diseÑo estructural de un tramo de la vÍa principal del

DISEÑO ESTRUCTURAL DE UN TRAMO DE LA VÍA PRINCIPAL DEL BARRIO KENNEDY

JEISSON ALFONSO LÓPEZ PORTELA JHONATAN FERNÁNDEZ RODRÍGUEZ

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA

CAMPUS IBAGUÉ ESPINAL FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL/SISTEMAS

IBAGUÉ 2020

DISEÑO ESTRUCTURAL DE UN TRAMO DE LA VÍA PRINCIPAL DEL BARRIO KENNEDY

JEISSON ALFONSO LÓPEZ PORTELA JHONATAN FERNÁNDEZ RODRÍGUEZ

Informe de práctica

JUAN PABLO LEYVA Director metodológico

HUMBERTO GONZALES MOSQUERA Director especifico

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA CAMPUS IBAGUÉ ESPINAL

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL/SISTEMAS IBAGUÉ

2020

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Nota de aceptación:

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Firma del director

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Firma del codirector

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Firma del jurado

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Firma del jurado

Ibagué, 01 de abril del 2020

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AGRADECIMIENTOS

Innumerables personas han contribuido en mi crecimiento personal y profesional,

especial mención a mis profesores que me han enseñado a amar esta carrera y que

demuestran pasión por lo que hacen, agradezco profundamente a mi familia por

creer siempre en mí, a mis amigos, David, Daniel, Maye y Karen por no dejarme

rendir nunca y apoyarme a pesar de todo y finalmente agradezco a los directamente

involucrados en el presente trabajo, a mi compañero Jeisson López y a mis

directores y jurados por hacer esto posible y estar siempre dispuestos a corregirnos

y ayudarnos.

Jhonatan Fernández Rodríguez

Primero que todo agradecerle a todo el cuerpo de docentes de la universidad

cooperativa de Colombia por habernos brindados sus conocimientos y habernos

formado de la mejor manera posible, agradezco a nuestros directores de trabajo de

grado por su acompañamiento y a nuestros jurados por su seguimiento en esta

etapa universitaria.

Jeisson Alfonso López Portela

5

DEDICATORIA

A Dios, por guiarme y mostrarme el mejor camino y así poder llegar hasta aquí. A

mi madre, que me enseño que el camino del éxito es hacer todo con pasión y

dedicación. A mi padre, que siempre me inculco que si hay que hacer algo, hay que

tomarse el tiempo y hacerlo bien. A mis hermanos, las personas mas inteligentes y

tercas que conozco y que jamás se rinden. Y a mis sobrinos, por mostrarme lo

simple que puede ser la vida.

Jhonatan Fernández Rodríguez

Dedico este trabajo de grado primeramente a Dios por haberme dado la oportunidad

de llegar hasta este punto y habernos dado la salud para lograr nuestro objetivo.

A mis padres y hermana por haberme apoyado en todo este proceso, por su

motivación, por sus consejos, por los ejemplos de perseverancia y constancia que

los caracterizan y que me han infundido siempre, por todo el amor que me han

brindado para sentirme siempre acompañado.

Jeisson Alfonso López Portela

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CONTENIDO

Pag

RESUMEN ............................................................................................................ 14 INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 15 1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ............................................................... 16 2. JUSTIFICACIÓN ......................................................................................... 17

3. OBJETIVOS ................................................................................................ 18 3.1. OBJETIVO GENERAL.................................................................................... 18

3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .......................................................................... 18

4. ESTADO DEL ARTE ......................................................................................... 19 4.1 MARCO CONCEPTUAL.................................................................................. 19

4.1.1 Localización .................................................................................................. 19

4.1.2 Aspectos demográficos ................................................................................ 20 4.1.3 Clima ............................................................................................................ 20 4.2 MARCO TEÓRICO .......................................................................................... 22 4.2.1 Pavimento .................................................................................................... 22 4.2.2. Estudio de tránsito ....................................................................................... 23 4.2.3 ESTUDIO GEOTÉCNICO ............................................................................ 25

4.4 MARCO TÉCNICO .......................................................................................... 26

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4.4.1 Método INVIAS ............................................................................................. 26 4.4.2 MÉTODO AASHTO 1993 ............................................................................. 29 5. METODOLOGÍA ................................................................................................ 35 5.1 CARACTERIZACIÓN DEL PROYECTO ......................................................... 35 5.2 ESTUDIO GEOTÉCNICO ............................................................................... 35 5.3 ESTUDIO DE TRÁNSITO ............................................................................... 36 5.4 DISEÑO DE PAVIMENTOS ............................................................................ 36

5.4.1 Método INVIAS ............................................................................................. 36

5.4.2 Método AASHTO 1993 ................................................................................. 42 6. RESULTADOS .................................................................................................. 43

6.1 CARACTERIZACIÓN DEL PROYECTO ......................................................... 43

6.2 ESTUDIOS GEOTÉCNICOS ........................................................................... 45 6.2.1 Ensayos de laboratorio ................................................................................. 45 6.2.2 Granulometría .............................................................................................. 45 6.2.3 CBR .............................................................................................................. 48

6.3 ESTUDIO DE TRÁNSITO ............................................................................... 50 6.4 DISEÑO DE PAVIMENTOS ............................................................................ 51

6.4.1 MÉTODO INVIAS ......................................................................................... 51 6.4.2 MÉTODO AASHTO 1993 ............................................................................. 53 6.5 PRESUPUESTO ............................................................................................. 56 6.5.1 Presupuesto Pavimento Rígido .................................................................... 56

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6.5.2 Presupuesto Pavimento Asfaltico ................................................................. 58 7. CONCLUSIONES .............................................................................................. 60 8. RECOMENDACIONES ..................................................................................... 61 BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... 62 ANEXOS ............................................................................................................... 64

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LISTA DE TABLAS

Tabla 1 Tabla 3-21 Factor de distribución por dirección ........................................ 24 Tabla 2 Tabla 3-22 Factor de distribución por carril .............................................. 24 Tabla 3. Categorías de tránsito para la selección de espesores (Método INVIAS) 27

Tabla 4. Clasificación de la subrasante de acuerdo con su resistencia. ............... 27 Tabla 5. Clasificación de los materiales de soporte para el pavimento de concreto. .............................................................................................................................. 28 Tabla 6. Valores de resistencias a la flexotracción del concreto (Módulo de rotura). .............................................................................................................................. 28 Tabla 7. Denominación del sistema de transferencia de cargas y confinamiento lateral .................................................................................................................... 29 Tabla 8. Índice de serviciabilidad en función de calidad de la vía. ....................... 30 Tabla 9. Niveles de confiabilidad recomendados por tipo de vía ........................... 31 Tabla 10. Determinación de la desviación estándar normal ZR a partir de la confiabilidad .......................................................................................................... 31 Tabla 11. Valores recomendados para la desviación estándar (So) ..................... 31 Tabla 12. Coeficientes de drenaje (mi) recomendados ......................................... 32 Tabla 13. Periodos de Diseño en Función del Tipo de Carretera .......................... 33

Tabla 14. Espesores de losa de concreto (cm) de acuerdo con la combinación de variables y T0 como factor principal ...................................................................... 38 Tabla 15. Espesores de losa de concreto (cm) de acuerdo con la combinación de variables y T1 como factor principal ...................................................................... 38 Tabla 16. Espesores de losa de concreto (cm) de acuerdo con la combinación de variables y T2 como factor principal ...................................................................... 39

Tabla 17. Espesores de losa de concreto (cm) de acuerdo con la combinación de variables y T3 como factor principal ...................................................................... 39

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Tabla 18. Espesores de losa de concreto (cm) de acuerdo con la combinación de variables y T4 como factor principal ...................................................................... 40 Tabla 19. Espesores de losa de concreto (cm) de acuerdo con la combinación de variables y T5 como factor principal ...................................................................... 40 Tabla 20. Espesores de losa de concreto (cm) de acuerdo con la combinación de variables y T6 como factor principal ...................................................................... 41

Tabla 21. Recomendación barras de anclaje ........................................................ 41 Tabla 22 Ensayos de laboratorio realizados ......................................................... 45

Tabla 23 Datos iniciales de la muestra para granulometría .................................. 45 Tabla 24. Porcentaje de muestra retenido en cada tamiz ..................................... 46 Tabla 25 CBR ........................................................................................................ 48 Tabla 26. Aforos realizados a la calle 23 sur (vía aledaña al tramo afectado) ...... 50

Tabla 27. Análisis de transito del sector ................................................................ 50

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LISTA DE ECUACIONES

Ecuación 1. Factor camión .................................................................................... 24

Ecuación 2. Porcentaje vehículo comercial ........................................................... 24 Ecuación 3 Numero acumulado de ejes simples equivalentes .............................. 24 Ecuación 3. Relación CBR .................................................................................... 25

Ecuación 4 Módulo de resiliencia .......................................................................... 26

Ecuación 4. Perdida del índice de serviciabilidad. ................................................. 30 Ecuación 5. Modulo resiliente de la subrasante .................................................... 32

Ecuación 6. Numero estructural (para hallar espesor en pulgadas) ...................... 33

Ecuación 7. Algoritmo para hallar el SN ................................................................ 33

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LISTA DE GRAFICAS

Gráfica 1 Granulometría ........................................................................................ 46 Gráfica 2 CBR ....................................................................................................... 49 Gráfica 3 Abaco método AASHTO 93 ................................................................... 55

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LISTA DE ANEXOS

Anexo a. Examinación del terreno ......................................................................... 64

Anexo b. Toma de muestra para ensayos de laboratorio ...................................... 65

Anexo c. Preparación muestra para ensayo CBR ................................................. 66

Anexo d. Preparación muestra para ensayo CBR ................................................. 67

Anexo e. APU (Análisis de precio unitario pavimento rígido) ................................ 68

Anexo f. APU (Análisis de precio unitario pavimento rígido) ................................. 85

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RESUMEN El transporte terrestre es un factor muy importante para la civilización tal como la conocemos, trae consigo desarrollo económico y accesibilidad de una manera optima y segura, es parte importante de cada ciudad o municipio y por consiguiente del país, por eso se ha estudiado ampliamente las diferentes estructuras de pavimento que facilitan dicha actividad; se encontró que la vía principal del barrio Kennedy en el sur de la ciudad de Ibagué-Tolima se encuentra en muy mal estado por lo que se buscó en el presente proyecto agilizar el proceso de construcción entregando los diseños de la estructura del pavimento. Después de que la empresa prestadora de servicios de agua potable en la ciudad (IBAL SA ESP) realizara el mantenimiento en la red de acueducto, dejó la vía en afirmado, lo cual se fue complicando con el pasar de los días. Para mitigar esta problemática, se analizó la zona que se va a intervenir, adicionalmente se realizaron estudios geotécnicos y de tránsito y transporte para recolectar las variables necesarias para aplicar los métodos de diseño INVIAS y AASHTO 93 para calcular los espesores de las capas del pavimento rígido y flexible. Para finalizar se calcularon los presupuestos de las alternativas de diseño y se seleccionó que la opción más viable fue la del pavimento rígido ya que cumple con los aspectos técnicos para garantizar el correcto funcionamiento a lo largo del periodo de diseño y los beneficios a largo plazo son mejores que los del pavimento flexible.

