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Servicios y Control en Ingeniería S.A. de C.V.

REPORTE DE LA EXPLORACION

GEOTECNICA PARA EL DISEÑO DE PAVIMENTO

DE LA CALLE TUCÁN

MARZO 2017

ENTRE EL BLVR. LIC. ANACLETO GONZÁLEZ FLORES Y LA C. AVESTRUZ

EN LA COLONIA AGULILLAS, EN LA CABECERA MUNICIPAL DE TEPATITLÁN DE MORELOS.

Servicios y Control ANIVERSARIO en Ingeniería S.A. de C.V. 1993 – 2018

BANDERA NACIONAL 469 ZAPOPAN, JALISCO C.P. 45160 [email protected] TELS. (33) 1202-1781 Y 82

MECÁNICA DE SUELOS, CONTROL DE CALIDAD, TOPOGRAFÍA Y SUPERVISION

DATOS DE PROYECTO

FECHA

15 de Marzo del 2017.

NOMBRE DE PROYECTO

Diseño de Pavimento de la C. Tucán.

PROYECTO

Rehabilitación de pavimento de la C. Tucán.

LUGAR

La rehabilitación consta de una longitud aproximada de 940 m, que van desde el Blvr. Anacleto González Flores hasta la C. Avestruz en la colonia Aguilillas. Con las siguientes coordenadas geográficas (Datum ITRF-92): Latitud norte 20°47'13.94" y longitud oeste 102°46'10.70" o bien coordenadas UTM: Este (X) = 732,168 m y Norte (Y) = 2´300,201 m.

SOLICITANTE

Arq. David Martin del Campo (Director de Obras Públicas de Tepatitlán de Morelos)

mailto:[email protected]




1. OBJETIVO Este estudio tiene como finalidad conocer la estratigrafía superficial del subsuelo, las características y propiedades de cada estrato, obteniendo muestras alteradas de los materiales representativos, para posteriormente ejecutar los ensayos correspondientes en laboratorio y en base a ello diseñar la estructura del pavimento de la avenida, proyecto en base a pavimento rígido (concreto hidráulico), con un periodo diseño de 20 años.

2. PLAN DE TRABAJO Se programaron cuatro (4) sondeos exploratorios directos mediante pozos a cielo abierto, PCA-1 al PCA-4, a una profundidad de 1.50 m., el muestreo de los materiales es de tipo alterado, para posteriormente efectuar los ensayos correspondientes y su clasificación SUCS y demás propiedades en el laboratorio.

3. DESCRIPCIÓN DEL LUGAR

La topografía de la zona es tipo plana, quedando cercas de la margen derecha de un

arroyo, por esta vialidad se encuentran algunos fraccionamientos, embotelladora Coca cola y la lechera San Marcos, además es una de las principales calles de comunicación de la colonia las Aguilillas. El pavimento actual es de concreto asfaltico con una capa de 5 cm aproximadamente, que están sobre una base hidráulica la cual fue desplantada sobre el terreno natural que es una arcilla de alta plasticidad por lo que presenta cambios volumétricos al aumentar o disminuir su contenido de agua, los cuales se ven reflejados en la capa de rodadura, presentando baches e imperfecciones, que imposibilitan el paso de los vehículos.





LOCALIZACIÓN GENERAL Y ESPECÍFICA DE LA VÍA

LIBRAMIENTO TEPATITLÁN

VIALIDAD EN ESTUDIO

AUTOPISTA GDL- LAGOS DE MORENO

CARRETERA A

TOTOTLÁN

FRACC. SAN

CARLOS

Blvr. ANACLETO GONZALEZ

FLORES

VIALIDAD EN ESTUDIO

AROYO LAS AGUILILLAS

EMBOTELLADORA

COCA COLA

LIBRE A ZAPOTLANEJO





4. INVESTIGACIÓN DEL SUBSUELO Los sondeos exploratorios fueron realizados mediante pozos a cielo abierto, PCA-1 al PCA-4 y fueron iniciados al nivel del pavimento actual de la vialidad y profundizados entre 0.60 m hasta 1.20m. aproximadamente. Se tomaron muestras alteradas directamente de las excavaciones, con una primera clasificación visual y al tacto y posteriormente a los materiales representativos se ejecutaron ensayos en laboratorio para determinar sus propiedades índice.

