02 mem pavimentacion alquihue

Jaime Castillo Brevis - INGENIERO CIVIL 11 ½ Poniente N°0333 -TALCA Fono: 76836857 e-mai l:[email protected]

PAVIMENTACION VILLA ALQUIHUE, COMUNA DE SAN JAVIER

INDICE

Pag

1. PRESENTACION ............................................................................................. 1

2. UBICACION ......................................... ............................................................ 2

3. CARACTERISTICAS DEL SUELO DE FUNDACION ............ .......................... 3

4. OBRAS DE PAVIMENTACION ............................ ............................................ 4

4.1 Obras de pavimentación existente ................................................................ 4

4.2 Obras de pavimentación proyectada ............................................................. 4

4.3 Diseño Geométrico. ....................................................................................... 5

4.4 Alineamientos Verticales ............................................................................... 7

4.5 Tráfico Solicitante .......................................................................................... 8

5. PAVIMENTACIÓN DEFINITIVA .......................... ............................................. 8

5.1 Espesores Adoptados ................................................................................... 9

5.2 Coeficiente nivel de confiabilidad: (ZR) ....................................................... 10

5.3 Desviación Normal: (So) .............................................................................. 10

5.4 Coeficiente de drenaje: (Cd) ........................................................................ 11

5.5 MODULO RESILIENTE: .............................................................................. 11

5.6 Indice de Serviciabilidad: (p)........................................................................ 12

5.7 COEFICIENTES ESTRUCTURALES .......................................................... 12

6. EVACUACIÓN DE AGUAS LLUVIA ........................ ...................................... 13

6.1 OBRAS DE AGUAS LLUVIA PROYECTADA.............................................. 13

6.2 ESTIMACIÓN DE LA TORMENTA DE DISEÑO ......................................... 14

6.3 ESTIMACIÓN DE LOS CAUDALES DE DISEÑO ....................................... 15

6.4 DISEÑO DE ZARPAS ................................................................................. 17

Diseño de Zarpas ............................................................................................... 17

Diseño de Canales ............................................................................................. 18


ANEXOS ANEXO 1: PLANO DE LOTEO

ANEXO 2: MECANICA DE SUELOS

ANEXO 3: DISEÑO DE PAVIMENTACION

ANEXO 4: SET DE FOTOGRAFIAS

ANEXO 5: CERTIFICADO DE APR

ANEXO 6: DISEÑO DE CANAL

MEMORIA PAVIMENTACION Villa Alquihue


PROYECTO PAVIMENTACION VILLA ALQUIHUE,

COMUNA DE SAN JAVIER

1. PRESENTACION La Municipalidad de SAN JAVIER, ha contratado al Ingeniero Civil Jaime Castillo Brevis, para el desarrollo del proyecto “Diseño Pavimentación VILLA ALQUIHUE”, de la Comuna de SAN JAVIER. El objetivo general del estudio es definir a nivel de proyecto y diseñar la solución más conveniente para ejecutar la pavimentación de dicho loteo. Este proyecto se enmarca dentro del Programa de Pavimentación Participativa, y pretende la ejecución de la pavimentación de este sector.

Figura N°1 : Ubicación Regional de Alquihue

Alquihue



2. UBICACION La VILLA ALQUIHUE, se encuentra ubicada dentro de la localidad de Alquihue, en la comuna de San Javier, Provincia de Linares, VII Región del Maule. Las coordenadas geográficas son 35º,38´ latitud Sur y 71º,48´ longitud Oeste aproximadamente.

El acceso a esta Villa, se realiza a través de la Ruta Los Conquistadores Ruta L-30-M. Aproximadamente 1 km Pasado el río Loncomilla se dobla hacia el sur, tomando la ruta 126. Frente al Km 3 de esta ruta se encuentra la VILLA ALQUIHUE.

