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FACULTAD DE INGENIERÍA

Carrera de Ingeniería Civil

REINGENIERIA EN LA AMPLIACIÓN DE LA CARRETERA DEL CC. PP HERBAY ALTO - CC.

PP ISLA ALTA PARA EL MEJORAMIENTO DE LA ACCESIBILIDAD VIAL

Trabajo de Investigación para optar el Grado Académico de Bachiller en Ingeniería Civil

IVAN NAJARRO JUÁREZ

CARLA MELISSA QUINTERO HUALLPA

JAKELYN SOLEDAD QUISPE VÁSQUEZ

JACKELIN ZANABRIA VILLANO

Asesor:

Dr. Ing. José Carlos Matías León

Lima- Perú 2020

2

CONTENIDO

RESUMEN ..................................................................................................................... 10

ABSTRAC ...................................................................................................................... 11

1. Descripción del problema del proyecto o solución por crear ............................. 12

1.1. Descripción de la Realidad Problemática ........................................................ 12

1.2. Delimitación de la Investigación ..................................................................... 13

1.2.1. Delimitación geográfica ........................................................................... 13

1.2.2. Delimitación temporal .............................................................................. 13

1.2.3. Delimitación temática ............................................................................... 13

1.3. Formulación del Problema de Investigación: .................................................. 13

1.3.1. Problema Principal ................................................................................... 13

1.3.2. Problemas Secundarios ............................................................................. 13

1.4. Objetivos de la Investigación ........................................................................... 14

1.4.1. Objetivo General....................................................................................... 14

1.4.2. Objetivos Específicos ............................................................................... 14

1.5. Justificación e Importancia .............................................................................. 14

2. Expediente Técnico ............................................................................................ 15

2.1. Memoria Descriptiva ....................................................................................... 15

2.1.1. Antecedentes ............................................................................................. 15

2.1.2. Ubicación .................................................................................................. 16

2.2. Alcances de la propuesta .................................................................................. 17

2.2.1. Áreas involucradas ................................................................................... 17

2.2.2. Normas y Códigos vigentes ...................................................................... 18

2.2.3. Marco teórico ............................................................................................ 19

3

3. Propuesta de diseño ............................................................................................ 22

3.1. Memoria descriptiva ........................................................................................ 22

3.2. Flujo de trabajo ................................................................................................ 23

3.3. Estudio Vial- Tráfico ....................................................................................... 24

3.3.1. Ubicación de la Estación .......................................................................... 24

3.3.2. Metodología del Conteo de Tráfico .......................................................... 26

3.4. Diseño Geométrico .......................................................................................... 33

3.4.1. Alineamiento horizontal ........................................................................... 34

3.4.2. Alineamiento vertical ............................................................................... 35

3.4.3. Secciones transversales............................................................................. 36

3.5. Diseño de Pavimento ....................................................................................... 37

3.5.1. Generalidades ........................................................................................... 37

3.5.2. Metodología para el Diseño de Pavimento ............................................... 37

4. Juego de planos constructivos ............................................................................ 50

5. Resumen de cumplimiento con las restricciones y limitaciones del proyecto ... 52

6. Resumen de cumplimiento con estándares de diseños nacionales e internacionales

(Normatividad) ............................................................................................................... 53

7. Plan de metodología de trabajo .......................................................................... 56

8. Cronograma de ejecución ................................................................................... 56

9. Presupuesto y análisis de costos ......................................................................... 57

9.1. Resumen de costos ........................................................................................... 57

9.2. Hoja de presupuesto ......................................................................................... 59

9.3. Análisis de Precios Unitarios ........................................................................... 61

4

9.4. Listado de insumos .......................................................................................... 68

10. Conclusiones de la solución propuesta o investigación aplicada ....................... 69

11. Recomendaciones de la solución propuesta o investigación aplicada ................ 70

12. Referencias bibliográficas .................................................................................. 71

13. Anexos ................................................................................................................ 74

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1: Vista en planta del tramo CP. Herbay Alto-CP. Isla alta. ............................... 16

Figura 2: Vista por Google Map. Fuente: Google Map .................................................. 16

Figura 3: Coordenadas extraídas de la página del CISMID. .......................................... 17

Figura 4: Flujo de trabajo. .............................................................................................. 23

Figura 5: Ubicación de la estación para realizar en conteo vehicular. ........................... 24

Figura 6: Ubicación de la Estación, punto inicial del tramo de la carretera en estudio. 25

Figura 7: Vista transversal de la carretera en estudio. .................................................... 25

Figura 8: Clasificación por demanda. ............................................................................. 32

Figura 9: Excavación de la calicata 2. ............................................................................ 40

Figura 10: Excavación de la calicata 4 e integrantes del proyecto. ................................ 40

Figura 11: Determinación del SNreq1, SNreq2, SNreq3. .............................................. 46

Figura 12: Perfil de la estructura del pavimento flexible. .............................................. 47

Figura 13:Perfil de la estructura del pavimento flexible. ............................................... 48

Figura 14: Perfil de la estructura del pavimento flexible. .............................................. 49

Figura 15: Vista en planta del alineamiento horizontal. ................................................. 50

Figura 16: Diagrama de masa y sección transversal. ...................................................... 51

5

Figura 17: Datos obtenidos en Laboratorio del ensayo de CBR (C1). ........................... 76




Figura 21: Ensayo de contenido de humedad (C1)......................................................... 80

Figura 22: Ensayo contenido de humedad (C2). ............................................................ 81



Figura 25: Ensayo de Granulometría (C1). .................................................................... 84

Figura 26: Ensayo de granulometría (C2). ..................................................................... 85

Figura 27: Ensayo de granulometría (C3). ..................................................................... 86

Figura 28: Ensayo de granulometría (C4). .................................................................... 87

Figura 29: Ensayo de los Limites de Atterberg (C3). ..................................................... 88

Figura 30: Ensayo de los Limites de Atterberg (C4). ..................................................... 89

Figura 31: Ensayo Proctor Modificado para la C1. ........................................................ 90

Figura 32: Ensayo de Proctor Modificado para la C2. ................................................... 91

Figura 33: Ensayo Proctor Modificado para la C3. ........................................................ 92

Figura 34: Datos de la compactación, expansión y penetración para la C1. .................. 93

Figura 35: Gráficos del CBR para la C1......................................................................... 94

Figura 36:Datos de la compactación, expansión y penetración para la C2. ................... 95

Figura 37:Gráficos del CBR para la C2.......................................................................... 96

Figura 38:Datos de la compactación, expansión y penetración para la C3. ................... 97

Figura 39:Gráficos del CBR para la C3.......................................................................... 98

Figura 40: Solicitud de aprobación del tema de Investigación. ...................................... 99

Figura 41: Acta de reunión N° 1. .................................................................................. 100

6

Figura 42: Acta de reunión N° 2. .................................................................................. 101

Figura 43: Acta de reunión grupal y con el Asesor. ..................................................... 102

Figura 44: Solicitud para realizar estudios de mecánica de suelos (Calicatas). ........... 103

Figura 45: Reconocimiento del tramo vial en estudio. ................................................. 104

Figura 46: Foto grupal luego del reconocimiento del tramo vial en estudio. ............... 104

Figura 47: Trabajo de conteo vehicular, lunes 25/11/2019. ......................................... 105

Figura 48: Trabajo de conteo vehicular, martes 26/11/2019. ....................................... 105

Figura 49: Trabajo de conteo vehicular, jueves 28/11/2019. ....................................... 106

Figura 50: Trabajo de conteo vehicular, sábado 30/11/2019........................................ 106

Figura 51: Trabajo de extracción de calicata C1. ......................................................... 107

Figura 52: Trabajo de extracción de calicata C3. ......................................................... 107

Figura 53: Recojo de muestra de la calicata 2. ............................................................. 108

Figura 54: Levantamiento topográfico con Estación Total. ......................................... 108

Figura 55: Ubicación del punto de referencia mediante el GPS. .................................. 109

Figura 56: Personal de trabajo integrado por los miembros del equipo de Investigación.

...................................................................................................................................... 110

Figura 57: Remoción del material en el laboratorio. .................................................... 111

Figura 58: Peso del material retenido en el tamiz. ....................................................... 111

Figura 59: Clasificación granulométrica mediante el tamizado. .................................. 112

Figura 60: Preparación del material para el ensayo Proctor Modificado. .................... 112

Figura 61: Ensayo con la copa casa grande. ................................................................. 113

Figura 62: Ensayo de limite plástico. ........................................................................... 113

Figura 63. Ensayo de Proctor Modificado. ................................................................... 114

Figura 64: Muestra después del ensayo de penetración. .............................................. 114

Figura 65: Procedimiento del ensayo de Penetración. .................................................. 115

7

Figura 66: Trabajo en gabinete: .................................................................................... 115

Figura 67: Reunión con el equipo de trabajo. ............................................................... 116

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1: Resultado del estudio de conteo vehicular durante una semana. ..................... 29

Tabla 2: Resultado del índice Medio Semanal (IMDs) por tipo de vehículo. ................ 30

Tabla 3: Factor promedio de corrección estacional del mes de noviembre. ................... 31

Tabla 4: Resultado del Índice Medio Diario Anual (IMDa) por tipo de vehículo. ........ 32

Tabla 5: Parámetros de diseño. ....................................................................................... 33

Tabla 6: Tabla de coordenadas y elementos de curva. ................................................... 34

Tabla 7: Características de alineamiento vertical ........................................................... 35

Tabla 8:Parámetros para las secciones transversales. ..................................................... 36

Tabla 9: Recomendaciones en el planteamiento de alternativas tecnológicas de

pavimentos. ..................................................................................................................... 37

Tabla 10: Número de ensayos de Mr y CBR .................................................................. 39

Tabla 11: Clasificación de suelos para cada calicata. ..................................................... 42

Tabla 12: Resumen de la caracterización del suelo en el tramo del estudio. ................. 43

Tabla 13: Determinación del EE (día-carril) .................................................................. 44

Tabla 14: Determinación de W18 (ESSAL) ................................................................... 44

Tabla 15: Parámetros para el diseño de pavimento. ....................................................... 45

Tabla 16: Parámetros para determinar el SNpro. ........................................................... 47



Tabla 19:Estándar de diseño para el estudio vial - tráfico. ............................................. 53

Tabla 20: Estándares para el diseño Geométrico............................................................ 53

8

Tabla 21: Categoría de subrasante. ................................................................................. 54

Tabla 22: Requisitos mínimos para el diseño de pavimentos. ........................................ 55

Tabla 23: Cronograma de ejecución del proyecto. ......................................................... 56

Tabla 24: Metrado por capa de la vía. ............................................................................ 57

Tabla 25: Resumen de costos. ........................................................................................ 58

Tabla 26: Costos en movimiento de tierras. ................................................................... 59

Tabla 27: Costos en Pavimento flexible. ........................................................................ 60

Tabla 28: Precios unitarios en corte de material. ............................................................ 61

Tabla 29: Precios unitarios en relleno compactado con material propio. ....................... 62

Tabla 30: Precios unitarios en perfilado y compactado de Subrasante. ........................ 63

Tabla 31: Precios unitarios en subbase granular. ........................................................... 64

Tabla 32: Precios unitarios en base granular. ................................................................. 65

Tabla 33: Precios unitarios en imprimación asfáltica. .................................................... 66

Tabla 34: Precios unitarios en carpeta asfáltica. ............................................................. 67

Tabla 35: Listado de insumos. ........................................................................................ 68

Tabla 36: Formato de conteo y clasificación vehicular del tramo CP Herbay Alto - CP

Isla Alta del viernes en sentido derecho. ........................................................................ 74

Tabla 37: Formato de conteo y clasificación vehicular del tramo CP Herbay Alto - CP

Isla Alta del viernes en sentido izquierdo. ...................................................................... 75

10

RESUMEN

Este proyecto de investigación tiene como finalidad realizar una propuesta de ampliación

de la carretera del tramo CCPP Herbay Alto- CCPP Isla Alta con la finalidad de mejorar

la accesibilidad vial, de acuerdo con los requerimientos de las normas MTC-DG18. La

investigación surge por la necesidad de mejorar la infraestructura vial del tramo en

estudio, ya que a medida que pasan los años el crecimiento poblacional va en aumento,

por lo que la red vial ya no satisface la demanda del tránsito y la seguridad de los usuarios.