Los materiales encontrados son: Arena arcillosa de media y alta plasticidad (SC), estos se consideran de críticos por ser plásticos que al entrar en contacto con agua tienden a presentar cambios en su volumen (expansión), o bien al perder agua (humedad) su volumen se reduce (contracción), provocando asentamientos diferenciales. En ninguna de las exploraciones se detectó la presencia de agua, cavernas o grietas a la profundidad explorada, en los sondeos PCA-1 y PCA-2, se encontró boleo.

NOTA: Será importante informársenos sobre las condiciones del subsuelo encontradas en excavaciones, a fin de confrontar con lo encontrado en este estudio general y en caso de considerarlo necesario, realizar una visita de inspección y sondeos complementarios para corroborar y ratificar este estudio y las recomendaciones.





UBICACIÓN DE SONDEOS EXPLORATORIOS

En la siguiente tabla por sondeo efectuado se da la ubicación en coordenadas UTM (Datum ITRF-92, navegador con error hasta de ±3 m.) e información de niveles.

PCA

No. ZONA

CAD.

UBICACIÓN Prof. total

Sondeo ESTE (X) NORTE (Y)

1 SUROESTE 732,495 2’300,020 1.20 m.

2 SUROESTE 732,299 2’300,125 0.60 m.

3 NOROESTE 732,021 2’300,282 1.15 m.

4 NOROESTE 731,829 2’300,392 1.15 m.

VIALIDAD EN ESTUDIO

ARROYO LAS AGUILILLAS

FRACC. SAN

CARLOS

N BLVR. ANACLETO

GONZÁLEZ FLORES





En la siguiente tabla se presentan las propiedades de los materiales analizados.

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES COLOR DE LOS

MATERIALES TERRENO

NATURAL

Rojo

TAMAÑO DE SUS

PARTÍCULAS

GRAVA % ARENA % FINOS %

MINIMO MAXIMO MINIMO MAXIMO MINIMO MAXIMO

0 0 58.82 61.70 38.30 41.48

El tamaño de las partículas del suelo se considera como arena (limo elástico y/o arcilla), en menor

porcentaje con finos y prácticamente sin partículas gruesas (gravilla de roca tipo riolítica).

PLASTICIDAD

LIMITE LIQUIDO % INDICE PLASTICO % CONTRACCION

LINEAL %

MINIMO MAXIMO MINIMO MAXIMO MINIMO MAXIMO

45.6 56.8 21.30 30.7 3.2 8.3

MASA VOLUMÉTRICO

SECO SUELTO

MINIMO kg/m³ MAXIMO kg/m³ PROMEDIO kg/m³

745 815 785

VALOR RELATIVO DE

SOPORTE

MINIMO % MAXIMO % 8.05

5.1 7.4 6.25

EXPANSIÓN

MINIMO % MAXIMO % PROMEDIO %





REQUISITOS DE CALIDAD DE LOS MATERIALES PARA EMPLEAR EN TERRAPLEN,

SEGÚN ESPECIFICACIONES SCT (2001)

REQUISITOS CALIDAD MATERIAL TERRAPLEN Características Especificación

Limite liquido; % máximo 50

Valor Soporte de California (CBR); % mínimo 5

Expansión; % máxima 5

Grado de compactación; % 90 ± 2

Con los ensayos de clasificación, se concluye que el terreno natural de la zona es una arena arcillosa, cerca de la línea A, considerándose ya como una arcilla de alta plasticidad por lo cual no cumple para su empleo en la estructura del pavimento, ya sea en terraplén, subrasante, subbase o base, debiendo emplear material de banco, por su alta plasticidad y contenido de finos.

La base que se encuentra en la vialidad cumple para su empleo con los requisitos de calidad para Subrasante, tener cuidado al retirarla y almacenarla para que no se contamine para su posterior uso.





5. DISEÑO DEL PAVIMENTO

De los resultados de laboratorio, exploraciones en campo, información recibida y analizando los factores que intervienen en el proyecto, se seleccionó el diseño del pavimento rígido (concreto hidráulico) mediante el método recomendado por la AASHTO y para la estructura restante del pavimento con el método del instituto de ingeniería de la UNAM.

a) DATOS DE PROYECTO

El proyecto contempla la rehabilitación de la calle Tucán desde el cruce con el Blvr. Anacleto González Flores hasta la calle Avestruz, además de considerar lo siguiente:

- Años de servicio = 20

- Tasa de crecimiento anual: 3%

- Tránsito diario promedio anual, TDPA: 3,110 vehículos (en dos sentido) con un

carril por sentido.

