UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO - ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO - ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

GENERALIDADESLa Municipalidad distrital de Ajoyani, dentro del programa de mejoramiento de la infraestructura vial ha considerado en el Plan Anual de Adquisiciones y Contrataciones PAAC la ejecucin de un proceso cuyo objeto es la elaboracin del expediente tcnico y la ejecucin de Obra: ASFALTADO DE LA CARRETERA AJOYANI - SALVIANI.El pavimento es la capa o conjunto de capas de materiales apropiados, comprendidos entre la superficie de la subrasante (capa superior de las explanaciones) y la superficie de rodadura, cuyas principales funciones son las de proporcionar una superficie uniforme, de color y texturas apropiados, resistentes a la accin del trnsito, a la del interperismo y de otros agentes perjudiciales, asi como transmitir adecuadamente al terreno de fundacin, los esfuerzos producidos por las cargas impuestas por el trnsito fluido de los vehculos, con la comodidad, seguridad y economa previstos por el proyecto.Teniendo como base la informacin recopilada en los trabajos de campo as como los resultados de laboratorio, se determinan los espesores de la estructura del pavimento que deber colocarse con la finalidad de soportar las solicitaciones de cargas que sern transmitidas por los vehculos que se proyecta pasarn por los accesos. De acuerdo al Estudio de Trfico, el Pavimento en anlisis es clasificado como una Carretera Pavimentada de Bajo Volumen de Trnsito. Actualmente, la superficie de rodadura consta de un afirmado en regular estado de conservacin. Asimismo, el mtodo que se emple para el diseo del espesor del pavimento fue la metodologa de la AASHTO, proveniente de la Guide for Design of Paviment Structures, edicin 1993 publicada por la American Association of State Highway and Transportation Officials.Objetivo Del EstudioEl objetivo del estudio es efectuar el Diseo de Pavimentos del ASFALTADO DE LA CARRETERA AJOYANI- SALVIANI con la finalidad de proporcionar una superficie uniforme, de color y texturas apropiados, resistentes a la accin del trnsito, a la del interperismo y de otros agentes perjudiciales, asi como transmitir adecuadamente al terreno de fundacin, los esfuerzos producidos por las cargas impuestas por el trnsito fluido de los vehculos, con la comodidad, seguridad y economa previstos por el proyecto.Ubicacin y Descripcin Del rea En EstudioEl tramo en estudio corresponde a la Ruta Vial que une los distritos de Huayochaca con el distrito de Cajay y se encuentra ubicado en la provincia de Carabaya, departamento de Puno. El tramo se inicia en el Km. 0+000, en la localidad de Salviani, y el punto final esta en la progresiva Km 05+601 ubicado en el distrito de Ajoyani.Acceso Al rea En EstudioEl Distrito de Ajoyani, pertenece a la Provincia de Carabaya, Regin Puno y fue creado el 02 de Mayo de 1854 bajo la ley N12301. Ubicado al sur este de Macusani (Capital de la provincia de Carbaya). El distrito de ajoyani esta constituido por dos comunidades campesinas, ocho sectores rurales y cinco barrios urbanosAltitud de la Zona Geogrficamente, el distrito se localiza en el paralelo141334 de latitud sur y el meridiano 701321 de longitud oeste. altitudinalmente, la zona urbana esta ubicado a 4122 m.s.n.m (Recopilacin de InformacinPara el desarrollo del estudio y en conformidad a los trminos de referencia se ha recopilado informacin cartogrfica de las siguientes instituciones: Estudio de Suelos con fines de Pavimentacin del Proyecto: Estudio de Canteras con fines de Pavimentacin del Proyecto: Estudio de Trafico del Proyecto Instituto Geogrfico Nacional (IGN)Obteniendo la siguiente informacin: Carta Nacional, escala 1:100000. Datos de la Capacidad de Soporte del Suelo de Subrasante Caractersticas Tcnicas de los Agregados a ser utilizados en la Pavimentacin Trafico Proyectado de la Va en estudio.

