trabajo final materriales de construccion

ING. CIVIL MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

“Año de la Integración nacional y el Reconocimiento de nuestra diversidad”UNIVERSIDAD NACIONAL "HERMILIO

VALDIZAN”FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA

ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

ALUMNOS: Matías Ponce, Graciela Stephany. Nolasco Cristóbal Juan Evangelista

DOCENTE: Ing. Miguel Domínguez Magino.

ÍNDICE

1. INTRODUCCION 2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVOS GENERALES 2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

3. ALCANCES

3.1 EL ASFALTO 3.2 MEZCLAS ASFALTICAS

“ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO ENTRE

PAVIMENTO RÍGIDO Y FLEXIBLE”


3.3 PAVIMENTOS

4. MEMORIA DESCRIPTIVA4.1 ANTECEDENTES4.2 DESCRIPCION DEL PROYECTO4.3 JUSTIFICACION DE ELECCION DEL PROYECTO4.4 JUSTIFICACION DE EJECUCION DEL PROYECTO4.5 METAS FISICAS4.6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5. MEMORIA DE CALCULO

5.1 DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDO 5.2 DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE

1.2.3.4.5.

6. PLANOS DEL PROYECTO6.1 PLANO DE UBICACIÓN Y LOCALIZACION DEL PROYECTO 6.2 PLANOS COMPLEMENTARIOS

7. PANEL FOTOGRAFICO

1. INTRODUCCIÓN

El presente es un trabajo de investigación, ha sido realizado por los estudiantes de ingeniería civil de la Universidad Nacional Hermilio Valdizán, que tiene como objetivo realizar el análisis técnico económico, del pavimento rígido y flexible, para un diseño de un tramo del proyecto CONSTRUCCION Y MEJORAMIENTO DE PISTAS Y VEREDAS DEL COMPLEJO HABITACIONAL (FONAVI II) DE LA ASOCIACION DE VIVIENDA JOSE GABRIEL AGUILAR Y NALVARTE, DISTRITO DE AMARILIS, HUANUCO – HUANUCO.” En el presente trabajo, se procura demostrar el diseño más conveniente desde un punto de vista técnico – económico, para las condiciones naturales suelo del área donde se ejecutara la obra, para lo cual el grupo de trabajo realizo trabajos de campo y de gabinete, habiéndose recabado datos de la Municipalidad Distrital de Amarilis, análisis de laboratorio realizado por el grupo de trabajo y


los datos tomados In Situ.

Con los referidos datos se procedió a realizar un análisis comparativo del costo por metro cuadrado del pavimento rígido y flexible, asimismo para determinar la conveniencia de la utilización de los mencionados pavimentos se ha tenido en cuenta el periodo de vida útil de cada uno de ellos; para la condición de terreno, clima, accesibilidad son muy distintas en nuestro país este trabajo se limitara a demostrar lo dicho sobre un tramo de terreno.Se intentara presentar de una manera clara y sencilla los conocimientos teóricos y prácticos necesarios para el entendimiento de la secuencia del trabajo que empezara con el marco teórico necesario pasando así al marco practico en el que encontraremos los estudios necesarios a hacer al terreno de la obra para el diseño de nuestro pavimento tanto rígido como flexible y así posteriormente diseñarlos en base a aquellos datos. Luego del diseño obtendremos un análisis de costos de cada uno de los pavimentos para tener finalmente un cuadro de ventajas comparativas entre pavimento rígido y flexible y definir cuál de ellos se adecua de mejor manera a las condiciones del terreno.

2. OBJETIVOS

1.2.

2.1. Objetivos generales

Hacer un análisis técnico y económico de un tramo de la obra ‘’Construcción y mejoramiento de pistas y veredas del complejo habitacional (FONAVI II) de la asociación de vivienda José Gabriel Aguilar Y Nalvarte, distrito de Amarilis, Huánuco – Huánuco.”

Determinar el tipo de pavimento a utilizar según las condiciones del lugar en base a los estudios realizados para tal fin.

Dar solución al problema de transitabilidad del tramo de la obra a estudiar.

2.2. Objetivos específicos

Presentar un análisis de los estudios y ensayos en el diseño de los pavimentos.


Diseñar el tramo a estudiar tanto en pavimento rígido como en flexible. Conocer cuáles son los parámetros y estudios necesarios para el adecuado diseño de un

pavimento flexible (asfalto). Conocer cuáles son los parámetros y estudios necesarios para el adecuado diseño de un

pavimento rígido. Hacer un análisis de las ventajas comparativas posterior al diseño tanto del pavimento rígido

como del flexible. Determinar el pavimento idóneo a utilizar de acuerdo al costo y condiciones del lugar. Determinar de en qué casos conviene usar el pavimento rígido o flexible para la realidad de

nuestra obra. Conocer el material más usado en el medio y porque.

3. ALCANCES3.

3.1. ASFALTO

3.1.1. Definición

La American Society for Testig and Materials (ASTM) define al asfalto como un material ligante de color marrón oscuro a negro, constituido, principalmente, por betunes que pueden ser naturales u obtenidos por refinación del petróleo. El asfalto es un material negro, cementante, que varía ampliamente en consistencia, entre sólido y semisólido (sólido blando), a temperaturas ambientes normales.El asfalto usado en pavimentación, generalmente llamado cemento asfáltico, es un material viscoso (espeso) y pegajoso. Se adhiere fácilmente a las partículas del agregado y por lo tanto es un excelente cemento para unir partículas del agregado en un pavimento.

3.1.2. Tipos

Asfalto natural Asfalto de petróleo-. Es un asfalto obtenido de la destilación del crudo de petróleo

Uso: En pavimentos

Asfalto líquido.- Material asfáltico cuya consistencia blanda o fluida hace que esté fuera del campo de aplicación del ensayo de penetración.

