informe pavimentos piv reynoso

CORPORATIVO DE CONSTRUCCIÓN Y PROYECTOS, S.C.L.SERVICIOS DE INGENIERÍA

AUTOPISTA TIJUANA – ENSENADA

MODERNIZACIÓN DE PIV “REYNOSO”

KM. 52+100

PROYECTO DE PAVIMENTOS

PABLO GARCÍA No. 245 EDIFICIO “A” INT. 201 COL. JUAN ESCUTIA, MÉXICO, D.F. C.P. 09100 TEL. 5745-5831 FAX 5745-6914

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CONTENIDO

2.1. INTRODUCCIÓN Y GENERALIDADES 3

2.2. OBJETIVO 3

2.3. SUMARIO 3

2.4. ANÁLISIS DEL TRÁNSITO 4

2.5. INVESTIGACIÓN DE BANCOS DE MATERIALES 5

2.6. ENSAYES DE LABORATORIO 6

2.7. DISEÑO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOS 7

2.7.1 Método AASHTO, para pavimentos de concreto hidráulico 72.7.2 Método del catálogo español del MOPU 8

2.8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 9

2.9. REFERENCIAS 10

2.10. ANEXOS 11

ANEXO A ANÁLISIS DEL TRÁNSITOANEXO B INVESTIGACION DE BANCOS PARA PAVIMENTOS ANEXO C RESULTADOS DE ENSAYES DE LABORATORIOANEXO D CRITERIOS Y ANÁLISIS PARA EL DISEÑO ESTRUCTURAL

DE PAVIMENTOSANEXO E PROYECTO DE PAVIMENTOSANEXO F INFORME FOTOGRÁFICO

2. PROYECTO DE PAVIMENTOS


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2.1. INTRODUCCIÓN Y GENERALIDADES.

Con el propósito de brindar mayor seguridad y de brindar una mejor comunicación a la región, se tiene planeado realizar la modernización del PIV Reynoso ubicado en el Km. 52+100 de la Autopista Tijuana – Ensenada.

Para la integración de esta construcción, en este informe se presenta el proyecto del pavimento para los accesos, que formarán parte de su estructura vial una vez realizados los trabajos.

2.2 OBJETIVO

En esta parte se presenta la memoria del diseño de la superestructura de la obra vial. El objetivo de este proyecto es ofrecer una superficie de rodamiento estable y durable, para que el tránsito vehicular previsto opere con comodidad, seguridad y economía a una velocidad de proyecto de 30 kph, dentro de un horizonte de proyecto de 30 años, a partir del año 2,015.

Los diseños de los pavimentos de tipo de concreto hidráulico se efectuaron aplicando los métodos recomendados por la AASHTO (Ref. 1), y el catálogo español del MOPU (Ref. 2). En todos los casos se consideró una estructuración con losa de concreto hidráulico, elaborando la mezcla en planta, sobre una subestructura flexible de bases hidráulicas convencionales y bases tratadas con cemento.

2.3 SUMARIO

Enseguida se describen los capítulos en los que se han subdividido los estudios y el proyecto para la pavimentación de esta autopista.

El Capítulo 2.4 resume las características del tránsito vehicular esperado, conforme a los datos determinados en los Datos Viales de la SCT. De estos datos se infirieron los tránsitos equivalentes que se emplean en cada uno de los métodos de diseño aplicados. El Anexo A contiene los análisis del tránsito correspondientes al tramo vial considerado.

La investigación de bancos para pavimentos se detalla en el Capítulo 2.5, en donde se incluye la descripción de los trabajos de exploración y muestreo realizados. En el Anexo B se reportan individualmente las características geotécnicas de cada banco y, a manera de resumen, se inserta un Cuadro General de Bancos, referido al Plano de Localización de Bancos de Materiales para Pavimentos, (Anexo B).

Las características de resistencia-deformación de las capas subrasantes por emplear se establecen en el Capítulo 2.6, como variables de entrada para el diseño estructural de los pavimentos de cada tramo, a la luz de los resultados obtenidos mediante ensayes de CBR (Anexo C), de acuerdo a la Norma ASTM D 1883, efectuados en muestras de los materiales de bancos para subrasante propuestos.

En el mismo Anexo C se incluyen los resultados realizados en muestras de los bancos de materiales para estructurar los pavimentos, en confrontación con los parámetros de calidad establecidos en la Normatividad de la SCT.

Los criterios y análisis para el diseño de los pavimentos se incluyen en el Capítulo 2.7, de los cuales se presentan las alternativas de estructuración que se proponen para dos tipos de bases, para pavimentos de tipo hidráulico. Los análisis respectivos se conjuntan en el Anexo D.


