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ESTUDIO DE SUELOS Y DISEO DE PAVIMENTO
CARRETERA : JUANJUI - TOCACHE
TRAMO : III
4.1.0 GENERALIDADES
Antecedentes
En atencin a lo dispuesto por la superioridad y bajo el marco
del convenio suscrito entre el MTC yDEVIDA (antes CONTRADROGAS), la
Oficina de Apoyo Tecnolgico (OAT) remite a la Direccin deEstudios
Viales el Memorndum N 520-2002-MTC/15.17.06, con los Trminos de
Referencia y elpresupuesto para la elaboracin de los Estudios de
Suelos, Canteras, Diseo de Pavimento,Geologa-Geotcnica e
Hidrologa-Drenaje. Asimismo realizada las coordinaciones para el
apoyologstico, Personal Tcnico de esta Oficina se constituy a la
zona de trabajo (Juanju y Tocache) afin de ejecutar los estudios
bsicos (trabajo de campo) en dos frentes simultneamente durante el
15Octubre del 2002 al 03 Noviembre del 2002.
El tramo de la carretera Juanju - Tocache ha sido dividido por
la Jefatura de Proyecto en cuatro tramospara una mayor eficacia en
su ejecucin:
Tramo I : Juanju - Campanilla
Tramo II : Campanilla - Pizarrn
Tramo III : Puente Pizana - Pizarrn
Tramo IV : Tocache - Puente Pizana
En base a este planteamiento los estudios bsicos fueron
ejecutados en dos frentes: frente Juanju (TramoI y II) y frente
Tocache (Tramo III y IV); correspondiendo el presente Estudio al
frente Tocache (Tramo III yIV).
Objetivo
El presente Estudio tiene el propsito de determinar las
propiedades fsico-mecnicas del terreno defundacin, evaluar las
condiciones de la va, definir y disear el pavimento requerido para
la carretera.
Descripcin de la Zona de Estudio
La Carretera Presidente Belande Terry (antes Margina de la
Selva) constituye la nica va longitudinalen la selva. El tramo,
materia de estudio, se encuentra comprendido entre las ciudades de
Tocache y Juanjuubicados en el departamento de San Martn,
provincias de Tocache y Mariscal Careces respectivamente. Eltramo
tiene una longitud aproximada de 170 kilmetros. El tramo Tocache -
Pizarrn se encuentraconstituido por dos tramos (III y IV del
Proyecto). Cabe indicar que el punto denominado Pizarrnconstituye
el lmite entre las provincias de Tocache y Mariscal Cceres.
El tramo III: Puerto Pizana - Pizarrn tiene como punto de inicio
el estribo izquierdo del Puente Pizana (Km.0+000), origen tambin
del poblado de Pizana. La va atraviesa en su recorrido poblados
como
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Miraflores, Buenos Aires, Plvora y Nuevo San Martn, para luego
tener como punto final el sectordenominado Pizarrn.
En su primer kilmetro la va atraviesa el poblado de Pizana para
luego desarrollarse en una topografaplana a semi-plana hasta el Km.
7+500 aproximadamente. Desde este punto la topografa es
semi-onduladaa ondulada desplazndose principalmente a media ladera
con sectores puntuales semi-planos. Por otro ladose debe indicar
que el eje del proyecto se encuentra prximo al talud superior,
generalmente en los sectores amedia ladera.
4.2.0 ESTUDIO DE SUELOS
La metodologa seguida para la ejecucin del estudio de suelos,
comprende bsicamente unainvestigacin de campo a lo largo del prisma
vial definido por el eje de la carretera del proyecto. Mediante
laejecucin de prospecciones de exploracin (calicatas) se observaron
las caractersticas del terreno defundacin, para luego obtener
muestras representativas y en cantidades suficientes para ser
sometidas aensayos de laboratorio. Finalmente con los datos
obtenidos en ambas fases se realizan las labores de gabinete,para
consignar luego en forma grfica y escrita los resultados del
Estudio.
Trabajo de campo
El propsito de los trabajos de campo es reconocer las
caractersticas fsico-mecnicas de losmateriales del terreno de
fundacin, para lo cual se llevan a cabo investigaciones mediante
pozosexploratorios a cielo abierto de 1.5 m de profundidad mnima,
distanciados cada 250m uno del otro, losque se distribuyeron en
forma alternada de tal manera que la informacin obtenida sea
representativa.
