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CONSORCIO MANTENIMIENTO VIAL 07-13.
PRESENTA: DISEÑOS, VÍAS Y PAVIMENTOS S.A.S
JUNIO 2014
DISEÑO ESTRUCTURA DE PAVIMENTO PK06+0000 – PK06+0600, VÍA SAN GIL – MOGOTES, SANTANDER
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DISEÑO PAVIMENTO PR06+0000 – PR06+0600 PARA EL
MEJORAMIENTO Y MANTENIMIENTO DE LA
CARRETERA SAN GIL - MOGOTES - ONZAGA- SANTA
ROSITA, RUTA 6403, EN EL DEPARTAMENTO DE
SANTANDER, MODULO 3
1-2
ÍNDICE DE MODIFICACIONES
REVISIÓN SECCIÓN
MODIFICADA
FECHA
MODIFICACIÓN
DESCRIPCIÓN
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1-3
TABLA DE CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................................ 1-5 2. OBJETIVOS ........................................................................................................................................................ 7
2.1 ALCANCE ................................................................................................................................................. 7 2.2 OBJETIVOS .............................................................................................................................................. 7
2.2.1 Objetivo General .................................................................................................................................... 7 2.2.2 Objetivos Específicos ............................................................................................................................. 7
3. LOCALIZACION DEL PROYECTO ................................................................................................................. 8 3.1 LOCALIZACIÓN GENERAL DEL PROYECTO .................................................................................... 8
3.1.1 Localización del Proyecto ...................................................................................................................... 9 3.1.2 Aspectos Poblacionales ........................................................................................................................ 11 3.1.3 Caracterización Vial ............................................................................................................................. 17 3.1.4 Uso del Suelo ....................................................................................................................................... 17
4. INFORMACIÓN EXISTENTE ......................................................................................................................... 18 4.1 Geología Regional .................................................................................................................................... 19
c. FORMACIÓN FLORESTA (DFM) .................................................................................................................. 20 3.2.2 ROCAS ÍGNEAS. .......................................................................................................................................... 21 a. CUARZO - MONZONITA DEL BATOLITO DE MOGOTES (JRCM): ....................................................... 21
4.2 Geomorfología.......................................................................................................................................... 21 5. TRABAJOS DE CAMPO .................................................................................................................................. 22
5.1 EXPLORACIÓN GEOTÉCNICO ........................................................................................................... 22 6. CARACTERIZACION GEOMECANICA ........................................................................................................ 24
6.1.1 Estudio de sectorización ....................................................................................................................... 24 6.1.2 Condiciones climáticas – pluviografia y ambientales ........................................................................... 29 6.1.3 Materiales viales propuestos ................................................................................................................ 29 6.1.4 Transito ................................................................................................................................................ 30 6.1.5 CBR de diseño ..................................................................................................................................... 31
CBR DE DISEÑO METODOLOGÍA AASHTO .................................................................................................. 31 6.2 Consideración de material existente – material de renivelación. .............................................................. 32
7. DISEÑO DE PAVIMENTO METODO AASTHO - 93 .................................................................................... 34 7.1 MATERIALES ......................................................................................................................................... 37 7.2 MÓDULOS DE DISEÑO ........................................................................................................................ 37
8. VERIFICACION MECANICISTA .................................................................................................................. 8-4 8.1 PARAMETROS DE CONTROL ............................................................................................................ 8-4
8.1.1 CBR Y Mr DE DISEÑO ..................................................................................................................... 8-4 8.1.2 FUNCIONES DE TRANSFERENCIAS – VALORES ADMISIBLES .............................................. 8-5
9. SUDRENAJES ............................................................................................................................................... 9-14 10. CONCLUSIONES – RECOMENDACIONES ........................................................................................ 10-17
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1-4
INDICE DE TABLAS
Tabla 1 Población de Santander, según censo .......................................................................................................... 16 Tabla 2 Tasa de crecimiento Departamental .............................................................................................................. 17 Tabla 3 PARAMETROS DE DISEÑO DE ACUERDO A LA CARACTERIZACION DE LA VIA ............... 17 Tabla 4 Registro estratigráfico de los apiques ejecutados .......................................................................................... 23 Tabla 5 Resumen de ensayos de caracterización geotécnica ...................................................................................... 25 Tabla 6 Resumen caracterización subrasante ............................................................................................................. 27 Tabla 7 Característica del suelo de acuerdo al índice de grupo ................................................................................. 27 Tabla 8 Correlación entre la compresibilidad y limite liquido de los suelos.............................................................. 28 Tabla 9 Correlación entre el IP y la resistencia seca de los suelos............................................................................. 28 Tabla 10 Número total de vehículos y ejes en el periodo de diseño ......................................................................... 30 Tabla 12 Modulo combinado subrasante Ivanov ....................................................................................................... 34 Tabla 13 Parámetros mezcla asfáltica ........................................................................................................................ 39 Tabla 14 Modulo elástico mezcla asfáltica ................................................................................................................ 40 Tabla 15 Coeficiente de drenaje ................................................................................................................................ 40 Tabla 16Coeficiente estructural AASHTO para súbase granular ............................................................................... 41 Tabla 17 Coeficiente estructural AASHTO para base granular ................................................................................ 7-1 Tabla 18 Espesores mínimos AASHTO ............................................................................................................. 7-2 Tabla 19 Diseño método AASHTO -93 .................................................................................................................... 7-3 Tabla 21 Percentil de diseño de acuerdo a nivel de transito recomendado por el Instituto del Asfalto (IA) ............ 8-5 Tabla 22 Tensión admisible fibra inferior C.A. ....................................................................................................... 8-8 Tabla 23 Deformación admisible en la subrasante ................................................................................................... 8-9 Tabla 25 Deflexión Máxima Admisibles ................................................................................................................ 8-11 Tabla 26 Modulo elásticos de capas de materiales. ............................................................................................... 8-13 Tabla 27 Deformaciones actuante – admisibles – factores de seguridad ................................................................ 8-14
INDICE DE GRAFICAS
Grafica 1 Colombia en Suramérica ............................................................................................................................. 8 Grafica 2 Localización en Colombia .......................................................................................................................... 9 Grafica 3 Localización de San Gil en el Departamento de Santander. ...................................................................... 10 Grafica 4 Localización de Mogotes en el Departamento de Santander. .................................................................... 10 Grafica 5 Mapa geológico Mogote ............................................................................................................................ 19 Grafica 6 Gradaciones apiques .................................................................................................................................. 26 Grafica 7 Abaco de Casagrande Apiques ................................................................................................................... 26 Grafica 8 Esquema general de diseño ........................................................................................................................ 36 Grafica 9 Estructura de diseño .............................................................................................................................. 7-4 Grafica 10 Puntos de control en diseño de pavimento asfáltico .............................................................................. 8-11 Grafica 11 Resultante del movimiento de agua en montaña ................................................................................... 9-16 Grafica 12 Ubicación del dren y las capas estructurales ......................................................................................... 9-16
ANEXO 1 ........................................................................ MODELACION ANALITICA
ANEXO 2 .......................................................... CLASIFICACIONES SUBRASANTE
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1-5
1. INTRODUCCIÓN
El Instituto Nacional de Vías INVIAS ha adjudicado la licitación LP-SGT-SRN-022-
2013 módulo 3 al CONSORCIO MANTENIMIENTO VIAL 07-13, cuyo objeto es
MEJORAMIENTO Y MANTENIMIENTO DE LA CARRETERA SAN GIL - MOGOTES -
ONZAGA- SANTA ROSITA, RUTA 6403, EN EL DEPARTAMENTO DE
SANTANDER; para tal fin se legalizó el contrato No. 3374 de 2013.
Dentro del objeto de la obra y como principales actividades a realizar esta:
La construcción de obras de drenaje (alcantarillas y filtros), obras de contención,
concretos clase D, F y G, explanaciones, base granular y una superficie en mezcla
asfáltica tipo MDC-2.
Las obras de reconstrucción, pavimentación y/o repavimentación mencionadas
requieren ser contratadas en cumplimiento del programa de pavimentación de
infraestructura vial de integración y desarrollo regional diseñado por el Gobierno
Nacional, el cual se traducirá en beneficios económicos y sociales originados en los
ahorros en tiempo para los usuarios, en costos de operación de los vehículos y mayor
oportunidad y calidad de los productos agrícolas y agroindustriales.
De acuerdo al Acta de estructuración del Plan 2500, a continuación se relacionan
algunos de los principales lineamientos:
Se mantendrá el trazado geométrico actual de la vía, por tal motivo no se
efectuaran cortes ni rellenos de gran magnitud, para modificar curvas o
pendientes longitudinales.
Se mantendrá el ancho actual de las calzadas para vías secundarias y
terciarias, con un máximo de 6 metros y para vías primarias un ancho de 7
metros.
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1-6
La sección transversal existente de los corredores no será objeto de
modificación alguna.
No se harán intervenciones en aquellos sitios donde se presente fallas
geológicas.
No se incluirá la construcción, ni rehabilitación de puentes, lo anterior por
tratarse de un proyecto específico de pavimentación.
En el presente informe se establece la estructura de pavimento de acuerdo a las
condiciones geotécnicas, de cargas y medioambientales del sector en estudio.
Se presenta el estudio complementario entre las abscisas PR06+0000 a PR06+0600.
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7
2. OBJETIVOS
2.1 ALCANCE
Como criterio general, se tratar de establecer y/o comprobar los parámetros de
diseño para la ejecución de la obra en lo relativo a geotecnia para pavimentos
en base a lo establecido en los términos de referencia.
El procedimiento de investigación consistirá en la realización de perforaciones
a intervalos y profundidades definidos por el contratista de común acuerdo con
la firma Interventora.
2.2 OBJETIVOS
2.2.1 Objetivo General
Ejecutar los Estudios y Diseños para definir la estructura del pavimento que
soporte las cargas de transito estimada en el periodo de diseño de acuerdo a
las condiciones de materiales de la región y medioambientales.
2.2.2 Objetivos Específicos
1. Determinar unidades homogéneas en el aspecto geotécnico
2. Definir características de los materiales viales
3. Definir el espesor de las distintas capas de la estructura del pavimento.
4. Dar recomendaciones en el aspecto constructivo.
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3. LOCALIZACION DEL PROYECTO
3.1 LOCALIZACIÓN GENERAL DEL PROYECTO
El área del proyecto se localiza en el macizo de Santander, sobre la vertiente
occidental de la cordillera oriental y sobre la margen derecha de la cuenca del
rio Mogoticos, tributario del rio Fonce, el cual desemboca sobre el rio Suarez.
La ruta de acceso al proyecto y partiendo de la ciudad de Bucaramanga, inicia
por la carretera que de esta ciudad conduce a la ciudad de San Gil. Un
kilómetro antes de llegar a este municipio se desvía hacia el oriente para tomar
la vía que comunica los municipios de San Gil- Mogotes – San Joaquín –
Onzaga; en el K06+0000 adelante del desvió se encuentra el punto de inicio del
proyecto y termina en el K06+0600, en un sector con estructura de pavimento
deteriorado.
Localización en Suramérica
Grafica 1 Colombia en Suramérica
En la gráfica No. 1 se muestra la localización de Colombia en el ámbito Suramericano.
Colombia, de 1.141.748 km2 de
extensión, está situada al Noroeste de
América del Sur, es el cuarto país en
tamaño de la región, limita al norte con
aguas jurisdiccionales de Honduras,
Jamaica y Haití, al este con Venezuela
y Brasil, al sur con Perú y Ecuador, al
oeste con aguas jurisdiccionales de
Costa Rica y Panamá, y al noroeste
con Panamá.
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9
Las coordenadas geográficas generales del País son: Latitud 4º 35’ 56” al
Norte y Longitud 72º 04’ 51.30” al Oeste.