Evaluacin de Pavimentos Actualmente, la va se encuentra construida a nivel de trocha carrozable, y mejorada en algunos tramos con una pequea capa de afirmado, siendo la estructura existente un Pavimento con Superficie de Rodadura No Pavimentada, a nivel de Afirmado, el cual se encuentra en gran parte en mal estado de conservacin, debido a que su plataforma presenta: baches, ahuellamientos y un encalaminado que dificulta el trnsito vehicular.Durante los trabajos de campo efectuados se determin el estado de servicio del camino, evalundose el camino en cuatro clasificaciones basado en el estado de servicio en la que se encuentran, como son:Muy malo:Presenta muy fuertes ahuellamientos, inexistente o muy mal drenaje, no uniforme y transito muy difcil a intransitable. Malo:Presenta ahuellamiento moderado, mal drenaje y transito difcil.Regular:Va relativamente uniforme, ligeros huellamientos, algunas gravas sobresalientes, transito uniforme.Bueno:Va uniforme, buen estado de transitabilidad.

De la Evaluacin Vial realizada, se logra concluir que la va en estudio predomina un pavimento en estado malo, hay tramos de afirmado donde se encuentra ausente o muy erosionada la capa de suelo, por lo que el terreno natural se encuentra a la vista formando parte de la superficie de rodadura. En dichos sectores existe la presencia de capas de material granular que fueron colocados por motivos de transitabilidad, pero sus espesores son tan pequeos que no deben ser considerados como un mejoramiento.Asimismo, el trazo horizontal propuesto trata de aprovechar al mximo la plataforma existente de la va, sin embargo existen zonas crticas y criterios de vulnerabilidad ambiental que han generado un trazo y diseo geomtrico que recorre zonas no pavimentadas, y aunado a las deficiencias de la va debidas a la escasez de obras de drenaje, hacen que el Estudio de Mecnica de Suelos recomiende los trabajos de Mejoramiento de terreno natural empleando material adicionado de cantera en la va y que el Diseo del Pavimento no considere el aporte estructural de la va existente.

Antecedentes Para El DiseoActualmente, la va se encuentra construida a nivel de trocha carrozable, y mejorada en algunos tramos con una pequea capa de afirmado, siendo la estructura existente un Pavimento con Superficie de Rodadura No Pavimentada, a nivel de Afirmado, el cual se encuentra en gran parte en mal estado de conservacin, debido a que su plataforma presenta: baches, ahuellamientos y un encalaminado que dificulta el trnsito vehicular.Durante los trabajos de campo efectuados se determin el estado de servicio del camino, evalundose el camino en cuatro clasificaciones basado en el estado de servicio en la que se encuentran, como son:Muy malo:Presenta muy fuertes ahuellamientos, inexistente o muy mal drenaje, no uniforme y transito muy difcil a intransitable. Malo:Presenta ahuellamiento moderado, mal drenaje y transito difcil.Regular:Va relativamente uniforme, ligeros huellamientos, algunas gravas sobresalientes, transito uniforme.Bueno:Va uniforme, buen estado de transitabilidad.

De la Evaluacin Vial realizada, se logra concluir que la va en estudio predomina un pavimento en estado malo, hay tramos de afirmado donde se encuentra ausente o muy erosionada la capa de suelo, por lo que el terreno natural se encuentra a la vista formando parte de la superficie de rodadura. En dichos sectores existe la presencia de capas de material granular que fueron colocados por motivos de transitabilidad, pero sus espesores son tan pequeos que no deben ser considerados como un mejoramiento.Asimismo, el trazo horizontal propuesto trata de aprovechar al mximo la plataforma existente de la va, sin embargo existen zonas crticas y criterios de vulnerabilidad ambiental que han generado un trazo y diseo geomtrico que recorre zonas no pavimentadas, y aunado a las deficiencias de la va debidas a la escasez de obras de drenaje, hacen que el Estudio de Mecnica de Suelos recomiende los trabajos de Mejoramiento de terreno natural empleando material adicionado de cantera en la va y que el Diseo del Pavimento no considere el aporte estructural de la va existente..