Usos: Mezcla Asfáltica en Frío, Imprimación Asfáltica


Emulsiones asfálticas-. Son una mezcla de asfalto con emulsificantes que con el agua forman una emulsión estable que permite tender las carpetas asfálticas "en frío", es decir, a temperaturas menores a 100°C.

3.1.3. Propiedades del asfalto

Propiedades Químicas: Básicamente, el asfalto está compuesto por varios hidrocarburos (combinaciones moleculares de hidrógeno y carbono) y algunas trazas de azufre, nitrógeno y otros elementos.

Propiedades Físicas: Las propiedades físicas del asfalto, de mayor importancia para el diseño, construcción y mantenimiento de carreteras son: Durabilidad, adhesión, susceptibilidad a la temperatura, envejecimiento y endurecimiento.

3.1.4. Aplicación

PavimentosEl principal uso que se le da al asfalto es como material aglutinante en la elaboración de carpetas asfálticas para la construcción de pavimentos flexibles.

Impermeabilizante

Su uso en carreteras está limitado en gran medida a la impermeabilización de estructuras y al relleno de juntas de los pavimentos de concreto hidráulico.

Obras hidráulicas.

El principal uso en obras hidráulicas es como relleno en las juntas en la construcción de canales para: Evitar la pérdida de agua, proteger las laderas de la erosión, disminuir el rozamiento.

3.1.5. Técnicas de producción de asfaltos

El petróleo crudo está compuesto por distintos productos, incluyendo el asfalto. La refinación permite separar estos productos y recuperar el asfalto.

Según el proceso de refinación usado se obtiene cementos asfálticos de muy alta o de baja consistencia. Estos productos se mezclan después, en cantidades adecuadas para obtener cementos asfálticos de la consistencia deseada.

1.2.


3.3.1.

3.1.1.3.1.2.3.1.3.3.1.4.3.1.5.

3.1.5.1. Cemento Asfáltico

Es usado especialmente por presentar cualidades y consistencias propias para su uso directo en la construcción de pavimentos asfálticos. Es un material ideal para aplicaciones en trabajos de pavimentación por sus propiedades aglutinantes, impermeabilizantes, flexibilidad, durabilidad y alta resistencia a los ácidos y álcalis en general. Se clasifican de acuerdo a su consistencia medida por la viscosidad dinámica o absoluta y por su penetración (PEN).

Los asfaltos son denominados con la siguiente nomenclatura:

CAP PEN: 60/70 (Penetración 60 a 70) CAP PEN: 85/100 (Penetración 85 a 100)

En la Figura Nº 1.1, se observa el proceso por el cual tiene que pasar el petróleo para poder obtener el cemento asfáltico.


3.1.5.2. Clasificación de los cementos asfalticos

Los cementos asfálticos se clasifican bajo tres sistemas diferentes, ellos son: viscosidad, viscosidad después del envejecimiento y penetración. Cada sistema abarca diferentes grados, cada uno con diferentes grados de consistencia.

Viscosidad

En el sistema de viscosidad el poise es la unidad normal de medida para viscosidad absoluta, cuanto más


alto es el número de poises más viscoso es el asfalto.

Viscosidad después del envejecido

La idea es identificar cuáles son las características de viscosidad después de que se ha colocado el asfalto en el pavimento. Para poder simular el envejecimiento que ocurre en la planta asfáltica durante el mezclado, el asfalto debe ser ensayado en el laboratorio utilizando un ensayo patrón de envejecimiento. El residuo asfáltico que queda después del envejecimiento es clasificado, posteriormente, de acuerdo a su viscosidad. La unidad normal de medida es el poise.

Penetración

El tercer método usado para clasificar asfaltos es el de penetración. Una aguja normal se deja penetrar dentro de la muestra de asfalto bajo una carga dada. La distancia que la aguja penetra en la muestra en un tiempo determinado es medida en décimas de milímetro (0.1 mm).

3.1.6. Producción de asfaltos en el Perú

En el Perú se producen asfaltos en:

- Refinería de Talara, Conchán (Petroperú)

Los asfaltos que produce Petroperú, se hacen en base a especificaciones técnicas vigentes que permanentemente son actualizadas dando como resultado una calidad Innovada y mejorada. Los asfaltos que produce Petroperú cumplen con los requerimientos de entidades mundiales tales como:

Asociación Americana de Carreteras Estatales y transportes Oficiales – NormaAASHTO M20/ M81 Y AASHTO MP1 (SUPERPAVE).

Sociedad Americana para Ensayos y Materiales – Normas ASTM D946/D2028. Instituto Del Asfalto USA Instituto Francés de Petróleo

Los asfaltos de dicha empresa presentan una calidad de exportación, teniendo aplicabilidad diversa en países con climas calurosos, templados, fríos y frígidos. Petroperú exporta asfalto a Ecuador, Bolivia y Chile.

- Refinería de La Pampilla (privatizada)

3.1.6.3.1.6.1. Asfaltos de Pavimentación

Los asfaltos de pavimentación que se producen en el Perú son los siguientes:

Asfaltos de Pavimentación Sólidos

Se denomina así a los asfaltos que son clasificados de acuerdo a su consistencia, mediante el ensayo de penetración.

Los asfaltos de pavimentación sólidos producidos en el Perú son:

CAP PEN 40/50, CAP PEN 60/70, CAP PEN 85/100, CAP PEN 120/150

Los de mayor demanda en el mercado nacional son: CAP PEN 60/70 y CAP PEN 85/100


Asfaltos de Pavimentación Líquidos

Estos asfaltos son los denominados asfaltos líquidos y son clasificados de acuerdo a su tiempo de curado. En el Perú se producen los siguientes tipos de asfaltos líquidos:

o Asfaltos de Pavimentación Líquidos de Curado Rápido

Se producen los siguientes tipos:

RC-250: Siendo de mayor demanda en el mercado nacional 85% de la venta total aproximadamente.