- Vehículo máximo diseño: T3 –S3 (Tractor de 3 ejes con semi remolque de 3

ejes) - Composición del tránsito: 94% automóviles y camionetas (A), 2% camión

ligero (B) y 4% camiones carga (C).

- VRS crítico de diseño: 6.25%

- Índice de servicio inicial: 4.5 (bueno)

- Índice de servicio final: 2.0 (regular a malo)

- Coeficiente de drenaje: 1.1 (Buen drenaje, sin humedad cerca de saturación).

- Clasificación SUCS del material = SC (arena arcillosa).

- Base hidráulica (granular): Grava - arena.

- Ancho de la sección de calle (arroyo) = 10.00 m. aprox. La vialidad se encuentra

en una zona plana.





b) DISEÑO ESTRUCTURAL:

Se emplea el método del instituto de ingeniería de la UNAM para determinar los espesores del resto de la estructura del pavimento: Transitoria o filtro para movimientos por presencia de material plástico, subrasante y base hidráulica. Con el método AASHTO se obtuvo el espesor de la losa de rodamiento (concreto hidráulico), con los resultados obtenidos de los materiales muestreados y ensayados y de los siguientes datos:

CAPA VRS (%) critico

Terreno natural (crítico) 6.25

Subrasante 20

Base hidráulica 80

Después del análisis y cálculos se tiene la estructuración teórica del pavimento, con los siguientes espesores:

ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO Espesor cm.

Capa de transición o filtro 30

Subrasante 19.92

Base hidráulica 19.98

Concreto hidráulico 16.97

Buscando que se cumplan las especificaciones de espesores mínimos recomendados por la SCT, se proponen los siguientes espesores para motivos de construcción:

CAPA DE LA ESTRUCTURA

DEL PAVIMENTO

ESPESORES (cm.)

Capa de transición o filtro 30

Subrasante 20

Base hidráulica (grava-arena) 20

Concreto hidráulico Mr 42 kg/cm2) 17

TOTAL ESPESOR (cm.) 87





CORTE ESQUEMATICO PARA LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO

NOTA:

- Cuidar el que se tenga un buen drenaje transversal y longitudinal del pavimento.

desalojando el agua debida a escurrimientos superficiales. Así mismo evitar zonas de

inundación o encharcamientos que permitan posibles infiltraciones de agua hacia las

capas inferiores.

- El diseño ha sido considerando un TDPA = 3,110 vehículos, en dos sentidos con

un carril por sentido, tasa de crecimiento anual 3%, vida útil 20 años, VRS critico 6.25%

y distribución de transito: 94.0% tipo A, 2.0% tipo B, 4.0% tipo C pesado.

- El concreto de la losa de rodamiento deberá ser con un módulo de ruptura a la

flexión MR = 42 kg/cm2, los materiales de la base hidráulica, subrasante y capa de

transición deberán de cumplir con los requisitos de calidad de SCT.





6.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Según se desprende de los sondeos, pruebas de laboratorio y diseño presentado anteriormente, se dan las conclusiones para la construcción de la estructura del pavimento de la vialidad en estudio, las cuales deben seguir las especificaciones normadas por la SCT, que son las más usuales y completas.

Se deberá tener cuidado con la calidad de los materiales de banco de préstamo que se adquieran o reutilicen, debiendo cumplir con la calidad que marcan las normas, especial cuidado en su distribución de tamaños (granulometría), VRS y plasticidad. Así mismo cuidar los rellenos en las zonas de líneas de agua potable y/o drenaje sanitario o pluvial.

Se da enseguida el procedimiento y recomendaciones de construcción.

a) Retirar la estructura del pavimento actual hasta llegar al terreno natural

(arcilla roja), cortar lo necesario del terreno natural para alojar la estructura de pavimento

según niveles de proyecto, la base hidráulica que se tiene actualmente se podrá

reutilizar como subrasante en la nueva estructura de pavimento siempre y cuando no

se contamine al momento de retirarla o almacenarla.

b) Con el cajón abierto ya nivelado que forme una superficie sensiblemente horizontal, se procederá a alojar la capa de transición, la cual tendrá como función estabilizar el material encontrado. Su acomodo será mediante bandeo, ronceado un tractor montando sobre orugas, que tenga una masa mínima de 36 toneladas, de forma que pase cuando menos 3 veces por cada sitio, el número de pasadas se podrá ajustar en la obra. El bandeo se hará longitudinalmente de las orillas hacia el centro de las tangentes y del interior al exterior en las curvas, con un traslape de cuando menos la mitad del tractor en cada franja bandeada.

