Diseo Pavimento de Nario (Antioquia)

NDICE DE MODIFICACIONES

REVISINSECCIN MODIFICADAFECHA MODIFICACINDESCRIPCIN

01Todas30-04-2014Se modific la estructura de acuerdo a las nuevas consideraciones del trnsito de diseo.

TABLA DE CONTENIDO

1.INTRODUCCIN1-52.ALCANCES Y OBJETIVOS2-12.1OBJETIVOS2-12.1.1Objetivo General2-12.1.2Objetivos Especficos2-13.GENERALIDADES3-23.1LOCALIZACIN GENERAL DEL PROYECTOS3-23.1.1Localizacin en Suramrica3-33.1.2Localizacin del Proyecto3-33.1.3Aspectos Poblacionales3-53.2GEOLOGIA LOCAL3-93.3ECONOMIA3-103.4CONDICIONES DEMOGRAFICAS3-103.5CARACTERIZACION VIAL3-123.5.1Uso del Suelo3-124.GEOTECNIA PARA PAVIMENTOS4-204.1EXPLORACIN GEOTCNICA4-204.2CLASIFICACIN DE LOS SUELOS DE LA SUBRASANTE - SECTORIZACIN4-224.2.1Caractersticas cualitativas4-224.2.2Caractersticas de soporte4-264.2.3Modulo Mezcla Asfltica.4-275.DISEO ESTRUCTURA PAVIMENTO5-335.1METODOLOGIA5-335.1.1Procedimiento General5-345.1.2Parmetros de diseo5-365.1.3Estructura de Diseo.5-446.ESTRUCTURA EN PAVIMENTO RIGIDO.6-536.1.1PARAMETROS DE DISEO6-536.1.2OTRAS CONSIDERACIONES DEL DISEO6-607.CONCLUSIONES Y RECOMENDACION7-63

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Poblacin de Antioquia, segn censo3-15Tabla 2PARAMETROS DE DISEO DE ACUERDO A LA CARACTERIZACION DE LA VIA3-16Tabla 3 Datos apiques 1 al 44-21Tabla 4 Compresibilidad de los suelos4-21Tabla 5 Plasticidad de los suelos4-22Tabla 6 Caracterstica del suelo de acuerdo a su plasticidad - complemento4-22Tabla 7 Caractersticas de los suelos segn clasificacin SUCS4-23Tabla 8 Caractersticas de los suelos segn clasificacin AASHTO4-23Tabla 9 Clasificacin de suelos para Infraestructura de Pavimentos4-24Tabla 10 Caracterstica calificativas de los suelos de subrasante4-24Tabla 11 Distribucin porcentual de clasificacin de los suelos de subrasante4-27Tabla 12 Modulo de mezcla asfltica con asfalto de penetracin 60 704-33Tabla 13 Modulo resiliente de diseo5-38Tabla 14 Calidad del drenaje en funcin del tiempo de remocin del agua5-40Tabla 15 Valores de coeficiente de drenaje en funcin de tiempo de exposicin prximos a la saturacin5-41Tabla 16 Modulo dinmico para 20 c de temperatura5-42Tabla 17 Coeficiente estructural AASHTO para subbase granular5-43Tabla 18 Coeficiente estructural AASHTO para base granular5-44Tabla 24 Resumen espesores de diseo5-47Tabla 25 Sistema de falla por agrietamiento por tensin5-48Tabla 27 Deflexin Mxima Admisibles5-52Tabla 28 Modulo elsticos de capas de materiales.5-54Tabla 29 Deformaciones actuante admisibles factores de seguridad5-54Tabla 17 Coeficiente de drenaje6-57Tabla 18 Coeficiente de transferencia de carga6-58Tabla 19 Factor de perdida de soporte6-59Tabla 20 Diseo de estructura pavimento rgido6-63

INDICE DE GRAFICAS

Grafica 1 localizacion del departamento de antioquia en el contexto nacional3-3Grafica 2 Localizacin de Zaragoza en el contexto departamental.3-4Grafica 3 Localizacin de Zaragoza en en la subregin del Bajo Cauca.3-5Grafica 4 Municipio De Zaragoza Y Sus Veredas3-9Grafica 5 Aerofotografia de zaragoza4-30Grafica 6 Valores medios, mximos y mnimos multianuales de precipitacin en el municipio de Zaragoza4-31Grafica 7 Temperatura ambiente y temperatura de diseo del pavimento...................................5-55Grafica 8 Esquema general de diseo6-58Grafica 9 Sistema de falla por agrietamiento por tensin6-59Grafica 10. Puntos de control en diseo de pavimento asfltico.....................................................................6-61Grafica 11. Estructura de diseo pavimento asfaltico6-62Grafica 12. K combinado con aporte de la sbase 6-62Grafica 13. K combinado corregido por prdida de soporte6-63Grafica 14. Espesor de diseo de la losa de concreto...6-64 Grafica 15. Ubicacin de pasador junta transversal de transferencia.Grafica 16. Parrilla de soporte de pasadores.Grafica 17. Junta de expansinGrafica 18. Sello de junta

TABLA DE ANEXOS

ANEXO 1Modalciones elasticas

ANEXO 2 Registros de apiques

INTRODUCCIN

La alcalda de Zaragoza ha adjudicar la licitacin xx-xx de 2014 para la ejecucin de un proyecto cuyo objeto es la Pavimentacin y Obras Complementarias de La Avenida al Porce en La Cabecera Municipal

Dentro del objeto de la obra y como principales actividades a realizar esta: Pavimentacin de 1,33 Km. de vas. Los trabajos consisten bsicamente en:

1. Preliminares.2. Vas y Urbanismo.3. Alcantarillado Pluvial4. Calibracin de los diseos.

Las obras se desarrollan en un sector urbano, con clara definicin de la geometra de la va en lo que a planimetra hace referencia, se debe adecuar la altimetra a las mejores condiciones de drenaje superficial, para mitigar futuros problemas de inundaciones o afectaciones a las viviendas vecinas.

En el presente informe se analiza las distintas variables en el mbito de la Geotecnia para Pavimentos que tiene incidencia en la inmediata construccin de la obra, cumpliendo con los objetivos planteados en los trminos de referencia.

PAVIMENTACION Y OBRAS COMPLEMENTARIAS DE LA AVENIDA AL PORCE EN LA CABECERA MUNICIPAL DE ZARAGOZA - ANTIOQUIA.

INFORME ESTUDIO DE GEOTECNIA Y DISEO PAVIMENTOSRevisin: 1

INGENIERO JOS ROMERO ARROYO Fecha: Mayo de 2014

1-4ALCANCES Y OBJETIVOS

Como criterio general, se trata de establecer y/o comprobar los parmetros de diseo para la ejecucin de la obra en lo relativo a geotecnia para pavimentos sobre la base de lo establecido en los trminos de referencia de las obras.

El presente estudio se refiere al diseo de la estructura del pavimento desde el K0+000 hasta el K1+334.

OBJETIVOS

Objetivo General

Ejecutar los Estudios y Diseos para definir la estructura del pavimento que soporte las cargas de transito estimada en el periodo de diseo de acuerdo a las condiciones de materiales de la regin y medioambientales.

Los objetivos aqu planteados corresponden a la Pavimentacin y obras complementarias en la avenida al Porce, en la cabecera Municipal de Zaragoza Antioquia.

Objetivos Especficos

Evaluacin de la estructura existente. Determinar unidades homogneas en el aspecto geotcnico. Definir caractersticas de los materiales viales. Definir sistema de intervencin para la construccin de la va. Definir el espesor de las distintas capas de la estructura del pavimento, en sistema flexible y rgido. Presentar recomendaciones en el aspecto constructivo.

GENERALIDADES

LOCALIZACIN GENERAL DEL PROYECTOS

0. Localizacin del Proyecto

El proyecto est ubicado en la subregin del Bajo Cauca del Departamento de Antioquia

El proyecto se desarrolla en el casco urbano del Municipio de Zaragoza, tendr una longitud de 1.334 m. La va es de gran importancia ya que se descongestiona el paso de trnsito pesado, proveniente de la subregin nordeste, por estrechas vas urbanas, para evacuar su salida a Caucasia, al igual que presta alternativas de movilidad cmoda desde zonas apartadas del barrio la Esmeralda y El Playn de San Gregorio y Villa Mena. 3.1.2 Departamento de AntioquiaUbicacin y localizacin geogrfica: El Departamento de Antioquia est situado al noreste del pas, localizado entre los 052620 y 085223 de latitud Norte, y los 735311 y 770716 de longitud Oeste. 3.1.2.1. Extensin y lmites: Cuenta con una superficie de 63.612 km2 lo que representa el 5.6 % del territorio nacional. Limita por el Norte con el mar Caribe y los departamentos de Crdoba (franja de territorio en litigio) y Bolvar; por el Este con Bolvar, Santander y Boyac; por el Sur con Caldas y Risaralda y por el Oeste con el departamento del Choc. 3.1.3. Situacin en la Subregin del Bajo Cauca Antioqueo.El municipio de Zaragoza por su ubicacin geogrfica se constituye en punto de unin entre dos regiones del departamento de Antioqua, la regin del nordeste Antioqueo y la regin del bajo Cauca. Adems permite la comunicacin entre dos regiones importantes del pas como son la regio del Magdalena medio y la regin de la costa atlntica. Cabe anotar que a pesar de poseer una extraordinaria localizacin geogrfica, el mal estado de las carreteras a llevado a que en algunos momentos se encuentre incomunicada, lo cual, adems de dificultar la comercializacin de productos, encarece el costo de vida en el municipio..Grafica 2 Localizacin del municipio de Zaragoza.

Grafica 2Localizacin de Zaragoza en el Departamento de Antioquia.Grafica 2Localizacin de Zaragoza en la subregin del Bajo Cauca de Antioquia

Grafica 3Municipio de Zaragoza y sus veredas Departamento de Antioquia.

Aspectos Poblacionales

La Ocupacin del Territorio

El proceso de ocupacin del territorio municipal ha partido de tres ejes fundamentales: uno la va Zaragoza Segovia, la va Zaragoza Caucasia y los Ros Nech y Porce.