Figura N°2: Ubicación Vial VILLA ALQUIHUE

Villa Alquihue



3. CARACTERISTICAS DEL SUELO DE FUNDACION Para determinar la característica del suelo y las condiciones de fundación de las estructuras de pavimentación de este proyecto, se utilizaron dos calicatas realizadas en el sector. Los ensayos realizados sobre estas calicatas son los siguientes:

- Granulometría - Limites de Atterberg. - Proctor Modificado - CBR.

El informe de mecánica de suelos sobre esta muestra se adjunta en anexo del presente informe.

Cuadro Nº 1 Ubicación de calicatas

Número Ubicación CBR (%) Calicata Nº 1 Calle Los Quillayes 11 Calicata Nº 2 Calle Los Arrayanes 11

Estas muestras de suelo describen las características de los estratos de los suelos presentes en la VILLA ALQUIHUE, las cuales se describen a continuación.

H = 1 : 50ESC. V = 1 : 50

DETALLE DE CALICATAS

FECHA EJECUCION: ABRIL 2013NO SE ENCONTRO NAPA EN EL POZO

1.20

POZO N°1

1.00

0.20

POZO N°2

Suelo de maicillo y arcilla arenosacolor cafe claro, seco,Presencia de material petreoTam. maximo 2"

Tierra Vegetal.

FECHA EJECUCION: ABRIL 2013NO SE ENCONTRO NAPA EN EL POZO

Suelo de maicillo y arcillacolor cafe claro, seco, plasticidad baja,sin presencia materia organicaTam. maximo 2 mmHumedad baja

Calle Los Quillayes Calle Los Arrayanes



4. OBRAS DE PAVIMENTACION

Fotografía N°1: VILLA ALQUIHUE

4.1 OBRAS DE PAVIMENTACIÓN EXISTENTE En La VILLA ALQUIHUE, las obras existentes son:

• Entrada pavimentada a la Villa (desde la Ruta 126) • Calles de tierra • Existencia canal escurrimiento aguas lluvia en la entrada

4.2 OBRAS DE PAVIMENTACIÓN PROYECTADA A continuación se presentan las obras de pavimentación de los sectores involucrados en este estudio, e incluyen lo siguiente:

• Soleras. • Zarpas. • Veredas. • Colocación carpeta Asfáltica c/ Base Granular.



Para el diseño de los espesores de la calle, se utilizó el método de cálculo de la AASHTO 93 de pavimentos flexibles, el cual se encuentra en el capítulo 5 de la presente memoria. Las vías de pavimentación con sus respectivos anchos de calzada y longitud para este proyecto son las siguientes:

CALLES / PASAJES Ancho

Calzada (m) Longitud Calle (m)

Calle Nº1 – Los Quillayes 6,0 258 Calle Nº2 – Los Arrayanes 6,0 257 Calle Nº3 – Los Eucaliptus 6,0 60 Calle Nº4 – Los Maquis 6,0 30 Calle Nº5 – Poniente 6,0 23 Pasaje Nº1 – El Boldo 3,0 41

Nota: De acuerdo a loteo existente y el ancho entre líneas de cierro de esta vía, se proyectan calzadas de 6,0 de ancho con vereda de acceso de 1,20 metros por ambos costados y un pasaje al final de la Villa de 3,0 metros de ancho. PROYECTO VIAL.

4.3 DISEÑO GEOMÉTRICO. Para definir el diseño geométrico del proyecto se determinan los parámetros y alineamientos que permiten definir el trazado en planta y elevación de cada una de las calles en estudio. El diseño respeta las normas y procedimientos establecidos en el Manual de Diseño de Vialidad Urbana del MINVU (REDEVU), Recomendaciones para el diseño del Manual de Carreteras (MOP) y requisitos específicos del SERVIU VII Región, según las características de tránsito y físicas de las vías locales. Parámetros de diseño Los parámetros geométricos que se utilizarán para la determinación de los trazados planimétricos y altimétricos en conformidad a la normativa vigente son: a) Las características físicas de las vías. b) Las velocidades de diseño. Lo anterior atendiendo a la clasificación vial de cada una de las calles.