3.1.1 Localización del Proyecto
El área del proyecto se localiza en el macizo de Santander, sobre la vertiente
occidental de la cordillera oriental y sobre la margen derecha de la cuenca del
rio Mogoticos, tributario del rio Fonce, el cual desemboca sobre el rio Suarez.
Grafica 2 Localización en Colombia
Fuente: Wikipedia
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3.1.1.1 Localización Departamental
Grafica 3 Localización de San Gil en el Departamento de Santander.
Fuente: Wikipedia
Grafica 4 Localización de Mogotes en el Departamento de Santander.
Fuente: Wikipedia
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3.1.2 Aspectos Poblacionales
3.1.2.1 Departamento de Santander
Ubicación y localización geográfica:
El departamento Santander está situado en la zona nororiental del país en la
región Andina, localizado en las coordenadas 7°7´0”N 73°0´0”O.
Extensión y límites Cuenta con una superficie de 30.537 km2. Limita al norte
con los departamentos de Norte de Santander, Cesar y Bolívar, al occidente
con Antioquia, al sur con Boyacá y al oriente con Boyacá y Norte de
Santander.
Geografía física:
Se divide básicamente en dos sectores naturales: el Andino o montaña hacia
el oriente y el Valle del Magdalena Medio al occidente el que es relativamente
plano Las dos regiones cubren al departamento de norte a sur y por mitades
aproximadas.
La primera tiene mayor actividad humana, 77 municipios y sus alturas van
desde 250 a 4.000 msnm, todas las condiciones climáticas y producción
agropecuaria. Santander tiene sistemas desérticos, de bosque, páramos.
Clima: La superficie del departamento por pisos térmicos está distribuida así:
Páramo 2.723 km² que equivalen al 9% ubicados en los límites del norte de
Santander y Boyacá. Frío 5.250 km² con el 17%. Templado 7.452 con el 24%
que corresponde a la franja central de la geografía y cálido 15.525 km², el 50%
que corresponde al Valle del Magdalena Medio.
Actividades Económicas: La economía del departamento de Santander está
determinada por su vocación histórica a la producción agrícola. Entre las
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economías regionales colombianas, la de Santander es una de las que está
creciendo a un ritmo más acelerado.
Turismo: La industria del turismo ha sido impulsada en los últimos años con
atractivos como Panachi (Parque Nacional del Chicamocha) localizado
sobre el cañón del Chicamocha una de las maravillas naturales
de Colombia, cuenta con el teleférico más largo de Suramérica; bajo el
eslogan "Santander tierra de Aventura" el departamento promociona
deportes de aventura como el canotaje en los ríos Fonce, Suárez y
Chicamocha, espeleología en cuevas como: El indio, el yeso, el Nitro,
torrentismo, caminatas, cabalgatas por bosques entre otros.
Agricultura: el departamento es el primer productor nacional de caña de
azúcar, de tabaco negro, tabaco rubio, cacao, limón Tahití y yuca. Ocupa el
segundo lugar en producción avícola (huevos y carne de pollo), después de
Cundinamarca, y es el sexto departamento con mayor población de ganado
bovino.
También son importantes los cultivos de café, palma, y frutas:
sandía, piña, mandarina, naranja.
Agroindustrias: Avicultura, Capricultura, Apicultura, Cunicultura y Minería En
Santander, hacia el oriente del territorio, hay abundancia de yacimientos
(afloramiento) de minerales metálicos de origen ígneo-metamórfico (Oro,
plata), debido al tipo de roca. Claro está que también hay yacimientos de
minerales no metálicos (radiactivos) por cuanto los estratos geológicos se
presentan de manera desordenada, pero en menor proporción.
En el centro y occidente se concentran yacimientos de minerales no metálicos
de origen sedimentario y también algunos afloramientos de rocas ígneas
(municipios de Bolívar y Sucre). En el Valle del Magdalena, sobre terrenos
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sedimentarlos, terciarios y cuaternarios, se encuentran los yacimientos de
petróleo y carbón.
3.1.2.2 SAN GIL:
POSICIÓN GEOGRÁFICA
San Gil se encuentra ubicado a 96 kilómetros de Bucaramanga, capital
del Departamento de Santander, y a 327 kilómetros de la capital de la
República, Bogotá. Respecto al paralelo del Ecuador y Meridiano de
Greenwich, la cabecera municipal está localizada a 6º 33' de latitud norte y a
73º 8' de longitud occidental.
Es la capital de la provincia de Guanentá y tiene un área de 149.5 kilómetros
cuadrados; en la actualidad, su área urbana supera ligeramente las 1000Ha sus
límites intermunicipales son: por el norte con los municipios
de Villanueva y Curití, por el oriente con Curití y Mogotes, por el sur con el Valle
de San José y Páramo, y por el occidente con Pinchote, Cabrera y Barichara.
CLIMATOLOGÍA Y SUPERFICIE
San Gil por su altura de 1114 msnm posee una temperatura media de 24º C,
una máxima de 32º C y una mínima de 15º C; el régimen de lluvias oscila
entre 600 a 1800 milímetros al año con promedio de 1.200 milímetros, siendo
las épocas de mayor precipitación los meses de abril y mayo en el primer
semestre o de cosecha principal, y los meses de septiembre y octubre para las
siembras de mitaca. El 82.2 % de su piso térmico es cálido y sólo el 17,8 % es
medio.
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GEOMORFOLOGÍA
La mayor parte del territorio varía de ondulado a fuertemente ondulado y su
relieve corresponde a la cordillera Oriental andina. Sus montañas se levantan al
norte hasta el alto de la Legua y sigue elevándose hasta los pozos donde se
halla el aeropuerto a una altura de 1750 metros. Por el oriente se levanta la
cordillera hasta el Alto del Mirador, el de mayor altura que se eleva a 2.000
metros. Por el occidente la cordillera sube a la región de Guarigua hasta el
límite del Volador a 1400 metros, al sur se encuentra la montaña hasta el alto
de la meseta a 1800 metros de altura y desciende hasta formar el cauce del Río
Fonce, en el margen derecho del río asciende el terreno hasta la Cuchilla del
Encinal de igual altura con el alto de la meseta.
ECONOMIA
La población rural se dedica principalmente a la actividad agropecuaria, basada
en los cultivos semestrales de tomate, tabaco, fríjol y yuca; algunos
permanentes como café, caña de azúcar y cítricos. El renglón ganadero es
menor y representa el 20,25% del hato de Santander y el 17,2% de la
producción lechera del Departamento. Explotaciones alternas de piscicultura,
porcinos y de aviares empiezan a tener relevancia en el sector. Cuenta con un
amplio sector Industrial de Tejidos, Planta procesadora de Tabaco y fabricación
de productos de fique, Cementera, entre otras, que se encuentran a las afueras
de la ciudad.
San Gil capital provincial y una de las ciudades más importantes de la troncal
del oriente, es exaltada como Capital Turística de Santander desde julio de
2004. Estos reconocimientos llegan a fortalecerla como polo de desarrollo,
centro turístico y despensa agrícola del sur de Santander, apreciándose el
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15
crecimiento constante de su población, del mercado regional y de sus
actividades financieras, industriales y académicas.
3.1.2.3 MOGOTES
POSICIÓN GEOGRÁFICA
Se encuentra ubicado a 33 km del municipio de San Gil, a 29 de San Joaquín
y a 47 de Onzaga, en el margen izquierdo del río Mogoticos.
Limita por el norte con el Municipio de Molagavita, por el oriente con los
municipios de Onzaga y San Joaquín, por el sur
con Ocamonte, Charalay Coromoro y por el Occidente con los municipios
de Valle de San José, San Gil y Curití.
CLIMATOLOGÍA Y SUPERFICIE
Mogotes posee una temperatura media de 18.6º C. Extensión total: 487,86 Km2
Extensión área urbana: 0,63 Km2; Extensión área rural: 487,2 Km
2
GEOMORFOLOGÍA
Con excepción de la llanura donde se levanta la población y de algunas riberas
de los ríos y quebradas, el relieve es sumamente escarpado; emergen alturas
como Alto del Canelo, Alto de las Flores, Alto de Gaital, Alto de los Cacaos,
Cuchilla de San José, Alto de Resina, Alto de los Chicharrones y Pico de la
Judía.
ECONOMÍA
La base principal de la economía en Mogotes es, y ha sido la agricultura, la cual
hace parte del sector primario, donde se desarrolla una economía tradicional,
caracterizada por el monocultivo de la caña panelera, ejerciendo una presión
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socioeconómica sobre los recursos naturales debido al predominio del
minifundio y pequeña propiedad., además sobresalen cultivos de maíz, fríjol,
café, Fique.
La Agroindustria de panela es la mayor fuente de ingresos y generadora de
empleo en el municipio de Mogotes; existen 47 trapiches, los rendimientos por
hectárea de 80 a 200 cargas, las variedades utilizadas por los agricultores son
la República Dominicana (R D 7511) y la Azul Casa Grande, Coimbatore, que
sustituyeron la P. O. J. (2714 y 2878).
3.1.2.4 Condiciones demográficas
En la siguiente tabla se muestran los datos de población establecidos por el
Dane, (en el último censo) en el Departamento de Santander.
Tabla 1 Población de Santander, según censo
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Tabla 2 Tasa de crecimiento Departamental
3.1.3 Caracterización Vial
La vía San Gil-Mogotes, inicia por la carretera Bucaramanga –San Gil, un
kilómetro antes de llegar a este municipio se desvía hacia el oriente para tomar
la vía que comunica los municipios de San Gil- Mogotes – San Joaquín –
Onzaga
Como consecuencia de la caracterización vial se obtiene los siguientes
parámetros de diseño mínimos establecidos en los términos de referencia:
Tabla 3 PARAMETROS DE DISEÑO DE ACUERDO A LA CARACTERIZACION DE LA VIA
Parámetro Valor
Velocidad de diseño 40 km/h
Ancho de calzada 7 m
Radio mínimo de curva 40 m
3.1.4 Uso del Suelo
SAN GIL: San Gil, está conformada por 31 veredas comunicadas con la
cabecera municipal a través de carreteras. La mayoría de éstas son transitables
con bajo grado de dificultad en las épocas secas, en los períodos lluviosos
estas vías se tornan de difícil tránsito, circunstancia causada por el destapado
de las mismas. Las cuales son: Egidos y Pericos, Santa Bárbara, Puente Tierra,
San José de Monas, Bejaranas, El Jovito, Montecitos Bajo, La Laja, Guarigua
Alto, Chapala, Macanillo, Boquerón, Santa Rita, Versalles, Los Pozos, Las
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Joyas, La Flora, El Volador, Resumidero, Jaral, San Pedro, Alto del Encinal, El
Tabor, Buenos Aires, Ojo de Agua, Montecitos Alto, Palo Blanco, Alto
Campohermoso, Guarigua Bajo, El Cucharo, Hoya de Monas y Cañaveral.
MOGOTES: Dentro de sus riquezas naturales encontramos el Hoyo de los
pájaros, la Cueva del Indio, El pozo del Pino, La cascada del diablo, parque de
los arrayanes. Y un Distrito de Manejo Integrado que busca la protección del
roble Blanco y Negro colummbus albanus y querkuas humbolthi, además de
una cantidad de recursos de fauna y flora entre ellos; oso de anteojos,
oropendulas, colibrí de cola tijera, pava, monos aulladores, orquídeas.
4. INFORMACIÓN EXISTENTE
No se dispone de información previa sobre conteos, geotecnia o diseños de
estructura de pavimento, por lo tanto la información técnica correspondiente es
de recolección de los consultores actuales.