En forma general, una vez realizada las prospecciones se
determinan los lmites de los horizontes de losdiferentes estratos
(capas) que conforma el sub-suelo y se obtienen muestras
disturbadas, que adecuadamentedescritas e identificadas a travs de
una tarjeta donde se consigna ubicacin, nmero de muestra, estadode
compacidad de los materiales, caractersticas de gradacin,
profundidad, nivel fretico encontrado ytipo de ensayo a realizar;
son colocadas en bolsas de polietileno para su traslado al
laboratorio.
Ensayos de laboratorio
El procedimiento de laboratorio tiende a complementar las
labores de campo, en ese sentido las muestrasobtenidas del suelo de
fundacin son clasificadas y seleccionadas siguiendo el
procedimiento descrito enASTM D-2488 Prctica Recomendada para la
Descripcin de Suelos.
Estas muestras representativas fueron sometidas a los siguientes
ensayos:
ENSAYOS ESTNDAR
Anlisis Granulomtrico por tamizado (ASTM C-136) Lmites de
Consistencia (ASTM D-4318)
. Lmite Lquido
. Lmite Plstico
. ndice de Plasticidad
Clasificacin SUCS (ASTM D-2487) Clasificacin AASHTO (ASTM
D-3282)
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Contenido de Humedad (ASTM D-2216)
ENSAYOS ESPECIALES
Proctor Modificado (ASTM D-1557) CBR (ASTM D-1883)
Labores de gabinete
En base a la informacin obtenida durante los trabajos de campo y
los resultados de los ensayos delaboratorio, se efectu la
clasificacin de suelos, para ello se ha empleado los sistemas SUCS
y AASHTOpara luego correlacionados de acuerdo a las caractersticas
litolgicas similares, lo cual se consigna en elperfil estratigrfico
correspondiente.
Descripcin de los Suelos
Los resultados de laboratorio obtenidos de las muestras de la
sub-rasante determinan claramente dos sectorespredominantes desde
el punto de vista del tipo de suelo que conforma la
sub-rasante.
Desde otro punto de vista, tambin se puede establecer los
porcentajes de suelos, Gravas, arenas, finos ysectores con roca,
que segn los resultados de laboratorio se encuentran a lo largo del
terreno de fundacin.
Gravas (GM, GC, GM-GC, GP-GM, GW-GM) 45.9%
Arenas (SC, SM, SM-SC, SP-SM) 35.3%
Finos (ML, CL, OH, CH) 15.1%
Roca 3.7%
Sub-tramo Km. 0+000 - Km. 10+750:
En este tramo existe un predominio de los suelos arcillosos
(tipo CL). La presencia de suelos granularesencima de los suelos
finos se debe al mejoramiento recibido por sectores por motivo de
la transitabilidad de lava; estas capas granulares son variables y
no guardan uniformidad, existiendo sectores donde la superficiede
rodadura es nicamente arcilla. Asimismo tambin se observa que
algunos espesores granularessolamente alcanzan 0.10m, lo que
prcticamente no puede ser considerado como mejoramiento para el
tipode suelo de la sub-rasante.
Sub-tramo km 10+750 - km 45+500:
En ste sector el predominio de los suelos es prcticamente de las
arenas. La presencia de suelosarcillosos (CL) se observa por
sectores, cuyos espesores inclusive alcanzan todo el estrato
estudiado. Estossectores debern ser mejorados con los
requerimientos que se establezcan en el captulo de diseo
depavimentos. Por otro lado, tambin se observa capas granulares de
espesores variables, colocados comomejoramiento de la superficie de
rodadura que dependiendo de su espesor pueden considerarse como
tal.
Sectores crticos
El tramo desde el punto de vista de suelos ha sido dividida en
dos sub-tramos por sus caractersticas comosuelo de cimentacin para
pavimentos.
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Sectores crticos en el Sub-tramo Km. 0+000 - Km. 10+750
A continuacin se sealan los sectores crticos con presencia de
suelos arcillosos (CL), a ello se sumanlos sectores que cumpliendo
con esta condicin recibieron una capa de material granular como
mejoramientoy que por su potencia (espesor) no puede ser
considerados como tal en la sub-rasante.