Para llevar a cabo de la investigación se ejecutaron los siguientes: Estudio de tráfico vial,

Diseño Geométrico, el Diseño de Pavimento Flexible y el análisis de presupuesto

partiendo de la ejecución del proyecto. Se abordó por el estudio de tráfico vial, con la

intención de determinar el IMDa, el cual resultó de 447 veh/día. A partir de estos datos

de prosiguió a realizar el Diseño Geométrico previo levantamiento topográfico. Así

mismo, se realizó los ensayos correspondientes del material extraído en campo del tramo

en estudio en el laboratorio de Mecánica de Suelos de la USIL, con el propósito de obtener

valores de CBR de cada tramo para el Diseño de Pavimento correspondiente bajo el

Reglamento Nacional de Edificación-Norma CE010 Pavimentos Urbanos y la Guía

AASHTO-93.

Finalmente, el presupuesto final obtenido para la construcción del pavimento flexible fue

de S/ 6,292,041.04 (seis millones doscientos noventa y dos mil cuarenta y uno y 04/100

nuevos soles) por 6 km aproximados para 10 años.

En conclusión, de acuerdo con las normas vigentes, es necesario mejorar la condición

actual de la vía en estudio, ya que este se clasifica como una vía de Segunda categoría

por ende le corresponde ser pavimentado.

11

ABSTRAC

The purpose of this research project is to carry out extend the highway of the section of

CC PP Herbay Alto-CCPP Isla Alta in order to improve road accessibility, according to

the requirements of the MTC-DG18 standards. The research arises from the need to

improve the road infrastructure of the section under study, since as the years go by,

population growth is increasing, so the road network no longer meets the demand for

traffic and safety of users.

To carry out the investigation, the following were carried out: Road traffic study,

Geometric Design, Flexible Pavement Design and budget analysis based on the project's

execution. It was approached by the study of road traffic, with the intention of

determining the IMDa, which resulted in 447 vehicles / day. From these data, the

Geometric Design was continued, after a topographic survey. As well, the corresponding

tests of the material extracted in the field of the section under study were carried out in

the USIL Soil Mechanics laboratory, with the purpose of obtaining CBR values of each

section for the corresponding Pavement Design under the National Regulation of

Building-Standard CE010 Urban Pavements and the AASHTO-93 Guide.

Finally, the final budget obtained for the construction of the flexible pavement was S /

6,292.041.04 (six million two hundred and ninety-two thousand forty-one and 04/100

nuevos soles) for approximately 6 km for 10 years.

In conclusion, according to current regulations, it is necessary to improve the current

condition of the road under study, since it is classified as a second category road, therefore

it must be paved.

12

1. Descripción del problema del proyecto o solución por crear

1.1. Descripción de la Realidad Problemática

El crecimiento de las regiones de nuestro país está influenciado por la interacción entre

sus provincias y distritos. Este es el caso de los centros poblados Herbay Alto, San Juan,

Isla Baja, Espíritu Santo de Palo e Isla Alta, quienes pertenecen al distrito de San Vicente,

provincia de Cañete, región Lima.

La vía en estudio, tramo CCPP Herbay Alto con el CCPP Isla Alta, actualmente presenta

una mayor demanda en el tránsito, esto debido al crecimiento poblacional, por tanto,

también se ha incrementado la actividad agrícola, ganadera e industrial. Este

acrecentamiento en la vía conlleva a que las condiciones de esta no sean óptimas para el

tránsito, ya que, en la actualidad, la vía se encuentra deteriorada por falta de

mantenimiento. Se ha visto ahuellamientos y baches en todo el tramo que dificultan el

acceso de vías anexas, además la condición actual de la carretera solo permite el paso de

un vehículo, y cuando se encuentran vehículos en direcciones opuestas, uno de ellos cede

el paso al otro, lo que implica que se use el mismo carril. Además, el deterioro de la

carretera genera daños a los vehículos usuarios, ocasionando el incremento de los costos

de operación, lo que hace que cada vez menos vehículos quieran transitar por la vía.

En el presente proyecto se desarrolló una propuesta ingenieril de ampliación y

mejoramiento de la condición actual de la carretera Herbay Alto – Isla Alta, ya que esta

carretera es la única vía de acceso que permite la interconexión de los 5 centros poblados

ya mencionados.

13

1.2. Delimitación de la Investigación

1.2.1. Delimitación geográfica

El tramo en estudio se desarrolló en el Centro Poblado Herbay Alto, Distrito de San

Vicente, Provincia Cañete, Departamento de Lima, el cual une los siguientes Centros

Poblados: Herbay Alto- San Juan-Isla Baja-Espíritu Santo de Palo-Isla Alta.

1.2.2. Delimitación temporal

Esta investigación cubre un periodo de 9 meses, dando por iniciado el mes de agosto del

2019 hasta abril del 2020.

1.2.3. Delimitación temática

La presente investigación fue enmarcada por las áreas de Ingeniería Vial y de Transporte,

Geotecnia, Mecánica de suelos y topografía, además se calcularon los costos y tiempo de

ejecución del proyecto.

1.3. Formulación del Problema de Investigación:

1.3.1. Problema Principal

Desactualización en la infraestructura vial del tramo CCPP Herbay Alto- CCPP Isla Alta,

en el distrito de San Vicente, provincia de Cañete.

1.3.2. Problemas Secundarios

● Deficiente diseño geométrico de la carretera CCPP Herbay Alto- CCPP Isla Alta.

● Necesidad de pavimentación de la carretera CCPP Herbay Alto- CCPP Isla Alta.

14

1.4. Objetivos de la Investigación

1.4.1. Objetivo General

Realizar una propuesta de ampliación de la carretera del tramo CCPP Herbay Alto- CCPP

Isla Alta, de acuerdo con los requerimientos de las normas MTC-DG18 y NTE CE.010

pavimentos urbanos para el mejoramiento de la accesibilidad vial.

1.4.2. Objetivos Específicos

● Realizar un diseño geométrico para la ampliación de la carretera CCPP Herbay Alto-

CCPP Isla Alta.

● Realizar una propuesta de pavimentación para la carretera CCPP Herbay Alto-

CCPP Isla Alta para evitar accidentes de transporte vial.

● Elaborar los costos y presupuestos que se requiere para el mejoramiento de la

carretera del tramo CCPP Herbay Alto- CCPP Isla Alta.

1.5. Justificación e Importancia

El desarrollo del trabajo se vio justificado con los beneficios que generará la vía a nivel

local. “La zona de estudio cuenta con una población de aproximadamente 3692 habitantes

según el CENSO 2017” (Directorio Nacional de Centros Poblados - INEI, 2018, Tomo 4

pg. 1304), quienes se dedican a la actividad agrícola, ganadera e industrial siendo los

principales: El cultivo de fresa, maíz amarillo, espárrago, uva; la crianza de ganado

bovino, la presencia de la empresa San Fernando y Gloria; la carretera es el único medio

por donde los pobladores transportan sus productos al mercado; por lo tanto, se necesita

mejorarla. En la actualidad, la conectividad entre las poblaciones que une esta vía se ve

afectado por el mal estado en el que se encuentra la carretera (trocha) ya que impacta en

la transitabilidad vehicular, por lo que los conductores no quieren circular a través de este

ya que causa daños a los vehículos y además el tiempo de viaje es más de lo necesario.

Es por ello por lo que se planteó dar una solución y proporcionar una alternativa más

adecuada para hacer frente al inadecuado servicio de transitabilidad y a la mala condición

15

de la superficie de rodadura, de tal manera que se vean favorecidos los pobladores que se

encuentran a lo largo de esta vía de conexión, ya que habrá mayor tránsito vehicular,

seguridad, comodidad y el tiempo de viaje será menor con respecto al actual, así mismo

mejorar los índices de desarrollo de la provincia de Cañete.

2. Expediente Técnico

2.1. Memoria Descriptiva

2.1.1. Antecedentes

Actualmente el tramo de la carretera del Centro Poblado Herbay Alto – Centro Poblado

Isla Alta (5.95 Km) se encuentra sin pavimentar. En la zona de estudio se identifica una

contaminación por Partículas Totales en Suspensión (PTS), el cual afecta principalmente

al sistema respiratorio.

Así mismo; a lo largo de este tramo se puede encontrar varios centros poblados, por lo

que es el único medio por donde se pueden transportar. La agricultura y la ganadería son

actividades a las que se dedica la población, por lo que es necesaria la mejora de la vía

para poder trasladarse y trasladar su producción hacia los mercados.

Debido a la mala condición de la carretera, el tiempo de viaje es más de lo necesario; cuya

situación sería muy diferente si la carretera estuviese en óptimas condiciones de

transitabilidad, además los operadores de vehículos reducirían sus costos en llantas,

aceite, combustible, etc.

Esta investigación emerge a partir de la necesidad de otorgar una mejor calidad de vida a

la población, de modo que, la comunicación vial ha sido identificada como eje capaz de

producir condiciones de bienestar en asuntos de progreso o desarrollo económico y social.

16

2.1.2. Ubicación

La carretera tiene lugar en el distrito de San Vicente de Cañete, provincia Cañete,

departamento de Lima y país Perú. Consta de 5.95 km que une los anexos de Herbay Alto

e Isla Alta. Que juntos albergan más de 3000 habitantes a la fecha.

Acceso: A partir del km 148.2 de la antigua Panamericana sur, hasta el CCPP Herbay

Alto.

Figura 1: Vista en planta del tramo CP. Herbay Alto-CP. Isla alta.

Fuente: Google Earth

Figura 2: Vista por Google Map. Fuente: Google Map

17

Figura 3: Coordenadas extraídas de la página del CISMID.

Fuente: CISMID

2.2. Alcances de la propuesta

2.2.1. Áreas involucradas

Las áreas involucradas en esta investigación son las siguientes:

• Ingeniería Vial y de Transporte: Esta área abarca desde estudios de demandas de

transporte hasta diseños geométricos de vías, y de Pavimentación. En esta

investigación se realizó el conteo vehicular respectivo en el tramo de estudio

durante una semana iniciando desde el lunes hasta el domingo en horarios de 6:30

am a 11am y por la tarde de 4pm a 8pm, esto con el propósito de obtener el Índice

Medio Diario Anual (IMDA) de la vía en estudio para su respectiva clasificación

conforme al Manual de Carreteras DG-2018.

