Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional Esta licencia permite a otras combinar, retocar, y crear a partir de su obra de forma no comercial, siempre y cuando den crédito y licencia a nuevas creaciones bajo los mismos términos. http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ https://v3.camscanner.com/user/download “UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUIS GONZAGA” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL “ANALISIS Y DISEÑO DE PAVIMENTOS Y VEREDAS, PARA EL MEJORAMIENTO DE LA TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y PEATONAL DEL A.H. LA VIÑA, EN EL DISTRITO DE VISTA ALEGRE, PROVINCIA DE NASCA Y DEPARTAMENTO DE ICA” TESIS PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE: INGENIERO CIVIL AUTOR: BACH. YANCE SINCE, JEYSON DIEGO CESAR ICA – PERU 2019 DEDICATORIA: Agradecimiento especial a la Universidad Nacional “San Luis Gonzaga de Ica” La cual me abrió sus puertas para formarme profesionalmente. A mis maestros, que me transmitieron sus sabias enseñanzas las cuales las ponemos en práctica día a día. A mis queridos Padres que se sacrificaron para hacer de mi un profesional y hombre de bien. A la Municipalidad de Vista Alegre, por permitir que pueda desarrollar esta Tesis y me brindaron su apoyo en el logro de este proyecto. INDICE INTRODUCCION CAPITULO I 1. MARCO TEORICO 1.1. Antecedentes del problema de investigación 9 1.1.1. Antecedentes a nivel internacional 9 1.1.2. Antecedentes a nivel nacional 9 1.1.3. Antecedentes a nivel local 9 1.2. Bases teóricas de la investigación 10 1.3. Marco legal 12 1.4. Marco filosófico 13 1.5. Marco conceptual 13 CAPITULO II 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE INVESTIGACION 2.1. Antecedentes del problema de investigación 17 2.2. Formulación del problema 17 2.2.1. Problema general 17 2.2.2. Problemas específicos 17 2.3. Delimitación del problema 18 2.4. Justificación e importancia de la investigación 18 2.4.1. Justificación 18 2.4.2. Importancia 18 2.5. Objetivos de investigación 19 2.5.1. Objetivo General 19 2.5.2. Objetivos específicos 19 2.6. Hipótesis de investigación 19 2.6.1. Hipótesis General 19 2.6.2. Hipótesis específicas 19 2.7. Variables de investigación 20 2.7.1. Identificación de variables 20 2.7.2. Operacionalización de variables 21 CAPITULO III 3. ESTRATEGIA METODOLOGICA / METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION 3.1 Tipo, nivel y diseño de investigación 22 3.2 Población y muestra materia de investigación 22 CAPITULO IV 4. TECNICAS E INSTRUMENTOS DE INVESTIGACION 4.1 Técnicas de recolección de datos 71 4.2 Instrumentos de recolección de datos 71 4.3 Técnicas de procesamiento de datos, análisis e interpretación de resultados 71 CAPITULO V 5. PRESENTACION, INTERPRETACION Y DISCUSION DE RESULTADOS 5.1 Presentación e interpretación de resultados 73 5.2 Discusión de resultados 167 CAPITULO VI 6. COMPROBACION DE HIPOTESIS 6.1 Contrastación de Hipótesis general 168 6.2 Contrastación de Hipótesis específicas 168 CONCLUSIONES 169 RECOMENDACIONES 170 FUENTES DE INFORMACION 171 LISTA DE FIGURAS 172 LISTA DE TABLAS 176 ANEXOS RESUMEN La tesis titulada “Análisis y Diseño de Pavimentos y Veredas, para el Mejoramiento de la Transitabilidad vehicular y peatonal del A.H. La Viña, en el Distrito de Vista Alegre, Provincia de Nazca y Departamento de Ica” que a continuación se presenta permitirá dotar de un proyecto que sale a la luz como una necesidad de primer orden y por iniciativa de la población organizada, que está orientada a reducir el déficit de las calles sin veredas y pavimentos con la finalidad de mejorar la transitabilidad vehicular y peatonal de dicho sector mejorando la calidad ambiental del entorno, este proyecto indudablemente mejorará el nivel de vida del A.H. La Viña del Distrito de Vista Alegre-Nazca. El proyecto de construcción de pistas, veredas y sardineles en el centro poblado La Viña, permitirá eliminar el polvo que originan enfermedades respiratorias, mejorará el trazo urbanístico del distrito dándole un valor agregado a esta zona en el aspecto visual y monetario. Por otro lado, con la construcción de las veredas les dará seguridad a los peatones, además con la pavimentación de todas sus calles, las viviendas y lotes existentes se revalorizarán mejorando la economía de sus propietarios. Es muy importante la recolección de datos para la elaboración de la presente tesis, así como los instrumentos para la obtención de datos y técnicas para la interpretación de estos. Se realizan estudios de mecánica de suelos, levantamiento topográfico, análisis físico-químicos, Estudio de tráfico de la zona del proyecto, etc. En base a estos datos se realizará el diseño de pavimento por los métodos de CBR el cual es un método empírico basado en la experiencia y AASHTO 1993 el cual para la presente tesis en lo posible se hará su uso a través del manual de carreteras sección de suelos y pavimentos ya que por ser un manual del Ministerio de Transportes y Comunicaciones nos da alcances y recomendaciones aplicados a nuestra realidad, Diseño de mezcla de veredas y sardineles mediante el método del comité ACI 211, diseño de señalización vial y estudio de impacto ambiental. También se hace uso del reglamento nacional de edificaciones en el capítulo CE-010 pavimentos urbanos. Tanto el diseño como la calidad de los trabajos realizados en la construcción del proyecto son partes indispensables para una óptima ejecución del proyecto. Palabras clave: CBR, Pavimento Flexible, Pavimento. 6 ABSTRACT The thesis titled "Analysis and Design of Pavements and Sidewalks, for the Improvement of vehicular and pedestrian traffic of the A.H. La Viña, in the District of Vista Alegre, Province of Nazca and Department of Ica ”, which is presented below, will allow us to provide a project that comes to light as a first-order need and at the initiative of the organized population, which is oriented To reduce the deficit of streets without sidewalks and pavements in order to improve vehicular and pedestrian traffic of said sector by improving the environmental quality of the environment, this project will undoubtedly improve the standard of living of “A.H. La Viña” of the Vista Alegre-Nazca District. The construction project of tracks, sidewalks and sardines in the town of “La Viña”, will eliminate the dust that causes respiratory diseases, will improve the urban layout of the district giving added value to this area in the visual and monetary aspect. On the other hand, with the construction of the sidewalks it will give safety to pedestrians, in addition to the paving of all its streets, the existing homes and lots will be revalued, improving the economy of their owners. The collection of data is very important for the preparation of this thesis, as well as the instruments for obtaining data and techniques for their interpretation. Soil mechanics studies, topographic survey, physical-chemical analysis, traffic study of the project area, etc. are carried out. Based on these data, the pavement design will be carried out by the methods of CBR which is an empirical method based on experience and AASHTO 1993 which for the present thesis will be used as far as possible through the highway manual section of soils and pavements since, being a manual of the Ministry of Transport and Communications, it gives us scopes and recommendations applied to our reality, Design of a mixture of sidewalks and sardines through the ACI 211 committee method, design of road signs and environmental impact study. The national building regulations are also used in chapter CE-010 urban pavements. Both the design and the quality of the work carried out in the construction of the project are essential parts for an optimal execution of the project. Keywords: CBR, Flexible Pavement, Pavement. “UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUIS GONZAGA” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL “ANALISIS Y DISEÑO DE PAVIMENTOS Y VEREDAS, PARA EL MEJORAMIENTO DE LA TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y PEATONAL DEL A.H. LA VIÑA, EN EL DISTRITO DE VISTA ALEGRE, PROVINCIA DE NASCA Y DEPARTAMENTO DE ICA” ÁREA DE CONOCIMIENTO: CIENCIAS E INGENIERÍAS LÍNEA DE INVESTIGACIÓN: CIENCIAS NATURALES, INGENIERÍA Y TECNOLOGÍAS SOSTENIBLES AUTOR: BACH. YANCE SINCE, JEYSON DIEGO CESAR ASESOR: ING. ALFREDO M. ALCAZAR GONZALES INTRODUCCION La tesis presenta los siguientes capítulos: CAPITULO I: Marco teórico, se mencionan los antecedentes de la zona del proyecto, la base teórica de investigación, así como el marco legal (manuales y reglamento) y conceptual (definiciones de términos usados en el presente proyecto). CAPITULO II: Planteamiento del problema de investigación, se menciona que la problemática es la inexistencia de pistas y veredas, lo que hace que la población de la zona del proyecto se exponga a riesgos como enfermedades producto del polvo, o el deterioro de vehículos al transitar por un camino no uniforme. CAPITULO III: Estrategia metodológica / metodología de la investigación, se describe las características de la zona del proyecto, como: ubicación, clima, servicios de agua y alcantarillado, energía eléctrica, así como el estudio topográfico y la metodología para la obtención de las muestras de estudio, para posteriormente ser analizadas y obtener datos para nuestro diseño (estudios de mecánica de suelos e informes físico-químicos). CAPITULO IV: Técnicas e instrumentos de investigación, es muy importante la recolección de datos para la elaboración de la presente tesis, así como los instrumentos para la obtención de datos y técnicas para la interpretación de estos. CAPITULO V: Presentación, interpretación y discusión de resultados, contiene el estudio de tráfico de la zona del proyecto, proyección del tráfico, diseño de pavimento por los métodos de CBR y AASHTO 1993, Diseño de mezcla de veredas y sardineles, diseño de señalización vial y estudio de impacto ambiental. CAPITULO VI: Comprobación de hipótesis, con la ejecución del proyecto se tendrá beneficios positivos en la población ya que los beneficiarios tendrán una infraestructura vial y peatonal para mejorar la transitabilidad de las calles del A.H. La Viña. CAPITULO I 1. MARCO TEORICO 1.1. Antecedentes del problema de investigación 1.1.1. Antecedentes a nivel internacional Carlos, P. (2017). Investigación realizada en la Universidad Politécnica Salesiana (Ecuador) titulada: “DISEÑO ESTRUCTURAL DEL TRAMO 2 DE LA VIA MULAUTE-LA FLORIDA APLICANDO EL METODO EMPIRICO-MECANICISTA AASHTO 2008 Y AASHTO 93” cuyo objetivo es “definir la aplicabilidad entre el método empírico mecanicista AASHTO 2008 y método AASHTO 93 para pavimento flexible” se realiza un análisis de las variables que involucra el método. Se concluye que el método AASHTO 93 sigue siendo el método empírico más usado para el cálculo de espesores de estructura de pavimento, pero su principal debilidad está en que considera espesores mínimos que no evitan la evolución del deterioro estructural y funcional de la carpeta asfáltica a lo largo de la vida útil. 1.1.2. Antecedentes a nivel nacional Oscar, S. (2017). Investigación realizada en la Universidad Nacional Federico Villareal (Perú) titulada: “DISEÑO DE PAVIMENTO EMPLEANDO EL MÉTODO AASHTO 93 PARA EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA AYACUCHO - ABANCAY. TRAMO: AYACUCHO KM. 0+000 – KM. 50+000” cuyo objetivo es “Diseñar los pavimentos a emplearse en la carretera Ayacucho – Abancay - Tramo: Ayacucho km. 0+000 – km. 50+000, empleando el método AASHTO 93 para llevar a cabo el mejoramiento de la vía” de lo que se concluye que: El programa de diseño de la superficie de la carretera de acuerdo con AASHTO-93 incluye los siguientes conceptos: coeficiente de confiabilidad (según la predicción del tráfico y el margen de cambio del comportamiento de la carretera), módulo elástico de la subrasante y expansión del coeficiente equivalente a través del tráfico y el número de estructura SN. Se debe usar el manual de sección de suelos y pavimentos del MTC ya que dichos conceptos en este manual en algunos casos están mejor explicados. 