsito que se espera utilicen la carretera,

durante su vida til, resulta necesario realizar las proyecciones de trnsito futuro.



20

En primer lugar resulta necesario determinar el periodo de proyeccin del trfico,

el cual est en funcin de la vida til del pavimento, as como las tasas de

crecimiento que se han determinado con anterioridad. El trnsito proyectado se

calcula mediante la siguiente ecuacin:

(Ecuacin N 2)

=Trnsito de diseo

= Trnsito Inicialen el ao 0

= Factor de Crecimiento

= Factor de Distribucin Direccional

= Factor Carril

2.3.7 Trnsito Inicial en el ao 0 (To)

Es el TPD inicial determinado a partir del conteo vehicular que se realiza en el

tramo a disear.

2.3.8 Factor de crecimiento

Esta dado en funcin por el periodo de diseo y la tasa de crecimiento vehicular, el

cual puede variar en dependencia del tipo de vehculo.

Su ecuacin es:

: [

]

Dnde:

= Factor de Crecimiento

= Tasa de Crecimiento

= Perodo de Diseo



21

De acuerdo a la ecuacin Ec (3) se obtiene el factor de crecimiento

FC = [

]

FC =

2.3.9 Factor de Distribucin Direccional (Fd)

Se expresa con la relacin que existe entre el trfico y el sentido de circulacin, su

valor es generalmente es 0.5 para el flujo vehicular en ambas direcciones y 1 si

poseen un solo sentido. La caracterstica ms general es que el trnsito se divida

50% en un sentido y 50% en el otro.

Tabla N 9: Factor de distribucin por direccin

Nmero de carriles en ambas direcciones LD10

2 50

4 45

6 o ms 40

Fuente: Manual Centroamericano de Normas para el diseo Geomtrico de las Carreteras Regionales. SIECA 2001



22

2.3.10 Factor carril (fca.)

Es el nmero de carriles por sentido para los cuales se est diseando. El

factorcarril utilizado ser del 100%.

Tabla N 10: Factor de distribucin segn el nmero de carriles

Nmero de carriles en cada direccin % ESAL en el carril de

Diseo

1 1.00

2 0.80- 1.00

3 0.60- 0.80

4 0.50- 0.75

Fuente: Libro de pavimentos AASHTO 93. Tercera edicin Ao 2006. Pgina 58

2.3.11 Trnsito en el ao n (Tn)

Es el TPD promedio diario proyectado hacia el ao n. Para calcularlo es necesario

conocer el trnsito inicial, la tasa de crecimiento anual y el periodo de diseo.

Donde:

(Ecuacin N 4)

= Trnsito en el ao n

= Tasa de crecimiento anual en %

= Nmero de ao en el periodo de diseo



23

2.3.12 Nmero de ao en el periodo de diseo (n)

El nmero de aos que se empleen en el diseo, est en dependencia de la

importancia que la va representa para la red vial regional o nacional y est

definido como el tiempo total para el cual se disea un pavimento.

Tabla N 11: Clculo de Trnsito de Diseo

Vehculo To F. Crecimiento F. Carril F. Direccional T. Diseo

Motos 386 6545 1 0.5 1263185

Autos 353 6545 1 0.5 1155193

Jeep 91 6545 1 0.5 297797

Camioneta 385 6545 1 0.5 1259913

Mic. Bus < 15 pasajeros 50 6545 1 0.5 163625

Mic. Bus 15-30 pasajeros 46 6545 1 0.5 150535

Bus 45 6545 1 0.5 147263

C2 27 6545 1 0.5 88358

C3 25 6545 1 0.5 81812

Total 1408 4,607,681

Fuente: Elaboracin propia

Realizando los clculos correspondientes por medio de la frmula N 2, utilizando

una hoja del programa Microsoft Excel, se obtuvo un trnsito de diseo de

4,607,681.



24

CAPITULO III. ESTUDIO

DE SUELO



25

Estudio de Suelo

Dentro de las consideraciones indispensables que se deben tomar en cuenta para

el diseo de pavimentos se encuentra el analizar las caractersticas fsico-

mecnicas del suelo donde ser construida la estructura de pavimento.

Para conocer estas propiedades se necesita un muestreo muy amplio que

abarque todo el trazo del proyecto. Adems de localizar los bancos de materiales

para prstamos.

Se aplicaron pruebas para determinar el valor soporte sobre la lnea y adems su

volumen razonable y explotable de los suelos, as como para establecer en caso

de que la calidad no cumpliera con la requerida, su mejoramiento.

3.1 Sondeos sobre la va.

Segn los estudios realizados por el laboratorio de Materiales y Suelos Ing. Julio

Padilla, de la Universidad Nacional de Ingeniera en la recoleccin de muestras se

realizaron cinco sondeos manuales a profundidades de 1.5 metros cada uno, los

que se distribuyeron de forma racional en la calle en estudio ubicndose de

manera alterna a la izquierda y derecha del eje central de la va a una distancia

de 100 m cada uno y distribuidos a lo largo de los 500 ML de la misma.

Las muestras obtenidas en el campo, se examinaron y clasificaron In Situ por el

laboratorio de Materiales y Suelos Ing. Julio Padilla, de la Universidad Nacional de

Ingeniera, tomndose muestras alteradas, correspondiente a cada estrato, las

cuales se trasladaron al laboratorio para realizarle los ensayes bsicos necesarios.



26

El equipo que se utiliz para realizar este proceso fueron:

Paln doble.

Poteadora.

Pala simple redonda.

En todos los sondeos realizados se tomaron muestras alteradas de los estratos de

suelos encontrados para ser ensayados posteriormente, con el fin de conocer sus

caractersticas fsico-mecnicas para determinar si pueden ser utilizados en la

estructura de pavimentos a disear, as como los espesores dela misma.

3.2 Sondeos de los bancos de materiales.

Se hizo un recorrido en los alrededores del proyecto con el propsito de identificar,

localizar y muestrear Cinco posibles fuentes de materiales, las cuales puedan

suplir material de base y/o sub-base de adecuada calidad al proyecto; tomando en

cuenta los siguientes factores: facilidad de acceso, caracterstica geotcnica por

anlisis visual y la distancia hasta el sitio de la obra.