Trafico El nmero acumulado de cargas de Eje Equivalente de diseo (8.20 Ton.) que circula por las vas de acceso durante la vida til prevista, se ha determinado en base a los trabajos de gabinete efectuados y a los respectivos anlisis correspondientes para cada caso. Teniendo en cuenta que la estructura del pavimento estar conformada por una carpeta asfltica en caliente, se adoptar 20 aos como periodo de vida til, con fines de diseo de la estructura del pavimento. Por lo general se debe establecer el primer ao de servicio (Ao Base), teniendo en cuenta los aos correspondientes a trmites administrativos, proceso de licitacin y ejecucin de obra. Cuando la va est concluda se considera como primer ao de vida de la estructura y por lo tanto se deber estimar los aos respectivos que corresponda al ao verdadero de estructura, tanto al inicio como al final del servicioLa proyeccin del trfico, se elabora teniendo en cuenta el nmero acumulado de repeticiones de Ejes Equivalentes de carga por Eje Equivalente de diseo (8.2 Tn), para un solo sentido, en un periodo de vida til de (n) aos y una tasa de crecimiento (r) y que sta circular por el carril de diseo durante la vida til prevista.Conteo de Trfico VehicularLos conteos volumtricos realizados tienen por objeto conocer los volmenes de trfico que soporta la carretera en estudio, as como su composicin vehicular y variacin diaria.En el siguiente cuadro de IMD Anual 2007, presenta la composicin del trfico por tipo de vehculos del Tramo Ajoyani - Salviani, la estacin se ubic en la localidad de AjoyaniCUADRO: IMD ANUAL 2007ESTACION E - 1 (HUAYOCHACA)ESTACINAjoyaniTRAFICO NORMAL Y TRAFICO GENERADO

AUTOCAMIONETA RURALMICROBUSC 2EC 3EC 4EIMD (Veh/da)

VOLUMEN DE TRNSITO POR DA DE LA SEMANA59031018

TRAFICO DESVIADO 100% DEL ACTUAL59031018

IMDA TOTAL1018062036

Proyeccin Del Trfico VehicularDe acuerdo al contenido del Estudio de Trfico del presente proyecto de Octubre del ao 2007, a continuacin se presenta el cuadro de Tasas de Crecimiento del Trfico por Tipo de Vehculo, el cual presenta la tasa anual para vehculos como auto, camioneta rural y camin, de los cuales se observa diferencias sustanciales en sus valores. Es importante hacer notar, que por lo general la composicin de vehculos ligeros tiene menor implicancia en la degradacin del pavimento.CUADRO: TASAS DE CRECIMIENTO DEL TRFICO POR TIPO DE VEHCULOTASAS DE CRECIMIENTO

TIPO DE VEHICULOTIPO DE TASA2007 - 2028

VEHICULOS LIGEROS(AUTOMOVIL, CAMIONETAS, MICROS)INGRESO PERCAPITA2.00 %

VEHICULOS PESADOS(OMNIBUS, CAMIONES, TRAYLERS)TASA DE CRECIMIENTO PBI5.00 %

De acuerdo al Manual de Diseo de la Gua AASTHO, el crecimiento de trnsito se puede calcular utilizando una frmula simple:Tn = To (1+i)n-1Donde:Tn = Trnsito proyectado al ao n en veh/daTo = Trnsito actual (ao base o) en veh/dan = Aos del perodo de diseoi = Tasa anual de crecimiento del trnsito. Definida en correlacin con la dinmica de crecimiento socio-econmico(*) normalmente entre 2% y 6% a criterio del equipo del estudio.