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El Capítulo 2.8 contiene las conclusiones y las recomendaciones constructivas relevantes para cada una de las capas que integrarán el pavimento y que se desprenden del diseño. En el Anexo E se presentan la sección estructural del pavimento recomendada.

El Informe Fotográfico (Anexo F) muestra los aspectos relevantes de la investigación efectuada en los bancos para pavimentos, durante el desarrollo de este estudio.

2.4 ANÁLISIS DEL TRÁNSITO

Los datos básicos de tránsito siguientes fueron obtenidos de los Datos Viales que publica la SCT:

Asignación de Tránsito: TDPA 14 = 1,606 vehículos, en ambos sentidos.

Incremento anual: 4%

Composición vehicular:

A = 88.7%B = 0.5%C2 = 6.7%C3 = 0.4%T3-S2 = 0.5%T3-S3 = 3.2%T3-S2-R4 = 0.0%Suma: = 100.0%

Con el objeto de homologar los datos de tránsito anteriores en ejes sencillos equivalentes acumulados, de 8.2 t de peso (∑L) se aplicaron los procedimientos recomendados por la American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO, Ref. 1) a partir del año 2,015, hasta el año 2,045, para una alternativa de vida útil de 30 años.

Estas valuaciones se consignan en el Anexo A y se resumen a continuación en la siguiente tabla 2.4.1.

Tabla 2.4.1 Tránsitos equivalentes ( ∑L ), en millones de ejes estándar, para el horizonte de proyecto de 15 años.

V I D A Ú T I LAASHTO ( ∑L )

Pavimento hidráulico

Del año 2,015 al año 2,045 12.23 x 106


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2.5 INVESTIGACIÓN DE BANCOS DE MATERIALES PARA PAVIMENTOS

Tomando en consideración las particularidades geológicas de la región se realizó en campo una inspección de los sitios probables de explotación de materiales apropiados para ser empleados en la construcción de la estructura de los pavimentos.

Con el propósito de evitar deterioros innecesarios al medio ambiente, se optó por hacer trabajos de exploración y muestreo de bancos comerciales, que se encuentren actualmente en explotación y que se consideren susceptibles de utilizarse económicamente.

La investigación de campo consistió en recopilar la información local relativa a las fuentes de aprovisionamiento de materiales, la inspección y levantamiento desde el punto de vista geotécnico de sus zonas en explotación, muestreándose los materiales producidos en sus frentes o en los almacenamientos disponibles de cada planta de procesamiento y que son empleados para fines de pavimentación.

Dentro de las indagaciones efectuadas en campo se constató que la posible fuente de aprovisionamiento de materiales cuenta con instalaciones para la producción de agregados para sub-base, base y grava y arena para losa de concreto hidráulico. Dicho banco es “El Morro”.

El análisis para la selección del banco finalmente recomendado se llevó a cabo atendiendo a los criterios y normas de calidad indicadas en la Normativa para la Infraestructura del Transporte vigente y, en lo que corresponde, a lo señalado en el libro 4, “Normas de Calidad de los Materiales” de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (Ref. 4), así como a su ubicación, a los volúmenes requeridos y a las facilidades de extracción y explotación.

La información relativa a la investigación de los bancos de materiales a que se hace alusión en este Capítulo, se recopila en el Anexo B. La Fig. B-1 que se incorpora en el mismo anexo, muestra la ubicación de los bancos de materiales recomendados respecto a la obra en proyecto. La Tabla General de Bancos para Pavimentos insertada en dicho anexo resume la información de interés de la fuente de aprovisionamiento de materiales estudiados, junto a las tablas de información particular del banco.

En la mencionada tabla se incluye la localización de la fuente de abastecimiento, la descripción de los materiales aprovechables, su clasificación de acuerdo a su atacabilidad, el despalme en sus frentes de ataque y las recomendaciones para su utilización, tratamiento y/o mezclado con otros materiales.

2.6 ENSAYES DE LABORATORIO

La síntesis de los resultados de los ensayes anteriores se reporta en cada una de las tablas de información individual que se incluyen en el Anexo C.

