perfil de tesis (lev observaciones)

7/18/2019 PERFIL de TESIS (Lev Observaciones)

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ESCUELA PROFESIONAL DE

INGENIERIA CIVIL

I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA OBJETO DE ESTUDIO

En las últimas décadas se vienen presentando problemas en la

evacuación de aguas pluviales y en las condiciones de escurrimiento

aguas abajo (arrastre de materiales sólidos y varios contaminantes

depositados en las calles), principalmente por el crecimiento acelerado

de las ciudades, asociado al amplio uso de pavimentos convencionales

(impermeables). El uso indiscriminado de estas estructuras en áreas

urbanas incrementa notablemente el volumen y el caudal del

escurrimiento superficial, aumentado los riesgos de eventuales

inundaciones en los sectores más bajos de las zonas urbanas,

desfavoreciendo de esta manera las condiciones de escurrimiento de

agua pluvial y disminuyendo la capacidad de recarga natural de agua en

los terrenos.

as ciudades del !erú "an venido e#perimentando un crecimiento

urbano acelerado y a$o tras a$o% durante las estaciones lluviosas se dan

importantes inundaciones en zonas urbanas. a ciudad de !uno no es

ajena a esta situación, pues la evacuación de aguas pluviales genera

escurrimientos de las mismas con considerables caudales,

principalmente en el centro de la ciudad (debido a la topograf&a),

generalmente este fenómeno sucede durante el periodo de lluvias

(noviembre'febrero), afectando negativamente la circulación peatonal y

ve"icular.

i la situación actual prevalece, a$o tras a$o durante el periodo de

lluvias se seguirán presentando los problemas de circulación en las

zonas céntricas y bajas de la ciudad de !uno (escurrimiento de aguaspluviales con considerables caudales e inundaciones en zonas bajas).

!ara superar esta situación actual, se propone el uso de concreto

permeable como pavimento r&gido en v&as céntricas de la ciudad de

!uno, evitando ue la escorrent&a superficial afecte el desarrollo urbano.

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1.1 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

1.1.1 PROBLEMA GENERAL

' *e puede obtener concreto permeable apropiado para su

aplicación en pavimentos de la ciudad de !uno, con

resistencia de +- g/cm0 utilizando agregados de la cantera

1utimbo, adiciones de tiras de plástico y aditivo reductor de

agua2

1.1.2 PROBLEMA ESPECÍFICO (Sistematia!i"# $e% P&'%ema)

' *os agregados provenientes de la cantera 1utimbo son

adecuados para la producción de concreto permeable2

' *a resistencia a la compresión del concreto permeable,

elaborado con agregados de la cantera 1utimbo, con adición

de tiras de plástico y aditivo reductor de agua, es adecuada

para el uso del mismo en pavimentos de la ciudad de !uno2

' *e puede proponer el dise$o de un !avimento 3&gido con

1oncreto !ermeable en v&as céntricas de la ciudad de !uno2

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II. ANTECEDENTES

!ara disminuir los efectos relacionados a las problemas en la

evacuación de aguas pluviales y las condiciones de escurrimiento aguas,

en los últimos a$os se "a desarrollado a nivel mundial un modo

alternativo de dise$ar pavimentos, construyendo estructuras ue

permitan el paso del agua a través de la capa superficial "acia el interior

de la estructura, evitando as& la acumulación de agua en su superficie y

el escurrimiento superficial aguas abajo, condiciones ue generan los

dos problemas asociados a pavimentos impermeables. (E!4, +555)

os primeros usos reconocidos del concreto permeable se dieron en

Europa en el siglo 676. in embargo, sus aplicaciones crecieron

especialmente al concluir la egunda 8uerra 9undial, como una

respuesta ante la necesidad de reconstruir edificaciones y carreteras con

medios limitados. a escasez de materiales, as& como el alto costo de

estos y su transporte, dieron paso a la utilización de un concreto sin finos

ue disminu&a los contenidos de cemento (pasta) en las mezclas y

permit&a reciclar escombro. (4rrieta, 0::;).

En Estados <nidos, el concreto permeable surgió en la década de +5:

como una respuesta ante el aumento en los niveles de escorrent&a

superficial producto de un aumento en áreas urbanizadas con

coeficientes de escorrent&a altos. 1on el tiempo, se dio paso al uso de un

material poroso ue permitiera transformar la escorrent&a superficial en

infiltración y además cumpliera una función práctica dentro del desarrollo

urbano. (4rrieta, 0::;).

=avier 1astro, >ernán de olmini"ac, 1arlos ?idela y @onifacio

Aernández en el vol. 0B CD de la revista de investigación F7ngenier&a de

1onstrucciónG presentan el trabajoH FEstudio de dosificaciones en

laboratorio para pavimentos porosos de "ormigónG, realizada en la

!ontificia <niversidad 1atólica de 1"ile 0::5. os investigadores

durante este estudio mostraron la deducción de una ecuación ue

permite dosificar "ormigones porosos en función de la razón agua'cemento y del porcentaje de vac&os interconectados ue se reuieren en

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el "ormigón endurecido. <sando esta ecuación se analizó el

comportamiento de +; mezclas de "ormigón poroso conteniendo

razones agua'cemento entre :,05 y :,B+. as probetas fueron fabricadas

en laboratorio y compactadas con rodillo pesado simulando el proceso

constructivo en terreno. os resultados permitieron caracterizar de buena

forma el comportamiento estructural e "idráulico de estas mezclas.

3elaciones entre el porcentaje de vac&os en el "ormigón endurecido y la

tasa de infiltración, la resistencia a fle#otracción y la densidad en estado

fresco son presentadas.