3.3 Trabajos de laboratorios.

Una vez recolectadas y agrupadas las muestras, se aplicaron los ensayos de

laboratorios para determinar las caractersticas de los suelos, aplicndose las

normas ASTM y la AASHTO presentados a continuacin:



27

Tabla N12: Ensayos de laboratorios

Tipo de Ensaye

Designacin A.A.S.H.T.O

Anlisis granulomtrico de los suelos T 27 88

Lmite lquido de los suelos T 89 90

ndice de plasticidad de los suelos T 90 97

Pesos Unitarios (*) T 19 - 88

Ensaye Proctor Estndar (*) T 180 90

Ensaye C.B.R. (*) T 193 81

Fuente: Libro de diseo de pavimento AASHTO 93.

(*): Ensayes realizados solo a la fuente de materiales.

3.3.1 Resultados de los ensayos de laboratorios.

Las muestras obtenidas sobre la lnea que presentan las mismas caractersticas

fsicas (color, tamao, etc.) se agruparon con el objetivo de simplificar la cantidad

de ensayos a realizarse obteniendo cinco grupos o sondeos. Teniendo en cuenta

la naturaleza de los bancos de materiales que mostraron diferentes

caractersticas, se sometieron a pruebas en forma independiente.

3.3.2 Anlisis granulomtrico.

Una vez agrupadas las muestras, se realiz el anlisis granulomtrico para

determinar su clasificacin y calidad del material.



28

Tabla N 13: Resumen de anlisis granulomtrico de los sondeos de lnea.

Sondeo

Muestra

Profundidad (m)

% Que Pasa por el Tamiz

1 "

1"

3/8

N4

N10

N40

N200

S- M1 1 0.00 0.37 100 97 93 86 70 51 27 13

2 0.37 1.50 100 99 99 98 96

S- M2 1 0.00 0.30 100 97 93 86 70 51 27 13

2 0.30 1.50 100 99 99 98 96

S-M3 1 0.00 1.50 100 98 96 90 84 73 55 30 15

S-M4 1 0.00 0.30 100 97 93 86 70 51 27 13

2 0.30 1.50 100 99 99 98 96

S -M5 1 0.00 1.50 100 98 96 90 84 73 55 30 15




29

3.3.3 Determinacin de los lmites de consistencia.

Para la correcta caracterizacin del suelo, adems del anlisis granulomtrico, se

debe realizar el ensayo de Attemberg para estudiar las caractersticas de los

granos de menor tamao no considerados en el anlisis mecnico de los suelos.

Tabla N 14: Lmites de consistencia.

Sondeos Muestra Limite liquido (LL) ndice plstico (IP)

S- M1 1 --- NP

2 54 31

S-M2 1 --- NP

2 54 31

S-M3 1 --- NP

S-M4 1 --- NP

2 54 31

S-M5 1 --- NP

Fuente de Materiales :

CUBULCAN

31.2 6.7


EL CANAL KM. 175

--- NP


CASA SOLA

41.8 13

DIRIANGN KM. 167 25.4 4.7


DIRIANGN

(BORDE ) KM. 167

51.1 15.4




30

3.3.4 Clasificacin de los suelos.

En la actualidad los sistemas ms utilizados para la clasificacin de los suelos, en

estudios para diseo de pavimentos de carreteras y aeropistas son la American

Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) y Unified Soil

Clasification System, conocido como Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos

(S.U.C.S.).

De acuerdo a los resultados obtenidos de la granulometra de los suelos

estudiados, presentan propiedades que a continuacin se detallan.

Tabla N 15: Clasificacin de los suelos.

Muestra

Clasificacin

SUCS

Clasificacin AASHTO

Muestra 1 SM A-1-b (0)

CH A-7-6 (19)


CH A-7-6 (19)



CH A-7-6 (19)


CH A-7-6 (19)




31

3.3.5 Ensayo de Proctor Estndar.

La relacin entre humedad y densidad para un suelo compactado juega un papel

muy importante en las propiedades del mismo, especialmente en cuanto a su

resistencia y deformabilidad. As que el ensayo de Proctor Estndar permite

determinar la humedad ptima, es decir la humedad a la que el suelo alcanza su

densidad mxima y por lo tanto presenta sus mejores propiedades mecnicas.

El valor de esta humedad ptima depende de la energa de compactacin

brindada al suelo, y en caso de incrementarse sta, la humedad ptima ser

menor y la densidad seca mxima mayor.



32

Ensayo de Proctor Modificado.

En esta prueba de laboratorio se determina la relacin entre el contenido de humedad y el peso unitario seco de un suelo.

Este ensayo se aplic a los bancos de materiales de Cubulcn y el Canal, Casa Sola, Diriangen y Diriangen borde,

realizando determinaciones con diferentes grados de humedad.

Tabla N 16: Anlisis granulomtrico de bancos de materiales.

Fuente: laboratorio de Suelos Ing. Julio Padilla, de la Universidad Nacional de Ingeniera

PVSS

Kg/m

PVSC

Kg/m

Densidad

Mxima

Kg./m

Humeda

d ptima

%

C.B.

R

95%

% Que Pasa por el Tamiz L.L.

(%)

I.P.