Espesor de 30 cm. de capa de transición, balastro ó filtro. Esta capa se hará con

material compuesto por grava (tezontle o basalto) o bien cascajo o balasto grueso, en todos los casos limpio, sin arcilla arena o finos plásticos (máximo 10%) y con distribución de tamaños graduados de 5” a ½”. Se deberá bandear con equipo pesado de orugas (tractor o retroexcavadora), para lograr el mejor acomodo posible (relleno de huecos), sin compacta, sin triturar la grava o fatigar al material.





c) Colocar el geotextil para evitar que el material fino contamine el filtro, después de haber colocado el geotextil como lo indica el fabricante, tender la capa

subrasante de 20 cm de espesor, conformarla empleando material de banco inerte o el

material producto de la excavación, esto es una arena limosa (tepetate), que deberá

cumplir calidad con las características siguientes: Finos (malla 200) 25% máximo,

tamaños máximos 2”, límite líquido 40% máximo, índice plástico 12% máximo, VRS 20%

mínimo, expansión 2% máximo y compactar al 95% de su PVSM.

d) Tender la base hidráulica de 20 cm. de espesor, también empleando

material de banco, compuesto por grava-arena, proporción típica 60-40, debiendo

cumplir las características del material de esta capa serán las siguientes: Finos (malla

200) 10% ó 15% máximo, límite líquido 25%, índice plástico 6% máximo, contracción

lineal 3%, equivalente de arena 50% mínimo y VRS mínimo de 80% y compactar al

100% de su PVSM.

e) Para la colocación de la losa de concreto hidráulico, después de

compactada, sin baches y nivelada la base, se aplica el riego de impregnación para

luego colar la losa de concreto hidráulico con el espesor señalado de 17 cm., sin

pasajuntas, con apoyo lateral y con módulo de ruptura del concreto hidráulico de MR=

42 kg/cm².

Seguir las indicaciones para el corte de las losas, con juntas longitudinales de 1.50 a 2.00 m. y transversales de 1.90 a 2.50 m., buscando la mejor modulación, según el ancho de la vialidad. Cuidar barras de amarre, con acero de diámetro de ½” corrugado, con longitud de 71 cm. y separación de 76 cm. (losa de 17 cm.), con distancia al extremo libre (ancho de carril) máxima de 4.27 m. Así mismo cuidar la colocación, vibrado, terminado de la superficie y el sellado de las juntas, como se anexa en el reporte del diseño de pavimento.

Vo. Bo. Ing. Alvaro Orendain O. Geotecnia, CEDEX Madrid, España

Realizó

__________________________ Ing. Arturo René Hernández R.

Gerente Técnico Maestría en construcción de Vías Terrestres





Confiabilidad (R): 90% Coeficiente de tranfarencia de carga (J): 3.1

Desvición Estandar (So): 0.35 Modulo de reacción (subbase) K(PCI): 180

Modulo de ruptura (MR): 42 1.1

M. de elasticidad (Ec): 4,032,339 4.5

2

Factor de sentido (FS): 50% 3%

Factor de carril (FC): 100% 20

C

80%

20%

VEHÍCULO % AL INICIO AL AÑO ACUMULADO

A2 40.0 622 227,030 6,100,381 0.00046 2,827

A'2 54.0 840 306,491 8,235,515 0.00048 3,930

B2 2.0 31 11,352 305,019 1.35414 413,038

C2 2.0 31 11,352 305,019 1.35414 413,038

C3 1.0 16 5,676 152,510 0.60513 92,289

T3-S3 1.0 16 5675.75 152509.528 2.718078088 414532.8063

100.00 1,555 567,575 15,250,953 6 1,339,653

1,339,653

DISEÑO DE GUIA AASHTO 93´

Ejes equivalentes de carril de diseño

Índice de servicio inicial (Po):

Índice de servicio final (Pt)