RC-70: Se vende en menor proporción que el RC-250, siendo del orden del 15% de demanda nacional de asfaltos líquidos de curado rápido.

o Asfaltos de Pavimentación Líquidos de Curado Medio

Se produce el siguiente tipo:

MC-30: Este tipo de asfalto de curado medio es el de mayor demanda en el mercado nacional.

o Asfaltos de Pavimentación Líquidos de Curado Lento

Este tipo de asfaltos no se produce en el Perú, debido a que no existe demanda en el mercado nacional.

Los asfaltos de curado rápido representan aproximadamente el 90% de la demanda nacional, mientras que los de curado medio sólo el 10%

La demanda nacional de asfalto para pavimentación, en la actualidad, está por debajo de la capacidad de producción que tenemos en las refinerías de Conchán, Talara y La Pampilla.

Esta demanda es aproximadamente de 2,000 a 2,500 barriles de asfalto por día, mientras que la capacidad} de producción es de 15,000 barriles de asfalto por día aproximadamente.

3.2. MEZCLA ASFÁLTICA

Es la mezcla de asfalto y agregados también reciben el nombre de aglomerados. Se fabrican en unas centrales fijas o móviles, se transportan después a la obra y allí se extienden y se compactan.

El ligante asfáltico y el agregado son los dos elementos que más influyen tanto en la calidad de la mezcla asfáltica como en su costo total.

3.2.3.3.

1.2.3.

3.1.3.2.

3.2.1. Empleo de mezclas asfálticas en la construcción de pavimentos flexibles.

Las mezclas asfálticas se emplean en la construcción pavimentos flexibles, ya sea en capas de rodadura


(por donde circulan los vehículos) o en capas inferiores.Se consideran dos aspectos fundamentales en el diseño de un pavimento flexible.

La función Resistente.- Determina los materiales y los espesores de las capas que habremos de diseñar.

La finalidad.- para el cual será diseñado el pavimento determina las condiciones de textura y acabado que se debe exigir, para que tal resulte segura y confortable.

Los pavimentos flexibles se clasifican de acuerdo a su comportamiento y respuesta frente a esfuerzos en:

a) Firmes Flexibles. (Base Granular)

Constituidos por capas de sub–base y base de material granular, y por un tratamiento superficial o por una capa de mezcla asfáltica de espesor muy delgado que pueden ir hasta los 10 cm.

b) Firmes Flexibles. (Base Asfáltica)

Compuesto por una base y un pavimento asfáltico y el cual está constituido por una capa intermedia y otra de rodadura, la sub–base puede ser granular o bien tratada con un ligante hidráulico o hidrocarbonado.

3.2.2. Funcionalidad de las mezclas asfálticas en los pavimentos flexibles

Las mezclas asfálticas sirven: Para soportar directamente las acciones de los neumáticos y transmitir las cargas a las capas

inferiores cuando se emplean en capas superficiales. Para que funcione como material con resistencia estructural o mecánica cuando es utilizado en

las demás capas de los pavimentos. El comportamiento de la mezcla depende de circunstancias externas a ellas mismas, tales como

son el tiempo de aplicación de la carga y de la temperatura.

Se dice que en una mezcla asfáltica, en general, hay que optimizar las propiedades siguientes:

Estabilidad. Durabilidad. Resistencia a la fatiga.

3.2.3. Propiedades de las mezclas asfálticas para capas de rodadura

Si la mezcla se usa como capa de rodadura (por donde circulan los vehículos) hay que añadir las propiedades siguientes debido a que estos requisitos aseguraran un buen comportamiento, durabilidad y confort para los usuarios.

Resistencia al deslizamiento. Regularidad Permeabilidad adecuada. Sonoridad. Color

La cualidad funcional del pavimento flexible reside fundamentalmente en su superficie o acabado el cual afecta aspectos para los usuarios como:

La adherencia del neumático al pavimento.


Las proyecciones de agua en tiempo de lluvia. El desgaste de los neumáticos. El ruido en el exterior y en el interior del vehículo. La comodidad y estabilidad en marcha. Las cargas dinámicas del tráfico. La resistencia a la rodadura (consumo de carburante). El envejecimiento de los vehículos. Las propiedades ópticas.

Los materiales asfálticos proporcionan superficies continuas y cómodas para la rodadura de los vehículos. No obstante, hay que establecer un balance entre la durabilidad, rugosidad, impermeabilidad, y otras características útiles o imprescindibles para el usuario.

3.2.4. Propiedades de las mezclas asfálticas para capas inferiores.

Las capas de espesor apreciable de un pavimento tienen una misión estructural fundamental para absorber la mayor parte de las solicitaciones del tráfico, de forma que éstas lleguen convenientemente disminuidas a las capas inferiores, explanada o cimiento de la carretera. En otros casos la función resistente radica en la colaboración con otras capas de materiales granulares o hidráulicos.

3.2.5. Clasificación de las Mezclas Asfálticas

Existen varios parámetros de clasificación:

Por la temperatura de puesta en obra.

Mezclas asfálticas en caliente.- Se fabrican con asfaltos a unas temperaturas elevadas, en el rango de los 150 grados centígrados, según la viscosidad del ligante, se calientan también los agregados, para que el asfalto no se enfríe al entrar en contacto con ellos. La puesta en obra se realiza a temperaturas muy superiores a la ambiente, pues en caso contrario, estos materiales no pueden extenderse y menos aún compactarse adecuadamente.

Mezclas asfálticas en frío.- Son las mezclas fabricadas con emulsiones asfálticas, y su principal campo de aplicación es en la construcción y en la conservación de carreteras secundarias. Se caracterizan por su trabajabilidad tras la fabricación incluso durante semanas, la cual se debe a que el ligante permanece un largo periodo de tiempo con una viscosidad baja debido a que se emplean emulsiones con asfalto fluidificadoEl proceso de aumento paulatino de la resistencia se le suele llamar maduración, que consiste básicamente en la evaporación del agua procedente de la emulsión con el consiguiente aumento de la cohesión de la mezcla

Por la proporción de vacíos en la mezcla asfáltica.