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INTRODUCCIÓN El desarrollo de la malla vial es de gran importancia en la actualidad, debido a que, trae consigo sostenibilidad a las diferentes comunidades, además es el principal canal de comunicación entre lugares siendo un pilar fundamental para la economía y calidad de vida de estos sectores (Sanchez, Gallardo, & Marquez, s.f.), es por eso que se han desarrollado diferentes estructuras de pavimento que facilitan la circulación y disminuyen tiempos de desplazamiento y daños en el parque automotor, por lo anterior en el presente documento se busca solucionar la problemática que aqueja a los vecinos del barrio Kennedy en el sur de la ciudad de Ibagué-Tolima, diseñando alternativas para la estructura del pavimento en la vía principal de este sector, la calle 24 sur, con el fin de adelantar el proceso de construcción de este tramo. Este problema se originó después de que el IBAL SA ESP, empresa prestadora del servicio de agua en la ciudad de Ibagué, realizara obras de mantenimiento de la red de acueducto de la zona, dejando esta vía en afirmado, lo cual no es recomendable para este tipo de tramo vial y que se fue complicando por lluvias y por el mismo tránsito, desgastándola y dejándola intransitable, los habitantes del barrio intentaron solucionar este problema rellenando los agujeros con material granular y escombros, lo cual no funcionaba por mucho tiempo. Para realizar el presente proyecto se realizaran actividades ligadas entre sí y dependientes para llegar al resultado final, en primer lugar se recolectaran datos del corredor de estudio, en donde se pueda evaluar el estado de la estructura del pavimento existente, factores climáticos y demográficos de la zona, adicional a esto se harán aforos vehiculares para conocer los requerimientos de la estructura que se va a construir, posteriormente se tomaran las muestras in situ para el análisis geotécnico del suelo y se aplicaran los métodos INVIAS y AASHTO 93 para el cálculo de los espesores de cada capa para la estructura del pavimento rígido y flexible respectivamente con el fin de garantizar el correcto funcionamiento durante todo el periodo de diseño para el que se proyecta esta construcción. Finalmente, se van a generar los presupuestos para el pavimento flexible y rígido y así evaluar las dos alternativas planteadas teniendo en cuenta el costo beneficio de cada una a lo largo del horizonte de diseño y poder elegir la más viable para este sector.

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1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA La falta de cuidado a la hora de realizar procesos en las vías de la ciudad de Ibagué ha ocasionado daños continuos e irreversibles de los tramos viales y teniendo en cuenta que la infraestructura vial es de vital importancia para el crecimiento y desarrollo de la comunidad, contar con mejores vías de acceso a diferentes puntos facilita el desplazamiento de los habitantes y permite ampliar el mercado y contribuir con la economía, educación y salud, en pocas palabras, mejorar la calidad de vida de las personas (Perez, 2005). Es necesario buscar una alternativa para la problemática reflejada en la calle 24 entre cra 9 y cra 10 del barrio Kennedy al sur de la ciudad de Ibagué-Tolima, donde se realizó una adaptación de la red de acueducto por parte de la empresa de servicios públicos IBAL, afectando la estructura del pavimento ya existente, perjudicando en gran medida la transitabilidad del sector, influyendo directamente en los habitantes de esta zona, dificultando el cargue y descargue de la mercancía necesarios para el correcto funcionamiento de los locales comerciales (2 tiendas, 1 café internet y 1 ferretería) además, se evidencia desgaste de los vehículos que pasan por este tramo, mayor deterioro de la vía con el pasar de los días, lo que aumenta el costo de reparación de la misma y aumento de las enfermedades bronco-respiratorias a raíz del polvo, sin mencionar que esta vía es por donde transitan las rutas de transporte público que conectan el sur con el resto de la ciudad. Por estas razones se hace necesario realizar el diseño estructural del pavimento que sea viable económicamente y que cumpla con los requerimientos técnicos de este tramo en específico para que sea aplicado de manera inmediata.

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2. JUSTIFICACIÓN Este proyecto surge como una alternativa para solucionar los problemas de transitabilidad que presenta la vía principal del barrio Kennedy del sur de la ciudad de Ibagué, ya que, como es bien sabido “La pavimentación es la responsable de que podamos desplazarnos cómodamente por ciudades y pueblos, tanto a pie como sobre un vehículo, en nuestro puesto de trabajo y en la calle, así como de poder trabajar en unas instalaciones preparadas” (Pavimdur, s.f.). y por lo tanto, se hace necesario generar los estudios y diseños para agilizar el proceso constructivo de dicha estructura, debido a que, la que se encuentra en funcionamiento actualmente, no cumple con los requerimientos exigidos técnicos y normativos. Además se quiere mejorar la calidad de vida de los vecinos del sector, disminuyendo enfermedades respiratorias que se generan a raíz del polvo de este tramo, como lo asegura El grupo de Estudios de Sostenibilidad Urbana y Regional de la Universidad de los Andes (2009) si las vías sin pavimentar, contaran al menos con un ‘reparcheo’, las concentraciones de polvo en el ambiente disminuirían hasta en un 60 por ciento y debido a esto, en las áreas intervenidas las personas, en especial los niños, mejorarían su calidad de vida, teniendo menos casos de enfermedades respiratorias. Adicionalmente se busca optimizar el desarrollo económico, ya que, el mal estado de esta vía afecta directamente a los negocios, debido a que, no se puede cargar ni descargar mercancía a los locales comerciales de esta zona y el acceso se hace mas difícil. Para la economía del país, el transporte de carga terrestre es vital para el desarrollo comercial y esto solo se puede garantizar con una adecuada infraestructura vial (Sanchez, Gallardo, & Marquez, s.f.). Realizando los estudios previos y diseños necesarios para calcular la estructura del pavimento y generando diferentes alternativas como lo son el pavimento rígido y flexible se va a adelantar una gran parte del proceso constructivo y así agilizar la mitigación de esta gran problemática que tanto afecta a los habitantes de este barrio.

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3. OBJETIVOS

3.1. OBJETIVO GENERAL Diseñar la sección transversal de pavimento asfaltico y rígido de la calle 24 sur entre carrera 9 y 10 del barrio Kennedy, Ibagué-Tolima.

3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Recolectar información respecto a la localización, aspectos demográficos, factores climáticos y estado de la infraestructura del pavimento del tramo comprendido entre la carrera 9 y carrera 10 de la calle 24 sur del barrio Kennedy, Ibagué-Tolima.

• Realizar estudios geotécnicos de clasificación de suelos y ensayo de CBR para conocer las características y resistencia del suelo en el que se va a soportar la estructura de pavimento.

• Ejecutar aforos vehiculares con el fin de realizar análisis del tránsito y transporte de la zona de estudio.

• Calcular los espesores de la estructura del pavimento rígido y flexible por medio de los métodos INVIAS y AASHTO 93, que cumplan con los parámetros técnicos y normativos.

• Validar y analizar las alternativas de diseño del pavimento a través de la relación costo beneficio y así poder elegir la opción mas viable que satisfaga las necesidades del sector.

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4. ESTADO DEL ARTE

4.1 MARCO CONCEPTUAL

4.1.1 Localización El departamento de Tolima se encuentra ubicado en la región centro del país, cuenta con 47 municipios y una extensión total de 23.562 km2, limita con los departamentos de Caldas, Huila, Cundinamarca, Cauca, Valle, Risaralda y Quindío. En este departamento se distinguen tres grandes zonas, montañosa ocupada por la cordillera central; la plana que corresponde a los valles de los ríos Magdalena y Saldaña y la tercera localizada al suroeste que forma la vertiente occidental de la cordillera Oriental (SISBEN, 2018). Ibagué es la capital del departamento del Tolima localizada a 1285 metros sobre el nivel del mar, tiene una temperatura media de 21°C, cuenta con una extensión de 1498 km2, limita con los municipios de Anzoátegui, Alvarado, Piedras, Coello, San Luis, Rovira y Cajamarca (Alcaldia de Ibagué, 2018). Ilustración 1. Localización del municipio de Ibagué, Tolima

Fuente: http://bit.ly/32HRHOk

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El barrio Kennedy pertenece a la comuna 12 que se encuentra ubicada en el sur de la ciudad de Ibagué-Tolima, cuenta con barrios de estrato bajo y viviendas en estado regular, la vía principal de esta comuna es la autopista hacia Armenia (Comité de Estratificación socioeconómica del municipio de Ibagué, s.f.) y entre las calles que acceden a estos barrios se encuentra la vía que se quiere rehabilitar en el presente proyecto. Ilustración 2. Localización comuna 12 de la ciudad de Ibagué

Fuente: https://bit.ly/2vIE2vu

4.1.2 Aspectos demográficos El municipio de Ibagué cuenta para el 2018 con 569.336 habitantes de las cuales 30.869 hacen parte de la zona rural y 538.467 en la zona urbana. Para la comuna 12 se tiene un total de 37.378 habitantes y una densidad poblacional de 20.234 hab/km2 (CIMPP, 2018).

4.1.3 Clima Es importante tener en cuenta las condiciones climáticas para determinar la evolución de suelos y paisaje, además es determinante a la hora de evaluar los riesgos naturales y desde el punto socioeconómico, debido a que, afecta de manera directa la decisión de utilización de tierras para diferentes usos, es un factor muy importante a la hora de diseñar, ya que gracias a estos datos se pueden calcular o

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verificar que las obras de drenaje cumplan con su función y así mismo evitar acumulación de agua que afecte el correcto trabajo y la estructura interna de la obra vial. En la ciudad de Ibagué la temperatura promedio es de 24°C. El Tolima tiene una gran variedad de temperatura expresada en grados centígrados (C°) y gracias a los datos proporcionados por el IDEAM se puede observar la precipitación total anual (mm). Ilustración 3. Temperatura anual (C°) departamento del Tolima

Fuente: http://bit.ly/31vtVnF

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Ilustración 4. Precipitación anual (mm) departamento del Tolima

Fuente: http://bit.ly/31vtVnF

4.2 MARCO TEÓRICO

4.2.1 Pavimento Son estructuras viales utilizadas para carreteras y vías urbanas, conformadas por diferentes capas que están superpuestas de forma horizontal compuestas por materiales específicos y seleccionados. Su diseño les permite soportar las cargas generadas por el tránsito y condiciones ambientales. En su objetivo funcional deben ofrecer un paso fácil, seguro y confortable de los vehículos que transiten por allí. El pavimento se apoya en la subrasante natural del terreno, aunque en ocasiones, dependiendo de las características del suelo, esta base se puede mejorar (ARQHYS, 2012). Como requisito para que el pavimento funcione adecuadamente se encuentran los siguientes:

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● Ser resistente a las cargas ejercidas por el parque automotor ● Resistir los procesos climáticos, biológicos y atmosféricos ● Tener una superficie homogénea y que se adapte a las velocidades

requeridas para cada tramo ● Asegurar la comodidad y seguridad de los usuarios ● La durabilidad del pavimento debe ser consecuente a su periodo de diseño ● Garantizar un correcto drenaje que complemente la función del pavimento

De forma general existen las siguientes familias de pavimentos:

● Flexibles ● Con capas asfálticas gruesas ● Con capas tratadas con ligantes hidráulicos ● Con estructuras mixtas ● Con estructuras inversas ● Rígidos ● Articulados o de adoquín ● Semirrígido

El pavimento flexible es una estructura vial conformada por una capa asfáltica cuya base son capas de menor rigidez, conformadas por material granular y que se apoyan en la subrasante natural. Las cargas que se generan con el tránsito de los vehículos se disipan a través de las capas, así se garantiza que la resistencia mecánica del suelo sea capaz de resistir y no genere deformaciones que deteriore la estructura (Rondon & Reyes, 2015). Mientras que el pavimento rígido, tiene justificación cuando la suma de los costos de construcción y su posterior mantenimiento a largo plazo, son más bajos que los de otros tipos de pavimentos, se ha demostrado que el costo de operación de los vehículos que transitan sobre este tipo de pavimentos de concreto hidráulico es menor que los que se presentan cuando circulan sobre el pavimento asfaltico, además el consumo de gasolina es menor, las distancias de frenado más cortas que desencadena accidentes de tránsito menos graves, adicional a esto, el consumo de energía necesario para iluminar este tipo de estructura es menor, contribuyendo así a ahorros a largo plazo que pueden beneficiar a las comunidades (INVIAS, 2008).