3oberto =. Aernández 4rrieta y 4lejandro Cavas 1arro en su tesisH

FIise$o de mezclas para evaluar su resistencia a la compresión unia#ial

y su permeabilidadG, realizada en la <niversidad de 1osta 3ica, facultad

de ingenier&a civil, <niversidad de 1osta 3ica, an =osé, 1osta 3ica

0::;. os autores en la investigación analizaron el efecto ue tienen,

sobre +5 mezclas de concreto permeable, la relación agua/cemento, la

relación agregado grueso/cemento y el tipo de agregado grueso utilizado

(procedencia y tama$o má#imo). os resultados obtenidos permitieron

observar tendencias de comportamiento entre las distintas propiedades y

la resistencia y permeabilidad del material.

Aredy 3eyes y 4ndrés Jorres en el ?ol. + CD 0 de la revista de

investigación F7ngenier&a de 1onstrucciónG presentan su trabajoH FEfecto

Ie as Aibras !lásticas En a Ale#ión Ie Estructuras Ie !avimentos

IrenantesG, realizada en la !ontificia <niversidad =averiana,

Iepartamento de 7ngenier&a 1ivil, 1olombia 0::0. os investigadores alo largo del estudio dise$aron un pavimento r&gido con una estructura

permeable con adiciones de tiras de plástico de diferentes medidas (de 0

mm # +: mm y de B mm # 0: mm) y en diferentes porcentajes (:.:0-K,

:.:-K, :.:-K, :.+::K, :.0::K, :.::K, :.B::K y :.-::K),

efectuando ensayos a fle#ión, la tracción indirecta y el módulo de

elasticidad, para ue a partir de los resultados obtenidos se pueda

determinar el tipo de tira más adecuada y el porcentaje óptimo paraobtener un dise$o para un pavimento r&gido netamente permeable y ue

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este a la par con los demás pavimentos en cuanto a su comportamiento

ante los diferentes esfuerzos. 1oncluyendo ue la adición de tiras de

desec"os plásticos en un porcentaje de :.+:K con dimensiones de B

mm # 0: mm permite ue el concreto poroso mejore sus caracter&sticas

en cuanto al comportamiento ante los esfuerzos, principalmente al de

fle#ión.

4za$edo 9edina Liston >., 1"ávez =uanito >elard, 9u$oz ?aldivia y

3ic"ard 8. en su tesisH FIise$o de 9ezcla de 1oncreto !oroso con

4gregados de la 1antera la ?ictoria, 1emento !órtland Jipo 7 con

4dición de Jiras de !lástico, y su 4plicación en !avimentos 3&gidos, en

la 1iudad de 1ajamarcaG, realizada en la <niversidad Cacional de

1ajamarca, Aacultad de 7ngenier&a, Escuela 4cadémico !rofesional de

7ngenier&a 1ivil, 1ajamarca 0::. os investigadores, durante este

trabajo elaboraron mezclas, empleandoH 1ementos !órtland Jipo 7 y Jipo

71o, agua potable, agregados de la 1antera a ?ictoria, tiras de plástico,

polipropileno y aditivo reductor de agua, en distintas combinaciones y

dosificaciones. !reparando a cada espécimen de prueba (cilindros y

vigas) para realizar ensayos de resistencia a compresión y fle#ión,

respectivamente y determinar de esta manera, la mezcla con el mejor

comportamiento ante estos esfuerzos. !ara luego, analizar los

resultados estad&sticamente, concluyéndose cuál es el dise$o de mezcla

óptimo ue cumpla los reuisitos mecánicos (esfuerzos de compresión y

fle#ión) para ser utilizados en pavimentos. Ainalmente, se realizó el

dise$o del !avimento de 1oncreto !oroso, usando los parámetros

necesarios del terreno y las condiciones de tráfico ue soportará. Ensuma, la investigación e#presa el dise$o de mezcla del 1oncreto !oroso,

las propiedades y caracter&sticas del mismo% y las consideraciones ue

se deben de tomar en cuenta para su uso en pavimentos de la ciudad de

1ajamarca.

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III. JUSTIFICACIÓN

En nuestro pa&s, la tecnolog&a del concreto permeable todav&a no se

viene implementando como solución a los problemas acarreados por la

evacuación de aguas pluviales y el uso generalizado de pavimento

convencional (impermeable)% no siendo el caso de otros pa&ses como,

9é#ico, 1olombia o 1"ile, donde se realizan estudios a nivel de pre y

postgrado para lograr la inclusión de este tipo de concreto en su

infraestructura vial, la posibilidad de utilizar este material en !erú

justifica esta investigación cuyo fin principal consiste en dise$ar una

mezcla de concreto permeable con agregados de la cantera 1utimbo,

adición de tiras de plástico y aditivo reductor de agua% determinando si

es adecuado para su aplicación en pavimentos r&gidos, en la ciudad de

!uno, brindando as& una alternativa de solución a los problemas ue

conlleva la evacuación de aguas pluviales (condiciones de

escurrimiento) en las zonas céntricas de la ciudad de !uno, evitando as&

el arrastre de materiales sólidos y eventuales inundaciones urbanas en

las zonas bajas.

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I*. OBJETI*OS DEL ESTUDIO

+.1. OBJETI*O GENERAL

' Iise$ar la mezcla de un 1oncreto !ermeable, utilizando

agregado de la cantera 1utimbo, adición de tiras de

plástico y aditivo reductor de agua, con resistencia a la

compresión de +- g/cm0 adecuado para su uso en

pavimentos de la ciudad de !uno.

+.2. OBJETI*OS ESPECÍFICOS

' Ieterminar las propiedades f&sicas de los agregados de la

cantera 1utimbo.

, Evaluar el uso de los porcentajes de tiras de plástico

a$adido ue ofrece mejor comportamiento de resistencia a

la compresión del concreto permeable.

' !ropuesta de Iise$o de un !avimento de 1oncreto

!ermeable, usando los parámetros necesarios del terreno

y las condiciones ue soportará.