CUADRO: PROYECCIN DEL TRFICO - IMD PROMEDIO (VEHICULO/DIA)ESTACION E - 1 (HUAYOCHACA)ESTACINE - 1

AUTOSCAMIONETA RURALMICROBUSC 2EC 3EC 4EIMD (Veh/da)

IMDA TOTAL20071018062036

2007 2008Ao Base (Ao Cero)1018062036

2009 2013Periodo de 5 aos1120083042

2014 2018Periodo de 10 aos12220104048

2019 2023Periodo de 15 aos14240135056

2024 2028Periodo de 20 aos15270176065

Fuente: Estudio de Trfico - Asfaltado de la Carretera Huayochaca - Cajay, Octubre 2007.Nmero Acumulado De Repeticiones De Ejes EquivalentesLa gua AASHTO, considera como parmetro de diseo el Nmero esperado de repeticiones de ejes equivalentes a 8.2 Tn en el periodo de diseo (W18), el cual corresponde al EAL afectado por coeficientes que representan el sentido y el nmero de carriles que tendr la va.W18 = DD x DL x EAL

Donde:EAL = Numero de ejes equivalentes a 8.2 tn en el periodo de diseo.DD = Es un factor de distribucin direccional. Por lo general se considera 0.5DL = Factor Carril, en funcin al porcentaje para ejes de porcentaje para ejes de 8.2 Tn en cada direccin.

El nmero acumulado de repeticiones de Ejes Equivalentes de 8.2 Tn, para un solo sentido, en un perodo de vida til de (n) aos y una tasa de crecimiento (r), se calcul con la expresin siguiente (recomendada por las guas de diseo (AASHTO):

EAL8.2 Tn (n aos) =365*(IMDom*FDom+IMD2eli*FD2eli+IMD2e*FD2e+IMD3e*FD3e+IMDa*FDa)x [(1+i)^n -1]2 Ln(1+r) Donde:N= Nmero de Ejes Equivalentes AcumuladosIMD= ndice Medio DiarioFD= Factor Destructivor= Tasa de crecimienton= Perodo de Diseoom= mnibus2eli= Camin de 2 ejes ligeros2 e= Camin de 2 ejes3 e= Camin de 3 ejesa = Articulados

En cuanto a los factores de carga, o destructivos, se presentan en el siguiente cuadro de Factores de Carga, que relacionan al tipo de vehculos con valores tomados para la estacin contemplada en el estudio de trfico de referencia.CUADRO: FACTORES DE CARGATIPO DEVEHICULOEJE SIMPLE2 NEUMATICOSEJE SIMPLE4 NEUMATICOSEJE TANDEMEJE TRIDEMTOTAL

MICROBUS 2E0,68303.3023003.9853

Camin 2 Ejes (C 2E)0,683002.019202.7022

Camin 3 Ejes(C 3E)0,68302.01921.42044.1226

Camin 4 Ejes(C 4E)0,68306.60452.019209.3067

Elaboracin: El Consultor (Valores asignados de acuerdo al peso mximo reglamentario)

Con los insumos detallados y la expresin de N, se ha realizado la estimacin del trfico de diseo. El cuadro de Actualizacin y Proyeccin del Trfico, presenta el clculo para el trfico esperado de la estacin de Huayochaca.CUADRO: ACTUALIZACIN Y PROYECCIN DEL TRFICODETALLEMICROBUS 2EC 2EC 3EC 4EIMD acum.

IMD i06208

FD i3.98532.70224.12269.3067

EJES EQUIVALENTES:EE= SUMA (IMDi * Fdi)

EE 2007016.2138.245024.458

TASAS DE CRECIMIENTO ( r )

2009 2013 (5 aos)5.005.005.005.00-

2014 2018 (10 aos)5.005.005.005.00-

2019 2023 (15 aos)5.005.005.005.00-

2024 2028 (20 aos)5.005.005.005.00-

ACTUALIZACION AL AO BASE: EE(2008)=EE(2007)*(1+r)n

EE 2009 (*)017.2348.764025.998

PROYECCIONN=365/2 * (EE2008) * ((1+r)n - 1)/ LN(1+r)Ni

2007 2009Ao Base (Ao Cero)Finalizacin de Obra03,145.2051,599.49004,744.694

2009 2013Periodo de 5 aos016,731.7358,508.900025,240.635

2014 2018Periodo de 10 aos036,222.74218,421.025054,643.767

2019 2023Periodo de 15 aos058,928.06229,967.783088,895.845

2024 2028Periodo de 20 aos085,377.77443,418.7470128,796.521

Fuente: El Consultor (La actualizacin al Ao Base considera que la apertura de la va al trnsito estar prevista para el ao 2009)