1.1.3. Antecedentes a nivel local No hay antecedentes locales relacionados al proyecto de investigación . 10 1.2. Bases teóricas de la investigación Se resume aquí algunas teorías que se aplican al diseño de carreteras, obras de drenaje y estabilización de suelos, las cuales se utilizarán para el desarrollo de la investigación. ESTUDIO DE TRÁFICO El propósito del estudio del tráfico de vehículos es cuantificar, clasificar y comprender el número de vehículos que circulan por la vía, así como el origen y destino de los vehículos, son los elementos básicos para la evaluación económica de la vía y la determinación de las características de diseño de cada tramo de la vía. El tráfico se define como el movimiento de bienes y/o personas en un medio de transporte; el flujo de tráfico se refiere al flujo de vehículos que circulan por la carretera, pero generalmente se denomina tráfico de vehículos. En cada estudio, se consideraron tres fases del método claramente definidas: a. Recopilación de la información; b. Tabulación de la información; y, c. Análisis de la información Para convertir el volumen de tráfico en Índice Medio Diario se utilizó la siguiente fórmula IMD = V.S./7xFC Dónde: V.S. = Volumen de la semana F.C. = Factor Estacional o de Corrección HIDROLOGIA Y DRENAJE. Para diseñar la reparación y el mantenimiento de las carreteras vecinales es necesario recopilar información, respecto a la evaluación y análisis de documentos existentes, como el mapeo y las precipitaciones del área de estudio. 11 a) Cartografía La longitud del tramo de la carretera se ubica íntegramente en los siguientes mapas del Instituto Geográfico Nacional (IGN), cartas nacionales a escala 1:100,000 b) Pluviometría La escorrentía existente en el área de estudio proviene en su totalidad de las lluvias en el área. El pequeño río debe contarse con anticipación según un plan de escala 1/25000, y la ubicación de los puntos clave en el tramo de la carretera debe proporcionarse junto con el trabajo de campo a través de las carreteras locales mencionadas. ESTUDIO DE SUELOS. El objetivo principal es llevar a cabo estrategias de investigación de campo, mediante ensayos de laboratorio sobre diferentes muestras obtenidas en la calicata de auscultación y determinando la existencia y profundidad del nivel freático, se obtienen las propiedades mecánicas del suelo y las propiedades del suelo básico. ANÁLISIS DE LABORATORIO Se realizarán ensayos de laboratorio para determinar las características físico- mecánicas de los suelos encontrados se mencionan: Análisis granulométrico por tamizado ASTM - D - 422 Límite líquido ASTM - D - 423 Límite plástico ASTM - D - 424 Contenido de humedad ASTM - D - 2216 Ensayo de Proctor modificado ASTM - D - 1557 Ensayo de C.B.R. ASTM - D -1883 Ensayo de Abrasión ASTM - D - 131 Clasificación AASHTO y SUCS ASTM - D - 2487 12 DISEÑO DE PAVIMENTO Se llama pavimentos flexibles a aquellos cuya composición total se flexiona dependiendo de las cargas que se usan sobre él. Su aplicación es prácticamente en regiones de exuberante tráfico como logren ser vías, aceras o parkings. La obra de pavimentos flexibles se hace a base de numerosas capas de material. Todas las capas obtienen cargas por arriba de la capa. Una vez que las supera la carga que puede sustentar lleva la carga restante a la capa inferior. De aquel modo lo cual se pretende es que poder tolerar la carga total en el grupo de capas. Las capas de un pavimento flexible que componen un suelo se colocan en orden descendente en capacidad de carga. La capa preeminente es la que más grande capacidad de tolerar cargas tiene de cada una de las que se disponen. Por consiguiente, la capa que menos carga puede tolerar es la que está en la base. La durabilidad de un pavimento flexible no debería ser inferior a 8 años y comúnmente frecuenta tener una vida eficaz de 20 años. Las capas de un pavimento flexible acostumbran ser: capa superficial o capa superior, que es la que se encuentran en contacto con el tráfico y que usualmente ha sido desarrollada con varias capas asfálticas. La capa base es la capa que está debajo de la capa superficial y está, usualmente, construida a base de agregados y puede estar estabilizada o sin estabilizar. La capa sub – base es la capa o capas que está velozmente debajo de la capa base. En muchas situaciones se prescinde de esa capa sub – base. 1.3. Marco legal Para el desarrollo del proyecto a realizar se recurrirá a las normas existentes y vigentes tales como: • Manual de Diseño Geométrico de Carreteras DG-2018 • Manual de Dispositivos de control de Tránsito para Calles y Carreteras. • Manual de Diseño Geométrico de Vías Urbanas • Manual de Ensayo de Materiales (2016). • Reglamento Nacional de Edificaciones. Norma CE.010 Pavimentos Urbanos. • Manual de diseño geométrico de vías urbanas • Manual de Diseño de Estructuras de Pavimentos AASHTO – 93 13 1.4. Marco Filosófico Para la presente tesis se ha usado como base un marco legal conformado por reglamentos, manuales y guías. Todo este conjunto de conocimiento forma parte de la ciencia de diseño de pavimentos, y en este apartado en especial debemos mencionar una característica de esta ciencia de diseño y a su vez definirlo. EL DINAMISMO, es la constante transformación y avance en los conocimientos que conforman esta ciencia; y así ha sido a lo largo del tiempo con los diversos experimentos en busca de conocimiento que permita este avance. 1.5. Marco conceptual AFIRMADO: El afirmado consiste en un material compuesto por varios elementos, principalmente pétreos de tamaños diversos proceden de la fragmentación natural o artificial de la roca. (Principalmente ígneas). AGREGADOS: Los agregados son materiales granulares de composición mineralógica como arena, grava, escoria, o roca triturada, usado para ser mezclado en diferentes tamaños, y también puede ser usado de diferentes maneras. AÑO HORIZONTE: Es el año para cuyo tráfico previsible debe ser proyectada la carretera. ASFALTO: Es un material cementante, color marrón oscuro llegando a negro, constituido principalmente por betunes de origen natural u obtenido por refinación del petróleo. BASE: Es una capa de material selecto y procesado que se coloca entre la parte superior de una súbase o de la subrasante y la capa de rodadura. BERMA: Es una franja longitudinal, paralela y adyacente a la superficie de rodadura de la carretera, sirve de confinamiento de la capa de rodadura y se utiliza como zona de seguridad para estacionamiento de vehículos en caso de emergencia. BOMBEO: Pendiente transversal de la plataforma en tramos en tangente. CALICATA: Excavación que se realiza en diferentes puntos de un terreno con la finalidad de observar los estratos con los que cuenta para luego sacar las muestras y realizar los estudios de suelos. CALZADA DE SERVICIO: Sector de la carretera que sirve para la circulación de los vehículos. 14 CAMINO DE SERVICIO: El construido como elemento auxiliar o complementario de las actividades específicas de sus titulares. CAMINO VECINAL: Vía de servicio destinada fundamentalmente para acceso a chacras. CANTERA: La cantera es un depósito natural de material apropiado para ser utilizado en la construcción, rehabilitación, mejoramiento y/o mantenimiento de las carreteras, como de algunas obras relacionadas a esta. CAPACIDAD DISPONIBLE: Es el número máximo de vehículos que tiene razonables probabilidades de pasar por una sección dada de una calzada o carril en una dirección durante un periodo de tiempo dado. CAPACIDAD DE CARGA DEL TERRENO: Es la resistencia admisible del suelo de cimentación considerando factores de seguridad apropiados al análisis que se efectúa. CAPACIDAD DE LA VIA: Es el número máximo de vehículos de todos los tipos para los que la vía deberá ser diseñada geométricamente. CARRETERA DUAL: Es aquella que consta de calzadas separadas para corrientes de tránsito en sentido opuesto. CARRIL: Es la parte de la calzada destinada a la circulación de una fila de vehículos en un mismo sentido de tránsito. CEMENTO ASFÁLTICO: El cemento asfaltico es un asfalto con flujo o sin flujo, especialmente preparado en cuanto a calidad o consistencia para ser usado en la construcción de pavimentos asfálticos. COMPACTACIÓN: Proceso manual o mecánico que tiende a reducir el volumen total de vacíos de suelos, mezclas bituminosas, morteros y concretos frescos de cemento Portland. CONTENIDO DE HUMEDAD: Es el volumen de agua de un material determinado bajo condiciones determinadas y expresado como porcentaje de la masa del elemento húmedo. CORTE (DIRECTO): El ensayo de corte es aquel que según el cual un suelo sometido a una carga normal falla al moverse una sección con respecto a otra. COTA: Es la altura de un punto sobre un plano horizontal de referencia. COTA DE RASANTE: Es el valor numérico de un punto topográfico que representa el nivel terminado o rasante referido a un BM. COTA DE TERRENO: Es el valor numérico de un punto topográfico del terreno 15 referido a un BM. ENSAYO CBR: Su nombre es California Bearing Ratio: Ensayo de Interacción de Soporte de California, mide la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo y para lograr evaluar la calidad del lote para subrasante, sub base y base de pavimentos. Este pertenece a los límites necesarios logrados en los estudios geotécnicos anteriores a la obra. ESPESOR DE DISEÑO: Es el espesor total de las capas de mezcla asfáltica y de agregado no tratado, determinados de las cartas de diseño de acuerdo a unas condiciones de diseño en particular. ESTACADO: Son los puntos señalados en el terreno mediante estacas que indican posiciones. ESTACIÓN: Es aquel punto del terreno en el cual se ubica el equipo topográfico para efectuar la medición correspondiente. ESTUDIO DE SUELOS: Es el documento técnico que engloba el conjunto de exploraciones e investigaciones de campo cávese decir la excavación de las calicatas, ensayos de laboratorio y análisis de gabinete que tiene por objeto estudiar el comportamiento de los suelos y sus respuestas ante las solicitaciones de