Km 0+000 - km 0+375
Km 1+125 - km 3+125
Km 3+875 - km 4+625
Km 5+125 - km 5+375
Km 5+875 - km 6+625
Km 7+125 - km 7+375
Km 8+125 - km 8+375
Km 8+450 - km 8+870
Km 10+375 - Km. 10+650
Los requerimiento de trfico y los suelos de bajo valor soporte
(CBR) establecen espesores considerables depavimento, asimismo la
relacin de rigidez del material de la sub-rasante respecto a los
material granular dealto valor de CBR que puede ser colocado sobre
esta podran llegar a establecer asentamientos diferencialesque se
reflejan en la superficie. Como solucin paliativa se deber
considerar un mejoramiento gradual delsuelo de la sub-rasante con
CBR en forma ascendente (creciente). La concepcin de los espesores
delpavimento debe considerar esta posibilidad para mejor
performancia de la va.
Los sectores puntuales con presencia de nivel fretico se indican
a continuacin:
Km 5+000 cota del nivel fretico -1.10m
Km 6+750 cota del nivel fretico -0.70m
Km 18+250 cota del nivel fretico -1.20m
Km 20+250 cota del nivel fretico -1.30m
Se debe contemplar la posibilidad de elevar la rasante en la
progresiva Km. 6+750, sin restriccin de lasrecomendaciones que
pueda realizarse en el Estudio de Drenaje que atenen el nivel
fretico.
Sectores crticos en el Sub-tramo Km. 10+750 - Km. 45+500
El suelo predominante en este sub-tramo son las arenas, cuyo
Valor Soporte (CBR) es aceptable como suelode fundacin; pero a
pesar de ello existe sectores con presencia de suelos arcillosos
que a continuacin seindican.
Km 12+625 - km 12+875
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Km 15+625 - km 15+875
Km 17+375 - km 17+675
Km 19+125 - km 19+375
Km 20+375 - km 20+625
Km 21+375 - km 21+625
Km 23+625 - km 23+875
Km 24+125 - km 24+375
Km 29+125 - km 30+375
Km 38+625 - km 38+875
Km 43+125 - km 43+375
Km 43+625 - km 44+125
En estos sectores debern realizarse un mejoramiento gradual de
la sub-rasante como fue indicado para elsub-tramo anterior, las
capas de materiales deben posean valores ascendente (crecientes) de
CBR, cuestinque debe ser considerada en el diseo de pavimento.
4.3.0 DISEO DE PAVIMENTO
La estructuracin de un pavimento obedece a una disposicin de las
diversas capas y a las caractersticasde los materiales empleados en
su construccin, las cuales pueden ofrecer una variedad de
posibilidades, detal manera que puede estar formado por slo una
varias capas, y a su vez, stas pueden ser demateriales naturales
seleccionados, procesados y/o sometidos a algn tipo de tratamiento
y/o estabilizacin.
La actual tecnologa contempla una gama muy diversa de secciones
estructurales que pueden ser utilizadasy que se encuentran en
funcin de los distintos factores que intervienen en la performance
de una va,como son: solicitaciones trnsito, tipo de suelo,
importancia de la va, condiciones de drenaje, recursosdisponibles,
etc.
Asimismo la superficie de rodadura, tiene el propsito principal
de proporcionar una superficie uniforme, detextura apropiada,
resistente a la accin del trnsito, medio ambiente (intemperismo) y
de otros agentesperjudiciales, as como transmitir adecuadamente al
terreno de fundacin, los esfuerzos producidos por lassolicitaciones
impuestas por el trnsito. El Proyecto, material del presente
estudio tiene consideracionespreestablecida por las consideraciones
que son expuestas en el presente y se ha adoptado como solucin
unasuperficie granular de rodadura (afirmado).
Anlisis de Trfico
El comportamiento del trfico en la zona del proyecto debe ser
cuidadosamente analizado para determinar sisu influencia cobra
importancia en el clculo de espesores de pavimento, ms an si se
trata de vas quevan tener como acabado una superficie granular de
rodadura (afirmado).
Es preciso indicar que en nuestro medio para conocer la
influencia del nmero de vehculos, se ha
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acostumbrado (aceptado) realizar censos vehiculares durante
periodos de 7das, los que son corregidos porfactores estacionales
(FCE) para determinar el ndice Medio Diario Anual (IMDA), en vista
que no existeestadstica histrica de censos que puedan ayudar a
proyectar el nmero de vehculos para elperodo de diseo. Todo esto
hace ms sensible el anlisis en donde va incidir decisivamente el
criteriode proyectista, en base a la influencia de los factores
econmicos y crecimiento del parque automotor de lazona.