4.2.2. Estudio de tránsito Es una variable indispensable para poder calcular y diseñar estructuras viales ya que gracias a estos estudios se pueden determinar las cargas a las que se va a someter el pavimento a lo largo del periodo de diseño, normalmente se diseña para que la estructura perdure entre 10 a 20 años, con el transito promedio diario, la clasificación de vehículos, el factor de distribución direccional, la distribución por

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carril y la proyección de variables en la vida de diseño se establece las repeticiones de ejes sencillos equivalentes de 8,2 toneladas y así se puede aplicar los diferentes métodos para el diseño de pavimentos. (Vargas, 2010) A continuación, se muestran las tablas de distribución por dirección y el factor de distribución por carril, tomados de la norma INVIAS: Tabla 1. Tabla 3-21 Factor de distribución por dirección

Número de carriles en ambas direcciones

DD

2 50%

4 45%

6 o más 40%

Fuente: INVIAS

Tabla 2. Tabla 3-22 Factor de distribución por carril

Número de carriles en una dirección

DC

1 1

2 0.60 - 1

3 0.50 - 0.80

4 0.50 - 0.75

Fuente: INVIAS

Las ecuaciones para determinar las diferentes variables son: Ecuación 1. Factor camión

𝐹𝑐 = ∑(𝐹𝐸𝐶𝐸 ∗ 𝑁𝑜 𝑒𝑗𝑒𝑠)

𝑇𝑃𝐷

Fuente: INVIAS

Ecuación 2. Porcentaje vehículo comercial

𝑉𝑐 = (∑𝑇𝑃𝐶 + ∑𝐶𝑎𝑚𝑖𝑜𝑛

𝑇𝑃𝐷)

Fuente: INVIAS Ecuación 3. Numero acumulado de ejes simples equivalentes

𝑁𝐸𝑆𝐸 = 𝑇𝑃𝐷 ∗ 𝑉𝑐 ∗ 𝐷𝐷 ∗ 𝐷𝐶 ∗ 365 ∗ 𝐹𝑝 Fuente: INVIAS

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4.2.3 Estudio geotécnico Gracias a estos estudios se puede observar las diferentes características del suelo natural, también llamado subrasante, en la zona donde se va a realizar el proyecto, esto se logra por medio a ensayos y pruebas de laboratorio como lo son la clasificación, humedad, materia orgánica, CBR y compresión inconfinada, con estos últimos se calcula la capacidad portante del suelo, variable indispensable para el diseño de estructuras como lo son las viales y las estructurales. (Fonseca, 1998) SUBRASANTE

Es el suelo que funciona como base para que se soporte toda la estructura del pavimento, es indispensable conocer las características físicas y su capacidad portante para poder garantizar una buena obra ingenieril, la característica especial que agrupa los materiales que componen esta capa, se le conoce como módulo resiliente, el ensayo más recurrente para conocer las características de la subrasante es el CBR, con estos datos se puede prever los problemas que se puedan presentar en un futuro y prevenirlos antes de que sucedan cuando la vía ya esté en funcionamiento. (Fonseca, 1998) RELACIÓN DE SOPORTE DEL SUELO CBR

CBR son las siglas de California Bearing Ratio, es usado principalmente para diseñar los pavimentos flexibles, este ensayo se realiza en los suelos granulares o cohesivos y su principal objetivo es determinar la resistencia al esfuerzo, la muestra se somete a una determinada carga a una velocidad y área de aplicación constante, se establece la relación de esfuerzo para los momentos en que el pistón usado para aplicar la fuerza penetre en 0,1” y 0,2” y poder documentar que tanto esfuerzo se necesitó para dicha penetración y se debe comparar con el valor de CBR estándar para determinar la resistencia del suelo (Construmatica, s.f.). Ecuación 4. Relación CBR

𝐶𝐵𝑅 =𝛿𝑙𝑎𝑏

𝛿 𝑝𝑎𝑡𝑟𝑜𝑛

Fuente: AASHTO 1993

Esta prueba tiene tres variaciones dependiendo de cómo se realice y del estado de la muestra a estudiar, las variaciones son: CBR in-situ o de campo, CBR de laboratorio, CBR con muestras inalteradas. (INVIAS, 2013)

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Para la condición CBR (0,1)>CBR (0,2) se utiliza la siguiente forma para hallar el módulo de resiliencia del suelo: Ecuación 5. Módulo de resiliencia

𝑀𝑟 = 1500 ∗ 𝐶𝐵𝑅 Fuente: AASHTO 1993

4.4 MARCO TÉCNICO Existen diferentes métodos para diseñar estructuras viales, entre esos encontramos el método INVIAS, método SHELL 1978, método AASHTO y método racional, a continuación, se definirán los más usados en Colombia y se hará énfasis en el AASHTO, ya que, es el método utilizado en el presente trabajo.

4.4.1 Método INVIAS Este método se desarrolló por el instituto nacional de vías y el Ministerio de Transporte, su propósito es hallar los espesores mínimos de las capas del pavimento rígido (losa de concreto hidráulico y base granular). Por medio del Manual de diseño de pavimentos de concreto para vías con bajos, medios y altos volúmenes de tránsito, se genera una herramienta confiable para escoger el pavimento más adecuado para las condiciones específicas de cada uno de los corredores de estudio, en los que influye muchas variables difíciles de medir. Aquí se realizan detallados estudios de las condiciones climáticas, cargas y tipo de tránsito y las características de los suelos en las diferentes zonas del país. Este método contiene diferentes cartas de diseño que se adaptan a las necesidades estructurales de cada proyecto y se ajusta a las condiciones económicas que van de la mano con el desarrollo vial del país, entre los puntos a tener en cuenta para la elección de este tipo de pavimentos rígidos se debe tener presente los criterios técnicos, factores económicos de la zona, las fuentes de los materiales, la distancia de acarreo, ahorro de energía y materiales (INVIAS, 2008). Entre las variables a tener en cuenta para la correcta aplicación de este método están la capacidad de soporte del suelo, el transito que circulará sobre la estructura durante el periodo de diseño, las condiciones climáticas y los materiales con que se construirá. TRÁNSITO Y PERIODO DE DISEÑO

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Para este método se tuvieron en cuenta las categorías que se indican en la tabla 3 que se obtuvo a partir de espectros de cargas a partir de la distribución de pesos para los ejes por cada 1.000 camiones, en diferentes peajes a lo largo y ancho del país y que se ven afectados por los factores de equivalencia establecidos por la AASHTO, el periodo de diseño que se contempla en este método es de 20 años (INVIAS, 2008). Tabla 3. Categorías de tránsito para la selección de espesores (Método INVIAS)

Categoría Tipo de vía TPDs Ejes acumulados de 8,2 t

T0 (Vt)-(E) 0 a 200 <1'000.000

T1 (Vs)-(M ó A)-(CC) 201 a 500 1'000.000 a 1'500.000

T2 (Vp)-(A)-(AP-MC-CC) 501 a 1.000 1'500.000 a 5'000.000

T3 (Vp)-(A)-(AP-MC-CC) 1.001 a 2.500 5'000.000 a 9'000.000

T4 (Vp)-(A)-(AP-MC-CC) 2.501 a 5.000 9'000.000 a 17'000.000

T5 (Vp)-(A)-(AP-MC-CC) 5.001 a 10.000 17'000.000 a 25'000.000

T6 (Vp)-(A)-(AP-MC-CC) Más de 10.001 25'000.000 a 100'000.000

Fuente: INVIAS Para la anterior tabla:

• Vt: Vía terciara

• Vs: Vía secundaria

• Vp: Vía principal

• E: estrechas

• M: Medias

• A: Anchas

• CC: Carreteras de 2 direcciones

• MC: Carreteras multicarriles

• AP: Autopistas

SUBRASANTE Para la subrasante este método contempla cinco clases de suelo como se enuncia en la tabla 4, esta clasificación se basa en el CBR evaluado según la norma INVIE -148-07. Tabla 4. Clasificación de la subrasante de acuerdo con su resistencia.

Clase o tipo CBR (%) Módulo resiliente (kg/cm2)

S1 <2 <200

S2 2 a 5 200 a 500

S3 5 a 10 500 a 1.000

S4 20 a 10 1.000 a 2.000

S5 >20 >2.000

28

Fuente: INVIAS

SOPORTES DEL PAVIMENTO Para este método se tienen en cuenta tres tipos de soportes del pavimento, como se evidencia en la tabla 5, las cuales son el suelo natural, las bases granulares y las bases estabilizadas con cemento de 150mm de espesor, estos tipos tienen una incidencia directa en el espesor de la estructura de concreto hidráulico (INVIAS, 2008). Tabla 5. Clasificación de los materiales de soporte para el pavimento de concreto.

Denominación Descripción

SN Subrasante Natural

BG Base granular

BEC Base estabilizada con cemento

Fuente: INVIAS

CONCRETO PARA PAVIMENTOS Para la última capa, la cual es el concreto para pavimentos, se escogieron 4 calidades de concreto que se pueden ver en la tabla 6. Tabla 6. Valores de resistencias a la flexotracción del concreto (Módulo de rotura).

Descripción Resistencia a la flexión (kg/cm2)

MR1 38

MR2 40

MR3 42

MR4 45

Fuente: INVIAS JUNTAS Las juntas son parte importante para este tipo de pavimentos, se construyen con el fin de controlar los diferentes esfuerzos que se lleguen a presentar consecuencia de los movimientos de contracción y de dilatación del material, cambios de temperatura y humedad, en teoría las losas deben tener el mismo ancho del carril y la longitud debe estar entre 3,60m y 5m y la relación entre largo y ancho varía entre 1 y 1,3, se ha evidenciado que las cuadradas tienen mejor comportamiento estructural (INVIAS, 2008).

29

TRANSFERENCIA DE CARGAS ENTRE LOSAS Y CONFINAMIENTO LATERAL Para la última variable considerada en este método hay dos factores que afectan la determinación del espesor de las losas de concreto y estos son la presencia de pasadores de cargas (dovelas) en las juntas transversales y los confinamientos laterales, como son las bermas, bordillos y andenes (INVIAS, 2008). Tabla 7. Denominación del sistema de transferencia de cargas y confinamiento lateral

Denominación Descripción

D Dovelas

B Bermas

No D No Dovelas

No B No Bermas

Fuente: INVIAS

4.4.2 Método AASHTO 1993 Originalmente se conocía como AASHTO, se desarrolló en EEUU, en los 60, su fundamento era un ensayo a escala real que se realizó por 2 años en el estado de Illinois y así poder generar tablas, gráficos y fórmulas que permitan modelar las relaciones deterioro-solicitación de la estructura, su última versión fue la del 93, es un método muy utilizado, debido a que, a diferencia de los demás métodos, en este se tiene en cuenta el concepto de serviciabilidad y así se brinda una superficie cómoda para el usuario (Higuera, 2010) Para poder calcular y diseñar por este método es necesario considerar los siguientes parámetros: TRÁNSITO Es un variable indispensable a la hora de diseñar el pavimento asfaltico, se define en términos de repeticiones de ejes de 8,2 toneladas en el carril que se va a diseñar, se debe hacer un estudio detallado donde se puedan analizar las diferentes variables como los son el transito promedio anual, factor camión y el transito acumulado en número de ejes (INVIAS, 2008). SERVICIABILIDAD

30

Es la condición que necesita una estructura de pavimento para poder proveer a los conductores manejo seguro y confortable en cualquier momento dentro de la vida útil de la construcción (Monsalve, 2012). Tabla 8. Índice de serviciabilidad en función de calidad de la vía.

Índice de serviciabilidad Calificación

0 a 1 Muy mala

1 a 2 Mala

2 a 3 Regular

3 a 4 Buena

4 a 5 Muy buena

Fuente: AASHTO 1993 Esta variable está comprendida en dos, el índice de servicio inicial que es el valor de un pavimento recientemente intervenido (rehabilitado o construido), este valor usualmente es 4,2 para pavimentos flexibles pero puede variar dependiendo del uso que se le da a la vía; y el índice de servicio final que recomendablemente es 2,0 para vías de bajo tránsito y 2,5 para vías importantes (Pavimentos, 2015). Para determinar la pérdida del índice de serviciabilidad se emplea la siguiente formula: Ecuación 6. Perdida del índice de serviciabilidad.