(%)

Clasificacin

2 1

1 3/8 N4 N10 N40 N200 SUCS AASHTO

Fuente de Materiales : CASA SOLA KM. 167

1,365 1,470 1,877 9.3 99.6 98 96 88 81 69 60 45 32 22 17 41.8 13 GM A-2-7 (0)

Fuente de Materiales : CUBALCAN

1,278 1,502 1,877 11.5 22.2 96 90 84 80 76 64 58 40 23 31.2 6.7 SM A-2-4 (0)

Fuente de Materiales : EL CANAL KM. 175

1,336 1,254 2,054 9.5 97.8 92 70 58 43 35 20 15 9 4 -- NP GP A-1-a (0)

Fuente de Materiales : DIRIANGEN KM. 167

1,146 1,358 1,694 8.2 92.2 86 64 49 37 32 17 14 9 7 25.4 4.7 GP GC A-1-a (0)

Fuente de Materiales : DIRIANGEN (BORDE) KM. 167

1,352 1,495 1,747 10.3 88.9 88 65 50 35 27 16 12 9 8 51.1 15.4 GP GM A-2-7 (0)



33

3.3.7 Ensayo CBR

Con este ensayo se determin la capacidad de soporte de los suelos, bajo

condiciones de humedad y densidad controlada. Para la aplicacin de este ensayo

las muestras se sometieron a saturacin por un tiempo de cuatro das, antes de

ejecutar el ensaye.

Todos los suelos en estudio se clasificaron por el sistema A.A.S.H.T.O. en su

designacin M 145-87 y por el sistema S.U.C.S. (Sistema Unificado de

Clasificacin de Suelos), segn la A.S.T.M., en su designacin D 2487.

Para encontrar los valores de los CBR de diseo de los diferentes tipos de suelos

localizados en la lnea que servirn como subrasante, se realiz el procedimiento

propuesto por el Instituto del Asfalto.

De acuerdo a la tabla de relacin aproximada entre la clasificacin del suelo y los

valores del CBR (Ver anexo N 5 pginas 75 y 76), se eligieron los valores

promedios presentados a continuacin:

Tabla N 17: Lmites de resistencia

Muestra Profundidad Tipo de Suelo Valor CBR

SM1- SM2- SM3-

SM4-SM5

0.00 0.37 SM 30

SM1- SM2- SM3-

SM4-SM5

0.37 1.50 CH 6

Fuente: laboratorio de Suelos Ing. Julio Padilla, de la Universidad Nacional de Ingeniera.



34

Segn el criterio ms difundido para la determinacin del valor de la resistencia del

diseo (CBR de diseo para la subrasante propuesto por el Instituto del Asfalto),

recomienda utilizar un valor total percentil de acuerdo al trnsito que se espera

circule por la va, como se muestra en la siguiente tabla:

Tabla N 18: Lmites de seleccin de resistencia.

N de ejes de 8.2 toneladas en el carril

de Diseo (N).

Percentil a seleccionar para

encontrar la resistencia.

< 104 60%

104 106 75%

> 106 87.5%

Fuente: Ingeniera de Pavimentos para Carreteras. Fonseca Montejo. Segunda Edicin 2001. Pgina 68.

Para este estudio en particular el valor del ESALs de1,096,100 (calculado en el

siguiente captulo) por lo tanto el valor del percentil a utilizar es de 75%.

Se ordenan los valores de CBR de menor a mayor y se determina el nmero y el

porcentaje de valores iguales o mayores de cada uno. A continuacin se

presentan los datos a utilizar:

Tabla N19: Clculos para elaboracin de grfico N 1

CBR Nmero de Valores

Iguales o Mayores

% de Valores Iguales o Mayores

6 2 2/2* 100= 100

30 1 1 / 2* 100= 50

Fuente: Ingeniera de Pavimentos para Carreteras. Fonseca Montejo. Segunda Edicin 2001. Pgina 70.



35

Con los valores obtenidos del CBR y los dos de valores iguales o mayores, se

realiz la siguiente grfica donde se determin el CBR para la subrasante.

Grfico N 1: Porcentajes de CBR vs Porcentajes de valores iguales o

Mayores.

Fuente: Libro de Pavimentos para Carreteras. Fonseca Montejo. Segunda Edicin. Ao 2001. Pgina 71.



36

Al trazar la tangente sobre el valor percentil de 75% obtenemos el CBR de diseo

para la subrasante igual a 16.8%.

Segn la seccin 1003.23 II de la NIC-2000 (Pgina N 530), no todos los

bancos de materiales descritos anteriormente cumplen como materiales ptimos

para ser utilizados en base y subbase.

El material necesario para estas capas se extraer nicamente del banco de

prstamo El Canal, este banco se encuentra en las cercanas de la va en

diseo, con un CBR de 97.8 % para material de base y 75% de subbase.



37

DISEO ESTRUCTURA DE PAVIMENTO



38

El diseo de pavimentos consiste en determinar cada uno de los espesores de las

capas que conforman la superficie de rodadura. Este diseo est basado en los

estudios del trnsito y las propiedades fsicas y mecnicas del suelo as como

otras variables descritas en este captulo.

El mtodo utilizado para efectuar el diseo, fue el de la AASHTO-93. Este mtodo

considera las siguientes variables:

4.1 ndice de serviciabilidad

Se define como la capacidad de servir al tipo de trnsito para el cual ha sido

diseado. En el diseo del pavimento se deben elegir la serviciabilidad inicial y

final. La inicial, 0, es funcin del diseo del pavimento y de la calidad de la

construccin. La final o terminal, t, es funcin de la categora del camino y es

adoptada en base a sta y al criterio del proyectista. Los valores recomendados

son los que se obtuvieron en el AASHO Road Test:

0 = 4.2 para pavimentos flexibles

t = 2.5 para caminos muy importantes

t = 2.0 para caminos de menor trnsito

4.2 Prdida de serviciabilidad (PSI)

La prdida de la serviciabilidad es la diferencia que existe entre la inicial y la final.

Se calcula con la siguiente ecuacin:

PSI = 0 - t (Ecuacin N 5)

PSI = 4.2 2.0 = 2.2



39

4.3 Anlisis de cargas y ejes equivalente para el diseo de pavimento.

Para el anlisis de carga se utiliza la clasificacin de los ejes de carga de cada

vehculo, debido a que producen diferentes tensiones y deformaciones en el

pavimento.