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4.1 Geología Regional
Grafica 5 Mapa geológico Mogote
Las principales formaciones geológicas del sector en estudio se reseñan así1:
1 Tomado de www.mogote-santander.gov.co
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b. FORMACIÓN SILGARÁ. (pDS)
Nombre propuesto por Ward, D. et al. (1973) para referirse a una secuencia de
rocas clásticas metamorfizadas de estratificación delgada, compuesta por
filitas, cuarcitas, esquistos, metareniscas y menores cantidades de pizarra y
filita calcárea, cuya sección tipo se localiza en la Quebrada Silgará, afluente del
Río Salamanca al Occidente de Cáchira.
Las relaciones estratigráficas, las diferencias composicionales y algunos datos
estructurales, por lo menos sugieren que la Formación Silgará suprayace al
Complejo Bucaramanga e infrayace discordantemente a la Formación Floresta.
Esta Formación Silgará le han asignado tentativamente una edad del Cámbrico
al Ordovícico (WARD, D et al., 1973), equivalente en parte al Grupo Quetame
(CAMPBELL, 1965), al Grupo Güejar (TRUMPY, 1943) y posiblemente es
comparable con la Serie de Perijá (RADDELLI, 1962; FORERO,1969, 1970;
TSCHANZ, CH. et al., 1969).
En el área de estudio se encuentra expuesta en dos zonas del municipio: Una
pequeña franja al Norte en el corregimiento de Pitiguao, y al Sur Occidente del
casco urbano como franja alargada en las veredas de Guayaguata y Arenal.
Los afloramientos se presentan mal conservados los cuales se han descrito
macroscópicamente como Esquistos micáceos y cuarcitas, el primero de grano
fino a grueso, presentando foliación y color que varía de verde claro a blanco.
Localmente presenta segregaciones de cuarzo en forma lenticular. La cuarcita
es predominantemente rosada y blanco - grisácea, muy dura; localmente
presenta niveles moscovíticos muy delgados y variaciones de meta - areniscas.
c. FORMACIÓN FLORESTA (DFM)
El término Floresta originalmente fue creado por A. Olsson y T. Ramírez (en
HUBACH, 1957); luego fue estudiado como Formación Floresta por Botero
(1950). Posteriormente fue redefinido como miembro Floresta por Cediel
(1969) y últimamente elevado al rango de Formación Floresta (MOJICA y
VILLARROEL, 1984). La unidad aflora en pequeñas áreas al Norte de
Bucaramanga y en jurisdicción de los municipios de Cerrito, San Joaquín,
Onzaga y Encino al Oriente y Sur Oriente del Departamento de Santander
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formando una faja norte-sur que se extiende al este ocupando gran parte del
cuadrángulo I-13, en el cual Vargas et al.(1976) la denomina faja Mogotes-San
Joaquín. El espesor varía entre 600 y 700 m (BOTERO, 1950).
En el área de estudio, aflora al Sur Este (SE) del casco urbano de Mogotes, en
las veredas de Cabecera, San José, Vega Grande, San José, Guare y San
Miguel.
Macroscópicamente se observa un conjunto ligeramente metamorfiado filitas
verdes y azulosas, argilitas grises a verdes, pizarras grises, cuarcitas.
3.2.2 ROCAS ÍGNEAS.
El Batolito de Mogotes es uno de los más grandes del Macizo de Santander, al
sur de este Municipio instruye las formaciones Silgará y Floresta.
a. CUARZO - MONZONITA DEL BATOLITO DE MOGOTES (JRCM):
En estos batolitos las rocas son de composición cuarzomonzonítica
principalmente con variaciones locales a granito y granodiorita.
Las dataciones radiométricas efectuadas en varios de estos cuerpos plutónicos
dieron edades comprendidas entre 172 ± 7 m.a. y 195 ± 7 m.a (GOLDSMITH,
R. et al., 1971) que indican una edad del Jurásico. Jura-Triásica.
En el área de estudio Instruye, aflorando como una gran masa al Nor - Oriente
y Sur –Oriente de la cabecera Municipal, abarcando veredas de Gaital, Flores,
Cerro Negro, Cuchiquira, Túbuga, Quebradas, San Isidro, Santa Rita,
Calichana, Palmas, Felizco. Macroscópicamente se observa Cuarzomonzonita
rosada-naranja, gris-rosácea o blanco-rosácea, equigranular. Esta roca tiene
granos de feldespato potásico; se meteoriza fácilmente y origina un suelo de
color crema-café-naranja, ya que contiene iguales porcentajes de Oligoclasa,
feldespato potásico, cuarzo y biotita.
4.2 Geomorfología
Las condiciones climáticas, litológicas y estructurales, determinan las
características de expresión geomorfológica que existen en la zona.
Geomorfológicamente se destacan una zona de topografía montañosa con
pendientes transversales fuertes.
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Gráfica 1 Mapa geomorfológico Mogote
5. TRABAJOS DE CAMPO
5.1 EXPLORACIÓN GEOTÉCNICO
La exploración de campo en el área de la geotecnia vial consistió de apiques en
las abscisas PK06+0180, PK06+0260, PK06+0439, hasta una profundidad de
aproximadamente 1.5 m, en donde se definieron los distintos estratos
constituyentes de la estructura actual del pavimento. De cada estrato se
realizaron ensayos para clasificación de los suelos:
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Gradación
Limite liquido
Limite plástico
Igualmente a nivel de subrasante se realizaron CBR “inalterados” en el caso de
suelos granulares se realizaron CBR de laboratorio y densidad de campo para
determinar el valor de CBR actuante.
En el anexo de este volumen se muestran los datos de campo.
Tabla 4 Registro estratigráfico de los apiques ejecutados
De los registros de exploración de campo se muestra una primera capa
corresponde a una carpeta asfáltica de espesor variable y que en campo se
muestra con un muy alto porcentaje de deterioro superficial, que la hace
funcionalmente inaceptable. Luego subyace una capa de material granular con
característica propia de una subbase (sin que lo sea en rigor) en el primer
apique se encuentra una capa intermedia de material altamente contaminado
con suelos finos arcillosos a esa subbase subyace una capa de material
granular, solo en el estrato 3 se encuentra en contacto directo con la subrsante.
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En consecuencia las secciones son totalmente heterogénea y desiguales en su
respuesta estructural.
6. CARACTERIZACION GEOMECANICA
Los estudios geotécnicos incluyen los aspectos que comprenden el estudio de
la subrasante y el diseño del pavimento, para lo cual se identificaron sectores
homogéneos desde los puntos de vista litológicos, de capacidad de soporte de
la subrasante y de nivel de tránsito.
6.1.1 Estudio de sectorización
La exploración de campo se realizó tomando muestras de la subrasante con
sondeos manuales en los PK06+0180, PK06+0260, PK06+0439
aproximadamente cada 120 m, se extrajeron muestras inalteradas para CBR, y
Proctor con equipos modificado. Se tomaron muestras en cada estrato para
determinar la clasificación de los suelos y determinar sus condiciones de
humedad natural.
En la siguiente tabla se resumen los datos obtenidos en la exploración.
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Tabla 5 Resumen de ensayos de caracterización geotécnica
Sondeo / cata: 1 2 3
Profundidad inicial (m): 0.38 0.70 0.38
Profundidad final (m): 0.90 1.00 0.90
Profundidad media (m): 0.64 0.85 0.64
Tamiz Granulometría 1 Granulometría 2 Granulometría 3
(mm) Pasa (%): Pasa (%): Pasa (%):
100 100.00 100.00 100.00
80 100.00 100.00 100.00
63 100.00 100.00 100.00
50 100.00 100.00 100.00
40 100.00 90.40 100.00
25 99.30 78.00 100.00
20 90.10 60.20 100.00
12.5 79.20 46.80 100.00
10 66.90 40.10 100.00
6.3 58.75 36.10 100.00
5 50.60 32.10 97.10
2 45.40 27.35 96.10
1.25 40.20 22.60 95.10
0.4 38.60 22.40 94.60
0.160 37.10 20.90 67.30
0.080 35.90 8.50 64.70
LL (%) 48.50 0.00 67.00
LP (%) 29.37 0.00 36.22
IP (%) 19.13 0.00 30.78
Humedad natural (%) 14.70 30.50 6.00
Densidad seca (gr/cm3) 1.81 1.84 1.78
H/LL 0.30 0.09
H/LP 0.50 0.17
No colapsable Suelo colapsable No colapsable
1.15 2.60 0.95
Marcador
Indice de consistencia
Ic (C.R.)= 1.767 1.982
Indice de liquidez
IL= -0.767 -0.982
Indice de compresión
Cc= 0.347 -0.090 0.513
Contracción lineal
CL (%)= 8.981 0.000 14.451
Indice de Grupo 2 20
Clasificacion AASHTO A-7-5 A-1-a A-7-5
Clasificacion USCS GM GP GM MH
Descripcion
Suelo de partículas
gruesas. Suelo de
partículas gruesas
con finos (suelo
sucio).
Suelo de partículas
gruesas.(
Nomenclatura con
símbolo doble).
Suelo de partículas
finas.
Colapsabilidad
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Grafica 6 Gradaciones apiques
Grafica 7 Abaco de Casagrande Apiques
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Tabla 6 Resumen caracterización subrasante
Seccion ABSCISA PROFUNDIDAD (m)Humedad.
Natural (%)
%Pasa Tamiz
No 10
%Pasa
Tamiz No 40
%Pasa Tamiz
No 200
Limite
Liquido
Indice de
PlasticidadCBR
NEVEL
FREATICO
Indice de
GrupoA.A.S.H.T.O U.S.C
1 PK06+0180 0.5 14.7 45.4 38.6 35.9 48.5 19.1 18.6 2 A-7-5 GM
2 PK06+0260 0.8 30.5 27.4 22.4 8.5 NL NP 15.0 A-1-a GP GM
3 PK06+0439 0.5 6.0 96.1 94.6 64.7 67.0 30.8 3.1 20 A-7-5 MH
No presente
Grava con precesncia de arcilla color griz
Grava con arcilla rojiza
Arcilla limosa rojiza
LOCALIZACION CARACTERIZACION CLASIFICACION
DESCRIPCION
De acuerdo a la clasificación de los suelos de subrasante, se podría esperar un
mejor comportamiento en lo que respecta a la capacidad de soporte, pero se
muestra que el suelo una vez saturado, prevalecen las características de sus
contenidos de arcillas, las cuales presentan una mediana expansión y baja
capacidad de soporte.
Tabla 7 Característica del suelo de acuerdo al índice de grupo
Análisis de las condiciones de humedades: En la tabla No. 6 se observan las
humedades naturales y las obtenidas de los ensayos de consistencias.
Las humedades naturales reportadas son moderadas e inferiores a las
humedades del límite líquido, lo cual significa que existen suelos de
consistencia media a baja y por su ubicación por debajo del límite plástico es
propio de suelos normalmente consolidados.
Por correlación2, se determina la compresibilidad de los suelos naturales así:
2 K. Terzaghi, Teoretical Soil Mechanic, John Wiley & Son, 1943
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Tabla 8 Correlación entre la compresibilidad y limite liquido de los suelos
Término utilizado Limite Liquido (LL)
Ligera a baja
compresibilidad
0 - 30
Moderada a intermedia 31 - 50
Alta compresibilidad 51 y mayor
La compresibilidad en los apiques 1 y 3 es moderada a intermedia.
Igualmente se determina la plasticidad y resistencia en estado seco:
Tabla 9 Correlación entre el IP y la resistencia seca de los suelos
Término utilizado Índice de plasticidad
(IP)
Resistencia en estado
seco
No plástico 0- 3 Muy baja
Ligeramente plástico 4-15 Ligera
Medianamente plástico 15 - 30 Mediana
Muy plástico 31 o mayor Alta
Los suelos son plásticos a medianamente plásticos (a excepción de sondeo 2),
con resistencia seca alta, pero muy susceptibles en la presencia de agua,
modificando sus capacidad de soporte.