△ 𝑃𝑆𝐼 = 𝑝𝑜 − 𝑝𝑡 Fuente: INVIAS Donde: △ 𝑃𝑆𝐼 = Diferencia entre los índices de servicio inicial y el final deseado. 𝑝𝑜 = Índice de servicio inicial.

𝑝𝑡 = Índice de servicio final. CONFIABILIDAD Esta variable hace honor al nivel de seguridad o incertidumbre de alguna alternativa de diseño, sirve para determinar la probabilidad de que el pavimento resista el número de repeticiones de la carga aplicada durante su periodo de diseño, este valor es directamente proporcional al espesor de las capas (Proyectos y apuntes teórico-prácticos de Ingeniera Civil, 2011).

31

Tabla 9. Niveles de confiabilidad recomendados por tipo de vía

Tipo de camino Nivel de confiabilidad R

Zonas Urbanas Zonas Rurales

Autopistas 85 a 99,9 80 a 99,9

Carreteras de primer orden 80 a 99 75 a 95

Carreteras secundarias 80 a 95 75 a 95

Caminos vecinales 50 a 80 50 a 80

Fuente: AASHTO 1993 Tabla 10. Determinación de la desviación estándar normal ZR a partir de la confiabilidad

Confiabilidad R Desviación estándar Zr

50 0,000

60 -0,253

70 -0,524

75 -0,674

80 -0,841

85 -1,037

90 -1,282

91 -1,340

92 -1,405

93 -1,476

94 -1,555

95 -1,645

96 -1,751

97 -1,881

98 -2,054

99 -2,327

99,9 -3,090

99,99 -3,750

Fuente: AASHTO 1993 Por otro lado el valor de So (Desviación estándar) debe ser escogido teniendo en cuenta las características locales: Tabla 11. Valores recomendados para la desviación estándar (So)

Condición de diseño Desviación estándar So

32

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 a 0,50

Fuente: AASHTO 1993 MODULO RESILIENTE DE LA SUBRASANTE Este valor depende del CBR y se calcula con la siguiente ecuación (INVIAS, 2008): Ecuación 7. Modulo resiliente de la subrasante

𝑀𝑟 = 2555𝑥(𝐶𝐵𝑅)0,64 Fuente: INVIAS Donde: 𝑀𝑟= Valor del Módulo Resiliente, en libras por pulgada cuadrada (PSI) 𝐶𝐵𝑅 = En porcentaje. DRENAJE Este valor depende de la capacidad de drenaje, el cual se determina con el tiempo que dura el agua para evacuarse y el porcentaje de tiempo que está expuesto el pavimento a la humedad en el transcurso del año, este porcentaje depende de la precipitación media anual y de las condiciones de drenaje (Mejia, 2014). Tabla 12. Coeficientes de drenaje (mi) recomendados

Calidad del drenaje Porcentaje de tiempo

Menos de 1% 1-5% 5-25% más del 25%

Excelente 1,4 a 1,35 1,35 a 1,30 1,30 a 1,20 1,2

Buena 1,35 a 1,25 1,25 a 1,15 1,15 a 1 1

Regular 1,25 a 1,15 1,15 a 1,05 1 a 0,8 0,8

Pobre 1,15 a 1,05 1,05 a 0,80 0,8 a 0,6 0,6

Deficiente 1,05 a 0,95 0,95 a 0,75 0,75 a 0,4 0,4

Fuente: AASHTO 1993

33

PERIODO DE DISEÑO Esta variable define las características del pavimento, proyectado a un periodo determinado, evaluando las alternativas con el fin de que cumpla las exigencias de servicio que se generen por este lapso, los periodos de diseño recomendados para este método de diseño son los siguientes (Proyectos y apuntes teórico-prácticos de Ingeniera Civil, 2011): Tabla 13. Periodos de Diseño en Función del Tipo de Carretera

Tipo de carretera Periodo de diseño(años)

Urbana de transito elevado 30 a 50

Interurbana de transito elevado 20 a 50

Pavimentada de baja intensidad de transito 15 a 25

De baja intensidad de tránsito, pavimentación con grava 10 a 20

Fuente: AASHTO 1993

NUMERO ESTRUCTURAL El principal objetivo de este método es hallar el número estructural (SN) para el pavimento flexible y que pueda soportar las cargas que se solicitan, para esta variable se tienen las siguientes ecuaciones (Mejia, 2014): Ecuación 8. Numero estructural (para hallar espesor en pulgadas)

𝑆𝑁 = 𝑎1𝐷1 + 𝑎2𝐷2𝑚2 + 𝑎3𝐷3𝑚3 Fuente: AASHTO 1993 Donde: 𝑎 = Coeficiente estructural 𝐷 = Espesor en pulgadas 𝑚 = Coeficiente de drenaje y la ecuación básica de diseño empleado para el dimensionamiento de las estructuras (INVIAS, 2008): Ecuación 9. Algoritmo para hallar el SN

Fuente: AASHTO 1993

34

Donde: N80 kN = Número acumulado de ejes equivalentes de 80 kN en el carril de diseño durante el período de diseño 79 Zr, So = Parámetros de confiabilidad en el diseño SN = Número estructural PSI∆ = Pérdida de serviciabilidad, PSI ∆ = 2.2 Mr = Módulo resiliente de la subrasante, en psi. Sin embargo existe el método gráfico, que por medio del Abaco de AASHTO 93 se calcula esta variable:

Ilustración 5. Abaco AASHTO 93

Fuente: AASHTO 1993

35

5. METODOLOGÍA

5.1 CARACTERIZACIÓN DEL PROYECTO Como primera instancia se requiere geolocalizar la zona en la que se va a realizar el proyecto para esto se usaran herramientas de internet como lo es Google maps y Google earth, software que brinda imágenes satelitales de todo el mundo y facilita esta tarea. Para continuar, se debe determinar las condiciones en las que se encuentra el tramo vial que se va a rehabilitar y sus características físicas (longitud, ancho y drenaje), además se debe obtener la información geológica del terreno con ayuda del servicio geológico colombiano. Se deben tener en cuenta los factores climáticos que son considerados por el manual de diseño de pavimentos asfalticos de INVIAS para poder determinar variables del diseño, estos datos serán obtenidos de la base de datos del IDEAM, además se consultara los antecedentes de este tramo vial y también observar el estado de vías aledañas a este tramo.

5.2 ESTUDIO GEOTÉCNICO Para poder determinar las características y condiciones geotécnicas de la zona de estudio se estableció una serie de acciones, el cual incluye la visita al tramo vial afectado para su caracterización general, la exploración geotécnica y la toma de muestras de laboratorio de CBR el cual es el recomendado para la realizar los cálculos y diseños. Ya que el tramo tiene 105 m de longitud se hará solo una toma de muestras que será representativa para todo el diseño, la vía, a pesar de estar en pésimas condiciones, sigue en funcionamiento y para no interferir con la circulación de los vehículos la muestra se obtendrá de un sector muy cercano del área de estudio donde es más fácil obtenerla. Lo que recomienda la norma es realizar en el sector una excavación con un área de 1m x 1m y con una profundidad mínima de 1m, resaltando que si es probable que en algunos tipos de suelos la subrasante se encuentre a mayor profundidad; luego de encontrar la subrasante, se debe tener los equipos necesarios para extraer la muestra de la manera correcta, en este caso, se tiene el molde CBR y el pisón, en

36

donde se procede a dejar el molde en el suelo y con el pisón se dan golpes lo más uniformes posible en el centro hasta que se encuentre totalmente incrustado en el suelo. Esta muestra debe ser inalterada por lo que se debe extraer con el mayor cuidado y envolverla rápidamente en papel vinipel para asegurar que sus características se mantengan hasta el momento de efectuar la prueba en el laboratorio, cuando ya se obtenga se hará el respectivo análisis de resistencia (CBR), saturándola por 4 días y posteriormente sometiéndola a las cargas requeridas para su análisis. Para la granulometría del suelo se realiza por medio de tamizaje, en primera instancia se debe lavar la muestra, este proceso se realiza con los tamices determinados y con el mayor cuidado para que la muestra quede como se indica, quedando así, la muestra definitiva que servirá para los estudios, se debe someter al horno para que 24 horas después, al retirarla se pueda tamizar, se pasa por los tamices determinados que en este caso son de: 1”, ¾”, ½”, 3/8”, No 4, No 8, No 16, No 30, No 50, No 100, No 200 y el fondo, este proceso se realiza con un movimiento uniforme y se pesa cada uno de los tamices con la muestra que quedó en cada uno de ellos para así poder clasificarlo.

5.3 ESTUDIO DE TRÁNSITO Para poder determinar el volumen y tipo de vehículos que transita por la zona se programaron aforos vehiculares, se debe en cuenta los datos exactos de la dirección, la fecha en el que se realizó el aforo, el acceso (Norte, sur, este u oeste), el periodo que para este proyecto será de 30 minutos y de allí se empieza a realizar los conteos de los diferentes tipos de vehículos, ya sean de transporte público, taxis, motos autos, y buses (escolares u otros), también se debe tener en cuenta los tipos de ejes, la carga de cada uno de ellos representados en kN, para así poder hallar el número de ejes, teniendo también los valores del Po, adquirido en la tabla de invias dependiendo del número de ejes, así como también el α, para poder proceder a calcular el factor de equivalencia de carga por eje (FECE), con este valor podremos hallar el transporte promedio diario (TPD), el factor de camión (Fc), el porcentaje de vehículo comercial (Vc) y el porcentaje de r para un crecimiento exponencial, que será útil para poder diseñar la estructura del pavimento flexible.

5.4 DISEÑO DE PAVIMENTOS

5.4.1 Método INVIAS

37

Este método contiene unos espesores registrados en tablas realizadas por INVIAS que facilitan la elección del diseño estructural del pavimento rígido, es indispensable tener claro las variables de tránsito, tipo de suelo a partir de la capacidad portante de la subrasante, posteriormente se elige que tipo de confinamiento lateral tendrá la vía y con esto se ingresa a la tabla, queda a criterio del ingeniero diseñador que tipo de apoyo tendrá la estructura y la calidad del concreto que se va a emplear (INVIAS, 2008): Ilustración 6. Esquema representativo de un pavimento de concreto

Fuente:INVIAS

38

Tabla 14. Espesores de losa de concreto (cm) de acuerdo con la combinación de variables y T0 como factor principal

Fuente: INVIAS


Fuente: INVIAS

39


Fuente: INVIAS


Fuente: INVIAS

40


Fuente: INVIAS


Fuente: INVIAS

41


Fuente: INVIAS

Para las barras de anclaje se usará la siguiente tabla: Tabla 21. Recomendación barras de anclaje

42

Fuente: INVIAS

5.4.2 Método AASHTO 1993 Para el caculo del espesor de cada una de las capas de la estructura del pavimento flexible se optara por el método AASHTO 93 mencionado anteriormente en el marco teórico, se obtuvieron datos de la página de la alcaldía, referentes a la cantidad de vehículos que se encontraron en un rango de 7 años, desde el 2010 hasta el 2017; así hallar el número acumulado de ejes simples equivalentes, y con los datos correspondientes de la confiabilidad, desviación y el módulo resiliente de la subrasante, se ingresan en una hoja de Excel para hallar el número estructural por medio de interaciones hasta que se cumpla con la igualdad de la ecuación 7, se emplea este software, ya que, facilita el cálculo y se hace de una manera más precisa, adicionalmente a esto se emplea el segundo método que es el grafico, por medio del ábaco AASHTO 93 para verificar, con este SN se calcula el espesor de cada capa del pavimento: Mezcla densa en caliente, Base granular, subbase granular y subrasante, estos espesores son calculados con la ecuación 6 enunciada en el marco teórico del presente documento y puede variar desde que cumpla con esta igualdad, queda a criterio del ingeniero diseñador escoger el espesor teniendo en cuenta los factores económicos y técnicos.