• Geotecnia y Mecánica de Suelos: La geotecnia y Mecánica de suelos estudian el

comportamiento y las propiedades de los suelos. Estos conceptos son importantes

en esta investigación ya que nos permitió efectuar el diseño de pavimento de la

carretera en estudio; para ello, según el Manual de Ensayos de Materiales, se

18

realizaron ensayos de Granulometría, Límites de Consistencia, Proctor, CBR, etc.

a dicho suelo.

• Topografía: Según la RAE (2014), la Topografía es la “Técnica de describir y

delinear detalladamente la superficie de un terreno”. En esta investigación, la

topografía juega un papel importante debido a que es necesario tener

conocimiento detallado de la superficie del terreno o de la vía que se está

estudiando, para un posible rediseño o ampliación de la vía.

2.2.2. Normas y Códigos vigentes

Manual de Carreteras: Diseño Geométrico (DG-2018): “Documento normativo que

organiza y recopila las técnicas y procedimientos para el diseño de infraestructura vial en

función a su concepción y desarrollo, y acorde a determinados parámetros” (MTC, 2018,

p.8)

Manual de Carreteras: Especificaciones Técnicas Generales para su Construcción

(EG-2013): “Tiene por finalidad uniformizar las condiciones, requisitos, parámetros y

procedimientos de las actividades relativas a las obras de infraestructura vial, con el

propósito de estandarizar los procesos que conduzcan a obtener los mejores índices de

calidad de la obra” (MTC, 2013, p.11)

Manual de Carreteras: Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos: Este manual,

según MTC (2014) “tiene por finalidad proporcionar criterios homogéneos en materia de

suelos y pavimentos, que faciliten el diseño de las capas superiores y de la superficie de

rodadura en carreteras pavimentadas y no pavimentadas, dotándolas de estabilidad

estructural para lograr su mejor desempeño en términos técnico-económica” (p.5).

Manual de Ensayo de Materiales: “Tiene por finalidad estandarizar el método y

procedimientos, para la ejecución de los ensayos de laboratorio y de campo, de los

19

materiales que se utilizan en los proyectos de infraestructura vial” (MTC, 2016, p.7). Los

ensayos ejecutados a esta investigación fueron:

- Contenido de Humedad (ASTM D- 2216)

- Análisis granulométrico de suelos por tamizado (ASTM-D422 Y D1140/

AASHTO T88)

- Límites de Atterberg (límite líquido y límite plástico) (ASTM-D 4318/ AASHTO

T89)

- Proctor Modificado (ASTM-D1557/AASHTO T180)

- Ensayo de CBR de suelos (California Bearing Ratio) (AASHTO-ASTMD1883/

AASHTO T193)

2.2.3. Marco teórico

En el presente informe se utilizaron los siguientes conceptos para tener mayor

conocimiento a lo largo de su desarrollo.

Tránsito vehicular: Flujo de vehículos que llevan personas o bienes que circulan en un

determinado tramo de carretera, en una vía.

Tráfico vehicular: Aglomeración de vehículos ligeros y pesados en una vía debido al

exceso de demanda.

Vehículo ligero: “Se considera vehículos ligeros a aquellos correspondientes a las

categorías L (vehículos automotores con menos de 4 ruedas) y M1 (vehículos

automotores de 4 ruedas diseñados para el transporte de pasajeros con 8 asientos o

menos)” (MTC, 2018, p.25).

Vehículo pesado: “Son los pertenecientes a la categoría M (vehículos automotores de 4

ruedas diseñados para el transporte de pasajeros, excepto la M1), N (vehículos

automotores de 4 ruedas o más, diseñados y construidos para el transporte de mercancías),

20

O (remolques y semirremolques) y S (combinaciones especiales de los M, N y O)” (MTC,

2018, p.25).

Estudio de tráfico vehicular: Cuyo objetivo es cuantificar y clasificar según tipo de

vehículo.

Índice Medio Diario Anual (IMDa): Volumen estimado de la cantidad de vehículos en

un tramo de una red vial en un año. El IMDa se determina mediante la siguiente ecuación:

𝐼𝑀𝐷𝑎 = 𝐼𝑀𝐷𝑠 ∗ 𝐹𝑐

Donde:

- IMDa: Índice Medio Diario Anual

- IMDs: Índice Medio Diario Semanal

- Fc: Factor de corrección estacional

Índice Medio Diario Semanal (IMDs): Se obtiene a partir del volumen de tráfico diario

registrado por una semana en un tramo de la red vial. El IMDs se determina mediante la

siguiente ecuación:

𝐼𝑀𝐷𝑠 = ∑𝑉𝑖7

Donde:

- IMDs: Índice Medio Diario Semanal.

- 𝑉𝑖: Volumen vehicular diario de cada uno de los 7 días de conteo volumétrico.

Factor de corrección estacional (Fc): Los volúmenes de tráfico varían cada mes

dependiendo de las épocas de cosecha, lluvias, estaciones del año, festividades,

vacaciones, etc, siendo necesario hacer uso de un factor de corrección para obtener el

IMDa. La utilización del factor de corrección estacional se toma de los años anteriores y

21

correspondientes a la estación de peaje más cercana a la zona de estudio y este factor se

utiliza tanto para vehículos ligeros como pesados (Consorcio Global Vildar Ingenieros y

Palacios, 2015). Este factor FC también se puede obtener de la siguiente manera:

𝐹𝑐 = 𝐼𝑀𝐷𝑎𝐼𝑀𝐷𝑠

Donde:



- IMDs: Índice Medio Diario Semanal.

Pavimento Flexible: “Estructura compuesta por capas granulares (subbase, base) y como

capa de rodadura una carpeta constituida con materiales bituminosos como aglomerantes,

agregados y de ser el caso aditivos” (MTC, 2014).

Contenido de Humedad: Es la relación del peso de agua contenida en una masa dada de

suelo con el peso de las partículas sólidas, esta relación es expresada en porcentaje. Para

el peso de partículas sólidas se usa el peso del suelo que permanece del secado en horno

(suelo húmedo secado en temperatura controlada a 110 ± 5 °C). La pérdida de peso debido

al secado es considerada como el peso del agua (MTC, 2016).

Análisis granulométrico por tamizado: “Cuyo objetivo es determinar

cuantitativamente la distribución de tamaños de partículas de suelos” (MTC, 2016).

Límites de Atterberg: Según el MTC (2014) en el Manual de carreteras: suelos,

geología, geotecnia y pavimentos, los límites de Atterberg establecen cuan sensible es el

comportamiento del suelo en relación con su contenido de humedad, definiéndose los

límites correspondientes a los tres estados de consistencia según su humedad (líquido,

plástico o sólido). De acuerdo con el MTC (2014), estos límites de Atterberg que miden

la cohesión del suelo son:

22

- Límite líquido (LL): Cuando el suelo pasa del estado semilíquido a un estado

plástico y puede moldearse.

- Límite plástico (LP): Cuando el suelo pasa de un estado plástico a un estado

semisólido y se rompe.

- Índice de plasticidad (IP): Indica la magnitud de intervalo de propiedades en el

cual el suelo posee consistencia y permite clasificar bastante bien un suelo. 𝑰𝑷 = 𝑳𝑳 − 𝑳𝑷

Proctor Modificado: “Permite determinar la relación entre el contenido de agua y peso

unitario seco de los suelos compactados en un molde de 4 o 6 pul de diámetro con un

pisón de 1 lbf, lo que produce una energía de compactación” (MTC, 2016).

Ensayo de relación de soporte de california (CBR): Evalúa la capacidad portante o la

resistencia potencial de la subrasante, subbase y material de base.

3. Propuesta de diseño

3.1. Memoria descriptiva

Generalidades

El tramo vial CCPP Herbay Alto- Anexo San Carlos de 5.95 km pertenece a la Red Vial

Rural, sirve como acceso a las comunidades de CP Herbay Alto, San Juan, Isla Baja,

Espíritu Santo de Palo e Isla Alta.

Ubicación

- Distrito: San Vicente de Cañete

- Provincia: Cañete

- Departamento: Lima

- País: Perú

23

Características de la vía

- Ruta: LM-662

- Trayectoria: CCPP Herbay Alto – Isla Alta – Anexo San Carlos

- Clasificación: Red Vial Rural

- Longitud: 5.95 km

- Ancho de calzada: Promedio (5.30 m)

- Superficie de rodadura: Trocha

3.2. Flujo de trabajo

Para el desarrollo de esta investigación, se prosigue con el siguiente flujo de trabajo (ver

figura 4).

Figura 4: Flujo de trabajo.

Fuente: Elaboración propia.

24

3.3. Estudio Vial- Tráfico

3.3.1. Ubicación de la Estación

Para el desarrollo del estudio de conteo vehicular, primero se identificó la estación previa

verificación in situ. La estación se encuentra ubicado en el CP Herbay Alto ya que, a

partir de este, inicia el tramo de estudio (CP Herbay Alto – CP Isla Alta) por lo que se vio

como un punto estratégico (ver figura 5 y figura 6); además es la única red vial (Carretera

Isla Baja) que conecta a los demás centros poblados que se encuentran a lo largo de esta

vía.

La superficie de rodadura de la vía está conformada por un material afirmado, el ancho

de calzada actual de la carretera es de 5.30 m y cuenta con dos carriles en dos direcciones,

carril derecho (vehículos que se dirigen del CCPP Herbay Alto hacia los demás centros

poblados contiguos) y carril derecho (vehículos que se dirigen de los centros poblados

contiguos hacia el CCPP Herbay Alto) (ver figura 7).

Figura 5: Ubicación de la estación para realizar en conteo vehicular.

Fuente: Google Maps.

25

Figura 6: Ubicación de la Estación, punto inicial del tramo de la carretera en estudio.

Fuente: Elaboración propia

Figura 7: Vista transversal de la carretera en estudio.


26

3.3.2. Metodología del Conteo de Tráfico

Para lograr conocer el IMDA (Índice Medio Diario Anual) del tramo; es importante contar

con información de aforo vehicular en la vía de estudio, ya que a partir de este es posible

realizar los trabajos de gabinete y el análisis de resultados, para lo cual se efectuaron las

actividades que se mencionan a continuación:

- Recopilación de información

- Procesamiento de información

- Análisis de resultados

3.3.2.1. Recopilación de información

Para esta investigación, la información se basó a partir de dos fuentes diferentes:

Fuentes primarias: Data obtenida en campo, del tramo CP Herbay Alto – CP Isla Alta,

a través del conteo vehicular.

Antes de iniciar el conteo vehicular y determinar la estación para el conteo, se efectuó el

reconocimiento del lugar. La estación de aforo se definió tomando en cuenta el flujo de

tráfico vehicular, las condiciones y facilidades del ambiente que permitan realizar la

recopilación de información en campo.

El trabajo de conteo vehicular se llevó a cabo durante una semana, desde el 25/11/2019

al 01/12/2019 en el horario de 6:30 a 11:00 am y de 16:00 a 20:00 pm. Se determinó una

sola estación de aforo el cual estuvo ubicada a la entrada del tramo de estudio en el CCPP

Herbay Alto, ya que esta es la única vía de entrada y que conecta con los demás centros

poblados contiguos al CCPP Herbay Alto.

Los sentidos de tránsito considerados para el conteo vehicular se definieron como derecha

(vehículos que se dirigen del CCPP Herbay Alto hacia los centros poblados contiguos

27

(San Juan, Isla Baja, Espíritu Santo de Palo e Isla Alta)) e izquierda (vehículos que se

dirigen de los centros poblados contiguos hacia el CCPP Herbay Alto).