Clasificación de los suelos - sectorización: La estratigrafía del corredor nos
muestra una alta heterogeneidad en los suelos constituyentes de la subrasante
o los suelos naturales pero excepto del sondeo 2, todos poseen un mediano
porcentaje de arcillas.
Condiciones de los drenajes y subdrenajes existentes: Se observan deficiencia
de obras de drenaje y la ausencia total de subdrenajes; dada la alta pluviosidad
de zona se puede esperar movimientos de aguas subsuperficial y subterránea,
lo cual índice en la estabilizada de las laderas y en la resistencia de los suelos
de fundación para pavimento.
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6.1.2 Condiciones climáticas – pluviografia y ambientales
La temperatura media anual del municipio de Mogote es de 18.6ºC, según
registros climatológicos de la zona, compatible con la altura media de 1700 m
sobre el nivel del mar. La precipitación media es de 2,693 mm/año.
Gráfica 2 Condiciones climáticas Mogote
6.1.3 Materiales viales propuestos
Los suelos presentan alguna presencia de granulares y se consideran,
medianamente apto como subrasante.
Afirmado o rellenos: El material de rellenos se debe cumplir lo dispuesto en los
artículos 300 - 07 y 311 - 07 de las especificaciones generales de construcción,
además este material debe tener como mínimo un CBR de 15%.
Súbase: El material de súbase debe cumplir todo lo dispuesto en los artículos
300 - 07 y 320 - 07 de las especificaciones INVIAS y el CBR a una densidad del
95 % del Proctor modificado deberá ser mínimo 30%.
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Base granular: Este material deberá cumplir todo lo establecido en los artículos
300 - 07 y 330-07, de las especificaciones INVIAS actualizadas, el CBR a una
densidad del 95 del Proctor modificado deberá ser mínimo del 100%.
Carpeta asfáltica: dada las condiciones climáticas y de tráfico de la región se
debe garantizar un adecuado comportamiento de la carpeta asfáltica, y cumplir
con lo establecido en la especificación 450-07 del INVIAS, por la situación de
temperatura y transito se recomienda utilizar asfaltos de penetración 60 - 70.
Geotextil: El geotextil a utilizar cumplirá funciones de separación y debe ser
como mínimo de tipo NT-2000.
6.1.4 Transito
De acuerdo a conteos y tomado del Estudio de Transito el pavimento se debe
diseñar para un número de ejes equivalentes a 8.2 ton de 865,861. Debido a
esa condiciones de tráfico se debe diseñar utilizando el Manual de Medios a
Altos Volúmenes de Transito del INVIAS o con una metodología adecuada que
involucre los factores necesarios para garantizar un adecuada serviciabilidad y
una suficiente capacidad de la estructura para soportar las solicitaciones
esperadas.
Tabla 10 Número total de vehículos y ejes en el periodo de diseño
FUENTE: PROPIA
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La mayor incidencia en efecto de carga para el pavimento lo representan los
camiones C3.
El número total de ejes equivalentes a 8.2 ton es: 865,861
6.1.5 CBR de diseño
Dado la heterogeneidad de las secciones, tanto en las capas costitutivas de la
estructura del pavimento existente, así como la respuesta de resistencia de la
subrasante, y que la sección de diseño es relativamente pequeña (inferior a un
kilómetro) y que con tres secciones es inapropiado hacer una análisis
estadístico probabilístico de alta confiabilidad, se toma como sección de diseño
la del apique 3, PR06+439, donde el valor del CBR es de 3.1%.
CBRDISEÑO = 3.1%
Debido a que la resistencia de los suelos de subrasante, en especial de los
finos, se encuentra directamente asociada con las condiciones de humedad y
densidad que ellos presentan, para el propósito de dimensionamiento del
pavimento se recomienda determinar la resistencia de la subrasante bajo las
condiciones más húmeda que sea de esperar una vez el pavimento haya sido
puesto en servicio.3
CBR DE DISEÑO METODOLOGÍA AASHTO
La AASHTO4 establece que el módulo de diseño sea el promedio de las
distintas condiciones encontrada en la unidad de diseño y establece que de
acuerdo a las condiciones de humedad y tráfico esperado se determine el valor
de capacidad de soporte de a los siguientes pasos reseñados en la nota 5
página II-72:
1. Seleccionar un espesor de base determinado como solución probable.
2. Determine la perdida de serviciabilidad.
3. Determine la capacidad de soporte del subrasante y de la base
3 Manual de diseño de Pavimentos de Medios y Altos Volúmenes de Trafico del INVIAS
4 Aashto Guide for Design of Pavement Structures 1993
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estimada.
4. Determine el número de ejes equivalentes a 8.2 para las condiciones de
humedad establecidas (porcentual del total esperado).
5. Determinar los valores aceptables (admisibles) de numero de ejes
equivalentes a 8.2 ton para cada época del año (o condiciones de
humedad)
6. Calcular el valor de daños de cada época o condición de humedad.
7. Calcule el daño total y con el valor promedio estime el valor de
capacidad de soporte de acuerdo a las distintas condiciones de
humedad de la vía.
Mr de Diseño para la subrasante:
Para este tipo de suelos se recomienda utilizar, a falta de ensayos dinámicos, la
siguiente expresión para determinar el módulo resiliente de la subrasante
Mr (psi) = 100CBR
Con lo cual se obtiene un módulo de la subrasante de 310 kg/cm2
6.2 Consideración de material existente – material de renivelación.
Debido a que en la exploración geotécnica se verifica espesores de materiales
granulares existentes en la vía, dado su bajo espesor y las condiciones de
contaminación y fatiga, no se considera el aporte estructural de los granulares
remanentes intermedios entre la subrasante y la nueva estructura, del diseño
geométrico se observa material tipo subbase en un espesor de 31 cm en la
sección de diseño, por lo tanto se considera ese espesor y su aporte a la
estructura del pavimento.
El promedio se estima como espesor útil 31 cm de materiales remanentes y de
aporte por renivelación correspondiente a un material tipo afirmado con un
regular grado de contaminación y fatiga.
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Para las capas granulares se utiliza en el presente informe las expresiones
propuestas por Barker5 y otros para calcular el módulo resiliente de aporte así:
Para súbase granular o rellenos:
Esr: Modulo de la subrasante (Kg/cm2)
Esb : Modulo de la súbase granular (kg/cm2)
Ebg: Modulo de base granular (kg/cm2)
hsb : Espesor de la súbase granular (cm)
hbg. Espesor de la base granular (cm)
Obtenemos un módulo de aporte de los granulares intermedios (existente) de
699.4 kg/cm2
Para efecto del diseño del pavimento se determina el modulo combinado de la
subrasante considerando el aporte del material granular existente de acuerdo a
la teoría de IVANOV.
Dónde:
a: radio de la huella en mm
Es: módulo de la subrasante (kg/cm2)
hm: espesor del reemplazo en cm
Em: modulo del material de mejoramiento (kg/cm2)
Ecc: modulo del sistema combinado (kg/cm2)
5 BARKER W.R., BRABSTON W.N., CHOU Y.T “A general system for the structural design of flexible pavements” IV Conference. Ann Arbor 1977.
)13.1)(log*)(log56.1log62.0log35.5( srsbsrsb EhEhEsrEsb
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Tabla 11 Modulo combinado subrasante Ivanov
CBR capa combinada - %
CBRsubrasante - %
Modulo de la
subrasante 1 (Es)
Ecuacion AASHTO -93
310
Kg/cm2
Modulo de la capa
combinada requeridaKg/cm2
Altura del reemplazo
propuesta31
cm
Modulo de capa de
reemplazo (Em)
Ecuacion de la Shell
699
Kg/cm2
n 1.384 -
a 107.6 mm
Modulo combinado
calculado(Ecc)
594.5Kg/cm2
De acuerdo a los cálculos realizados el modulo combinado de la subrasante de
diseño es 594.5 kg/cm2.
7. DISEÑO DE PAVIMENTO METODO AASTHO - 93
Actualmente existen un sinnúmero de metodología de diseños dentro de las
cuales se califican como empíricas o mecanicistas, dependiendo de los
insumos que utilizan para establecer algunas variables de diseño y de la forma
como se obtiene el resultado final de los espesores de la estructura y de su
características de comportamiento mecánico, cuando estas se pueden
establecer.
En el país el INVIAS ha establecido Manuales de Diseño para pavimentos,
distinguiendo el rango de carga esperado en el periodo de diseño, estos tienen
como plataforma el método AASHTO - 93 y las condiciones regionales de
clima, carga y tipo de materiales viales. La tendencia moderna es a utilizar
métodos mecanicistas y sistemas de diseños como el AASHTO 2002, donde,
dependiendo del nivel de detalle de la información primaria, se utilizan sistemas
mecánicos multicapas basados en las ecuaciones de Boussinesq de 1885 y
refinadas las soluciones posteriormente por Burmister en 1945.
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La metodología a utilizar en este diseño corresponde a la establecida por la
AASTHO -93 y actualizada o complementada en el año de 1998.
Posteriormente se hace un análisis mecánico de la estructura diseñada, para
determinar si cumple con los esfuerzos y deformaciones admisibles de las
funciones de transferencias como las de la Shell de acuerdo a consideraciones
medioambientales predominantes en la zona del proyecto. Además se chequea
las deflexiones máximas en base a datos tomados en forma experimental y
reseñada en la literatura técnica.
Procedimiento General
El diseño estructural se basa en la determinación de los números estructurales
de las distintas capas del pavimento, considerando las condiciones de drenaje
(coeficiente m¡), el aporte estructural de los materiales (coeficiente a¡) y los
espesores de las capas estructurales
(D¡). = SN1+SN2+SN3+SN4
Donde SNi corresponde a la carpeta asfáltica, SN2 a la base granular, SN3 a
súbase granular y SN4 a los materiales granulares remanentes u otra capa de
material de aporte. La ecuación anterior no determina una solución única; de
las posibles combinaciones de espesores se debe escoger la solución más
viable desde el punto de vista técnico y económico.
El número estructural SN se debe calcular con la ecuación modificada de la
AASTHO:
El procedimiento para determinar los espesores de diseño usualmente inicia
con las capas superiores.
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Grafica 8 Esquema general de diseño
1.0 Usando E2 como MR se determina el SN-i, necesario sobre la base granular
y se calcula el espesor de la carpeta asfáltica.
2.0 Usando E3 como Mr se determina el SN2, necesario sobre la súbase
granular y se calcula el espesor de base granular.
3.0 En base al módulo resiliente de la subrasante Mr, se resuelve la ecuación
de la AASHTO y se determina SN3 y con esto el espesor de la capa de
súbase.
Anotamos aquí, que es técnicamente inadecuado, cuando se sique el proceso
de diseño, disminuir o modificar los espesores de la estructura obtenida en el
diseño, por consideraciones de análisis con otros sistemas de diseño o de
comprobación. Se aceptan ajustes de espesores en base a redondeo de los
espesores de acuerdo a secciones técnicamente construibles. Los espesores
obtenidos por el método AASHTO son llamados por algunas personas
"económicamente desbalanceados", por lo cual manipulan el espesor del
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concreto asfáltico a valores mínimos, lo cual es violatorio del análisis de capas
y constituye un diseño viciado. Esto se encuentra con frecuencia en
publicaciones publicitarias sobre productos para la estabilización o el refuerzo
de algunos componentes de los pavimentos6.
7.1 MATERIALES
Los materiales a utilizar son:
Carpeta asfáltica tipo mdc-2
Base granular CRB >100%
Súbase granular CBR>30%
Relleno granular remante o material de afirmado de renivelación CBR>15%
Subrasante CBR promedio > 3.1%
En esta metodología, se considera como factor importante de diseño el índice
de serviciabilidad y la perdida de serviciabilidad en transcurso de la vida útil del
pavimento. Para efecto de este diseño se considera un índice inicial de 4.1 y un
índice servicio final de 2.0, con lo cual se tiene
1.20.21.4 PSI
La confiabilidad asumida debido al tipo de vía (secundaria) es de 90%, con un
error estándar combinado de las predicciones de tránsito y comportamiento de
0.45 y una desviación estándar de 1.282.