carga. ESALS DE DISEÑO: Es el número de cargas por eje estándar. Se utiliza para determinar el efecto destructivo, dependiendo de las cargas y tipo de ejes de los vehículos. ESTUDIO DE TRÁFICO: Pueden determinar el volumen de vehículos que circular en un tramo, con la finalidad de disponer de una información base confiable para el planeamiento de las actividades de transporte, principalmente para la elaboración de estudios de proyectos de transporte. EXPLANACION: Es la zona de terreno que es realmente ocupada por la carretera, en la que se ha modificado el terreno original. GRANULOMETRÍA: La granulometría es el ensayo en el cual representa la distribución de los tamaños que posee el agregado mediante el tamizado según especificaciones técnicas. GRAVA: Agregado grueso, obtenido mediante proceso natural o artificial de los materiales pétreos. IMPACTO AMBIENTAL: Alteración o modificación del medio ambiente ocasionada por la acción del hombre o de la naturaleza, que incluye los impactos socio ambiental. IMPRIMACIÓN: La imprimación es la aplicación de un material bituminoso, 16 de baja viscosidad, para recubrir y aglutinar las partículas minerales, previamente a la colocación de una capa de mezcla asfáltica. INDICE MEDIO DIARIO ANUAL (IMDA): El índice medio diario anual también conocido como IMDA es el volumen promedio del tránsito de vehículos en ambos sentidos durante 24 horas de una muestra vehicular (conteo vehicular), para un período anual. CANTERAS SELECCIONADAS: En el Análisis de Rehabilitación del Camino Vecinal, es elemental la localización de las Canteras de material para ser seleccionado y usado estos bancos de materiales frecuentemente heterogéneos y por génesis muestra variaciones tanto horizontales como verticales. Continuamente se han situado en las piezas más cercanas a la carretera. DISEÑO DEL PAVIMENTO: El pavimento es la capa o grupo de capas de materiales apropiados, entendidos entre el área de la subrasante (capa preeminente de las explanaciones) y el área de rodadura, cuyas primordiales funcionalidades son las de conceder una área uniforme, de manera y textura apropiados, resistentes a la acción del tránsito, a la del intemperismo y de otros agentes dañinos, así como transmitir correctamente al lote de fundación, los esfuerzos elaborados por las cargas impuestas por el tránsito fluido de los vehículos, con la tranquilidad, estabilidad y economía previstos por el plan. La presente tecnología de pavimentos contempla una gama bastante diversa de secciones estructurales, las cuales permanecen en funcionalidad de los diversos componentes que intervienen en la performance de una vía: tránsito, tipo de suelo, trascendencia de la vía, condiciones de drenaje, recursos accesibles, etcétera. Debería elegirse la solución más adecuada, según las facilidades y vivencias locales y a las condiciones concretas de cada caso, lo que es una labor que necesita de un balance técnico-económico de cada una de las alternativas. CAPITULO II 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE INVESTIGACION 2.1. Antecedentes del problema de investigación En la zona de estudio, al no contar con calles pavimentadas y veredas, la población está expuesta a daños a la salud por la respiración de partículas de polvo en suspensión, cuando los vehículos transitan por la zona. Asimismo, al no contar con veredas, no existe límite entre el área de circulación vehicular y el área de circulación peatonal, lo que es causa de accidentes de tránsito en desmedro de los pobladores. En cuanto al parque automotor, los costos de operación y mantenimiento se ven incrementados por el desgaste que genera un suelo rugoso y no uniforme, lo cual se traduce en mayor costo del pasaje urbano. Por lo cual, la falta de una vías pavimentadas, transitables y seguras, provocan al poblador del área problemas inclusive para el traslado de ellos mismos, prolongado la época de traslado y alto precio, colocándolo en una situación desventajosa, puesto que los costos de sus productos no compensan el aumento de los precios, lo cual hace un bajo grado de vida se puede detectar como: Inadecuadas condiciones de transitabilidad Vehicular y Peatonal en A.H. La Viña del distrito de Vista Alegre, de la provincia de Nazca y departamento de Ica. 2.2. Formulación de problemas 2.2.1. Problema general •¿En qué medida Influye el Análisis y Diseño de Pavimentos y Veredas para el mejoramiento de la transitabilidad vehicular y peatonal del A.H. La Viña en el Distrito de Vista Alegre, Provincia de Nazca, Departamento de Ica? 2.2.2. Problemas específicos •¿En qué medida influye la inexistencia de pistas y veredas en el Análisis y Diseño de Pavimentos y Veredas para el mejoramiento de la transitabilidad vehicular y peatonal del A.H. La Viña en el Distrito de Vista Alegre Provincia de Nazca y Departamento de Ica? •¿En qué medida influye la falta de vías pavimentadas en el Análisis y Diseño de Pavimentos y Veredas para el mejoramiento de la transitabilidad vehicular y 18 peatonal del A.H. La Viña en el Distrito de Vista Alegre Provincia de Nazca y Departamento de Ica? •¿En qué medida influye la reactivación económica en el Análisis y Diseño de Pavimentos y Veredas para el mejoramiento de la transitabilidad vehicular y peatonal del A.H. La Viña en el Distrito de Vista Alegre Provincia de Nazca y Departamento de Ica? 2.3. Delimitación del problema • Delimitación espacial o geográfica En el A.H. La viña en el Distrito de Vista Alegre Provincia de Nazca y Departamento de Ica. • Delimitación temporal La información que vamos a obtener en nuestro tema de tesis se proyectara a un tiempo de vida del pavimento de 20 años. • Delimitación social Nuestro tema de tesis está orientado a los pobladores del A.H. La viña en el Distrito de Vista Alegre Provincia de Nazca y Departamento de Ica. • Delimitación conceptual El presente proyecto comprende dos variables: El Análisis y Diseño de Pavimentos y Veredas, así como el Mejoramiento de la Transitabilidad Vehicular y Peatonal. 2.4. Justificación e importancia de la investigación 2.4.1. Justificación El presente estudio se justifica, por cuanto se determina la alternativa de garantizar que exista una adecuada superficie para el tránsito vehicular y vías para el tránsito peatonal en buen estado en el A.H. La Viña, del distrito de Vista Alegre, provincia de Nazca y departamento de Ica. Se mejorará el medio ambiente y progresivamente la incidencia de enfermedades bronquiales disminuirá a niveles aceptables. 2.4.2. Importancia El presente estudio tiene importancia ya que se favorecerá a la reactivación 19 económica con la mejora de los aranceles y servicios diversos. Se diseñará para un período de vida útil de 20 años. 2.5. Objetivos de investigación 2.5.1. Objetivo General Determinar el Grado de Influencia del Análisis y Diseño de Pavimentos y Veredas para el mejoramiento de la transitabilidad vehicular y peatonal del A.H. La Viña, en el distrito de vista alegre, provincia de nazca y departamento de Ica. 2.5.2. Objetivos específicos •Determinar el Grado de Influencia de la inexistencia de Pistas y Veredas en el Análisis y Diseño de Pavimentos y Veredas para el mejoramiento de la transitabilidad vehicular y peatonal del A.H. La Viña en el Distrito de Vista Alegre Provincia de Nazca y Departamento de Ica. •Determinar el Grado de Influencia por la falta de Vías Pavimentada en el Análisis y Diseño de Pavimentos y Veredas para el mejoramiento de la transitabilidad vehicular y peatonal del A.H. La Viña en el Distrito de Vista Alegre Provincia de Nazca y Departamento de Ica? •Determinar el Grado de Influencia en la Reactivación Económica en el Análisis y Diseño de Pavimentos y Veredas para el mejoramiento de la transitabilidad vehicular y peatonal del A.H. La Viña en el Distrito de Vista Alegre Provincia de Nazca y Departamento de Ica? 2.6. Hipótesis de investigación 2.6.1. Hipótesis General El Análisis y Diseño de Pavimentos y Veredas Influye en el mejoramiento de la transitabilidad vehicular y peatonal del A.H. La Viña en el Distrito de Vista Alegre Provincia de Nazca y Departamento de Ica. 2.6.2. Hipótesis específicas •La inexistencia de Pistas y Veredas, lleva al Análisis y Diseño de Pavimentos y Veredas e influye en el mejoramiento de la transitabilidad vehicular y peatonal del 20 A.H. La Viña en el Distrito de Vista Alegre Provincia de Nazca y Departamento de Ica. •La falta de Vías pavimentadas, lleva al Análisis y Diseño de Pavimentos y Veredas e influye en el mejoramiento de la transitabilidad vehicular y peatonal del A.H. La Viña en el Distrito de Vista Alegre Provincia de Nazca y Departamento de Ica •La reactivación económica, lleva al Análisis y Diseño de Pavimentos y Veredas e influye en el mejoramiento de la transitabilidad vehicular y peatonal del A.H. La Viña en el Distrito de Vista Alegre Provincia de Nazca y Departamento de Ica 2.7. Variables de investigación 2.7.1. Identificación de variables Variable Independiente •El Análisis y Diseño de Pavimentos y Veredas. Variable Dependiente •Para el Mejoramiento de la Transitabilidad Vehicular y Peatonal del A.H. La Viña en el Distrito de Vista Alegre Provincia de Nazca y Departamento de Ica. 21 2.7.2. Operacionalización de variables Tabla 1 Operacionalización de variables Variable Tipo Naturaleza Escala Indicadores Instrumento Análisis y Diseño de Pavimentos y Veredas. Variable Independiente V. cualitativa Ordinal ➢ Cumplimiento de RNE. ➢ Cumplimiento de manual de MTC. ➢ Reglamento Nacional de Edificaciones. Norma CE.010 Pavimentos Urbanos. ➢ Manual de carreteras (Sección suelos y pavimentos MTC). Mejoramiento de la Transitabilidad Vehicular y Peatonal del A.H. La Viña en el Distrito de Vista Alegre Provincia de Nazca y Departamento de Ica. Variable Dependiente V. cualitativa Ordinal ➢ Eficiencia en la construcción. ➢ Eficiencia en cumplimiento de las normas. ➢ Certificación de ensayos de laboratorio. ➢ Cumplimiento de la norma CE 0.10 Pavimentos urbanos. Fuente: Elaboración propia CAPITULO III 3. ESTRATEGIA METODOLOGICA / METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION 3.1. Tipo, nivel y diseño de investigación. • Tipo de investigación El tipo de investigación es APLICADA ya que se usarán conocimientos del manual de carreteras del MTC y aashto 1993 a fin de aplicarlas en la construcción de pistas y veredas. • Nivel de investigación De acuerdo a la naturaleza del estudio de investigación es de nivel DESCRIPTIVO Y EXPLICATIVO ya que la intención es explicar y brindar alternativas de solución a las causas y factores que los genera en la jurisdicción de la zona de análisis, partiendo de lo general y posteriormente llegando a lo particular. • Diseño de investigación Este Proyecto De Investigación es de DISEÑO TRANSVERSAL CORRELACIONAL. 