Articulacin Vial TerritorialEl movimiento urbano durante el ao 1940, se destaca por la ampliacin de avenidas, rellenos, explanacin de calles y plazas. En esta poca Zaragoza se comunica con las poblaciones de la costa atlntica y los Departamentos de Bolvar y Magdalena; con el interior del departamento de Antioquia por caminos de herradura y parte de caminos carretaebles, y sobre todo, por la va area. Zaragoza para esta poca establece una comunicacin ms directa con Barranquilla que con la capital del departamento de Antioquia. Esto se debe en gran medida a que el 90 % del comercio de maquinarias, materiales de construccin y mercancas lo hace con esta ciudad, el comercio de vveres con la poblacin de Magangu. Por tal razn la influencia de una cultura costea y sabanera se hace presente tanto en su arquitectura como en sus formas de apropiacin del espacio. Se comunica con Segovia a travs de un camino carreteable, construido con dineros de la empresa minera Frontino Gold Mines. Para ese entonces la comunicacin con el municipio de Nech se realiza por el ro Nech. En lo que tiene que ver con la comunicacin del municipio con Anor tambin tiene que ver la presencia de mineras, como es el caso de La empresa La constancia, la cual se encarg de la construccin de la va carreteable que une dos Bocas con Madre Seca en Anor

A mediados del siglo la comunicacin de Zaragoza con la capital del departamento de Antioquia era muy difcil, debido a las condiciones topogrficas de la regin. Debido a esto se llego a tener una mayor relacin con los municipios del sur de Bolvar o de sabana y con los municipios de la costa atlntica. Por tal razn encontramos rasgos culturales comunes con la poblacin de la zona norte colombiana.

El municipio se articula con la regin del bajo Cauca antioqueo a travs de dos ejes viales uno la va Zaragoza Caucasia y otro el ro Nech. Debido a esto es de gran importancia el transporte fluvial pues adems de comunicar el municipio con los dems de la subregin del bajo Cauca, permite acceder a algunas veredas que sin este medio de transporte se encontraran incomunicadas. Cabe anotar que las reas de mayor produccin agrcola utilizan el ro como medio de transporte para sus productos. Ver mapa No 9-1 Jerarqua vial rea rural.

La relacin del municipio con la regin del nordeste antioqueo se realiza a travs de la va Zaragoza Segovia. Prximamente con la terminacin del tramo faltante de la troncal de la paz, habr una comunicacin mas rpida y directa entre las regiones del bajo Cauca y del nordeste antioqueo con el Magdalena medio y por ende con el resto del pas.Clima: El municipio de Zaragoza se localiza en la zona climtica de la serrana de San Lucas, cuyos patrones climticos corresponden a la regin Caribe, aunque con influencia de la regin Centro-andina. Esta regin se caracteriza por precipitaciones superiores a los 3000 mm anuales y temperaturas medias por encima de los 24 C.

Precipitacin

En trminos generales, el patrn de lluvias regional est determinado por la humedad proveniente del litoral Caribe, contenida en las masas de aire hmedo que sufren un proceso de condensacin y precipitacin en la medida que avanzan hacia las estribaciones de la Cordillera Central. Sin embargo, a nivel local existe otro factor determinante dentro de la dinmica micro climtica del municipio de Zaragoza: los complejos cenagosos y los pozos generados por la minera de aluvin que son espejos de agua con un permanente potencial de evaporacin.

El municipio de Zaragoza posee cuatro estaciones climatolgicas, tres de ellas pertenecen al Instituto de Hidrologa, Meteorologa y Estudios Ambientales (IDEAM) y la ltima es propiedad de Empresa Pblicas de Medelln. Para hacer una aproximacin a los patrones climticos que rigen al territorio, se seleccionaron -adems de las anteriores-, otras cinco estaciones meteorolgicas del IDEAM en proximidades al territorio zaragozano, localizadas en los municipios de Caucasia, El Bagre y Segovia (Tabla 7.1).

Tabla 7.1 Registros multianuales de precipitacin el en rea de influencia del municipio de Zaragoza.

Nombre EstacinCdigoMunicipioCoordenadasPeriodo de registro(aos)Precipitacin media anual(mm)

Alto del Indio2704002ZaragozaLatit. 7 31 NLong. 74 57 W1970 19994089

El Bagre2703005El BagreLatit. 7 36 NLong. 7449 W 1970 19794492

El Bosque2703009ZaragozaLatit. 7 22 NLong. 74 51 W1970 19994473

El Hermitao*ZaragozaX = 1298280Y = 9087804015

El Londre 2703013El BagreLatit. 7 29 NLong. 74 39 W1974 19873844

La Esmeralda2704003CaucasiaLatit. 7 46 NLong. 74 52 W1970 19994220

La Palma de Coco2703014SegoviaLatit. 7 16 NLong. 74 50 W1974 19994061

Santa Margarita2703503El BagreLatit. 7 44 NLong. 74 46 W1970 19804350

Zaragoza2703021ZaragozaLatit. 7 30 NLong. 74 52 W1970 20004323

Fuente: IDEAM, Valores multianuales de precipitacin. 2000.*Empresas Pblicas de Medelln, Boletn Hidrometeorolgico. 1987

El anlisis de los datos de precipitacin, mediante la ponderacin de las reas representativas de cada estacin (polgonos de thiessen), indican un valor medio de 4.240 mm de lluvias anuales para el territorio zaragozano, con mayores niveles de precipitacin hacia los sectores central y norte del municipio, donde puede superar los 4470 mm (ver mapa 7.1 denominado Pluviometrico y de Zonas de vida).

La regin intranadina y la llanura del Caribe poseen regmenes de lluvias bimodales (dos estaciones relativamente secas precedidas de dos estaciones lluviosas), determinadas por la influencia zonal que define el paso de la Zona de Confluencia Intertropical (ZCIT). Sin embargo el mes de julio, caracterizado por ser un perodo seco en ambas regiones, sigue siendo hmedo al sur de la llanura Caribe (Oster, 1979).

La Grfica 7.1 muestra una tendencia mono modal en la distribucin de las lluvias a lo largo del ao, con un periodo marcadamente seco entre enero y marzo, en tanto que el resto del ao se caracteriza por intensas lluvias (desde mediados de abril hasta principios de diciembre), particularmente entre los meses de agosto y octubre.

Actividades Econmicas:

A nivel econmico, la subregin del Bajo Cauca y el municipio de Zaragoza en especial, han basado su economa en la explotacin de minera de oro, lo que ha determinado y demarcado la dinmica de su territorio.

La subregin para el ao 1996, aport el 44% de la produccin total del departamento, un ejemplo que demuestra la importancia de la subregin como productora de oroZARAGOZA:

POSICIN GEOGRFICA Zaragoza est localizado al Noreste del Departamento de Antioquia limitando geogrficamente por el Oriente con el Municipio de El Bagre, por el Norte con Caucasia, por el Occidente con los Municipios de Anor y Cceres y por el Sur con Segovia. Fundado el da 14 de septiembre de 1581 por Don Gaspar de Rodas quien nombr como primeros alcaldes a los capitanes Antonio Osorio de Paz y Pedro Jaramillo y como alguacil mayor a Antonio Mancipe. Entre los regidores (miembros del Cabildo) se contaron Gonzalo Bolvar de Arce y Francisco de Arce. La divisin poltico administrativa del departamento de Antioqua, segn Planeacin Departamental, est constituida por las subregiones del Valle de Aburr, Bajo Cauca (comprende los municipios de Zaragoza, Cceres, Caucasia, El Bagre, Nech y Taraz), Magdalena medio, Nordeste, Norte, Occidente, Oriente, Suroeste y Urab, sumando entre ellas una extensin total de 62.839 km2. La Subregin Bajo Cauca con sus 8.485 Kms2 de extensin representa el 13.5% del territorio total del Departamento de Antioquia.

El Bajo Cauca se localiza en la direccin Noreste de Antioquia limitando con los Departamentos de Crdoba, Sucre y Bolvar. Conectndose a estos ltimos en forma fluvial a travs del Ro Cauca y al primero a travs de la Troncal del Norte Medelln Caucasia Montera.

Dentro de la subregin Bajo Cauca el Municipio de Zaragoza posee una ubicacin geogrfica estratgica al servir de nexo territorial entre su subregin y la del Nordeste antioqueo (Anor, Amalfi, Cisneros, Segovia, Vegach, Yal, Yolomb, Santo Domingo, San Roque y Remedios) a travs de la va Zaragoza Segovia, pese al mal estado en que sta se encuentra. Esta ventaja comparativa del municipio se fortalecer una vez se termine el megaproyecto vial de la Troncal de la Paz comunicndolo ms rpidamente con el Magdalena Medio y el anillo vial departamental que une a Caucasia y Segovia y por estos al interior del Departamento, proporcionando la posibilidad de comercializar mas fcilmente sus productos en los mercados regional y nacional. Vase mapa No 5.1 Localizacin del Municipio segn ubicacin nacional, departamental y regional.

De acuerdo a la jurisdiccin subregional que establece Corantioquia Zaragoza se encuentra dentro de la regin Panzen compuesta adems por los Municipios de: Cceres, Caucasia, El Bagre, Nech, Taraz y Valdivia. Esta clasificacin es hecha de acuerdo a caractersticas homogneas desde el punto de vista del recurso ambiental, presentes en dichos municipios.

Erigido Municipio en el ao de 1770. Recientemente sus lmites cambiaron cuando se desagreg parte de su territorio para dar origen al Municipio de El Bagre segn ordenanza No 22 del 30 de Octubre de 1979. Dista de la ciudad Capital del Departamento, Medelln, por una carretera de 262 kilmetros, cuenta con alturas que van desde los 50 a 600 m.s.n.m., la cabecera municipal se encuentra a una altura de 50 m.s.n.m. con una temperatura promedio de 28oC, ubicado sobre un piso trmico clido y su territorio tiene una extensin 1.064 Kms2 (12.5% del total del territorio de la subregin).De acuerdo a la ordenanza que reposa en el Departamento Administrativo de Planeacin los lmites del Municipio de Zaragoza son los siguientes:...de donde el Ro Nech recibe la quebrada Cutur o Vijagual, lmites con Caucasia; sta quebrada arriba hasta sus nacimientos; de aqu lnea recta hasta los nacimientos de la Quebrada San Juan, sta abajo hasta donde lo atraviesa el camino que de Zaragoza conduce a Cruces de Cceres; de aqu a buscar los nacimientos de la Quebrada Tamar; sta aguas abajo hasta su desembocadura en el Ro Nech; ste abajo lindando con Anor hasta donde le afluye el Ro Porce en Dos Bocas; Porce arriba hasta la confluencia del Ro Man; ste arriba hasta donde lo cruza el camino que de Zaragoza conduce a Anor; de aqu en lnea recta direccin este hasta encontrar la confluencia en el Ro Pocun de la Quebrada Fraguas, lmites con Segovia; contina en la misma direccin este a la confluencia de la Quebrada Pescado en el Ro Bagre; contina la misma lnea recta imaginaria direccin este hasta la confluencia del Ro Tig de las Quebradas Chicamoqu y Caaverales;...Los nacimientos de la Quebrada Vijagal se pueden identificar plenamente en la plancha del IGAC 94-III-C 1:25.000 coordenadas X=1323.750, Y=883.250 por ser el brazo del nacimiento ms caudaloso y extenso de la Quebrada Cutur. Vase punto "A" en el mapa 5.2.Los nacimientos de la Quebrada San Juan se identificaron en la plancha del IGAC 106-I-A 1:25.000 coordenadas X=1318.625, Y=891.325 por ser el punto ms ptimo desde el punto de vista hidrolgico. Vase punto "B" en el mapa 5.2Las coordenadas del cruce entre la Quebrada San Juan y el camino que de Zaragoza conduce a Cruces de Cceres no se pudieron espacializar perfectamente en el mapa. Vase punto "C" en el mapa 5.2Los nacimientos de la Quebrada Tamar se localizaron en la plancha del IGAC 106-I-B 1:25.000 coordenadas X=1313.075, Y=896.750 por ser el punto ms optimo desde el punto de vista hidrolgico. Vase punto "D" en el mapa 5.2