7.2 MÓDULOS DE DISEÑO
De la Guía de Diseño se obtienen los valores de coeficientes estructurales de
las distintas capas del pavimento
Módulo de la mezcla asfáltica: Se adopta la metodología propuesta por el
Instituto del Asfalto modificado por Miller para determinar el valor del módulo
elástico de la mezcla a la temperatura de operación de la vía.
6 Curso de Actualización en pavimentos – Ing. Luis Ricardo Vásquez Varela - 2002
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Temperatura de la mezcla asfáltica (Tmix): se considera que las variaciones de
la temperatura de la zona del proyecto tienen influencia directa sobre las
características mecánicas y dinámicas de los materiales asfálticos (módulo de
elasticidad dinámico). La temperatura media anual ponderada del aire en el
sector de influencia es de 19°C, la temperatura máxima más probable de la
mezcla (en sus fibras más profundas) de acuerdo a las características del
sector (T mix) es determinada por la expresión desarrollada de Witczak:
64
34
4
11
zzTT amix
Ta: temperatura media anual en ºF
Z: medido en el tercio del espesor del pavimento en pulgada
De acuerdo a lo anterior Tmix = 30.1ºC
Dónde: |E*| = Modulo dinámico (10
5 psi)
f: frecuencia en Hz T: es la temperatura del pavimento en °F
h(106,70): es la viscosidad del asfaltos a 70°F (megapoise)
P77°F: Penetración en asfalto original a 77°F
P200: es el pasa 200 de la gradación de la mezcla.
Va: es el volumen de los huecos con aire.
Vb: es el volumen de asfalto
Pac: porcentaje de cemento asfaltico por peso.
Popt: porcentaje óptimo de asfalto.
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Índice de penetración y temperatura T800 del asfalto: Disponiendo de asfalto de
Barrancabermeja en las cuales tenemos las siguientes características
promedio:
Penetración: 70 0.01 mm
Punto de ablandamiento: 47.7 °C
Del diagrama de Heukelom se determina el Índice de penetración es de
-1.3
Para las mezclas promedio de las regiones tenemos:
Tabla 12 Parámetros mezcla asfáltica
Parámetro Valor
Volumen de vació (Vv) % 4
Volumen de asfalto (Va) % 13
Viscosidad absoluta a 21ºC (106 poise) 3.11
Clasificación del asfalto AC 20
Frecuencia de aplicación de carga (hz.) 10
Duración de la carga (seg.), para 10 cm
de espesor de mezcla asfáltica
0.022
Temperatura media de la mezcla (ºC) 30
Temperatura de reblandecimiento (anillo y
bola) ºC
48
Pasa 200 (%) 7.1
Retenido en tamiz ¾” 0
Retenido en tamiz 3/8” 22
Retenido en tamiz No. 4 45.
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Tabla 13 Modulo elástico mezcla asfáltica
Parametro Descripcion Valor
Pac
Porcentaje de cemento asfaltico
por peso de la mezcla5.2
Vb
Contenido optimo de asfalto en
volumen 10.90
P200 Porcentaje pasa tamiz No. 200 6.60
f Frecuencia de carga (Hz) 8.00
Vv Volumen de vacios 5.50
h(106,70)Viscosidad del cemento asfaltico en
megapoise a 70°F
T Temperatura de la mezcla en °F 86.13
P77°F Penetracion del asfalto a 77°F (25°C) 59.00
h(106,70)Viscosidad del cemento asfaltico en
megapoise a 70°F3.84
C1 Constante 1 1.646
Cx Constante exponente 1.750
C2 Constante 1 -0.345
E (psi) Modulo de la mezcla asfaltica (psi) 371,895.22
DATOS
RESULTADOS
El módulo elástico de la mezcla asfáltica a la temperatura media de uso es de
371,895.2 psi (26,032 kg/cm2)
Coeficiente de drenaje. Considerando que los materiales granulares son limpios
y de bajos IP, y que los niveles de exposición a niveles de saturación son con
porcentaje entre 5-25%, se tiene los siguientes valores de coeficientes de
drenaje:
Tabla 14 Coeficiente de drenaje Base granular 0.9
Súbase granular 0.9
Rellenos 0.9
Coeficientes estructurales
Para la base y súbase se tiene que:
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Dónde:
a2: coeficiente estructural de base granular
E2: módulo resiliente de la base granular
a3: coeficiente estructural de súbase granular
E3: módulo resiliente de la súbase granular
La súbase granular a utilizar debe tener un CBR de 30% a lo que le
corresponde un coeficiente estructural de 0.11 (Msubbase=15,158 psi) y la
base granular será de CBR mínimo del 100%, a lo que le corresponde un
coeficiente estructural de 0.14 (Mbase = 27,912 psi).
Tabla 15Coeficiente estructural AASHTO para súbase granular
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Tabla 16 Coeficiente estructural AASHTO para base granular
Para determinar el número estructural de la mezcla asfáltica se requiere conocer el modulo elástico de la carpeta asfáltica a 20°C . Donde Eca, es el modulo elástico de la mezcla asfáltica a 20°C y el coeficiente estructural de esta debe ser mayor a 0.20 y menor a 0.44.
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Para las condiciones de servicio el coeficiente estructural de la mezcla seria de 0.29, y
para 20°C de 0.44, para efecto de diseño se toma el valor de 0.38.
ESPESORES MINIMOS
La Guía de diseño de AASHTO7 recomienda los siguientes espesores mínimos para
carpeta asfáltica y base granular de acuerdo al nivel de transito del proyecto.
Tabla 17 Espesores mínimos AASHTO
Capa Espesor
cm
Carpeta asfáltica 7.5 Base granular 15.0
Utilizando una rutina de diseño se resuelve la ecuación de la AASTHO – 93 y se
determinan los espesores de diseño, de acuerdo a las consideraciones aquí
establecidas.
7 Aashto Guide for Design of Pavement Structures Pag -11-35 Table "Minimum Thickness (inch)"
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Tabla 18 Diseño método AASHTO -93
Ecuación AASHTO - 93 Pavimentos Flexibles Sistema Ingles S.I. (cm)
Numero de ejes equivalentes de 8.2 ton 865,861.00
Serviciabilidad inicial 4.10
Serviciabilidad final 2.00
Modulo resiliente de la subrasante (psi) 8,492.80
Confiabilidad 90.00
Desviación estándar del error (So) 0.45
Modulo mezcla densa en caliente (psi) 340,000.00
Modulo base granular (psi) 29,500.00
Modulo subbase granular (psi) 17,000.00
Coeficiente de drenaje base granular 0.90
Coeficiente de drenaje subbase granular 0.90
Desviación normal para la servicibilidad (Zr) -1.282
Coeficiente estructural mezcla densa 0.388
Coeficiente estructural base granular 0.136
Coeficiente estructural subbase granular 0.121
Coeficiente estructural mezcla densa 0.380
Coeficiente estructural base granular 0.140
Coeficiente estructural subbase granular 0.110
Numero estructural requerido
Espesor mezcla densa en caliente (pulg) 5.11 12.97
Espesor base granular (pulg) 3.73 9.47
Espesor subase granular (pulg) 6.38 16.19
Espesor mezcla densa en caliente (pulg) 5.12 13
Espesor base granular (pulg) 9.84 25
Espesor subase granular (pulg) 0.00 0
Numero estructural diseño
Numero de ejes equivalentes de 8.2 ton diseño
Coeficientes estructurales asumidos
Resultado de calculo coeficientes estructurales
Calculos teorico de diseño
Espesores asumidos diseño
3.134
3.185
962,902
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8-4
Grafica 9 Estructura de diseño
Se debe retirar la carpeta asfáltica deteriorada, en su totalidad, renivelar y compactar
los granulares remanentes y colocar una capa de base granualr de acuerdo a las
especificaciones INVIAS y posteriormente la capa de mezcla densa en caliente tipo
mdc-2, previo imprimación de la capa granular.
8. VERIFICACION MECANICISTA
Utilizando metodología mecanicista se hace el chequeo comparativo de la estructura de diseño obtenida por metodología AASHTO – 93
8.1 PARAMETROS DE CONTROL
8.1.1 CBR Y Mr DE DISEÑO
Para el nivel de tránsito, se recomienda utilizar el percentil 75 u otro adecuado al nivel de cargas y al tipo de vía, en este caso se utiliza el de la sección de diseño 3.1%
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8-5
Tabla 19 Percentil de diseño de acuerdo a nivel de transito recomendado por el Instituto del Asfalto (IA)
En base a lo anterior el módulo resiliente de la subrasante tiene el siguiente valor Mr = 310 kg/cm
2
De acuerdo a estimación anterior el modulo elástico de la mezcla asfáltica para las condiciones de servicio es: Masf = 26,032kg/cm
2
8.1.2 FUNCIONES DE TRANSFERENCIAS – VALORES ADMISIBLES
En pavimentos asfálticos, los principales deterioros se asocian a fenómenos de
agrietamiento por tensión en la fibra inferior de la mezcla asfáltica y deformación
permanente por compresión de la fibra superior de la subrasante.
Los orígenes del agrietamiento más considerado es el generado por la aplicación de
cargas repetidas que induce la fatiga del material, donde la carga repetida la puede
inducir el tránsito vehicular (propagación ascendente), o los ciclos de temperatura
existentes en el sitio (propagación descendente).
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8-6
Gráfica 3 Sistema de falla por agrietamiento por tensión
Fuente: Concepto mecanicista de pavimentos SCT.
Las deformaciones permanentes se originan por la compresión y consolidación vertical
del material ante la acción de los esfuerzos normales y cortantes, transmitidos por el
flujo vehicular.
La deformación permanente que observamos en la superficie de rodamiento, es la
suma acumulada de la contribución de todas las capas de la sección estructural en un
pavimento. Sin embargo, es práctica común para fines de diseño, que la componente
principal se debe al terreno de cimentación, y que la que resulta de las otras capas se
puede controlar con una buena selección de materiales y prácticas constructivas
adecuadas.
Deformación máxima admisible a tracción en la carpeta asfáltica Para efecto de los diseños se utilizaran las expresiones matemáticas resultante de los
ensayos de la Shell (basados, principalmente, de los resultados de la pista de la
AASHO).
Las ecuaciones de la Shell, del diseño para control de las deformaciones de tensión
en la fibra inferior de carpeta asfáltica, corresponde a las reseñadas en “A Review of
Perfomarce Model and Test Procedures with Recommendations for Use in the Texas
M-E Desing Program” Fuje Zhou et al 2008; y que la expresión en sistema inglés es:
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8-7
Formula Shell Modificada para confiabilidad del 95% La ecuación en sistema internacional se muestra a continuación.
2.0
6
36.0
10
5
1011051004.2471.983.143.36
x
Nx
x
ExxVIPxVIP labmix
bbt
Dónde:
εt : Deformación unitaria admisible a tracción en la base de la carpeta asfáltica.
IP: Índice de penetración del asfalto utilizado
Emix : Modulo dinámico de la mezcla asfáltica en N/m2
rShiftFacto
NfdiseñoNfat
Vb: Volumen de asfalto en la mezcla asfáltica: 10.5%
Shift Factor = K1xK2xK3
K1 = 10 por mezcla densa rica en asfalto
K2 = 2.5 por distribución lateral de carga
K3 = 0.33 por espesor alto.
Shift Factor = 8.25
Para un tránsito de diseño de 865,861 y un módulo dinámico de la mezcla asfáltica de 2,603 MPa a 8 Hz y 30°C de temperatura, la determinación de la tensión admisible de la mezcla se muestra a continuación.