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*. MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL

-.1. MARCO TEÓRICO

-.1.1 CONCRETO PERMEABLE

Ie acuerdo con el 417'-003, el concreto permeable es un

material de estructura abierta con revenimiento cero,

compuesto por cemento !ortland, agregado grueso, poco o

nada de finos, aditivos y agua. a combinación de estos

ingredientes produce un material endurecido con poros

interconectados, cuyo tama$o var&a de 0 a ; mm lo ue

permite el paso de agua. El contenido de vac&os puede variar

de un +; a un - por ciento, con resistencias a compresión

t&picas de 0.; a 0; 9!a. u velocidad de drenaje depende del

tama$o del agregado y de la densidad de la mezcla, pero

generalmente var&a en el rango de ;+ a : /min/m0.

-.1.1.1 COMPONENTES DEL CONCRETO PERMEABLE

MATERIALES CEMENTANTES

1omo materiales cementantes se pueden emplearH el

cemento !ortland de uso general (4J9 +-: y 1++-)%

cementos adicionados (4J9 1-5- y 1++-), as& como

materiales suplementarios como la ceniza volante, "umo de

s&lice y escorias de alto "orno (4J9 1M+;, 1+0B: y 15;5).

AGREGADOS!or lo general se emplean agregados gruesos de 5.-, +5.: y

"asta 0-.B mm de tama$o má#imo (4J9 1), ue puede

ser de peso normal o ligero, y de forma redondeada o

triturada. os agregados de forma redondeada producen

mayores resistencias% los de mayor tama$o superficies más

ásperas, mientras ue los de tama$o peue$o y te#tura suave

son más fáciles de colocar aunue reuieren de mayor cantidad de cemento. 3especto al agregado fino, es común

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ue no se use% sin embargo, en caso necesario se

recomienda su uso en bajos contenidos, cuidando ue no se

reduzca la permeabilidad del concreto.

AGUA

El agua potable es adecuada para la elaboración del concreto

permeable. e puede emplear agua de otras fuentes o

reciclada% sin embargo debe cumplir con lo especificado en la

4J9 1+M:0, y se debe verificar ue su empleo no influya en

el tiempo de fraguado, resistencia y durabilidad. Iebido a la

ausencia o limitada cantidad de agregado fino, la cantidad de

agua es un factor determinante en el concreto permeable. a

resistencia del concreto depende de la ad"erencia entre la

pasta de cemento y las part&culas de agregado grueso. a

falta de agua provocará la falta de ad"erencia, mientras ue el

e#ceso de agua puede generar la obstrucción de los poros.

En el primer caso se puede presentar la falla prematura de la

superficie, y en el segundo se perderá la capacidad de

filtración de la superficie, es decir, perderá permeabilidad.

ADITI*OS

<sualmente las mezclas reuieren el uso de plastificantes,

reguladores de viscosidad y retardantes. El uso de otros

aditivos como s&lice, láte#, fibras o cenizas volantes mejora las

caracter&sticas del material pero eleva los costos. El efecto de

los aditivos en las mezclas mejora sus caracter&sticas(resistencia a la compresión y a fle#ión), no afectando de

forma importante la permeabilidad.

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-.1.1.2 PROPIEDADES DEL CONCRETO PERMEABLE

-.1.1.2.1 PROPIEDADES EN ESTADO FRESCO

RE*ENIMIENTO (SLUMP)

En general, es cero% sin embargo se "an usado valores en el

rango de 0: a -: mm. a prueba del revenimiento Nue se

puede realizar de acuerdo con la 4J9 1+BN no es una

prueba ue se considera para fines de control de calidad,

como en el caso del concreto convencional, sólo se considera

como un valor de referencia, debido principalmente a ue la

mezcla es demasiado r&gida y la medición del revenimiento en

la mayor&a de casos no es aplicable.

PESO UNITARIO

El peso unitario del concreto permeable es del orden del :K

del concreto convencional. u determinación se "ace de

acuerdo con lo especificado en la 4J9 1+M;;.

TIEMPO DE FRAGUADO

El tiempo de fraguado se reduce en el concreto permeable,

por lo ue en algunos casos se deben usar aditivos u&micos

para permitir la adecuada colocación.

-.1.1.2.2 PROPIEDADES EN ESTADO ENDURECIDO

POROSIDAD

a porosidad es una medida de los espacios vac&os entre losagregados. a condición para ue un concreto sea permeable

es ue el contenido de vac&os sea mayor al +-K.

PERMEABILIDAD

a permeabilidad al igual ue la porosidad depende de las

propiedades de los materiales, la proporción de la mezcla y de

los métodos de colocación y compactación. <na e#cesivacompactación reducirá la permeabilidad al sellar los poros

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necesarios para la filtración del agua. iendo este concreto

+::K permeable.

-.1.1. PROPIEDADES MEC/NICAS

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN

a resistencia a compresión t&pica es del orden de + 9!a%

sin embargo, se pueden desarrollar resistencias "asta de 0;

9!a. a resistencia a compresión está influenciada por los

materiales componentes, el esfuerzo de compactación y por el

contenido de vac&os. O el método de ensayo esta normado

por la CJ! 5.:B N 4J9 1 5.

RESISTENCIA A FLE0IÓN

a resistencia a fle#ión var&a entre + y .; 9!a. u

determinación puede estar sujeta a importante variabilidad,

por lo ue es común medir la resistencia a compresión y usar

relaciones emp&ricas para estimar su valor. O el método de

ensayo esta normado por la CJ! 5.:; N 4J9 1 ;.