Los factores de equivalencia se obtienen de las tablas de la AASHTO 93, de los

ejes sencillos y dobles. Los ejes equivalentes se obtienen conociendo el trnsito

de diseo y los factores de equivalencia, mediante la siguiente expresin:

ESAL o W18 = (Ecuacin N 6)

Para realizar el clculo del ESALs de diseo es necesario conocer con

anticipacin el peso de los vehculos que circularn por el camino durante el

periodo de diseo, y el factor de equivalencia de carga. Para obtener dicho factor

se considera una serviciabilidad final de 2.0, que es el valor que se recomienda

para camino de trnsito menor y un coeficiente estructural de SN=5.



40

Tabla N 20: Clculo de Ejes Equivalentes de 18 kips (8.2 Ton)

Tipo de vehculo T.Inicial Peso por eje

Libras Peso por eje

kips Tipo de eje TD Esals

Esals de diseo

Motos 386 0 0 Simple 1263185 0 0

0 0 Simple 1263185 0 0

Autos 353 2200 2.2 Simple 1155193 0.00038 438.97334

2200 2.2 Simple 1155193 0.00038 438.97334

Jeep 91 2200 2.2 Simple 297797 0.00038 113.16286

2200 2.2 Simple 297797 0.00038 113.16286

Camioneta 385 2200 2.2 Simple 1259913 0.00038 478.76694

4400 4.4 Simple 1259913 0.0196 24694.2948

Mic. Bus < 15 pas 50 4400 4.4 Simple 163625 0.0196 3207.05

8800 8.8 Simple 163625 0.3346 54748.925

Mic. Bus 15-30 pas. 46 8800 8.8 Simple 150535 0.3346 50369.011

17600 17.6 Simple 150535 0.9206 138582.521

Bus 45 11000 11 Simple 147263 0.482 70980.766

22000 22 Simple 147263 2.35 346068.05

C2 27 11000 11 Simple 88358 0.482 42588.556

22000 22 Simple 88358 2.35 207641.3

C3 25 11000 11 Simple 81812 0.482 39433.384

36300 36.3 Doble 81812 1.4325 117195.69

Total 1408 1,096,100

Fuente: Elaboracin Propia.



41

Factores Esals. Ver los Anexos del Captulo IV N 1 y N 2.

Para el diseo del tramo de va en estudio se obtuvo un valor de:

ESAL o W18 = 1,096,100.

4.4 Confiabilidad (R)

Se entiende por confiablidad de un proceso diseo-comportamiento de un

pavimento a la probabilidad de que una seccin diseada usando dicho proceso,

se comportara satisfactoriamente bajo las condiciones de trnsito y ambientales

durante el perodo de diseo.

La confiabilidad pretende incorporar algn grado de certidumbre al

procedimiento de diseo, para asegurar que las diferentes alternativas de este

se mantengan para el perodo de anlisis. El factor de confiabilidad de diseo

tiene en cuenta variaciones al azar tanto en las predicciones del trnsito como

en las predicciones del comportamiento y por lo tanto proporciona un nivel

predeterminado de confianza (R) en que los tramos del pavimento sobrevivirn

al periodo para el cual fueron diseados.



42

Tabla N 21: Niveles de confiabilidad recomendado por la AASHTO, para

clasificaciones funcionales diferente.

Tipo de Camino Confiabilidad Recomendada

Zona Urbana Zona Rural

Rurales Interestatales y autopistas

85 99.9

80 99.9

Arterias principales

80 99

75 99

Colectoras

80 95

75 95

Locales

50 80

50 80

Fuente: Libro de diseo de Pavimentos AASHTO 93. Tercera edicin. Pgina 137.

Se asume un valor de confiabilidad de R= 70%, por estar en el rango propuesto

por la AASHTO para la zona urbana y para tipo de camino local. Adems porque

el trnsito que utilizar esta va es liviano y nos permitir disear un pavimento

con un nivel de confiabilidad ptimo entre el costo inicial del proyecto y el

mantenimiento del mismo.



43

4.5 Desviacin Estndar (S0)

Es la variacin en la prediccin del comportamiento de los niveles de servicio del

trnsito, teniendo en cuenta los errores en la prediccin del mismo. Para la

estimacin de la desviacin estndar, la AASHTO ha dispuesto ciertos valores

que fueron desarrollados a partir de un anlisis de varianza que exista en el

Road Test y en base a las predicciones futuras del trnsito.

Tabla N 22: Desviacin Estndar para pavimentos rgidos y flexibles.

Condiciones de Diseo

Desviacin Estndar

Variacin en la prediccin del comportamiento del pavimento sin errores en el trnsito.

0.35 pavimento rgido

0.44 pavimento flexible

Variacin en la prediccin del comportamiento del pavimento con errores en el trnsito.



Fuente: Libro de diseos para pavimentos. AASHTO 93. Tercera edicin. Pgina 135.

Para este estudio se asume un valor de 0.49 para una variacin en la prediccin

del comportamiento del pavimento con errores en el trnsito.



44

4.6 Coeficiente de drenaje

El drenaje de agua en los pavimentos debe ser considerado como parte

importante en el diseo de carreteras. El exceso de agua combinado con el

incremento de volmenes de trnsito y cargas, se anticipa con el tiempo para

ocasionar daos a las estructuras del pavimento.

A pesar de la importancia que se concede al drenaje en el diseo de carreteras,

los mtodos corrientes de dimensionamiento de pavimentos incluyen con

frecuencia capas de base de baja permeabilidad y consecuentemente de difcil

drenaje. El mtodo deja en libertad al ingeniero de diseo para identificar cual

nivel o calidad de drenaje se logra bajo una serie especfica de condiciones de

drenaje.

Tabla N 23: Coeficientes de Drenaje para pavimentos flexibles

Calidad de drenaje

% de tiempo en el que el pavimento est expuesto a niveles de humedad prximos a la saturacin

> 1%

1 5 %

5 25%

< 25%

Excelente

1.40 1.35

1.35 1.30

1.30 1.20

1.20

Bueno

1.35 1-25

1.25 1.15

1.15 1.00

1.00

Regular

1.25 1.15

1.15 1.05

1.00 0.80

0.80

Pobre

1.15 1.05

1.05 0.80

0.80 0.60

0.60

Muy Pobre

1.05 0.95

0.95 0.75

0.75 0.70

0.40

Fuente: Libro de diseo de pavimentos AASHTO 93. Tercera edicin. Pgina 148.



