Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 TABLA DE CONTENIDO CAPITULO 1. OBJETIVOS1CAPITULO 2. LOCALIZACION Y DESCRIPCION DEL PROYECTO32.1AREA DE INFLUENCIA DEL PROYECTO5 CAPITULO 3.INFORMACION EXISTENTE6CAPITULO 4. TRABAJO DE CAMPO74.1 ANLISIS E INTERPRETACIN DE LOS ENSAYOS.18 CAPITULO 5.CARACTERISTICAS GEOTECNICAS20 CAPITULO 6. ESTUDIO DE FUENTES DE MATERIALES21 6.1 EXPLORACIN Y LOCALIZACIN21 6.2 ENSAYOS DE LABORATORIO22 6.3 ANLISIS PLAN DE UTILIZACIN23 CAPITULO 7. DISEO DE MEZCLAS24 7.1DISEO DE MEZCLA ASFLTICA24 7.2DISEO DE MEZCLAS HIDRULICAS 26 CAPITULO 8. ESTUDIO DE TRNSITO28 CAPITULO 9.DISEO DEL PAVIMENTO 31 9.1 PERIODO DE DISEO31 9.2 TRANSITO DE DISEO32 9.2.1 Diseo segn el Mtodo MOPT-7532 9.3 SECTORIZACION33 9.4 CAPACIDAD DE SOPORTE DE LA SUB-RASANTE33 9.5 DETERMINACION DEL CBR DE DISEO35 9.6 PARAMETROS DE DISEO35 9.6.1 Mdulo de elasticidad y relacin de POISSON35 9.6.1.1 Sub-rasante35 Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 9.6.1.2 Capas granulares37 9.6.1.3 Concreto asfltico37 9.6.2 Solicitaciones Admisibles38 9.6.2.1 Deformacin por traccin en la base de la carpeta asflticar 38 9.6.2.2Deformacin Por Compresin En La Sub-Rasantez 38 9.6.2.3 Esfuerzo de Compresin sobre la Sub-rasante V 39 9.6.3 Mdulo de Elasticidad Concreto Asfltico39 9.7 CALCULOS ESTRUCTURALES40 9.7.1 MtodoSHELL40 9.8METODO ANALITICO DEPAV44 9. 9 MEMORIAS DE CALCULO46 9.10 DEFORMACIONPOR TRACCION EN LA BASE DE LA CARPETA46 ASFALTCAR9.11 DEFORMACIN POR COMPRESIN EN LA SUB-RASANTEZ 47 9.12ESFUERZO POR COMPRESION EN LA SUB-RASANTEV 47 9.13 DISEO SEGN LAS CARTAS MANUAL DE DISEO PAVIMENTOS ASFALTICOS EN VIAS CON MEDIOS Y ALTOS VOLMENES DETRANSITO.48 9.14 ANALISIS PARA LA UTILIZACION DE UN TRATAMIENTO SUPERFICIAL DOBLE 56 CAPITULO 10.SECCIONES TRANSVERSALES63 10.1 SECCIONES TIPICA EN TANGENTE63 10.2 SECCION TIPICA EN CURVA64 10.3 SECCION TIPICA EN TERRAPLEN64 10.4 SECCION TIPICA EN TANGENTE CON MEJORAMIENTO66 CAPITULO 11.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES67 CAPITULO 12.ANEXOS70 Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 CAPITULO 1. OBJETIVOS Elprincipalobjetivodelpresenteinformeeseldetratardesintetizary consolidarundocumentoendondeseresumalasactividadesytcnicas desarrolladas en el Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaElTambo-ElDivisoElZanjndelaCarreteraElTambo-ElMotiln- Pasto. K0+000 a K11+500. Generar un mejor nivel de servicio a los usuarios, mejorando la superficie de rodadura,rectificandoalgunosalineamientosparaproporcionaruna carreteramssegura,cmodaydisminuirlesloscostosdeoperaciny reparacin de sus automotores. Mantener,mejorarydisearunaestructuradepavimentoquesatisfagalas necesidadesycumplaconlasespecificacionesdelMinisteriodetrasporte,Instituto Nacional de Vas y parmetros tcnicos vigentes, entre otras como resistencia a cargade trnsito, durabilidad, drenajes, comodidad, seguridad y economa. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 Informaryhacerconoceralacomunidad,lasautoridadesylossectores econmicosdelareginquelavaesunpatrimoniovialnacional,que determinarelfuturonosloeconmico,sinoculturalysocialdelos Colombianos. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 CAPITULO 2. LOCALIZACION Y DESCRIPCION DEL PROYECTO LacarreteraobjetodelpresenteESTUDIOPARAELMEJORAMIENTO,Y PAVIMENTACINDELSECTORELTAMBOELZANJONDELA CARRETERAELTAMBOELZANJONMOTILON,seencuentra localizadaenlazonaNor-occidentedelDepartamentoenlaregin interandina de Nario, dentro de la cuenca del Ro Guaitara, el cual tiene su desembocaduraenel ro Pata.Laposicin geogrfica se encuentra en las coordenadas planas zona de estudio entre X = 640.300 a X = 647.500 Norte y entre las coordenadas Y = 964.200 a Y = 967.000 Este. Paraeldesarrollodelproyectotomaremoscomoreferencialacabecera MunicipaldeElTambo,ubicadoaproximadamentea42.5kilmetrosdela capital del departamento.El proyecto se desarrollar desde el K 0 + 000 en el Norte de la Cabecera Municipal de El Tambo y finalizaren el k 11 + 500 SectordeElZanjnpartelimtrofedelmunicipiodeelTamboconEl MunicipiodeLaFloridaparaunalongitudtotalde11.500metros,lava tendrunaseccinde8.5metrosdeloscualescadacarrilserde3.5 metros y las cunetas de 0.75 metros. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 Lacarreteraarealizarlosestudiosespartedelaredvialdepartamental hacelainterconexinterrestredelNor-occidentedeldepartamentoesdecir comunicaalosmunicipiosdeElTambo,ElPeol,LosAndes(Sotomayor), Policarpa,Cumbitara,ElRosarioentresiylacapitaldeldepartamentola ciudaddeSanJuandePasto.Porserlaprincipalynicavade comunicacinseameritaquealamayorbrevedadserealicela pavimentacin de esta carretera que es de expansin en la red nacional, ya queseconectaconlacarreteracircunvalaralGaleraspavimentadaen concreto asfltico y a cargo del Instituto Nacional de Vas en ElMotiln. (PR 75 Circunvalar al Galeras.) El Tambo se encuentran a una altura sobre el nivel del mar de 2.050 mts con unatopografaescarpadaunpisotrmicodecarctercalidoytemplado,el cual favorece el cultivo de fique, caa de azcar, caf, pltano, yuca, rboles frutales ctricos. Enestareginsepuedeapreciarunclimadecarcterbimodal,loquenos indicadosperodosdeinviernoydosperodosdeverano,conuna precipitacin media anualde 1.301 milmetros.Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 2.1AREA DE INFLUENCIA DEL PROYECTO Basadosenlascaractersticasgeomorfolgicas,sociales,econmicosy teniendoencuentaqueestavaeselprincipalsistemadetransportedela reginhemosdefinidocomozonadeinfluenciadelproyectotodaslas poblacionesaledaasaestacarretera,comoson:ElTambo,ElPeol,Los Andes(Sotomayor),Policarpa,Cumbitara,ElRosario,Leiva,lascualesse vern de una u otra forma afectadas. ConsiderandoquelasuperficieafectadaeslamayorpartedelazonaNor-OccidentedelDepartamentodeNario,sabiendoquejuntoalavase encuentran poblaciones de gran importancia de la economa ya que son una despensa agrcola. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 CAPITULO 3.INFORMACION EXISTENTE Existe una bibliografa que es acorde con el estudio que se esta realizando y se considera como fuente de informacin para este volumen: Ingeniera de Pavimentos para Carreteras. Alfonso Montejo Fonseca.Universidad Catlica de Colombia. 2Edicin Trazado y localizacin de Carreteras Tcnica y Anlisis . Paulo Emilio Bravo. Quinta Edicin. Pavimentos de concreto asfltico. Guillermo Muoz Ricaurte. Universidad de Nario. Ademspodemoscontarconinformacinsuministradaporlasplantas productorasdemezcladensaencalienteenlaregincomolaplantaLA VICTORIA,laFirmaTRAEubicadasenlaciudaddePastoylaPlanta PAVIMENTOS Y ASFALTOS ubicada cerca de la regin del Proyecto. Estasplantashanproducidomezcladensaencalienteparala pavimentacindelavaCircunvalaralGaleras,PasoporLaFloriday Sandona sectores que posee caractersticas semejantesa las delpresente estudio. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 CAPITULO 4. TRABAJO DE CAMPO Luego de llevar a cabo las visitas de reconocimiento de la zona afectada en elpresenteproyecto,diseamosunprogramadeexploracin,comoson: apiques, ensayos de clasificacin, ensayos en el terreno y en el laboratorio, los cuales nos permitirn analizar detalladamente las condiciones mecnicas de la sub-rasantey as conocer sus caractersticas y mirar las necesidades paraeldiseodelaestructuradelpavimento,estasvisitasnospermiten tambinverificarlaexistenciadematerialesquecumplanconlos requerimientos de calidad que se exige. La investigacin geotcnica del subsuelo para el diseo de la estructura para elpavimentosehizomedianteapiquesconprofundidadessuperioresde 1.50 metros y distribuidos a lo largo de la va cada 500 metros ya que en la zonadeestudiosepresentahomogeneidadencuantoalaestratificacin geolgica observada en los afloramientos de los taludes de corte actualesy sobreloscaucesdecuerposhdricosdecaudalpermanente,estaunidad geolgicadenominada(GrupodiafsicoKv),compuestaporrocas metavolcnicas,metasedimentaras,metabasaltosdemetamorfismo medios,cubiertasporunniveldesueloresidualenzonasdependiente Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 mediaaalta.Tambinsehicieronsondeosconprofundidadpromediode 3.50metros, las cuales nos sirven para determinar el perfilestratigrfico de la zona, tomar muestras representativas de los diferentes materiales para su posterior clasificacin, mediante el sistema de la AASHTO y SUCS.Obtener muestras inalteradas para CBR, realizacin de ensayo proctormodificadoy efectuar pruebasen situmediante penetracin dinmica de cono PDC. ApiqueAbscisaProfundidad Mts. 12345678910 11 12 13 14 15 K 0 + 010K 0 + 514K1 + 034K 1 +490K 2 + 268K 2 + 496K 2 + 968K 3 + 431K 3 + 947K 4 + 444K 4 + 906K 5 + 381K 5 + 923K 6 + 375K 6 + 8712.00 2.10 2.10 2.30 2.10 2.10 2.10 2.40 2.10 2.00 2.10 2.10 1.50 1.20 2.00 Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 ApiqueAbscisaProfundidad Mts. 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 K 7 + 368K 7 + 912K8 + 422K 8 + 968K9 + 492K9 + 983K10 + 504K10 + 979K 11 + 482K 11 + 981 2.20 1.50 2.00 1.90 2.10 1.70 1.80 1.70 1.80 1.85 Paraidentificarlaspropiedadesmecnicasycaractersticasdelasub-rasante, las muestras representativas se analizaron todos lo apiques. APIQUENo. 1 Relleno:Limoarenosodealtacompresibilidadconpresenciadeotros materiales, compacidad suelta. Espesor 1.20m. Arcilla de baja plasticidad color caf oscuro, consistencia blanda a media. Espesor 0.80 m hasta la profundidad explorada. NOTA:No se encontr presencia del nivel fretico. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 APIQUENo. 2 Mejoramiento actual. Espesor 0.10m. Recebo en matriz arenolimosa color habano, compacidad media. Espesor 1.10 m. Arcilladealtaplasticidadcolorcafoscuro,consistenciamedia.Espesor 0.90 m hasta la profundidad explorada. NOTA:No se encontr presencia del nivel fretico. APIQUENo. 3 Mejoramiento actual. Espesor 0.15 m. Limo arenoso de alta compresibilidad color habano, consistencia blanda a media. Espesor 1.85m hasta la profundidad explorada. NOTA:No se encontr presencia del nivel fretico. APIQUENo. 4 Mejoramiento actual. Espesor 0.10 m. Limoarenosodealtacompresibilidadcolorhabanoclaro,consistencia media a dura. Espesor 0.90m. Limo arenoso de alta compresibilidad color habano, consistencia blanda a media. Espesor 1.30 m hasta la profundidad explorada. NOTA:No se encontr presencia del nivel fretico. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 APIQUENo. 5 Material de afirmado actual. Espesor 0.10 m. Limoarenosodealtacompresibilidadcolorhabano,consistenciamedia. Espesor 1.90m hasta la profundidad explorada. NOTA:No se encontr presencia del nivel fretico. APIQUENo. 6 Material de afirmado actual. Espesor 0.10 m. Limo arenoso de alta compresibilidad color habano, consistencia blanda a media. Espesor 1.90m hasta la profundidad explorada. NOTA:No se encontr presencia del nivel fretico. APIQUENo. 7 Material de afirmado actual. Espesor 0.10m. Capavegetal:Limoarenosoorgnicocolornegro,consistenciablanda. Espesor 1.10 m. Limo arenoso de alta compresibilidad color amarillo, consistencia blanda. Espesor 0.90 m hasta la profundidad explorada. NOTA:No se encontr presencia del nivel fretico. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 APIQUENo. 8 Material de afirmado actual. Espesor 0.10m. Limo arenoso de alta compresibilidad color habano, consistencia blanda a media. Espesor 2.10 m hasta la profundidad explorada. NOTA:No se encontr presencia del nivel fretico. APIQUENo. 9 Material de afirmado actual. Espesor 0.10m. Relleno:Limoarenosodealtacompresibilidad,compacidadsueltoa media. Espesor 1.25 m. Relleno:Limoarenosodealtacompresibilidad,compacidadsuelto. Espesor 0.65 m hasta la profundidad explorada. NOTA:No se encontr presencia del nivel fretico. APIQUENo. 10 Material de afirmado actual. Espesor 0.15m. Limo arenoso de alta compresibilidad color habano, consistencia blanda a media. Espesor 1.85 m hasta la profundidad explorada. NOTA:No se encontr presencia del nivel fretico. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 APIQUENo. 11 Mejoramiento actual. Espesor 0.10 m. Limoarenosodealtacompresibilidadcolorcafoscuro,consistencia blanda a media. Espesor 1.20m. Limo arenoso de alta compresibilidad color amarillo, consistencia blanda. Espesor 0.80 m hasta la profundidad explorada. NOTA:No se encontr presencia del nivel fretico. APIQUENo. 12 Material de afirmado actual. Espesor 0.20 m. Limo arenoso de alta compresibilidad color habano, consistencia blanda a media. Espesor 1.90m hasta la profundidad explorada. NOTA:No se encontr presencia del nivel fretico. APIQUENo. 13 Material de afirmado actual. Espesor 0.10 m. Esquistos en matriz arenolimosa muy compactos. Espesor 1.35m hasta la profundidad explorada. NOTA:No se encontr presencia del nivel fretico. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 APIQUENo. 14 Material de afirmado actual. Espesor 0.10 m. Esquistosenmatrizarenolimosa,compacidadmedia.Espesor2.10m hasta la profundidad explorada. NOTA:No se encontr presencia del nivel fretico. APIQUENo. 15 Material de afirmado actual. Espesor 0.15m. Limo arenoso de alta compresibilidad color amarillo, consistencia blanda. Espesor 0.75 m. Limoarenosodealtacompresibilidadcolorrojizo,consistenciablandaa media. Espesor 1.10 m hasta la profundidad explorada. NOTA:No se encontr presencia del nivel fretico. APIQUENo. 16 Material de afirmado actual. Espesor 0.15m. Limoarenosodealtacompresibilidadcolorrojizo,consistenciamedia. Espesor 0.95 m. Arcilladealtaplasticidadcolorrojizo,consistenciablandaamedia. Espesor 1.10 m hasta la profundidad explorada. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 NOTA:No se encontr presencia del nivel fretico. APIQUENo. 17 Material de afirmado actual. Espesor 0.10m. Esquistosenmatrizarenolimosa,compacidadmedia.Espesor1.10m hasta la profundidad explorada. NOTA:No se encontr presencia del nivel fretico. APIQUENo. 18 Limoarenosodealtacompresibilidadcolorcafoscuroanegro, consistencia blanda a media. Espesor 0.75m. Limoarenosodealtacompresibilidadcolorcafoscuroanegro, consistencia blanda a media. Espesor 1.25 m. NOTA:No se encontr presencia del nivel fretico. APIQUENo. 19 Mejoramiento actual. Espesor 0.10 m. Esquistosmeteorizadosenmatrizlimosacolorcaf,compacidadmedia. Espesor 0.85m. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 Limoarenosodealtacompresibilidad,consistenciamedia,presenciade conglomerado. Espesor 1.05 m hasta la profundidad explorada. NOTA:No se encontr presencia del nivel fretico. APIQUENo. 20 Material de afirmado actual. Espesor 0.15 m. Esquistos fracturados sin matriz, muy compactos. Espesor 1.85m hasta la profundidad explorada. NOTA:No se encontr presencia del nivel fretico. APIQUENo. 21 Material de afirmado actual. Espesor 0.15 m. Limo arenoso de alta compresibilidad color caf claro, consistencia blanda a media. Espesor 0.85 m. Arcilladealtacompresibilidadcolorrojizo,consistenciablandaamedia. Espesor 0.70m hasta la profundidad explorada. NOTA:No se encontr presencia del nivel fretico. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 APIQUENo. 22 Material de afirmado actual. Espesor 0.15 m. Limoarenosodealtacompresibilidadcolorhabanoclaro,consistencia media. Espesor 0.95. Arcilla de alta plasticidad color habano claro, consistencia media. Espesor 0.70 m hasta la profundidad explorada. NOTA:No se encontr presencia del nivel fretico. APIQUENo. 23 Material de afirmado actual. Espesor 0.15m. Esquistosmeteorizadosinfinos,compacidadalta.Espesor1.55mhasta la profundidad explorada. NOTA:No se encontr presencia del nivel fretico. APIQUENo. 24 Material de afirmado actual. Espesor 0.10m. Esquistos meteorizados en matriz limosa, compacidad alta. Espesor 1.70 m hasta la profundidad explorada. NOTA:No se encontr presencia del nivel fretico. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 APIQUENo. 25 Material de afirmado actual. Espesor 0.15m. Limoarenosodealtacompresibilidadcolorrojizo,consistenciablandaa media. Espesor 1.70 m hasta la profundidad explorada. NOTA:No se encontr presencia del nivel fretico. 4.1 ANLISIS E INTERPRETACIN DE LOS ENSAYOS. Deacuerdoalosresultadosdelosensayosdelmites,granulometrasy humedadpodemosclasificarlossuelosdecadaestratoenformadefinitiva paracorroborarlodichoenladescripcindecampoydeacuerdoalos ensayosdeC.B.R.conelmtododepenetracindinmicadecono determinamoslascaractersticasdelasub-rasanteparaefectuarlas recomendaciones para conformar la estructura del pavimento. Los materiales encontrados en la exploracin, MH , GM segn la SUCS, y A-7-5,segnlaAASHTOtienenuncomportamientoexcelenteabuenocomo sub-rasante. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 Los ensayos de P D C ofrecen diferentes valores de C B R altos, en algunos apiques los valores de CBR no superan el 10%, razn por la cual se propone unaexcavacinde1.00metro,mejoramientoconmaterialseleccionadoy uso de geotextil2400T, que los datos corresponden a la sub-rasante puedeninfluir en la estructura del pavimento y generar problemas como hundimientos y deformaciones. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 CAPITULO 5.CARACTERISTICAS GEOTECNICAS Enestecaptulosecompilarntodoslosresultadosdecampoyde laboratorioqueseefectuaronparahacerelanlisisdelascaractersticas geotcnicas del corredor vial en estudio. Todaestainformacinascomoladescripcindetalladadecadasuelose obtuvo a travs de perfiles estratigrficos por apiques o sondeos. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 CAPITULO 6. ESTUDIO DE FUENTES DE MATERIALES 6.1 ExpIoracin y IocaIizacin Luegodehaberhecholasvisitascorrespondientes,pudimoshacerun programadeexploracinylocalizacindelasprincipalesfuentesde materialesdelareginquepodramosaprovecharparalaetapa constructiva del proyecto MINAMATERIALLOCALIZACION El DivisoBase y sub base Sobre la va(k5 + 750) La cuchilla Base y sub base Sobre la va(k9 + 500) La vega ( Pasto)Triturado - Recebo En Pasto a 38 Kms del Proyecto Briceo Bajo ( Pasto) Triturado - ReceboEn Pasto a 35 Kms del Proyecto Av. Estudiantes Triturado - ReceboEn Pasto a 42 Kms del Proyecto Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 MINAMATERIALLOCALIZACION Armenia 2000 ( Pasto)Arena ReceboEn Pasto a 45 Kms del Proyecto Las terrazasArena ReceboEn Pasto a 45 Kms del Proyecto El Espino Arena ConcretosEn Pasto a 44 Kms del Proyecto La Victoria MDC 2En Pasto a 32 Kms del Proyecto TraeMDC 2En Pasto a 35 Kms del Proyecto El acceso a todas estas fuentes de materiales es aceptable, pues se trata de vaspavimentadasoafirmadasconrecebobrindandocondiciones aceptables para el transito. 6.2 Ensayos de Iaboratorio A continuacin presentamos los ensayos de laboratorio llevados a cabo a los materiales de las fuentes seleccionadas. Ver anexos Ensayos de Laboratorio Fuentes Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 6.3 AnIisis PIan de utiIizacin Teniendoencuentalascaractersticasypropiedadesmecnicasdelos materialesysusvolmenesdeexplotacinpodemosdecirquelasque presentan mejores condiciones son: La Vega. (Mezcla para base, sub base y mejoramiento. Triturado). Briceo Bajo. (Mezcla para base, sub base y mejoramiento. Triturado.) LaVictoria.(Mezclaparabase,subbaseymejoramiento.Triturado. MDC-2) Las Terrazas. ( Arena para mezcla de base y sub base). El Espino. ( Arena para Concretos). La Cuchilla ( Sub Base Base). Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 CAPITULO 7. DISEO DE MEZCLAS 7.1Diseo de mezcIa asfItica Estaactividadsedesarrollateniendoencuentalagranimportanciadela obtencindemezclaasflticaquegaranticeestabilidadparasatisfacerlas exigenciasdeserviciosinproblemasdedurabilidadymanejabilidadpara permitir una eficiente colocacin de la mezcla , y vacos con aire para evitar exudaciones y perdidas de estabilidad. Losensayosdelaboratoriodecaracterizacindelosmaterialesptreosa utilizar al igual que los resultados del diseo de la mezcla asfltica obtenidos durante la aplicacin del mtodo de Marshall. Es fundamental realizar la importancia que el contratista de la obra una vez hayaseleccionadosufuentedeagregados,verifiqueelcumplimientode todos los requisitos exigidos para la normatividad establecida. Elasfaltoutilizadoparaeldiseoesprovenientedelcomplejoindustrialde Barrancabermeja. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 Volumen asfltico =14 Volumen agregados = 82 Volumen vacos =4 2.- Los resultados obtenidos de penetracin son los siguientes: ndice de penetracin - 1.5 Temperatura de la mezcla segn normas I.N:V120 135 centgrados Temperatura del asfalto=15 grados centgrados menor de la temperatura del agregado. Temperatura de compactacin110 grados centgrados. Peso especfico= 1.05 gr/cm3 T(c)Penetracin (1/10 mm) 2023 2551 35153 Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 Losdiseosdelaestructuradelpavimentofueronelevadosconbaseen estainformacin,locualnosignificaquenosepuedausar,otrotipode asfaltoprovenientedeotrarefinera,siempreycuandosegaranticeun estricto control de calidad del mismoy se efecten los ajustes necesarios a los diseos estructurales. 7.2Diseo De MezcIas HidruIicas Sondevitalimportanciayaquetodaslasobrasdeartedelcorredorvial cumplen un papel fundamental dentro del proceso constructivo del proyecto. Lasalcantarillas,cunetas,murosdecontencin,box-coulvert,concretos reforzados,concretosciclpeos,sernconstruidosconlasespecificaciones requeridas. Diseamosmezclaspara3500,3000,2700psiutilizandomateriales seleccionadosdelascanterasexistentesenlaciudaddePasto,cemento tipo Prtland. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 Los materiales analizados son: Triturado seleccionado Cantera Briceo Bajo. Arena negra para concreto Cantera Las Terrazas. Arena gris para concreto Cantera El Espino. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 CAPITULO 8. ESTUDIO DE TRNSITO Teniendo en cuenta la modernizacin de la red vial y pensando en el futuro de esta regin, conocedores de cul es la importancia de esta carretera y la influencia que sobre ella genera el trnsito, se analiza cuidadosamente toda informacin existente sobre comportamiento histrico de trnsito registrado y susrespectivasproyecciones,posiblecomportamientoanualdelflujo vehicular que utilizan en el proyecto. LavaatraviesaentreotrosalosmunicipiosdeElTambo,ElPeol,Los Andes(Sotomayor),Policarpa,Cumbitara,ElRosariosiendolaprincipal arteriavialdeestosmunicipios;queloscomunicaconelrestodel departamento de Nario. ElestudiodetransitoserealizayanalizaenelvolumenI.Estudiode Transito,CapacidadynivelesdeServicioquehaceparteintegraldeeste EstudiodeFaseIIIenelcualseobtienelassiguientesrecomendacionesy conclusiones: Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 Elclculodeltrnsitogeneradoseefectuenfocadohaciaelanlisisdela produccin del fique y del caf debido a que esta actividad es la que tendr mayor influencia sobre el trnsito que recorrer la va en estudio. Eltrnsitodediseoparalaestructuradelpavimentoesiguala0.88*10@6ejes equivalentes de 8.2 toneladas, para un periodo de veinte aos. La capacidad de la va considerando variaciones aleatorias es de 1741 veh/h ElnivelquetieneelconductorenelprimeraoesCquerepresenta condicionesmediascuandoelflujoesestableoempiezanapresentarse restricciones de geometra y pendiente.La libertad para conducir con la velocidad deseadadentrodelacorrientevehicularseveafectadaalpresentarse interferenciastolerablesconotrosvehculos,deficienciasdelavaquesonen generalaceptables.Elnivelgeneraldelibertadycomodidadquetieneel conductor es adecuado. En el ao veinte pasa a nivel D donde el flujo todava es estable y se presentan restricciones de geometra y pendiente.No existe libertad para conducir con la velocidad deseada dentro de la corriente vehicular, al ocurrir interferenciasfrecuentesconotrosvehculos,oexistircondicionesdevams defectuosas. Elnivelgeneraldelibertadycomodidadque tieneelconductor es deficiente. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 Pasa deadecuado, en el primer ao, a deficiente en el ltimo ao de diseo. Serecomiendaefectuarunadecuadomantenimientovialparalograr conservar el nivel de servicio inicial durante los veinte aos. SedeterminaqueelTPDSesde375deacuerdoalosAnlisisrealizadosenel presentevolumenquecorrespondeal TPDSdel ao metadelproyecto(2022) , porlotantoeseltrnsitoquesedebeutilizarparaeldesarrollodelosdiferentes estudios que implica El Estudio de Fase III de la Va El Tambo -El Diviso El Zanjn de la Carretera El Tambo - El Motiln.Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 CAPITULO 9.DISEO DEL PAVIMENTO Enelpresenteestudiohemostenidoencuentaparaeldiseodela estructuradelpavimentolosmtodosquerecomiendanelMinisteriode Obras Pblicas y Transporte MOPT, SHELL,El Mtodo Analtico DEPAV, y con las cartas del Manual de Diseo De Pavimentos Asfalticos En Vias con medios y Altos Volmenes de Transito. Ademsserealizaunanlisisparalautilizacindeuntratamiento superficial doble como se muestra a continuacin: 9.1 PERIODO DE DISEO Elperododediseocorrespondeauntiempodeserviciodediezaos, comprendidoentreellapsodel2004al2014considerandolosestudios geotcnicos realizados, estudios de trnsito, climatologa, etc. 9.2 TRANSITO DE DISEO Eltrnsitoesunadelasvariablesmsinfluyenteseneldiseoysu comportamientoposteriorenlaestructuraesfundamental,porlotantosu Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 correctadeterminacinesunaspectofundamentalparalograrresultados ptimos. Deacuerdoconlosresultadosdelestudiosegndatosobtenidosdela estacin No. 312 ubicada en el Crucero motiln de la Carretera Circunvalar alGaleras,lavariableNenejesequivalentesde8.2ton.esdeN= 1.764.722. Entonces para disear para un perodo de diez aos, tomamos N multiplicadoporunfactordecalagequeennuestrocasoes0.5.EntoncesNdis =1.764.722 x 0.5 = 882.361 = 0.88 x 106y con los datos obtenidos en elestudiogeotcnicotrabajaremosconunCBRmnimodesub-rasante= 3.5% 9.2.1 Diseo segn eI Mtodo MOPT-75 Con los datos de CBR y de Ndis entramos en un baco para obtener as un espesor de sub-base. (Abaco No. 1) Para un valor de CBR = 3.5% y un N = 0.88 x 106obtenemos una lectura de sub-base = 36 cms.Luego de esto nos remitimosalatablaNo.1dondeelparmetrodeNseencuentra comprendido entre 0.5 x 108y 2.5 x 106Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 No. de Ejes simples Espesor de base Espesor de Carpeta 0.5 x 108 2.5 x 10620 centmetros 15 centmetros TSD 5 cms. deCA 9.3 SECTORIZACION Paraefectuarelanlisisestructuraldeuntramodepavimento,es indispensable identificar secciones homogneas con base en la informacin geotcnica, topogrfica, condiciones climticas, drenaje y trnsito de la zona delproyecto,seconsideraunasolaunidaddediseodebidoala estratigrafa del rea por donde discurre la va. 9.4 CAPACIDAD DE SOPORTE DE LA SUB-RASANTE Paravalorarlacapacidaddesoportedelasub-rasanteserealizaron diecisieteensayosdeCBRsobremuestrainalterada,obtenindoselos siguientes resultados: Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 Apique No.AbscisaCBR% 12345678910 11 12 13 14 15 16 17 K0 + 010 K1 + 033 K1 + 490 K2 + 268 K2 + 496 K2 + 968 K3 + 431 K3 + 947 K4 + 444 K4 + 906 K5 + 381 K6 + 871 K7 + 369 K8 + 422 K9 + 983 K10 + 504 K11 + 981 22.60 6.60 5.60 4.60 2.90 4.40 2.80 3.50 2.80 11.70 9.20 2.50 5.10 8.00 6.30 14.10 6.60 La determinacin del CBR de diseo para la sub-rasante se hizo mediante la utilizacindeconodinmicodepenetracin,tomandocomounvalordel 3.50%, por ser uno de los menores y representativo de una gran sector de la va.EnlosensayosNo.5,7,9sonpuntualesynorepresentanla homogeneidad del sector. En estos sectores se realizan mejoramiento de la subrasante puntual. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 9.5 DETERMINACION DEL CBR DE DISEO SegnclculoobtenidoenlaboratorioatravsdelPDCyaunqueelCBR obtenido de acuerdo al percentilse toma 3.5% se decido dar una margen de seguridad y se trabahjo con un valor critico mnimo del 3% de CBR. 9.6 PARAMETROS DE DISEO Paradeterminarlosmdulosdeelasticidaddelasdiferentescapasdela estructura as como sus esfuerzos y deformaciones admisibles se emplearon los siguientes criterios: 9.6.1 MduIo de eIasticidad y reIacin de POISSON 9.6.1.1 Sub-rasante TeniendoencuentaelartculoDeterminacindeMdulosresilientesen suelosysub-rasantespublicadoenlasmemoriasdelXISimposio Colombiano sobre Ingeniera de Pavimentos,celebradoen el mes de Julio de1997enlaCiudaddeCartagenadeIndiasserecomiendahacerel clculo basado en la siguiente expresin:Mr = K x CBR(kg / cm) donde K Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 es un coeficiente que es funcin de la clasificacin de la AASHTO del suelo de sub-rasante.Este valor se determina de acuerdo a la tabla siguiente: Clasificacin AASHTO Rango deKA4 A7 A-4, A-6 y A-7 20-130 20-65 20-135 Paranuestrocasoportratarsedegravasdearenaslimosasclasificado como un A-2-4, A-4 entonces tomamos un valor de K = 100. La ReIacin de Poisson Paralosmaterialesqueconformanlaestructuratpicadeunpavimento tenemos:MaterialMdulo de Poisson UConcreto asfltido Base granular Sub-base granular Sub-rasante 0.35 0.40 0.40 0.45 Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 El CBR para la sub-rasante lo hemos tomado como de3%, entonces, Mr = K x CBR(kg / cm) , entoncesMr =100x 3% = 300 Kg /cmMr = E39.6.1.2 Capas granuIares Para el clculo del mdulo resiliente en las capas granulares trabajamos en base a la expresin propuesta por la casa SHELL. E capa granular =0.206 x h0.45 x E apoyodonde: E = Mdulo resiliente (Kg/cm)h = Espesor de la capa en milmetros Se considera una relacin de Poisson = 0.40 para las capas granulares. 9.6.1.3 Concreto asfItico ParadeterminarelmdulodeelasticidaddelconcretoasflticosehizoaplicandolametodologaSHELL.Paraeldiseodelaestructurade pavimentos,seconsiderelmduloelsticodelconcretoasfltico=7.200 kg/cm.Una relacin de PoissonU =0.35. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 ElMdulodinmicoparaelconcretoasflticoenlazonadeestudiolo consideramos = 145.000 kg/cm. 9.6.2 SoIicitaciones AdmisibIes 9.6.2.1 Deformacin por traccin en Ia base de Ia carpeta asfIticarSegn la Casa SHELLr =(0.856 x Vb + 1.08) x Emix-036 x Nfat-0.20 donde: Vb= Volumen del asfalto (%) Emix =Mdulo dinmico de la mezcla Nfat = Nmero de cargas en ensayos de laboratorio Nfat =N/kdondek=coeficientedecalage=5;estevalorseutilizapara convertir datos obtenidos en laboratorio en informacin de campo. 9.6.2.2Deformacin Por Compresin En La Sub-RasantezConsiderandolaecuacindeaceptacingeneralizadadeEdward Valkeringz = 2.8 x 10-2 x N-0.25 Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 9.6.2.3 Esfuerzo de Compresin sobre Ia Sub-rasante VSegnKerhoven y Dormon V = 0.007 x E3 1 + 0.7 Log N Donde: E3=Mdulo de elasticidad de la sub-rasante en Kg/cm 9.6.3 MduIo de EIasticidad Concreto AsfItico Estadeterminacinseefectuaplicandoelprocedimientosugeridoporla Casa SHELL. Segn el diseo Marshall para una mezcla densa en caliente MDC2 obtuvimos los siguientes datos: Vb = 14.0% Vagregados = 82% Vv = 4% Asfalto de Barranca, con unos datos: Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 Temperatura (C) 202535 Penetracin (1/10 mm) 2951153 Utilizando el baco correspondiente obtuvimos los siguientes valores: T800 = 50 CIP = -1.5 (Indice de penetracin) Tiempo que acta la carga dinmica = 0.02 seg. Para el diseo tomamos un promedio de 7.5 centmetros de carpeta asfltica y segn los bacos y tablas correspondientes obtuvimos: T ponderada de 1.06, y en la curva de ponderacin de temperatura obtuvimos W =MAAT = 20 C para el presente corredor val. Rigidez deI asfaIto Tomando el ndice de penetracin IP = -1.5 Frecuencia 10 hertz Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 Diferencia de temperaturas T 800 T de la mezcla= 50 C 31 C = 19 C dedondelatemperaturadelamezclalasacamosdelbaco correspondiente.Conlocualobtuvimosenelnomogramadestiffneesun mdulo de rigidez del asfalto Easf.= 5 x 106N/m = Easf. Con los valores de volumen de vacos Vb, Volumen de agregados Va, E del asfaltoencontramosEasfentramosenelnomogramaparaelclculodel Mdulodinmicodelamezclaasfltica(Smez),obteniendoelsiguiente valor: Easf = 5x 106Vasf. = 14%Vagre = 82% Vb = 4% Smez =Emez=109N/mtsconlocualpodemoscalificaralamezcla dentro del cdigo S1. Emez = 109N/mts Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 9.7 CALCULOS ESTRUCTURALES 9.7.1 MtodoSHELL Estemtodoconsideraelpavimentocomounsistemamulticapalineal elstico, en el cual los materiales que constituyen las diferentes capas estn definidas por un mdulo de elasticidad E y una relacin de Poisson U. El mtodo asume que los materiales son homogneos e Isotpicos y que las capastieneninfinitadimensinhorizontal.Eltrnsitoesexpresadoen trminos de carga de diseo estndar (eje de llantas dobles con carga de 80 kn) 8.2 toneladas. El proceso bsico suponeal pavimento como una estructura tri-capa, en la capasuperiorcorrespondealconcretoasfltico,lacapaintermediahace relacinalascapasgranularesylainferioralasubrasante.Hemos clasificado al concreto asfltico como: Easf = 5 x 106N/m Emez 109N/mts Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 Por lo tanto