3.2. Población y muestra de materia de investigación • Población de estudio ➢ Distrito : Vista Alegre ➢ Provincia : Nasca ➢ Departamento : Ica ➢ Zona: A.H. La Viña 23 Figura 1 Ubicación del Departamento de Ica en el Mapa Político del Perú Fuente: Internet 24 Figura 2 Ubicación de la Provincia de Nasca Fuente: Internet Figura 3 Ubicación del Distrito de Vista Alegre Fuente: Internet 25 Figura 4 Vista del “A.H. la viña” por google earth – fecha 2018 Fuente: Google earth 26 Figura 5 Vista del “A.H. la viña” por google earth – fecha 2018 Fuente: Elaboración propia 27 Figura 6 Acceso al A.H. la viña Fuente: Elaboración propia Descripción de la Zona del Proyecto Clima La zona del proyecto se encuentra en la provincia de Nasca, la cual se caracteriza por un clima caliente, árido y mayormente nublado durante el verano, en cambio los inviernos son cortos, cómodos, secos y mayormente despejados. La temperatura de la zona es variable y está comprendida en un rango de 15 °C a 30 °C. El promedio del porcentaje del cielo cubierto con nubes cambia de manera considerable en el lapso del año. La parte más despejada del año se calcula que comienza el 15 de abril; rígida 6,1 meses y acaba alrededor del 18 de octubre. La parte más nublada del año empieza alrededor del 18 de octubre; rígida 5,9 meses y se finaliza alrededor del 15 de abril. 28 La frecuencia de días mojados de acuerdo con la estación cambia de 0 % a 8 %, y el costo promedio es 3 %. El tipo más común de precipitación a lo largo del año es solo lluvia, con una posibilidad máxima del 8 % el 26 de enero. La rapidez promedio del viento por hora en Provincia de Nazca tiene variaciones estacionales leves en el lapso del año. La parte más ventosa del año rígida 7,2 meses, del 18 de agosto al 23 de marzo, con velocidades promedio del viento de bastante más de 11,1 km/h. El día más ventoso del año en el 15 de noviembre, con una rapidez promedio del viento de 12,0 km/h. La época más calmada del año rígida 4,8 meses, del 23 de marzo al 18 de agosto. El día más calmado del año es el 2 de junio, con una rapidez promedio del viento de 10,1 km/h. El viento con más frecuencia viene del este a lo largo de 3,9 meses, del 11 de mayo al 7 de septiembre, con un porcentaje más alto del 56 % en 25 de junio. El viento con más frecuencia viene del sur a lo largo de 8,1 meses, del 7 de septiembre al 11 de mayo, con un porcentaje mayor del 82 % en 1 de enero. (spark, s.f.) Características Urbanas El área perteneciente al AH. La viña se caracteriza por estar constituida de manera predominante por viviendas de material noble, lo cual quiere decir viviendas constituidas de muros de ladrillos, columnas, vigas y techo de concreto armado. En menor porcentaje encontramos viviendas construidas de adobe, esteras o lotes en blanco en donde no hay construcción alguna. Si se atribuyese un valor porcentual para distinguir las diferentes características de las viviendas, entonces sería el siguiente: ❖ Viviendas de material noble 50% ❖ Viviendas de adobe 10% ❖ Viviendas de estera 10% ❖ Lotes en blanco (sin construir) 30% Servicios Cuenta con servicios de agua potable y servicios de redes de desagüe por el A.H. que fueron realizados por el Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento, a través del Programa Nacional Agua Para Todos desde el año 2012. Cuenta con servicio de Luz eléctrica. 29 Electrificación El abastecimiento de Energía Eléctrica es a través de una red proveniente de la Central Hidroeléctrica del Mantaro administrado y supervisado por Electro Dunas. Agua Potable La antigüedad del sistema de agua potable del AH. LA VIÑA es de aproximadamente 7 años es decir se ejecutó en el año 2012 y se llevó a cabo por el Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento. Razón por la cual existe en el proyecto en el capítulo de expediente técnico, en la sección de metrados una partida (REPARACION DE CONEXIONES DE AGUA Y ALCANTARILLADO) que contempla la reparación de las conexiones existentes de agua potable. El agua es de buena calidad para el consumo humano e industrial, para ello se realizaron estudios iniciales abocados a satisfacer la demanda. El total de la población cuenta con este servicio. Alcantarillado Contar con este servicio en el hogar es un factor determinante en la calidad de vida y desarrollo integral de las familias. Cuenta con servicios de redes de desagüe por el A.H. que fueron realizados por el Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento, a través del Programa Nacional Agua Para Todos desde el año 2012, con la finalidad de permitir la evacuación del agua residual proveniente de cada lote. Razón por la cual existe en el proyecto en el capítulo de expediente técnico, en la sección de metrados una partida (REPARACION DE CONEXIONES DE AGUA Y ALCANTARILLADO) que contempla la reparación de las conexiones existentes de alcantarillado. 30 ESTUDIO TOPOGRAFICO El estudio topográfico es muy importante en la planificación de vías urbanas ya que gracias a ello podemos ubicar el trazado de vías en forma más conveniente, evitando así errores y pérdidas de tiempo en refines sofisticados. Reconocimiento Preliminar Con la finalidad de determinar la clase de trabajo a ejecutarse se estimó a hacer en primer lugar, un reconocimiento total de la zona y se logró ver en el lugar del proyecto que presenta una pendiente mínima de oeste a este en todo el A.H. Levantamiento Topográfico Antes de la ejecución del proyecto se debe realizar un levantamiento topográfico, esto se hace con el fin de tener una representación gráfica y de manera completa del área del proyecto, los datos levantados se traducen como variaciones en el nivel del terreno esto debido a cambios de pendiente. De esta manera el ejecutor tiene datos en los cuales apoyarse a partir de los cuales buscara la manera más adecuada de realizar los trabajos de movimiento de tierras. Es importante también conservar la armonía entre el nivel de vereda y los niveles de viviendas existentes, ya que en ocasiones las viviendas no conservan el mismo nivel de piso terminado. En el presente proyecto el levantamiento topográfico se realizó con un nivel de ingeniero, 2 miras o estadías, wincha de 50mt y GPS. 31 Perfil Longitudinal Se obtuvo de procesar los datos de campo y sobre el plano de curvas a nivel. El perfil longitudinal sirve para visualizar y arreglar la rasante de forma que logren compensarse alturas de corte con las alturas de relleno. Estas tienen la posibilidad de minimizar modificando la pendiente en ciertos tramos, generando la formación de puntos de vista de intersección vertical o PIV. (Alcazar, 2013, pág. 80) Se dibuja el perfil de una línea para identificar la altura relativa de cada punto en la línea y puede decirse (que el perfil) es una vista que representa la intersección de un plano vertical por medio de la línea y el área del lote. Es bastante eficaz para conocer la rasante en carreteras y senderos, las pendientes de las líneas de drenaje, canales de riego, etcétera. Los perfiles se dibujan graficando las elevaciones calculadas de las lecturas de nivel tomadas a intervalos (distancia), sobre el terreno y en punto donde el terreno cambia de pendiente. (SENCICO, 2015, pág. 21) Los datos que deben figurar en el perfil longitudinal son: Escala horizontal, escala vertical, distancia, progresiva, cota de terreno, cota de rasante, altura de corte, altura de relleno y pendiente. 32 Figura 7 Perfil longitudinal Fuente: Elaboración Propia 33 Secciones Transversales Se procesan los datos de campo y con estos posteriormente se procede a calcular el volumen de corte y de relleno que se va a tener en el proyecto, es decir estamos cuantificando, esta cuantificación consta en los planos anexados del presente proyecto. 34 Figura 8 Sección transversal Fuente: Elaboración Propia 35 Cálculo de Volúmenes de Corte y Relleno. El cálculo de volúmenes de la zona del proyecto, es el volumen correspondiente a las zonas donde se deba rellenar o cortar material dependiendo del nivel del terreno, esto se hace sabiendo que el nivel de guía es el nivel de la rasante de la pista proyectada. La aplicación de las expresiones mostradas en el cálculo de volúmenes se puede ordenar en una planilla de cálculo de volúmenes, la cual va a servir más adelante para lograr graficar un diagrama de volúmenes. A esta planilla además se le conoce como metrado de explanaciones. (Alcazar, 2013, pág. 86) El área de corte y de relleno corresponde a las secciones transversales y a partir de estas se calculan los volúmenes de corte y de relleno. ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS Exploración de Campo Para el proyecto se hace una exploración de campo para conocer el área donde se va a trabajar, se tomaron las muestras, siendo nombradas, rotuladas y preparadas para su estudio en el Laboratorio de Suelos, con la finalidad de obtener un perfil estratigráfico de las vías correspondientes y datos necesarios para el diseño del pavimento. Estudio de la profundidad del suelo según cargas a soportar Según las cargas, la profundidad es variable en el caso de pavimentos, son conocidas las cargas y por conocerse también las características de los vehículos. Con estas cargas conocidas y aplicando la teoría de BOUSSINESQ obtenemos la profundidad de investigación en el terreno. Según el MTC en su reglamento nacional de vehículos (ANEXO IV) la carga máxima por eje de vehículos pesados en carreteras y vías urbanas es: • Ejes Simples……………………………………… 11,000 kg. • Ejes Tándem (DOBLE)…………………………… 18,000 kg. Se ha considerado la carga de los vehículos pesados con ejes Tándem de 18,000 kg y un esfuerzo vertical de 0.10 kg/cm2, quedando la formula en función de 36 “Z” para hallar la Prof. de exploración: Z2= 3P 2π x σ Cálculo de la profundidad de excavación: • Carga total concentrada= 18,000 kg/eje • Carga concentrada por rueda= 4,500 kg/rueda • Esfuerzo vertical “σ” = 0.10 kg/cm2 Reemplazando: Z2= 3 x 4500 2π x 0.10 Z=146 cm = 1.46 m ≡ 1.50 m, profundidad de excavación de calicata es 1.50 m. Ubicación de Calicatas Según la norma CE-010 PAVIMENTOS URBANOS, el número de puntos de investigación será de acuerdo con el tipo de vía según se indica en la tabla, con un mínimo de tres (03): Tabla 2 Técnicas de investigación de campo TIPO DE VIA NUMERO DE PUNTOS DE INVESTIGACION AREA (m2) Expresas 1 cada 1000 Arteriales 2 cada 1200 Colectoras 3 cada 1500 Locales 4 cada 1800 Fuente: CE-10 Pavimentos Urbanos (p.8), RNE En nuestro caso el espaciamiento entre calicatas será de acuerdo al tipo de vía local, la cual se realizará un punto de investigación cada 1800 m2. Durante la investigación de campo se elaborará un perfil estratigráfico para cada punto de investigación, basado en la clasificación visual manual, Según NTP 339.150:2001. 