A los materiales muestreados en los bancos que se recomiendan para ser empleados en la construcción de bases hidráulicas se les efectuaron los siguientes ensayes, a fin de verificar su calidad y establecer los parámetros de resistencia para fines de diseño, conforme a la práctica usual que señala la S.C.T. en las Refs. 7 a 9.

a) Granulometría por mallas. G, S, F;b) Límites de consistencia líquido y plástico, wL y wP;c) Equivalente de arena, EA;d) Desgaste de los Ángeles, DLA;e) Forma de las partículas o índice de lajeo, IL;f) Masa volumétrica seca máxima, Mmax, contenido de agua óptimo, (wo), en pruebas de

compactación tipo AASHTO modificada;g) Valor relativo de soporte, CBR, y expansión, compactando los especímenes dinámicamente con

su contenido de agua óptimo, a la energía de la prueba AASHTO modificada (Ec = 27.3 kg-cm/cm3), y llevándose posteriormente a la saturación por 72 horas, antes de ser penetrados con el pistón de prueba.


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A cada uno de los agregados muestreados para la losa de concreto hidráulico, se les efectuaron los siguientes ensayes, cuyos resultados se reportan resumidos en el Anexo C:

a) Granulometría por mallas;b) Equivalente de arena, EA;c) Contracción lineal, CL;d) Masa volumétrica seca y suelta Mds; e) Desgaste de los Ángeles, DLA;f) Forma de las partículas o índice de lajeo, IL;g) Densidad aparente de gruesos y absorción;h) Densidad aparente del material que pasa la malla Núm. 4.

2.7 DISEÑO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOS

Tal como se indicó en la introducción de esta parte, para el diseño estructural de las alternativas de pavimentos asfálticos se aplicaron los criterios de análisis propuestos por la American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), conforme al método experimental desarrollado por dicha institución (Ref. 1, 1993), así como las estructuraciones propuestas en el catálogo español del MOPU (Ref. 2, 1990).

Para el análisis estructural se consideraron las propiedades mecánicas de la subrasante.

En relación con los tipos de bases, se estudiaron las alternativas de estructuración siguientes, a saber:

bg, base de grava triturada (Alt. A) bca, base cementada, en mezcla elaborada en planta con cemento Pórtland (Alt. B).

Los parámetros del tránsito fueron valuados en términos de ejes estándar acumulados de 8.2 t de peso (∑L), aplicando independientemente cada uno de los criterios ya mencionados.

En ambos procedimientos se usaron los valores de correlación que propone el método de la AASHTO para cada tipo de material, para definir los respectivos Módulos de Rigidez (MR).

2.7.1 Método AASHTO, para pavimentos de concreto hidráulico

Los diseños de pavimentos de concreto se llevaron a cabo a solicitud expresa del cliente. Para tales propósitos se aplicó, en ambos casos, la metodología desarrollada por la AASHTO (Ref. 1).

Se estudiaron alternativas usando base hidráulica y base tratada con cemento pórtland. En la aplicación del método AASHTO (Ref. 1) se establecieron los siguientes datos de entrada, para el diseño de los pavimentos de concreto:

Horizonte de proyecto: 30 añosTránsito equivalente crítico (∑L), 12.23 x 106.Nivel de confianza Q u: 0.9, para el cual el coeficiente de Student (tqu) es -1.28Desviación estándar global, s 0: 0.40Índice de Servicio Inicial, ISI: 4.5Índice de Servicio de Rechazo, ISR (criterio de falla): 2.5Coeficiente de drenaje, de acuerdo al clima (Anexo E-1), Cd = 1.0

Módulos de reacción vertical combinados en la superficie de apoyo:

kc = 9.37 kg/cm3, en base de agregados triturados de 30 cm.kc = 26.82 kg/cm3, en base cementada de 30 cm.


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Resistencia a la tensión por flexión del concreto simple Mr = 45 kg/cm2, provisto de pasajuntas de acero estructural y sin acotamientos de concreto.

Conforme a los datos anteriores, del método AASHTO para pavimentos de concreto se desprenden los siguientes espesores de las losas:

D = 25 cm., si las losas se apoyan sobre una base de agregados triturados;D = 20 cm., si se apoyan sobre una base cementada.

2.7.2 Método del catálogo español del MOPU

Analizando las secciones estructurales propuestas en las tablas del catálogo MOPU, se seleccionó la tabla que considera un Tránsito Equivalente Acumulado de Ejes Estándar (∑L) comprendido entre 17 x 106 y 30 x 106. y un CBR > 20%, que se incluye en la Tabla respectiva del Anexo E.

Las estructuras resultantes equivalentes y adaptables a este caso corresponden a la estructuración designada con el número 137 consistente en una losa de concreto vibrado de 25 cm. de espesor y una base de grava triturada de 15 cm. Esta alternativa es muy similar a la obtenida por el Método AASHTO, sin embargo, se recomienda colocar 30 cm de base para desplantar las losas de concreto hidráulico, por lo que no se recomienda el uso de la estructura obtenida por el Catálogo Español del MOPU.