45

El valor tomado en este diseo fue de 1.00, ya que se asume una calidad de

drenaje buena, con un tiempo de exposicin que vara de 5-25%,lo que ayuda a

la impermeabilizacin de la estructura del pavimento, tambin se cumplir

durante todo el proceso constructivo, con las especificaciones de compactacin,

calidad de materiales, equipos y mano de obra recomendados por la Nic- 2000.

4.7 Mdulo Resiliente

Este ensayo fue desarrollado a los efectos de estudiar una propiedad del

material que describa mejor el comportamiento del suelo bajo cargas dinmicas

de ruedas.

Esta propiedad caracteriza los materiales de la subrasante, a travs de ensayos

se han podido determinar que:

CBR < 10 MR (PSI)= 1500*CBR (Ecuacin No. 7)

CBR > 10 < 20 MR (PSI)= 3000*CBR0.65 (Ecuacin No. 8)

CBR > 20 MR (PSI)= 4326* LnCBR+ 241 (Ecuacin No. 9)

Como se determin que el CBR de la rasante de la va en estudio es de 16.8%,

se utilizar la ecuacin N 8.

MR (PSI) = 3000 * 16.80.65

MR (PSI) = 18,775 PSI

El mdulo resiliente de la base, se calcul por medio del nomograma de relacin

entre el coeficiente para subbase granular y distintos parmetros resistentes.

(Ver Anexos del Captulo IV N 9 pg. 80).



46

4.8 Coeficientes estructurales o de capas.

Son factores estructurales que involucran las caractersticas fsicas y

propiedades de los diferentes materiales, para servir como componente

estructural del pavimento.

Estos coeficientes son una medida de la capacidad relativa de cada capa como

componente estructural de un pavimento, aunque directamente no sean un

ndice de la resistencia del material. No obstante estos coeficientes estn

correlacionados con distintos parmetros resistentes.

El mtodo de la AASHTO 93, designa la aplicacin de monogramas para la

estimacin de estos valores, dependiendo si se conoce el mdulo de elasticidad

del asfalto.

El coeficiente estructural a1 depende de la caracterstica del material con el que

ella se construya. a1 en funcin del mdulo resiliente del concreto asfalticoque

es 450,000 PSI, se determin que a1 = 0.45.

(Ingeniera de pavimentos para carreteras segunda edicin, Alfonso Montejo

Fonseca, pg. 275).

Clculo Manual de Espesores

W18 = 1,096,100

CBR sub rasante = 16.8

CBR base = 97.8

CBR Sub- Base = 75

Mac =450,000

Po = 4.2

Pf = 2

PSI =2.2

R = 70

So = 0.49

Buen drenaje (m) =1



47

MR (SUB RASANTE) = 18,775

MR (BASE) = 29,700

MR (SUB-BASE) = 18,800

SN2 = 2.2

SN=2.4

SN1 = 2

a2 = 0.137

a3= 0.136

a1= 0.45

Clculo de los espesores de las capas

Capa de rodamiento: Adoqun

D*

D1= 4= D1*

a1= 0.45

SN1*=a1 *D1*m2

SN1*=0.45 *4= 1.8

Sub- Base.

D2*=

=

=2.92 = 3

3 el espesor que se requiere para que la base resista los esfuerzos que le

trasmitir la carpeta de adoqun, pero de acuerdo a la tabla de espesores

mnimos resulta que para el Esals de diseo de 1,096,100 el espesor mnimo de

la base granular es 6



48

Espesores sugeridos

Fuente: Gua pata diseo de pavimentos, AASHTO 93. Tercera Edicin. Pgina 175.

SN2*=a2 *D2*m2= 0.137(6) (1) = 0.82

SN1*+ SN2* SN2

1.8+0.82=2.62>2.2 Ok

Sub-Base.

D3*=

D3*=

= -1.62 Al dar un valor Negativo no requiere sub-base

SN1*+ SN2* SN

SN1*=1.8+2.82=2.62 > 2.4 0k



49

Espesores de estructura de pavimentos:

Una capa de rodadura de 4 Pulgadas equivalentes al adoqun.

Una capa de base granular de 6 Pulgadas.

Capa de rodadura = 4

Capa base = 6



50

Tabla N 24: Resumen de datos para calcular espesores en el programa

Pavement Analysis Software versin 3.3

Variables Valores

Esals 1,096,100

Confiabilidad 70%

DesviacinEstndar 0.49

Serviciabilidad Inicial 4.2

Serviciabilidad Final 2

Coeficiente de Drenaje 1

Coeficiente de capa a1 0.45



Una vez obtenidos los datos, se ingresan al sistema Pavement Analysis

Software versin 3.3, el cual proyecta un resultado del nmero estructural

requerido para las capas del pavimento.



51

Ingreso de datos al sistema.

Luego se procede a correr el programa para obtener los espesores mnimos

requeridos para las capas que conformarn la estructura del pavimento.



52

Capas estructurales segn Pavement Analisys Software.



53



54

Conclusiones

Luego de recopilar, revisar, analizar y procesar la informacin requerida para el

desarrollo de los objetivos propuestos en este trabajo se concluye que:

1. De acuerdo a los resultados del estudio de trnsito, se refleja que la afluencia

vehicular es mayoritariamente de vehculos livianos (93.1%), dentro de los factores

de diseo se encuentra la tasa de crecimiento vehicular, de crecimiento poblacional

y del producto interno bruto, la considerada en el presente, fue de 2.5%, el trnsito

de diseo es: 4,607,681 , el ESALs obtenido fue 1,096, 100.