-.1.1.+ DISEO DE MECLA DEL CONCRETO PERMEABLE

CONSIDERACIONES B/SICAS

Iise$ar una mezcla de concreto permeable, depende de las

caracter&sticas "idráulicas y mecánicas ue ueramos ue

posea, las cuales están en función del uso del concreto

permeable en obra. En la dosificación de las mezclas de

concreto permeable, las variables ue afectan elcomportamiento del concreto permeable sonH granulometr&a,

cemento, relación agua N material cementante y contenido de

vac&os. <na mayor dosis de cemento generará un concreto

permeable más resistente, pero demasiado cemento

disminuirá el porcentaje de vac&os interconectados en el

concreto, perdiendo este su capacidad de infiltración. <na

cantidad insuficiente de agua resultará una mezcla sinconsistencia y con baja resistencia, una cantidad e#cesiva de

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agua, generará una pasta ue sellara los vac&os de la mezcla

y ue además lavará el cemento de la superficie del

agregado. !ara ue una mezcla sea considerada porosa,

debe tener como m&nimo un +-K de vac&os y se recomienda

además ue este contenido no supere el 0-K por la poca

inestabilidad de la mezcla. as mezclas de concreto

permeable para obtener caracter&sticas especiales como un

concreto convencional, se utiliza adiciones para mejorar sus

propiedades en estado fresco (trabajabilidad) y endurecido

(resistencia).

M3TODO DE DOSIFICACIÓN

El concreto permeable utiliza los mismos materiales ue un

concreto convencional, con la ausencia parcial o total del

agregado fino, y la distribución del tama$o del agregado

grueso seleccionado, esto proporciona caracter&sticas

endurecidas útiles, pero también da lugar a una mezcla ue

reuiera diversas consideraciones en mezclarse, la

colocación, la consolidación y el curado. !ara el trabajo de

investigación a realizar se tomará como base de

procedimiento el 9étodo del 417 -003'+: F3eport on !ervious

1oncrete.

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-.1.2 POLIPROPILENO

-.1.2.1 DEFINICIÓN

El polipropileno es un termoplástico semicristalino, ue se

produce polimerizando propileno en presencia de un

catalizador estéreo espec&fico. El polipropileno tiene múltiples

aplicaciones, por lo ue es considerado como uno de los

productos termoplásticos de mayor desarrollo en el futuro. Es

un producto inerte, totalmente reciclable, su incineración no

tiene ningún efecto contaminante, y su tecnolog&a de

producción es la de menor impacto ambiental. Esta es una

caracter&stica atractiva frente a materiales alternativos.

-.1.2.2 ESTRUCTURA DEL POLIPROPILENO

Estructuralmente es un pol&mero vin&lico, similar al polietileno,

sólo ue uno de los carbonos de la unidad monomérica tiene

unido un grupo metilo.

El polipropileno fabricado de manera industrial es un pol&mero

lineal, cuya espina dorsal es una cadena de "idrocarburos

saturados. 1ada dos átomos de carbono de esta cadena

principal, se encuentra ramificado un grupo metilo (1>). Esto

permite distinguir tres formas isómeras del polipropilenoH

Isotáctica

Sindiotáctica

Atáctica

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Estas se diferencian por la posición de los grupos metilo'1>

con respecto a la estructura espacial de la cadena del

pol&mero.

as formas isotácticas y sindiotácticas, dada su gran

regularidad, tienden a aduirir en estado sólido una

disposición espacial ordenada, semicristalina, ue confiere al

material unas propiedades f&sicas e#cepcionales. a forma

atáctica, en cambio, no tiene ningún tipo de cristalinidad. os

procesos industriales más empleados están dirigidos "acia la

fabricación de polipropileno isotáctico ue es el ue "a

despertado mayor interés comercial.

-.1.2. PROPIEDADES DEL POLIPROPILENO ISOT/CTICO

PROPIEDADES FÍSICAS

a densidad del polipropileno, está comprendida entre

:.5: y :.5 gr/cm. !or ser tan baja permite la fabricación

de productos ligeros.

Es un material más r&gido ue la mayor&a de los

termoplásticos. <na carga de 0-.- g/cm0, aplicada

durante 0B "oras no produce deformación apreciable a

temperatura ambiente y resiste "asta los : grados 1.

!osee una gran capacidad de recuperación elástica.

Jiene una e#celente compatibilidad con el medio.

Es un material fácil de reciclar

!osee alta resistencia al impacto.

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PROPIEDADES MEC/NICAS

Ca&a!te&4sti!as

me!5#i!as

M6t'$'7P&8ea

(DIN 7ASTM)

*a%'& U#i$a$

Iensidad -B5 :,5+ g/cmP 3esistencia a la tracción -B-- g/cmP

3esistencia a la rotura

por alargamiento

-B-- M-: K

9ódulo de elasticidad a

la tracción

-B- +:: 9!a

Iureza "ore I --:-

3esistencia al impacto -B- +: Q=/m0

1oeficiente de fricción :,BAuenteH Aic"a Jécnica Jermoplásticos

-.1.2.+ APLICACIONES DEL POLIPROPILENO

>oy en d&a el polipropileno es uno de los termoplásticos más

vendidos en el mundo, con una demanda anual estimada de

B: millones de toneladas. us incrementos anuales de

consumo "an sido pró#imos al +:K durante las últimas

décadas, confirmando su grado de aceptación en los

mercados.

a buena acogida ue "a tenido "a estado directamente

relacionada con su versatilidad, sus buenas propiedades

f&sicas y la competitividad económica de sus procesos de

producción. ?arios puntos fuertes lo confirman como material

idóneo para muc"as aplicacionesH

@aja densidad.

4lta dureza y resistente a la abrasión.

4lta rigidez.

@uena resistencia al calor.

E#celente resistencia u&mica.

E#celente versatilidad.

!or la e#celente relación entre sus prestaciones y su precio, elpolipropileno "a sustituido gradualmente a materiales como el

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vidrio, los metales o la madera, as& como pol&meros de amplio

uso general (4@ y !?1), pudiendo usarse enH

Fa&i!a!i"# $e Sa!'s (P'%i9&'9i%e#' te:i$') ; Ra<ia.

Aabricación de @olsas.

<tensilios domésticos.

@otellas de diferentes tipos.

Embalajes.

Aibras.

Jubos, etc.

-.1. SISTEMAS DE DRENAJE EN PA*IMENTOS PERMEABLES

os pavimentos permeables se pueden definir como

secciones compuestas de varias capas de materiales de

construcción ue permiten el paso del agua a través suyo,

desde la superficie "asta la e#planada, y en conjunto ofrecen

la capacidad portante necesaria para resistir un tráfico

determinado.