En resumen se tiene el siguiente cuadro:

CUADRO: ANLISIS DEL TRFICO PROYECTADOTRAMO HOMOGENEOUNICO:PERIODOEJES EQUIVALENTES ACUMULADOS (1x10^6)PERIODO DE DISEO (AO)

Santiago de Cao (Inicio del tramo):Km 03+100Huanchaco (Fin del tramo):Km 18+737.4720080.005Ao Base

2009 20130.02505

2014 20180.05510

2019 20230.08915

2024 20280.12920

Elaboracin: El Consultor

Se aplicar lo indicado en el presente cuadro considerando un PERIODO DE DISEO DE 10 y 20 AOS para una estructura de una Carpeta Asfltica en Caliente (Pavimento con Superficie de Rodadura Pavimentada).Condiciones De Sub-rasanteEl suelo de la subrasante es la capa superficial de las explanaciones y sobre el que se construye la estructura del pavimento. El diseo del espesor del pavimento se basa en el valor de resistencia mecnica de este suelo. El CBR de la subrasante que ser utilizado en el diseo, se elegir en base a criterios estadsticos.Para la Evaluacin de la subrasante, se efectuaron calicatas de 1.50 m. de profundidad; los materiales fueron clasificados obtenindose un perfil estratigrfico, el mismo que facilit la determinacin de secciones homogneas.Evaluando la totalidad de la informacin disponible en el Estudio Geotcnico, se pudo obtener la siguiente configuracin del suelo de la subrasante de la va, el cual es resumido en el presente cuadro: CUADRO: TIPOS DE SUELOS DE SUB-RASANTETIPOTIPO DE SUELOW (%)Limites deGravasArenasFinos

Consistencia (%)

LLLPIP(%)

IGM5.1023.38NTNP43.7042.3014.00

IIGM5.4023.80NTNP43.1042.5014.4

IIIGM5.4023.20NTNP43.6041.9014.50

Del perfil estratigrfico se puede establecer un sector homogneo conformado por suelos de sub-rasante predominantes de Gravas Limosas (GM) y que pueden ser agrupados en una zona claramente definida por el tipo de suelo que predomina.Con los resultados obtenidos de los ensayos de laboratorio. Se procedi a correlacionar los suelos encontrados y determinar el CBR para el diseo del pavimento.De esta manera tenemos el siguiente cuadro resumen de ensayos CBR realizados:

CUADRO: RESUMEN DE ENSAYOS C.B.R. SUB-RASANTECalicataMuestraProfundidadProgresiva ( KM )SUCSAASHTOM.D.SO.C.HCBR %

(m)gr/cm3%100%95%

MDS MDS

C-01M-010.00 -1.5002 + 500 KMGMA-1b (0)2.2256.5077.636.8

Un criterio recomendado por el Instituto del Asfalto para carreteras de primer orden, establece que debe tomarse como CBR de diseo aquel valor que sea igual o menor que el 75% del total de valores de una seccin determinada, cuando el trfico previsto es mayor a 1x10^4 y menor a 1x10^6 de ejes equivalentes, como es el caso del presente proyecto CUADRO: VALOR DE DISEO DEL PERCENTILNIVEL DE TRFICO(ESAL)PERCENTIL DE DISEO(%)

Menor a 104 60

Entre 104 y 10675

Mayor a 106 87.5

Fuente: Instituto Americano del Asfalto.En consecuencia, debido a que el Trafico proyectado es de 0.055x10^6 a los 10 aos y de 0.129 x10^6 a los 20 aos, el CBR de diseo que se utilizar, ser aquel que represente al percentil 75% de los valores de CBR.Con los valores de CBR, se procedi a evaluar el percentil, mediante el Cuadro: Valor de CBR Percentil, en el cual se tabulan los valores de CBR y se ordenan para la grfica respectiva del cual se tomar aquel valor correspondiente al 60.0% percentil.CUADRO: ANALISIS DEL VALOR SOPORTE (C.B.R.) TRAMO HOMOGENEO UNICO:PROGRESIVA ( KM )CLASIFICACION SUCSCBR(95% de MDS)P60.0

(Inicio del tramo):Km 00+000(Fin del tramo):Km 05+60002 + 500 KMGM36.8028.30%

Fuente: Estudio Geotcnico 2007.