Este parámetro suele ser imprescindible para que no se produzcan deformaciones plásticas como consecuencia del paso de las cargas y de las variaciones térmicas.


Mezclas cerradas o densas.- La proporción de vacíos no supera el 6 %.Mezclas semi–cerradas o semi–densas.- La proporción de vacíos está entre el 6 % y el 10 %.Mezclas abiertas.- La proporción de vacíos supera el 12 %.Mezclas porosas o drenantes.- La proporción de vacíos es superior al 20 %.

Por el Tamaño máximo del agregado

Mezclas Gruesas.- Donde el tamaño máximo del agregado excede los 10 mm.Mezclas Finas.- Denominados morteros asfálticos, pues se trata de mezclas formadas básicamente por un agregado fino y un ligante asfáltico.

3.2.6. Consideraciones para la selección de una mezcla asfáltica.

Requiere de un estudio cuidadoso de todos los factores involucrados, a fin de garantizar un comportamiento adecuado de la mezcla y un considerable ahorro económico en la solución.

Las fases de las que consta el proyecto de una mezcla son las siguientes:

a) Análisis de las condiciones en las que va a trabajar la mezcla.- tráfico, tipo de infraestructura (carretera, vía urbana, aeropuerto, etc.), la capa de la que se trata (rodadura, intermedia o base) y espesor, naturaleza de las capas subyacentes, intensidad del tráfico pesado, clima, etc. Asimismo, hay que distinguir si se trata de un pavimento nuevo o de una rehabilitación.

b) Determinación de las propiedades fundamentales que ha de tener la mezcla: dadas las condiciones en las que ha de trabajar. Debe establecerse la resistencia a las deformaciones plásticas o la flexibilidad, entre otras.

c) Elección del tipo de mezcla: la que mejor se adapte a los requerimientos planteados, incorporando en este análisis las consideraciones económicas o de puesta en obra que haya que considerar.

d) Materiales disponibles: Consta en la elección de los agregados pétreos, los cuales deben cumplir con determinadas especificaciones, pero que en general serán los disponibles en un radio limitado y, por lo tanto, a un costo razonable.

e) Elección del tipo de ligante: asfalto, asfalto modificado, emulsión asfáltica, el costo es siempre un factor muy relevante.

f) Dosificación o determinación del contenido óptimo de ligante.- Se da según un proceso que debe adaptarse al tipo de mezcla.

Otros factores a tener en cuenta en el diseño y selección de una mezcla asfáltica son los siguientes: exigencias de seguridad vial, estructura del firme, técnicas de diseño y ejecución, sitio de construcción del pavimento (topografía, temperatura, terreno, periodo de lluvias trazado de la vía, entre otros), condiciones de drenaje y consideraciones económicas.

Para realizar el proyecto de una mezcla asfáltica que se empleará en un determinado pavimento existe una gama amplia de posibles soluciones, para esto se hace necesario un estudio muy riguroso y detenido, para elegir el diseño más adecuado técnica y económicamente.


3.3. PAVIMENTOS

En el presente trabajo trataremos tanto el pavimento rígido como el flexible.

1.2.3.

3.1.3.2.3.3.

3.3.1. Definición

Estructura formada por una o más capas de materiales elaborados, colocados sobre el terreno acondicionado, que tiene como función el permitir el tránsito de vehículos

3.3.2. Tipos

3.3.2.1. Pavimentos Asfálticos o Flexibles

En general, están constituidos por una capa delgada de mezcla asfáltica construida sobre una capa de base y una capa de sub-base las que usualmente son de material granular. Estas capas descansan en una capa de suelo compactado, llamada subrasante.

Corte transversal


1.2.3.

3.1.3.2.3.3.

3.3.1.3.3.2.

3.3.2.1.3.3.2.1.1. Partes

La capa de rodadura o carpeta asfáltica.- Está sometida a los esfuerzos máximos y condiciones más severas impuestas por el clima y el tráfico.

La capa de base.- Esta capa tiene como principal función, la de soportar las cargas aplicadas y distribuir estas cargas a la sub-base o al terreno. Se compone generalmente de áridos, que han sido tratados o no con cemento portland, cal, asfalto u otros agentes estabilizantes.

La capa de sub-base.- Las sub-bases transmiten cargas al terreno. Se compone de materiales menor calidad y costo que los empleados en la capa de base. Se componen de materiales estabilizados o no, o de terreno estabilizado.

Subrasante-.Es el terreno natural, este debe haber sido estudiado para posteriormente nos dé el CVR y el Esal respectivo para hacer nuestro diseño pues de esta parte depende el comportamiento de nuestro pavimento.

3.3.2.2. Pavimentos de Concreto o Rígidos:

Son pavimentos construidos con hormigón de cemento portland y materiales granulares.

Los pavimentos rígidos se integran por una capa (losa) de concreto de cemento portland que se apoya en una capa de base, constituida por grava; esta capa descansa en una capa de suelo compactado, llamada subrasante.

La resistencia estructural depende principalmente de la losa de concreto.

Corte transversal


Partes

Capa de rodadura o losa-. Las funciones de la losa en el pavimento rígido son las mismas de la carpeta en el flexible, más la función estructural de soportar y transmitir en nivel adecuado las cargas que se le apliquen.

Capa de base Sub-Base-. Sus funciones son análogas a la misma en un pavimento flexible y sirve también

para proporcionar una superficie uniforme que sirva de apoyo a la losa. Subrasante-. Como consecuencia de su rigidez, el pavimento de hormigón tiene considerable

resistencia de flexión denominada también de viga y alta capacidad para distribuir las cargas. Las presiones sobre el suelo o material debajo del pavimento, son muy pequeñas por la distribución de las cargas sobre una amplia superficie., se logra una superficie adecuada para el asiento del pavimento.