El pavimento está compuesto por tres partes (En la Aigura)

principalmente la superficie de rodadura ue puede ser

concreto permeable, concreto asfaltico y adouines en todos

los casos permeables el espesor de la superficie de rodadura

está entre +:cm a 0:cm.

!ara el concreto permeable, debajo de la superficie de

rodadura sigue la base granular ue var&a de M:cm a 5:cm de

espesor ue puede ser utilizado como reservorio del agua ue

se infiltra y finalmente un geosintético ue dependerá si

ueremos infiltrar el agua al suelo (filtro de tela o geomalla) o

almacenar el agua (geomembrana).

FIGURA 1

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SISTEMA DE DRENAJE EN PA*IMENTOS PERMEABLES

e muestran a continuación los sistemas de drenes adicionales ue

pueden usarse en combinación con el concreto "idráulico

permeableH

A., S8,ase $e !'#!&et' $e !eme#t' 9'&t%a#$.

<tilizando una sub'base de cemento tratada con agregado de R a

+.- SinT de diámetro, es una solución viable para aumentar la

capacidad de almacenamiento y el valor estructural de la

composición del concreto "idráulico permeable. a sub'base no se

deberá e#poner a tráfico ve"icular, la relación de cemento puede

ser reducida para dar estabilidad a la mezcla.

Iependiendo de la graduación del agregado, la relación de

cemento puede estar en el rango de 0-: a :: Slb/ydUT. Esta

mezcla debe ser estudiada y probada para proporcionar el

almacenamiento y la estabilidad necesaria. <na base permeable da

un depósito estable e incrementa la capacidad de carga transmitidadel depósito de la superficie. os vac&os de esta sub'base

permeable también eliminaran la acción de bombeo o bac"eo

asociado con el concreto "idráulico permeable. a capacidad de

almacenamiento de una sub'base permeable con piedra caliza

ofrecerá frecuentemente una capacidad de almacenamiento

adicional para sitios con condiciones de permeabilidad marginal al

suelo.

FIGURA 2

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SUB BASE DE CONCRETO PERMEABLE

B., R'!= Fi%%e$ T&e#!>.

Este sistema se usa con agregado bien graduado en zanjas o

cunetas con sub'base interconectadas abajo del pavimento. os

drenes están localizados a lo largo del borde o en la superficie

plana lateral espaciada por debajo del área de estacionamiento

permeable.

FIGURA

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SISTEMA SUB,BASES INTERCONECATADAS

C., *;T&e#!> ?ate& &em'@a% t' 9'#$.

Este método usa zanjas en ? poco profundas en punto la seccióntransversal del pavimento para colectar el agua superficial y

transportarlas al área de detención.

FIGURA +

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SISTEMA DE SANJAS *

D., Sa#$ U#$e&$&ai#.

a arena funciona como un medio filtrante, con apro#imadamente

M+ cm (0 ft) de profundidad en la zanja, arriba de la tuber&a

perforada. Este sistema no debe de reuerir tratamiento adicional.

FIGURA -

SISTEMA CON DRENES

-.2. MARCO CONCEPTUAL

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*.2.1 AGREGADOS

Jambién denominados áridos, inertes o conglomerados son

fragmentos tales como la piedra, la arena y la grava, se pueden

aprovec"ar en su estado natural o bien triturarse y convertirse en

fragmentos más peue$os, constituyen entre un :K y ;-K del

peso de la mezcla de concreto, cuyas finalidades espec&ficas son

abaratar los costos y dotarla de ciertas caracter&sticas favorables

dependiendo de la obra ue se uiera ejecutar.

*.2.2 POLIPROPILENO

El polipropileno es un termoplástico semicristalino, ue se

produce polimerizando propileno en presencia de un catalizador

estéreo espec&fico. Es un producto inerte, totalmente reciclable, su

incineración no tiene ningún efecto contaminante, y su tecnolog&a

de producción es la de menor impacto ambiental. Esta es una

caracter&stica atractiva frente a materiales alternativos.

*.2. PA*IMENTOS RÍGIDOS

<n pavimento de concreto o pavimento r&gido consistebásicamente en una losa de concreto simple o armado, apoyada

directamente sobre una base o sub'base. a losa, debido a su

rigidez y alto módulo de elasticidad, absorbe gran parte de los

esfuerzos ue se ejercen sobre el pavimento lo ue produce una

buena distribución de las cargas de rueda, dando como resultado

tensiones muy bajas en la sub'rasante.

*.2.+ POROSIDAD

a porosidad es una medida de la capacidad de almacenamiento

de fluidos ue posee un material y se define como la relación

entre su volumen de vac&os y el volumen de su masa, parámetro

e#presado en porcentaje.

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*.2.- CONCRETO PERMEABLE

e define al 1oncreto !ermeable, como un concreto con

asentamiento cero y granulometr&a abierta, compuesto por

cemento !ortland, agregado grueso, poco o nada de agregado

fino, aditivos y agua. a mezcla de estos compuestos producirá un

concreto endurecido con poros de diámetros de 0 a +0 mm ue

permiten ue el agua lo atraviese fácilmente.

*.2. RESISTENCIA A LA COMPRESION (<!)

a resistencia a la compresión se puede definir como la má#ima

resistencia medida de un espécimen de concreto o de mortero a

carga a#ial. 8eneralmente se e#presa en ilogramos por cent&metro cuadrado (Qg/cm0) a una edad de 0; d&as se le

designe con el s&mbolo fV c. !ara determinar la resistencia a la

compresión, se realizan pruebas en espec&menes de mortero o de

concreto.

*.2. RESISTENCIA A FLE0IÓN

a resistencia a la fle#ión es una medida de la resistencia a la

tracción del concreto (resistencia a la falla por momento). a

capacidad a la fle#ión del concreto se representa por el módulo de

ruptura, el módulo de ruptura es esencial para el dise$o y control

de calidad de estructuras.