La estructuracin de la capas de un pavimentos obedecen
principalmente a la calidad de los materialesdisponibles y a los
esfuerzos a los que sern sometidos durante su vida de diseo, para
este ltimo esnecesario realizar un anlisis de la influencia
vehicular (censo vehicular y de carga).
Las investigaciones realizadas demuestran que el efecto
producido por las cargas influyen significativamenteen el
comportamiento del pavimento por las diversas configuraciones de
ejes y masas que conformanactualmente los vehculos que circulan por
las carreteras; en ese sentido y bajo convencin establecida seha
uniformizado y simplificado las cargas los vehculos llevndolos a
cargas a ejes simples equivalente de80 KN (8.2 tn 18000 lb).
Trfico de la zona de Estudio
La informacin proporcionada por la Jefatura de Proyecto en
cuanto al Estudio de Trfico de la zona deestudio, lo constituye un
censo de vehicular y de carga.
El censo vehicular fue tomado en la estacin E-2 para el sector
Tocache - Pizana - Juanju, cuyacomposicin se indica en el cuadro
siguiente:
CUADRO N 01
COMPOSICIN DEL IMDA
TIPO DETRFICO
VEHCULOS LIGEROS CAMIONES / MNIBUS IMDAAUTOS COMBIS MICROS BUS
C-2E C-3E 2S2 2S3
NORMAL xFCE 144 45 5 2 32 15 2 0 245
PORCENTAJE 58.8% 18.4% 2.0% 0.8% 13.1% 6.1% 0.8% 0 100%DERIVADO
65 17 0 4 11 8 22 17 144GENERADO 4 4 0 1 3 1 1 1 15TOTAL AL2002 213
66 5 7 46 24 25 18 404
PORCENTAJE 52.7% 16.4% 1.2% 1.7% 11.4% 5.9% 6.2% 4.5% 100%70.3%
29.7% 100%
FUENTE: Censo Vehicular (2002)
ELABORADO: Jefatura de Proyecto del Estudio
Del cuadro anterior se puede observar que los porcentajes de
vehculos ligeros a disminuido en 10%aproximadamente con respecto al
trfico normal y a generado un incremento en el mismo porcentaje
para losvehculos pesados; esto puede notarse probablemente por el
aumento en el trfico derivado y generadoluego de la rehabilitacin
de la carretera.
De igual forma se alcanzaron las tasas (porcentajes) de
crecimiento por grupos de vehculos.
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CUADRO N 02
TASA DE CRECIMIENTO
FECHA DECLCULO
AUTOS Y PICK-UP
(vehculos ligeros)MNIBUS
CAMIONES
PESADOS4.3 % 3.2% 4%
FUENTE: Estudio de trfico
ELABORADO : Jefatura de Proyecto del Estudio
Clculo de eje Equivalente
Los pavimentos deben disearse principalmente para las
solicitaciones de trfico, calidad de suelos defundacin y un periodo
de tiempo en aos. Por otro lado, podemos establecer que el trfico
esinfluenciado por factores econmico locales y/o nacionales los que
probablemente puedan ocasionar, enalgunos casos, un crecimiento
rpido, en otros, la declinacin o su paralizacin, cuestiones que
deben serverificadas durante el periodo de vida del pavimento
diseado.
Asimismo la determinacin de las tasas de crecimiento que se
utilizar para el calculo de espesores deberepresentar un
crecimiento sostenido que pueda captar todo los fenmenos que puedan
presentarse durante elperiodo de diseo del pavimento. Las tasas de
crecimiento alcanzada por la Jefatura de Proyecto del Estudiocomo
porcentajes representativos durante el perodo de diseo (2002
-2012).
CUADRO N 03
TASA DE CRECIMIENTO PARA EL TRFICO PROYECTADO
PERIODO
TASA DE
VEHCULOSLIGEROS
(%)
TASAMNIBUS(%)
TASACAMIONES(%)
2002 - 20012 4.3 3.2 4.0FUENTE : Estudio de Trfico
El periodo de diseo para el pavimento ha sido establecida para
10 aos, pero alternativamente sedeterminar para 5 aos. La relacin
matemtica utilizada para la proyeccin del trfico a partir delao en
servicio ser la recomendada por las guas de diseo (AASHTO y
INSTITUTO DELASFALTO).