43

6. RESULTADOS

6.1 CARACTERIZACIÓN DEL PROYECTO El tramo que se quiere rehabilitar consta de una longitud de 105 metros y un ancho de 7,2 metros. El corredor cuenta con obras de drenaje como lo son dos pozos de aguas sanitarias y dos obras de alcantarillado para las aguas pluviales, la zona afectada se encuentra compuesto superficialmente por un material granular que fue compactado con un cilindro-vibro compactador y que el transito continuo de los vehículos y las condiciones climáticas han ido deteriorando, por lo que los habitantes del sector fueron rellenando los baches con escombros, debido a que los agujeros eran demasiado grandes para que los vehículos pudieran transitar, esto afecta los negocios del sector, el polvo que proveniente de este tramo genera malestar general en la comunidad y los automóviles se ven afectados por el pésimo estado de la vía. Ilustración 7. Caracterización del corredor de estudio

Fuente: Propia Además, se efectuó el estudio de las vías cercanas al tramo que se quiere rehabilitar para conocer el estado de las mismas:

44

Ilustración 8. Estado de vías cercanas

Fuente: Google maps y modificado por los autores

En color rojo se puede observar el tramo que se va a rehabilitar en estado crítico, en amarillo las vías en mal estado pero transitables y en verde las vías en óptimas condiciones.

45

6.2 ESTUDIOS GEOTÉCNICOS

6.2.1 Ensayos de laboratorio A continuación se enuncia en la tabla 21 el tipo de laboratorios que se realizaron: Tabla 22. Ensayos de laboratorio realizados

Ensayo Norma INVIAS

Apique 1x1x1 (mínimo) incluye toma de muestra N/A

Determinación de los tamaños de las partículas de suelos

INV E-123-13

CBR INV E-148-07

Fuente: Propia Como se enuncio anteriormente la muestra inalterada se extrae con ayuda del molde para CBR a una profundidad de 1m.

6.2.2 Granulometría De la muestra obtenida con ayuda del molde para CBR se extrae una parte para la clasificación del suelo por granulometría obteniendo estos datos iniciales: Tabla 23. Datos iniciales de la muestra para granulometría

Peso tara (g) 190,1

Peso tara + muestra húmeda (g) 915,6

Peso tara + muestra seca (g) 772

Peso tara + muestra lavada (g) 398,2

Peso inicial (g) 581,9

Peso lavado (g) 208,1

Perdida (g) 373,8

Fuente: Propia

Al pasar la muestra por los diferentes tamices se evidencia lo siguiente:

46

Tabla 24. Porcentaje de muestra retenido en cada tamiz

Tamiz Abertura

(mm) Peso retenido

(g) % Parcial retenido

% Acumulado

Retenido Pasa

4 4,76 0 0 0 100,00

8 2,38 3,6 1,73 1,73 98,27

16 1,19 5 2,40 4,13 95,87

30 0,6 15,2 7,31 11,44 88,56

50 0,3 52,5 25,24 36,68 63,32

100 0,15 80,2 38,56 75,24 24,76

200 0,07 50,7 24,38 99,62 0,38

Fondo 0,8 0,38 100,00 0

Total 208 100,00

Fuente: Propia Obteniendo así 0g para gravas, 99,62g de arena y 0,38g de fino. Gráfica 1. Granulometría

Fuente: propia Se determina el D10, D30 Y D60 a partir de la gráfica y así poder calcular Cu y CC que determina qué tipo de suelo es la arena pobremente gradada.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0010,010,11101001000

diámetro de partículas (mm)

No

Nº8 TAMICES U.S.

Nº2

00

Nº1

Nº3

3/8"

47

D10 0,09

D30 0,17

D60 0,28

SP Arena pobremente gradada

Fuente: propia

Cu 3,11

CC 1,15

48

6.2.3 CBR

Tabla 25. CBR

Read # Time LOAD 1 DISP 1 Penetration (In) F (lb) σ (lb/m2) CBR (%)

1 00:00:00.0 0,0000 0,0000 0 0 0,0

2 00:12:38:0 12,0000 25,0000 0,025 12 4,0

3 00:25:04:0 25,0000 50,0000 0,05 25 8,3

4 00:37:46:0 37,0000 75,0000 0,075 37 12,3

5 00:50:25:0 44,0000 100,0000 0,1 44 14,7 4,4

6 01:03:15:0 48,0000 125,0000 0,125 48 16,0

7 01:16:01:0 44,0000 150,0000 0,15 44 14,7

8 01:29:05:0 37,0000 175,0000 0,175 37 12,3

9 01:41:49:0 37,0000 200,0000 0,2 37 12,3 2,466667

10 01:54:02:0 37,0000 225,0000 0,225 37 12,3

11 02:06:45:0 37,0000 250,0000 0,25 37 12,3

12 02:19:18:0 38,0000 275,0000 0,275 38 12,7

Fuente: Laboratorio de suelos de la Universidad Cooperativa de Colombia Según la norma se establece la relación de esfuerzo para los momentos en que el pistón usado para aplicar la fuerza penetre en 0,1” y 0,2” y se debe comparar con el valor de CBR estándar por medio de la ecuación 3 para determinar la resistencia del suelo.

𝐶𝐵𝑅0,1” =44

1000∗ 100 = 4,4%

𝐶𝐵𝑅0,2” =37

1500∗ 100 = 2,5%

49

Gráfica 2. CBR

Fuente: Propia Para la condición CBR (0,1)>CBR (0,2) se utiliza la siguiente forma para hallar el módulo de resiliencia del suelo aplicando la ecuación 4:

𝑀𝑟 = 2555𝑥(4,4)0,64 = 6594,78 𝑝𝑠𝑖 = 463,66 𝑘𝑔

𝑐𝑚2⁄

Cuando el CBR<10% se utiliza AASHTO 93

0

10

20

30

40

50

60

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

F (l

b)

Penetracion (in)

CBR

50

6.3 ESTUDIO DE TRÁNSITO Tabla 26. Aforos realizados a la calle 23 sur (vía aledaña al tramo afectado)

Estación

Fecha Día Acceso

Periodo Transporte Públic

o Colect

ivo

Taxi

Subtotal TP

Otros Subtotal

privado

Moto

Auto

Bus

Camión De A

Escolar

Otro

Calle 23 sur

10/05/2019

Viernes

Este 8:00

8:30

4 4 8 7 6 3 0 2 18

Calle 23 sur

10/05/2019

Viernes

Este 8:30

9:00

3 5 8 5 4 0 0 0 9

Calle 23 sur

10/05/2019

Viernes

Este 9:00

9:30

3 4 7 4 3 0 0 0 7

Calle 23 sur

10/05/2019

Viernes

Este 9:30

10:00

4 3 7 6 5 0 0 1 12

Calle 23 sur

10/05/2019

Viernes

Este 10:00

10:30

5 4 9 5 5 0 0 0 10

Calle 23 sur

10/05/2019

Viernes

Este 10:30

11:00

3 2 5 4 3 0 0 1 8

Calle 23 sur

10/05/2019

Viernes

Este 11:00

11:30

2 6 8 10 6 3 0 0 19

Calle 23 sur

10/05/2019

Viernes

Este 11:30

12:00

4 1 5 12 8 2 0 2 24

∑ 28 29 57 53 40 8 0 6 107

TPD 111

Fuente: Propia

Tabla 27. Análisis de transito del sector

Tipo de eje Carga (kN) No ejes Po (kN) α FECE (FECE)*(No ejes)

1 65 180 65 4 1,0 180

1 75 8 65 4 1,8 14,2

2 98 28 80 4 2,3 63,1

3 132 6 146 4 0,7 4,0

Suma 261,2

Fuente: Propia Con ayuda de las ecuaciones 1, 2 y 3 se determinan las variables del estudio de transito:

51

TPD 111,0

FC 2,4

VC 30,6

r (%) 5,4

NESE 191.719,81

6.4 DISEÑO DE PAVIMENTOS

6.4.1 MÉTODO INVIAS Para el presente proyecto se consideraron los siguientes parámetros: TRANSITO Y PERIODO DE DISEÑO Según la tabla 3 y el estudio de transito realizado que dio como resultado el TPD de 111 y los ejes acumulados de 191.719,81 la categoría de transito es T0. El periodo de diseño será de 20 años como lo estipula la norma. SUBRASANTE Según la tabla 4 y el estudio geotécnico realizado que dio como resultado CBR de 4,4% y módulo resiliente de 463,66 kg/cm2 el tipo de subrasante es S2. SOPORTES DEL PAVIMENTO Dadas las condiciones en las que se encuentra el tramo se decide utilizar base granular (BG) como material de soporte para el pavimento de concreto. CONCRETO PARA PAVIMENTOS Para este proyecto se escoge concreto de MR 40 el cual está clasificado según el método INVIAS en la tabla 6 como MR2. JUNTAS

52

Se proyecta que la longitud de la losa sea de 3,6m y que sean cuadradas, debido a que, se ha evidenciado que tienen mejor comportamiento estructural. TRANSFERENCIA DE CARGAS ENTRE LOSAS Y CONFINAMIENTO LATERAL La vía presenta bordillos en los costados laterales y se emplearan dovelas para la transferencia de cargas entre las losas de concreto. ESPESOR DE LAS CAPAS DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO RÍGIDO Para escoger el espesor de la base granular y la losa de concreto se usará la tabla 14 que se emplea para el tipo de transito T0 según INVIAS. Ilustración 9. Elección del espesor de la losa de concreto

Fuente: INVIAS modificado por los autores

Dando así un espesor de losa de 21cm y según el Articulo INV 330-07 el espesor de la base granular debe estar entre 100mm y 200mm, para este proyecto se escoge un espesor de 150mm cumpliendo así con las especificaciones de INVIAS. Para las barras de anclaje se empleará la tabla 21 para hallar la separación de barras recomendada según el ancho del carril que en este caso es de 3,6m para el presente diseño se usaran barras de acero fy=280 MPa (60.000 psi) y diámetro de

53

½” dando como resultado 3 barras a una separación de 1,2m entre ellas para cada losa de concreto. Ilustración 10. Estructura de pavimento rígido Fuente: Propia

6.4.2 Método AASHTO 1993 Para el presente proyecto se consideraron los siguientes parámetros: ÍNDICE DE SERVICIO Índice inicial de servicio de 4,2 y final de 2,0 siguiendo las recomendaciones del método AASHTO 1993. CONFIABILIDAD Nivel de confiabilidad del 95%, ya que, según la clasificación enunciada en la tabla 9, la vía a tratar es una vía secundaria y urbana. ERROR ESTÁNDAR NORMAL (ZR) Error estándar normal (ZR) según la tabla 10 de -1,645, este valor va ligado al valor de confiabilidad que se le da al diseño. ERROR ESTÁNDAR (So) El valor del error estándar (S0) escogido para este proyecto es de 0,35

D1 (cm)

21 CONCRETO MR2

D2 (cm)

15 BG

SR CBR 4,4

54

PERIODO DE DISEÑO Periodo de diseño según la tabla 13 para vías pavimentadas con baja intensidad de transito de 20 años. TRANSITO Según el NESE se determina que el volumen de transito es de NT1<500.000, con los valores anteriormente mencionados se ingresa al Abaco para obtener el número estructural de diseño y posteriormente el espesor de cada una de las capas que componen el pavimento flexible. NUMERO ESTRUCTURAL Para hallar este valor de SN se emplearon dos métodos, el primero por medio de la ecuación 7 y el segundo por el método grafico del ábaco AASHTO 93. Ilustración 11. Pantallazo Excel calculo SN por formula