La confluencia en el Ro Pocun de la Quebrada Fraguas se localiza en la plancha del IGAC 106-IV-A 1:25.000 coordenadas X=1297.150, Y=917.125. Vase punto "E" en el mapa 5.2La confluencia de la Quebrada Pescado en el Ro Bagre se determin en la plancha del IGAC 106-II-D coordenadas X=1300.400, Y=931.375. Vase punto "F" en el mapa 5.2La unin de estos dos ltimos puntos genera una lnea recta la cual segn por ordenanza guarda la misma direccin este establecida entre el cruce del Ro Man (o Mata) con el camino Zaragoza - Anor y la confluencia de la Quebrada Fraguas sobre el Ro Pocun.De acuerdo con lo anterior se interpreta que el punto determinado por el cruce del camino Zaragoza-Anor con el Ro Man (o Mata), el punto donde confluye la Quebrada Fraguas sobre el Ro Pocun y el punto donde la Quebrada Pescado desemboca en el Ro Bagre son colineales, es decir, se encuentran sobre una misma lnea recta. Dicho cruce tiene aproximadamente las siguientes coordenadas X=1295.050 y Y= 907.500 dentro de la plancha IGAC 106 III B. Vase punto "G" en el mapa 5.2Confrontando la ordenanza de Zaragoza, con las dems ordenanzas de sus municipios vecinos, en un plano topogrfico del IGAC escala 1:25.000 se encuentra:Revisando la Ordenanza 8 de 1912 en la cual se establece los lmites del Municipio de Cceres se hace la siguiente observacin:...de aqu por todo el camino que va a Zaragoza, hasta encontrar la Quebrada Cutur; sta arriba; hasta encontrar el camino que va de Cacer a Tmara; por todo l, hasta el desemboque de dicha Quebrada en el Ro Nech...De lo anterior se deduce que existen claras y profundas diferencias de lmites entre los municipios de Cceres y Zaragoza. En primer lugar ntese que no se toma la Quebrada Cutur arriba hasta sus nacimientos y en segundo lugar el lmite entre ambos municipios queda determinado en toda su extensin por el trazado del camino que conduce de Cacer a Tamar.Revisando la Ordenanza 8 de 1912 por la cual se traza los lmites del Municipio de Caucasia se observa:...Ro Nech arriba hasta el desemboque de la Quebrada Vijagal; sta arriba, hasta donde la corta el camino que va a Zaragoza...Entre Zaragoza y Caucasia la Quebrada Vijagal sirve de lmite natural entre ambos entes territoriales sin encontrarse incongruencia alguna entre sus lmites. No obstante, es importante prestar atencin a los cambios hidrolgicos significativos que pueda presentar sta en un futuro.

Pasando a revisar la Ordenanza por la cual se determinan los lmites del Municipio de Anor se tiene:Desde el punto llamado Dos Bocas en la confluencia de los Ros Porce y Nech; Ro Porce arriba hasta la quebrada Bramadora; por sta arriba a la cordillera...Zaragoza y Anor tampoco presentan incongruencia entre sus lmites municipales.Revisando la Ordenanza No. 22 de octubre 30/79 por la cual se crea el Municipio de El Bagre se observa:...Cauca abajo hasta la desembocadura de la Quebrada Santa Lucia, sta aguas arriba hasta encontrar los lmites entre los Departamentos de Antioqua y Bolvar, por estos limites se contina en direccin sur hasta encontrar el Ro Tig...Debe tenerse en cuenta el cambio agudo en la dinmica hidrolgica que viene presentando el Ro Nech consecuencia de la actividad minera de la draga nmero 3, propiedad de Mineros de Antioqua, la cual ha desviado considerablemente su caudal hacia el Cao Nech. Debe aclararse que los lmites entre El Bagre y Zaragoza se determinan segn ordenanza por el recorrido del Ro Nech el cual pasa por Puerto Claver y Puerto Real.Segn la Ordenanza por la cual se crean los lmites del Municipio de Segovia se tiene:...de all lnea recta al Ro Mata; ste aguas abajo al lmite con Zaragoza, y de aqu al punto de partida [punto donde limitan Remedios y Zaragoza en el Departamento de Bolvar].Bajo esta ordenanza, se reconoce, implcitamente que existe un lmite claro de la jurisdiccin de Zaragoza. El cual queda determinado especficamente por la ordenanza de ste ltimo municipio, la cual dice: ...Porce arriba hasta la confluencia del Ro Man; ste arriba hasta donde lo cruza el camino que de Zaragoza conduce a Anor; de aqu en lnea recta direccin este hasta encontrar la confluencia en el Ro Pocun de la Quebrada Fraguas, lmites con Segovia; contina en la misma direccin este a la confluencia de la Quebrada Pescado en el Ro Bagre; contina la misma lnea recta imaginaria direccin este hasta la confluencia del Ro Tig de las Quebradas Chicamoqu y Caaverales;...La confluencia del Rio Tig con las Quebradas Chicamoqu y Caaverales se seala como el punto "H" en el mapa 5.2No obstante el limite determinado por ordenanza entre el Municipio de Zaragoza y el de Segovia no corresponde con el que las respectivas poblaciones tienen de l. (Tomado de la dimensin poltico administrativa e institucional del P.BO.T ao 2.000)La Estructura UrbanaLa estructura actual que presenta la cabecera municipal, es el producto de un desarrollo en el tiempo. El primer asentamiento se desarroll en el sector conocido como centro tradicional, en l es posible observar un desarrollo urbanstico planificado, con algunos elementos que retoman el damero espaol, en este sector encontramos arquitectura de varias pocas: colonial, arquitectura republicana y moderna. Hacia 1970 se inici el primer asentamiento en el sector de San Gregorio a partir de un proceso de invasin de lo que era una finca, esto debido a las condiciones de hacinamiento presentes en el sector centro y a la presin que la poblacin llegada a trabajar minera ejerca sobre la cabecera municipal y en particular sobre los barrios San Gregorio y La Esmeralda. El barrio San Gregorio se desarroll de una forma espontnea y no planificada, pero guardando unos mnimos de orden, lo que permite que actualmente no sea muy difcil regularizarlo. Posteriormente en 1980 se inicia la invasin del barrio La Esmeralda, esta a causa de familias que no posean vivienda o se encontraban pagando alquiler, dicha invasin genero un desarrollo espontneo no planificado adems se recurri a utilizar retroexcavadoras para abrir vas de acceso lo cual ha generado problemas erosivos y de deslizamiento en algunas partes. El crecimiento no planificado ha propiciado el asentamiento sobre la quebrada Oca, poniendo en riesgo de inundacin una gran poblacin. Adems la conformacin que presenta actualmente el sector dificulta un proceso de regularizacin.

CLIMATOLOGA Y SUPERFICIE.

El municipio de Zaragoza se localiza en la zona climtica de la serrana de San Lucas, cuyos patrones climticos corresponden a la regin Caribe, aunque con influencia de la regin Centroandina. Esta regin se caracteriza por precipitaciones superiores a los 3000 mm anuales y temperaturas medias por encima de los 24 C. En trminos generales, el patrn de lluvias regional est determinado por la humedad proveniente del litoral Caribe, contenida en las masas de aire hmedo que sufren un proceso de condensacin y precipitacin en la medida que avanzan hacia las estribaciones de la Cordillera Central. Sin embargo, a nivel local existe otro factor determinante dentro de la dinmica microclimtica del municipio de Zaragoza: los complejos cenagosos y los pozos generados por la minera de aluvin que son espejos de agua con un permanente potencial de evaporacin.

El municipio de Zaragoza posee cuatro estaciones climatolgicas, tres de ellas pertenecen al Instituto de Hidrologa, Meteorologa y Estudios Ambientales (IDEAM) y la ltima es propiedad de Empresa Pblicas de Medelln. Para hacer una aproximacin a los patrones climticos que rigen al territorio, se seleccionaron -adems de las anteriores-, otras cinco estaciones meteorolgicas del IDEAM en proximidades al territorio zaragozano, localizadas en los municipios de Caucasia, El Bagre y Segovia

Grafica 4. Valores medios, mximos y mnimos multianuales de precipitacin en el municipio de Zaragoza.

GEOLOGIA LOCALLa elaboracin de este estudio geolgico comienza a partir de una revisin bibliogrfica, en la cual se analiza la informacin geolgica a escalas regional y local (en caso de existir). Posteriormente se lleva a cabo una completa fotointerpretacin, consultando las fotografas areas existentes en las diferentes dependencias locales y departamentales, como la Planoteca de Catastro Departamental, el Instituto Geogrfico Agustn Codazzi (IGAC), lo mismo que la oficina de Planeacin y de Catastro del municipio de Zaragoza, entre otros. Luego se realiza una cartografa geolgica detallada del rea que comprende el casco urbano de Zaragoza y zonas aledaas, definiendo las principales caractersticas geolgicas y geomorfolgicas.En el caso especfico que nos ocupa, para la descripcin de la geologa regional, se encuentra el estudio Plan Bsico de Ordenamiento Territorial, Municipio de Zaragoza 2000-2009, en cuyo diagnstico se hizo un completo anlisis geolgico de todo el municipio, a partir tambin de la consulta de informacin secundaria. En el presente estudio retomamos lo realizado por el POT para el captulo de Geologa Regional, haciendo luego ms nfasis en el trabajo en detalle para el casco urbano.Finalmente se realiza la evaluacin y anlisis de la informacin primaria y la elaboracin del informe final al igual que los mapas que acompaan dicho informe.Dentro del casco urbano y zonas aledaas, se pudieron diferenciar doce unidades geomorfolgicas con caractersticas distintas a partir de la composicin geolgica, unidades superficiales, relieve y procesos morfodinmicos presentes. Estas unidades (de las doce citadas por el PBOT, tomaremos descripcin de las dos que estn intervenidas por el proyecto) corresponden a las siguientes:-LAO- Llanuras aluviales de la quebrada La Oc: al Sur del casco urbano, antes de que la quebrada entre en ste, la llanura de inundacin es amplia, plana y con poca altura con respecto al nivel de las aguas. Su principal uso es de potreros. All la quebrada discurre con un patrn mendrico. Es una zona que se inunda con facilidad en pocas de creciente.