El personal de trabajo estuvo compuesto por dos personas, cuya labor consistió en realizar

el conteo vehicular durante la semana. La recopilación de data se realizó en los formatos

proporcionados por el MTC para el conteo vehicular.

Fuentes secundarias: Data obtenida para determinar el IMDA y el Factor de Corrección

Estacional (FCE) a partir de información facilitada por el Ministerio de Transportes y

Comunicaciones, Provias Nacional u otras entidades.

3.3.2.2. Procesamiento de información obtenida en campo

Luego de haber obtenido información en el trabajo de campo se procedió a realizar el

trabajo en gabinete, para ello se utilizó el software Excel. La información del conteo

vehicular fue procesada en formato Excel, donde se registró el conteo vehicular de

acuerdo con el tipo de vehículo, día, hora y sentido de carril (derecha o izquierda). La

finalidad del conteo vehicular fue conocer el volumen de tráfico, la composición vehicular

y la variación diaria y horaria de la vía en estudio.

3.3.2.3. Análisis de resultados

➢ Resultados del Conteo Vehicular

Una vez procesado la información del conteo vehicular, se obtuvo el volumen de tráfico

vehicular, de acuerdo con el tipo de vehículo, día, hora y sentido de tránsito vehicular tal

como se observa en el anexo N° 1.

Así mismo, en la tabla N° 1 se puede observar el resultado del volumen de tráfico

vehicular obtenido durante una semana, de acuerdo con el tipo de vehículo, día y sentido

del carril. El total de vehículos que transitaron por esta vía durante la semana fue de 2939

vehículos de los cuales el 89.3% representa los vehículos ligeros, siendo el 28.7% motos

28

lineales, vehículo que más abunda; y el 10.7% representa los vehículos pesados, siendo

el 1% los vehículos agrícolas (tractor).

29

Tabla 1: Resultado del estudio de conteo vehicular durante una semana.


Nota: El sentido de los carriles son: Derecha (vehículos que se dirigen de CP Herbay Alto hacia los centros poblados contiguos ) e Izquierda (vehículos que se dirigen de los

centros poblados contiguos hacia el CP Herbay Alto ).

CONTEO VEHICULAR

TIPO VEHÍCULO

LUNES MARTES MIERCOLES JUEVES VIERNES SÁBADO DOMINGO TOTAL VEH SEMANAL %

Derecha Izquierda Derecha Izquierda Derecha Izquierda Derecha Izquierda Derecha Izquierda Derecha Izquierda Derecha Izquierda Moto 51 62 78 73 80 53 72 65 70 58 49 50 32 50 843 28.7 Auto 21 25 31 26 22 19 26 27 27 27 28 22 20 28 349 11.9

Mototaxi 59 56 64 56 85 79 62 64 69 59 43 44 31 35 806 27.4 Pick up 18 21 22 20 24 22 23 25 17 20 10 14 13 10 259 8.8 Panel 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 2 2 1 1 14 0.5

Rural combi 23 20 25 24 29 27 22 22 30 27 16 14 13 21 313 10.6 Micro 2 2 2 2 4 2 2 3 3 2 2 4 0 2 32 1.1 Bus 2E 1 2 2 1 1 2 0 3 1 4 0 2 0 3 22 0.7 Bus 3E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 3 0.1

Camión 2E 18 19 14 17 16 18 17 21 14 9 10 13 12 8 206 7.0 Camión 3E 3 3 2 2 4 3 2 2 1 0 1 1 0 1 25 0.9 Camión 4E 2 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 11 0.4

Semi Tráiler 2S3

0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0.03

Semi Tráiler >= 3S3

0 0 1 1 1 0 3 2 3 6 0 1 0 1 19 0.6

Vehículo agrícola (Tractor)

2 2 7 6 1 1 1 2 2 2 0 0 1 1 28 1.0

Carreta 0 1 1 2 1 2 0 1 0 0 0 0 0 8 0.3 TOTAL 201 214 251 231 272 228 234 238 238 214 161 171 124 162

2939 100 TOTAL IMD

415 482 500 472 452 332 286

30

➢ Determinación del IMDs

El resultado del tráfico semanal (IMDs) de ambos sentidos se muestra en la tabla 2, el

cual fue de 420 vehículos promedio por día. Para determinar el Índice Medio Diario

Semanal (IMDs) se empleó la siguiente ecuación:

𝐼𝑀𝐷𝑠 = 𝑉𝐷𝐿1+ 𝑉𝐷𝐿2 + 𝑉𝐷𝐿3+ 𝑉𝐷𝐿4+ 𝑉𝐿5 + 𝑉𝐷𝑠á𝑏 + 𝑉𝐷𝑑𝑜𝑚7

Donde:

- VDLi: Volumen de tráfico registrados en los días laborables.

- VDsáb: Volumen de tráfico sábado.

- VDdom: Volumen de tráfico domingo.

A continuación, se presenta el IMDs:

Tabla 2: Resultado del índice Medio Semanal (IMDs) por tipo de vehículo.

ÍNDICE MEDIO DIARIO SEMANAL (IMDs)

TIPO VEHÍCULO TOTAL

VEH SEMANAL

IMDs

Moto 843 120 Auto 349 50 Mototaxi 806 115 Pick up 259 37 Panel 14 2 Rural combi 313 45 Micro 32 5 Bus 2E 22 3 Bus 3E 3 0 Camión 2E 206 29 Camión 3E 25 4 Camión 4E 11 2 Semi Trayler 2S3 1 0 Semi Trayler >= 3S3 19 3 Vehículo agrícola (Tractor) 28 4 Carreta 8 1

TOTAL 2939 420 Fuente: Elaboración propia.

31

➢ Factor de Corrección Estacional

En la tabla 3 se observa el factor de corrección que se utilizó para determinar el IMDA

tanto para vehículos ligeros como vehículos pesados, datos que se obtuvieron de la

estación de peaje Lunahuaná carretera Cañete – Yauyos Km 12+400 RN-22 ubicado en

el CCPP Augusto B. Legui, del distrito de Imperial, provincia de Cañete. El factor de

corrección promedio pertenece al mes de noviembre del año 2010 al 2016.

Tabla 3: Factor promedio de corrección estacional del mes de noviembre.

FACTOR DE CORRECCIÓN ESTACIONAL DEL AÑO 2010 – 2016

(NOVIEMBRE) - ESTACION DE PEAJE LUNAHUANA

VEH LIGEROS VEH PESADOS

1.0782 0.9505 Fuente: Elaboración propia.

➢ Determinación del IMDA Anual

Para cuantificar la demanda de transporte terrestre en el tramo de la carretera en estudio

(CP Herbay Alto – CP Isla Alta), se determinó el Índice Medio Diario Anual (IMDa) a

partir del volumen de tráfico vehicular obtenido (ver tabla 2) y el factor de corrección

estacional (ver tabla 3), para ello se utilizó la siguiente ecuación:

𝐼𝑀𝐷𝑎 = 𝐼𝑀𝐷𝑠 ∗ 𝐹𝑐

Donde:


- IMDs: Índice Medio Diario Semanal


Como se observa en la tabla 4, el IMDa fue de 447 vehículos por día, en el cual el 90.43%

representa los vehículos ligeros, siendo el 29.05% motos lineales, y el 9.57% vehículos

pesados de los cuales el 6.26% representa al camión de 2E.

32

Tabla 4: Resultado del Índice Medio Diario Anual (IMDa) por tipo de vehículo.

ÍNDICE MEDIO DIARIO ANUAL (IMDa)

TIPO VEHÍCULO IMDs Fc IMDa

(Veh/dia) %

Moto 120 1.0782 130 29.05

Auto 50 1.0782 54 12.03

Mototaxi 115 1.0782 124 27.78

Pick up 37 1.0782 40 8.93

Panel 2 1.0782 2 0.48

Rural combi 45 1.0782 48 10.79

Micro 5 1.0782 5 1.10

Bus 2E 3 0.9505 3 0.67

Bus 3E 0 0.9505 0 0.09

Camión 2E 29 0.9505 28 6.26

Camión 3E 4 0.9505 3 0.76

Camión 4E 2 0.9505 1 0.33

Semi Trayler 2S3 0 0.9505 0 0.03

Semi Trayler >= 3S3 3 0.9505 3 0.58

Vehículo agrícola (Tractor) 4 0.9505 4 0.85

Carreta 1 1.0782 1 0.28

TOTAL 420 447 100 Fuente: Elaboración propia.

Finalmente, luego de obtener el IMDa, recurrimos al Manual de Carreteras: Diseño

Geométrico del MTC para determinar la clasificación de carretera por demanda, sección

101. El Índice Medio Diario Anual (IMDa) obtenido fue de 447 veh/día (ver tabla 4), por

lo que según el manual del MTC la vía en estudio se clasificó como una carretera de

segunda clase y afirma que la superficie de rodadura debe ser pavimentada (ver figura 8).

Figura 8: Clasificación por demanda.

Fuente: Manual de Carreteras DG-18

33

3.4. Diseño Geométrico

En este capítulo se desarrolló el diseño geométrico de la carretera CCPP Herbay Alto-

Anexo San Carlos. El presente diseño comprende la ejecución del alineamiento

horizontal, vertical, así como las secciones transversales, con la finalidad de mejorar el

acceso a las comunidades, quienes hacen uso de esta vía.

Los parámetros de diseño geométrico están asociados a varios factores tales como el

estudio de tráfico, el cual nos permite obtener la velocidad de diseño. El estudio de tráfico

de la vía fue de 447 veh/día, lo que indica que es una carretera de segunda clase, tipo I,

con velocidades entre 60 y 100 km/h.

Para el diseño de la vía, se utilizaron los parámetros de diseño correspondientes a una

carretera de segunda clase según el MTC- Manual de carretera: DG-2018 (ver tabla 5).

Tabla 5: Parámetros de diseño.

PARÁMETRO CARACTERÍSTICAS

Carretera Segunda Clase

Orografía Plano

Distancia total 5+956.00 km

Ancho de carril 3.6m (ancho de calzada 7.2m)

Ancho de berma 2m a cada lado

Velocidad de diseño 60 km/h

Normas Manual de Diseño Geométrico DG-2018

Radio mínimo 125m

Pendiente máxima 6%

Peralte máximo 8%

Fuente: Manual de Carreteras DG-2018.

Estos parámetros fueron usados e implementados en el diseño de la carretera, estos

parámetros también fueron registrados en el programa AutoCAD CIVIL 3D para

corroborar que el diseño cumpla con las especificaciones de la norma DG-2018.

34

3.4.1. Alineamiento horizontal

Debido a que el terreno es de orografía tipo 1 (terreno plano), se consideró una velocidad

de diseño uniforme de 60 km/h a lo largo de la vía. Además, con los datos mencionados

previamente, se ejecutó el trazo en el programa AutoCAD CIVIL 3D, del cual se

obtuvieron los planos de planta y perfil longitudinal que se adjuntan en la figura 15 y

figura 16.

Con la ayuda del programa AutoCAD CIVIL 3D, se muestra los elementos de la curva

horizontal de todo el trazo (ver tabla 6).

Tabla 6: Tabla de coordenadas y elementos de curva.

Fuente: Elaboración propia usando Civil 3D.

En la tabla 6 se puede apreciar que se tiene un total de 24 curvas, con radios entre 125 a

480m.