Fuente: Propia

55

Gráfica 3. Abaco método AASHTO 93

Fuente: Como se observa los dos métodos dieron valores muy similares, dando como resultado el SN de 2,70. ESPESOR DE LAS CAPAS DE PAVIMENTO FLEXIBLE Se emplea la ecuación 6 para hallar el espesor de la capa asfáltica MDC 19, se asume el espesor de las capas restantes y se tiene un buen drenaje de la vía dando, además siguiendo las especificaciones de la norma la subbase granular debe cumplir con un CBR de 30% y la base granular de 80% dando como resultado: Ilustración 12 Perfil estructura del pavimento flexible

Fuente: Propia

D1 (cm)

6 MDC 19 Em 5000 a1 0,33 1/in

D2 (cm)

20 BG CBR 80 a2 0,13 1/in

D3 (cm)

22 SBG CBR 30 a3 0,11 1/in

SR CBR 4,4

56

6.5 PRESUPUESTO

6.5.1 Presupuesto Pavimento Rígido

PRESUPUESTO

ÍTEM DESCRIPCIÓN UND. CANTIDAD VALOR

UNITARIO VALOR TOTAL

1 PRELIMINARES

1.1 Localización y replanteo con topografía (planimetría, altimetría)

ml 105,00 $ 1.408,04 $ 147.844,00

1,2 Arrendamiento campamento und. 1,00 $ 2.787.080,00 $ 2.787.080,00

$ 2.934.924,00

2 EXPLANACIONES

2.1 Demolición de placa existente. No incluye retiro ni disposición final de material sobrante

m3 27,72 $ 97.237,21 $ 2.695.415,00

2.2 Nivelación y compactación de la subrasante

m2 105,00 $ 2.988,82 $ 313.826,00

2.3 Excavaciones varias sin clasificar m3 45,36 $ 17.225,51 $ 781.349,00

$ 3.790.590,00

3 PAVIMENTOS RÍGIDOS BASES Y AFIRMADOS

3.1 Suministro y colocación Base Granular

m3 18,90 $ 190.086,41 $ 3.592.633,00

3.2

Losa de concreto hidráulico MR=40 (Suministro, Formaleteado, Colocación y Acabado)

m3 158,76 $ 706.155,00 $ 112.109.168,00

3.3 Acero de refuerzo Fy=280MPa. Incluye suministro y figurado

kg 86,48 $ 4.516,00 $ 390.544,00

$ 116.092.345,00

57

4 SEÑALIZACIÓN Y CONTROL

4.1 Señal vertical de transito Tipo I (75x75 Tipo SP,SR,SI)

Und 1,00 $ 416.257,37 $ 416.257,00

4.2 Líneas de demarcación con pintura en frio

m 105,00 $ 1.875,93 $ 196.973,00

4.3 Marca vial con pintura en frio m2 3,34 $ 30.203,68 $ 100.880,00

$ 714.110,00

5 Transportes

5.1

Transporte materiales provenientes de excavaciones y derrumbes (distancias mayores a 1 km)

m3-km

73,08 $ 952,38 $ 69.600,00

$ 69.600,00

SUBTOTAL OBRAS $ 123.601.569,00

ADMINISTRACIÓN A (24%)= $ 29.664.376,56

IMPREVISTO I (1%)= $ 1.236.015,69

UTILIDAD U (5%)= $ 6.180.078,45

VALOR TOTAL

$160.682.039,70

58

6.5.2 Presupuesto Pavimento Asfaltico

PRESUPUESTO

ÍTEM DESCRIPCIÓN UND. CANTIDAD VALOR

UNITARIO VALOR TOTAL

1 PRELIMINARES

1.1 Localización y replanteo con topografía (planimetría, altimetría)

ml 756,00 $ 1.408,04 $ 1.064.474,00

$ 1.064.474,00

2 EXPLANACIONES

2.1 Nivelación y compactación de la subrasante

m2 294,00 $ 2.988,82 $ 878.714,00

2.2 Excavaciones varias sin clasificar

m3 225,79 $ 17.225,51 $ 3.889.382,00

$ 4.768.096,00

3

PAVIMENTOS ASFALTICOS BASES, SUBBASES Y AFIRMADOS

3.1 Suministro y colocación de Sub-Base Granular

m3 110,25 $

151.086,41 $ 16.657.277,00

3.2 Suministro y colocación Base Granular

m3 98,78 $

190.086,41 $ 18.777.496,00

3.3 Riego de imprimación con emulsión asfáltica CRL-1

m2 294,00 $ 2.501,75 $ 735.515,00

3.4 Riego de Liga con Emulsión Asfáltica CRR-1

m2 294,00 $ 1.291,05 $ 379.569,00

3.5 Mezcla densa en caliente tipo MDC-19 - capa de rodadura

m3 17,64 $

739.390,09 $ 13.042.841,00

$ 49.592.698,00

59

4 SEÑALIZACIÓN Y CONTROL

4.1 Señal vertical de transito Tipo I (75x75 Tipo SP,SR,SI)

Und 1,00 $

416.257,37 $ 416.257,00

4.2 Líneas de demarcación con pintura en frio

m 105,00 $ 1.875,93 $ 196.973,00

4.3 Marca vial con pintura en frio

m2 3,34 $ 30.203,68 $ 100.880,00

$ 714.110,00

5 Transportes

5.1

Transporte materiales provenientes de excavaciones y derrumbes (distancias mayores a 1 km)

m3-km

225,79 $ 952,38 $ 215.040,00

$ 215.040,00

$ 56.354.418,00

SUBTOTAL OBRAS $ 56.354.418,00

ADMINISTRACIÓN A (24%)= $

16.652.961,26

IMPREVISTO I (1%)= $

666.118,45

UTILIDAD U (5%)= $

3.330.592,25

VALOR TOTAL

$ 77.004.089,96

60

7. CONCLUSIONES La condición actual en la que se encuentra la calle 24 sur del barrio Kennedy es inadecuada para el tránsito, por tal motivo, el diseño de rehabilitación de la vía da una posible solución adecuada que generaría unas condiciones óptimas para el tránsito de esta. Se realizaron los respectivos estudios geotécnicos del sector, dando como resultado un CBR de 4,4% en la subrasante y que el suelo de esta zona está clasificado como una arena pobremente gradada, lo cual contribuyo a calcular la estructura de pavimento que pueda soportar los requerimientos. Al efectuar los respectivos estudios de transito se evidencio que a pesar de que la vía representa un punto de acceso vital para estos barrios del sur de la ciudad el flujo vehicular de este tramo no es muy alto. Gracias a los estudios previos efectuados para el diseño de esta vía, se pudo calcular los espesores por medio del método INVIAS para el pavimento en concreto hidráulico y el método AASHTO 93 para el pavimento flexible, sin mayores inconvenientes, concluyendo así, que el éxito de un proyecto se basa en tener un buen estudio previo. Comparando las dos alternativas calculadas en el presente documento, se recomienda el pavimento rígido, ya que, al tener los antecedentes de esta vía, se conoce que se realizó mantenimiento de la red de acueducto y alcantarillado, por consiguiente, este tramo va a permanecer sin modificaciones futuras, por lo tanto, la estructura de pavimento de concreto hidráulico permanecerá intacta y teniendo en cuenta todos los beneficios con que cuenta esta clase de pavimentación y el poco mantenimiento que esta requiere, es la opción más viable.

61

8. RECOMENDACIONES Para tomar las muestras de campo se recomienda contar con los implementos necesarios y dejar siempre un carril de la vía funcionando, para evitar posibles trancones en la vía, si no es posible habilitar ningún carril, se puede tomar la muestra de una vía aledaña y cercana al tramo de estudio y que no sea tan transitada, adicionalmente contar con el permiso de la junta de acción comunal del barrio para no tener conflictos con la comunidad. Para el diseño por los diferentes métodos, es necesario contar con todos los datos de campo a la mano, además de tablas que nos proporciona los diferentes manuales de diseño elaborados por INVIAS, además, se recomienda hacer uso del software Excel para los diferentes cálculos, ya que, estas hojas se pueden programar y es más sencillo corroborar y corregir datos indispensables para el diseño. Para el estudio de transito se recomienda tener como mínimo dos personas realizando el aforo vehicular para evitar errores humanos a la hora de hacer el conteo. La construcción pavimento asfaltico es viable si se cuenta con poco presupuesto, debido a que, es más económico y no requiere la demolición de la calzada ya existente, por lo que su proceso constructivo es más fácil y rápido, sin embargo, se aclara que en el futuro requiere mayor mantenimiento que el pavimento rígido.

62

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Obtenido de http://cimpp.ibague.gov.co/demografia/#1508529820091-

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monumentos de Ibague. Obtenido de

https://monumentosdeibague.es.tl/Comuna12.htm

construmatica. (s.f.). construmatica. Obtenido de

https://www.construmatica.com/construpedia/Ensayo_CBR

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estudio de la Universidad de los Andes. El Tiempo.

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medios y altos volumenes de transito. Bogota: INVIAS.

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Limache, L. (2013). SCRIBD . Obtenido de

https://es.scribd.com/doc/112868160/Aforo-Vehicular

Mejia, M. (2014). Curso diseño de pavimentos flexibles. Mexico.

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Perez, G. J. (2005). La infraestructura del transporte vial y la movilizacion de carga

en Colombia. Documentos de trabajo sobre economia regional.

63

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Rondon, H. A., & Reyes, F. A. (2015). Pavimentos: Materiales, construccion y

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Sanchez, D. M., Gallardo, D. L., & Marquez, P. N. (s.f.). Universidad Militar Nueva

Granada. Obtenido de

https://repository.unimilitar.edu.co/bitstream/handle/10654/5204/SanchezGo

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SISBEN, 3.

Urbanismo. (s.f.). Urbanismo. Obtenido de

https://www.urbanismo.com/pavimentos-flexibles/

64

ANEXOS

Anexo a. Examinación del terreno

65

Anexo b. Toma de muestra para ensayos de laboratorio

66

Anexo c. Preparación muestra para ensayo CBR

67

Anexo d. Preparación muestra para ensayo CBR

68

Anexo e. APU (Análisis de precio unitario pavimento rígido)

ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS

ÍTEM DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTID

AD

1.1. Localización y replanteo con topografía (planimetría, altimetría)

ml 1,00

I. EQUIPO

DESCRIPCIÓN MA

RCA U.M TARIFA/HORA RENDIMIENTO

Vr. UNITAR

IO

HERRAMIENTA MENOR (10%) %

$ 57 1,00

$ 57

Equipo de topografía (Estación, nivel y elementos) Dia

$ 160.000

0,004 $ 640

SUBTOTAL $ 697

II. MATERIALES

DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTID

AD PRECIO UNIT.

Vr. UNITAR

IO

Estacas de guadua ML 0,10

300,00 30,00

Esmalte sintético GLN 0,001

39.900,00 45,89

Puntilla 2" lb 0,005

2.900,00 15,37

Hilo polipropileno RLL 0,01

5.000,00 50,00

SUBTOTAL $ 141,26

III. TRANSPORTES

69

MATERIAL VOL. o PESO

DISTANCIA

M3 o Ton/Km TARIFA

Vr. UNITAR

IO

SUBTOTAL $ -

IV. MANO DE OBRA

TRABAJADOR JORN

AL PRESTACIONES

JORNAL

TOTAL RENDIMIENTO

Vr. UNITAR

IO

Topógrafo $

80.000 185% $

148.000 0,0022 $

326

Cadeneros (2) $

60.000 185%

$ 111.000,

00 0,0022 $

244

SUBTOTAL $ $ 570

TOTAL COSTO DIRECTO $ $ 1.408


ÍTEM DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD

1.2 Arrendamiento campamento und 1,00

I. EQUIPO

DESCRIPCIÓN MARC

A U.M TARIFA/HO

RA RENDIMIENTO Vr.

UNITARIO


$ 38.880 1,00

$ 38.880

SUBTOTAL $ 38.880

II. MATERIALES

DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD PRECIO UNIT. Vr.