Donde:
r : Tasa de Crecimiento
n : Ao para el cual se calcula el volumen de trfico
Se tomar como ao de servicio el 2003, se tiene para ese ao el
siguiente trfico:
CUADRO N 047
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TRFICO DE DISEO
TIPO DETRFICO
VEHCULOS LIGEROS CAMIONES / MNIBUS IMDAAUTOS COMBIS MICROS BUS
C-2E C-3E 2S2 2S3
TOTAL AL 2002 284 7 46 24 43 404PORCENTAJE 70.3% 1.7% 11.4% 5.9%
10.7% 100%La influencia de las cargas por tipo de eje o por tipo de
camin es importante para la determinacin de losejes de
repeticiones, por lo tanto la Jefatura del Proyecto del Estudio ha
realizado un censo de carga ydetermin los factores destructivos por
tipo de vehculo, de ellos se tomarn los ms crticos.
CUADRO N 05
FACTORES DESTRUCTIVOS POR TIPO DE VEHCULO
TIPO DE
VEHCULO
DIRECCIN DECIRCULACIN
Tarapoto -Juanju
Juanju -Tarapoto
Bus 2.0201 3.56134C - 2E 0.2545 0.0805C - 3E 2.3689 0.255893 S 2
6.8122FUENTE : Estudio de Trfico
ELABORADO : Jefatura de Proyecto del Estudio
El clculo de Ejes Equivalentes para el periodo de diseo, es
analizado de acuerdo a los Manuales deDiseo, Normas para
Carreteras, y Estudios de Rehabilitacin, desarrollados por la
AASHTO,INSTITUTO DEL ASFALTO, as como CONREVIAL, los que son de uso
generalizado; as se tiene:
Donde:
ESAL8.2Tn = Equivalent Single Axle Loads
IMDK = ndice Medio Diario del vehculo tipo K.
FDK = Factor Destructivo de vehculo tipo K.
CUADRO N 06
NUMERO DE EJES EQUIVALENTE
PERIODO ESAL 8.2tn10 AOS 8.5 x 1055 AOS 3.8 x 105
Valor Soporte del Terreno de Fundacin (CBR)
Las guas de diseos actualmente utilizan dentro de sus
procedimientos de clculo los valores deresistencia del terreno de
fundacin representado por el Valor Soporte (CBR-California Bearing
Ratio).Durante los trabajos de campo para el estudio de suelos se
tomaron muestras representativas para determinar
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el CBR del suelo de fundacin con el propsito de definir la
estructura del pavimento. Basndose en estainformacin y en el
anlisis del perfil estratigrfico se sectoriz el tramo conforme se
establece masadelante.
Por otro lado para determinar el valor representativo se ha
utilizado un procedimiento estadstico(percentiles) que obedece a
los criterios recomendados por Instituto del Asfalto Americano para
el clculodel CBR de diseo. Dicho criterio se basa en la calificacin
del trfico proyectado (diseo) conrespecto a indicadores estadsticos
que establecen el valor indicado del universo de datos obtenidos
enlaboratorio.
CUADRO N 07
VALOR DE DISEO DEL PERCENTIL
NIVEL DE TRFICO
(ESAL)
PERCENTIL DE DISEO
(%)104 o menor 60Entre 104 y 106 75106 o ms 87.5Del perfil
estratigrfico se puede establecer dos zonas claramente definidas
por el tipo de suelo quepredomina (ver descripcin de los suelos).
El siguiente cuadro establece un anlisis del primer
sectorcomprendido entre las progresivas Km. 0+000 - Km. 10+750.
CUADRO N 08
ANALISIS DEL VALOR SOPORTE (CBR)
Km 0+000 - Km. 10+750
PROGRESIVA
(Km.)CLASIFICACIN
CBR
(95% de MDS)P75
0+500 CL 1.9
2.2%
3+000 CL 3.95+250 CL 1.77+250 CL 3.89+000 CL 2.218+000 ML
3.919+000 CL 3.020+500 CL 3.125+000 CL 3.436+250 CL 9.043+000 CL
3.4El siguiente sector se encuentra ubicado entre las progresivas
Km. 10+750 - Km. 45+500.