En general, las calles en estudio se encuentran planimétricamente definidas por los elementos contenidos en ellas, son en las líneas de edificación, soleras, aceras, pavimentos existentes, etc., los que usualmente no se ajustan a un trazado vial que respete las normas de diseño. Velocidad de diseño Las velocidades de diseño están comprendidas entre los valores de 30 y 40 km/h., considerando tipos de vías, flujo predominante de automóvil, topografía, anchos de calles y pendientes longitudinales. En el Cuadro Nº4.1 se presentan las recomendaciones de velocidades de diseño según la clasificación de las vías contenidas en el Manual de Vialidad Urbana, Vol. 3, (REDEVU).

CUADRO N°4.1. VELOCIDAD DE DISEÑO SEGUN TIPO DE VIA

CLASIFICACION DE LA VIA VELOCIDAD DE DISEÑO (Km/h) Troncales Colectoras – Distribuidoras Servicio Locales

50 – 80 40 – 50 30 – 40 máx. 30

Fuente: Técnicas de Pavimentación MINVU - REDEVU En el Cuadro Nº4.2 están contenidas las velocidades de diseño adoptadas, considerando las características propias de cada calle analizada.

CUADRO N°4.2. VELOCIDADES DE DISEÑO ADOPTADAS (Km/h)

TIPO VIA V (Km/h) Calles

Pasajes 40 30

Fuente: Elaboración Propia Diseño Geométrico en Planta La planta de una calle se define en torno a uno o más ejes, que consisten en una sucesión continua de rectas y curvas. Estas últimas, por lo general, son arcos de circunferencia. En las calles en estudio los alineamientos son rectos, como es lo habitual en las calles de una ciudad. Por lo tanto, los alineamientos horizontales se diseñarán teniendo presente estas consideraciones y las velocidades consideradas en el Cuadro Nº4.2.



4.4 ALINEAMIENTOS VERTICALES Los alineamientos verticales se diseñarán teniendo presente las velocidades indicadas en el Cuadro Nº4.2 y siguiendo en general las siguientes condiciones:

1. Pendiente longitudinal: Similar a la existente en Terreno. 2. Curvas verticales: Diseñadas con el criterio de visibilidad de

parada. 3. Constante de la curva: k > 150, para V = 30 km/h

k > 250, para V = 40 km/h k > 550. para V = 50 km/h

Fuente: REDEVU – MIDEPLAN. Año 1998 Parámetros de Visibilidad de Parada Curvas verticales Convexas: Se considera la visibilidad de parada sobre un obstáculo fijo situado sobre la pista de tránsito y a la altura de los ojos del conductor sobre la rasante de esta pista. El parámetro queda dado por:

Kv = Dp2 / 4,26 Kv = Parámetro Curva vertical Convexa (m.) Dp = Distancia de parada f(v) (m) Curvas verticales Cóncavas: Se considera la visibilidad de parada nocturna sobre un obstáculo fijo que debe quedar dentro de la zona iluminada por los faros del vehículo. El parámetro queda dado por:

Kc = Dp2 / (1,2 + 0,035*Dp) Kv = Parámetro Curva vertical Cóncava (m.) Dp = Distancia de parada f(v) (m) Longitudes mínimas de Curvas verticales Conviene evitar los desarrollos demasiado cortos de las curvas verticales, que se producen cuando el ángulo θ es pequeño y se usan valores de K próximos a los mínimos. Por ello se recomienda hacer que 2T (m) >= 2/3 V (km/h) . Es decir, que el desarrollo en metros sea mayor o igual a 2/3 del número de km/h de la velocidad de diseño.