*.2. PERMEABILIDAD

a permeabilidad es la capacidad ue tiene un material de

permitirle a un flujo ue lo atraviese sin alterar su estructura

interna. e afirma ue un material es permeable si deja pasar a

través de él una cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado,

e impermeable si la cantidad de fluido es despreciable.

*.2. DISEO DE MECLAS

El dise$o de mezcla es el proceso de escoger los materiales

adecuados del concreto para determinar las cantidades relativas

de los mismos, con el objeto de producir un concreto decaracter&sticas solicitadas.

22




INGENIERIA CIVIL

*I. HIPÓTESIS

.1. HIPÓTESIS GENERAL

' El concreto !ermeable elaborado con agregados de la

cantera 1utimbo, adiciones de tiras de plástico y aditivo

reductor de agua presenta una adecuada resistencia a la

compresión fVc +- g/cm0 y puede ser usado en


.2. HIPÓTESIS ESPECÍFICAS

' os agregados provenientes de la cantera 1utimbo son

adecuados para la producción de concreto permeable.

' a resistencia a la compresión del concreto permeable fVc

+-, elaborado con agregados de la cantera 1utimbo y

aditivo reductor de agua aumenta con la adición de tiras de

plástico.

' e puede obtener concreto permeable apropiado para su

aplicación en pavimentos de la ciudad de !uno, mediante

el Iise$o de mezclas de concreto permeable según el

procedimiento propuesto por la norma 417 -003'+:.

23




INGENIERIA CIVIL

*II. METODOLOGÍA

A) TIPO DE IN*ESTIGACIÓN

Esta investigación será del tipo Jecnológico, pues se utiliza el

conocimiento cient&fico y tecnológico con el objeto de crear o modificar

un proceso productivo (concreto permeable con adiciones de tiras de

plástico), midiendo cualidades mediante datos cuantitativos.

B) PROCESO E0PERIMENTAL

+. e elaborarán mezclas, empleandoH 1ementos !órtland Jipo 7!, agua

potable, agregados de la 1antera 1utimbo y aditivo reductor de agua,

en la combinación y dosificación recomendada según los

antecedentes de la investigación (de acuerdo al procedimiento

establecido en la Corma 417 -003'+: F3eport on !ervious 1oncreteG).

0. eguido, para cada mezcla se a$adirán tiras de plástico de Mmm. 6

: mm. (polipropileno), en diferentes porcentajes (:.::K, :.:;K,

:.+:K, :.+0K) del peso total de la mezcla, preparándose 0+

espec&menes de prueba (cilindros de BG de ∅ W ;G de altura), para

realizar ensayos de resistencia a compresión a los 0; d&as y

determinar de esta manera, la mezcla con el mejor comportamiento

mecánico.

. uego, se analizarán los resultados estad&sticamente y se concluirá

cuál es el dise$o de mezcla óptimo ue cumpla los reuisitos

mecánicos (esfuerzos de compresión) para ser utilizados en

pavimentos de las v&as céntricas de la ciudad de !uno.

B. Ainalmente, se dise$ará el !avimento de 1oncreto !ermeable,

usando los parámetros necesarios del terreno y las condiciones ue

soportará, utilizando datos validados.

-. En suma, la investigación e#presará el dise$o de mezcla del 1oncreto

!ermeable, las propiedades y caracter&sticas del mismo% y las

24




INGENIERIA CIVIL

consideraciones ue se deben de tomar en cuenta para su uso en


.1 Mate&ia%es

1emento

e utilizará el 1emento !ortland tipo 7!, ue es el más comercial

en nuestra región y ue es considerado para todo uso.

4gregados

Estos se tomarán de la cantera 1utimbo, lugar donde los áridos

se encuentran limpios y libres de sustancias orgánicas o nocivas

además estos agregados son muy utilizados para la producción

de concreto en nuestra región.

Jiras de !lástico

Iebido a ue el concreto permeable tiene ausencia parcial o

total de finos, la resistencia a la fle#ión y compresión tiende a ser

inferior a la de un concreto convencional, entonces a$adiremos

al dise$o tiras de plástico (de M mm # : mm) en diferentes

porcentajes respecto al peso de la mezclaH :.::K, :.:;K, :.+:K

y :.+0K, determinándose con ué porcentaje el concreto

permeable mejora su resistencia a la compresión , siendo este

un parámetro de aceptación para su aplicación en pavimentos

r&gidos de la ciudad de !uno.

4gua

e utilizará agua potable proveniente del servicio público ue

cumple con los reuerimientos establecidos.

.2 M8est&as

egún las recomendaciones del 4merican ociety for Jesting

9aterials en su Corma 4J9 1'+ y recomendaciones del 417

para testigos cil&ndricos de BG de ∅ W ;G de altura nos indica ue

se deben ensayar espec&menes por cada edad de estudio del

concreto (,+B y 0; d&as).

25




INGENIERIA CIVIL

1on la utilización de probetas de ensayo de BVV de diámetro # ;VV

de altura, cuya relación "/d es de 0, deben de tomarse en cuenta

factores de corrección se encuentran establecidos en la Corma

4J9 1 N 5 a. os cuales se detallan a continuaciónH

F<n ensayo de resistencia debe ser el promedio de las

resistencias de al menos dos probetas de +-: mm por :: mm

o de al menos tres probetas de +:: por 0:: mm, preparadas de

la misma muestra de concreto y ensayadas a 0; d&as o a la

edad de ensayo establecida para la determinación de fVc (417'

+;'++, p.M)

4demás se consideran las briuetas Fpeue$asG para reducir los

costos de esta investigación, con estas dimensiones se obtienen

resultados confiables según el 417.