2. Los sondeos manuales realizados a lo largo de la va, son:

Suelos granulares, los cuales se encuentran constituidos por arenas limosas, de

color caf. En el sistema unificado de clasificacin de suelos (SUCS), se clasifican

del tipo SM. Segn el sistema de clasificacin de suelos de la AASHTO, se

clasifican del tipo A-1-b, con ndice de grupo de cero. La fraccin fina que contiene

este material es de baja compresibilidad y de nula plasticidad. Considerando la

clasificacin de la AASHTO, este material se cataloga de bueno para ser utilizado

como material de cimentacin de terracera y/o estructuras de pavimento.

Suelos elsticos, los que se encuentran constituidos por arcillas inorgnicas, de

color gris oscuro. En el sistema unificado de clasificacin de suelos, (SUCS), se

clasifican del tipo CH. Segn el sistema de clasificacin de suelos de la AASHTO,

se clasifica del tipo A-7-6, con ndice de grupo de diecinueve. La compresibilidad

de este material es alta y su plasticidad es alta. Segn la clasificacin de suelos

de la AASHTO, este material se cataloga de malo como material de cimentacin de

terracera y/o estructuras de pavimento.



55

Se identificaron y estudiaron 5 bancos de prstamos y se determin que el nico

banco a utilizar es El Canal, este banco se encuentra en las cercanas de la va

en diseo; Considerando los resultados de C.B.R. y el ensaye Proctor, este

material puede ser utilizado como material de base y subbase de buena calidad.

3. Para el clculo de la estructura de pavimento se utiliz el mtodo de la AASHTO 93,

se hizo de manera manual y a travs del programa computarizado PavementAnalysis

Software versin 3.3 obteniendo los siguientes resultados:

Una estructura de pavimento constituida por 2 capas: la de rodadura con adoqun, y la

base granular.

Espesores de estructura de pavimentos:

Una capa de rodadura de 4 Pulgadas de adoqun.

Una capa de base de 6 Pulgadas.



56

Recomendaciones

Con el objetivo de garantizar que la infraestructura vial propuesta, cumpla con la

vida til, se recomiendan las siguientes especificaciones tcnicas:

Utilizar el Banco de material el Canal, ya que se encuentra mucho ms

cerca del sitio de la obra lo que implica menores costos de transporte del

material.

Ubicar sealizacin vial, ya que la va carece de seales.

Establecer medidas de control para la circulacin vehicular sobre la va en

estudio, con el objetivo de evitar que vehculos fuera de diseo (que

exceden el lmite de carga) transiten y provoquen dao prematuro de la

va.

Para garantizar el buen funcionamiento y duracin de vida til de la

capeta y estructura de pavimento, se deben construir un buen sistema de

drenaje pluvial adems de realizar mantenimientos peridicos de manera

preventiva, que tambin evita los altos costos del mantenimiento

correctivo y/o rehabilitacin.

Realizar pruebas de resistencia a los adoquines, para comprobar que

cumple con las especificaciones tcnicas propuestas en el presente

documento.

Garantizar que los materiales a utilizarse sean adquiridos en fbricas

certificadas, como una forma de asegurarse de que cumplan con la

calidad y resistencia requerida.



57

Bibliografa

American Association of State Highway and Transportation Officials

(AASHTO-1993). Manual de Diseo de Pavimento, Bolivia Tercera

Edicin, (2006).

Coronado Iturbide Jorge. Secretara de Integracin Econmica

Centroamericana SIECA, Guatemala, Segunda Edicin, (2002).

http://www.bcn.gob.ni/estadisticas/economicas_anuales/index.html?&val=

1

http://www.bcn.gob.ni/estadisticas/#

INIDE, Anuario Estadstico 2008.

Montejo Fonseca A. Ingeniera de Pavimentos para Carretera, Bogot-

Colombia Segunda Edicin, (2001).

MTI. Especificaciones Generales para la Construccin de Caminos,

Calles y Puentes, NIC 2000.Nicaragua (1999).

MTI. Anuario de Aforos de Trfico. DGP-DAV MTI. Nicaragua (2010).

Pavement Desing&Analisis. Created by Thomas P. Harman, M.S. C.EIn

Conjunction with Randell C. Riley.P.E& William Feltz.F.E. American

Concrete Pavement Association. The Ohio ReadyMixed Concrete

Association.USA.

Datos Municipales de la Alcalda de Jinotega.



58

ANEXOS CAPTULO I



59

ANEXO 1: GLOSARIO

A

ADOQUN: Piedra labrada, concreto u otro material en forma de un prisma para

uso en pavimentos.

ADOQUINADO: Tipo de pavimento cuya superficie de rodadura est formada

por adoquines.

AGREGADO FINO: Material proveniente de la desintegracin natural o artificial

de partculas cuya granulometra es determinada por las especificaciones

tcnicas correspondientes. Por lo general pasa la malla N 4 (4,75 mm) y

contiene finos.

AGREGADO GRUESO: Material proveniente de la desintegracin natural o

artificial de partculas cuya granulometra es determinada por las

especificaciones tcnicas correspondientes. Por lo general es retenida en la

malla N4 (4,75 mm).

ANLISIS GRANULOMTRICO O MECNICO: Procedimiento para determinar

la granulometra de un material la determinacin cuantitativa de la distribucin

de tamaos.

ARCILLAS: Partculas finas con tamao de grano menor a 2 m (0,002 mm)

provenientes de la alteracin fsica y qumica de rocas y minerales.

ARENA: Partculas de roca que pasan la malla N 4 (4,75 mm.) y son retenidas

por la malla N 200.



60

B

BANCO DE MATERIALES: Material que se encuentra en depsitos naturales y

usualmente mezclado en mayor menor cantidad con material fino (arenas,

arcillas) que da lugar a bancos de gravas arcillosas, gravas arenosas.

BASE: Capa de material selecto y procesado que se coloca entre la parte

superior de una subbase o de la subrasante y la capa de rodadura. Esta capa

puede ser tambin de mezcla asfltica o con tratamientos segn diseos. La

base es parte de la estructura de un pavimento.

C

CAMINO: Va terrestre para el trnsito de vehculos motorizados y no

motorizados, peatones y animales, con excepcin de las vas frreas.