-VMA- Vertientes medias a altas: Son varias zonas con caractersticas similares, ubicadas al Sur y Oriente del casco urbano. Poseen r0elieve ondulado, de vertientes medias, topes redondeados y alturas de hasta 100 m con respecto al nivel del ro. El principal proceso morfodinmicos existente en esta rea es la erosin superficial, que se puede observar en reas con poca cobertura vegetal. El uso principal es de pastos y en algunos sectores hay bosque secundario.

La franja costera Turbo es clasificada como de riesgo ssmico intermedio.

CARACTERIZACIN ECONMICA

Para analizar el desarrollo que han tenido las actividades econmicas en el municipio es importante tener en cuenta algunos factores como son:El municipio no cuenta con una base de datos consolidada.

No existe un desarrollo consolidado de los sectores econmicos.

La actividad econmica que ha determinado la dinmica del municipio es la minera.

La actividad agrcola ha sido de subsistencia, con aplicaciones mnimas de tecnologas.

De acuerdo con lo anterior el anlisis econmico del municipio se har en torno a las actividades econmicas que se han desarrollado tradicionalmente en l.

A nivel econmico, la subregin del Bajo Cauca y el municipio de Zaragoza en especial, han basado su economa en la explotacin de minera de oro, lo que ha determinado y demarcado la dinmica de su territorio.La subregin para el ao 1996, aport el 44% de la produccin total del departamento, un ejemplo que demuestra la importancia de la subregin como productora de oro.A nivel subregional para el periodo comprendido entre 1980 -1989, Zaragoza sostiene el tercer puesto en explotacin aurfera de todo el Bajo Cauca con una produccin promedio de 62.629.118 onzas troy, exceptuando los aos 1985 y 1986 donde fue desplazado, por una mayor produccin del municipio de Nech a un cuarto lugar.

Para el ao 1990 asciende un puesto quedando en segundo lugar como productor, alcanzando el primer puesto en 1991 con una produccin de 114.960.3 onzas troy, y conservando dicha posicin slo hasta el ao siguiente con una produccin de 74.900.09 onzas troy, 17.716.66 onzas por encima de la produccin de El Bagre. En promedio, entre 1980 - 1994, Zaragoza ha participado con un 21.1% de la produccin total de oro del Bajo Cauca. Ver tablas No.8.2 y.8.3.

Zaragoza, al basar su desarrollo econmico en la minera no ha consolidado sectores econmicos y/o productivos alternativos como tal, por lo que se desarrollan actividades agrcolas, ganaderas, pecuarias, pesqueras, de explotacin del bosque sin importantes volmenes productivos, ni rendimientos significativos y con una comercializacin en la que predominan los intermediarios; no existen al igual que en muchas regiones del pas canales de comercializacin estables, el mercado es demasiado fluctuante, predominando la ley de la Demanda; la distribucin del ingreso es inequitativo y la poblacin en su mayora no tienen ingresos fijos, lo que se atribuye a la poca cualificacin de la mano de obra y la carencia de fuentes de empleo, por lo que los niveles de empleo son bajos, esto acompaado a la carencia de capital de los pequeos productores, la ausencia de polticas crediticias, la localizacin y dispersin de gran parte del territorio frente a los centros poblados, acompaado de la carencia de infraestructura vial, transporte, comunicacin, condicionan el marginamiento del municipio como zona de produccin importante y le impide ser competitivo frente a los dems municipios de la subregin y por ende del Departamento.

CONDICIONES DEMOGRAFICAS

En la siguiente tabla se muestran los datos de poblacin establecidos por el Dane, (en el ltimo censo) en el Departamento de Antioquia.

Tabla 1 Poblacin de Antioquia, segn censo

AoPoblacin

TotalHombresMujeres

19854,118,9382,052,9742,065,964

19904,499,8382,231,3412,268,497

19954,892,4182,409,1282,483,290

20005,289,3022,590,9232,698,379

20055,682,2762,778,2622,904,014

(

CARACTERIZACION VIAL

De acuerdo a los trminos de referencia la va a pavimentar es una va urbana con terreno ondulado y actualmente ese encuentra a nivel de terreno destapado y parte en rastrojos.

Como consecuencia de la caracterizacin vial se obtiene los siguientes parmetros de diseo mnimos establecidos en los trminos de referencia:

Tabla 2 PARAMETROS DE DISEO DE ACUERDO A LA CARACTERIZACION DE LA VIAParmetroValorParmetroValor

Velocidad de diseo30 km/hAncho de zona20 24 m

Ancho de calzada6 mAncho de berma0.50 m

Distancia de visibilidad del trazado150 mDistancia de visibilidad parada55 m

Porcentaje de visibilidad de parada en 5 km20%Distancia durante el frenado26.6

Peralte mximo8%Radio de curvatura30 m

Uso del SueloEl territorio de Zaragoza est localizado dentro de la zona de vida Bosque muy hmedo Tropical (bmh-T) y en su transicin con el bosque hmedo tropical (bh-T), lo que desde el punto de vista agrolgico solo posibilita el desarrollo de actividades agropecuarias convencionales en los terrenos de pendientes suaves y muy suaves localizados tanto en la planicie aluvial del ro Nech como en las vegas de sus quebradas y ros tributarios. Debido a la alta precipitacin, la produccin agrcola y ganadera en terrenos con pendientes moderadas y fuertes demandan prcticas intensivas de conservacin de suelos, a fin de reducir la erosin y mantener su potencial productivo, siendo deseable el mantenimiento de una cobertura vegetal permanente que puede estar representada por bosques productores y/o protectores, o sistemas agroforestales y silvopastoriles. Estos terrenos son propios de los sistemas colinados y en las estribaciones de la cordillera central.

Esta clasificacin muestra como hacia la planicie aluvial del Ro Nech, se han desarrollado suelos con alta capacidad de produccin agropecuaria (suelos clase III) y otros menos aptos pero con posibilidad de recuperacin (suelos clase V), todos ellos con algunas limitaciones por humedad o nivel fretico en las veredas Vegas de Zaragoza, Quinientos Cinco, Tosnovn, Aguas Prietas, Buenos Aires, Puerto Jobo, Cao La Tres, Ro Viejo, La Doce y Pato. As mismo existen otros suelos con limitaciones fisicoqumicas o susceptibles a sufrir procesos erosivos (clases IV y VI), localizados en las veredas Puerto Jobo, La Maturana, Chilona Abajo, El Cincuenta, Aqu s, Naranjal, Ro Viejo, Cimarrn y Pato. Los nicos suelos restringidos desde el punto de vista agrolgico en el municipio de Zaragoza (suelos clase VIII), se encuentran en la planicie aluvial y corresponden a los sistemas de humedales existentes que en la escala 1:100.000 corresponden a las veredas Las Parcelas, Tosnovn, Buenos Aires y Puerto Jobo.

El sistema colinado comprende suelos de categoras III, IV, VI y VII: Las reas ms adecuadas para la produccin agropecuaria (suelos clase III) se extienden a lo largo de la llanura existente entre la Quebrada Vijagual y el Ro Nech, y sobre los estrechos valles formados por los ros Amar, Bagre (y su quebrada San Pedro), Pocun, Tigu y las quebradas Oc y Popales principalmente, en estos suelos pueden presentarse bien sea limitaciones por nivel fretico, o por suelos y erosin. Otras reas con un potencial aceptable para la productividad agropecuaria son las correspondientes a la clase IV, situadas en los sistemas de colinas bajas en veredas como La Doce, Pueblo Nuevo, San Antonio, Quebradona Dos, La Ilusin, La Porquera, Bocas de Pocun, Pocun Medio, Bagre Medio, Bocas de la Zorra, San Pedro y Villa Amar. Los suelos clase VI y VII estn situados en las zonas ms montaosas y en las vertientes encaonadas que conforman ros como el Porce, El Nech (en lmites con el municipio de Anor), Pocun, Bagre y Tigu. Tanto los suelos IV como los VI y VII presentan limitaciones por el tipo de suelo y por susceptibilidad a procesos erosivos.

La Estructura UrbanaLa estructura actual que presenta la cabecera municipal, es el producto de un desarrollo en el tiempo. El primer asentamiento se desarroll en el sector conocido como centro tradicional, en l es posible observar un desarrollo urbanstico planificado, con algunos elementos que retoman el damero espaol, en este sector encontramos arquitectura de varias pocas: colonial, arquitectura republicana y moderna. Hacia 1970 se inici el primer asentamiento en el sector de San Gregorio a partir de un proceso de invasin de lo que era una finca, esto debido a las condiciones de hacinamiento presentes en el sector centro y a la presin que la poblacin llegada a trabajar minera ejerca sobre la cabecera municipal y en particular sobre los barrios San Gregorio y La Esmeralda. El barrio San Gregorio se desarroll de una forma espontnea y no planificada, pero guardando unos mnimos de orden, lo que permite que actualmente no sea muy difcil regularizarlo. Posteriormente en 1980 se inicia la invasin del barrio La Esmeralda, pero como las familias no posean vivienda o se encontraban pagando alquiler, dicha invasin genero un desarrollo espontneo no planificado adems se recurri a utilizar retroexcavadoras para abrir vas de acceso lo cual ha generado problemas erosivos y de deslizamiento en algunas partes. El crecimiento no planificado ha propiciado el asentamiento sobre la quebrada Oca, poniendo en riesgo de inundacin una gran poblacin. Adems la conformacin que presenta actualmente el sector dificulta un proceso de regularizacin.

Para los anlisis posteriores tendremos en cuenta estos tres barrios, ya que sus caractersticas los hacen muy diferentes unos de otros.