CUADRO N 09
ANALISIS DEL VALOR SOPORTE (CBR)
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Km 10+750 - Km. 45+500
PROGRESIVA
(Km.)CLASIFICACIN
CBR
(95% de MDS)P75
11+500 SC 14.2
10.4%
13+750 SC 13.122+500 SM 10.325+000 SM 12.328+250 SC 9.439+500 SC
10.641+200 SM 15.4Con el propsito de considerar el aporte del
material actualmente colocado en la plataforma comomejoramiento de
la superficie de rodadura y adems de establecer un aumento
progresivo de la resistenciadel suelo sobre la sub-rasante y de
esta forma una acentuacin gradual de la relacin de rigidez; se
haanalizado los valores de CBR del material actualmente colocado en
algunos tramos de la plataforma delprimer sector, los mismo que
presentan diferentes espesores como puede observase en el perfil
estratigrfico.
CUADRO N 10
ANALISIS DEL VALOR SOPORTE (CBR)
Capa Superior Utilizado como Superficie de Rodadura
PROGRESIVA
(Km.)CLASIFICACIN
CBR
(95% de MDS)P75
1+500 GP-GM 41.3
20.0%16+750 GP-GM 31.822+500 SM 10.326+000 GC 19.737+750 GM
28.545+000 GM 44.9
Diseo de Espesores del Pavimento
El presente proyecto, materia de estudio, tiene como directiva
que la estructura del pavimento sea unaSuperficie Granular de
Rodadura (afirmado); por lo que se ha estructurado los espesores
del pavimento deacuerdo a lo solicitado.
Mtodo de la US Forest Service
El servicio de Guardabosques de EE.UU. es responsable del diseo
y mantenimiento de una gran parte decaminos pavimentados y no
pavimentados y ha desarrollado procedimientos para el diseo
estructural de losmismos, encuadrndolos en un sistema de diseo
basado en la minimizacin de los costos de vida delpavimento. En ese
sentido para pavimentos de materiales granulares el mtodo utiliza
dos criterios de falla,por Ahuellamiento y por Serviciabilidad,
esta ltimo ser la utilizado para el presente diseo.
CUADRO N 11
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CALCULO DE NMERO ESTRUCTURAL (SN)
ndice de
Serviciabilidad
Numero de ejessimplesequivalentes de18000lb (x 103)
Valor Soporte del Suelo (SS)
2 3 10
Pi = 4.0
Pf = 1.5200 3.24 2.87 1.04
500 3.68 3.27 1.251000 4.04 3.60 1.42
Fuente : Gua de la US Forest Service
Elaboracin : Propia
Para la distribucin de los espesores la metodologa plantea una
gama de coeficientes estructurales (ai)que pueden ser combinados de
acuerdo a la calidad del material disponible. A continuacin se
presentacoeficientes estructurales para los materiales de canteras
disponibles en la zona y que de acuerdo a los ensayosde laboratorio
realizados en el contexto del Estudio de Canteras.
CUADRO N 12
COFICIENTES ESTRUCTURALES
CBR del
MaterialGranular
Coeficiente Estructural (SN)Superficie de
Rodadura
Base Granular
Sub-base
Granular
20 0.070 0.09530 0.093 0.10945 0.112 0.12450 0.117 0.12760 0.126
0.130Fuente : Gua de la US Forest Service
Elaboracin : Propia
Diseo Estructural
En principio se ha establecido dos periodo de diseo, el primero
de 5 aos y el segundo de 10 aos(requerido por el Proyecto). Por
otro lado del perfil estratigrfico se observa dos sub-tramos de
acuerdo a lacalidad del suelo. Bajo este contexto se establecer la
estructura:
De acuerdo al cuadro establecido por la US Forest Service la
determinacin del Nmero Estructural (SN)para un pavimento afirmado
es establecido por la interpolacin de los parmetros sealados para
el tipode falla, calidad de la sub-rasante y nmero de eje de
repeticiones del trfico proyectado.
Sub-tramo Km. 0+000 - Km. 10+750
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CUADRO N 13
DATOS BSICOS DEL DISEO
Periodo deDiseo
CBR de la
Sub-rasante
Trfico de
DiseoSN
5 aos 2.2% 3.8x105 3.5010 aos 2.2% 8.5x105 3.95En base a los
datos del cuadro anterior se establece la siguiente estructuracin
del pavimento.
CUADRO N 14
ESPESORES DEL PAVIMENTO
Tipo de Material
Periodo de diseo
de 5 aos
Periodo de diseo
de 10 aosPulg. cm. Pulg. cm.