37 Con el plano de planta del distrito se ubicaron 7 calicatas o excavaciones a cielo abierto, las cuales se ordenaron en las calles y avenidas del centro poblado, con la finalidad de presentar los perfiles estratigráficos correspondientes. La ubicación de las calicatas que se han efectuado en el proyecto se muestra en las siguientes imágenes. Figura 9 Excavación de calicata n°1: intersección de la calle quebranta y la calle Alfonso Laballe. Fuente: Elaboración propia 38 Figura 10 Excavación de calicata N°3: calle Italia Fuente: Elaboración propia Figura 11 Excavación de calicata n°5: intersección de la calle River Flamers y Allnurse. Fuente: Elaboración propia 39 Figura 12 Excavación de Calicata N°6 Calle Thompson Seedless Fuente: Elaboración propia Figura 13 Laboratorio de Mecánica de Suelos UNICA Fuente: Elaboración propia 40 Figura 14 Laboratorio de Mecánica de Suelos UNICA Fuente: Elaboración propia 41 Figura 15 Laboratorio de Mecánica de Suelos UNICA Fuente: Elaboración propia 42 Figura 16 Laboratorio de Mecánica de Suelos UNICA Fuente: Elaboración propia 43 Método de excavación y perforación Se realizan con el fin de estudiar la estratigrafía de suelo y su análisis en el laboratorio de suelos, se hicieron excavaciones a cielo abierto. Excavación de Calicatas a Cielo Abierto La profundidad de la calicata a cielo abierto ha sido de 1.50m, obtenida por el teorema de Boussinesq. Obtención de Muestras La muestra que se obtenga debe ser representativa; extrayendo 5 kilos de muestras alteradas por cada estrato de calicata que es suficiente para realizar los ensayos ESTUDIO DE CANTERAS Y FUENTE DE AGUA Generalidades Se tomaron muestras las mismas que fueron remitidas al laboratorio. Los trabajos del laboratorio determinaron las características físicas y mecánicas de los suelos obtenidos del muestreo, las que sirvieron de base para determinar las características y determinar su uso. Selección de la cantera El material seleccionado es el perteneciente a la cantera JOSELITO, esto debido a la cercanía del lugar al del proyecto, además se deben nombrar las siguientes características. • El material de la cantera JOSELITO se ha usado con anterioridad en proyectos de Nasca de naturaleza similar y además habiendo tenido buenos resultados por lo cual es un antecedente favorable. • El material cumple con los requisitos estipulados en el RNE en CE-0.10 (componentes estructurales) Pavimentos Urbanos. • La distancia existente entre la cantera y la zona del proyecto es de 6km aproximadamente. 44 Estudios de Canteras para materiales de Sub Base y Base Se realiza estudio de canteras cercanas con el fin de obtener afrimado el cual es el material de préstamo necesario para la conformación de la capa de base y subbase Estudios de Canteras para materiales de Mezcla Asfáltica Para el caso de Vista Alegre viene a ser de Nueva Villa donde está ubicada la cantera JOSELITO. Ubicación y localización Ubicación: zona sureste del distrito de Vista Alegre, Provincia de Nasca, Departamento de Ica aproximadamente a 6 km del proyecto. El área de Estudio se encuentra ubicado políticamente en: • Departamento: Ica • Provincia: Nasca • Distrito: Vista Alegre • Zona: AH. Virgen Chapi - Nueva. Villa Figura 17 Vista del distanciamiento entre la cantera y la zona del proyecto Fuente: Google earth 45 Material Evaluación Se realizó una evaluación a los materiales de acuerdo a lo estipulado en el manual del MTC el cual se basa en normas técnicas peruanas, dichos estudios se hicieron en el laboratorio de mecánica de suelos de la Universidad Nacional San Luis Gonzaga de Ica. Potencia Se estima que la cantera JOSELITO tiene una potencia de 50 000 m3 aproximadamente, esta información la obtuvimos por parte de la empresa misma la cual hace sus estudios con la finalidad de proyectarse en cuanto al volumen de material. 46 Tabla 3 Características de los agregados de la cantera AFIRMADO Clasificación SUCS: GP Clasificación AASHTO: A-1-a(0) Humedad Natural: 2.88% AGREGADO FINO Peso Específico: 2.80 gr/cm3 Porcentaje de Absorción (%): 1.45% Contenido de Humedad (%): 1.15% Peso Unitario Suelto Seco: 1733 kg/m3 Peso Unitario Compactado Seco: 1859 kg/m3 Módulo de Fineza: 2.62 AGREGADO GRUESO Peso Específico: 2.64 gr/cm3 Porcentaje de Absorción (%): 1.20% Contenido de Humedad (%): 0.75% Peso Unitario Suelto Seco: 1423 kg/m3 Peso Unitario Compactado Seco: 1517 kg/m3 Módulo de Fineza: 6.84 Fuente: Elaboración propia Sales y sulfatos del material de cantera A continuación, se presenta las tablas pertenecientes a la norma CE-0.10 pavimentos urbanos, presente en el RNE la cual contiene algunos requerimientos. 47 Tabla 4 Requerimientos del Agregado Grueso de Base Granular ENSAYO NORMA REQUERIMIENTO ALTITUD ‹ 3000 msnm ≥ 3000 msnm Partículas con una cara fracturada MTC E210-2000 80% mínimo Partículas con dos caras fracturadas MTC E210-2000 40% mínimo 50% mínimo Abrasión Los Angeles NTP 400.019.2002 40% máximo Sales Solubles NTP 339.152.2002 0.5% máximo Perdida con Sulfatos de Sodio NTP 400.016.1999 - 12% máximo Perdida con Sulfatos de Magnesio NTP 400.016.2000 - 18% máximo Fuente: CE-10 Pavimentos Urbanos (p.12), RNE Tabla 5 Requerimientos del Agregado Fino de Base Granular ENSAYO NORMA REQUERIMIENTO ‹ 3000 msnm ≥ 3000 msnm Índice Plástico NTP 339.129.1999 4% máximo 2% máximo Equivalencia de arena NTP 339.146.2000 35% máximo 45% máximo Sales Solubles NTP 339.152.2002 0.5% máxima Índice de Durabilidad MTC E214-2000 35% mínimo Fuente: CE-10 Pavimentos Urbanos (p.12), RNE 48 Los análisis químicos que se hicieron corresponden a los siguientes: • Suelo Natural • Afirmado • Agregado Grueso • Agregado Fino • Agua En el capítulo correspondiente a los ensayos de materiales se encuentran los resultados obtenidos, así como también se han adjuntado los certificados correspondientes en la sección de anexos. Fuentes de agua El agua que se utilizará para el proyecto será transportada mediante cisterna, se ha tomado muestras del pozo más cercano en este caso será del Pozo “Vista Alegre”, ubicado en el mismo distrito de Vista Alegre. Al ser agua subterránea son aptas para el consumo humano, además se puede usar para fines de ejecución de obras, esto debido a que no poseen en su composición algún elemento químico que sea perjudicial para el concreto o incluso para el afirmado al momento del riego para la compactación. 49 ENSAYO DE LABORATORIO Análisis Granulométrico “Análisis Mecánico por tamizado “, tiene el propósito de determinar el tamaño de las partículas que constituyen una muestra de suelo Límites de Consistencia “Límites de Atterberg “, establece que un suelo existe en cuatro estados de consistencia según su humedad: límite líquido, plástico y de contracción. Contenido de Humedad Este ensayo calcula el porcentaje de agua existente en la muestra de suelo obtenida de campo. Clasificación de los suelos SUCS y AASHTO Es importante una clasificación con un método ya estandarizado ya que será necesario tener este dato en forma certera, así se pueden definir los criterios a utilizar para diseñar el pavimento. Ensayo de Densidad de Campo Es un ensayo de control que se realiza in situ, para comprobar si el terreno de fundación para pavimento ha sido debidamente compactado. Ensayo de Compactación Se quiere es obtener un suelo de tal manera estructurado que posea y mantenga un comportamiento mecánico adecuado a través de toda la vida útil de la obra. Ensayo CBR. Mide la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo y para poder evaluar la calidad del terreno para subrasante, subbase y base de pavimentos. 50 Figura 18 Resultados de Laboratorio de Mecánica de Suelos Fuente: Elaboración propia 51 Figura 19 Resultados de Laboratorio de Mecánica de Suelos Fuente: Elaboración propia 52 Figura 20 Resultados de Laboratorio de Mecánica de Suelos Fuente: Elaboración propia 53 Figura 21 Resultados de Laboratorio de Mecánica de Suelos Fuente: Elaboración propia 54 Figura 22 Resultados de Laboratorio de Mecánica de Suelos Fuente: Elaboración propia 55 Figura 23 Resultados de Laboratorio de Mecánica de Suelos Fuente: Elaboración propia 56 Figura 24 Resultados de Laboratorio de Mecánica de Suelos Fuente: Elaboración propia 57 Figura 25 Resultados de Laboratorio de Mecánica de Suelos Fuente: Elaboración propia 58 Figura 26 Resultados de Laboratorio de Mecánica de Suelos Fuente: Elaboración propia 59 Figura 27 Resultados de Laboratorio de Mecánica de Suelos Fuente: Elaboración propia 60 Figura 28 Resultados de Laboratorio de Mecánica de Suelos Fuente: Elaboración propia 61 Figura 29 Resultados de Laboratorio de Mecánica de Suelos Fuente: Elaboración propia 62 Figura 30 Ensayos a los agregados de la Cantera “JOSELITO”. Fuente: Elaboración propia 63 Figura 31 Ensayos a los agregados de la Cantera “JOSELITO”. Fuente: Elaboración propia 64 Figura 32 Ensayo de Abrasión de Los Ángeles Fuente: Elaboración propia 65 Figura 33 Ensayo de Abrasión de Los Ángeles Fuente: Elaboración propia 66 Figura 34 Análisis físico químico de suelos y agregados Fuente: Elaboración propia 67 Figura 35 Análisis físico químico de suelos y agregados Fuente: Elaboración propia 68 Figura 36 Análisis físico químico de suelos y agregados Fuente: Elaboración propia 69 Figura 37 Análisis físico químico de suelos y agregados Fuente: Elaboración propia 70 Figura 38 Análisis físico químico de agua Fuente: Elaboración propia CAPITULO IV 4. TECNICAS E INSTRUMENTOS DE INVESTIGACION 4.1. Técnicas de recolección de datos El procedimiento primordial para la preparación de la presente tesis es detallado y explicativo debido a que el fin es describir y brindar alternativas de solución a las razones y componentes que los crea en la jurisdicción del área de estudio, partiendo de lo general y luego llegando a lo particular. 4.2. Instrumentos de recolección de datos Podemos enumerar los siguientes materiales a utilizar: •Materiales y Equipos de Topografía. •Materiales y Equipos de Laboratorio de Suelos. •Materiales de escritorio. •Materiales bibliográficos. •Servicios de fotografías. •Servicios de fotocopias. •Servicios de scanner, tipeo y computo en general. •Servicios de impresión, encuadernación e imprenta. •Servicio de movilidad local y otros. 4.3. Técnicas de procesamiento de datos, análisis e interpretación de resultados 1.Trabajos Preliminares, que comprende la recolección de información de los múltiples puntos de vista críticos sobre el tramo de carretera a mejorar, para luego revisar el tamaño de los trabajos de mejoramiento que se deban hacer en esta vía de ingreso. 2.El tesista en el estudio de campo, diseña y encuentra soluciones optimas y económicas, apoyando su trabajo de investigación en instituciones como: las Bibliotecas de Universidades Nacional “San Luís Gonzaga” de Ica, Así también bibliografía propia y de sus Asesores (Interno y Externo), que le permitan 72 Información Técnica, Normativa y de Innovación Tecnológica a la fecha de realización del trabajo de Investigación. 3. Desarrollo de actividades de carácter técnico y normativo, teniendo en cuenta el uso de las normas y las últimas tecnologías en el diseño de pavimentos, que como fin primordial aumente la esperanza de vida de la vía, buscando el mejoramiento medio ambiental en el área de estudio. 4. Análisis e interpretación de resultados, para diseñar las diferentes obras complementarias que aseguren la esperanza de vida de la vía y su posterior aplicación en otros proyectos similares. 5. Clasificación, ordenamiento por capítulos, dibujo de planos. 