Evaluacin de RiesgoSe puede definir riesgo como las prdidas materiales a causa de un evento natural, stas pedidas se refieren a infraestructura, enceres, cultivos y vidas humanas.Para llegar a cuantificar lo que es riesgo solo se podra hablar en este caso de una zonificacin de la infraestructura que est en riesgo ante un evento inundable o de remociones en masa en cada una de las cabeceras del municipio; en su totalidad el municipio se encuentra en amenaza alta por actividad ssmica pero esta no es cartografiable debido a que necesitara de estudios detallados de las fuentes sismognicas que afectaran el municipio y este no es el objeto de este estudio por lo cual solo se categoriza en un mbito general.

Para una buena zonificacin de riesgo se debe realizar un estudio detallado de la vulnerabilidad del municipio evaluacin que no se realiz debido a que no es objeto del presente estudio, razn por la cual solo se tiene una evaluacin muy general de la vulnerabilidad y fue con estos datos y con la evaluacin de las amenazas que se realiz la zonificacin de riesgo. Se realiz una cuantificacin de viviendas desde la cartografa la cual puede tener un margen de error debido a que al zonas loteadas las cuales fueron igualmente contados como viviendas porque no se tiene ningn parmetro para diferenciar estas zonas en la cartografa.Riesgo alto por inundacin no torrencial (RaI).

Los sectores aledaos a las quebradas Juan vara, Oc y al ro Nech son altamente vulnerables a las inundaciones por estas corrientes; aunque estas inundaciones no son torrenciales, las viviendas presentan un buen estado en la estructura pero debido a las continuas inundaciones que alcanzan varios metros en algunas viviendas no se disminuy el grado de riesgo ya que son fuertemente afectados los enseres y personas que all habitan.Los sectores afectados corresponden a: Con respecto al Ro Nech se encuentra la zona paralela a este, en el sector donde confluye la Quebrada Oc, en este sector cada que el nivel del ro aumenta son inundadas las partes de los solares y patios traseros de las viviendas all ubicadas.La franja paralela al Ro Nech, aproximadamente dos cuadras del ro hacia el interior, siendo la parte ms afectada el sector conocido como Calle Nueva, donde las inundaciones de mayor envergadura pueden alcanzar niveles de hasta dos metros de altura en las viviendas de esta calle, en todo este sector de La Vega, el Puerto, la parte de atrs de la actual Alcalda y plaza de mercado , Las Flores - La Playa y gran parte del sector santa Elena el cual incluye la cancha de ftbol, el Idem Santo Cristo, el antiguo Hospital los cuales indican lo extenso del rea inundable (Ver foto 1).Por la Quebrada La Oc principalmente en el sector de San Gregorio en los lugares conocidos como las vega, sector del puente viejo y del puente nuevo y de la Esmeralda en los sitios conocidos como calle jardn y la Paz, el sector de la placa polideportiva del sector como las zonas con mayor amenaza por inundaciones.Los Mijitos y La Vega son los sectores ms afectados por la quebrada Juan Vara y el rio Nech.La totalidad de las viviendas afectadas por este fenmeno ascienden a 400 aproximadamente en toda la cabecera municipal.

GEOTECNIA PARA PAVIMENTOS

EXPLORACIN GEOTCNICA La exploracin de campo en el rea de la geotecnia vial consisti de apiques aproximadamente cada 250 m, hasta una profundidad de hasta 1.5 m, en donde se definieron los distintos estratos constituyentes de la estructura actual del pavimento. De cada estrato se realizaron ensayos para clasificacin de los suelos:

Gradacin Limite liquido Limite plstico

Igualmente a nivel de subrasante se realizaron CBR inalterados.

La estratigrafa existente muestra un material de relleno, totalmente heterogneo, colocado con materiales de desecho de todo tipo y en condiciones no tcnicas, lo cual hace casi inutilizable estos suelos como estructura vial de soporte.

Los CBR se determinaron en los suelos de subrasante natural.

Tabla 3 Datos apiques 1 al 4

Anlisis de las condiciones de humedades de la subrasante.

Las humedades naturales reportadas estn en el rango de 22,6% al 50,6%.

Un alto porcentajes de suelos son pre consolidados (debido a la correlacin existente este la humedad natural y el lmite lquido), debido a las cargas del peso propio de los suelos superiores, a las altas humedades y en menor grado a las cargas dinmicas por trnsito vehicular.

Por correlacin[footnoteRef:1], se determina la compresibilidad de los suelos naturales as: [1: K. Terzaghi, Teoretical Soil Mechanic, John Wiley & Son, 1943]

Tabla 4 Compresibilidad de los suelosTrmino utilizadoLimite Liquido (LL)

Ligera a baja compresibilidad0 a 30

Moderada a intermedia31 a 50

Alta compresibilidad51 y mayor

Igualmente se determina la plasticidad y resistencia en estado seco:

Tabla 5 Plasticidad de los suelosTermino utilizadondice de plasticidad (IP)Resistencia en estado seco

No plstico 0- 3Muy baja

Ligeramente plstico 4-15Ligera

Medianamente plstico 15 30Mediana

Muy plstico 31 o mayorAlta

Otros trminos utilizado comnmente para determinar el grado de actividad del suelo es con respecto al contenido de arcillas[footnoteRef:2], como se muestra en la tabla siguiente: [2: Manual para el diseo de carreteras pavimentadas de bajo volumen de transito Ministerio de Transporte y comunicaciones del Per - 2007]

Tabla 6 Caracterstica del suelo de acuerdo a su plasticidad - complemento

En un alto porcentaje de las muestras ensayadas presentan compresibilidad baja a intermedia y plasticidad baja a media y caracterizndose por ser suelos arcillosos.

CLASIFICACIN DE LOS SUELOS DE LA SUBRASANTE - SECTORIZACIN

Caractersticas cualitativas

Las gravas y las arenas se clasifican como limpias o con finos cuando el porcentaje de estos es inferior al 5% o superior al 12% respectivamente.Por condiciones de drenaje y comportamiento mecnico se acepta, normalmente, lo establecido en la tabla 7.

Tabla 7 Caractersticas de los suelos segn clasificacin SUCS

La AASHTO establece condiciones de tipologa y calidad como subrasante de los suelos como se observa en la tabla No. 8.

Tabla 8 Caractersticas de los suelos segn clasificacin AASHTO

Adems a mayor ndice de grupo el suelo es menos satisfactorio

El ensayo de CBR se utiliza para establecer una relacin entre el comportamiento de los suelos principalmente utilizados como bases y subrasantes bajo el pavimento de carreteras y aeropistas[footnoteRef:3], la tabla No. 10 da una clasificacin tpica: [3: Mecnica de suelos Universidad Catlica de Chile - 2008]

Tabla 9 Clasificacin de suelos para Infraestructura de Pavimentos

CBRCLASIFICACION

0 3Subrasante muy mala

3 7Subrasante mala

7 20Subrasante regular a buena

20 30Subrasante muy buena

80 100Base muy buena

En base a los resultados de la exploracin geotcnica y a las correlaciones arriba mencionadas, se presenta un resumen de las caractersticas geomecanicas esperada de los suelos de subrasante estudiados en el corredor vial.

Tabla 10 Caracterstica calificativas de los suelos de subrasante

Tabla 11 Distribucin porcentual de clasificacin de los suelos de subrasante

De lo anterior se deduce que existe un alto porcentaje de suelos son tipo arcillosos y de los cuales se podra esperar un poco adecuado buen comportamiento.

Caractersticas de soporte

Los valores de los CBR se encuentran entre 1.8% y 3.4%, para suelos ML y SC respectivamente, el valor promedio en todo el corredor es de 3.5%, lo que determina que la capacidad de soporte, en trminos generales, es baja.

Se determina un tramo homogneo, ya que las caractersticas del suelo son muy parecidas a todo lo largo del kilmetro de va a construir. Subrasante: Los suelos finos no se consideran aceptables como materiales de subrasante, estos suelos no son competentes para soportar cargas vehiculares. Subrasantes con CBR menor a 3%, deben ser modificadas o reemplazadas hasta obtener un valor mnimo de 3%, preferiblemente 5%, como CBR de la combinacin del sistema.

Afirmado o rellenos: El material de rellenos debe cumplir lo dispuesto en los artculos 300 - 07 y 311 - 07 de las especificaciones generales de construccin, adems este material debe tener como mnimo un CBR de 5%.

Subbase: El material de subbase debe cumplir todo lo dispuesto en los artculos 300 - 07 y 320 - 07 de las especificaciones INVIAS y el CBR a una densidad del 95 % del Proctor modificado deber ser mnimo 40%.

Base granular: Este material deber cumplir todo lo establecido en los artculos 300 - 07 y 330-07, de las especificaciones INVIAS actualizadas, el CBR a una densidad del 95 del Proctor modificado deber ser mnimo del 80%.

Carpeta asfltica: dada las condiciones climticas y de trafico de la regin se debe garantizar un adecuado comportamiento de la carpeta asfltica, y cumplir con lo establecido en la especificacin 450-07 del INVIAS. Se recomienda, utilizar asfaltos modificados con polmeros tipo III, para controlar deformaciones plsticas permanentes, producidas por las condiciones de altas temperaturas medioambientales (superior a 28C) y el tipo de carga esperado (superior a 3x106 ejes equivalentes a 8.2 ton)

La caracterstica de la mezcla asfltica a utilizar se resume a continuacin.

Modulo Mezcla Asfltica.

La rigidez de la mezcla asfltica es de primordial importancia al determinar que tan bien se comporta un pavimento y es esencial para el anlisis de la respuesta del pavimento a las cargas vehiculares.

El mdulo dinmico de la mezcla lo afectan los siguientes factores:

Nivel de esfuerzos Frecuencia de carga Tipo de cemento asfltico Contenido de cemento asfltico Tipo de agregado Contenido de vacos de la mezcla Tipo y contenido de modificadores Procedimiento y tipo de la prueba o test Temperatura de la mezcla.

Los diversos estudios sobre pruebas diametrales y pruebas axiales muestran que existe poca influencia del nivel de esfuerzos y de la frecuencia de carga sobre el mdulo de la mezcla; se observa un ligero incremento del valor del mdulo al aumentar la frecuencia de la carga. Por otro lado, se observa que las pruebas diametrales dan resultados mayores de mdulos a los obtenidos por ensayos axiales. Los mdulos de las mezclas asflticas son mayores para bajos niveles de carga y decrecen con incrementos en el contenido de asfalto y con altos contenidos de vacos.