35

3.4.2. Alineamiento vertical

Se consideró como pendiente máxima 6%, que se obtiene a partir del tipo de carretera,

orografía y velocidad de diseño en la norma DG-2018. El alineamiento vertical, nos

permite tener una operación permanente de vehículos, tratando de preservar una

velocidad de diseño constante, y a la vez controlar la visibilidad (ver tabla 7).

Tabla 7: Características de alineamiento vertical

Pendiente (%) Progresiva inicial (m)

Progresiva final (m) Longitud de curva

(m) K

Entrada Salida

0.01 0+000.00 0+176.70

0.01 0.38 0+176.70 0+100.04 6.59 18

0.38 0+100.04 0+300.00

0.38 -0.16 0+300.00 0+380.00 80 149.18

-0.16 0+380.00 0+552.52

-0.16 2.89 0+552.52 0+607.48 54.95 18

2.89 0+607.48 0+680.00

2.89 -0.46 0+680.00 0+880.00 200 59.6

-0.46 0+880.00 0+950.00

-0.46 -0.67 0+950.00 0+970.00 20 97.36

-0.67 0+970.00 1+133.99

-0.67 0 1+133.99 1+146.01 12.03 18

0 1+146.01 1+309.57

0 3.38 1+309.57 1+370.43 60.86 18

3.38 1+370.43 1+425.00

3.38 0.25 1+425.00 1+575.00 150 47.85

0.25 1+575.00 1+692.22

0.25 2.32 1+692.22 1+787.78 95.56 46.11

2.32 1+787.78 1+803.48

2.32 -4.02 1+803.48 2+053.48 250 39.43

-4.02 2+053.48 2+112.70

-4.02 -0.16 2+112.70 2+287.30 174.59 22.35

-0.16 2+287.30 2+425.33

-0.16 0.3 2+425.33 2+494.67 69.35 149.05

0.3 2+494.67 2+758.73

0.3 2.67 2+758.73 2+801.27 42.55 18

2.67 2+801.27 2+955.00

2.67 -2.5 2+955.00 3+205.00 250 48.39

-2.5 3+205.00 3+207.50

-2.5 1.11 3+207.50 3+272.50 65 18

36

1.11 3+272.50 3+581.58

1.11 3.16 3+581.58 3+618.42 36.84 18

3.16 3+618.42 3+865.00

3.16 -2.05 3+865.00 4+095.00 230 44.19

-2.05 4+095.00 4+228.70

-2.05 1.43 4+228.70 4+291.30 62.59 18

1.43 4+291.30 4+905.00

1.43 0 4+905.00 4+975.00 70 48.92

0 4+975.00 5+641.54

0 2.05 5+641.54 5+678.46 36.92 18

2.05 5+678.46 5+956.08


3.4.3. Secciones transversales

La sección transversal para cada punto de la carretera, por norma, es un corte vertical al

alineamiento horizontal, el cual establece las dimensiones de sus elementos. En el diseño

existente se tiene variación de las secciones transversales para cada punto a lo largo de la

carretera, esto debido a la topografía, así como el diseño de pavimento que corresponde

a diferentes espesores por capa de material. De acuerdo con la norma DG-2018, se

uniformiza el diseño, bajo algunos parámetros (ver tabla 8).

Tabla 8:Parámetros para las secciones transversales.

PARÁMETROS

CARACTERÍSTICAS RESULTADOS

Calzada 7.20 m

Número de carriles 2

Berma 2 m

Peralte 8%

Bombeo +- 2.5%

Fuente: Manual de carreteras DG-18.

37

3.5. Diseño de Pavimento

3.5.1. Generalidades

El Sistema Nacional de Inversión Pública (2015) recomienda alternativas tecnológicas de

pavimento de acuerdo al nivel de tráfico (ver tabla 9), que para esta investigación el IMDa

es un aproximado de 400 veh/dia.

Tabla 9: Recomendaciones en el planteamiento de alternativas tecnológicas de pavimentos.

Fuente: SNIP Perú (2015).

Por tanto, en este estudio se ha llevado a cabo el diseño de un Pavimento Flexible para el

tramo CP Herbay Alto – CP Isla Alta, del distrito de San Vicente, provincia de Cañete y

departamento de Lima.

Para ello se ha realizado el estudio de suelos, para determinar las propiedades físicas y

mecánicas del perfil del suelo dentro de la profundidad activa, así como también

parámetros necesarios para el diseño de pavimento. Dentro del trabajo en campo se

realizó la excavación de 4 calicatas de 1.50 m de profundidad con respecto al nivel del

terreno de forma manual, registrando así dentro del perfil estratos intercalados de suelos

finos.

3.5.2. Metodología para el Diseño de Pavimento

Para diseñar un Pavimento Flexible es necesario contar con datos de las características

físico-mecánicas del suelo y algunos parámetros necesarios requeridos. Por tanto, se

efectuó las siguientes actividades:

38

- Estudio de Mecánica de suelos.

- Diseño estructural del Pavimento Flexible

3.5.2.1. Estudios de mecánica de suelos

➢ Objetivo

A partir de este estudio, se determinó las características físico-mecánicas, clasificación e

identificación del material que compone el terreno de fundación para el diseño de

pavimento; y mediante el ensayo de CBR de suelos, evaluar al terreno de fundación como

material para la subrasante.

➢ Trabajos realizados

a. Trabajo de campo

Dentro del trabajo de campo se efectuaron 4 calicatas a lo largo del tramo de la vía en

estudio (CP Herbay Alto – CP Isla Alta) a cielo abierto. El número de calicatas fue

determinado a partir de IMDa obtenido en el estudio de tráfico que fue de 447 veh/día, lo

que lo clasifica al tramo en estudio como una carretera de segunda clase, por ello se

recurre al Manual de Carreteras - “Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos” del MTC;

donde indica que, para determinar el Módulo Resiliente (Mr) y CBR se necesita una

muestra representativa cada 1.5 km. Es así como se ejecutaron 4 calicatas denominadas

como C1, C2, C3 y C4, a cada 1.5 km, a una profundidad de 1.50 m (ver tabla 9).

39

Tabla 10: Número de ensayos de Mr y CBR

Fuente: Manual de Carreteras - "Suelos, geología, geotecnia y pavimentos”

Los especímenes obtenidos de las calicatas fueron extraídas y acondicionadas

cuidadosamente para el traslado hacia el laboratorio (ver figura 9). El personal de campo

estuvo conformado por los 4 integrantes del presente proyecto de investigación (ver figura

10).

40

Figura 9: Excavación de la calicata 2.


Figura 10: Excavación de la calicata 4 e integrantes del proyecto.


41

b. Muestreo

Luego de haber realizado la excavación de las calicatas, se tomaron muestras

representativas del suelo, cada una ellas fueron descritas e identificadas con el número de

calicata, muestra, profundidad, etc. y posteriormente fueron colocadas dentro de bolsas

de plástico y costales para su respectivo traslado al laboratorio.

c. Ensayos de laboratorio

En el laboratorio se verificó la clasificación visual de las muestras obtenidas en campo,

se escogieron muestras representativas de cada calicata y se realizaron los siguientes

ensayos:

Ensayos Estándar

- Contenido de Humedad (ASTM D- 2216)

- Análisis granulométrico por tamizado (ASTM-D422 Y D1140/T88)

- Límites de Atterberg (límite líquido y límite plástico) (ASTM-D 4318/AASHTO

T89)

Ensayos Especiales

- Proctor modificado (ASTM-D1557/AASHTO T180)

- Ensayo de relación de soporte de california (CBR) (AASHTO-

ASTMD1883/AASHTO T193)

Todos los ensayos fueron desarrollados de acuerdo con las normas ASTM. Los resultados

de cada ensayo se visualizan en los siguientes anexos:

- Contenido de Humedad (ver anexo 3).

- Análisis granulométrico por tamizado (ver anexo 4).

- Límites de Atterberg (límite líquido y límite plástico) (ver anexo 5).

- Proctor Modificado) (ver anexo 5).

42

- Ensayo de CBR de suelos (Relación de Soporte de California) (ver anexo 6).

d. Evaluación General

De acuerdo con el trabajo de campo (excavación de 4 calicatas a lo largo del tramo en

estudio) se pudo observar que el material predominante está conformado por suelos finos

y gruesos como son arena, limo y arcilla y en poca cantidad material de grava, a partir de

ello se pudo reconocer las condiciones actuales en el que se encuentra la subrasante. Así

mismo, los ensayos realizados en laboratorio nos permitieron conocer las características

físico-mecánicas del suelo para el presente proyecto.

Luego de haber realizado los ensayos de las muestras, se puede constatar la presencia de

los siguientes materiales en la tabla 10.

Tabla 11: Clasificación de suelos para cada calicata.

CALICATA CLASIFICACION DEL SUELO

C1 SP-SM (Arena limosa pobremente gradada)

C2 SM (Arena Limosa)

C3 CL-ML (Arcilla Limosa de baja plasticidad)

C4 CL (Arcilla de baja plasticidad)


Así mismo; a partir del trabajo de campo y los ensayos de laboratorio se presenta el

resumen general de la caracterización del suelo que conforma el tramo de estudio CP

Herbay Alto – CP Isla Alta en la tabla 11.

43


% Mts 1 1/2 1 3/4 1/2 3/8 N° 4 N°10 N°20 N° 40 N° 60 N°100 N° 200 AASTHO SUCSProctor Mod.

(kg/cm3)

Humedad óptima %

C1 0.53 1.5 - - - - - - - 99.20 98.68 98.42 97.83 66.96 20.27 7.76 A-3 (0) SP-SM 1.698 12.2 4.6

Arena Limosa

pobremente gradada

C2 3.53 1.5 - - 98.17 95.75 94.87 94.87 93.01 90.28 87.05 83.74 79.78 62.54 30.43 22.81 A-2-4 (0) SM 1.927 9 15.9Arena Limosa

C3 18.75 1.5 35.76 21.52 - - - - - - 99.28 97.75 95.70 92.36 85.63 75.47 A-4 (2) CL-ML 1.767 16.2 3.5Arcilla limosa

C4 28.36 1.5 35.76 19.61 - - - - 94.19 88.01 83.02 80.24 78.04 75.56 71.31 63.69 A-6(9) CL 1.711 18.6 11.6Arcilla de

baja

CCPP Herbay Alto - San Vicente - Cañete - LimaREINGENIERIA EN LA AMPLIACIÓN DE LA CARRETERA DEL CC.PP HERBAY ALTO - CC.PP ISLA ALTA PARA EL MEJORAMIENTO DE LA ACCESIBILIDAD VIAL

CARACTERÍSTICAS DEL SUELO

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS Y ENSAYOS DE MATERIALES- USIL

Clasificación COMPACTACIÓN

CBR (%)Descripció

n

Nombre del proyecto:Ubicación:

N° CALICATA

Humedad a la profundidad

LL % LP %

Granulometria % pasa

Tabla 12: Resumen de la caracterización del suelo en el tramo del estudio.

44

3.5.2.2. Diseño estructural del Pavimento Flexible

Diseño del Pavimento flexible para el tramo I y III

En los tramos I y III, se asumió como valor de CBR igual a 6% para el diseño, cumpliendo

así el requerimiento mínimo especificado en el Manual de Carreteras, debido a que el

CBR del suelo en estos tramos no llegan al mínimo necesario (ver anexo 7) según los

ensayos realizados en el laboratorio.