6. Revisión e impresión, y entrega del trabajo final. CAPITULO V 5. PRESENTACION, INTERPRETACION Y DISCUSION DE RESULTADOS 5.1. Presentación e interpretación de resultados DISEÑO DE PAVIMENTO Estudio de Tráfico El estudio de tráfico en la zona del proyecto se hizo durante 7 días consecutivos, 5 días laborables, sábado y domingo, en el periodo comprendido del día Lunes 19 de Marzo al domingo 25 de Marzo del 2018, en horario de 4:00 am a 8:00 pm ubicando como estación de control la Av. José Zavala Pereira que es de mayor circulación vehicular. Encontramos los siguientes vehículos: Veh. Ligeros: Mototaxi, auto, station wagon, camioneta, veh. 3 ruedas, combi, panel. Veh. Pesados: Micros, Camiones de 2 ejes y 3 ejes. Figura 39 Estudio de trafico Fuente: Elaboración propia 74 Figura 40 Estudio de trafico Fuente: Elaboración propia Figura 41 Estudio de trafico Fuente: Elaboración propia 75 Figura 42 Estudio de trafico Fuente: Elaboración propia Figura 43 Estudio de trafico Fuente: Elaboración propia 76 Figura 44 Estudio de trafico Fuente: Elaboración propia Figura 45 Estudio de trafico Fuente: Elaboración propia 77 Tabla 6 Estudio de tráfico del día lunes 19 de marzo ESTUDIO DE TRAFICO DEL DIA LUNES 19 DE MARZO CATEGORIA TIPO DE VEHICULO Nº DE VEH. (según tipo) Nº DE VEH. (según categoría) PORCENTAJE (%) LIGEROS (hasta 4000 kg/eje) Moto taxi 30 161 90.45 Vehículo 3 ruedas 12 Auto 32 Station Wagon 35 Camioneta 26 Combi 25 Panel 1 PESADOS (> 4000 kg/eje) Micro 9 17 9.55 Camión 2 ejes 6 Camión 3 ejes 2 Camión 4 ejes 0 TOTAL 178 100.00 Fuente: Elaboración propia 78 Tabla 7 Estudio de tráfico del día martes 20 de marzo ESTUDIO DE TRAFICO DEL DIA MARTES 20 DE MARZO CATEGORIA TIPO DE VEHICULO Nº DE VEH. (según tipo) Nº DE VEH. (según categoría) PORCENTAJE (%) LIGEROS (hasta 4000 kg/eje) Moto taxi 24 116 90.55 Vehículo 3 ruedas 11 Auto 26 Station Wagon 21 Camioneta 18 Combi 15 Panel 1 PESADOS (> 4000 kg/eje) Micro 4 8 9.45 Camión 2 ejes 3 Camión 3 ejes 1 Camión 4 ejes 0 TOTAL 124 100.00 Fuente: Elaboración propia 79 Tabla 8 Estudio de tráfico del día miércoles 21 de marzo ESTUDIO DE TRAFICO DEL DIA MIERCOLES 21 DE MARZO CATEGORIA TIPO DE VEHICULO Nº DE VEH. (según tipo) Nº DE VEH. (según categoría) PORCENTAJE (%) LIGEROS (hasta 4000 kg/eje) Moto taxi 17 75 87.21 Vehículo 3 ruedas 9 Auto 16 Station Wagon 12 Camioneta 11 Combi 9 Panel 1 PESADOS (> 4000 kg/eje) Micro 8 11 12.79 Camión 2 ejes 2 Camión 3 ejes 1 Camión 4 ejes 0 TOTAL 86 100.00 Fuente: Elaboración propia 80 Tabla 9 Estudio de tráfico del día jueves 22 de marzo ESTUDIO DE TRAFICO DEL DIA JUEVES 22 DE MARZO CATEGORIA TIPO DE VEHICULO Nº DE VEH. (según tipo) Nº DE VEH. (según categoría) PORCENTAJE (%) LIGEROS (hasta 4000 kg/eje) Moto taxi 19 117 83.57 Vehículo 3 ruedas 12 Auto 32 Station Wagon 21 Camioneta 18 Combi 14 Panel 1 PESADOS (> 4000 kg/eje) Micro 8 23 16.43 Camión 2 ejes 11 Camión 3 ejes 4 Camión 4 ejes 0 TOTAL 140 100.00 Fuente: Elaboración propia 81 Tabla 10 Estudio de tráfico del día viernes 23 de marzo ESTUDIO DE TRAFICO DEL DIA VIERNES 23 DE MARZO CATEGORIA TIPO DE VEHICULO Nº DE VEH. (según tipo) Nº DE VEH. (según categoría) PORCENTAJE (%) LIGEROS (hasta 4000 kg/eje) Moto taxi 21 129 87.76 Vehículo 3 ruedas 16 Auto 30 Station Wagon 26 Camioneta 11 Combi 23 Panel 0 PESADOS (> 4000 kg/eje) Micro 10 18 12.24 Camión 2 ejes 7 Camión 3 ejes 3 Camión 4 ejes 0 TOTAL 147 100.00 Fuente: Elaboración propia 82 Tabla 11 Estudio de tráfico del día sábado 24 de marzo ESTUDIO DE TRAFICO DEL DIA SABADO 24 DE MARZO CATEGORIA TIPO DE VEHICULO Nº DE VEH. (según tipo) Nº DE VEH. (según categoría) PORCENTAJE (%) LIGEROS (hasta 4000 kg/eje) Moto taxi 15 131 84.52 Vehículo 3 ruedas 11 Auto 32 Station Wagon 28 Camioneta 23 Combi 21 Panel 1 PESADOS (> 4000 kg/eje) Micro 12 24 15.48 Camión 2 ejes 8 Camión 3 ejes 4 Camión 4 ejes 0 TOTAL 155 100.00 Fuente: Elaboración propia 83 Tabla 12 Estudio de tráfico del día domingo 25 de marzo ESTUDIO DE TRAFICO DEL DIA DOMINGO 25 DE MARZO CATEGORIA TIPO DE VEHICULO Nº DE VEH. (según tipo) Nº DE VEH. (según categoría) PORCENTAJE (%) LIGEROS (hasta 4000 kg/eje) Moto taxi 19 118 82.52 Vehículo 3 ruedas 12 Auto 24 Station Wagon 31 Camioneta 15 Combi 16 Panel 1 PESADOS (> 4000 kg/eje) Micro 8 25 17.48 Camión 2 ejes 12 Camión 3 ejes 5 Camión 4 ejes 0 TOTAL 143 100.00 Fuente: Elaboración propia ❖ Cálculo del índice medio diario semanal (imds) IMDs= ∑vi7 conteo de 7 días Donde: IMDs= Índice Medio Diario Semanal de la muestra semanal Vi= Volumen Vehicular diario de cada uno de los 7 dias de conteo 84 Tabla 13 Cantidad de vehículos que han transcurrido en cada día de la semana del estudio de tráfico. Días Vehículo Total Liviano Pesado Moto taxi Vehículo 3 ruedas Auto Station Wagon Camioneta Combi Panel Micro buses Camión 2ejes Camión 3 ejes Camión 4 ejes Lunes 30 12 32 35 26 25 1 9 6 2 0 178 Martes 24 11 26 21 18 15 1 4 3 1 0 124 Miércoles 17 9 16 12 11 9 1 8 2 1 0 86 Jueves 19 12 32 21 18 14 1 8 11 4 0 140 Viernes 21 16 30 26 11 23 0 10 7 3 0 147 Sábado 15 11 32 28 23 21 1 12 8 4 0 155 Domingo 19 12 24 31 15 16 1 8 12 5 0 143 TOTAL 145 83 192 174 122 123 6 59 49 20 0 973 % 14.90 8.53% 19.73% 17.88% 12.54% 12.64% 0.62% 6.06% 5.04% 2.06% 0% 100% IMD 21 12 27 25 17 18 1 8 7 3 0 139 Fuente: Elaboración propia 85 ❖ CÁLCULO DEL ÍNDICE MEDIO DIARIO ANUAL (IMDA) 𝐼𝑀𝐷𝑎=𝐼𝑀𝐷𝑠 𝑥 𝐹𝐶 Donde: IMDs= Índice medio diario semanal de la muestra semanal IMDa=Índice medio diario anual Vi= Vol. Veh. Diario cada uno de los 7 días de conteo FC=Factor de corrección estacional ❖ Factor de Corrección: Se emplea la siguiente formula: 𝐹𝐶 = 2𝑎 𝑏 a= veh. que han pasado b= ejes de esos veh. Cálculo del Factor de Corrección “FC “: • Calculando el número total de vehículos que pasan por la estación de control “a”. a=PL+S+D • Cálculo del Promedio de volumen de tránsito de los días laborables “PL”: 86 Tabla 14 Promedio de volumen de tránsito de los días laborables “PL” Días Vehículo Total Liviano Pesado Vehículo 3 ruedas Automóvil de 2 ejes Microbuses y Camiones 2 ejes Camión 3 ejes Camión 4 ejes Lunes 74 87 15 2 0 178 Martes 61 55 7 1 0 124 Miércoles 42 33 10 1 0 86 Jueves 63 54 19 4 0 140 Viernes 67 60 17 3 0 147 PROMEDIO “ PL ” 61.4 57.8 13.6 2.2 0 135 Fuente: Elaboración propia Por lo tanto, el valor de PL es: 𝑃𝐿 = 135 Los valores de "S" y “D" son: S= 155 D= 143 • Entonces el Factor de Corrección “FC “: 𝐹𝐶 = 2𝑎 𝑏 87 ❖ Hallando “a” a= PL+S+D a= 135+155+143 a= 433 ❖ Hallando “b” Tabla 15 Total de ejes que corresponden Días Vehículo Total de ejes equivalentes Liviano Pesado Vehículo 3 ruedas Automóvil de 2 ejes Camión 2 ejes Camión 3 ejes Camión 4 ejes Promedio de Día Laborable 61.7 x 1 61.7 57.8 x 2 115.6 13.6 x 2 27.20 2.2 x 3 6.6 0 x 4 0 211.10 Sábado 58 x 1 58 73x 2 146 20 x 2 40 4 x 3 12 0 x 4 0 256 Domingo 55x 1 55 63 x 2 126 20x 2 40 5x 3 15 0 x 4 0 236 TOTAL 703 Fuente: Elaboración propia. Por lo tanto, el valor de “b”, será: b= 211+256+236 b= 703 88 Calculando factor de Corrección “FC”: FC= 2a/b FC= 2 x (433) / (703) FC= 1.23 Índice medio diario anual (IMDA) Tabla 16 Cálculo del IMDA (veh/dia) CATEGORIA TIPO DE VEHICULO IMDS F.C. IMDA (Corregido) TOTAL IMDA LIGEROS (hasta 4000 kg/eje) Moto taxi 21 1.23 26 149 Vehículo 3 ruedas 12 1.23 15 Auto 27 1.23 33 Station Wagon 25 1.23 31 Camioneta 17 1.23 21 Combi 18 1.23 22 Panel 1 1.23 1 PESADOS (> 4000 kg/eje) Micro 8 1.23 10 23 Camión 2 ejes 7 1.23 9 Camión 3 ejes 3 1.23 4 Camión 4 ejes 0 1.23 0 Fuente: Elaboración propia. ❖ TRÁFICO DE DISEÑO Se considerará una proyección de 20 años Para la proyección de la demanda utilizaremos la siguiente fórmula: 89 𝑇𝑛= (1+𝑟)(𝑛−1) Donde: Tn = Tránsito proyectado al año en vehículo por día T0 = Tránsito actual (año base) en vehículo por día n = Año futuro de proyección r = Tasa anual de crecimiento de tránsito Los valores de la tasa se obtienen del compendio del INEI Tabla 17 Valores de la tasa de crecimiento Tasa de crecimiento poblacional r = 1.80% Para vehículo ligero Fuente INEI Tasa de crecimiento PBI r = 3.40% Para vehículo pesado Fuente: INEI Se realiza una proyección del tráfico con un periodo de diseño de 20 años. 90 Tabla 18 Proyección del Tráfico TIPO DE VEHICULO Año 0 Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5 Año 6 Año 7 Año 8 Año 9 Año 10 Moto taxi 26 26 26 27 27 28 28 29 29 30 30 Vehículo 3 ruedas 15 15 15 15 16 16 16 16 17 17 17 Auto 33 33 34 34 35 35 36 36 37 37 38 Station Wagon 31 31 31 32 33 33 34 34 35 35 36 Camioneta 21 21 21 22 22 22 23 23 23 24 24 Combi 22 22 22 23 23 23 24 24 25 25 25 Panel 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Micro 10 10 10 11 11 12 12 13 13 13 14 Camión 2 ejes 9 9 9 10 10 10 11 11 12 12 13 Camión 3 ejes 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 6 IMDA 172 172 173 179 182 185 190 192 197 199 204 Fuente: Elaboración propia. 91 Tabla 19 Proyección del Tráfico TIPO DE VEHICULO Año 11 Año 12 Año 13 Año 14 Año 15 Año 16 Año 17 Año 18 Año 19 Año 20 Moto taxi 30 31 31 32 32 33 34 34 35 35 Vehículo 3 ruedas 18 18 18 18 19 19 19 20 20 20 Auto 39 39 40 41 41 42 43 43 44 45 Station Wagon 36 37 38 38 39 39 40 41 41 42 Camioneta 25 25 25 26 26 27 27 28 28 28 Combi 26 26 27 27 27 28 28 29 29 30 Panel 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Micro 15 15 16 16 17 17 18 19 20 20 Camión 2 ejes 13 14 14 15 15 16 16 17 18 18 Camión 3 ejes 6 6 6 6 7 7 7 8 8 8 IMDA 209 212 216 220 224 229 233 240 244 247 Fuente: Elaboración propia. IMDA proyectado a 20 años: IMDA=247 veh/día Determinación del tipo de pavimento Existen pavimentos rígidos y flexibles, para el proyecto se ha elegido el de tipo flexible que es que comúnmente se usa en este tipo de proyectos, además de ser económico, menos tiempo de construcción y reparación rápida. Componentes estructurales del Pavimento Flexible Se compone de: Subrasante, subbase,base y capa de rodadura. 92 Diseño estructural del pavimento flexible En la presente tesis se ha optado, para el dimensionamiento de las secciones del pavimento, por los siguientes: • Método AASHTO Guide for Design of Pavement Structures 1993 • Método del C.B.R. MÉTODO GUÍA AASHTO 93 DE DISEÑO. Ecuación de diseño: Figura 46 Ecuación AASHTO-93 Fuente: Manual de carreteras sección suelos y pavimentos (p.131), MTC Grafica de diseño: Figura 47 Nomograma para resolver la Ecuación AASHTO-93 Fuente: Chapter 3 highway pavement structural design (II-32), Guía de diseño de pavimentos AASHTO-93 93 El Método AASHTO recomienda el empleo de la siguiente figura y ecuaciones: Figura 48 Análisis de diseño en capas Fuente: Chapter 3 highway pavement structural design (II-36), Guía de diseño de pavimentos AASHTO-93 1) a, D, m y SN corresponden a valores minimos requeridos 2) D* y SN* representan los valores finales de diseño 1. Variables de diseño: ❖ PERIODO DE DISEÑO ( T ) En el manual de suelos y pavimentos nos dice que podemos usar un periodo de 20 años, en AASHTO 93 no da una tabla que nos da una mejor vista de que periodo elegir. Tabla 20 Periodos de Diseño en Función del Tipo de Carretera Tipo de Carretera Periodo de Diseño (Años) Urbana de transito elevado 30-50 Interurbana de transito elevado 20-50 Pavimentada de baja intensidad de transito 15-25 De baja intensidad 10 ̶ 20 Fuente: Chapter 2 design requirement (II-7), Guía de diseño de pavimentos AASHTO-93 T = 20 años. 94 ❖ FACTOR DIRECCIONAL (Dr) Y FACTOR CARRIL (DL) Tabla 21 Factores de distribución direccional y de carril para determinar el tránsito en el carril de diseño Numero de calzadas Numero de sentidos Número de carriles por sentido Factor Direccional (Fd) Factor Carril (Fc) Factor Ponderado FdxFc para carril de diseño 1 calzada (para IMDa total de la calzada) 1 sentido 1 1.00 1.00 1.00 1 sentido 2 1.00 0.80 0.80 1 sentido 3 1.00 0.60 0.60 1 sentido 4 1.00 0.50 0.50 2 sentidos 1 0.50 1.00 0.50 2 sentidos 2 0.50 0.80 0.40 2 calzadas con separador central (para IMDa total de las dos calzadas) 2 sentidos 1 0.50 1.00 0.50 2 sentidos 2 0.50 0.80 0.40 2 sentidos 3 0.50 0.60 0.30 2 sentidos 4 0.50 0.50 0.25 Fuente: Manual de carreteras sección suelos y pavimentos (p.64), MTC Para el presente proyecto se tendrá un carril por cada sentido por tal motivo el Factor de distribución por carril según el cuadro corresponde a un 100%. DL (Fc) = 100% Factor de distribución de carril. Para el diseño, se asume un valor de 50% para el factor de distribución direccional. Dr (Fd) = 50% Factor de distribución de carril. 