El mdulo de la mezcla asfltica depende considerablemente de la temperatura a la cual se realiza la prueba o a la cual opera la va. Se ha determinado que con un incremento en la temperatura se produce un decremento notable en los valores de los mdulos de la mezcla. Investigadores han observado que al aumentar la temperatura de 0 a 20C, se tiene un decremento del 60 al 70% en los valores del mdulo y alrededor del 90% de disminucin de los valores, cuando se incrementa la temperatura de la prueba de 20 a 40C.

Existen diversos mtodos de laboratorio para determinar el valor del mdulo de la mezcla asfltica. Para efecto de este diseo se establece el valor del mdulo de la mezcla asfltica en base a correlaciones aceptadas a este nivel de los estudios. Este valor de mdulo se debe comprobar con ensayos dinmicos sobre la mezcla fabricada en la regin, y hacer los ajustes correspondientes al diseo.

Para efecto del presente estudio se consideran asfaltos de penetracin 60 70, considerando su mejor desempeo para control de roderas.

Temperatura de la mezcla asfltica Tmix

El asfalto es un material que se considera elstico lineal a temperaturas bajas y frecuencias de carga altas, pero muestra propiedades viscosas y plsticas a temperaturas altas. Debido a este comportamiento, las cargas de transito generan deformaciones permanentes en las capas asflticas, especialmente durante los periodos clidos o calientes.

Se considera que las variaciones de la temperatura de la zona del proyecto tienen influencia directa sobre las caractersticas mecnicas y dinmicas de los materiales asflticos (mdulo de elasticidad dinmico). La temperatura media anual ponderada del aire en la zona de influencia del proyecto 28C y precipitacin anual de 2450 mm. La temperatura media ms probable de la mezcla de acuerdo a las caractersticas del sector (Tmix) es determinada por la expresin desarrollada por Witczak:

Ta: temperatura media anual en F

Z: espesor del pavimento en pulgada (se considera un espesor de capa de mezcla asfltica de 10 cm)

De acuerdo a lo anterior Tmix = 35C A modo de comparacin y complementacin se determina el Tmix, en base a la ecuacin para carpeta de 10 cm desarrollada por la UNICAUCA, de la curva determinada por el El United States Army Corps of Engineers y de las investigaciones de la Shell.

Tmix= 40,6C

Grafica 5 Temperatura ambiente y temperatura de diseo del pavimento

Tmix= 36CGrafica 6 Temperatura efectiva de capas asfltica en funcin de MMAT y el espesor de carpeta

Tmix= 41C

El Tmix de diseo se asume como 39C.

ndice de penetracin y temperatura T800 del asfalto

Para los asfaltos de penetracin 60 70, de acuerdo a registro anexo se tiene:

Penetracin: 69 0.01 mmPenetracin asfalto envejecido: 76 0.01 mmPunto de ablandamiento: 48.2C

Para las mezclas de la planta de produccin de regin tenemos:

Volumen de asfalto (Vb): 11.9%Volumen de agregados (Vg): 85.0%Volumen vacos con aire (Va): 4.1 %Pasa tamiz No. 200: 6%

Frecuencia de aplicacin de la carga

El tiempo de aplicacin de la carga se determina por la siquiente expresin

Donde: t: Tiempo en segundosh: espesor de la carpeta en cmV: velocidad de operacin de los vehculos en km/h.

Para una velocidad de operacin de 40 km/h y un espesor de mezcla asfltica asumido en 10 cm, el tiempo de aplicacin de la carga es de 0.022 seg y una frecuencia de 10.55 hz.

Mdulo de la mezcla asfltica Metodologa Instituto del Asfalto

El mdulo de la mezcla asfltica se determina considerando las caractersticas de la mezcla tipo de la regin, para una temperatura de 39 (102F) y utilizando la metodologa del Instituto del Asfalto:

Donde:

a 5 son variables temporales

f : frecuencia en Hz

T es la temperatura del pavimento en F

es la viscosidad del asfalto a 70F

P77F Penetracin en asfalto original a 77F

P200 es el pasa 200 de la gradacin de la mezcla.

Va es el volumen de los vacos con aire

Vb es el volumen de asfalto (%)

|IE*| es l modulo de la mezcla asfltica, en psi.

Tabla 12 Modulo de mezcla asfltica con asfalto de penetracin 60 70Datos

Frecuencia (Hz)10.55

Temperatura del pavimento (F)102.2

P200 (pasa 200 de la mezcla)6

Vv (% de volumen de vacos con aire)4.1

Vb (% de volmen de asfalto)11.9

Penetracin59

Y (viscosidad a 70F in 106 poise) - 29,508.2(P77F)

Resultados

Viscosidad del asfalto (Poise * 106)3.84

Beta 51.810

Beta 45.7477

Beta 31.671

Beta 210,387.8

Beta 10.252

Modulo dinmico (psi)178,708.69

Mdulo dinmico de la mezcla asfltica a 39C y 10 Hz y asfalto de penetracin 60 - 70 : 12,564 kg/cm2.

DISEO ESTRUCTURA PAVIMENTO

METODOLOGIA

Actualmente existen un sinnmero de metodologa de diseos dentro de las cuales se califican como empricas o mecanicistas, dependiendo de los insumos que utilizan para establecer algunas variables de diseo y de la forma como se obtiene el resultado final de los espesores de la estructura y de su caractersticas de comportamiento mecnico, cuando estas se pueden establecer.

En el pas el INVIAS ha establecido Manuales de Diseo para pavimentos, distinguiendo el rango de carga esperado en el periodo de diseo, estos tienen como plataforma el mtodo AASHTO 93 y las condiciones regionales de clima, carga y tipo de materiales viales. La tendencia moderna es a utilizar mtodos mecanicistas y sistemas de diseos como el AASHTO 2002, donde, dependiendo del nivel de detalle de la informacin primaria, se utilizan sistemas mecnicos multicapas basados en las ecuaciones de Boussinesq de 1885 y refinadas las soluciones posteriormente por Burmister en 1945.

La metodologa a utilizar en este diseo corresponde a la establecida por la AASTHO -93 y actualizada o complementada en el ao de 1998. Posteriormente se hace un anlisis mecnico de la estructura diseada, para determinar si cumple con los esfuerzos y deformaciones admisibles de las funciones de transferencias como la de la Shell de acuerdo a consideraciones medioambientales predominantes en la zona del proyecto. Adems se chequera la deflexiones mximas en base a datos tomados en forma experimental y reseada en la literatura tcnica.

Procedimiento General

El diseo estructural se basa en la determinacin de los nmeros estructurales de las distintas capas del pavimento, considerando las condiciones de drenaje (coeficiente mi, el aporte estructural de los materiales (coeficiente ai) y los espesores de las capas estructurales (Di).

SN=a1*D1+a2*m2*D2+a3*m3*D3+a4*m4*D4

SN = SN1+SN2+SN3+SN4

Donde SN1 corresponde a la carpeta asfltica, SN2 a la base granular, SN3 a subbase granular y SN4 a los materiales granulares remanentes u otra capa de material de aporte. La ecuacin anterior no determina una solucin nica; de las posibles combinaciones de espesores se debe escoger la solucin ms viable desde el punto de vista tcnico y econmico.

El nmero estructural SN se debe calcular con la ecuacin modificada de la AASTHO:

El procedimiento para determinar los espesores de diseo, usualmente, inicia con las capas superiores.

FIGURA 2. Esquema general de diseo

Fuente: elaboracin propia

1.0 Usando E2 como MR se determina el SN1, necesario sobre la base granular y se calcula el espesor de la carpeta asfltica.

2.0 Usando E3 como MR se determina el SN2, necesario sobre la subbase granular y se calcula el espesor de base granular.

3.0 En base al mdulo resiliente de la subrasante MR, se resuelve la ecuacin de la AASHTO y se determina SN3 y con esto el espesor de la capa de subbase.

Anotamos aqu, que es tcnicamente inadecuado, cuando al utilizar el proceso de diseo, disminuir o modificar los espesores de la estructura obtenida en el diseo, por consideraciones de anlisis con otros sistemas de diseo o de comprobacin. Se aceptan ajustes de espesores en base a redondeo de los espesores de acuerdo a secciones tcnicamente construibles. Los espesores obtenidos por el mtodo AASHTO son llamados por algunos diseadores econmicamente desbalanceados, por lo cual manipulan el espesor del concreto asfltico a valores mnimos, lo cual es violatorio del anlisis de capas y constituye un diseo viciado en lo que respecta a la metodologa AASHTO - 93. Esto se encuentra con frecuencia en publicaciones publicitarias sobre productos para la estabilizacin o el refuerzo de algunos componentes de los pavimentos[footnoteRef:4]. [4: Curso de Actualizacin en Pavimentos Ing. Luis Ricardo Vsquez Varela - 2002.]

Parmetros de diseo

CBR de diseo Modulo resiliente de la subrasante

El mtodo AASHTO se basa, en parte, por determinaciones probabilsticas de las condiciones de resistencia de la subrasante y el trnsito, igualmente el sistema establece que las condiciones de la resistencia de la subrasante corresponden al promedio ponderado y de acuerdo a las variacin estacional del valor del parmetro que mide la resistencia de la subrasante, que en este caso es el mdulo resiliente de la subrasante o modulo recuperable. En nuestro medio se utiliza, normalmente, el CBR, ensayo monotnico, para correlacionar posteriormente el mdulo resiliente del suelo de subrasante. Esta es una aproximacin burda de estimacin de las condiciones de soporte del suelo bajo cargas cclicas o mviles, ya que realmente el mdulo resiliente de la subrasante depende de muchos factores, entre los que se cuenta el estado de tensiones, las condiciones de humedad y de compactacin; lo que quiere decir que el mdulo de resiliencia de un suelo real adopta infinitos valores en su vida de carga. A falta de mayor y mejores datos se utiliza las correlaciones conocidas para determinar el valor del mdulo resiliente del suelo de diseo.

La Gua AASHTO propone la siguiente ecuacin para correlacionar el CBR con el modulo resiliente de la subrasante:

Ecuacin 1

Esto para suelos finos y con CBR menor a 10%. Tambin es utilizada la ecuacin la siguiente, particularmente para suelos menos finos: (Ecuacin 2)

Para suelos granulares. En Sudfrica se desarrolla la Ecuacin 3, que tiene valides para CBR mayores al 7.2% y menor al 20%

(Ecuacin 3)

La Gua AASHTO 2002, propone la siguiente ecuacin:

(Ecuacin 4)

Para el presente estudio se utilizara la ecuacin No. 1, al obtener valores semejantes de Mr a los propuestos por la ecuacin AASHTO 2002, y siendo mas apropiada para suelos arenoso con un apreciable nivel de plasticidad.