El tramo de diseño comprende desde el punto inicial, el cual está en el CCPP Herbay Alto

(0 Km) hasta el 1.5 km (Tramo I) y a partir del 3 km a 4.5 km (Tramo III).

Tabla 13: Determinación del EE (día-carril)


Cálculo de W18:

Se consideró 10 años de vida útil y un crecimiento poblacional de 0.8% según el INEI

(2018).

Tabla 14: Determinación de W18 (ESSAL)


Tipo de vehículo

IMDFACTOR

DIRECCIONAL (Fd)

FACTOR CARRIL (Fc)

FACTOR DE AJUSTE POR PRESION DE NEUMATICO

(Fp)

FACTOR DE VEHÍCULO PESADO

(Fvp)

EE DIA-CARRIL

B2 3 0.5 1.0 1.0 4.504 6.755

C2 28 0.5 1.0 1.0 4.504 63.051

C3 3 0.5 1.0 1.0 3.285 4.927

C4 5 0.5 1.0 1.0 2.971 7.428

T3S3 3 0.5 1.0 1.0 4.991 7.486

89.648

EEi Fca W18

89.648 10.37 339249.40

45

Tabla 15: Parámetros para el diseño de pavimento.


Determinamos el SNreq, mediante el siguiente nomograma (ver figura 11):

R 75%

So 0.45

W18 3.39E+05

Mr (KSI) 8.04

serviceability loss 1.8

46

Figura 11: Determinación del SNreq1, SNreq2, SNreq3.


47

Determinamos el SNpro

Tabla 16: Parámetros para determinar el SNpro.


- d1, d2, d3 en unidades de in.

Se comparó el SNreq con el SNpro, para verificar que se cumpla la desigualdad

𝑆𝑁𝑟𝑒𝑞 ≤ 𝑆𝑁𝑝𝑟𝑜

2.51 ≤ 2.638

Por lo tanto; los espesores para cada capa (cm) son los siguientes (ver figura 12):

Figura 12: Perfil de la estructura del pavimento flexible.


Diseño de pavimento flexible para el tramo 2, que comprende a partir del km 1.5 a

3 km

Se determinó el valor de SNreq mediante el nomograma (ver figura 11):

𝑆𝑁𝑟𝑒𝑞 = 2

a1 d1 a2 d2 m2 a3 d3 m3

0.44 2 0.133 6 1 0.12 8 1

5

15

20

20cm

CARPETA ASFALTICA

BASE

SUBBASE

SUBRASANTE

48

Desarrollo del SNpro:



Entonces: 𝑆𝑁𝑝𝑟𝑜 = 2.158

Comparación el SNreq con el SNpro, para verificar que se cumpla la desigualdad


2 ≤ 2.158

Por lo tanto; los espesores de cada capa (cm) fueron de la siguiente forma (ver figura 13):

Figura 13:Perfil de la estructura del pavimento flexible.


Diseño de pavimento flexible para el tramo 4, a partir del km 4.5 al 6 km

Se determinó el valor de SNreq mediante el nomograma (ver figura 11):

𝑆𝑁𝑟𝑒𝑞 = 2.25

a1 d1 a2 d2 m2 a3 d3 m3

0.44 2 0.133 6 1 0.12 4 1

5

15

10

20cm

CARPETA ASFALTICA

BASE

SUBBASE

SUBRASANTE

49

Desarrollo del SNpro:



Entonces: 𝑆𝑁𝑝𝑟𝑜 = 2.398

Se comparó el SNreq con el SNpro, para verificar que se cumpla la desigualdad


2.25 ≤ 2.398

Por lo tanto; se obtuvo los siguientes espesores para cada capa (cm) (ver figura 14):

Figura 14: Perfil de la estructura del pavimento flexible.


a1 d1 a2 d2 m2 a3 d3 m3

0.44 2 0.133 6 1 0.12 6 1

5

15

15

20cm

CARPETA ASFALTICA

BASE

SUBBASE

SUBRASANTE

50

4. Juego de planos constructivos

Alineamiento horizontal del tramo vial CP Herbay Alto – CP Isla Alta (Programa Civil 3D)

Figura 15: Vista en planta del alineamiento horizontal.


51

Diagrama de masa y sección transversa (programa Civil 3D)

Figura 16: Diagrama de masa y sección transversal.


52

5. Resumen de cumplimiento con las restricciones y limitaciones del proyecto

El presente trabajo incluye diferentes áreas, las cuales son: El estudio de suelos, estudio

de tráfico y topografía. En cada una de ellas se realizaron los respectivos estudios, debido

a que no se contaba con datos de ninguno de estas áreas.

Estudio de suelos: La zona de trabajo no cuenta con estudios de suelo realizados con

anterioridad, por lo que se ejecutó la extracción de calicatas, para posteriormente efectuar

los respectivos ensayos en el laboratorio de la USIL.

Estudio de tráfico: Se realizó el conteo de vehículos por un periodo de 7 días (una

semana), y posteriormente se determinó el IMDA con el que se diseñó el Pavimento.

Topografía: Se realizó el trabajo de levantamiento topográfico haciendo uso de una

Estación Total, cuyos datos obtenidos fueron procesados en el programa AutoCAD

CIVIL 3D.

53

6. Resumen de cumplimiento con estándares de diseños nacionales e

internacionales (Normatividad)

• Estudio Vial – Tráfico

Tabla 19:Estándar de diseño para el estudio vial - tráfico.

Resultado IMDa (veh/día)

Norma Rango de IMDa

(veh/día) Clasificación por

demanda

447 MTC DG-18, sección

101 2000 - 400

Carretera de segunda clase


• Diseño Geométrico

Tabla 20: Estándares para el diseño Geométrico.

Resultado Norma Parámetros Características

Carretera de segunda clase

MTC DG-18, sección 102

Orografía Plano

MTC DG-18, sección 101

Ancho de carril 3.6 m (ancho calzada 7.2 m)

MTC DG-18, sección 304.02

Ancho de berma 2m a cada lado


Velocidad de diseño 60 km/h


Radio mínimo 125 m


Pendiente máxima 6%


Peralte máximo 8%


54

• Diseño de Pavimento

En la tabla 20 y 21 se observan los requerimientos mínimos para el diseño de pavimento,

estas fueron obtenidas del Manual de Carreteras Sección Suelos y Pavimento (2014) y la

Norma CE. 010 pavimentos Urbanos.

Tabla 21: Categoría de subrasante.

Fuente: Manual de Carreterar: Suelos, Geología, Geotécnia y Pavimentos (2014).

55

Fuente: CE-010 Pavimentos Urbanos.

Tabla 22: Requisitos mínimos para el diseño de pavimentos.

56

7. Plan de metodología de trabajo

Seguidamente, se presenta la metodología, el cual permitió el desarrollo del presente

proyecto:

8. Cronograma de ejecución

Tabla 23: Cronograma de ejecución del proyecto.


CRONOGRAMA DE EJECUCIÓN

N°

Fechas (meses y semanas) Agosto Setiembre Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo

Actividades 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 3 4 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3

1 Recolección de información antecedente

2 Reconocimiento del tramo de la vía en estudio.

3 Estudio del tráfico vehicular.

4

Extracción de muestras representativas mediante calicatas.

5

Ensayos de laboratorio para determinar la caracterización del suelo.

6

Trabajo en gabinete con la finalidad de determinar el diseño de pavimento flexible.

7 Análisis de resultados

8 Presentación del proyecto

57

9. Presupuesto y análisis de costos

Al realizar el presupuesto de los 3 pavimentos flexibles, se tomó en cuenta las

recomendaciones del manual de carreteras EG 2013, revista Costos y referencias del

expendientes respaldados por el MTC y Provias Nacional, por lo que se consideró las

siguientes partidas:

• Movimiento de Tierra (corte y relleno)

• Subrasante

• Subbase granular

• Base granular

• Imprimación Asfáltica

• Carpeta asfáltica

Para proyectar el presupuesto primero se determinó el metrado del pavimento diseñado,

tal como se muestra en la tabla 23:

Tabla 24: Metrado por capa de la vía.

METRADO POR CAPA

subrasante 13350.4 m3

subbase 10852.8 m3

base 10012.8 m3

carpeta 3337.6 m3 Fuente: Elaboración propia.

9.1. Resumen de costos

Haciendo uso del programa S10, el cual es usado para construir metrados y presupuestos

en base a costos unitarios, se realizó el presupuesto (ver tabla 24) en soles en el que para

el movimiento de tierras asciende los 4,5 millones y para la conformación del pavimento

flexible por tramos 1,8 millones.

58

Tabla 25: Resumen de costos.


59

9.2. Hoja de presupuesto

Tabla 26: Costos en movimiento de tierras.

Fuente: Elaboracion propia.

60

Tabla 27: Costos en Pavimento flexible.


61

9.3. Análisis de Precios Unitarios

Se realizó el análisis de precios unitarios por cada partida para 10 años en el programa S10 (ver tabla 27).

Tabla 28: Precios unitarios en corte de material.


62

Tabla 29: Precios unitarios en relleno compactado con material propio.


63

Tabla 30: Precios unitarios en perfilado y compactado de Subrasante.


64

Tabla 31: Precios unitarios en subbase granular.


65

Tabla 32: Precios unitarios en base granular.


66

Tabla 33: Precios unitarios en imprimación asfáltica.


67

Tabla 34: Precios unitarios en carpeta asfáltica.


68

9.4. Listado de insumos

Tabla 35: Listado de insumos.

Recurso Unidad

MANO DE OBRA

Capataz hh

Operario hh

Oficial hh

Peón hh

Operador de Equipo Pesado hh

Operario de Equipo Mediano hh

MATERIALES

Agua m3

Material para sub-base m3

Arena gruesa chancada m3

Piedra chancada m3

Piedra Grande m3

Mezcla Asfáltica en caliente m2

Arena fina zarandeada m3

EQUIPOS Camión cisterna 4X2 (Agua) 2000 GAL. hm Rodillo liso vibr. autop 70-100 HO 7-9T. hm Motoniveladora de 125 HP hm

Motoniveladora de 145 HP hm

Barredora mecánica hm

camión imprimador 210 HP de 200 GLN hm

Rodillo neumático autopropulsado 135 HP 9-26 ton hm

Rodillo tándem vibratorio autopropulsado 11-130HP hm Pavimentadora sobre llantas 69 HP 10-16' hm Compresora neumática 87 HP 250-330PCM hm

Minicargador 70 HP hm Fuente: Elaboracion propia.

69

10. Conclusiones de la solución propuesta o investigación aplicada

- La actual IMDA de la vía en estudio es de más de 400 veh/día, de acuerdo con la

clasificación por demanda establecida en la norma DG-2018 se cataloga como una

carretera de segunda clase, por ende, la velocidad de diseño mínimo establecido es

de 60km/h, al cual corresponde un radio de giro mínimo de 125 m (ver tabla 5),

teniendo en cuenta que el eje principal de la vía en diseño se trazó por el mismo eje

de la vía existente,

- A partir del análisis del estudio de suelos, los CBRs obtenidos fueron 4.6%, 15.9%,

3.5% y 11.6% para los tramos 1, 2, 3 y 4 respectivamente (ver tabla 11). El Manual

de Carreteras proporciona el valor mínimo del Índice de soporte (CBR de laboratorio)

de la subrasante, siendo este 6% (ver tabla 20). Los valores del CBR obtenidos de

cada tramo indican que para los tramos 1 y 3, el suelo no cumple con el mínimo

requerido de CBR especificado por el MTC, por tanto, es necesario la estabilización

de la subrasante en estos dos tramos.