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2.8 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conforme a los estudios y análisis reseñados en los capítulos precedentes, se concluye y recomienda lo siguiente:

a) En los análisis de diseño estructural del pavimento hidráulico (Capítulo 2.7) se aplicaron los Métodos de la American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO, Ref. 1), y de la aplicación del catálogo MOPU de España (Ref. 2). Los resultados de estos análisis se resumen en Anexo E, de los cuales se reportan en la siguiente tabla los que se consideran adecuados para este proyecto y comparables entre sí, mediante la estructuración de los pavimentos con losa de concreto hidráulico.

Elemento

MÉTODO DE DISEÑO ESTRUCTURAL

AASHTO 1993

AASHTO 1993

MOPU1990

Losa de concreto hidráulico

20 cm 25 cm 25 cm

Base tratada con cemento 30 cm - -

Base de agregados triturados

- 30 cm 15 cm

b) La alternativa de pavimento hidráulico que se considera más apropiada, es la que se propone con el método AASHTO 1993, conformada por una base tratada con cemento de 30 cm. de espesor, y una losa de concreto hidráulico de 20 cm.

c) Las características de calidad de los materiales en cada una de las capas constitutivas del pavimento, así como los procedimientos de ejecución deberán sujetarse a lo indicado en la Normativa para la Infraestructura del Transporte de la S.C.T. vigente.

d) En el Anexo E se incluyen los procedimientos de construcción de las capas y de elaboración de la mezcla.

e) Deberán seleccionarse cuidadosamente los materiales procedentes de los bancos de materiales disponibles en la región, para que cumplan con los requisitos de calidad de la Normativa de la Infraestructura del Transporte de la S.C.T.

f) En la estructuración de los pavimento se proponen los materiales procedentes del banco “El Morro” descrito en el Cuadro de Bancos, que se incluye en el Anexo B, y cuyas características, empleos y tratamientos se describen en el Capítulo 2.5.


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2.9 REFERENCIAS

1 AASHTO “AASHTO Guide for Design of Pavement Structures” The American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington D.C., U.S.A, 1996.

2 MOPU “Instrucciones 6.1-1.C y 6.2-1.C, Secciones de Firme” Catálogo de Diseño MOPU” Ministerio de Obras Públicas, España,1990.

3 S.C.T. “Normas de Calidad de los Materiales”. Libro 4; Parte 4.01, Carreteras y Aeropistas; Título 4.01.03 Materiales para Pavimentos, Secretaría de Comunicaciones y Transportes, México, D.F., 1986.

4. S.C.T. “Informe del Estudio Geotécnico para el Proyecto de Terracerías” “Rehabilitación de alcantarillas de la autopista Salina Cruz – La Ventosa”, México, D.F., 2015.

5 CALIF “Methods of Test to Determine Overlay and Maintenance Requirements by Pavement Deflection Measurements”. Test Method N°. Calif. 356. Materials and Research Department. State of California, Department of Public Works, Division of Highways.

6 ASTM “1998 Annual Book of Standards”. Volume 04.03, Road and Paving Materials; Vehicle-Pavement Systems, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, Pa., U.S.A. 1998.

7 S.C.T. Normas para Muestreo y Pruebas de Materiales, Equipos y Sistemas”. Libro 6; Parte 6.01, Carreteras y Aeropistas; Título 6.01.01, Materiales para Terracerías, Secretaría de Comunicaciones y Transportes, México, D.F., 1986.

8 S.C.T. “Normativa para la Infraestructura del Transporte”. Libro M.MMT, Métodos de Muestreo y Prueba de Materiales, Partes M.MMT.1, Suelos y Materiales para Terracerías y M.MMT.4, Materiales para Pavimentos. Secretaría de Comunicaciones y Transportes, México, D.F., 1999 - 2009.

9. TRB “Structural Overlays for Pavement Rehabilitation” Transportation Research Record 572, Pavement Design, Performance, and Rehabilitation; Transportation Research Board, 1976.


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ANEXO A ANÁLISIS DEL TRÁNSITO


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ANEXO B INVESTIGACION DE BANCOS PARA PAVIMENTOS


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ANEXO C RESULTADOS DE ENSAYES DE LABORATORIO


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ANEXO D CRITERIOS Y ANÁLISIS PARA EL DISEÑO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOS


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ANEXO E PROYECTO DE PAVIMENTOS


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ANEXO F INFORME FOTOGRÁFICO


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informe pavimentos piv reynoso

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