UNITARIO

70

Base granular m3 2,00

32.800,00 65.600,00

Bisagra común de Hierro 3x3 und 6,00

7.900,00 47.400,00

Candado mediano und 2,00

18.000,00 36.000,00

Gancho para teja asbesto de cemento und 14,00

7.000,00 98.000,00

Guadua L=5m und 10,00

45.000,00 450.000,00

Portacandado und 2,00

7.900,00 15.800,00

Puntilla 2" lb 4,00

2.900,00 11.600,00

Tabla común de 3x0,2x0,02 und 75,00

17.000,00

1.275.000,00

Teja de zinc I=2,15cm und 18,00

20.000,00 360.000,00

SUBTOTAL $

2.359.400,00

III. TRANSPORTES

MATERIAL VOL. o PESO DISTANCIA

M3 o Ton/Km TARIFA

Vr. UNITARIO

SUBTOTAL $ -

IV. MANO DE OBRA

TRABAJADOR JORNAL PRESTACIO

NES JORNAL TOTAL RENDIMIENTO

Vr. UNITARIO

Oficial $

50.000 180% $

90.000 2,70 $

243.000

Ayudante $

30.000 180% $

54.000 2,70 $

145.800

SUBTOTAL $ $ 388.800

TOTAL COSTO DIRECTO $ $ 2.787.080

71



2.1

Demolición de placa existente. No incluye retiro ni disposición final de material sobrante M3 1,00

I. EQUIPO

DESCRIPCIÓN MARC

A U.M TARIFA/HO

RA RENDIMIE

NTO Vr.

UNITARIO

HERRAMIENTA MENOR (10%) % $ 615 1,00

$ 615

Compresor (185 - 250) CFM - 2 Martillos H

$ 90.000 0,56

$ 50.000

Retroexcavadora de llantas H $

85.000 0,48 $ 40.476

SUBTOTAL $ 91.091

II. MATERIALES

DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD PRECIO

UNIT. Vr.

UNITARIO

SUBTOTAL $ -

III. TRANSPORTES


M3 o Ton/Km TARIFA

Vr. UNITARIO

SUBTOTAL $ -

IV. MANO DE OBRA


NES JORNAL TOTAL

RENDIMIENTO

Vr. UNITARIO

72

Obrero (3) $

90.000 180% $

162.000 0,02 $

3.951

Oficial $

50.000 180% $

90.000 0,02 $

2.195

SUBTOTAL $ $ 6.146




2.1 Nivelación y compactación de la subrasante m2 1,00

I. EQUIPO

DESCRIPCIÓN MARC

A U.M TARIFA/HO

RA RENDIMIENTO Vr.

UNITARIO


$ 6 1,00

$ 6

Motoniveladora $

180.000 0,004 $ 793

Compactador vibratorio 10Ton

$ 60.000 0,004

$ 264

Carrotanque $

60.000 0,004 $ 264

SUBTOTAL $ 1.328

II. MATERIALES


UNITARIO

Agua Lt 80,00

20,00 1.600,00

SUBTOTAL $ 1.600,00

III. TRANSPORTES

73


M3 o Ton/Km TARIFA

Vr. UNITARIO

SUBTOTAL $ -

IV. MANO DE OBRA



Vr. UNITARIO

2 obreros $

60.000 185% $

111.000 0,00055 $ 61

SUBTOTAL $ $ 61




2.3 Excavaciones varias sin clasificar m3 1,00

I. EQUIPO

DESCRIPCIÓN MARC

A U.M TARIFA/HO

RA RENDIMIENTO Vr.

UNITARIO


$ 125 1,00

$ 125

Retroexcavadora oruga $

170.000 0,037 $ 6.296

Compresor 120 HP con martillo

$ 100.000 0,037

$ 3.704

SUBTOTAL $ 10.125

II. MATERIALES

74


UNITARIO

Desechos de disposición de materiales m3 1,30

4.500,00 5.850,00

SUBTOTAL $ 5.850,00

III. TRANSPORTES


M3 o Ton/Km TARIFA

Vr. UNITARIO

SUBTOTAL $ -

IV. MANO DE OBRA



Vr. UNITARIO

1 oficial $

56.000 185% $

103.600 0,00463 $

480

3 obreros $

90.000 185% $

166.500 0,00463 $

771

SUBTOTAL $ $ 1.250




3.1 Suministro y colocación Base Granular m3 1,00

I. EQUIPO

DESCRIPCIÓN MARCA U.M

TARIFA/HORA RENDIMIENTO

Vr. UNITARIO

75


$ 117 1,00

$ 117

Motoniveladora $

180.000 0,043 $ 7.826

Compactador vibratorio 153 HP 10 ton

$ 60.000 0,043

$ 2.609

Carrotanque $

60.000 0,043 $ 2.609

SUBTOTAL $ 13.160

II. MATERIALES


UNITARIO


90.000,00 117.000,00

Agua m3 25,00

20,00 500,00

SUBTOTAL $ 117.000,00

III. TRANSPORTES


M3 o Ton/Km TARIFA

Vr. UNITARIO

Subbase granular 1,30 45,20 58,76

1.000,00 58.760,00

SUBTOTAL $ 58.760,00

IV. MANO DE OBRA

TRABAJADOR JORNAL PRESTACI

ONES JORNAL TOTAL RENDIMIENTO

Vr. UNITARIO

1 oficial $

56.000 185% $

103.600 0,00543 $

563

2 obreros $

60.000 185% $

111.000 0,00543 $

603

SUBTOTAL $ $ 1.166

76




3.2

Losa de concreto hidráulico MR=40 espesor 0,21 mts (Suministro, Formaleteado, Colocación y Acabado)

M3 1,00

I. EQUIPO

DESCRIPCIÓN U.M TARIFA/H

ORA RENDIMIENTO Vr.

UNITARIO

HERRAMIENTA MENOR (10%) % $ 100.980 1,000

$ 100.980

Formaleta metálica (concreto hidráulico) und

$ 12.000 1,250

$ 15.000

Equipo para acabado superficial pavimentos rígidos. (Llanta flotadora, cepillo de texturizado, micro texturizado y aspersor de compuesto curador) und/m3

$ 3.898

1,000 $ 3.898

Cortadora de pavimento, Máxima profundidad de corte: 160 mm. Capacidad de disco: desde 12´´ hasta 18´´ de diámetro. Peso operacional: 135 kg, 13.5 hp de potencia hora

$ 21.000

0,333 $ 7.000

Regla vibratoria, de longitud de 3 a 5 m, motor de 3600 rpm, potencia 6 HP día

$ 7.800 0,333

$ 2.600

Vibrador de concreto, Motor de 3 hp a 18.000 rpm Mangueras de 4 mt día

$ 8.000 0,333

$ 2.667

SUBTOTAL $ 132.145

II. MATERIALES


UNITARIO

material sellante para dilataciones (BREA) kg 8,700 $

1.200 10.440

77

Antisol blanco (presentación 20 kg) kg 1,100

$ 4.000

4.400

Concreto hidráulico para pavimento MR-40 m3 1 $

458.190 458.190

SUBTOTAL $ 473.030

III. TRANSPORTES


M3 o Ton/Km TARIFA

Vr. UNITARIO

SUBTOTAL $ -

IV. MANO DE OBRA



Vr. UNITARIO

Obrero (4) $ 120.000 180% $

216.000 0,33 $

71.280

Oficial $

50.000 180% $

90.000 0,33 $

29.700

SUBTOTAL $ $ 100.980




3.3 Acero de refuerzo Fy=280MPa. Incluye suministro y figurado

kg 1,00

I. EQUIPO

DESCRIPCIÓN U.M TARIFA/HO

RA RENDIMIENTO Vr.

UNITARIO

78


$ 131

Cizalla manual de 90 cm. h

$ 375 0,027

$ 10

SUBTOTAL $ 141

II. MATERIALES


UNITARIO

Acero suministrado y figurado PDR 60 kg 1,020 $

2.800 2.856

Alambre negro cal 18 kg 0,050

$ 4.200

210

SUBTOTAL $ 3.066

III. TRANSPORTES


M3 o Ton/Km TARIFA

Vr. UNITARIO

Transporte de acero Kg/Km 0,00 1,02 50,00 -

SUBTOTAL $ -

IV. MANO DE OBRA



Vr. UNITARIO

Obrero (1) $ 30.000 180% $

54.000 0,01 $

491

Oficial $

50.000 180% $

90.000 0,01 $

818

SUBTOTAL $ $ 1.309


80



4.1 Señal vertical de transito Tipo I (75x75 Tipo SP,SR,SI) Und 1,00

I. EQUIPO

DESCRIPCIÓN MARC

A U.M TARIFA/HO

RA RENDIMIENTO Vr.

UNITARIO


$ 894 1,00

$ 894

Camioneta D300 $

40.000 0,33 $ 13.333

SUBTOTAL $ 14.228

II. MATERIALES


UNITARIO

Tablero en lámina galvanizada Und 1,00

299.000,00 299.000,00

Poste en ángulo de 2*2*1/4 Und 1,00

74.000,00 74.000,00

Concreto clase F m3 0,05

401.764,00 20.088,20

SUBTOTAL $ 393.088,20

III. TRANSPORTES


M3 o Ton/Km TARIFA

Vr. UNITARIO

SUBTOTAL $ -

IV. MANO DE OBRA



Vr. UNITARIO

81

1 Oficial $

56.000 185% $

103.600 0,04167 $

4.317

2 Obreros $

60.000 185% $

111.000 0,04167 $

4.625

SUBTOTAL $ $ 8.942




4.2 Líneas de demarcación con pintura en frio m 1,00

I. EQUIPO

DESCRIPCIÓN MARC

A U.M TARIFA/HO

RA RENDIMIENTO Vr.

UNITARIO


$ 3 1,00

$ 3

Vehículo delineador $ 88.000 0,0009

$ 77

Camioneta D300 $

39.000 0,0009 $ 34

SUBTOTAL $ 113

II. MATERIALES


UNITARIO

Esferas reflectivas kg 0,05

6.400,00 320,00

Pintura acrílica pura trafico gl 0,02

70.000,00 1.400,00

Disolvente para pintura 3% gl 0,00044

30.000,00 13,20

SUBTOTAL $ 1.733,20

III. TRANSPORTES

82


M3 o Ton/Km TARIFA

Vr. UNITARIO

SUBTOTAL $ -

IV. MANO DE OBRA



Vr. UNITARIO

1 Oficial $

56.000 185% $

103.600 0,00011 $ 11

3 Obreros $

90.000 185% $

166.500 0,00011 $ 18

SUBTOTAL $ $ 29



ÍTEM DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTID

AD

4.3 Marca vial con pintura en frio m2 1,00

I. EQUIPO



Vr. UNITARI

O


$ 866

Equipo de pintura (Compresor), Presión máxima de trabajo 3300 psi

$ 15.000 0,1818

$ 2.727

Camioneta D300 $

39.000 0,1818 $ 7.091

SUBTOTAL $ 10.684

83

II. MATERIALES

DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTID

AD PRECIO UNIT.