- Los espesores de cada capa estructural fueron variando conforme a los CBRs de los

suelos obtenidos en el laboratorio, cuanto más valor de CBR, los espesores son

menores, en esta investigación los tramos 1 y 3 tienen el mismo diseño debido a que

se asumió un CBR mínimo requerido por el Manual de Carreteras (2014), los tramos

2 y 4 tienen diferentes diseños (Ver figuras 12, 13 y 14).

- El costo directo del proyecto para la construcción del pavimento flexible es de S/

6,292,041.04 (SEIS MILLONES DOSCIENTOS NOVENTIDOS MIL

CUARENTIUNO Y 04/100 NUEVOS SOLES), siendo S/ 4,493,363.4 para el

movimiento de tierra y S/ 1,798,678.00 para el pavimento flexible respectivamente

(ver tabla 24).

70

- Es importante recalcar que el diseño de toda obra ingenieril, como este proyecto,

satisfaga los requerimientos mínimos de las normas vigentes, o juicio de expertos,

para evitar pérdidas ya sean humanas o materiales, cumpliendo así la vida útil para

el cual fue diseñado.

11. Recomendaciones de la solución propuesta o investigación aplicada

- Dentro del estudio de tráfico vial se debe realizar el conteo vehicular por 24 horas

cada día durante una semana al menos, con la finalidad de obtener datos más certeros

para determinar el tipo de carretera según la clasificación por demanda de la norma

DG-2018 y para el cálculo del tráfico que se realiza al diseñar el pavimento cuyo fin

es satisfacer la demanda de tránsito vial.

- Para el diseño geométrico se recomienda tener en cuenta factores tales como la

geología, geotecnia, hidrología e hidráulica para que el diseño realizado sea más

acertado y así prever modificaciones o rectificaciones futuras tanto en el trazo

horizontal o vertical.

- Evaluar las diferentes opciones para el mejoramiento de la capacidad de soporte de

la subrasante en los tramos 1 y 3, tomando en cuenta las condiciones y los materiales

disponibles en la zona de estudio.

- El tramo en estudio y anexos, ameritan gozar de un plan de desarrollo urbano y

ordenamiento territorial ya que aún se encuentra en proceso de desarrollo, la

población en conjunto suman casi los 4000 habitantes con una tasa de crecimiento

anual en Cañete de 0.27% según el censo del 2017 realizado por el INEI, de tal

manera que la ejecución de futuros proyectos garantice la seguridad y conectividad

de los distintos lugares, tomando en cuenta mencionado crecimiento poblacional de

la zona en estudio.

71

12. Referencias bibliográficas

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Y

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73


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https://portal.mtc.gob.pe/transportes/caminos/normas_carreteras/documentos/manuales/Manual.de.Carreteras.DG-2018.pdf

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74

13. Anexos

ANEXO 1: Estudio Vial-Tráfico


PICK UP PANELRURALCombi

2 E 3 E 2 E 3 E 4 E 2S1/2S2 2S3 3S1/3S2 >= 3S3 2T2 2T3

6:30-6:45 2 1 1 1 2 1 8

6:45-7:00 3 3 3 1 3 13

7:00-7:15 5 1 2 1 2 11

7:15-7:30 5 1 3 1 1 11

7:30-7:45 2 1 3 1 1 8

7:45-8:00 6 6 1 1 1 2 17

8:00-8:15 3 3 1 2 1 10

8:15-8:30 4 1 2 1 8

8:30-8:45 3 3 5 1 12

8:45-9:00 2 1 2 1 6

9:00-9:15 2 3 5

9:15-9:30 2 1 1 2 6

9:30-9:45 1 1 2

9:45-10:00 2 1 2 5

10:00-10:15 1 1 2

10:15-10:30 1 1 1 1 1 1 6

10:30-10:45 2 1 3 1 7

10:45-11:00 2 2 2 1 3 10

TOTALES 46 18 35 13 0 15 0 1 0 12 1 0 0 0 0 3 0 0 1 2147

MICROBUS SEMI TRAYLER TRAYLER

Carreta TractorMOTO AUTO MOTOTAXICAMIONETAS CAMION

TOTAL

ESTUDIO DE CONTEO Y CLASIFICACION VEHICULARTRAMO DE LA CARRETERA

SENTIDO

UBICACIÓN

ESTACION

DIA

FECHA

HORA

CP Herbay Alto

Viernes

29/11/2019

CP Herbay Alto - CP Isla Alta

Derecho

CP Herbay Alto - Cañete

Tabla 36: Formato de conteo y clasificación vehicular del tramo CP Herbay Alto - CP Isla Alta del viernes en sentido derecho.

75


PICK UP PANELRURALCombi

2 E 3 E 2 E 3 E 4 E 2S1/2S2 2S3 3S1/3S2 >= 3S3 2T2 2T3 Carreta Tractor

6:30-6:45 2 1 3

6:45-7:00 1 2 2 5

7:00-7:15 1 2 2 5

7:15-7:30 1 1 4 3 1 10

7:30-7:45 2 1 5 2 10

7:45-8:00 5 1 1 4 11

8:00-8:15 1 1 2

8:15-8:30 3 5 8

8:30-8:45 2 1 1 4

8:45-9:00 4 2 3 9

9:00-9:15 2 2 1 1 6

9:15-9:30 3 1 2 1 2 9

9:30-9:45 1 1 2 1 5

9:45-10:00 1 1 1 1 1 5

10:00-10:15 1 1 2

10:15-10:30 2 1 1 4

10:30-10:45 2 1 2 5

10:45-11:00 1 1 1 3

TOTALES 33 13 29 10 0 15 0 1 0 2 0 0 0 0 0 2 0 0 0 1

TRAYLER

ESTUDIO DE CONTEO Y CLASIFICACION VEHICULARCP Herbay Alto - CP Isla Alta

IzquierdoCP Herbay Alto - Cañete

HORA

AUTO MOTOTAXICAMIONETAS

MICROBUS CAMION

TOTAL

106

MOTOS

CP Herbay AltoViernes

29/11/2019

TRAMO DE LA CARRETERASENTIDO

UBICACIÓN

ESTACIONDIA

FECHA

SEMI TRAYLER

Tabla 37: Formato de conteo y clasificación vehicular del tramo CP Herbay Alto - CP Isla Alta del viernes en sentido izquierdo.

76

ANEXO 2: Formato y datos obtenidos en Laboratorio – Ensayo Relación Ensayo

California (CBR)

Figura 17: Datos obtenidos en Laboratorio del ensayo de CBR (C1).


77



78



79



80

ANEXO 3: Ensayo de Contenido de Humedad (ASTM D- 2216/NTP 339.127)

Proyecto:

Solicitante: N° Informe

Ubicación: N° Laboratorio

Sondeo: Fecha de recepciónMuestra: Fecha de emisiónProfundidad (m)

DATOS Y RESULTADOS:

PRJ-103

LSP-USIL (PACHACAMAC)

C-1

M-1

1,5 m

-

CONTENIDO DE HUMEDAD

(ASTM D- 2216/NTP 339.127)

-

-

-

REINGENIERIA EN LA AMPLIACIÓN DE LA CARRETERA DEL CC.PP HERBAY ALTO - CC.PP ISLA ALTA PARA EL MEJORAMIENTO DE LA ACCESIBILIDAD VIAL

LABORATORIO DE SUELOS Y PAVIMENTOS CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

Av. Manuel Valle, Seccion B. Parcela 1, S/N. Fnd. La Carolina, Pachacamac. C.P. 15823. Telefono (51-1) 317-1000 .Anexo: 2531 E-mail: [email protected].

Laboratorio de Estudios

Avanzados de Ingeniería Civil – LEACIVSUELOS Y PAVIMENTOS

T-01 G-2

91.00 501.20

675.60 1082.70

672.50 1038.003.10 44.70

581.50 581.500.53 7.69

2.-Peso del recipiente + suelo Humedo (g)

5.-Peso del suelo Seco (3-1) (g)

3.-Peso del contenedor + suelo Seco Lavado (g)

4.-Peso de finos (2-3) (g)

5.-Peso del suelo Seco (2-1) (Fs) (g)

Pasante malla N°200 (4/5*100) (% )

N° del recipiente

1.- Peso del recipiente (g)

3.-Peso del contenedor + suelo Seco (g)

4.-Peso del Agua (2-3) (g)

Contenido de Humedad fraccion Fina

Contenido de Humedad (4/5*100) (% )

% de finos pasante la Malla N°200N° del recipiente

1.- Peso del recipiente (g)

2.-Peso del recipiente + suelo Seco (g)

Figura 21: Ensayo de contenido de humedad (C1).


81

Proyecto:




DATOS Y RESULTADOS:


(ASTM D- 2216/NTP 339.127)


M-1 -1,5 m

PRJ-103 -

LSP-USIL (PACHACAMAC) -

C-2 -





T-7 G-2

268.10 551.30

4694.00 4378.60

4543.00 3376.30151.00 1002.304274.90 3827.30

3.53 26.19Contenido de Humedad (4/5*100) (% ) Pasante malla N°200 (4/5*100) (% )

1.- Peso del recipiente (g) 1.- Peso del recipiente (g)

2.-Peso del recipiente + suelo Humedo (g)2.-Peso del recipiente + suelo Seco (g)

3.-Peso del contenedor + suelo Seco (g)3.-Peso del contenedor + suelo Seco Lavado (g)

Contenido de Humedad fraccion Fina % de finos pasante la Malla N°200N° del recipiente N° del recipiente

4.-Peso del Agua (2-3) (g) 4.-Peso de finos (2-3) (g)

5.-Peso del suelo Seco (3-1) (g) 5.-Peso del suelo Seco (2-1) (Fs) (g)

Figura 22: Ensayo contenido de humedad (C2).

Fuente: Elaboración propio.

82

Proyecto:




DATOS Y RESULTADOS:


(ASTM D- 2216/NTP 339.127)


M-1 -1,5 m

PRJ-103 -


C-3 -





T-02 G-2

99.80 273.70

813.00 874.30

700.40 421.20112.60 453.10600.60 600.6018.75 75.44Contenido de Humedad (4/5*100) (% ) Pasante malla N°200 (4/5*100) (% )









83

O G-2

104.80 273.50

764.30 787.30

618.60 462.80145.70 324.50513.80 513.8028.36 63.16Contenido de Humedad (4/5*100) (% ) Pasante malla N°200 (4/5*100) (% )







Proyecto:




DATOS Y RESULTADOS:


(ASTM D- 2216/NTP 339.127)


M-1 -1,5 m

PRJ-103 -


C-4 -







84

ANEXO 4: Análisis Granulométrico por Tamizado (ASTM D 422/ NTP 339.128)

Figura 25: Ensayo de Granulometría (C1).