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8-8
Tabla 20 Tensión admisible fibra inferior C.A.
Vol aire % 4.9
Indice de Penetración -1.1
Volumen de asfalto 10.5
Rigidez de la mezcla N/m22.60E+09
N laboratorio 1.05E+05
Ncampo 865,861.00
Shif Factor 8.25
t a deformación constante 2.68E-04
t a esfuerzo constante 1.11E-04
t ecuacion tradicional (Shell) 4.07E-04
Shell-Cedex 2.50E-04 FUENTE: PROPIA
εt = -2.68x10-4
(mm/mm)
Deformación máxima admisible en la subrasante:
Formula de la Shell confiabilidad del 95%
25.02 *10*8.1 Nz
εz: Deformación unitaria admisible a compresión en la subrasante.
Para los datos de diseño tenemos un valor de εz = 5.87x10-4
(mm/mm)
A modo de comparación se presentan los valores obtenidos con las propuestas de
otras Agencias.
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8-9
Tabla 21 Deformación admisible en la subrasante
Número de cargas 8.66E+05
Agencia Deformacion
Instituto del Asfalto 8.26E-04
SHELL 50% confiabilidad 9.18E-04
SHELL 85% confiabilidad 6.98E-04
SHELL 95% confiabilidad 5.87E-04Univ Nottingham 4.70E-04
LCPC (nuevo) 7.89E-04
LCPC (refuerzo) 8.91E-04
CRR de Belgica 4.74E-04
Chevron 4.98E-04
Calcular el z admisible (mm/mm)
FUENTE: PROPIA
8.1.2.1 Control de ahuellamiento esfuerzo vertical en subrasante:
Formula de Dormon y Kerhoven:
N
Ez
log*7.01
*007.0 3
E3 : Módulo de la subrasante
2447.0
cm
kgz
Control de deflexión (deflexión máxima admisible)
Para efecto del control de la deformación máxima se utiliza la siguiente ecuación8
8 Diseño y Evaluación de Pavimentos Flexibles – Ing. José Melchor A – Perú –2004.
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100/2.86
0862.0
0339.0
42
15.11
12
mmDadm
mmD
pulD
K
K
D
KN
adm
adm
K
adm
A modo de comparación se calcula la deflexión máxima admisible por el método
Rumano9
100/5.69
))log(0275.0248.0(10
mmY
Np
Y
adm
adm
Donde p es la carga patrón, en toneladas y N, es el numero repeticiones esperadas en
el periodo de diseño.
A modo de referencia se presenta la tabla de deflexiones máximas admisibles del
Manual de diseño de Pavimentos de Centroamérica.
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8-11
Tabla 22 Deflexión Máxima Admisibles
A efecto de este diseño se adopta el valor de 69 mm/100, como deflexión máxima
admisible.
8.1.2.2 Esfuerzos y deformaciones actuantes.
Para el cálculo de las respuestas estructurales (esfuerzos, deformaciones y
deflexiones) en la sección estructural de un pavimento flexible, se considera una serie
de puntos críticos a fin de calcular los valores más desfavorables. La práctica más
común consiste en fijar un punto para estimar el agrietamiento por fatiga de la mezcla
asfáltica en el contacto con la capa de base, y otro punto crítico para el cálculo de
deformaciones permanentes situado en la parte superior del terreno de cimentación.
Grafica 10 Puntos de control en diseño de pavimento asfáltico
Fuente: Concepto mecanicista de pavimentos SCT
9 Tendencias Modernas en el Dimensionamiento de Firmes K Kucera- 1970
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8-12
El cálculo se realiza a través de la teoría de Burmister para medios elásticos
estratificados, en donde el material se caracteriza por su módulo de elasticidad y por
la relación de Poisson. Para la mezcla asfáltica, el módulo que se debe emplear es el
dinámico, y para suelos y materiales granulares, el módulo resiliente.
La modelación analítica se realiza con el programa Kenlayer, determinando
previamente los módulos de las capas intermedias con las ecuaciones propuesta por
Barber, partiendo del módulo de la subrasante.
ESB= ESR(5.35 log hSB + 0.62 log ESR – 1.56 log hSB log ESR – 1.13)
EB= ESB(8.05 log hB + 0.84 log ESB – 2.10 log hB log ESB – 2.21)
En donde:
ESR: Es el módulo de elasticidad de la subrasante en Kg/cm2.
hSB: Es el espesor de la capa de súbase en cm.
ESB: Es el módulo de elasticidad de la súbase en Kg/cm2.
hB: Es el espesor de la capa de base en cm.
EB: Es el módulo de elasticidad de la base en Kg/cm2.
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Tabla 23 Modulo elásticos de capas de materiales.
Esr 310.00 kg/cm2
Hgranular existente 25 cm
Hbase 24 cm
Egranular existente 699.4 kg/cm2
Ebase 2,155.4 kg/cm2
HMA 26,032.0 kg/cm2
Gráfica 4 Modelo Kenlayer
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9-14
Tabla 24 Deformaciones actuante – admisibles – factores de seguridad
t z mm/100 t z mm/100 t z
Mezcla asfaltica 12 0.35 2,552,867.1 -2.68E-04 - 69.5 -2.60E-04 - 74.6 97.01 -
Base granular 25 0.4 211,372.8 - - - - - - - -
Granulares existentes 31 0.4 68,587.4 - - - - - - - -
Subrasante Semi-infinito 0.45 30,400.6 - 5.87E-04 - - 4.65E-04 - - 79.13
ConsumoActuanteCapa Espesor (cm) Poisson
Modulo
(kPa)
Admisible
Las estructuras diseñadas por el sistema AASHTO – 93, son competentes para asumir
las cargas y deformaciones que se generarían en el periodo de diseño, garantizando
las condiciones medioambientales aquí expuestas. Las situaciones más críticas, en la
vida útil de la estructura, corresponderán a tracción en la fibra inferior de la carpeta
asfáltica, por lo que se podría prever fisuraciones en el final del periodo de diseño.
9. SUDRENAJES
El costo de un pavimento mal drenado puede ser más de dos veces el de un
pavimento bien drenado, la omisión del subdrenajes inevitablemente, conduce a un
acortamiento de la vida útil del pavimento10
.
La pluviografia de la región del proyecto es importante y en el entorno del corredor vial
predominan los bosques húmedos, con abundantes fuentes de escorrentías
superficiales y subterráneas; Además se han detectado altos valores de humedades
naturales, superiores a las humedades del límite liquido; por lo tanto, conociendo que
la mayor incidencia sobre el ablandamiento de los materiales de subrasante y
granulares de base y súbase, es el agua retenida, se debe prever subdrenajes
suficientes en el sentido longitudinal y transversal.
10
Influencia del drenaje subterráneo en el comportamiento estructural de las carreteras – Ignacio Morilla Abad -
1988
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9-15
El agua es parte integral de los suelos11
, de los materiales granulares y por lo tanto de
las estructuras de pavimento. El cambio del estado del agua contenida en el interior de
las estructuras es muy común debido a las variaciones climáticas. Estas condiciones
afectan desfavorablemente el comportamiento de los materiales.
En términos generales, existen evidencias que demuestran la relación entre la
disminución del módulo resiliente y el aumento de la humedad. Thompson y Robnett
(1979) obtuvieron una fuerte correlación entre el módulo de resiliencia y el grado de
saturación en datos tomados en carreteras de Illinois, Estados Unidos.
La disminución del módulo resiliente de las capas granulares y de la subrasante
debida a los cambios de humedad genera fisuracion por fatiga en las capas asfálticas
lo cual también facilita la entrada de agua en la estructura. En lo que se refiere a las
capas granulares y de subrasante, variaciones en su contenido de humedad se
pueden traducir en mayores deformaciones irreversibles producidas por el paso de los
vehículos lo cual genera ahuellamiento.
En resumen, el deterioro de las estructuras de pavimento depende de una gran
cantidad de factores dentro de los cuales las condiciones climáticas juegan un papel
fundamental.
En terrenos montañosos, donde la pendiente longitudinal es mayor a la pendiente
transversal (normalmente 2,0%), las aguas de escorrentías y que penetran a las capas
estructurales, se desplazan en el sentido de la resultante del vector del movimiento.
Esto obliga a construir drenes transversales minino cada 250m, en aquellos sitios en
donde la pendiente longitudinal sea superior al bombeo.
11
XIII Simposio Colombiano sobre Ingeniería de Pavimento – Modelo numérico para el cálculo de los efectos del
clima en los pavimentos – Cristina García Aragón y otros – Universidad de los Andes
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9-16
Grafica 11 Resultante del movimiento de agua en montaña
Las capas estructurales debe ser ubicadas de tal manera que logren evacuación de la
posible agua que penetre a ellas, esto se logra conectando los drenes con las capas
estructurales; el drenaje se puede realizar con sistemas de drenes planares o con
drenes convencionales.
Grafica 12 Ubicación del dren y las capas estructurales
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10-17
10. CONCLUSIONES – RECOMENDACIONES
Se presenta el diseño de la estructura del pavimento de un tramo de la
carretera San Gil - Mogote en las proximidades del PR06 y en donde se
presenta un estructura de pavimento con alto grado de deterioro, evidenciado
por el estado de la carpeta asfáltica existe.
La estructura de diseño a utilizar es: 12.0 cm de mezcla densa en caliente tipo
mdc-2, 25.0 cm de base granular tipo INVIAS con CBR mínimo de 100%, a una
densidad del 95% del Proctor modificado y adecuación de los granulares
remanentes, previo retiro de la carpeta asfáltica deteriorada.
Se deben colocar subredes y cunetas que garanticen la estabilizada de las
capas estructurales del pavimento.
La mezcla asfáltica utilizada debe ser fabricada con cemento asfaltico de
penetración 60 – 70.
Durante la construcción se debe velar porque los materiales cumplan con las
especificaciones previstas.