CARRETERA: Camino para el trnsito de vehculos motorizados, de por lo

menos dos ejes, con caractersticas geomtricas definidas de acuerdo a las

normas tcnicas vigentes en el Ministerio de Transportes e Infraestructura.

CARRIL: Parte de la calzada destinada a la circulacin de una fila de vehculos

en un mismo sentido de trnsito.

CBR (California Bearing Ratio): Valor relativo de soporte de un suelo o

material, que se mide por la penetracin de una fuerza dentro de una masa de

suelo.

COMPACTACIN: Proceso manual o mecnico que tiende a reducir el volumen

total de vacos de suelos, mezclas bituminosas, morteros y concretos frescos de

cemento Portland.



61

E

ENSAYO DE COMPRESIN: Ensayo para determinar la resistencia de un

material o su deformacin ante un esfuerzo de compresin.

ESTUDIO DE SUELOS: Documento tcnico que engloba el conjunto de

exploraciones e investigaciones de campo, ensayos de laboratorio y anlisis de

gabinete que tiene por objeto estudiar el comportamiento de los suelos y sus

respuestas ante las solicitaciones de carga.

F

FINOS: Porcin del agregado fino o suelo que pasa la malla N 200 (0,074 mm).

FISURA: Fractura fina, de varios orgenes, con un ancho igual o menor a 3

milmetros.

G

GRANULOMETRA: Representa la distribucin de los tamaos que posee el

agregado mediante el tamizado segn especificaciones tcnicas.

GRAVA: Agregado grueso, obtenido mediante proceso natural o artificial de los

materiales ptreos.

L

LMITE LQUIDO: Contenido de agua del suelo entre el estado plstico y el

lquido de un suelo.



62

LMITE PLSTICO: Contenido de agua de un suelo entre el estado plstico y el

semislido.

LIMOS: Partculas de roca o minerales cuyas dimensiones estn entre 0,02 y

0,002 mm.

M

MALLA: Abertura cuadrada de un tamiz.

N

NIVELES DE SERVICIO: Indicadores que califican y cuantifican el estado de

servicio de una va, y que normalmente se utilizan como lmites admisibles hasta

los cuales pueden evolucionar su condicin superficial, funcional, estructural, y

de seguridad. Los indicadores son propios a cada va y varan de acuerdo a

factores tcnicos y econmicos dentro de un esquema general del usuario

(comodidad, oportunidad, seguridad y economa) y rentabilidad de los recursos

disponibles.

P

PAVIMENTO: Estructura construida sobre la subrasante de la va, para resistir y

distribuir los esfuerzos originados por los vehculos y mejorar las condiciones de

seguridad y comodidad para el trnsito. Por lo general est conformada por las

siguientes capas: subbase, base y rodadura.

PAVIMENTO FLEXIBLE: Constituido con materiales bituminosos como

aglomerantes, agregados y de ser el caso aditivos.

PERMEABILIDAD: Capacidad de un material para permitir que un fluido lo

atraviese sin alterar su estructura interna.



63

R

RASANTE: Nivel terminado de la superficie de rodadura. La lnea de rasante se

ubica en el eje de la va.

RESISTENCIA A COMPRESIN: Ensayo de resistencia a la compresin que se

realiza colocando una muestra cilndrica en una prensa al que se le aplica una

fuerza hasta la rotura de la muestra o testigo.

S

SECCIN TRANSVERSAL: Representacin grfica de una seccin de la

carretera en forma transversal al eje y a distancias especficas.

SUBBASE: Capa que forma parte de la estructura de un pavimento que se

encuentra inmediatamente por debajo de la capa de Base.

SUBRASANTE: Superficie terminada de la carretera a nivel de movimiento de

tierras (corte o relleno), sobre la cual se coloca la estructura del pavimento o

afirmado.

SUELO ARCILLOSO: Conformado por arcillas o con predominancia de stas.

Por lo general, no es adecuado para el trnsito vehicular.

SUELO ARENOSO: Conformado por arena o con predominancia de sta. Por lo

general, no es adecuado para el trnsito vehicular.



64

T

TAMIZ: Aparato, en un laboratorio, usado para separar tamaos de material, y

donde las aberturas son cuadradas.

TRAMO: Parte contina de una carretera.

TRNSITO: Actividad de personas y vehculos que circulan por una va

U

USUARIO: Persona natural o jurdica, pblica o privada que utiliza la va pblica.

V

VEHCULO: Cualquier componente del trnsito cuyas ruedas no estn

confinadas dentro de rieles.

VEHCULO LIVIANO DE USO PRIVADO (Ligero): Vehculo automotor de peso

bruto hasta 1,5 t.

VEHCULO LIVIANO: Vehculo automotor de peso bruto mayor a 1,5 t hasta

3,5t.

VEHCULO PESADO: Vehculo automotor de peso bruto mayor a 3,5 t

VA: Camino, arteria o calle.

VA URBANA: Arterias o calles conformantes de un centro poblado.



65

VIDA TIL: Lapso de tiempo previsto en la etapa de diseo de una obra vial, en

el cual debe operar o prestar servicios en condiciones adecuadas bajo un

programa de mantenimiento establecido.

ANEXO 2: ABREVIATURAS

AASHTO: Asociacin Americana de Oficiales de Carreteras Estatales y

Transportacin.

ASTM: Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (Ing. American Society

For Testing and Materials).

CBR: California Bearing Ratio.

F CREC: FactorCrecimiento.

ESAL: Ejes de Cargas Estndar Equivalentes.

FC= Factor de Crecimiento

FD= Factor de Distribucin Direccional

fc= Factor Carril

GC: Grava arcillosa. Clasificacin SUCS de los suelos.

INTUR: Instituto Nacional de Turismo.

MTI: Ministerio de Transporte e Infraestructura.

MR= Mdulo resiliente.



66

M1: Muestra 1.

M2: Muestra 2.

M3: Muestra 3.

M4: Muestra 4.

M5: Muestra 5.

NP: No Plstico.

N: Nmero.

CH:Arcilla inorgnica, de alta plasticidad

SM: suelos granulares.