la mezcla la clasificamos dentro del cdigo S1. Luegoestablecimoslapenetracindelcementoasflticoenvejecido,con Emez 109N/mt2y temperatura de lamezcla a31 Cyconla ayudadeun monograma relacin caracterstica entre el Mdulo dinmico de la mezcla y latemperaturadelamezcla,laclasificardentrodelcdigoS1-100 finalmentesedeterminlascaractersticasderesistenciaalafatigadela mezcla con Emez = 109N/mt Vb = 14%Nfat = 1.76 x 106obtuvimos del baco correspondiente un Efat4.25 x 10-4 Teniendoencuentalosvaloresdedeformacinporfatigayelmdulo dinmicodelamezclapodemosdecirquesetratadeunafatiga caracterstica en el asfalto del tipo F1por lo tanto lo clasificamos dentro del cdigo S1 F1 100. Lo que significa que se trata de un concreto asfltico demayorrigidezodegradacindensaymayorvidaenfatigaconun cemento asfltico envejecido de penetracin = 100 dcimas de mm. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 De acuerdo con el cdigo de la mezcla la temperatura ambientey el mdulo resilientedelasdiferentescapasdeterminamoslosespesoresrequeridos paralaestructurautilizandoelGrficoHN53dondeobtuvimosunacapa granularde40cms.deespesorqueladividimosendoscapas.Unade basecon CBR mayor al 80% y un espesor de 20 cms.y una sub-base con CBR mayor al 40%y un espesor de 20 cms. Carpeta Asfltica Espesor7.5 cms. Base con CBR mayor al 80% Espeso 20 cms. Subbase con CBR mayor al 40% Espesor 20 cms. 9.8METODO ANALITICO DEPAV ComoresultadodelasegundafasedelainvestigacinNacionalde Pavimentos,realizadaporlaUniversidaddelCaucaparaelantiguo MinisteriodeObrasPblicasyTransporteMOPT,sediseoelprograma DEPAV,basado enelALIZE III desarrollado porel Laboratoire Central Des Ponts et Chaussees, que calcula los esfuerzos y las deformaciones en cada Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 unadelascapasdelaestructuradelpavimento.Lasecuaciones incorporadas estn basadas en la teora de la elasticidad de la hiptesis de Bumister. Empleando elprograma de programaDEPAVydespus de realizarvarias iteraciones se tiene como estructura la siguiente: Carpeta Asfltica Espesor7.5 cms. Base con CBR mayor al 80% Espeso 20 cms. Subbase con CBR mayor al 40% Espesor 20 cms. Solicitaciones admisibles: E3= Mdulo de elasticidad de la sub-rasante E3= K x CBR E3= 100 x 3 = 300 kg / cms E2= Mdulo de elasticidad de la sub-base Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 E2= 0.206x(200)0.45 x 300 Kg/cms = 670.58 km / cm U = 0.40 BaseE1= 0.206 x (200) 0.45 x670.58 Kg/cms =1.498.93 km / cm U = 0.40 Concreto Asfltico=109N/mt.000 U = 0.35 9. 9 MEMORIAS DE CALCULO Sub-rasanteE3=300 kg/cmsU = 0.45 Sub-baseE2= 0.206 x (250)0.45 x 300 Kg/cms = 741 km / cm U = 0.40 Base E1=0.206 x (200) 0.45 x 741 Kg/cms = 1.656 km / cm U = 0.40 Concreto AsflticoE = 10.000Kg / cm2U = 0.35 9.10 DEFORMACIONPOR TRACCION EN LA BASE DE LA CARPETAASFALTICArr segn la Casa Shellr = ( 0.856 x Vb + 1.08) xEmez0.36 x Nfat) 0.20 de donde Vb = 14% Emez = 109N/mts Nfat = 0.88x 106ejes de 8.2 Ton Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 Entonces Er = ((0.856 x 14) + 1.08) x (109)0.36 x (0.88 x 106)0.20 = 4.84 x 10-4 .r = 4.84 x 10-4 9.11 DEFORMACIN POR COMPRESIN EN LA SUB-RASANTEzz = 2.8 x 10- x N-0..25 z = 2.8 x 10- x (1.76 x 106)-0.25=z = 7.68 X 10-4 9.12ESFUERZO POR COMPRESION EN LA SUB-RASANTEvv = 0.007 x E3 => 0.007 x 300 kg/cm 1+0.7 LogN 1 + 0.7 Log (1.76x106)v = 0.39 SegnelprogramadediseodeestructuradepavimentoDEPAVlas deformaciones y esfuerzos actuantes son las siguientes: SHELLDEPAV r =4.84 x 10-4 -2.03 x 10-4 ] 7.68 X 10-4 1.44 x 10 -4 v = 0.390.30 Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 Podemosapreciarquelosvaloresobtenidosenelprogramasonmenores que en los mximos admisibles por lo tanto se puede concluir que el diseo es vlido. 9.13DISEOSEGNLASCARTASMANUALDEDISEOPAVIMENTOS ASFALTICOSENVIASCONMEDIOSYALTOSVOLMENESDE TRANSITO.El proyecto a desarrollarse se llevar a cabo en el Departamento de Nario, elcualestlocalizadoenelextremosur-occidentaldelaRepblicade Colombia. ElDepartamentodeNariotieneaproximadamente450kilmetros pavimentadosenconcretoasflticotipoMDC-2querepresenta aproximadamente un 43 % de la red vial del Departamento. Se destaca que los tramos pavimentados descritos tanto en el Departamento de Nario son pavimentosasflticostipoMDC-2debidoaqueexistenlasreservas suficientesdematerialesquecumplenconlasespecificacionesINVy plantasproductorasdemezcladensaencalienteubicadasenlaciudadde Pasto. ( La Victoria Briceo Bajo ( Trae)). Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 Adems se tiene la experiencia que en el departamento de Nario no se han realizadopavimentosenT.S.Ddebidoalaexigenciasdelas especificaciones INV que deben cumplir las gravillas y otros materiales. Teniendoencuentalascondicionesqueprevalecenenelsectordel proyectotalescomoclimatolgicas,disponibilidaddemateriales,capacidad de soporte del terreno, magnitud del trnsito y perodo de diseo se opt por realizar un diseo en concreto asfltico tipo MDC-2 resultante del diseo por variosmtodosdeaceptacinmundialtalcomoelmtodoShell,mtodo racional(Depav)entreotrosydeacuerdoalManualdeDiseode Pavimentos asflticos en vas con medios y altos volmenes de trnsito tal como lo recomienda el Instituto Nacional de Vas. Por lo tanto se realiza un rediseo de acuerdo a este manual. EldiseosebasaenelmtodoAASHTOydeacuerdoaundetenido anlisisdelespectrodeclima,cargasvehiculares,capacidadportantedel suelo y material presente en la regin. CATEGORIA DE LA VIA. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 Lavadelproyectocomosedijoanteriormenteesdetercerordenporlo tantoseclasificacomodecategoraIIIcarreteraestratgicacontrnsito mediano de poca importancia y trnsitos menores de 1000. PERIODO DE DISEO. Deacuerdoalmanualdediseocitadosedebedisearconunperiodode diseoconunrangode10-20aosrecomendando10aos.Elperiodode diseo corresponde a un tiempo de servicio de diez aos, comprendido entre el lapso del 2004 al 2014. Indice de serviciabilidad. Is= 2.2 Categora C.= III. Periodo de Diseo Estructural P.D.E = 10 Aos. TRANSITO DE DISEO Eltrnsitoesunadelasvariablesmsinfluyenteseneldiseoysu comportamientoposteriorenlaestructuraesfundamental,porlotantosu correctadeterminacinesunaspectofundamentalparalograrresultados ptimos. LainformacinobtenidayprocesadadelasestacionesentreotraslaNo. 312 ubicada en El Crucero Motiln, se tiene un TPDS = 375. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 PorobservacinsedeterminaladistribucindireccionalFd=50%yFactor de Carril Fca = 1.0. Del mismo estudio se tiene la variable N en ejes equivalentes de 8.2 ton N = 1.76 * 10 6. FACTORES AMBIENTALES Y CLIMATICOS. Sedefinecomomedioambienteelconjuntodelascondicionesclimticas tales como la humedad y la temperatura, bajo las cuales estar sometida la estructura del pavimento. Paraladeterminacindelavariableclimaqueinvolucraeldiseodel pavimento se toma la regin donde pertenece segn la divisin de regiones climticas de temperatura y precipitacin. La temperatura predominante en el sector donde esta localizada la carretera esde20Cpromedioytieneunaprecipitacinmediaanualmenorde 2.000mmporlotantoseclasificacomoClidosecoyclidosemihmedo R3. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 CAPACIDAD DE SOPORTE DE LA SUB-RASANTE SECTORIZACION Paraefectuarelanlisisestructuraldeuntramodepavimento,es indispensable identificar secciones homogneas con base en la informacin geotcnica, topogrfica, condiciones climticas, drenaje y trnsito de la zona delproyecto,seconsideraunasolaunidaddediseodebidoala estratigrafadelreapordondediscurrelava,Limoarenosodealta compresibilidadcolorcafoscuroanegroyconglomeradometeorizadoen matriz color caf. La determinacin del CBR de diseo para la sub-rasante se hizo mediante la utilizacindeconodinmicodepenetracin,tomandocomounvalordel 7.5% como mnimo. Segn clculo obtenido en laboratorio a travs del PDC trabajamos conun valor mnimo del 7.5% de CBR por ser el ms crtico. Elsectoresmontaosotienepresenciadefragmentosrocosos,cenizas volcnicas considerando un suelo S3 que segn la clasificacin de entornos de la resistencia y teniendo en cuenta que el intervalo de C.B.R % es de 7% a 10% se tiene un Mdulo Resiliente de 700 1000 kg/cm2. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 Categora subrasante= S3Modulo Resiliente = 700 < MR templado Valor = 0 Agregado => Redondeados Valor = 0 Estado de la va => sin tratarValor = 6Fc =7 ConlaayudadelosbacosrecomendadosporlacasaSHELLobtuvimos los siguientes resultados. Utilizando gravilla de tamaomximo 20 mm /para el primer riego y de 10/5 mm para el segundo determinamos el tamao medio de la gravilla = D+d / 2 para primer riego =>(20 + 10) / 2 = 15 mm 2= (10 + 5) / 2 = 7.5 mm Si! PPQ = Volumen de Agregados Q1= 0.9 *lit / mt =>Q1= 0.9 * 15= 13.5 lit/ mt Si< 10 mm => Q2= 3 + 0.7 * Q = 3 + 0.7 * 7.5 = 8.25 lit/mts Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 Qtotal = Q1+ Q2= 13.5 + 8.25 = 21.75 lit/mts L1= 0.1 * 13.5 = 1.35 lit / mts L2= 0.1 * 8.25 = 0.825 lit / mts Ltotal=L1+ L2= 2.175lit/mtscomoelliganteserecomiendautilizarlocon una emulsin al 65% => 2.175/0.65 = 3.35 lit/m Conlosbacosdeterminamosladimensin,mediamnima,conun75% mnimo de caras fracturadas y un ndice de aplanamiento mayor del 30%. Divisin media mnima m= 11 mm Delosbacosdeterminamoselliganteresidualynosdaunracorde1.25 li/m para la primera capa : L1 = 1.25 lit / m TomandootrocriterioexpuestoporelDoctorAlfonsoMontoyaFonseca segnelMtodoTRLparpavimentosflexiblesenpasestropicalesy subtropicales,dondeanaliza8posibilidadesparatrabajarsobrecualquier base no bituminosa, dependiendo del trnsito y de la sub-rasante. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 DelestudiodeltrnsitocalculamoselN15enejesequivalentesde8.2ton, paraelpresenteestudiotenemosqueN=0.88*106ejesequivalentesde 8.2 toneladas y segn la tabla1. Tabla 1: Clase de Trnsito ClaseRango106ejes equivalentes de 8.2 toneladas T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 > 0.3 03 - 0.7 0.7 - 1.5 1.5 - 3.0 3.0 - 6.0 6.0 - 10 10 - 17.0 17 - 30 Se trata de un T3 Considerandoquelosestudiosgeotcnicosdelasubrasantenosindican valores de CBR bajos tomamos como un valor crtico el 3% y en la Tabla 2 podemosdecir:quesetratadeunasubrasantedeclaseS2yteniendoen cuentaquelosrequerimientosbsicosenrelacinconlacalidaddelos materiales de pavimento los sintetizamos en: Tabla 2. Republica de Colombia Departamento de Nario Municipio de El Tambo Estudio Para El Mejoramiento y Pavimentacin de la VaEl Tambo -El Diviso El Zanjn de la CarreteraEl Tambo - El Motiln - Pasto. K0+000 a K11+500 Contrato No.006-2003 y AdicionalNo.002 -2004 Clase Rango de CBR S1 S2 S3 S4 S5 S6 23 - 4 5 7 8 14 15 29 30 y ms Debemostener en cuenta que los requerimientos bsicos en relacin con la calidad de los materiales de base y los sub-base. Resumen de especificaciones CapaCdigoDescripcinGradacin Pasa No. 200 LLIP PPCBRBaseGB1, A Roca triturada fresca Densa100 BaseBB1, B Grava roca de cantor triturado que puede contener finos Densa< 12