Juntas -. Las juntas tienen por fin mantener las tensiones que soporta el pavimento de hormigón, dentro de los límites admisibles, previniendo la formación de fisuras y grietas irregulares.

Juntas longitudinales-. Se instalan para controlar el agrietamiento longitudinal, espaciándose a intervalos de 2,5 a 4,0 m.

Juntas transversales-. Estas juntas denominadas de contracción, controlan el agrietamiento transversal.

Juntas de expansión.-Su objeto es disminuir las tensiones de compresión, proveyendo un espacio entre losas, que permita el movimiento del pavimento cuando se expande.

3.2.2 Otros

Adoquines, empedrados, suelo cemento

3.4. DIFERENCIAS ENTRE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN Y DE ASFALTO

Su principal diferencia es cómo cada uno de ellos transmite las cargas a la subrasante.


Pavimento rígido.-La alta rigidez de la losa de concreto le permite mantenerse como una placa y distribuir las cargas sobre un área mayor de la subrasante, transmitiendo presiones muy bajas a las capas inferiores. Por sí misma, la losa proporciona la mayor parte de la capacidad estructural del pavimento rígido.

Pavimento flexible.- está construido con materiales débiles y menos rígidos (que el hormigón), más deformables, que transmiten a la subrasante las cargas de manera más concentrada, distribuyendo el total de la carga en menos área de apoyo. Por lo tanto, el pavimento flexible normalmente requiere más capas y mayores espesores para resistir la transmisión de cargas a la subrasante.

3.5. MÉTODOS DE DISEÑO

1.2.3.

3.1.3.2.3.3.3.4.3.5.

3.5.1. Método de diseño para pavimento flexible

Existen distintos métodos de diseño de pavimentos flexibles:

I. El método Porter o del Valor Soporte California (CBR)-.

Desarrollado en California por Porter y entra dentro del grupo de los métodos empíricos. La idea directriz del autor fue la de buscar un procedimiento que teniendo en cuenta las propiedades de los materiales y el tránsito, fuera suficientemente simple para poder utilizar, no solamente en el


laboratorio en la faz de proyecto, sino también en obra para hacer un control de la construcción efectivo.

II. Método del Instituto del Asfalto de los EEUU (AASHTO)-.

Es también un método empírico, basándose principalmente en trabajos de correlación de tipo estadístico. Ha recibido numerosas modificaciones y su forma actual se basa principalmente en la correlación establecida con los resultados de los caminos experimentales AASHTO. La investigación ha sido encarada tendiente a la utlización de espesores totales de mezcla bituminosa tipo concreto asfáltico (full depth), no obstante para a utilización de otros materiales de base se dan los coeficientes de equivalencia con los cuales se pueden hacer diseños alternativos y elegir la solución técnico económica más conveniente.

3.5.2. Métodos de diseño para pavimento rígidoI. Método de la Portland Cement Association-.

Es un procedimiento Empírico- Mecanicista basado en respuestas de pavimentos calculadas matemáticamente.

II. Método Aashto

4. MEMORIA DESCRIPTIVA4.

4.1. ANTECEDENTES

La asociación de Vivienda José Gabriel Aguilar y Nalvarte, tiene problemas con el tránsito peatonal y vehicular debido principalmente a que estas calles cuentan con una infraestructura vial inadecuada, lo que causa malestar a los vehículos y a la población que concurre a esa zona.Razón por la cual el gobierno regional de Huánuco, ha considerado ejecutar la ‘’CONSTRUCCION Y MEJORAMIENTO DE PISTAS Y VEREDAS DEL COMPLEJO HABITACIONAL (FONAVI II) DE LA ASOCIACION DE VIVIENDA JOSE GABRIEL AGUILAR Y NALVARTE, DISTRITO DE AMARILIS, HUANUCO – HUANUCO.”, la cual incluye la pavimentación de las calles Jr. Víctor Raúl Haya De La Torre, Av. Armando Ruiz Vásquez Jr. Nueve De Enero, Pasaje Víctor Hedibal, Pasaje N° 01, Pasaje N° 02. El proyecto fue diseñado originalmente en pavimento flexible siendo reformulada por pavimento rígido con resolución N° en el gobierno del alcalde , dicha obra por terminarse.

4.2. DESCRIPCION DEL PROYECTO

4.

4.1.

4.2.

4.2.1. Datos generalesCÓDIGO SNIP: 127970

4.2.2. Nombre del proyecto CONSTRUCCION Y MEJORAMIENTO DE PISTAS Y VEREDAS DEL COMPLEJO

HABITACIONAL (FONAVI II) DE LA ASOCIACION DE VIVIENDA JOSE GABRIEL AGUILAR Y

NALVARTE, DISTRITO DE AMARILIS, HUANUCO – HUANUCO.”

4.2.3. Ubicación política


Región : Huánuco

Provincia : Huánuco

Distrito : Amarilis

Lugar

Av. José Gabriel Aguilar y Nalvarte

Av. Armando Ruiz Vázquez

Jr. Víctor Raúl Haya de la Torre

Jr. Nueve de Enero

Psj. Víctor Hedibal

Pasaje N° 01

Pasaje N° 02

4.2.4. Ubicación geográfica:El presente Proyecto se encuentra ubicado en la parte en la ciudad de Amarilis, provincia de

Huánuco, del departamento de Huánuco;

Altitud 1957 m.s.n.m.

4.2.5. TopografíaEl proyecto en su recorrido presenta una topografía plana en la periferia de FONAVI II y una

topografía accidentada en las calles ubicadas en la parte posterior al complejo habitacional

FONAVI II. El tramo que ha de analizarse en nuestro trabajo será el que recorre a lo largo de la

Urb. Leoncio Prado, esta cuenta con una topografía accidentada, esta calle se ubica en la parte

posterior de FONAVI II.

4.2.6. SueloEsta zona no cuenta con un material adecuado para el afirmado, sin embargo podemos

mencionar que de acuerdo a los estudios hechos se llegó a la conclusión de que debería

realizarse un cambio de base y sub base del terreno de manera de lograr mayor duración del

pavimento.