26




INGENIERIA CIVIL

Dete&mi#a!i"# $e% t'ta% $e es9e!4me#es 9a&a s'mete&%'s a%

e#sa' $e !'m9&esi"#.

e conocen varias medidas de dispersión, pero las más usuales

sonH la media aritmética, la desviación estándar, el coeficiente de

variación, la curva de distribución normal, prueba de bondad de

ajuste, y estimación de la media mediante la distribución J.

!ara estimar el tama$o de 9uestra !robabil&stica y determinar el

m&nimo de unidades de análisis ue asegure un error estándar

aceptable utilizaremos las siguientes fórmulasH

n= n '

1+n '

N

n' =

S2

V 2

S2

= p(1− p)

V =(Se2)

D'#$e

CH !oblación.nVH Jama$o de la 9uestra.0H ?arianza de la muestra.

?H ?arianza de la población.pH !roporción de individuos ue poseen en la población la caracter&stica deestudio. (4sumido :.5).eH error estándar (:.:+-, es decir ue de +::: casos, 5;- veces lapredicción será correcta).

uponemos ue nuestra población (C) es de +BB probetascil&ndricas de dimensiones 0G # BG, puesto ue la cantidad idealde testigos a probar para obtener una adecuada dispersión delos datos obtenidos, es de : por cada estado (considerando

sólo a los 0; d&as puesto ue lo más relevante para estainvestigación no es la evolución de la resistencia, sino la

27




INGENIERIA CIVIL

resistencia a la compresión a los 0; d&as). Entonces soloconsideramos la 3esistencia a la 1ompresión ue ofrecen lasprobetas a los 0; d&as para fVc de dise$o de +- g/cm0, encuatro diferentes porcentajes de tira de polipropileno a$adidorespecto al peso de la muestra.

Dat's

CX+BB

pX:.5eX:.:+

Reem9%aa#$'

V 2=(0.0152)=0.000225

S2=0.9 (1−0.9)=0.09

n' =

S2

V 2=

0.09

0.000225

=400

n= n '

1+n '

N

= 400

1+400

144

=105.88→106Testigos

!or lo tanto se propone la distribución del tama$o de muestra deacuerdo al siguiente cuadroH

28




INGENIERIA CIVIL

R I DE CONSISTENCIA

29




INGENIERIA CIVIL

C) DESARROLLO DE LA IN*ESTIGACIÓN

I)E) Yndice de la investigaciónA) !resentación8) Iedicatoria>) 4gradecimiento7) 1ontenido=) 3esumen (abstract)Q) 7ntroducción

) 14!YJ<Z 7.

9)

C) +.+. =ustificaciónZ) +.0. Zbjetivos

!) +.. >ipótesis[) 14!YJ<Z 77. 9arco teórico

3)

) 0.+ 4ntecedentesJ) 0.0. 1oncreto !ermeable

<) 0.0.+. Iefinición?) 0.0.0. 1aracter&sticasL) 0.0.. 1omponentes del 1oncreto !ermeable

6) 0.0.B. !ropiedades del 1oncreto !ermeableO) 0.. El cemento\) 0.B. El agua 44) 0.-. os agregados

4@) 0.-.+. 4gregado fino 41) 0.-.0. 4gregado grueso

4I) 0.M. 4ditivos 4E) 0.. Iise$o de mezclas

4A) 0.M.+. 9étodo del 417 -003'+: F3eport on

!ervious 1oncreteG

48) 14!YJ<Z 777. 9ateriales y métodos

4>) 47) .+ 9ateriales 4=) .0 elección de las proporciones del concreto 4Q) . ensayos de laboratorio.

4) ..+ Ensayos de caracterización de los agregados 49) 1ontenido de "umedad

4C) 8ranulometr&a 4Z)..0 !eso unitario de los agregados

30




INGENIERIA CIVIL

4!) .. 8ravedad espec&fica y absorción de los

agregados finos 4[) ..B !eso espec&fico y absorción de los

agregados gruesos

43) ..- 1ompresión imple de los testigos de

concreto 4) ..M Ensayo de !ermeabilidad (1arga

?ariable ' 1arga 1onstante)

4J) 14!YJ<Z 7?. !rocedimiento

4<)

4?) B.+ 9ateriales utilizados

4L) B.0. elección de las proporciones del concreto 46) B.. !rocedimiento en laboratorio

4O) 14!YJ<Z ?. Iiscusión de 3esultados 4\) 14!YJ<Z ?. Evaluación de costos para fVcX+-.@4) 14!YJ<Z ?7. 1onclusiones y 3ecomendaciones

@@)@1)@7Z834AY4@I)8Z437Z@E)4CE6Z

BF)

31




INGENIERIA CIVIL

*III. /MBITO DE ESTUDIO

BG) .1. DELIMITACIÓN TEMPORAL

@>) 4$o académico 0:+B.

@7)

BJ) .2. DELIMITACIÓN ESPACIAL

@Q) 1iudad universitaria <C4 N ?&as céntricas de la

1iudad de !uno..

@)

BM) .. AREA DE INTER3S

@C) ]rea de construcciones

BO)

BP)

32




INGENIERIA CIVIL

I0. RECURSOS

BK) .1. FINANCIAMIENTO

BR)

@) Jodos los costos serán asumidos por los tesistasH

@J)

os costos de los ensayos de aboratorio serán cubiertos

por el aboratorio de 9ecánica de uelos de la Escuela

!rofesional de 7ngenier&a 1ivil de la <niversidad Cacional

del 4ltiplano.

@<)

@?)

B)

33




INGENIERIA CIVIL

0. CRONOGRAMA DE ACTI*IDADES PRESUPUESTO

B0) 1.1. CRONOGRAMA DE ACTI*IDADES

B)

B)

CA)

34




INGENIERIA CIVIL

CB) 1.2. PRESUPUESTO

11) !ara la realización integral del proyecto, se tiene un estimado de

costos de acuerdo aH

CD)

CE) PARTIDA

PRESUPUESTARIA

CF)

CG)

CH)

U

CI)

CJ)

C

CK)

PR

E

C

I

O

U

NI

T

A

R

I

O

(

S

/

.