95 ∆ Cálculo del ESAL: En primer lugar, hallaremos el factor camión para cada tipo de vehículo: a) Vehículos ligeros (VL) Tabla 22 Descripción Gráfica de los Vehículos -Vehículos ligeros Configuración Vehicular Descripción Gráfica de los Vehículos Long. Máxima VL 5.80 m. 𝐸𝐸𝑆1 = [𝑃/6.6]4 𝐸𝐸𝑆1 = [𝑃/6.6]4 Ejes E1 E2 Carga según Reglamento Nacional de Vehículos 2003 0.5 0.5 Tipo de Eje Eje Simple Eje Simple Tipo de Rueda Rueda Simple Rueda Simple Total Factor Camión VL Peso 0.5 0.5 Factor E.E ó Factor Camión 0.00003 0.00003 0.0001 Fuente: Reglamento Nacional de Vehículos, MTC 96 b) Microbuses (B2) Tabla 23 Descripción Gráfica de los Vehículos -Microbuses B2 Configuración Vehicular Descripción Gráfica de los Vehículos Long. Máxima B2 13.20 m. 𝐸𝐸𝑆1 = [𝑃/6.6]4 𝐸𝐸𝑆2 = [𝑃/8.2]4 Ejes E1 E2 Carga según Reglamento Nacional de Vehículos 2003 7 11 Tipo de Eje Eje Simple Eje Simple Tipo de Rueda Rueda Simple Rueda Doble Total Factor Camión B2 Peso 7 11 Factor E.E ó Factor Camión 1.2654 3.2383 4.5037 Fuente: Reglamento Nacional de Vehículos (p.83), MTC 97 c) Camión de 2 ejes (C2) Tabla 24 Descripción Gráfica de los Vehículos – Camión de 2 ejes C2 Configuración Vehicular Descripción Gráfica de los Vehículos Long. Máxima C2 12.30 m. 𝐸𝐸𝑆1 = [𝑃/6.6]4 𝐸𝐸𝑆2 = [𝑃/8.2]4 Ejes E1 E2 Carga según Reglamento Nacional de Vehículos 2003 7 11 Tipo de Eje Eje Simple Eje Simple Tipo de Rueda Rueda Simple Rueda Doble Total Factor Camión C2 Peso 7 11 Factor E.E ó Factor Camión 1.2654 3.2383 4.5037 Fuente: Reglamento Nacional de Vehículos (p.78), MTC 98 d) Camión de 3 ejes (C3) Tabla 25 Descripción Gráfica de los Vehículos – Camión de 3 ejes C3 Configuración Vehicular Descripción Gráfica de los Vehículos Long. Máxima C3 13.20 m. 𝐸𝐸𝑆1 = [𝑃/6.6]4 𝐸𝐸𝑆2 = [𝑃/15.1]4 Ejes E1 E2 Carga según Reglamento Nacional de Vehiculos 2003 7 18 Tipo de Eje Eje Simple Eje Tandem Tipo de Rueda Rueda Simple Rueda Doble Total Factor Camión C3 Peso 7 18 Factor E.E ó Factor Camión 1.2654 2.0192 3.2846 Fuente: Reglamento Nacional de Vehículos (p.78), MTC 99 Cálculo del Factor de crecimiento: 𝐹𝐶 = (1 + 𝑟)𝑃 − 1 𝑟 Dónde: r = tasa de crecimiento anual en decimales P = periodo de diseño en años. Tabla 26 Tasa de crecimiento Tasa de crecimiento poblacional r = 1.80% Para vehículo ligero Fuente INEI Tasa de crecimiento PBI r = 3.40% Para vehículo pesado Fuente: INEI 100 De acuerdo al criterio de la AASHTO. Tabla 27 Factor de crecimiento acumulado (Fca) para el cálculo de numero de repeticiones de EE Fuente: Manual de carreteras sección suelos y pavimentos (p.65), MTC Periodo de análisis (años) Factor sin crecimiento Tasa de crecimiento anual (g) (en %) 2 4 5 6 7 8 10 1 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 2 2.0 2.02 2.04 2.05 2.06 2.07 2.08 2.10 3 3.0 3.06 3.12 3.15 3.18 3.21 3.25 3.31 4 4.0 4.12 4.25 4.31 4.37 4.44 4.51 4.64 5 5.0 5.20 5.42 5.53 5.64 5.75 5.87 6.11 6 6.0 6.31 6.63 6.80 6.98 7.15 7.34 7.72 7 7.0 7.43 7.90 8.14 8.39 8.65 8.92 9.49 8 8.0 8.58 9.21 9.55 9.90 10.26 10.64 11.44 9 9.0 9.75 10.58 11.03 11.49 11.98 12.49 13.58 10 10.0 10.95 12.01 12.58 13.18 13.82 14.49 15.94 11 11.0 12.17 13.49 14.21 14.97 15.78 16.65 18.53 12 12.0 13.41 15.03 15.92 16.87 17.89 18.98 21.38 13 13.0 14.68 16.63 17.71 18.88 20.14 21.50 24.52 14 14.0 15.97 18.29 19.16 21.01 22.55 24.21 27.97 15 15.0 17.29 20.02 21.58 23.28 25.13 27.15 31.77 16 16.0 18.64 21.82 23.66 25.67 27.89 30.32 35.95 17 17.0 20.01 23.70 25.84 28.21 30.84 33.75 40.55 18 18.0 21.41 25.65 28.13 30.91 34.00 37.45 45.60 19 19.0 22.84 27.67 30.54 33.76 37.38 41.45 51.16 20 20.0 24.30 29.78 33.06 33.79 41.00 45.76 57.28 25 25.0 32.03 41.65 47.73 54.86 63.25 73.11 98.35 30 30.0 40.57 56.08 66.44 79.06 94.46 113.28 164.49 35 35.0 49.99 73.65 90.32 111.43 138.24 172.32 271.02 101 ✓ Calculando el FC para vehículos ligeros: - r=1.8% - Pd=20 años En la tabla no se muestran valores para una tasa de crecimiento de 1.8% por lo que se redondeara el valor a 2%, obteniendo como resultado lo siguiente: FC = 24.30 Vehículos Ligeros. ✓ Calculando el FC para vehículos pesados: - r=3.4% -Pd=20 años El valor FC que se obtiene según la tabla es: 2 24.30 3.4 FC 4 29.78 FC = 28.14 Vehículos Pesados. 102 Cálculo de ESAL en la siguiente tabla: Tabla 28 Cálculo de ESAL (número de ejes equivalentes EE) Tipo de Vehículo N° de Veh/Año (1) Factor Camión (2) Tasa de Crecimiento (3) ESAL (1)x(2)x(3) Automóviles 33x365 0.0001 24.30 29.2694 Station Wagon 31x365 0.0001 24.30 27.4955 Camioneta 21x365 0.0001 24.30 18.6260 Combi 22x365 0.0001 24.30 19.5129 Microbuses 10x365 4.5037 28.14 462579.5307 Camiones de 2 ejes 9x365 4.5037 28.14 416321.5776 Camiones de 3 ejes 4x365 3.2846 28.14 134945.8202 ΣESAL 1013941.832 ΣESAL (redondeado) 1013942 Fuente: Elaboración Propia Determinando W18(ESAL Diseño): W18 = Dr x DL x ESAL Tabla 29 Valor de W18(ESALD) E.S.A.L DE DISEÑO FACTOR DE DISTRIBUCIÓN POR CARRIL(DL) FACTOR DE DISTRIBUCIÓN DIRECCIONAL (Dr ) ESAL POR CARRIL DE TRÁNSITO ( W18 ) 1013942 100% 50% 506971 Fuente: Elaboración Propia El valor de W18 es: 506971 ❖ Módulo de Resilencia (MR) Mr (psi) = 2555xCBR^0.64 103 Tabla 30 Modulo Resilente obtenido por correlación con CBR Fuente: Manual de carreteras sección suelos y pavimentos (p.132), MTC CBR% SUBRASANTE MODULO RESILENTE SUBRASANTE (MR) (PSI) MODULO RESILENTE SUBRASANTE (MR) (MPA) 6 8043.00 55.45 7 8877.00 61.20 8 9669.00 66.67 9 10426.00 71.88 10 11153.00 76.90 11 11854.00 81.73 12 12533.00 86.41 13 13192.00 90.96 14 13833.00 95.38 15 14547.00 99.68 16 15067.00 103.88 17 15663.00 107.99 18 16247.00 112.02 19 16819.00 115.96 20 17380.00 119.83 21 17931.00 123.63 22 18473.00 127.37 23 19006.00 131.04 24 19531.00 134.66 25 20048.00 138.23 26 20558.00 141.74 27 21060.00 145.2 28 21556.00 148.62 29 22046.00 152.00 30 22529.00 155.33 104 En el Laboratorio de Mecánica de Suelos de la U.N.I.C.A., se obtuvo el C.B.R. de la Subrasante al 95% de la M.D.S. = 15%, por lo tanto, el módulo resilente de la subrasante es 14,457 PSI. ❖ Confiabilidad (%R) Niveles adecuados de Confiabilidad (R) para diferentes tipos de vías, clasificadas por la AASHTO, según su grado de servicio. Tabla 31 Valores Recomendados de Confiabilidad ( R ) TIPO DE CAMINOS TRAFICO EJES EQUIVALENTES ACUMULADOS NIVEL DE CONFIABILIDAD (R) CAMINOS DE BAJO VOLUMEN DE TRANSITO Tp0 75,000 150,000 65% Tp1 15,001 300,000 70% Tp2 300,001 500,000 75% Tp3 500,001 750,000 80% Tp4 750,001 1,000,000 80% RESTO DE CAMINOS Tp5 1,000,001 1,500,000 85% Tp6 1,500,001 3,000,000 85% Tp7 3,000,001 5,000,000 85% Tp8 5,000,001 7,500,000 90% Tp9 7,500,001 10,000,000 90% Tp10 10,000,001 12,500,000 90% Tp11 12,500,001 15,000,000 90% Tp12 15,000,001 20,000,000 95% Tp13 20,000,001 25,000,000 95% Tp14 25,000,001 30,000,000 95% Tp15 > 30000000 95% Fuente: Manual de carreteras sección suelos y pavimentos (p.133), MTC Se va a considerar confiabilidad de 85%. % R = 85% ❖ Desviación Estándar Normal (Zr) Con el dato de confiabilidad se ingresa a la siguiente tabla. 105 Se puede usar esta tabla AASHTO 93 o la tabla del MTC, pero ambas dan el mismo resultado ya que la tabla del MTC se basa en la tabla AASHTO. Tabla 32 Valores de Zr Para diferentes valores De confianza TABLA: Valores de Zr Para diferentes valores De confianza Nivel de confianza ZR Nivel de confianza ZR 50 0.000 93 -1.476 60 -0.253 94 -1.555 70 -0.524 95 -1.645 75 -0.674 96 -1.751 80 -0.841 97 -1.881 85 -1.037 98 -2.054 90 -1.282 99 -2.327 91 -1.340 99.9 -3.090 92 -1.405 99.99 -3.750 Fuente: Chapter 4 reliability (I-62), Guía de diseño de pavimentos AASHTO-93 ✓ Calculando Zr según la tabla: Datos: - Factor de confiabilidad (R) o nivel de confianza es 85% ZR= -1.037 ❖ Desviación Estándar Combinada (So) El manual de suelos y pavimentos del MTC recomienda el valor de 0.45 basado en la siguiente tabla de AASHTO 93. 106 Tabla 33 Valores recomendados para la Deviación Estándar ( So) Condición de Diseño Desviación Estándar Variación de la predicción en el comportamiento del pavimento (sin error de tráfico) 0.25 Variación total en la predicción del comportamiento del pavimento y en la estimación del trafico 0.35-0.50 (0.45 valor recomendado) Fuente: Chapter 4 reliability (I-62), Guía de diseño de pavimentos AASHTO-93 So = 0.45 Desviación Estándar ❖ Índice de Serviciabilidad Presente (PSI) Índice de Serviciabilidad Inicial (Pi) Tabla 34 Índice de serviciabilidad inicial (Pi) según rango de trafico TIPO DE CAMINOS TRAFICO EJES EQUIVALENTES ACUMULADOS INDICE DE SERVICIABILIDAD INICIAL (PI) CAMINOS DE BAJO VOLUMEN DE TRANSITO Tp1 150,001 300,000 3.80 Tp2 300,001 500,000 3.80 Tp3 500,001 750,000 3.80 Tp4 750,001 1,000,000 3.80 RESTO DE CAMINOS Tp5 1,000,001 1,500,000 4.00 Tp6 1,500,001 3,000,000 4.00 Tp7 3,000,001 5,000,000 4.00 Tp8 5,000,001 7,500,000 4.00 Tp9 7,500,001 10,000,000 4.00 Tp10 10,000,001 12,500,000 4.00 Tp11 12,500,001 15,000,000 4.00 Tp12 15,000,001 20,000,000 4.20 Tp13 20,000,001 25,000,000 4.20 Tp14 25,000,001 30,000,000 4.20 Tp15 > 30000000 4.20 Fuente: Manual de carreteras sección suelos y pavimentos (p.137), MTC 107 Pi=4.00 Serviciabilidad Final o Terminal (PT) Tabla 35 Índice de serviciabilidad final (Pt) según rango de trafico TIPO DE CAMINOS TRAFICO EJES EQUIVALENTES ACUMULADOS INDICE DE SERVICIABILIDAD FINAL (PT) CAMINOS DE BAJO VOLUMEN DE TRANSITO Tp1 150,001 300,000 2.00 Tp2 300,001 500,000 2.00 Tp3 500,001 750,000 2.00 Tp4 750,001 1,000,000 2.00 RESTO DE CAMINOS Tp5 1,000,001 1,500,000 2.50 Tp6 1,500,001 3,000,000 2.50 Tp7 3,000,001 5,000,000 2.50 Tp8 5,000,001 7,500,000 2.50 Tp9 7,500,001 10,000,000 2.50 Tp10 10,000,001 12,500,000 2.50 Tp11 12,500,001 15,000,000 2.50 Tp12 15,000,001 20,000,000 3.00 Tp13 20,000,001 25,000,000 3.00 Tp14 25,000,001 30,000,000 3.00 Tp15 > 30000000 3.00 Fuente: Manual de carreteras sección suelos y pavimentos (p.138), MTC PT=2.50 ❖ Variación de Serviciabilidad (ΔPSI) ΔPSI= Pi – Pt Donde: PSI= Índice de Servicio presente ΔPSI= Diferencia entre los índices de servicio inicial y el final deseado Pi= Índice de servicio inicial Pt= Índice de servicio final 108 Calculando ΔPSI: ΔPSI= Po – Pt ΔPSI= 4.0 – 2.5 ΔPSI= 1.50 ❖ Numero Estructural Requerido (SNR) La ecuación del número estructural según la guía AASHTO es: Figura 49 Numero estructural Fuente: Manual de carreteras sección suelos y pavimentos (p.140), MTC Donde: a1, a2, a3 = coeficientes estructurales de las capas: superficial, base y subbase respectivamente. d1, d2, d3= espesores (en cm) de las capas: superficial, base y subbase respectivamente. m2, m3= coeficientes de drenaje para las capas de base y subbase respectivamente. o Coeficientes estructurales del pavimento Para obtener a1, a2 y a3 deberán utilizarse las figuras siguientes SN = a1 x d1 + a2 x d2 x m2 + a3 x d3 x m3 109 Calculo a1: Carpeta Asfáltica Mezcla asfáltica a usar será de la empresa AGRECON la cual nos facilitó su ensayo de mezcla asfáltica. Estabilidad Marshall: 2304 lbs Figura 50 Valor del coeficiente estructural (a1) a partir de la estabilidad Marshall Fuente: Guía AASHTO 93 𝒂𝟏 = 𝟎. 