Afirmado con CBR =50%
al 100% MDS
19.0 50.0 18.0 46.0
Capa Granular Tipo A
con CBR = 20% al 95%MDS
12.0 30.0 17.0 43.0
En este sub-tramo existe la presencia de sectores que por
condiciones de transitabilidad ha sido mejorados encapas sucesivas
con materiales del tipo GP-GM, GW-GM y GC.
A continuacin se indican aquellos sectores que han logrado
alcanzar el espesor indicado para serconsiderado como material de
Capa Granular Tipo A y que de acuerdo a los anlisis de laboratorio
tienenCBR igual o superior a 20% al 95% de la Mxima Densidad Seca
(MDS), aportando de esta manera alpavimento, siempre y cuando se
verifique su extensin y alcance a todo el ancho de la calzada.
Km 0+375 - km 1+125
Km 3+125 - km 3+875
Km 4+625 - km 5+125
Km 5+375 - km 5+875
Km 6+675 - km 7+125
Km 7+375 - km 7+625
Km 7+875 - km 8+125
Km 8+375 - km 8+450
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-
Km 8+870 - km 10+375
En stos sectores podra, luego de verificarse su extensin,
colocarse el material de afirmado indicadoen el cuadro de
diseo.
Es preciso sealar que la propuesta de diseo indicada lneas
arriba obedece a la condicin de lacoincidencia en la ubicacin de la
sub-rasante del diseo geomtrico con la actual superficie
derodadura. En el supuesto caso de levantar la rasante sobre la
actual superficie, la calidad del material derelleno no debe ser
menor al indicado como Capa Granular Tipo A.
Sub-tramo Km. 10+750 - Km. 45+500
CUADRO N 15
DATOS BSICOS DEL DISEO
Periodo deDiseo
CBR de la
Sub-rasante
Trfico de
DiseoSN
5 aos 10.4% 3.8x105 1.210 aos 10.4% 8.5x105 1.4En base a los
datos del cuadro anterior se establece la siguiente estructuracin
del pavimento.
CUADRO N 16
ESPESORES DEL PAVIMENTO
Tipo de Material
Periodo de diseo
de 5 aos
Periodo de diseo
de 10 aospulg. cm. Pulg. cm.
Afirmado con CBR =50%
al 100% MDS
10 25 12.0 30.0
En este sub-tramo se presenta sectores crticos con presencia de
suelos del tipo CL y ML con bajo valoresde CBR (2%). En estos
sectores se debe considerar como diseo de pavimento los
establecidos en elsub-tramo anterior.
Km 12+625 - km 12+875
Km 15+625 - km 15+875
Km 17+375 - km 17+625
Km 19+125 - km 19+375
Km 20+375 - km 20+625
Km 24+125 - km 24+375
13
-
Km 29+125 - km 30+375
Km 38+625 - km 38+875
Km 43+125 - km 43+375
Km 43+625 - km 44+125
Recomendaciones Constructivas
Los suelos de la sub-rasante por su naturaleza han sido
divididos en dos sub-tramos, cuyos diseosfueron concebidos de forma
diferente y principalmente constituidos dos capas, la primera de
afirmadoy la segunda denominada Capa Granular tipo A. Esta
estructuracin de capas en el pavimentoobedece principalmente a la
calidad de la sub-rasante.
La capa de Afirmado deber cumplir las exigencias de calidad
establecidas en las EspecificacionesTcnicas (EG-2000, seccin
302).
Por restricciones econmicas puede dividirse el espesor total del
afirmado en dos capas, la primerade afirmado concordante con las
EG-2000 y la segunda (capa inferior) de la misma calidad aexcepcin
del parmetro de ndice de Plasticidad que se deber encontrarse entre
NP a 9%, conel propsito de utilizar las fuentes de materiales de
origen fluvial en forma natural.
La Capa Granular Tipo A constituye un espesor estructural del
pavimento, por lo que sus condicionesconstructivas deben ser
controladas minuciosamente. Sus requerimientos mnimos debe ser
lossiguientes:
CBR = 20% al 95% de la Mxima Densidad Seca (MDS)
Tamao Mximo = 3
Espesor mximo de Compactacin = 20cm
La capa de afirmado deber ser compactada al 100% de la Mxima
Densidad Seca (MDS) y suCBR mnimo de 50% al 100% MDS.