Para el tramo a analizar en nuestro trabajo se tomara en cuenta lo dicho anteriormente para

diseñar nuestro pavimento rígido y flexible, también será de importancia al sacar nuestro costo.

4.2.7. ExtensiónLa obra se desarrollara a lo largo de las calles Jr. Víctor Raúl Haya De La Torre, Av. Armando

Ruiz Vásquez Jr. Nueve De Enero, Pasaje Víctor Hedibal, Pasaje N° 01, Pasaje N° 02. Nuestro

trabajo se limitara a analizar el una cuadra de la Urb. Leoncio Prado.


4.2.8. ClimaLa zona del proyecto se localiza en la ciudad de Huánuco, presentado un clima cálido, templado.

La temperatura media anual es de 22 °C, sin embargo, durante algunos días se presenta

temperaturas nocturnas de 12 °C, esto en los meses de Junio y Julio produciéndose un fuerte

cambio de clima en la región

4.2.9. PrecipitacionesEl régimen de lluvias es de Noviembre a Marzo prolongándose a Mayo, la precipitación media

anual en esta zona oscila entre 800 y 1200 mm. Anuales, también se presentan lluvias

esporádicas en los meses de estiaje.

4.2.10. Plazo de ejecuciónEl plazo de ejecución será de 120 días Calendario.

4.2.11. Modalidad de ejecuciónLa obra será ejecutada bajo la modalidad de Administración Directa

4.2.12. PresupuestoEl monto total del Presupuesto de Obra y de Gastos Administrativos con precios al mes de Julio

del 2016, asciende a la suma de: S/. 912,805.00 (Son: Novecientos Doce Mil Ochocientos Cinco

y 00/100 Nuevos Soles).

ITEM DESCRIPCION DE FÓRMULAS COSTO DIRECTO

I PAVIMENTACION S/. 432,453.75II OBRAS DE CONCRETO S/. 305,965.06III PLAN DE MANEJO AMBIENTAL S/. 13,907.79

COSTO DIRECTO S/. 752,326.60 MANO DE OBRA S/. 187,495.75 MATERIALES S/. 335,537.34 EQUIPOS S/. 229,293.51 COSTO DIRECTO S/. 752,326.60 GASTOS GENERALES DE OBRA (11.06%) S/. 83,201.97

A PRESUPUESTO DE OBRA S/. 835,528.57


B GASTOS DE SUPERVISION (5.00%) S/. 41,776.43C GASTOS NOTARIALES Y ADMINISTRATIVOS S/. 2,500.00D GASTOS DE PROCESO DE LICITACION DE SUPERVISOR OBRA S/. 1,000.00

EGASTOS DE PUBLICIDAD DE EJECUCION DE OBRA Y PROCESOS DIVERSOS S/. 2,000.00

F COSTO DE EXPEDIENTE TECNICO S/. 30,000.00 PRESUPUESTO TOTAL DEL PROYECTO S/. 912,805.00

4.2.13. Características geométricas del pavimentoPavimento

Longitud : 848.03 ml

Ancho min : 3.50 m.

Ancho Max : 7.00 m.

Espesor Carpeta concreto : 0.20m

Espesor Carpeta Base : 0.15 m.

Espesor Carpeta Sub Base : 0.20 m.

4.2.14. Vida útil del pavimento La vida útil del pavimento es de 20 años

4.3. JUSTIFICACION DE ELECCION DEL PROYECTO

El presente proyecto se justifica por lo siguiente

Como futuros ingenieros la razón por la cual escogimos el proyecto fue el de ir familiarizándonos y conociendo tanto in-situ como en gabinete el diseño y ejecución de proyectos de pavimentación.

Como estudiantes de ingeniería el grupo eligió este proyecto debido al interés de nuestros integrantes en demostrar con valores exactos la interacción del pavimento tanto rígido como flexible sobre el tramo de la obra que se eligió; la cual originalmente se está ejecutando en pavimento rígido, teniendo en cuenta principalmente el comportamiento e importancia del asfalto en la estructura del pavimento flexible.

Nuestro grupo debido al interés por entender el funcionamiento empírico y diseño de los 2 tipos de pavimento a estudiarse ,conocer los métodos de diseño y los ensayos y estudios respectivos tomados en campo para el posterior diseño ,identificando los ensayos y estudios comunes a emplearse en el diseño los 2 pavimentos .

Este proyecto se elige debido al interés de seguir paso a paso la ejecución de un proyecto de construcción de un pavimento rígido.

Entender el impacto de una obra de pavimentación en una zona que carece de ello. Ver la problemática de la zona al no tener un pavimentado.

4.4. JUSTIFICACION DE EJECUCION DEL PROYECTO

Este proyecto se ejecutara debido a que la falta de pavimentación afecta a los transeúntes los cuales buscan vías alternas para poder circular ocasionando pérdida de tiempo y dinero, también para facilitar la circulación de vehículos evitando así malograrse por la presencia de baches, con la ejecución se pretende superar todo ello.


4.5. METAS FISICAS

El presente trabajo de investigación tiene como fin que al final del proyecto se llegue a concretar las siguientes metas físicas:

El esclarificado de terreno de la Urb. Leoncio Prado cuadra 6 con 100 metros de longitud y 20 metros de ancho con el objetivo de mejorar la base.

La construcción de la subasse con material de cantera. Habiéndose realizado los estudios de suelo (CBR) y de tráfico se procederá al diseño y posterior

a ello la construcción de un pavimento de espesor de 0.2m con concreto de resistencia

210 Kgcm2

.

4.6. CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

En el presente trabajo se ha diseñado el pavimento flexible donde se tiene una subrasante de , base de , superficie de rodadura de , espesor de , con un tiempo de vida útil de 20 años.