Preparó:
JOSE JOAQUIN LARA RUIZ
Mat Prof No.1320219729 BLV
Especialista Ingeniería de Pavimentos
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10-18
ANEXO MODELACION ANALITICA INPUT FILE NAME -C:\Users\Jose Lara Ruiz\Desktop\explanan 2014\maceo\MOGOTE AP PR06.DAT
NUMBER OF PROBLEMS TO BE SOLVED = 1
TITLE -MOGOTE PR06 AP
MATL = 1 FOR LINEAR ELASTIC LAYERED SYSTEM
NDAMA = 0, SO DAMAGE ANALYSIS WILL NOT BE PERFORMED
NUMBER OF PERIODS PER YEAR (NPY) = 1
NUMBER OF LOAD GROUPS (NLG) = 1
TOLERANCE FOR INTEGRATION (DEL) -- = 0.001
NUMBER OF LAYERS (NL)------------- = 4
NUMBER OF Z COORDINATES (NZ)------ = 7
LIMIT OF INTEGRATION CYCLES (ICL)- = 80
COMPUTING CODE (NSTD)------------- = 9
SYSTEM OF UNITS (NUNIT)------------= 1
Length and displacement in cm, stress and modulus in kPa
unit weight in kN/m^3, and temperature in C
THICKNESSES OF LAYERS (TH) ARE : 12 25 31
POISSON'S RATIOS OF LAYERS (PR) ARE : 0.35 0.4 0.4 0.42
VERTICAL COORDINATES OF POINTS (ZC) ARE: 0 11.999 12.001 36.999
37.001 67.999 68.001
ALL INTERFACES ARE FULLY BONDED
FOR PERIOD NO. 1 LAYER NO. AND MODULUS ARE : 1 2.553E+06 2 2.114E+05
3 6.859E+04 4 3.040E+04
LOAD GROUP NO. 1 HAS 2 CONTACT AREAS
CONTACT RADIUS (CR)--------------- = 10.74
CONTACT PRESSURE (CP)------------- = 551.58
NO. OF POINTS AT WHICH RESULTS ARE DESIRED (NPT)-- = 4
WHEEL SPACING ALONG X-AXIS (XW)------------------- = 0
WHEEL SPACING ALONG Y-AXIS (YW)------------------- = 32.23
RESPONSE PT. NO. AND (XPT, YPT) ARE: 1 0.000 0.000 2 0.000 10.740
3 0.000 16.110 4 10.740 0.000
PERIOD NO. 1 LOAD GROUP NO. 1
POINT VERTICAL VERTICAL VERTICAL MAJOR MINOR INTERMEDIATE
DISPL. PRINCIPAL PRINCIPAL PRINCIPAL
NO. COORDINATE (HORIZONTAL STRESS STRESS STRESS STRESS
P. STRAIN) (STRAIN) (STRAIN) (STRAIN) (STRAIN)
1 0.00000 0.07460 551.580 954.592 293.234 915.188
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10-19
(STRAIN) 1.874E-04 -1.415E-04 2.083E-04 -1.415E-04 1.874E-04
1 11.99900 0.07478 136.795 137.304 -860.672 -699.814
(STRAIN) -2.600E-04 2.675E-04 2.677E-04 -2.600E-04 -1.750E-04
1 12.00100 0.07478 136.788 140.350 8.153 17.477
(STRAIN) -2.601E-04 5.919E-04 6.155E-04 -2.601E-04 -1.983E-04
1 36.99900 0.06456 32.182 32.794 -64.747 -54.654
(STRAIN) -2.650E-04 3.770E-04 3.811E-04 -2.650E-04 -1.981E-04
1 37.00100 0.06456 32.180 33.628 -6.519 -4.493
(STRAIN) -2.650E-04 5.250E-04 5.545E-04 -2.650E-04 -2.236E-04
1 67.99900 0.05247 13.073 13.206 -13.256 -12.016
(STRAIN) -2.002E-04 3.372E-04 3.399E-04 -2.002E-04 -1.749E-04
1 68.00100 0.05247 13.073 13.323 -0.593 -0.244
(STRAIN) -2.002E-04 4.381E-04 4.498E-04 -2.002E-04 -1.839E-04
2 0.00000 0.07448 551.580 741.643 168.603 694.591
(STRAIN) 1.473E-04 -1.309E-04 1.722E-04 -1.309E-04 1.473E-04
2 11.99900 0.07633 116.583 116.653 -747.127 -377.346
(STRAIN) -2.569E-04 1.998E-04 1.999E-04 -2.569E-04 -6.137E-05
2 12.00100 0.07633 116.579 116.999 6.878 35.987
(STRAIN) -2.570E-04 4.696E-04 4.724E-04 -2.570E-04 -6.417E-05
2 36.99900 0.06627 34.734 34.797 -69.318 -59.766
(STRAIN) -2.807E-04 4.085E-04 4.089E-04 -2.807E-04 -2.174E-04
2 37.00100 0.06627 34.731 34.886 -6.853 -3.887
(STRAIN) -2.807E-04 5.681E-04 5.713E-04 -2.807E-04 -2.202E-04
2 67.99900 0.05333 13.676 13.691 -13.879 -12.965
(STRAIN) -2.066E-04 3.559E-04 3.562E-04 -2.066E-04 -1.879E-04
2 68.00100 0.05333 13.676 13.705 -0.631 -0.254
(STRAIN) -2.066E-04 4.617E-04 4.630E-04 -2.066E-04 -1.890E-04
3 0.00000 0.07560 0.000 816.132 188.622 741.504
(STRAIN) 1.527E-04 -1.397E-04 1.922E-04 -1.397E-04 1.527E-04
3 11.99900 0.07632 106.492 106.492 -686.678 -244.320
(STRAIN) -2.501E-04 1.694E-04 1.694E-04 -2.501E-04 -1.616E-05
3 12.00100 0.07632 106.486 106.486 6.420 41.744
(STRAIN) -2.501E-04 4.126E-04 4.126E-04 -2.501E-04 -1.618E-05
3 36.99900 0.06650 35.013 35.013 -69.818 -60.243
(STRAIN) -2.826E-04 4.118E-04 4.118E-04 -2.826E-04 -2.191E-04
3 37.00100 0.06650 35.011 35.011 -6.889 -3.782
(STRAIN) -2.826E-04 5.727E-04 5.727E-04 -2.826E-04 -2.191E-04
3 67.99900 0.05346 13.751 13.751 -13.946 -13.074
(STRAIN) -2.073E-04 3.581E-04 3.581E-04 -2.073E-04 -1.895E-04
3 68.00100 0.05346 13.750 13.750 -0.631 -0.250
(STRAIN) -2.073E-04 4.645E-04 4.645E-04 -2.073E-04 -1.895E-04
4 0.00000 0.07090 551.580 634.770 144.696 609.980
(STRAIN) 1.265E-04 -1.140E-04 1.452E-04 -1.140E-04 1.321E-04
4 11.99900 0.07163 95.005 98.992 -511.444 -419.167
(STRAIN) -1.799E-04 1.643E-04 1.664E-04 -1.564E-04 -1.076E-04
![Page 61: Estudio PAVIMENTO MOGOTES SECTOR PR06+0100 PR06+0500](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022051018/55cf96d4550346d0338e0ebb/html5/thumbnails/61.jpg)
CONSORCIO
MANTENIMIENTO
VIAL 07-13
DISEÑO PAVIMENTO PR06+0000 – PR06+0600 PARA EL
MEJORAMIENTO Y MANTENIMIENTO DE LA
CARRETERA SAN GIL - MOGOTES - ONZAGA- SANTA
ROSITA, RUTA 6403, EN EL DEPARTAMENTO DE
SANTANDER, MODULO 3
10-20
4 12.00100 0.07163 94.996 116.487 -0.954 13.811
(STRAIN) -1.800E-04 3.844E-04 5.268E-04 -2.511E-04 -1.533E-04
4 36.99900 0.06341 29.510 30.656 -58.402 -49.994
(STRAIN) -2.569E-04 3.426E-04 3.502E-04 -2.397E-04 -1.840E-04
4 37.00100 0.06341 29.508 32.142 -6.447 -4.413
(STRAIN) -2.569E-04 4.782E-04 5.320E-04 -2.557E-04 -2.142E-04
4 67.99900 0.05199 12.706 12.913 -12.720 -11.569
(STRAIN) -2.001E-04 3.257E-04 3.299E-04 -1.933E-04 -1.698E-04
4 68.00100 0.05199 12.705 13.092 -0.562 -0.234
(STRAIN) -2.001E-04 4.236E-04 4.416E-04 -1.961E-04 -1.808E-04
POINT VERTICAL NORMAL X NORMAL Y SHEAR XY SHEAR YZ SHEAR XZ
STRESS STRESS STRESS STRESS STRESS
NO. COORDINATE (STRAIN) (STRAIN) (STRAIN) (STRAIN) (STRAIN)
1 0.00000 9.546E+02 9.152E+02 0.000E+00 -4.351E-06 0.000E+00
(STRAIN) 2.083E-04 1.874E-04 0.000E+00 -4.601E-12 0.000E+00
1 11.99900 -8.607E+02 -6.993E+02 0.000E+00 -2.062E+01 0.000E+00
(STRAIN) -2.600E-04 -1.747E-04 0.000E+00 -2.181E-05 0.000E+00
1 12.00100 8.153E+00 2.104E+01 0.000E+00 -2.061E+01 0.000E+00
(STRAIN) -2.601E-04 -1.748E-04 0.000E+00 -2.731E-04 0.000E+00
1 36.99900 -6.475E+01 -5.404E+01 0.000E+00 -7.288E+00 0.000E+00
(STRAIN) -2.650E-04 -1.940E-04 0.000E+00 -9.654E-05 0.000E+00
1 37.00100 -6.519E+00 -3.045E+00 0.000E+00 -7.286E+00 0.000E+00
(STRAIN) -2.650E-04 -1.941E-04 0.000E+00 -2.975E-04 0.000E+00
1 67.99900 -1.326E+01 -1.188E+01 0.000E+00 -1.827E+00 0.000E+00
(STRAIN) -2.002E-04 -1.722E-04 0.000E+00 -7.457E-05 0.000E+00
1 68.00100 -5.934E-01 6.732E-03 0.000E+00 -1.826E+00 0.000E+00
(STRAIN) -2.002E-04 -1.722E-04 0.000E+00 -1.706E-04 0.000E+00
2 0.00000 7.416E+02 6.946E+02 0.000E+00 1.942E-06 0.000E+00
(STRAIN) 1.722E-04 1.473E-04 0.000E+00 2.054E-12 0.000E+00
2 11.99900 -7.471E+02 -3.773E+02 0.000E+00 5.867E+00 0.000E+00
(STRAIN) -2.569E-04 -6.134E-05 0.000E+00 6.205E-06 0.000E+00
2 12.00100 6.878E+00 3.641E+01 0.000E+00 5.818E+00 0.000E+00
(STRAIN) -2.570E-04 -6.139E-05 0.000E+00 7.707E-05 0.000E+00
2 36.99900 -6.932E+01 -5.970E+01 0.000E+00 -2.443E+00 0.000E+00
(STRAIN) -2.807E-04 -2.170E-04 0.000E+00 -3.236E-05 0.000E+00
2 37.00100 -6.853E+00 -3.733E+00 0.000E+00 -2.442E+00 0.000E+00
(STRAIN) -2.807E-04 -2.170E-04 0.000E+00 -9.970E-05 0.000E+00
2 67.99900 -1.388E+01 -1.295E+01 0.000E+00 -6.362E-01 0.000E+00
(STRAIN) -2.066E-04 -1.876E-04 0.000E+00 -2.597E-05 0.000E+00
2 68.00100 -6.314E-01 -2.252E-01 0.000E+00 -6.361E-01 0.000E+00
(STRAIN) -2.066E-04 -1.876E-04 0.000E+00 -5.942E-05 0.000E+00
3 0.00000 8.161E+02 7.415E+02 0.000E+00 -2.426E-06 0.000E+00
(STRAIN) 1.922E-04 1.527E-04 0.000E+00 -2.566E-12 0.000E+00
![Page 62: Estudio PAVIMENTO MOGOTES SECTOR PR06+0100 PR06+0500](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022051018/55cf96d4550346d0338e0ebb/html5/thumbnails/62.jpg)
CONSORCIO
MANTENIMIENTO
VIAL 07-13
DISEÑO PAVIMENTO PR06+0000 – PR06+0600 PARA EL
MEJORAMIENTO Y MANTENIMIENTO DE LA
CARRETERA SAN GIL - MOGOTES - ONZAGA- SANTA
ROSITA, RUTA 6403, EN EL DEPARTAMENTO DE
SANTANDER, MODULO 3
10-21
3 11.99900 -6.867E+02 -2.443E+02 0.000E+00 8.453E-03 0.000E+00
(STRAIN) -2.501E-04 -1.616E-05 0.000E+00 8.941E-09 0.000E+00
3 12.00100 6.420E+00 4.174E+01 0.000E+00 8.381E-03 0.000E+00
(STRAIN) -2.501E-04 -1.618E-05 0.000E+00 1.110E-07 0.000E+00
3 36.99900 -6.982E+01 -6.024E+01 0.000E+00 -2.265E-03 0.000E+00