Conclusiones
El estudio de suelos del tramo Puerto Pizana - Pizarrn tiene el
propsito de reconocer lascaractersticas del terreno de fundacin
donde se apoya la estructura vial, para lo cual se hanejecutado 186
pozos exploratorios o perforaciones a "cielo abierto" (calicatas)
de 1.5 m deprofundidad, realizadas a una distancia de 250m una del
otra, de modo que la informacin obtenidasea representativa de la
zona en estudio.
El suelo de fundacin del Tramo Puerto Pizana - Pizarrn se
encuentra constituido por los tipos desuelos:
Gravas (GM, GC, GM-GC, GP-GM, GW-GM) 45.9%
Arenas (SC, SM, SM-SC, SP-SM) 35.3%
Finos (ML, CL, OH, CH) 15.1%
14
-
Roca 3.7%
En base al anlisis del perfil estratigrfico se ha divido la
carretera en dos tramos: el primerocomprendido entre el Km. 0+000
al Km. 10+750 con un predominio de suelos arcillosos (CL) y eltramo
Km. 10+750 al Km. 45+500 con predominio de suelos arenosos.
Las capas de suelos granulares colocadas encima de suelos
arcillosos como mejoradores de lasuperficie de rodadura pueden ser
consideradas como aporte, siempre y cuando cumplan con elrequisito
de espesor (mnimo de 0.40), tal como es analizado en tem 4.2.3.2
Zonas Crticas.
Los datos bsicos de diseo para el tramo III se resumen en los
siguientes cuadro:
DATOS BSICOS DEL DISEO
(Sub-tramo Km. 0+000 - Km. 10+750)
Periodo deDiseo
CBR de la
Sub-rasante
Trfico de
DiseoSN
5 aos 2.2% 3.8x105 3.5010 aos 2.2% 8.5x105 3.95DATOS BSICOS DEL
DISEO
(sub-tramo Km. 10+750 - Km. 45+500)
Periodo deDiseo
CBR de la
Sub-rasante
Trfico de
DiseoSN
5 aos 10.4% 3.8x105 1.210 aos 10.4% 8.5x105 1.4
Los espesores del pavimento (afirmado) se resumen a continuacin
por sub-tramos.
ESPESORES DEL PAVIMENTO
(Sub-tramo Km. 0+000 - Km. 10+750)
Tipo de Material
Periodo de diseo
de 5 aos
Periodo de diseo
De 10 aospulg. cm. Pulg. cm.
Afirmado con CBR =50%
al 100% MDS
19.0 50.0 18.0 46.0
Capa Granular Tipo A
con CBR = 20% al 95%MDS
12.0 30.0 17.0 43.0
ESPESORES DEL PAVIMENTO
15
-
(sub-tramo Km. 10+750 - Km. 45+500)
Tipo de Material
Periodo de diseo
de 5 aos
Periodo de diseo
de 10 aospulg. cm. Pulg. cm.
Afirmado con CBR =50%
al 100% MDS
10 25 12.0 30.0
En el sub-tramo Km. 10+750 - Km. 45+500 existe sectores donde
los suelos son arcillosos, en estos debernser colocados el diseo
establecido en el sub-tramo Km. 0+000 - Km. 10+750 (ver 4.2.3.2
ZonasCrticas).
Recomendaciones
El tramo se encuentra ubicado en zona de selva por lo cual es
indispensable el cumplimientoirrestricto de todas las
recomendaciones expuestas en el estudio de Hidrologa y Drenaje,con
el propsito de evitar fallas asociadas a movimientos del agua en el
pavimento.
Por restricciones econmicas puede dividirse el espesor total de
la capa de afirmado en dosparte; para lo cual la calidad de la
segunda capa inferior ser igual al exigido para unafirmado a
excepcin del ndice de Plasticidad que se encontrar entre NP a
9%.
Si bien el proyecto establece un periodo de diseo de 10 aos y
por la naturaleza delproyecto es un pavimento afirmado sin
recubrimiento, sera conveniente considerar, porrazones de
durabilidad, los diseados para un perodos de 5 aos.
Las recomendaciones sealadas en el presente Estudio y en lo
referente a los captulos deSuelos, Canteras y Diseo de Pavimento
debern ser concordantes con lasEspecificaciones Generales para
Construccin de Carreteras del MTC (EG - 2000).
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