Vr. UNITARI

O


6.400,00 2.444,80


70.000,00 8.400,00


30.000,00 13,20

SUBTOTAL $

10.858,00

III. TRANSPORTES


DISTANCIA

M3 o Ton/Km TARIFA

Vr. UNITARI

O

SUBTOTAL $ -

IV. MANO DE OBRA

TRABAJADOR JORNA

L PRESTACIONES

JORNAL TOTAL RENDIMIENTO

Vr. UNITARI

O

1 Oficial $

56.000 185% $

103.600 0,02273 $

2.355

5 Obreros $

150.000 185% $

277.500 0,02273 $

6.307

SUBTOTAL $ $ 8.661


84



5.1 Transporte materiales provenientes de excavaciones y derrumbes (distancias mayores a 1 km)

m2 1,00

I. EQUIPO

DESCRIPCIÓN MARCA U.M TARIFA/HORA RENDIMIENTO Vr. UNITARIO

Volqueta % $ 60.000 0,02 $ 952

SUBTOTAL $ 952

II. MATERIALES

DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD PRECIO UNIT. Vr. UNITARIO

SUBTOTAL $ -

III. TRANSPORTES

MATERIAL VOL. o PESO DISTANCIA M3 o Ton/Km TARIFA Vr. UNITARIO

SUBTOTAL $ -

IV. MANO DE OBRA

TRABAJADOR JORNAL PRESTACIONES JORNAL TOTAL RENDIMIENTO Vr. UNITARIO

SUBTOTAL $ $ -

TOTAL COSTO DIRECTO $ $ 952

85

Anexo f. APU (Análisis de precio unitario pavimento rígido)



1.1. Localización y replanteo con topografía (planimetría, altimetría)

ml 1,00

I. EQUIPO



Vr. UNITARIO


$ 57

Equipo de topografía (Estación, nivel y elementos) Dia

$ 160.000 0,004

$ 640

SUBTOTAL $

697

II. MATERIALES


UNITARIO

Estacas de guadua ML 0,10

300,00 30,00

Esmalte sintético GLN 0,001

39.900,00 45,89

Puntilla 2" lb 0,005

2.900,00 15,37

Hilo polipropileno RLL 0,01

5.000,00 50,00

SUBTOTAL $

141,26

III. TRANSPORTES


DISTANCIA M3 o Ton/Km TARIFA

Vr. UNITARIO

86

SUBTOTAL $

-

IV. MANO DE OBRA



Vr. UNITARIO

Topógrafo $

80.000 185% $

148.000 0,0022 $

326

Cadeneros (2) $

60.000 185%

$ 111.000,0

0 0,0022 $

244

SUBTOTAL $

$ 570




2.1 Nivelación y compactación de la subrasante m2 1,00

I. EQUIPO

DESCRIPCIÓN MARC

A U.M TARIFA/HORA RENDIMIENTO Vr. UNITARIO


$ 6 1,00

$ 6

Motoniveladora $

180.000 0,004 $ 793

Compactador vibratorio 10Ton

$ 60.000 0,004

$ 264

Carrotanque $

60.000 0,004 $ 264

SUBTOTAL $

1.328

II. MATERIALES


87

Agua Lt 80,00

20,00 1.600,00

SUBTOTAL $

1.600,00

III. TRANSPORTES


SUBTOTAL $

-

IV. MANO DE OBRA


NES JORNAL TOTAL RENDIMIENTO Vr. UNITARIO

2 obreros $

60.000 185% $

111.000 0,00055 $ 61

SUBTOTAL $

$ 61

TOTAL, COSTO DIRECTO $ $ 2.989



2.2 Excavaciones varias sin clasificar m3 1,00

I. EQUIPO

DESCRIPCIÓN MARC



$ 125 1,00

$ 125

Retroexcavadora oruga $

170.000 0,037 $ 6.296

Compresor 120 HP con martillo

$ 100.000 0,037

$ 3.704

SUBTOTAL $

10.125

88

II. MATERIALES


Desechos de disposición de materiales m3 1,30

4.500,00 5.850,00

SUBTOTAL $

5.850,00

III. TRANSPORTES


SUBTOTAL $

-

IV. MANO DE OBRA



1 oficial $

56.000 185% $

103.600 0,00463 $

480

3 obreros $

90.000 185% $

166.500 0,00463 $

771

SUBTOTAL $

$ 1.250

TOTAL, COSTO DIRECTO $ $ 17.226



3.1 Suministro y colocación de Sub-Base Granular m3 1,00

I. EQUIPO

DESCRIPCIÓN MARC


89


$ 117 1,00

$ 117

Motoniveladora $

180.000 0,043 $ 7.826


$ 60.000 0,043

$ 2.609

Carrotanque $

60.000 0,043 $ 2.609

SUBTOTAL $

13.160

II. MATERIALES


Subbase granular m3 1,30

60.000,00 78.000,00

Agua m3 25,00

20,00 500,00

SUBTOTAL $

78.000,00

III. TRANSPORTES



1.000,00 58.760,00

SUBTOTAL $

58.760,00

IV. MANO DE OBRA



1 oficial $

56.000 185% $

103.600 0,00543 $

563

2 obreros $

60.000 185% $

111.000 0,00543 $

603

SUBTOTAL $

$ 1.166

90




3.2 Suministro y colocación Base Granular m3 1,00

I. EQUIPO

DESCRIPCIÓN MARC



$ 117 1,00

$ 117

Motoniveladora $

180.000 0,043 $ 7.826


$ 60.000 0,043

$ 2.609

Carrotanque $

60.000 0,043 $ 2.609

SUBTOTAL $

13.160

II. MATERIALES



90.000,00 117.000,00

Agua m3 25,00

20,00 500,00

SUBTOTAL $

117.000,00

III. TRANSPORTES



1.000,00 58.760,00

SUBTOTAL $

58.760,00

91

IV. MANO DE OBRA



1 oficial $

56.000 185% $

103.600 0,00543 $

563

2 obreros $

60.000 185% $

111.000 0,00543 $

603

SUBTOTAL $

$ 1.166




3.3 Riego de imprimación con emulsión asfáltica CRL-1 m2 1,00

I. EQUIPO

DESCRIPCIÓN MARC



$ 9 1,00

$ 9

Carrotanque $

60.000 0,003 $ 200

Compresor (barrido y soplado)

$ 60.000 0,003

$ 200

SUBTOTAL $

409

II. MATERIALES


Emulsión asfáltica de rotura lenta CRL-0 lt 1,00

2.000,00 2.000,00

SUBTOTAL $

2.000,00

92

III. TRANSPORTES


SUBTOTAL $

-

IV. MANO DE OBRA



4 obreros $

120.000 185% $

222.000 0,00042 $ 93

SUBTOTAL $

$ 93




3.4 Riego de Liga con Emulsión Asfáltica CRR-1 m2 1,00

I. EQUIPO

DESCRIPCIÓN MARC



$ 6 1,00

$ 6

Carrotanque $

60.000 0,002 $ 120

Compresor (barrido y soplado)

$ 60.000 0,002

$ 120

SUBTOTAL $

246

II. MATERIALES

93


Cemento asfaltico modificado con polímeros tipo II lt 0,45

2.200,00

990,00

SUBTOTAL $

990,00

III. TRANSPORTES


SUBTOTAL $

-

IV. MANO DE OBRA



4 Obreros $

120.000 185% $

222.000 0,00025 $ 56

SUBTOTAL $

$ 56




3.5 Mezcla densa en caliente tipo MDC-19 - capa de rodadura

m3 1,00

I. EQUIPO

DESCRIPCIÓN MARC


94


$ 2.235 1,00

$ 2.235

Barrido $

900 $ 900

Finisher $

250.000 0,238 $ 59.524

Compactador vibratorio $

100.000 0,238 $ 23.810

Compactador de llantas $

110.000 0,238 $ 26.190

SUBTOTAL $

112.659

II. MATERIALES


Mezcla asfáltica MDC-19 m3 1,23

460.000,00 565.800,00

Riego de liga en juntas m2 0,29

750,00 217,50

Agua lt 13,46

20,00 269,20

SUBTOTAL $

566.286,70

III. TRANSPORTES


Mezcla asfáltica MDC-19 1,30 29,30 38,09

1.000,00 38.090,00

SUBTOTAL $

38.090,00

IV. MANO DE OBRA



1 Encargado de mezclas $

60.000 185% $

111.000 0,02976 $

3.304

2 Rastrilleros $

76.000 185% $

140.600 0,02976 $

4.185

95

1 Ligador $

30.000 185% $

55.500 0,02976 $

1.652

8 Obreros $

240.000 185% $

444.000 0,02976 $

13.214

SUBTOTAL $

$ 22.354




4.1 Señal vertical de transito Tipo I (75x75 Tipo SP,SR,SI) Und 1,00

I. EQUIPO

DESCRIPCIÓN MARC



$ 894 1,00

$ 894

Camioneta D300 $

40.000 0,33 $ 13.333

SUBTOTAL $

14.228

II. MATERIALES


Tablero en lámina galvanizada Und 1,00

299.000,00 299.000,00

Poste en Angulo de 2*2*1/4 Und 1,00

74.000,00 74.000,00

Concreto clase F m3 0,05

401.764,00 20.088,20

SUBTOTAL $

393.088,20

III. TRANSPORTES


96

SUBTOTAL $

-

IV. MANO DE OBRA



1 Oficial $

56.000 185% $

103.600 0,04167 $

4.317

2 Obreros $

60.000 185% $

111.000 0,04167 $

4.625

SUBTOTAL $

$ 8.942




4.2 Líneas de demarcación con pintura en frio m 1,00

I. EQUIPO

DESCRIPCIÓN MARC



$ 3 1,00

$ 3

Vehículo delineador $ 88.000 0,0009

$ 77

Camioneta D300 $

39.000 0,0009 $ 34

SUBTOTAL $

113

II. MATERIALES



6.400,00 320,00


70.000,00 1.400,00

97


30.000,00 13,20

SUBTOTAL $

1.733,20

III. TRANSPORTES


SUBTOTAL $

-

IV. MANO DE OBRA



1 Oficial $

56.000 185% $

103.600 0,00011 $ 11

3 Obreros $

90.000 185% $

166.500 0,00011 $ 18

SUBTOTAL $

$ 29





I. EQUIPO



Vr. UNITARIO


$ 866

Equipo de pintura (Compresor), Presión máxima de trabajo 3300 psi

$ 15.000 0,1818

$ 2.727

Camioneta D300 $

39.000 0,1818 $ 7.091

98

SUBTOTAL $

10.684

II. MATERIALES


UNITARIO


6.400,00 2.444,80


70.000,00 8.400,00


30.000,00 13,20

SUBTOTAL $

10.858,00

III. TRANSPORTES


DISTANCIA

M3 o Ton/Km TARIFA

Vr. UNITARIO

SUBTOTAL $

-

IV. MANO DE OBRA

TRABAJADOR JORNAL PRESTAC

IONES JORNAL TOTAL RENDIMIENTO

Vr. UNITARIO

1 Oficial $

56.000 185% $

103.600 0,02273 $

2.355

5 Obreros $

150.000 185% $

277.500 0,02273 $

6.307

SUBTOTAL $

$ 8.661





99

I. EQUIPO

DESCRIPCIÓN MARCA U.M TARIFA/HORA RENDIMIENTO Vr. UNITARIO

Volqueta % $ 60.000 0,02 $ 952

SUBTOTAL $ 952

II. MATERIALES


SUBTOTAL $ -

III. TRANSPORTES


SUBTOTAL $ -

IV. MANO DE OBRA

TRABAJADOR JORNAL PRESTACIONES JORNAL TOTAL RENDIMIENTO Vr. UNITARIO

SUBTOTAL $ $ -

TOTAL COSTO DIRECTO $ $ 952


5.3 CONCRETO CLASE F PARA BASES M3 1,00

I. EQUIPO

100

DESCRIPCIÓN TARIFA/HOR

A RENDIMIENTO Vr. UNITARIO

Mezcladora $ 7.500 1,000

$ 7.500

Herramienta menor $

13.024 1% $ 13.024

SUBTOTAL $

20.524

II. MATERIALES


Cemento gris KG 260,00 $

500,00 130.000

Arena M3 0,63 $

80.000,00 50.400

Gravilla pasa 1" retenida en 3/4" M3 0,84

$ 80.000,00

67.200

Agua LT 170,00 $

20,00 3.400

SUBTOTAL $

251.000

III. TRANSPORTES

MATERIAL Vol. - Peso o

Can DISTANCIA M3 o Ton/Km TARIFA Vr. UNITARIO

Transporte de material pétreo 0,00 36,50 m3-km 1300,00 -

SUBTOTAL $

-

IV. MANO DE OBRA



101

Obrero (4) $ 120.000 185% $

222.000 0,40 $

88.800

Oficial $

56.000 185% $

103.600 0,40 $

41.440

SUBTOTAL $

$ 130.240


diseÑo estructural de un tramo de la vÍa principal del

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