PIB: Producto Interno Bruto.

PSI= Libras por pulgada cuadrada.

SN= Coeficiente estructural.

SIECA: Secretara de Integracin Econmica Centroamericana. (Manual

Centroamericano para Diseo de Pavimentos)

SUCS: Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos.

TAC: Tasa Anual de Crecimiento.



67

TPD: Trnsito Promedio Diario.

TPDA: Trnsito Promedio Diario Anual.

Ton= Toneladas.

VA= Vehculos agrcolas.

VPD: Vehculos por da



68

ANEXOS CAPTULO II



69

ANEXO N 1: Tipologa y Descripcin Vehicular de Conteos de Trfico del

Sistema de Administracin de Pavimentos

Fuente: Anuario de aforos de trfico. MTI, DGP-DAV. Ao 2010. Pgina 24.



70

ANEXO N 2: Diagrama de cargas permisibles aplicados en los puntos de

control.

Fuente: Anuario de aforos de trfico. MTI, DGP-DAV.

DIAGRAMA DE CARGAS PERMISIBLES APLICADOS EN LOS PUNTOS DE CONTROL

PESOS MAXIMOS PERMISIBLES POR TIPO DE VEHICULOS

TIPO ESQUEMAS PESO MAXIMO AUTORIZADO

DE DE Peso Mximo VEHICULOS VEHICULOS Total (1) Ton - Met.

8.25 8.25

6.67 6.66 6.66

5.00 9.00 9.00 23.00

8.00 8.00

6.67 6.66 6.66

8.00 8.00

8.00 8.00 8.00 8.00

8.00 8.00 6.67 6.66 6.66

4.50 9.00 4.0 a 4.0 a 21.50

4.50 9.00 6.5 b 6.5 b 26.50

5.00 4.0 a 4.0 a 29.00

5.00 8.00 8.00 6.5 b 6.5 b 34.00

5.00 4.0 a 5.0 a 5.0 a 35.00

5.00 8.0 b 8.0 b 6.5 b 5.0 b 5.0 b 37.50

NOTA: El peso mximo permisible ser el menor entre el especificado por el fabricante y el contenido en esta columna.a : Eje sencillo llanta sencilla.b : Eje sencillo llanta doble.

C3-R3

T3-S2

T3-S3

C2-R2

C3-R2

T2-S3

T2-S1

T3-S1

C2

C3

C4

T2-S2

3er. Eje 4to. Eje 5to. Eje 6to. Eje

5.00

5.00

37.00

34.00

30.00

41.00

5.00 9.00

5.00 9.00

5.00 9.00 30.00

21.50

25.00

16.00 20.00

16.00

16.00

20.00

16.00

16.00

16.00 16.00

15.00

16.50

20.00

5.00 10.00

5.00

5.00

1er. Eje 2do. Eje



71

DEPARTAMENTO DE PESOS Y DIMENSIONESDIAGRAMA DE CARGAS

PERMISIBLES

CARGA MOVILES: Para efectos de diseo de estructuras de pavimento de

acuerdo a resultados de estudios de trfico, laboratorios de suelos, muestreos,

conteo vehicular y clculos relacionados, se han identificado que los daos que

causa los vehculos livianos a la estructura del pavimento en carreteras nuevas,

producto de su desplazamiento sobre la va, es mnimo a razn de 1 en 50,000

respecto a vehculos pesados, por tal motivo no figura en el diagrama de cargas

permisibles de nuestro pas, informacin referida al respecto.

Para efectos de estimaciones de cargas, seguimiento estadstico, control de

trfico y diseo de vehculos se pueden considerar los siguientes pesos por ejes.

Tipo de Vehculo Peso por eje en TON Peso por eje en Lbs

AUTOMOVIL 1/1 2200/2200

JEEP 1/1 2200/2200

CAMIONETA 1/2 2200/4400

MC-15 2/4 4400/8800

MC-12-30 4/8 8800/17600

C2-LIV 4/8 8800/17600

BUS = C2 5/10 11000/22000

Fuente: MTI. Ministerio de Transporte e Infraestructura



72

ANEXO: CAPITULO III



73

ANEXO N 3: Clasificacin de suelos, segn AASHTO.

Fuente: Libro de diseo de pavimentos, AASHTO 93.



74

ANEXO N 4: Clasificacin de suelos, segn SUCS.



75

ANEXO N 5: Clasificacin de suelos relacionada con parmetros de

resistencia

Fuente: Gua de Diseo para pavimentos. AASHTO 93 pagina 66.



76

ANEXO N 6: Clasificacin de suelos relacionada con parmetros de

resistencia

Fuente: Gua de Diseo para pavimentos. AASHTO 93 pagina 86.



77

ANEXOS CAPTULO IV



78

Anexo N7: Factores equivalentes de carga para pavimentos flexibles, ejes

simples, t 2.2.

Fuente: Libro de diseo de pavimentos, AASHTO 93. Pgina 22.



79

Anexo N8: Factores equivalentes de carga para pavimentos flexibles, ejes

tandem, t 2.2.

Fuente: Libro de diseo de pavimentos, AASHTO 93. Pgina 22.



80

Anexo N 9: Nomograma para calcular el MR de la base, para pavimento

flexible.

Fuente: Gua de Diseo para pavimentos. AASHTO 93



81

Anexo N 10: Coeficiente Estructural a3 para Sub-base de pavimento flexible.

Fuente: Gua de Diseo para pavimentos. AASHTO 93



82

Anexo N 11: Nmero estructural SN para subrasante y base.



83

ANEXOS

CAPTULO V



84

Foto N 1. Situacin antes del proyecto de la va en estudio.

Fuente: Elaboracin Propia

Foto N 2. Trnsito vehicular que circula en la va en estudio.


Foto N 3.Trnsito vehicular que circula en la va en estudio.




85









86







Date post:	18-Nov-2015
Category:	Documents
Upload:	julio-lira
View:	37 times
Download:	0 times

Tesina Pavimento Flexible

Documents