En el presente trabajo se ha diseñado el pavimento rígido con un espesor de losa de concreto de 19.89 cm., base de , superficie de rodadura de , espesor de , con un tiempo de vida útil de 20 años.

Vemos que el ESAL y el módulo de resilencia se usan tanto para el pavimento rígido como el flexible.

Se concluye que desde todo punto de vista es conveniente construir pavimento rígido sobre nuestro tramo teniendo en cuenta que aquí en la ciudad de Huánuco no existen plantas de asfalto en caliente.


5. MEMORIA DE CÁLCULO

1.2.3.4.5.

5.1. DISEÑO DEL PAVIMENTO FLEXIBLE

1.2.3.4.5.

5.1.5.1.1. CONSIDERACIONES DE DISEÑO

En esta parte se seleccionan los factores apropiados. Para el diseño estructural de

pavimentos asfalticos, como son las características de tráfico, clima y condiciones de la

Sub-rasante.

I. CLASIFICACION DE LA CARRETERA Y CALLESLa clasificación racional consiste organizar las carreteras y calles en diferentes clases o

sistemas de acuerdo al tipo de servicio que estos proporcionan.


II. BASES PARA EL DISEÑO

El pavimento se considerará como un sistema elástico multicapa donde cada capa está

caracterizado por su módulo de elasticidad y su coeficiente de POISSON.

El tráfico esta expresado por el número de repeticiones de un eje simple equivalente a 80 KN

(1800lb), aplicando al pavimento en dos juegos de ruedas duales.

III. PAVIMENTOS CON BASE Y SUB-BASE GRANULAR

CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALESTodos los materiales se caracterizan por un módulo de elasticidad llamado también módulo

dinámico para el caso de mezclas asfálticas o módulo de resistencia para el caso de

materiales granulares no tratadas y por el coeficiente de Poisson.

MEZCLAS DE ASFALTO EMULSIFICADOLas mezclas de asfalto emulsificado están caracterizados por 3 tipos de mezclas (ver tabla

Nº2).

TABLA Nº02TIPO ITIPO IITIPO III

Mezclas producidos con agregados procesados de graduación densaMezclas producidas con agregados semi procesadosMezclas producidas con arenas o arenas limosas

Los valores del módulo dinámico para estos tres tipos de mezclas están en función al

tiempo de curado.

MATERIALES GRANULARES NO TRATADOSLos módulos de resistencia de estos materiales no tratados varían con las condiciones de

esfuerzos en el pavimento.


IV. ANALISIS DE TRÁFICO

Para el diseño del pavimento se consideran varios factores que influyen en este; uno de estos factores y

de importancia considerable es el tipo y cantidad de vehículos que transitan por la vía, ya que las cargas

que estos transmitan al terreno, juntamente con las características de soporte de este, determinarán los

espesores de las capas que van a conformar el pavimento.

Es necesario determinar en un primer momento el número de vehículos que transitan por las calles de la

zona del proyecto y las cargas por ejes de estos.

Para poder obtener la cantidad y el tipo de vehículos que transitan y transitarán por esta zona se ha

realizado el respectivo Estudio de Tráfico Vehicular.

En el presente trabajo se especifica el estudio de tráfico vehicular para la cuadra 6 de la Urb. Leoncio

Prado

IMD

- Urb. Leoncio Prado cuadra 6 1,097 vehículos/día

Se procederá a calcular el número de repeticiones por eje equivalente de 18,000 libras y juntamente con

el valor del CBR obtenido en el estudio de suelos realizado, determinará los espesores de las capas del

pavimento.

Cálculo del ESAL (Número de Repeticiones por Eje Equivalente)

Según el Instituto del Asfalto la expresión del ESAL está dado por:

ESAL=∑ FiNi xG x D x L xY x365

Factor de eje equivalente ∑ FiNi.- es el número de cargas equivalentes que definen el daño por paso, sobre una superficie de rodadura debido al eje en cuestión, en relación al paso de un eje de carga estándar que usualmente es de 18 Kips = 18000 Lb. Este factor, según el Instituto del asfalto, tiene un cálculo un poco complejo pero podemos hacerlo de una manera similar, que simplifiquen los cálculos y que en la práctica nos brindan los mismos resultados. Lo que se hace es dividir la carga que pasara por el eje en una carga que es la tercera parte y en otra que será los 2/3 parte de la carga, luego dividirla entre 18000 y elevarla al exponente 4; este resultado se multiplica por el número de repeticiones por día.

G: Es el factor de crecimiento, que depende del periodo de diseño y de la tasa de crecimiento del tráfico vehicular. Y que viene dado por:


G=(1+r) y−1

r Donde “r” es la tasa de crecimiento anual del trafico anual que normalmente oscilan entre 2% a 5%.

D: Es el factor de distribución en dirección, que depende del número de sentido que hay por calzadas y que es igual a 1 si es de un sentido y es 0.5 si es de doble sentido.

L: Factor de distribución por carril. Que depende del número de carriles por sentido, por ejemplo si solo tiene un carril por sentido este factor es igual a 1, si se tienen dos carriles por sentido este factor es igual a 0.8, si se tienen 3 carriles por sentido este factor es igual a 0.6 y si se tienen 4 carriles por sentido este factor es igual a 0.5.

Y: Periodo de diseño. Es el número de años que tendrá que pasar para que nuestro pavimento deje de operar con la serviciabilidad con la cual se diseñó. Teniendo en cuenta estas definiciones previas procedemos a diseñar nuestro pavimento, para lo cual se adjunta el ETV (estudio de tráfico vehicular) .