𝟒𝟔 110 Calculo a2: Base Granular Base granular material de cantera JOSELITO con CBR (al 100% de su MDS):81% Figura 51 Valor del coeficiente estructural (a2) Fuente: Chapter 2 design requirements (II-19), Guía de diseño de pavimentos AASHTO-93 𝒂𝟐 = 𝟎. 𝟏𝟑𝟐 111 Coeficiente estructural de Sub bases granulares (a3): Subbase granular material de cantera JOSELITO con CBR (al 100% de su MDS):81% Figura 52 Valor del coeficiente estructural (a3) Fuente: Chapter 2 design requirements (II-21), Guía de diseño de pavimentos AASHTO-93 𝒂𝟑 = 𝟎. 𝟏𝟑𝟐 112 o Cálculo de los coeficientes de drenaje del pavimento: El valor del coeficiente de drenaje está dado por dos variables que son: a. La calidad del drenaje. Es el tiempo de evacuación del agua Tabla 36 Calidad del Drenaje CALIDAD DEL DRENAJE TIEMPO EN QUE TARDA EL AGUA EN SER EVACUADA Excelente 2 horas Bueno 1 día Mediano 1 semana Malo 1 mes Muy malo El agua no evacua Fuente: Manual de carreteras sección suelos y pavimentos (p.142), MTC Para nuestro diseño se estima que el tiempo en que tarda en ser evacuada l agua es de 1 mes por lo cual la calidad será: Calidad de drenaje = Malo b. Exposición a la saturación: El cuadro siguiente presenta valores de coeficiente de drenaje 𝑚𝑖 113 Tabla 37 Valores recomendados del coeficiente de Drenaje mi,para bases y subbases granulares no tratadas en pavimentos flexibles CALIDAD DEL DRENAJE P=% DEL TIEMPO EN QUE EL PAVIMENTO ESTA EXPUESTO A NIVELES DE HUMEDAD CERCANO A LA SATURACION. MENOR QUE 1% 1% -5% 5%-25% MAYOR QUE 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 0.75-0.40 0.40 Fuente: Manual de carreteras sección suelos y pavimentos (p.142), MTC Se determinará por medio de la siguiente interpolación. ✓ Cálculo del coeficiente de drenaje: Datos: -calidad de drenaje=Pobre -% de tiempo expuesto a niveles de humedad= 8% 5 0.80 8 mi 25 0.60 mi = 0.77 coeficiente de drenaje. 114 1. Calculando el Número estructural de todo el pavimento ✓ 1er Método: Calculamos Número estructural mediante el nomograma de la AASHTO Tabla 38 Datos para calcular numero estructural SN DATOS W18: 0.51x10^6 R: 85% So: 0.45 MR: 14.46 KSI ΔPSI= 1.50 Fuente: Elaboración propia 115 Figura 53 Carta de diseño AASHTO 93 Fuente: Elaboración propia en base a Guía AASHTO 93 SN=2.37 116 ✓ 2do Método: Cálculo de número estructural usando software del Ing. Gonzalo Ruiz considerando método AASHTO 93 Figura 54 software del Ing. Gonzalo Ruiz Fuente: Elaboración propia usando software del Ing. Gonzalo ruiz Del software: SN=2.33 117 ✓ Verificando el cálculo El método AASHTO recomienda la siguiente ecuación: SNsubrasante = SN subbase + SNbase + SNcarpeta asfaltica 2.37 = a1xh1 + a2xh2xm2 + a3xh3xm3 2.37 = 0.46x2 + 0.132x8x0.77 + 0.132x8x0.77 2.37 ≤ 2.55 La suma de los números estructurales de los elementos del pavimento es mayor que el número estructural de la subrasante, esto significa que esta correcto el diseño por AASHTO 93. ✓ Resultado del Pavimento de diseño Figura 55 Estructura del pavimento Carpeta Asfáltica: 2” =5 cm Base Granular: 8” =20 cm SubbaseGranular:8” =20cm Fuente: Elaboración propia 118 MÉTODO DEL CBR. En este método se relaciona la resistencia de penetración de un suelo con su capacidad de soporte como base para un pavimento, es un método empírico basado en investigaciones llevadas a cabo en laboratorio. ❖ DETERMINACION DE LA CARGA POR RUEDA Tomamos el vehículo más pesado de nuestro estudio: Tabla 39 Descripción Gráfica de los Vehículos – Camión de 2 ejes C2 Configura ción Vehicular Descripción Gráfica de los Vehículos Lon g. Máx ima Peso máximo (t) Peso bruto máxi ma (t) Eje delante ro Conjunto de ejes posteriores 1° 2° 3° 4° C2 12.3 0 m. 7 11 --- --- --- 18 Fuente: Reglamento Nacional de Vehículos (p.78), MTC ❖ CÁLCULO DEL ESPESOR TOTAL En el área del proyecto los vehículos más pesados que circulan tienen un peso por eje de 18 toneladas/eje lo cual quiere decir que se ejerce una carga de 4500 kg por rueda. A continuación, se usa el grafico CBR con este dato, pero expresado en libras a partir de ahí se puede obtener el espesor de pavimento. De acuerdo al ensayo de laboratorio C.B.R.: 15% (Subrasante al 95%). 119 Gráfico a usar: Figura 56 Método CBR Fuente: Internet El espesor del pavimento para los siguientes datos será: ✓ CBR = 15% ✓ Carga por rueda de 10000 lbs 120 Figura 57 Método CBR Fuente: Elaboración propia Como resultado tenemos el valor de 24.50 cm el cual se redondeará a 25 cm 121 En resumen, el espesor del pavimento seria: ✓ Espesor de la Base: 24.5 cm = 25 cm = 10” ✓ Espesor de la carpeta de rodadura: 5 cm = 2” ✓ Espesor total del pavimento: 30 cm = 12” Figura 58 Estructura de pavimento Carpeta Asfáltica: 2” =5cm Base Granular: 10” =25cm Fuente: Elaboración propia De los 2 métodos empleados para el diseño del espesor del pavimento, se usará el método AASHTO que es el más eficiente y el más generalizado de uso actual en el país. Finalmente: Carpeta asfáltica e = 5 cm Base Granular e = 20 cm Subbase Granular e = 20 cm 122 Diseño de Mezclas MEZCLAS ASFÁLTICAS ❖ Definición de Mezcla Asfáltica Las mezclas asfálticas son una combinación de elementos como: agregados pétreos grueso y fino, filler y de ligante asfáltico, la mezcla asfáltica debe llegar a obra a la temperatura adecuada la cual debe ser la correspondiente a la indicada en las especificaciones técnicas del expediente técnico, para lo cual a su vez esta deba ser verificada en campo mediante el uso de un termómetro, cuya temperatura indicada debe ser verificada por el supervisor de obra. ❖ Propiedades de las mezclas asfálticas Tabla 39 Propiedades funcionales de las mezclas asfálticas SEGURIDAD Resistencia al deslizamiento Regularidad Transversal Visibilidad (marcas viales) COMODIDAD Regularidad longitudinal Regularidad transversal Visibilidad Ruido DURABILIDAD Capacidad de soporte Resistencia a la desintegración superficial MEDIO AMBIENTE Ruido Capacidad de ser reciclado TRABAJABILIDAD Fuente:Internet 123 Tabla 40 Propiedades técnicas de las mezclas asfálticas SEGURIDAD CONDUCTIVIDAD HIDRAULICA ABSORCION DE RUIDO PROPIEDADES MECANICAS (En relación con el tráfico) COMODIDAD Resistencia a la fisuración por fatiga Resistencia a las deformaciones plásticas permanentes Módulo de rigidez Resistencia a la perdida de partículas DURABILIDAD (En relacion con el clima) Resistencia al lavado por el agua Resistencia a la fisuración térmica Resistencia a la fisuración por deflexión Resistencia al envejecimiento TRABAJABILIDAD Compactibilidad Resistencia a la segregación agregado grueso/fino Resistencia a la segregación agregado/ligante Fuente: Internet ❖ Diseño de mezcla asfáltica Para el presente proyecto se ha tomado el diseño de mezcla de la Empresa AGRECON como proveedor del asfalto. Se adjunta ficha técnica. en los anexos. 124 DISEÑO DE VEREDAS Y SARDINELES Generalidades Se escogen los materiales adecuados, así como la cantidad de los mismos. Diseño de veredas Según la Norma CE-010 de Pavimentos Urbanos tenemos el siguiente cuadro: Tabla 41 Requisitos Tipo de Pavimento Aceras o veredas Pasajes Peatonales Ciclovias Elemento 95% de compactación: Sub-rasante Suelos Granulares - Proctor Modificado Suelos Cohesivos - Proctor Estándar Espesor compactado: ≥ 150 mm Base CBR ≥ 30% CBR ≥ 60% Espesor de la capa de rodadura Asfaltico ≥ 30 mm Concreto de cemento Portland ≥ 100 mm Adoquines ≥ 40 mm (Se deberán apoyar sobre una cama de arena fina, de espesor comprendido entre 25 y 40 mm) Material Asfaltico Concreto Asfaltico Concreto de cemento Portland f’c ≥ 175 kg/cm2 (17,5 Mpa) Adoquines f’c ≥ 320 kg/cm2 (32 Mpa) N.R.** Fuente: CE-10 Pavimentos Urbanos (p.26), RNE 125 Las características para las veredas serán: Tabla 42 Dimensiones vereda Dimensiones: ✓ a = 1.10m ✓ h = 0.10 m ✓ f´c = 175 kg/𝑐𝑚2 Fuente: Elaboración propia Diseño de sardineles El diseño que se usará para los sardineles sumergidos será de 175 kg/cm2. Las características para sardineles serán: Tabla 43 Dimensiones sardineles Dimensiones: ✓ a = 0.15 m ✓ h = 0.25m ✓ f´c = 175 kg/𝑐𝑚2 Fuente: Elaboración propia Diseño de mezcla de concreto hidráulico • Método ACI 211 Este procedimiento propuesto por el comité ACI 211, está basado en el empleo de tablas. o Tablas usadas del ACI para el diseño de mezclas de concreto: 126 Tabla 44 volumen unitario de agua VOLUMEN UNITARIO DE AGUA Agua en l/m3 para los tamaños máx., nominales de agregado grueso y consistencia indicada Asentamiento 3/8" 1/2" 3/4" 1" 1 1/2" 2" 3" 6" Concreto sin aire incorporado 1"a 2" 207 199 190 179 166 154 130 113 3" a 4" 228 216 205 193 181 169 145 124 6" a 7" 243 228 216 202 190 178 160 ------ Concreto con aire incorporado 1"a 2" 181 175 168 160 150 142 122 107 3" a 4" 202 193 184 175 165 157 133 119 6" a 7" 216 205 197 184 174 166 154 ------ Fuente: Comité ACI 211 Tabla 45 Contenido de aire atrapado CONTENIDO DE AIRE ATRAPADO Tamaño Máximo nominal del Agregado grueso Aire Atrapado 3/8" 3.0% 1/2" 2.5% 3/4" 2.0% 1" 1.5% 1 1/2" 1.0% 2" 0.5% 3" 0.3% 4" 0.2% Fuente: Comité ACI 211 127 Tabla 46 Peso del agregado grueso por unidad de volumen del concreto PESO DEL AGREGADO GRUESO POR UNIDAD DE VOLUMEN DEL CONCRETO Volumen de agregado grueso seco y compactado por unidad de volumen del concreto, para diversos módulos de fineza del fino (b / bo) Tamaño máximo nominal del agregado grueso 2.40 2.60 2.80 3.00 3/8" 0.50 0.48 0.46 0.44 1/2" 0.59 0.57 0.55 0.53 3/4" 0.66 0.64 0.62 0.60 1" 0.71 0.69 0.67 0.65 1 1/2" 0.76 0.74 0.72 0.70 2" 0.78 0.76 0.74 0.72 3" 0.81 0.79 0.77 0.75 6" 0.87 0.85 0.83 0.81 Fuente: Comité ACI 211 128 Tabla 47 Relación agua/cemento por resistencia RELACION AGUA/CEMENTO POR RESISTENCIA f’c (kg/cm2) Relación agua / cemento en peso Concretos sin aire incorporado Concretos con aire incorporado 150 0.80 0.71 200 0.70 0.61 250 0.62 0.53 300 0.55 0.46 350 0.48 0.40 400 0.43 450 0.38 Tabla confeccionada por el comité 211 del ACI Fuente: Comité ACI 211 o Procedimiento del diseño de mezcla f’c=175 por el método ACI 211 • Materiales ➢ Cemento Portland Tipo I: 3.11 gr/cm3 ➢ Agregado Grueso (Los datos fueron calculados en el capítulo de Ensayos de Laboratorio). Peso específico: 2.64 gr/cm3 Porcentaje de absorción: 1.20% Porcentaje de humedad natural: 0.75% Peso unitario seco compactado: 1517 kg/m3 Peso unitario suelto: 14