DATOS DEL TRANSITO VEHCULAR

Tránsito Diario Promedio

Anual (TDPA):3,110

Tasa de crecimiento anual:

Periodo de diseño (años):

Tipo de camino:

Porcentaja de vehículos cargados:

Porcentaja de vehículos vacíos:

COMPOSICIÓN VEHICULAR Tránsito Diario Promedio AnualFACTOR DE

DAÑO

EJES EN EL

PERIODO

PROYECTO: C. Tutcán

UBICACIÓN: TEPATITLÁN DE MORELOSNOTAS:

DATOS DEL DISEÑO DE PAVIMENTO

Coefieciente de drenaje (Cd):

Donde:

Po: Indice de servicio inicial.

Pt: Indice de servicio final.

R: Fiabilidad

D: Espesor propuesto

K: Modulo de reaccion efectivo kg/cm³

S'c: Resistencia medida del concreto a flexotraccion.

J: Coeficiente de trasmision de carga.

Cd: coeficiente de drenaje.

Ec: Modulo de elasticidad del concreto (6750*MR).





BARRAS DE AMARRE

Separación en cm, según distancia al extremo

Libre.

DETALLES DE JUNTAS:

1) JUNTA DE CONTRACCION TRANSVERSAL ASERRADA CON DISCO

DE DIAMANTE DE 1/8" DE ESPESOR

cm (pulgadas) cm cm

17 1 /2" 71 76

Espesor de LosaDiametro de la

barra de amarre

Longitud de la

barra de amarreSeparacion





2) DETALLE DE JUNTA LONGITUDINAL

3) DETALLE DE JUNTA DE CONSTRUCCION





ESTRATIGRAFIAS, ENSAYOS Y FOTOGRAFIAS

PCA-1

PCA-2

m PCA

0.00 No.1

g g ωop

745.0 0.00 61.7 38.30 45.6 25.10 8.30 1335.0 34.6 5.10 CL

Empedrado

CLASIFICACION

0.10

1.10Arcilla arenosa, de media

plasticidad, color rojo

Boleo

% Q

UE

PA

SA

0.0

75

0.1

50

0.2

50

0.4

25

0.8

50

2.0

4.7

5

9.5

19

.02

5.0

37

.5

50

.0

Arcilla

m PCA

0.00 No.2

g g ωop

804.0 0.00 57.77 42.23 49.2 29.80 4.50 1410.0 28.7 7.20 CL

1064.0 30.66 52.03 17.31 23 NP 0.00 1670.0 10.5 83.00 ML

Arena con grava de nula

plasticidad, color gris

0.35

Boleo

Arena arcillosa de media

plasticidad color rojo

CLASIFICACION

0.05 Concreto Asfaltico

0.20

% Q

UE

PA

SA

0.0

75

0.1

50

0.2

50

0.4

25

0.8

50

2.0

4.7

5

9.5

19

.02

5.0

37

.5

50

.0

Arcilla

Arena con grava





PCA-3

PCA-4

m PCA

0.00 No.3

g g ωop

795.0 0.00 58.52 41.48 56.8 30.70 4.00 1380.0 28.7 7.40 CH

1064.0 56.85 28.43 14.72 22 NP 0.00 1670.0 10.5 36.00 ML

0.15Grava con arena limosa de

nula plasticidad, color gris

Arena arcillosa de alta

plasticidad color rojo

CLASIFICACION


0.95

% Q

UE

PA

SA

0.0

75

0.1

50

0.2

50

0.4

25

0.8

50

2.0

4.7

5

9.5

19

.02

5.0

37

.5

50

.0

Arcilla

Grava arenosa

m PCA

0.00 No.4

g g ωop

815.0 0.00 59.81 40.19 55.1 21.30 4.60 1375.0 30.1 6.10 CL

985.0 57.03 27.95 15.02 24 NP 0.00 1589.0 13.5 32.00 ML

0.15Grava con arena limosa de

nula plasticidad, color gris

Arena arcillosa de media

alta plasticidad color rojo

CLASIFICACION


0.95

% Q

UE

PA

SA

0.0

75

0.1

50

0.2

50

0.4

25

0.8

50

2.0

4.7

5

9.5

19

.02

5.0

37

.5

50

.0

Arcilla

Grava arenosa


servicios y control en ingeniería s.a. de c.v. · espesores del resto de la estructura del...

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