CUADRO N° 4.3 PARAMETROS MINIMOS EN CURVAS VERTICALES POR CRITERIO VISIBILIDAD DE PARADA

V (km/h) 20 30 40 50 60 70 80 K 100 150 250 550 1000 1750 2800 Kv 100 150 250 400 550 750 1000 Kc 150 250 450 800 1200 1750 2400

Fuente: REDEVU – MIDEPLAN. Año 1998

4.5 TRÁFICO SOLICITANTE El tránsito de diseño de cada calle se determinará a partir de las recomendaciones del MINVU, en su código de Normas y Especificaciones Técnicas de Obras de Pavimentación. Las vías se clasifican según el ancho de la calzada, velocidad de diseño, longitudes funcionales, conexiones a vías de importancia y otros parámetros de diseño, que permiten situarlas dentro de una categoría y por lo tanto, estimar un tránsito solicitante expresado en Ejes Equivalentes para un periodo de diseño de 20 años.

5. PAVIMENTACIÓN DEFINITIVA El proyecto de pavimentación considera la colocación de solera, veredas, carpeta asfáltica sobre una base granular estabilizada, de acuerdo a los perfiles longitudinales y transversales de los planos del proyecto: El diseño del pavimento flexible se hará utilizando el método AASHTO 93, recomendado por el Código de Normas Minvu 2010. Cartillas de diseño propuestas para vías de servicio, locales y pasajes, con base y subbase granulares.



A continuación se describe el procedimiento para el cálculo estructural del pavimento.

5.1 ESPESORES ADOPTADOS De acuerdo al método descrito los espesores calculados de las capas estructurales para la pavimentación de calles y pasajes son: Para el diseño de las distintas capas de la carpeta de rodado, se ha usado el CBR correspondiente al valor obtenido de las muestras de suelo, realizado en laboratorio debidamente autorizado, como Controlab, las cuales se adjuntan en anexos. En este caso se realizaron 2 muestras de suelo, el CBR resultante en ambas fue de 11%, de acuerdo al tipo de suelo muestreado. Este suelo es de regular estado, es necesario mejorar la su-base. De acuerdo a los datos anteriores, se proyecta el siguiente espesor de capas:

CALLES: • Carpeta Asfáltica e = 6 cm • Base estabilizada CBR>=80% e = 15 cm • Sub-Base estabilizada CBR>=40% e = 20 cm



PASAJES: • Carpeta Asfáltica e = 5 cm • Base estabilizada CBR>=80% e = 15 cm • Sub-Base estabilizada CBR>=40% e = 15 cm

En caso que durante la construcción de las obras se detecte sectores con capacidades de soporte al nivel de subrasante consistentemente superiores y/o inferiores a las de diseño, se deberá dar aviso oportunamente a la Inspección Técnica a objeto que, de ser necesario, ésta disponga las modificaciones de proyecto requeridas a la luz de los cálculos detallados en los puntos anteriores y según lo indicado en las Especificaciones Técnicas Generales del proyecto, en el ítem “Mejoramiento de Subrasante”. En caso de encontrar la napa muy superficial, a una profundidad menor a 0,70 m se deberá aumentar el espesor de la sub-base de material granular en 0,30 m. y considerar el uso de geotextil para evitar la contaminación de la capa granular.

5.2 COEFICIENTE NIVEL DE CONFIABILIDAD: (ZR) El coeficiente correspondiente al nivel de confiabilidad (R%) adoptado, refleja la probabilidad de que el pavimento tenga un comportamiento mejor o igual al previsto, se obtiene del Cuadro N°5.1.

CUADRO N°5.1 VALORES DEL COEFICIENTE CORRESPONDIENTE

Para calles: 75% de Nivel de confiabilidad. ZR = 0,674

5.3 DESVIACIÓN NORMAL: (SO) La desviación Normal del error, combina la estimación del tráfico y el modelo de deterioro.

El valor recomendado y adoptado corresponde a: So = 0,45



5.4 COEFICIENTE DE DRENAJE: (CD)

CUADRO N°5.2 (Tabla 16-1) VALORES DEL COEFICIENTE CORRESPONDIENTE

El valor adoptado en este estudio es 0.90%.

5.5 MODULO RESILIENTE: El suelo se caracteriza por el módulo resiliente. En este caso se incluyen las relaciones que correlacionan el modulo resiliente con el CBR.