Proyecto:

Solicitante: N° Informe:

Ubicación: N° Laboratorio:

Sondeo: Fecha de recepción:Muestra: Fecha de emisión:Profundidad (m):

CURVA GRANULOMETRICA:

TAMIZPeso Retenido. (g)

( a )

% Ret. Acumu. ( c )

3" 75 mm - 75.00

2" 50.8 mm - 50.80

1 1/2" 38.1 mm - 38.10

1" 25.4 mm - 25.40

3/4" 19 mm - 19.00

1/2" 12.7 mm - 12.70

3/8" 9.5 mm - 0.00 9.50

#4 4.76 mm 4.60 0.80 4.76

#10 2 mm 3.00 1.32 2.00

#20 0.84 mm 1.50 1.58 0.84

#40 0.425 mm 3.40 2.17 0.43

#60 0.25 mm 177.70 33.04 0.25

#100 0.106 mm 268.80 79.73 0.11

#200 0.075 mm 72.00 92.24 0.08

FONDO 44.7 100.00

575.70

97.83

66.96

20.27

7.76

0.00

100.00

99.20

7.76

Total (g.) ( e )

100.00

98.68

98.42

%Pas. Acumu. ( d )

ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO

(NTP 339.128 / ASTM D 422)

% Retenido ( b )


43

0.00

-

-

-

-

PRJ-103


C-1

M-1

1,5 m

0.52

0.26

0.80

0.59

30.87

46.69

12.51

Malla (mm)





85

Figura 26: Ensayo de granulometría (C2).


Proyecto:






( a )

% Ret. Acumu. ( c )

3" 75 mm -

2" 50.8 mm -

1 1/2" 38.1 mm 80.20 1.83 98.17

1" 25.4 mm 106.40 4.25 95.75

3/4" 19 mm 38.70 5.13 94.87

1/2" 12.7 mm 0.00 5.13 94.87

3/8" 9.5 mm 81.70 6.99 93.01

#4 4.76 mm 120.20 9.72 90.28

#10 2 mm 141.90 12.95 87.05

#20 0.84 mm 145.40 16.26 83.74

#40 0.425 mm 173.70 20.22 79.78

#60 0.25 mm 757.40 37.46 62.54

#100 0.106 mm 1411.00 69.57 30.43

#200 0.075 mm 334.40 77.19 22.81

FONDO 1002.3 100.00 0.00

4393.30

32.12

7.61

863.5 22.81

Total (g.) ( e )

100.00

1.86

2.74

3.23

3.31

3.95

17.24

1.83

2.42

0.88

0.00

C-2 -M-1 -1,5 m

Malla (mm)% Retenido

( b )%Pas. Acumu.

( d )


(NTP 339.128 / ASTM D 422)

PRJ-103 -







86

Proyecto:






( a )

% Ret. Acumu. ( c )

3" 75 mm - 75.00

2" 50.8 mm - 50.80

1 1/2" 38.1 mm - 0.00 100.00 38.10

1" 25.4 mm - 0.00 100.00 25.40

3/4" 19 mm - 0.00 100.00 19.00

1/2" 12.7 mm - 0.00 100.00 12.70

3/8" 9.5 mm - 0.00 100.00

#4 4.76 mm - 0.00 100.00

#10 2 mm 4.30 0.72 99.28

#20 0.84 mm 9.20 2.25 97.75

#40 0.425 mm 12.30 4.30 95.70

#60 0.25 mm 20.10 7.64 92.36

#100 0.106 mm 40.40 14.37 85.63

#200 0.075 mm 61.00 24.53 75.47

FONDO 453.1 100.00 0.00

600.40

6.73

10.16

75.47

Total (g.) ( e )

100.00

0.00

0.00

0.72

1.53

2.05

3.35

0.00

0.00

0.00

0.00

C-3 -M-1 -1,5 m


( b )%Pas. Acumu.

( d )


(NTP 339.128 / ASTM D 422)

PRJ-103 -









87

Proyecto:






( a )

% Ret. Acumu. ( c )

3" 75 mm -

2" 50.8 mm -

1 1/2" 38.1 mm - 0.00 100.00

1" 25.4 mm - 0.00 100.00

3/4" 19 mm - 0.00 100.00

1/2" 12.7 mm - 0.00 100.00

3/8" 9.5 mm 29.6 5.81 94.19

#4 4.76 mm 31.5 11.99 88.01

#10 2 mm 25.40 16.98 83.02

#20 0.84 mm 14.20 19.76 80.24

#40 0.425 mm 11.20 21.96 78.04

#60 0.25 mm 12.60 24.44 75.56

#100 0.106 mm 21.70 28.69 71.31

#200 0.075 mm 38.80 36.31 63.69

FONDO 324.5 100.00 0.00

509.50

4.26

7.62

63.69

Total (g.) ( e )

100.00

5.81

6.18

4.99

2.79

2.20

2.47

0.00

0.00

0.00

0.00

C-4 -M-1 -1,5 m


( b )%Pas. Acumu.

( d )


(NTP 339.128 / ASTM D 422)

PRJ-103 -









88

ANEXO 5: Determinación de los Límites de Consistencia de un Suelo (ASTM D

4318/NTP 339.129)

Proyecto:

Solicitante : N° Informe : -

Ubicación : N° Laboratorio: -

Sondeo : Fecha de recepc: -

Muestra : Fecha de emisi : -

Profundidad (m) :

DATOS Y RESULTADOS:

32-2°/A1 B-C

26.59 26.48

23.96 24.02

13.60 13.73

2.63 2.46

10.36 10.29

25.39 23.91

21 36Nro. De golpes 13

LIMITE LIQUIDO 24.92

5.-Peso suelo seco (2-3) 10.81

% Humedad (4/5*100) 25.90

PRJ-103


C-3

4.-Peso del agua (1-2) 2.80

M-1

DETERMINACION DE LOS LIMITES DE CONSISTENCIA DE UN SUELO

(NTP 339.129 / ASTM D 4318)

REINGENIERIA EN LA AMPLIACIÓN DE LA CARRETERA DEL CC.PP HERBAY ALTO - CC.PP ISLA ALTA PARA EL MEJORAMIENTO DE LA ACCESIBILIDAD

VIAL

1,5 m

LIMITE LIQUIDO

1.-Recipiente + Suelo humedo 27.59

2.-Recipiente + Suelo seco 24.79

3.-Peso Recipiente 13.98

Determinacion

Nro. De Recipiente T3-N3





M-6

14.52

13.80

10.65

0.72

3.15

22.86% Humedad (4/5*100) 20.17

LIMITE PLASTICO 21.52






Determinacion

Nro. De Recipiente C-3

LIMITE PLASTICO

CURVA DE FLUIDEZ:

LIMITE LIQUIDO

LIMITE PLASTICO

INDICE DE PLASTICIDAD

CONSTANTES FISICAS DE LA MUESTRA

24.92

21.52

3.40

23.5 %

24 %

24.5 %

25 %

25.5 %

26 %

26.5 %

10 15 20 25 30 35 40

% d

e H

um

ed

ad

N° Golpes

Curva de Fluidez

Figura 29: Ensayo de los Limites de Atterberg (C3).


89

Proyecto :

Solicitante : N° Informe : -

Ubicación : N° Laboratorio: -

Sondeo : Fecha de recepc: -

Muestra : Fecha de emisi : -

Profundidad (m) :

DATOS Y RESULTADOS:

T22

22.23 23.68

19.89 20.88

13.52 13.77

2.34 2.80

6.37 7.11

36.73 39.38

30 14Nro. De golpes 18


% Humedad (4/5*100) 38.46

LIMITE LIQUIDO 37.50





Determinacion

Nro. De Recipiente A2

LIMITE LIQUIDO

DETERMINACION DE LOS LIMITES DE CONSISTENCIA DE UN SUELO

(NTP 339.129 / ASTM D 4318)

PRJ-103


C-4

M-1

1,5 m

REINGENIERIA EN LA AMPLIACIÓN DE LA CARRETERA DEL CC.PP HERBAY ALTO - CC.PP ISLA ALTA PARA EL MEJORAMIENTO DE LA ACCESIBILIDAD

VIAL





A2

15.61

14.80

10.86

0.81

3.94

20.56




% Humedad (4/5*100) 18.67

LIMITE PLASTICO 19.61



Determinacion

Nro. De Recipiente A1

LIMITE PLASTICO

CURVA DE FLUIDEZ:

LIMITE LIQUIDO

LIMITE PLASTICO

INDICE DE PLASTICIDAD 17.89

CONSTANTES FISICAS DE LA MUESTRA

37.50

19.61

36.5 %

37 %

37.5 %

38 %

38.5 %

39 %

39.5 %

40 %

10 15 20 25 30 35 40

% d

e H

um

ed

ad

N° Golpes

Curva de Fluidez

Figura 30: Ensayo de los Limites de Atterberg (C4).


90

ANEXO 6: Ensayo Proctor Modificado (MTC E 115/ASTM D 1557)

Figura 31: Ensayo Proctor Modificado para la C1.


91

Figura 32: Ensayo de Proctor Modificado para la C2.


92

Figura 33: Ensayo Proctor Modificado para la C3.


93

ANEXO 7: Ensayo Relación Soporte de California (C.B.R) ( MTC E 132/ASTM D

1883)

Figura 34: Datos de la compactación, expansión y penetración para la C1.


94

Figura 35: Gráficos del CBR para la C1.


95

Figura 36:Datos de la compactación, expansión y penetración para la C2.


96

Figura 37:Gráficos del CBR para la C2.


97

Figura 38:Datos de la compactación, expansión y penetración para la C3.


98

Figura 39:Gráficos del CBR para la C3.


99

ANEXO 8: Documento de aprobación del tema del trabajo de Investigación

Figura 40: Solicitud de aprobación del tema de Investigación.

Fuente: Facultad de Ingeniería Civil.

100

ANEXO 9: Acta de reunión

Figura 41: Acta de reunión N° 1.


101

Figura 42: Acta de reunión N° 2.


102

ANEXO 10: Acta de reunión con el Asesor

Figura 43: Acta de reunión grupal y con el Asesor.


103

ANEXO 11: Documento para Estudio de suelos

Figura 44: Solicitud para realizar estudios de mecánica de suelos (Calicatas).


104

ANEXO 12: Panel Fotográfico

Figura 45: Reconocimiento del tramo vial en estudio.


Figura 46: Foto grupal luego del reconocimiento del tramo vial en estudio.


105

Figura 47: Trabajo de conteo vehicular, lunes 25/11/2019.


Figura 48: Trabajo de conteo vehicular, martes 26/11/2019.


106

Figura 49: Trabajo de conteo vehicular, jueves 28/11/2019.


Figura 50: Trabajo de conteo vehicular, sábado 30/11/2019.


107

Figura 51: Trabajo de extracción de calicata C1.


Figura 52: Trabajo de extracción de calicata C3.


108

Figura 53: Recojo de muestra de la calicata 2.


Figura 54: Levantamiento topográfico con Estación Total.


109

Figura 55: Ubicación del punto de referencia mediante el GPS.


110

Figura 56: Personal de trabajo integrado por los miembros del equipo de Investigación.


111

Figura 57: Remoción del material en el laboratorio.


Figura 58: Peso del material retenido en el tamiz.


112

Figura 59: Clasificación granulométrica mediante el tamizado.

Fuente: Elevación propia.

Figura 60: Preparación del material para el ensayo Proctor Modificado.


113

Figura 61: Ensayo con la copa casa grande.


Figura 62: Ensayo de limite plástico.


114

Figura 63. Ensayo de Proctor Modificado.


Figura 64: Muestra después del ensayo de penetración.


115

Figura 65: Procedimiento del ensayo de Penetración.


Figura 66: Trabajo en gabinete:


116

Figura 67: Reunión con el equipo de trabajo.


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