(STRAIN) -2.826E-04 -2.191E-04 0.000E+00 -3.000E-08 0.000E+00
3 37.00100 -6.889E+00 -3.782E+00 0.000E+00 -2.265E-03 0.000E+00
(STRAIN) -2.826E-04 -2.191E-04 0.000E+00 -9.245E-08 0.000E+00
3 67.99900 -1.395E+01 -1.307E+01 0.000E+00 -5.951E-04 0.000E+00
(STRAIN) -2.073E-04 -1.895E-04 0.000E+00 -2.429E-08 0.000E+00
3 68.00100 -6.313E-01 -2.503E-01 0.000E+00 -5.953E-04 0.000E+00
(STRAIN) -2.073E-04 -1.895E-04 0.000E+00 -5.562E-08 0.000E+00
4 0.00000 6.279E+02 6.169E+02 1.111E+01 3.471E-06 2.126E-06
(STRAIN) 1.415E-04 1.357E-04 1.175E-05 3.671E-12 2.248E-12
4 11.99900 -4.487E+02 -4.779E+02 -4.569E+01 -1.850E+01 4.151E+01
(STRAIN) -1.233E-04 -1.387E-04 -4.833E-05 -1.956E-05 4.390E-05
4 12.00100 1.834E+01 1.601E+01 -3.649E+00 -1.849E+01 4.143E+01
(STRAIN) -1.233E-04 -1.388E-04 -4.834E-05 -2.449E-04 5.489E-04
4 36.99900 -5.684E+01 -5.041E+01 -3.316E+00 -6.849E+00 6.761E+00
(STRAIN) -2.293E-04 -1.868E-04 -4.393E-05 -9.073E-05 8.956E-05
4 37.00100 -5.155E+00 -3.070E+00 -1.076E+00 -6.848E+00 6.759E+00
(STRAIN) -2.293E-04 -1.868E-04 -4.393E-05 -2.796E-04 2.759E-04
4 67.99900 -1.253E+01 -1.155E+01 -4.428E-01 -1.773E+00 1.380E+00
(STRAIN) -1.894E-04 -1.695E-04 -1.808E-05 -7.239E-05 5.634E-05
4 68.00100 -4.184E-01 9.098E-03 -1.935E-01 -1.773E+00 1.380E+00
(STRAIN) -1.894E-04 -1.695E-04 -1.808E-05 -1.656E-04 1.289E-04
ANEXO CLASIFICACION SUBRASANTE
![Page 63: Estudio PAVIMENTO MOGOTES SECTOR PR06+0100 PR06+0500](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022051018/55cf96d4550346d0338e0ebb/html5/thumbnails/63.jpg)
CONSORCIO
MANTENIMIENTO
VIAL 07-13
DISEÑO PAVIMENTO PR06+0000 – PR06+0600 PARA EL
MEJORAMIENTO Y MANTENIMIENTO DE LA
CARRETERA SAN GIL - MOGOTES - ONZAGA- SANTA
ROSITA, RUTA 6403, EN EL DEPARTAMENTO DE
SANTANDER, MODULO 3
10-22
Tamiz Pasa Pasante Retenido Retenido
(mm) (%) (%) acumulado (%) parcial (%)
100 100.00 100.00 0.00 0.00 4" 40 0 40 10
80 100.00 100.00 0.00 0.00 3" 40 70 100 70
63 100.00 100.00 0.00 0.00 21/2"
50 100.00 100.00 0.00 0.00 2" 0 10
40 100.00 100.00 0.00 0.00 11/2" 100 10
25 99.30 99.30 0.70 0.70 1"
20 90.10 90.10 9.90 9.20 3/4"
12.5 79.20 79.20 20.80 10.90 1/2"
10 66.90 66.90 33.10 12.30 3/8"
6.3 58.75 58.75 41.25 8.15 1/4"
5 50.60 50.60 49.40 8.15 No.4
2 45.40 45.40 54.60 5.20 No.10
1.25 40.20 40.20 59.80 5.20 No.16
0.4 38.60 38.60 61.40 1.60 No.40
0.160 37.10 37.10 62.90 1.50 No.100
0.080 35.90 35.90 64.10 1.20 No.200
Límite líquido LL 48.5 %
Límite plastico LP 29.4 %
Índice plasticidad IP 19.1 %
Material limoso-arenoso
Pasa tamiz Nº 4 (5mm): 50.60 % Pobre a malo como subgrado
Pasa tamiz Nº 200 (0,080 mm): 35.90 % A-7-5 Suelo arcilloso
D60: 6.87 mm 2
D30: mm Valor del índice de grupo (IG): 2
D10 (diámetro efectivo): mm
Coeficiente de uniformidad (Cu):
Grado de curvatura (Cc):
Grava limosa GM Grava limosa GM
Suelo de partículas gruesas. Suelo de partículas gruesas con finos (suelo sucio). Suelo de partículas gruesas. Suelo de partículas gruesas con finos (suelo sucio).
Tamiz
No.
Clasificación AAHSTO
ESTRATO 4 PR06+0180 MOGOTE (AP CONSTRUCCIONES)
Sistema unificado de clasificación de suelos (S.U.C.S.) Sistema unificado de clasificación de suelos (S.U.C.S.)
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
90.00
100.00
0.0010.010.1110100
Pas
a (%
)
Tamiz (mm)
Granulometría
0
10
20
30
40
50
60
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Índ
ice
pla
sti
cid
ad
Límite líquido
Ábaco de Casagrande
OH ó MH
CH
CL
ML ú OLCL - ML
ML
Línea A
Línea B
0
10
20
30
40
50
60
70
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
IP (%
)LL (%)
Clasificación fracción limoso-arcillosa (AAHSTO)
A-6A-2-6
A-4A-2-4
A-7-6
A-5A-2-5
A-7-5A-2-7
![Page 64: Estudio PAVIMENTO MOGOTES SECTOR PR06+0100 PR06+0500](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022051018/55cf96d4550346d0338e0ebb/html5/thumbnails/64.jpg)
CONSORCIO
MANTENIMIENTO
VIAL 07-13
DISEÑO PAVIMENTO PR06+0000 – PR06+0600 PARA EL
MEJORAMIENTO Y MANTENIMIENTO DE LA
CARRETERA SAN GIL - MOGOTES - ONZAGA- SANTA
ROSITA, RUTA 6403, EN EL DEPARTAMENTO DE
SANTANDER, MODULO 3
10-23
Tamiz Pasa Pasante Retenido Retenido
(mm) (%) (%) acumulado (%) parcial (%)
100 100.00 100.00 0.00 0.00 4" 40 0 40 10
80 100.00 100.00 0.00 0.00 3" 40 70 100 70
63 100.00 100.00 0.00 0.00 21/2"
50 100.00 100.00 0.00 0.00 2" 0 10
40 90.40 90.40 9.60 9.60 11/2" 100 10
25 78.00 78.00 22.00 12.40 1"
20 60.20 60.20 39.80 17.80 3/4"
12.5 46.80 46.80 53.20 13.40 1/2"
10 40.10 40.10 59.90 6.70 3/8"
6.3 36.10 36.10 63.90 4.00 1/4"
5 32.10 32.10 67.90 4.00 No.4
2 27.35 27.35 72.65 4.75 No.10
1.25 22.60 22.60 77.40 4.75 No.16
0.4 22.40 22.40 77.60 0.20 No.40
0.160 20.90 20.90 79.10 1.50 No.100
0.080 8.50 8.50 91.50 12.40 No.200
Límite líquido LL 0.0 %
Límite plastico LP 0.0 %
Índice plasticidad IP 0.00 %
Material granular
Pasa tamiz Nº 4 (5mm): 32.10 % Excelente a bueno como subgrado
Pasa tamiz Nº 200 (0,080 mm): 8.50 % A-1-a Fragmentos de roca, grava y arena
D60: 19.89 mm 1
D30: 3.67 mm Valor del índice de grupo (IG):
D10 (diámetro efectivo): 0.09 mm
Coeficiente de uniformidad (Cu): 221.77
Grado de curvatura (Cc): 7.57
Grava mal graduada con limo con arena GP GM Grava mal graduada con limo con arena GP GM
Suelo de partículas gruesas.( Nomenclatura con símbolo doble). Suelo de partículas gruesas.( Nomenclatura con símbolo doble).
Tamiz
No.
Clasificación AAHSTO
ESTRATO 4 PR06+0260 MOGOTE (AP CONSTRUCCIONES)
Sistema unificado de clasificación de suelos (S.U.C.S.) Sistema unificado de clasificación de suelos (S.U.C.S.)
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
90.00
100.00
0.0010.010.1110100
Pas
a (%
)
Tamiz (mm)
Granulometría
0
10
20
30
40
50
60
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Índ
ice
pla
sti
cid
ad
Límite líquido
Ábaco de Casagrande
OH ó MH
CH
CL
ML ú OLCL - ML
ML
Línea A
Línea B
0
10
20
30
40
50
60
70
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
IP (%
)LL (%)
Clasificación fracción limoso-arcillosa (AAHSTO)
A-6A-2-6
A-4A-2-4
A-7-6
A-5A-2-5
A-7-5A-2-7
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CONSORCIO
MANTENIMIENTO
VIAL 07-13
DISEÑO PAVIMENTO PR06+0000 – PR06+0600 PARA EL
MEJORAMIENTO Y MANTENIMIENTO DE LA
CARRETERA SAN GIL - MOGOTES - ONZAGA- SANTA
ROSITA, RUTA 6403, EN EL DEPARTAMENTO DE
SANTANDER, MODULO 3
10-24
Tamiz Pasa Pasante Retenido Retenido
(mm) (%) (%) acumulado (%) parcial (%)
100 100.00 100.00 0.00 0.00 4" 40 0 40 10
80 100.00 100.00 0.00 0.00 3" 40 70 100 70
63 100.00 100.00 0.00 0.00 21/2"
50 100.00 100.00 0.00 0.00 2" 0 10
40 100.00 100.00 0.00 0.00 11/2" 100 10
25 100.00 100.00 0.00 0.00 1"
20 100.00 100.00 0.00 0.00 3/4"
12.5 100.00 100.00 0.00 0.00 1/2"
10 100.00 100.00 0.00 0.00 3/8"
6.3 100.00 100.00 0.00 0.00 1/4"
5 97.10 97.10 2.90 2.90 No.4
2 96.10 96.10 3.90 1.00 No.10
1.25 95.10 95.10 4.90 1.00 No.16
0.4 94.60 94.60 5.40 0.50 No.40
0.160 67.30 67.30 32.70 27.30 No.100
0.080 64.70 64.70 35.30 2.60 No.200
Límite líquido LL 67.0 %
Límite plastico LP 36.2 %
Índice plasticidad IP 30.78 %
Material limoso-arenoso
Pasa tamiz Nº 4 (5mm): 97.10 % Pobre a malo como subgrado
Pasa tamiz Nº 200 (0,080 mm): 64.70 % A-7-5 Suelo arcilloso
D60: mm 20
D30: mm Valor del índice de grupo (IG): 20
D10 (diámetro efectivo): mm
Coeficiente de uniformidad (Cu):
Grado de curvatura (Cc):
Limo alta plasticidad arenoso MH Limo alta plasticidad arenoso MH
Suelo de partículas finas. Suelo de partículas finas.
Tamiz
No.
Clasificación AAHSTO
ESTRATO 4 PR06+04390 MOGOTE (AP CONSTRUCCIONES)
Sistema unificado de clasificación de suelos (S.U.C.S.) Sistema unificado de clasificación de suelos (S.U.C.S.)
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
90.00
100.00
0.0010.010.1110100
Pas
a (%
)
Tamiz (mm)
Granulometría
0
10
20
30
40
50
60
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Índ
ice
pla
sti
cid
ad
Límite líquido
Ábaco de Casagrande
OH ó MH
CH
CL
ML ú OLCL - ML
ML
Línea A
Línea B
0
10
20
30
40
50
60
70
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
IP (%
)LL (%)
Clasificación fracción limoso-arcillosa (AAHSTO)
A-6A-2-6
A-4A-2-4
A-7-6
A-5A-2-5
A-7-5A-2-7