5.6 INDICE DE SERVICIABILIDAD: (P) La pérdida de serviciabilidad (∆p) representa la baja de ésta en un periodo de diseño dado. Para 20 años de vida del pavimento, se estima un índice final de 2.0, luego:

2.20.22.4 =−=∆p

5.7 COEFICIENTES ESTRUCTURALES Los coeficientes de cada capa dependen de las propiedades de los materiales. Para condiciones normales de diseño se deberán adoptar los siguientes valores:



CUADRO N°5.3 COEFICIENTE ESTRUCTURAL SEGÚN CAPA

6. EVACUACIÓN DE AGUAS LLUVIA En las calles y pasajes en la actualidad las aguas lluvias vierten a canal existente a inicio de la Villa Alquihue. La pavimentación considera el escurrimiento de aguas lluvia a través de las zarpas de la calle existente.

6.1 OBRAS DE AGUAS LLUVIA PROYECTADA A continuación se presenta el diseño de las obras de evacuación de aguas lluvias. Dicho diseño consiste en las siguientes obras: ♦ Se ejecutarán zarpa de ancho 50 cm, para el escurrimiento de aguas lluvia. ♦ Se propone la limpieza de las obras del canal de agua lluvia existente.

♦ Realizar obra de descarga lateral, que evacue las aguas lluvia hacia canal

existente en calle Los Eucaliptus

La estimación de los caudales de aguas lluvia que se producirán, está basado en el método de las áreas aportantes del sector, el que se explica más adelante (Método Racional).



Fotografía N°2: Obra de arte existente con tubería D-600

6.2 ESTIMACIÓN DE LA TORMENTA DE DISEÑO La tormenta de diseño será la correspondiente a la precipitación máxima diaria, para los periodos de retorno para los cuales se diseñará cada obra. Para el diseño de Colectores y Zarpas los Periodos de retorno de las tormentas de diseño son los siguientes: Colectores: T=5 años Zarpas: T=2 años Para la estimación de la precipitación máxima diaria, asociada al Periodo de Retorno T, se recurrirá a relaciones de frecuencia, que relacionan valores de precipitaciones máximas en 24 horas para un periodo de retorno T=10 Años, con precipitaciones para otros periodos de retorno. El valor de la precipitación máxima en 24 horas, para un periodo de retorno de 10 años, es obtenido de la tabla del Manual de Carreteras Volumen 3, la cual presenta valores estadísticos para dichas precipitaciones en distintas zonas del país. En este caso, se seleccionó la precipitación máxima de Linares, la cual corresponde:

mmP 2,781024 =

Para obtener la Precipitación Máxima diaria se recurre a la siguiente relación, duración frecuencia:



TT CFkPP ⋅⋅= 10

2412 En donde:

Para el Coeficiente de frecuencia se recurrió a los valores publicados por el manual de Carretera V3 para ciudades chilenas de la tabla “Factores de Duración y Frecuencia“. Para la ciudad de Linares se tienen los siguientes valores: CF2 = 0,53 CF5 = 0,80 De esta manera las precipitaciones de diseño, para los dos periodos de retorno son:

6.3 ESTIMACIÓN DE LOS CAUDALES DE DISEÑO Para la estimación de los caudales que provoca la tormenta, se recurrirá a la fórmula racional:

T retorno de periodo el para ,Frecuencia de eCoeficient :CF

1,1 diarias máximas

ionesprecipitac con horas 24 en máximas ionesprecipitac de relación de Factor : k

T. retorno de periodo e para diaria máxima iónPrecipitac : P

T

T12

=

6,3Aic

Q⋅⋅=

[ ][ ]mm 82,68

mm 59,455

12

212

=

=

P

P



En donde: Q : Caudal (m3/s) c : Coeficiente de escorrentía A : Area aportante (Km2) i : Intensidad lluvia de diseño (mm/hrs) Para los valores de los factores de la fórmula racional, se utilizaron los siguientes valores: a) Coeficiente de escorrentía: Se escogió el valor 0.5, el cual corresponde a zonas medianamente urbanizadas. b) Areas aportantes: Se definieron las áreas aportantes, de acuerdo a la topografía del lugar, las cuales se pueden observar en plano adjunto en el presente informe. c) Intensidad de la Lluvia de Diseño: La intensidad de diseño es la producida por la precipitación de diseño definida en el punto 7.0, y está dada por:

En donde:

El Coeficiente de duración de la tormenta, asocia el valor de precipitación máxima diaria con la precipitación de la tormenta de duración t. En este estudio se recurrió a la expresión de Grunsky:

En donde t, es el tiempo de duración de la tormenta en horas. Duración de la Tormenta Para la definición de la duración de la tormenta, se recurrió a fórmulas empírico teóricas, que definen el tiempo de Concentración de la cuenca de acuerdo a las condiciones de esta. Se utilizaron las relaciones mostradas en el cuadro 8.1:

tCdP

iT

12 ⋅=

24t

Cd =

[ ]

[ ]hratormentaladeduracióndeTiempo:t

tormentaladeDuracióndeeCoeficient:Cd

.diaria.máximaiónPrecipitac:P

mm/hraentormentaladeIntensidad:iT

12



Cuadro 8.1 Determinación de tiempos de Concentració n. Autor o Método Fórmula Observaciones Kipich

385.0

77.0

c SL

4t ⋅= Desarrollada con Datos SCS para áreas rurales de Tenesse

Giandotti )

H8.0L5.1A4

(60tc ⋅⋅+⋅⋅=

Recomendada para áreas menores de 200 hás y pendientes apreciables

Velocidad media de Escurrimiento )

V6.3L

(60tm

c ⋅⋅=

4886.0m S668.3V ⋅=

[ ][ ]

[ ]estudiado punto el sobre cuenca la de media Altura: H

km cuenca la de Area:A

m/m Pendiente : S

km principal cauce del Largo :L

min iónConcentrac de Tiempo:t

2

c

Para las cuencas pequeñas, se escogió una tormenta de diseño de duración de 10 min.

6.4 DISEÑO DE ZARPAS Dados los caudales de aguas lluvia a evacuar, estimados en el capítulo anterior, se procede a la verificación hidráulica de zarpas.

DISEÑO DE ZARPAS La capacidad de las zarpas se evalúa mediante la ecuación de Manning, para la sección triangular que se forma por la zarpa y la solera, la ecuación que entrega dicha capacidad es la siguiente:

32

23

8

Z11

Zxyxix

nZ

x315Q

++=

donde: Z : Pendiente transversal de zarpa

n : Coef. de Manning (para concreto afinado = 0,012) i : Pendiente longitudinal (m/m) y : Altura del escurrimiento



Figura 9.1 Determinación de Capacidad en Zarpas En general se verificaron las zarpas que reciben la mayor cantidad de caudales, para la uniformidad de los diseños, escogiéndose un ancho de zarpa de 50 cm, y un bombeo de 6%.

DISEÑO DE CANALES La capacidad de los canales se evalúa mediante la ecuación de Manning, para la sección trapezoidal que se forma. La ecuación que entrega dicha capacidad es la siguiente:

[ ]sm

Pmn

AiQ

3

32

35

*

*=

donde: Q : Caudal de Escurrimiento (m3/s)

A : Sección transversal del canal (m2) Pm : Perímetro mojado del canal (m)

n : Coef. de Manning (para canal hormigón= 0,020) i : Pendiente longitudinal (m/m) En el siguiente esquema se muestran mejor los parámetros para el cálculo de la capacidad.



b1

h

b2

Figura 1.3 Determinación de Capacidad en Canales donde: h = Altura de escurrimiento (m) b1 = Ancho basal inferior (m) b2 = Ancho basal superior (m) En anexo Nº4 se muestra el comportamiento hidráulico de canales.

TALCA, OCTUBRE 2013

02 mem pavimentacion alquihue

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