ESAL: Urb. Leoncio Prado

TIPO DE VEHICULO

PESO

SECO

(Kg)

PESO

ÚTIL (Kg)

CARGA

TOTAL (Kg)

CARGA TOTAL

(Lb)

CARGAS POR EJES

DE VEHÍCUL

O (Lb)

NÚMERO DE REPETICIONE

S POR DÍA (Ni)

EALF Fi Ni

Moto 90 180 270 595.242 198.414 1891.47638E-

082.78544E-

06

396.828 1892.36221E-

074.45671E-

05

Motocar 270 250 520 1,146.392 382.131 1402.03122E-

072.84371E-

05

764.261 1403.24996E-

060.00045499

4

Ticos 450 380 830 1,829.818 609.939 2751.31843E-

060.00036256

8

1,219.879 2752.10949E-

050.00580108

5

Autos 1190 420 1610 3,549.406 1,183.135 1201.86658E-

05 0.00223368

2,366.271 1200.00029865

40.03573887

3Station Wagon 1250 450 1700 3,747.820 1,249.273 159

2.32028E-05

0.003696975

2,498.547 1590.00037124

40.05915159

8

Combi 2500 1500 4000 8,818.400 2,939.467 440.00071118

80.03152931

4

5,878.933 440.01137900

10.50446902

7

Custer 3200 2000 520011,463.92

0 3,821.307 80.00203122

30.01557270

8

7,642.613 80.03249956

40.24916332

1

Camioneta 1450 1000 2450 5,401.270 1,800.423 1160.00010009

40.01157755

2 3,600.847 116 0.00160150 0.18524082


6 8

Camiones 2E 4600 3500 810017,857.26

0 5,952.420 340.01195870

8 0.40659606

11,904.84

0 340.19133932

26.50553695

5

Camiones 3E 5900 4600 1050023,148.30

0 7,716.100 120.03376769

10.41646819

3

15,432.20

0 120.54028306

16.66349108

9

Camiones 4E 7200 8000 1520033,509.92

011,169.97

3 00.14829227

40.04943075

8

22,339.94

7 02.37267638

30.79089212

8

15.9374834

9

Con los datos indicados se procede a calcular el ESAL de diseño, empelando para ello la

siguiente expresión:

ESAL = ∑ Fi Ni x G x D x L x Y x 365

ESAL = 106, 259.48 (Urb. Leoncio Prado)

CÁLCULO DEL MÓDULO DE RESILENCIA DE LA SUB RASANTE “Mr”.

En el Estudio de Suelos realizado se ha determinado el CBR al 95% de muestras de 06 calicatas

obteniéndose los siguientes valores de CBR.

En la zona periferia de la A. V. FONAVI II comprendida por la Urb. Leoncio Prado se considera el C.B.R.

según la recomendación planteada en el Manual de Diseño de Espesores de Pavimento del Instituto del

Asfalto, por lo que para este caso se asumirá el valor mínimo recomendado del C.B.R. = 10%.

Mr (MPa) = 10.3 x C.B.R.Por lo tanto el Módulo de resilencia es:

Mr (MPa) = 103 MPa

DISEÑO DE ESPESORES DE LAS CAPAS DEL PAVIMENTO

El diseño del pavimento, como lo dice el Manual del Ministerio de Transporte y Comunicaciones, depende básicamente de dos factores:


Las cargas de tráfico vehicular (ESALs). Las características de la subrasante sobre la que se asienta el pavimento (CBR).

Brevemente haremos una descripción de cada uno de estos factores.El diseño de los espesores de las capas del pavimento flexible, se realizará empleando el método del

Instituto del Asfalto. Con los valores obtenidos anteriormente del número de repeticiones por eje

equivalente (ESAL) y el módulo de resilencia de la sub rasante (Mr), se procede a determinar el espesor

de la carpeta asfáltica empleando la Carta de Diseño A – 12 del MS-1, “Base de Agregados no Tratados de 300 mm de Espesor”, del Instituto del Asfalto; en donde para:

La Urb. Leoncio Prado:

Mr = 103 MPaESAL = 106, 259.48

Con los datos obtenidos de ESAL y MR, para una base de agregados no tratados de 300 mm, en la carta

Nº A-12 del MS-1, donde 150 mm serán de base-granular de buena calidad y la diferencia estará

constituida por una sub-base de menor calidad.

Se tiene:

75 mm de concreto asfáltico

150 mm de base de agregados no tratados

150 mm de sub-base de agregados no tratados

Pero por conveniencia económica y de disposición de los materiales se optó por la siguiente estructura:

50 mm (2") de concreto asfáltico a base de mezcla emulsificada. Siendo este el espesor mínimo utilizado en las carpetas preparadas en frío para el nivel de tráfico existente.

150 mm (6") de base de agregados no tratados

200 mm (8") de sub-base de agregados no tratados

400 mm (16") de espesor total.

Donde 1" de mezcla emulsificada fue reemplazada por 2" de sub-base de agregados no tratados.

5.2. DISEÑO DEL PAVIMENTO RIGIDO Se adjuntan las hojas de cálculo


6. PLANOS DEL PROYECTO


7. PANEL FOTOGRÁFICO

FOTO Nº 01: En la fotográfica se observa la cuadra N°6 que perteneciente a la Urb. Leoncio Prado, este será el tramo sobre el que diseñaremos los pavimentos tanto rígido como flexible.

FOTO Nº 02: Otra fotografía en donde se observa a la motoniveladora perfilando la subrasante.


FOTO Nº 03: En la fotográfica se observa el riego con camión cisterna de la subrasante con fines de compactación.

FOTO Nº 04: Otra fotografía en donde se observa la subrasante en proceso de perfilado.


FOTO Nº 05: En la fotográfica se observa la carretera hacia el aeropuerto de Huánuco, un ejemplo de pavimento flexible en nuestra ciudad.

FOTO Nº 06: Otra fotografía en donde se observa un ejemplo de pavimento rígido en nuestra ciudad.


FOTO Nº 07: En la fotográfica se observa la reubicación de postes durante la ubicación de la obra.

FOTO Nº 08: Otra fotografía en donde se observa la capa de rodadura de nuestro pavimento rígido.


FOTO Nº 09: En la fotografía véase la jardinea ya culminada.

trabajo final materriales de construccion

Engineering