En la tabla 13 se presentan los mdulos resiliente de diseo en cada tramo homogneo. Adems se muestra el modulo para el CBR de percentil 87.5%, normalmente utilizado para diseos o verificaciones por mtodos mecanicistas.

Tabla 13 Modulo resiliente de diseoApique No.CBRMr (kg/cm2)

13.4387.6

21.8195

32.2255.8

42.7317.8

Promedio2.525289.05

Percentil 87.5%1.95217.8

Se hace notar que el tramo presenta un valor de CBR promedio menor a 3%, por lo tanto se debe mejorar las condiciones del suelo, previo a la colocacin de las capas estructurales del pavimento.

El mnimo valor de CBR aceptable en una estructura de pavimento es del 3% y preferiblemente 5% o un modulo combinado de 500 kg/cm2; por lo tanto se debe disponer de materiales de reemplazo, para obtener este valor.

Utilizando la teora combinada de IVANOV y de la Shell, se calcula el valor del material de reemplazo y el modulo combinado del sistema.

Donde:E1-2: modulo combinado del sistema (kg/cm2)E2: Modulo de la subrasante (kg/cm2)E1: modulo del material de relleno (kg/cm2)h1: Espesor del material de relleno (mm)a: radio de la huella del vehculo : 10.76 cm

De acuerdo a esto se debe realizar un reemplazo mnimo de 30 cm, para obtener un modulo combinado de la subrasante superior a 500 kg/cm2. En este caso particular el modulo combinado de la subrasante es de 630 kg/cm2.

Donde se presenten bolsa de suelos orgnicos o con residuos de basura se debe retirar hasta la profundidad necesaria en donde se encuentren suelos naturales o artificiales competentes.Coeficiente de drenaje

La condicin de drenaje es determinada segn el valor del Coeficiente de Drenaje (m), este depende de la calidad del drenaje y del porcentaje de tiempo en el que el material de la estructura va estar expuesto a niveles de humedad cercanos a la saturacin.

El valor de este coeficiente vara de 0.4 a 1.4. El valor de 0.4 corresponde a malas condiciones de drenaje y 1.4 el valor correspondiente a excelentes condiciones de drenaje.

Se estima como tiempo mximo para la remocin del agua, en la zona del proyecto, en un da, esto considerando el tipo de materiales de las subrasante y de las capas estructurales.

Tabla 14 Calidad del drenaje en funcin del tiempo de remocin del agua

De acuerdo a los registros del IDEAM se reportan 7 meses de lluvia y cinco meses de baja pluviosidad.

Se determina el porcentaje de tiempo que la estructura estar expuesta a niveles de humedad cercanos a la saturacin. De acuerdo a la pluviografia de la zona existen siete (7) meses de alta lluviosidad en la regin.

De la tabla 15, se determina que el coeficiente de drenaje para bases granulares es de 1.0 y para subbases granulares de 1.0, considerando que las caractersticas de drenaje de acuerdo al tipo de materiales es buena. Para los reemplazos o rellenos se asigna un coeficiente de drenaje de 0.90

Tabla 15 Valores de coeficiente de drenaje en funcin de tiempo de exposicin prximos a la saturacin

Numero de ejes equivalentes a 8.2 ton.

El sistema de diseo establece que se determine el nmero de ejes equivalentes a 8.2 ton, en el periodo de diseo y en carril de diseo.

Los sistemas modernos de determinacin del nmero de ejes equivalentes a 8.2 estn basados en espectro de carga, siempre y cuando haya estaciones de pesaje, situacin que no es la correspondiente a este proyecto. Adems, estos mismos sistemas consideran que el factor daos es propio de cada estructura y de su sistema de cargas, daos que se debe establecer en base a la acumulacin de los mismos (teora de Miner) con el efecto de las cargas. En este caso particular y a falta de ms datos se tomo (ver estudio de trnsito) los factores daos del INVIAS.

Tomado del estudio de transito el numero de ejes equivalentes a 8.2 ton es de 1,729,804.00

Modulo de la mezcla asfltica coeficiente estructural

Para determinar el numero estructural de la mezcla asfltica se requiere conocer el modulo elstico de la carpeta asfltica a 20C, en este diseo se utilizara el modulo a la temperatura media de la zona del proyecto.

Por metodologa del Instituto del Asfalto tenemos

Tabla 16 Modulo dinmico para 20C de temperaturaDatos

Frecuencia (Hz)10.55

Temperatura del pavimento (F)82.4

P200 (pasa 200 de la mezcla)6

Vv (% de volumen de vacos con aire)4.1

Vb (% de volmen de asfalto)11.9

Penetracin59

Y (viscosidad a 70F in 106 poise) - 29,508.2(P77F)

Resultados

Viscosidad del asfalto (Poise * 106)3.84

Beta 51.810

Beta 45.7477

Beta 31.671

Beta 27,034.9

Beta 10.710

Modulo dinmico (psi)512,800.06

Donde Eca, es el modulo elstico de la mezcla asfltica en ksi y el coeficiente estructural de est debe ser mayor a 0.20 y menor a 0.44.

De clculos anteriores Eca es de 512.8 ksi, con lo cual:

a1= 0.40

Coeficiente estructural subbase y base granular

La subbase granular a utilizar debe tener un CBR de 40% a lo que le corresponde un coeficiente estructural de 0.12 y la base granular ser de CBR mnimo del 80%, a lo que le corresponde un coeficiente estructural de 0.13, el material de relleno o reemplazo debe tener un CBR mayor al 5% lo que le asigna un coeficiente estructural de 0.05Tabla 17 Coeficiente estructural AASHTO para subbase granular

Tabla 18 Coeficiente estructural AASHTO para base granular

Parmetro de serviciabilidad y de confiabilidad

En esta metodologa, se considera como factor importante de diseo el ndice de serviciabilidad y la prdida de serviciabilidad en el transcurso de la vida til del pavimento. Para efecto de este diseo se considera un ndice inicial de 4.1 y un ndice final de 2.0. Se anota que el ndice de serviciabilidad inicial del ensayo AASHO fue de 4.2 y que para vas secundarias se recomienda utilizar una serviciabiliad final de 2.0, con lo cual se tiene

La confiabilidad de un proceso de diseo desempeo de un pavimento es la probabilidad de que una seccin de pavimento, diseada mediante ese proceso, se desempee de forma satisfactoria para las condiciones de trnsito y medio ambiente imperantes durante el perodo de diseo. El perodo de diseo corresponde al lapso de tiempo transcurrido en el cual el pavimento se deteriora y pasa de una serviciabilidad inicial a una terminal.

La confiabilidad asumida debido al tipo de va (rural - primaria) es de 95%, con un error estndar de 0.44 y una desviacin estndar de -1.645

Estructura de Diseo.

Espesores mnimos

La Gua de diseo de AASHTO[footnoteRef:5] recomienda los siguientes espesores mnimos para carpeta asfltica y base granular de acuerdo al nivel de transito del proyecto. [5: Aashto Guide for Design of Pavement Structures Pag II-35 Table Minimum Thickness (inch)]

Tabla 21 Espesores mnimos AASHTOCapaEspesor pulgEspesor cm

Carpeta asfltica3.58.9

Base granular6.015.24

Espesores de diseo AASTHO - 93

Basado en los datos anteriores y utilizando una rutina que resuelve la ecuacin AASHTO - 93 se muestra los clculos correspondientes a los espesores de diseo.

Tabla 19 Diseo AASHTO -93

En resumen se adoptan para efecto de anlisis los espesores mostrado en la tabla 20

Tabla 20 Resumen espesores de diseoTramoAbscisasEspesor Carpeta asfltica (cm)Espesor base granular (cm)Espesor subbase granular (cm)Espesor mejoramiento (cm)

101,00012203030

Verificacin analtica

A modo de chequeo se presenta el anlisis mecnico de cada uno de los sectores, y se verifica que cumplan con las funciones de transferencias que regulan los esfuerzos de traccin en la fibra inferior de las capas con ligantes y los esfuerzos de compresin en la fibra superior de la subrasante, as como el control de la deflexin mxima.Funciones de transferencia valores admisibles

En pavimentos asflticos, los principales deterioros se asocian a fenmenos de agrietamiento por tensin en la fibra inferior de la mezcla asfltica y deformacin permanente por compresin de la fibra superior de la subrasante.

Los orgenes del agrietamiento ms considerado es el generado por la aplicacin de cargas repetidas que induce la fatiga del material, donde la carga repetida la puede inducir el trnsito vehicular (propagacin ascendente), o los ciclos de temperatura existentes en el sitio (propagacin descendente).

Tabla 21 Sistema de falla por agrietamiento por tensin

Fuente: Concepto mecanicista de pavimentos SCT.

Las deformaciones permanentes se originan por la compresin y consolidacin del material ante la accin de los esfuerzos normales y cortantes, transmitidos por el flujo vehicular.

La deformacin permanente que observamos en la superficie de rodamiento, es la suma acumulada de la contribucin de todas las capas de la seccin estructural en un pavimento. Sin embargo, es prctica comn para fines de diseo, que la componente principal se debe al terreno de cimentacin, y que la que resulta de las otras capas se puede controlar con una buena seleccin de materiales y prcticas constructivas adecuadas.

Deformacin mxima admisible a traccin en la carpeta asfltica

Para efecto de los diseos se utilizaran las expresiones matemticas resultante de los ensayos de la Shell (basados, principalmente, de los resultados de la pista de la AASHTO).

Formula Shell para confiabilidad del 95%

Donde:

t : Deformacin unitaria admisible a traccin en la base de la carpeta asfltica.

Smix : Modulo dinmico de la mezcla asfltica en N/m2

Vb: Volumen de asfalto en la mezcla asfltica: 11.9%Shift Factor = K1xK2xK3K1 = 10 por mezcla densa rica en asfaltoK2 = 2.5 por distribucin lateral de cargaK3 = 0.33 por espesor alto.

Shift Factor = 8.25

t = -5.19x10-4 (mm/mm)

Deformacin mxima admisible en la subrasante:

Formula de la Shell confiabilidad del 95%

z: Deformacin unitaria admisible a compresin en la subrasante.

Para los datos de diseo tenemos un valor de z = 4.96x10-4 (mm/mm)

Control de ahuellamientos esfuerzo vertical en subrasante:

Formula de Dormon y Kerhoven:

E3 : Mdulo de la subrasante para percentil 87.5 igual 217.8 kg/cm2

sz = 0.284 kg/cm2

Control de deflexin (deflexin mxima admisible)

Para efecto del control de la deformacin mxima se utiliza la siguiente ecuacin[footnoteRef:6] [6: Diseo y Evaluacin de Pavimentos Flexibles Ing. Jos Melchor A Per 2004.]