)

CL)

CM)

PRE

C

I

O

T

OT

A

L

(

S

/.

)

CN) Mano de Obra

CO) -Tesista 1

CP) -Tesista 2

CQ) Maer!a"e#

CR) -Agregado pesto e!

"a#po

C$) -Ce#e!to P%o&'!i"o

Tipo (P

CT) -Aditios

C*) -P&asti"o +Po&ipropi&e!o

de ,aa .e!sidad)

C$) E%&!'o

./)

.()

.)

.)

.)

#

.)

.)

)

-

F)

-

)

/)

1

()

F,)

FC)

--F.)

--

F)

FF)5

0

0

0

F)

F)6

00

0

0

F)

600

0

0

35




INGENIERIA CIVIL

Herra!ena# *

En#a*o# de

Laboraor!o

C:) -;ipo < =erra#ie!tas

para &a R

C) rea&i%a"i>! de &os

!sa<os

C) -!sa<os de

a?oratorio

C) -@ti&es de s"ritorio

DA) Oro#

.,) -*ti&i%a"i>! de PC

.C) -*ti&i%a"i>! de C'#aras

Fotogr'"as

..) -e#orias *$,

.) -oi&idad

.F) -$eri"ios de

#pastadoB (#presi>!B

oto"opiasB p&oteoB et"

.)

,

.D)

.O)

.P)

.E)

.R)

.$)

.T)

.*)

.)

.:)

.)

.)

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A)

*

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C)

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P)

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22

0

0

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F() -

-

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F)

F)

--

FD)

FO)

--

FP)-

-

FE)

FR)

100

0

0

F$)5

0

0

0

FT)

F*)

20

0

0

A)

,)

750

0

C)

176

0

0

.)

300

0

0

)

250

0

0

F)

)

/)

()5

0

0

00

)

)

2B00

0

0

0

36




INGENIERIA CIVIL

)

-

)

FA)

F)

--

F:)

--

)

200

0

0

)

D)

400

0

0

O)

100

0

0

P)

E)

400

0

R)300

0

0

$)

600

0

0

GT) GU) SU+,TOTAL (S/.)

G$)-

.

0

0G1) G2) IMPRE$IS

TOS (03)

G4)

-.

00

37




INGENIERIA CIVIL

G5) HA) TOTAL

(S/.)

H+)

-67

7

.

0

0

HC)

0I. BIBLIOGRAFÍA FUENTES DE INFORMACIÓN

HD)

1astro =. (0::B), FIise$o de mezcla y construcción de pavimentos de

"ormigón poroso en 1"ileG, Jesis de 9agister, !ontificia <niversidad

1atólica de 1"ile, +;; pp. mit" I. (0::+), !ermeable 7nterlocing 1oncrete !avements,

election, Iesign, 1onstruction, 9aintenance, econd Edition.

7nterlocing 1oncrete !avement 7nstitute (71!7). Las"ington, I1,

Estados <nidos.

3evista 1yt 1onstrucción y Jecnolog&a en 1oncreto, 1oncreto

!ermeableH 4lternativas ustentables,9e#ico 0:++. (7nstituto 9e#icano

del 1emento y del 1oncreto 4.1) =avier 1astro, >ernán de olmini"ac, 1arlos ?idela, @onifacio

Aernández en el vol. 0B CD de la revista de investigación F7ngenier&a

de 1onstrucciónG presentan el trabajoH FEstudio de dosificaciones en

laboratorio para pavimentos porosos de "ormigónG, realizada en la

!ontificia <niversidad 1atólica de 1"ile 0::5.

3oberto =. Aernández 4rrieta, 4lejandro Cavas 1arro en su tesisH

FIise$o de mezclas para evaluar su resistencia a la compresión

unia#ial y su permeabilidadG, realizada en la <niversidad de 1osta 3ica,

facultad de ingenier&a civil, <niversidad de 1osta 3ica, an =osé, 1osta

3ica 0::;.

Aredy 3eyes ' 4ndrés Jorres en el ?ol. + CD 0 de la revista de

investigación F7ngenier&a de 1onstrucciónG presentan su trabajoH FEfecto

Ie as Aibras !lásticas En a Ale#ión Ie Estructuras Ie !avimentos

IrenantesG, realizada en la !ontificia <niversidad =averiana,

Iepartamento de 7ngenier&a 1ivil, 1olombia 0::0.

38




INGENIERIA CIVIL

4za$edo 9edina, Liston >. ' 1"ávez =uanito, >elard. ' 9u$oz ?aldivia,

3ic"ard 8. en su tesisH FIise$o de 9ezcla de 1oncreto !oroso con

4gregados de la 1antera la ?ictoria, 1emento !órtland Jipo 7 con

4dición de Jiras de !lástico, y su 4plicación en !avimentos 3&gidos, en

la 1iudad de 1ajamarcaG, realizada en la <niversidad Cacional de

1ajamarca, Aacultad de 7ngenier&a, Escuela 4cadémico !rofesional de

7ngenier&a 1ivil, 1ajamarca 0::.

Oanet" ?erónica 1alderón 1olca, =uan 4ntonio 1"arca 1"ura, @olet&n

7nformativo 4Z1E9, F7nvestigación En 1oncreto !orosoG, <niversidad

Cacional de an 4gust&n, 4reuipa 0:+.

aucedo ?idal, 4rtemio, en su tesis F1oncreto >idraulico !ermeable,

<na 4lternativa !ara a 3ecarga Ie os 9antos 4cuiferos Iel ?alle Ie

9e#ico.G, <niversidad Cacional de 9é#ico, 9é#ico 0:+0.

>E3C4IE\ 49!7E37, 3oberto, AE3C4CIE\ 1Z4IZ, 1arlos y

@4!J7J4 <17Z, !ilar. 9etodolog&a de la 7nvestigación. Bta Ed. 9é#icoH

9c8ra^'>ill 7nteramericana% 0::M

/)

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