A modo de comparacin se calcula la deflexin mxima admisible por el mtodo Rumano[footnoteRef:7] [7: Tendencias Modernas en el Dimensionamiento de Firmes K Kucera- 1970]

Donde p es la carga patrn, en toneladas y N, es el numero repeticiones esperadas en el periodo de diseo.

A modo de referencia se presenta la tabla de deflexiones mximas admisibles del Manual de diseo de Pavimentos de Centroamrica.

Tabla 22 Deflexin Mxima Admisibles

A efecto de este diseo se adopta el valor de 61 mm/100, como deflexin mxima admisible considerando su similitud con el valor reportado por el Manual de Diseo de Pavimento de Centroamrica.Esfuerzos y deformaciones actuantes.

Para el clculo de las respuestas estructurales (esfuerzos, deformaciones y deflexiones) en la seccin estructural de un pavimento flexible, se considera una serie de puntos crticos a fin de calcular los valores ms desfavorables. La prctica ms comn consiste en fijar un punto para estimar el agrietamiento por fatiga de la mezcla asfltica en el contacto con la capa de base, y otro punto crtico para el clculo de deformaciones permanentes situado en la parte superior del terreno de cimentacin.

Figura 3 Puntos de control en diseo de pavimento asfltico

Fuente: Concepto mecanicista de pavimentos SCT

El clculo se realiza a travs de la teora de Burmister para medios elsticos estratificados, en donde el material se caracteriza por su mdulo de elasticidad y por la relacin de Poisson. Para la mezcla asfltica, el mdulo que se debe emplear es el dinmico, y para suelos y materiales granulares, el mdulo resiliente.

La modelacin analtica se realiza con el programa Kenlayer, determinando previamente los mdulos de las capas intermedias con las ecuaciones propuesta por Barber, partiendo del modulo 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 mdulo de elasticidad de la subrasante en Kg/cm2.

hSB: Es el espesor de la capa de subbase en cm.

ESB: Es el mdulo de elasticidad de la subbase en Kg/cm2.

hB: Es el espesor de la capa de base en cm.

EB: Es el mdulo de elasticidad de la base en Kg/cm2.

Tabla 23 Modulo elsticos de capas de materiales.

Tabla 24 Deformaciones actuante admisibles factores de seguridad

La estructura es competente y cumple con los requerimientos de deformacin elegidos como control en este diseo.

Grafica 7 Estructura de diseo pavimento asfaltico

12 cm mezcla densa en caliente

20 cm base granular CBR > 80%

30 cm subbase granular CBR > 40%

30 cm reemplazo CBR > 5%

ESTRUCTURA EN PAVIMENTO RIGIDO.

El diseo de pavimento rgido corresponde a losa con juntas transversales, con bermas.6.1.1 PARAMETROS DE DISEO

Periodo de diseo

El periodo de diseo es de 15 aos.

Nmeros de ejes equivalentes a 15 aos

N= 2,722,476

Confiabilidad

95%

Serviciabilidad

Serviciabilidad inicial 4.1; Serviciabilidad final: 2.2

Error estndar combinado (So)

0.35

Factor de seguridad por transito

El factor de de seguridad por transito se asume igual a 1.0, debido a los factores antes inducidos en la cuantificacin del trnsito de diseo.

Coeficiente de drenajes

La AASHTO recomienda los siguientes valores en base a la capacidad de drenaje del sistema.

Tabla 25 Coeficiente de drenaje

En este estudio se asigna un valor de Cd de 1.0

Coeficiente de transmisin de carga J

Este factor se introduce para tener en consideracin la capacidad de transmitir carga del sistema de losas rgidas. El valor del mismo depende de factor como: tipo de bermas, tipo de pavimento, tipo de pasadores,

Tabla 26 Coeficiente de transferencia de carga

El valor asumido en este diseo es de 3.2, considerando que habr un confinamiento lateral dado por las bermas cunetas o por los sardineles.

Modulo de elasticidad del concreto

Se estima que se utilizara concreto 280 kg/cm2, entonces el valor del mdulo de elasticidad de la mezcla de concreto fabricada con materiales metamrficos ser:

Ec = 250,998 kg/cm2.

Factor de perdida de soporte Ls

Este factor, bsicamente, es un factor de minoracin del mdulo de reaccin de la subrasante y depende del tipo de material de soporte utilizado; en el caso particular de este diseo el apoyo de la losa ser subbase granular con CBR mayor a 40%.

Se establece Ls igual a 1.0, por ser material granular no tratado.

Tabla 27 Factor de perdida de soporte

Mdulo de reaccin combinado de la subrasante

El mdulo de reaccin de la subrasante K, fue establecido con las condiciones de soporte con material de mejoramiento. La AASHTO recomienda que:

El valor obtenido es de 463.9 pci en base a un mdulo de la subrasante de 9,000 psi (600 kg/cm2), se debe corregir en base al soporte la losa correspondiente a una sbase de 15 cm de espesor con mdulo de 15,800 psi, adems se debe hacer la reduccin del mismo valor en base a la perdida de soporte por la erodabilidad de la sbase. Lo anterior utilizando los nomogramas de la AASHTO. El valor de K combinado corregido por aporte de la sbase es de 470 pci y K combinado corregido por perdida de soporte es de 165 psi

Grafica 8 K combinado con aporte de la sbaseGrafica 9 K combinado corregido por perdida de soporte

Mdulo de rotura del concreto

Debido a que no se utilizara concreto premezclado se adopta un valor de rotura del concreto, ensayo a la flexo-traccin a los 28 das de 4.0 mPa., el American Concrete Institute recomienda la siguiente ecuacin para correlacionar el mdulo de rotura y la resistencia a la compresin simple de una probeta de concreto.

Con lo cual la resistencia probable a la compresin de la seria de 4000 psi, situacin que debe ser comprobada por ensayos de flexo-traccin de la mezcla a emplear.

Tabla 28 Diseo de estructura pavimento rgido

Diseo de Pavimentos por Mtodo de la ASSHTO DE1993

PROYECTO: PAVIMENTACIN DE LA AVENIDA AL PORCEDESCRIPCIN: Calle UrbanaUBICACIN: Zaragoza AntioquiaDISEADOR: JOSE M.ROMERO

Diseo De Espesor De La LosaTipo De Pavimento: J.P.C.P18 Kips E SAL'S: 2.722.476Serviciabilidad Inicial: 4,20Serviciabilidad Final: 2,20Mdulo de Ruptura: 40,04 Kg/cm2Mdulo elstico de Concreto: 270.270 Kg/cm2Mdulo elstico de la Base: 70.000 Kg/cm2Espesor de la Base: 15,24 cmK-Efectivo: 4,5474 Kg/cm2/cmNivel de confianza: 95,00%Desviacin estndar: 0,35Espesor de losa diseado: 18,48 cm

Modulacin de las losas de concretoLargo: 3,50 m Barras de Amarre: 1/2"@ 60 cm, long.= 90cmAncho: 3,00 m Dovelas pasajuntas 7/8" @ 30 cm, long.= 35cmAncho de la junta: 7,00 mm Tipo De Sello: silicona similar

El espesor de diseo de la losa de concreto es de 18.5 cm. 6.1.2 OTRAS CONSIDERACIONES DEL DISEO

Modulacin de las losa

Las losa debern, preferiblemente, sern cuadradas o en su defecto el largo de las mismas no ser 1.2 veces superior al ancho. Adems el ancho mximo ser de 3.50 m.

Pasadores de transferencias juntas transversales de contraccin

El dimetro mnimo de los pasadores de las losas ser de 7/8, con una longitud mnima de 35 cm y separadas centro a centro mximo 30 cm.Este refuerzo sea liso y de baja friccin.Las juntas sern selladas con cordn de respaldo y silicona.

Juntas longitudinales

El dimetro mnimo de los pasadores de las juntas longitudinales ser de 1/2 corrugadas, separada cada 60 cm y acero de resistencia de 40,000 psi.

Esquemas explicativos

Grafica 10 Ubicacin de pasador junta transversal de transferencia

Grafica 11 Parrilla de soporte de pasadores

Grafica 12 Junta de expansin

Grafica 13 Sello de junta

CONCLUSIONES Y RECOMENDACION

Con base en los captulos anteriores de este informe, se llega a las siguientes conclusiones:

Los materiales de subrasante presentan algn contenido de arcillas y baja capacidad de soporte.

Dadas las caractersticas de material de relleno existente se hace necesario reemplazar mnimo 30 cm de material exstete, por una material con CBR >5 e I.P. menor a 10%.

Se presenta el diseo de la estructura en pavimento flexible, por metodologa AASTHO 93 y se realizo verificacin analtica para comprobar si la estructuras eran competente con respecto a los esfuerzos actuantes en tensin y compresin. Se recomienda utilizar mezclas asflticas con cemento asfaltico modificado con polmeros tipo III, para evitar los efectos combinados de las altas temperaturas y cargas, lo cual produce ahuellamientos y deformaciones excesivas.

Para garantizar el adecuado comportamiento de los materiales de subrasante, se debe implementar los dispositivos de drenaje y subdrenaje suficiente que eviten que las capas inferiores se ablanden o modifiquen sus caractersticas fsico qumica.

Se debe verificar, en obra, que los materiales cumplan con todos los requerimientos de las especificaciones de construccin.

Se presenta un diseo alternativo, en concreto hidrulico.

La alternativa de diseo en concreto hidrulica se presenta importante tener en consideracin debido a que las vas urbanas de Zaragoza, presentan un buen comportamiento cuando han sido realizada con este tipo de material, particularmente por las caractersticas de los materiales de la regin, los cuales son, en su mayora, hidrfilos los cuales son adecuados para este tipo de mezclas pero deficientes para mezclas asfltica. Adems las condiciones de clima y de resistencia de la subrasante los hace una alternativa viable y a tener en consideracin para efecto de lograr las metas fsicas perseguida como es la pavimentacin de la va ya descrita.

La eleccin de la alternativa ms viable obedece a un anlisis de tcnico de costos, considerando, que normalmente las estructuras en pavimento rgidos, son inicialmente ms costosas que las de pavimento flexible, pero a mediano y largo plazo resultan ms econmicas por las diferencias en mantenimientos.

Present.

JOSE M. ROMERO ARROYOINGENIERO CIVIL

7-64