VALORES CBR DEL TIPO DE SUELO GM: 20% - 80%

Diseo de Espesores del Pavimento Los mtodos de estimacin de los espesores del pavimento, en esta seccin, estarn orientados a estructuras de bajo transito, el cual resalta un diseo optimo. PERIODO DE DISEO Teniendo en cuenta que la estructura del pavimento estar conformada por una carpeta asfltica en caliente (Pavimento con Superficie de Rodadura Pavimentada), se adoptar un Periodo de Diseo de 10 y 20 AOS, con fines de diseo de la estructura del pavimento.

MTODO DE DISEO DE LA AASHTO 1993La metodologa de diseo de pavimentos de la AASHTO, proveniente de la Guide for Design of Paviment Structures, edicin 1993 publicada por la American Association of State Highway and Transportation Officials, requiere de la determinacin de parmetros bsicos que sirven de datos para el clculo de espesores del pavimento, estn referidos al Trfico (EAL), el valor del Mdulo Resilente (Mr psi) y otros derivados.La frmula general que gobierna el nmero estructural de diseo, presenta la expresin siguiente:

Donde:W18= Numero proyectado de carga equivalente de 18 kip (18000 lb) de aplicacin de carga axial simples.Zr= Desviacin estndar normalSo= Error estndar combinado del trafico proyectado y del comportamiento proyectadoPSI= Diferencia entre ndice de serviciabilidad inicial, por, y el ndice de serviciabilidad terminal, ptMR= Modulo resilente (psi)SN= Numero estructural indicativo del espesor total del pavimento requerido

Parmetros De Diseo Trfico.- El nmero acumulado de cargas de Eje Equivalente de diseo (8.20 Ton.) que circula por las vas de acceso durante la vida til prevista, se ha determinado en base a la informacin de trfico correspondiente al Estudio de Trfico del Proyecto: Asfaltado de la Carretera Huayochaca Cajay, de Octubre del ao 2007.En resumen se tiene el siguiente cuadro:

CUADRO: ANLISIS DEL TRFICO PROYECTADO 10 Y 20 AOSPERIODOEJES EQUIVALENTES ACUMULADOS (1x10^6)PERIODO DE DISEO(AO)

20082008 20182019 20280.0050.0550.129Ao Base1020

Fuente: Estudio Geotcnico

Se aplicar lo indicado en el presente cuadro considerando un periodo de diseo de 10 y 20 aos para una estructura de un Pavimento Flexible a nivel Carpeta Asfltica.

Nivel De Confiabilidad, REs un concepto que incorpora un cierto grado de certeza al proceso, para garantizar que las deferentes alternativas durarn el periodo de diseo. Es un parmetro importante que toma en cuenta las variaciones en las predicciones del trfico y del funcionamiento, proporcionando un nivel de confianza predeterminado, de que las secciones del pavimento sobrevivirn. En este caso, adoptamos una Confiabilidad (R) de 95%, correspondiente al promedio del rango en Vas Principales, que equivale a una Desviacin Estndar Normal (Zr) de -1.645.

Desviacin Estndar Total, SoLa gua considera los casos en que se tome en cuenta la variacin del trfico futuro (0.49 para pavimentos flexibles), en que no se tome en cuenta est variacin (0.44 para pavimentos flexibles) y el rango obtenido de la carretera experimental AASHTO (0.40 0.50 para pavimentos flexibles). En este caso se adoptar un valor de 0.45.

Modulo Resilente De Subrasante, MrSegn AASHTO, recomienda que el MR(psi) = 4,326 * Ln(CBR) + 241, para materiales granulares con CBR de Sub-rasante: CBR > 20%.Asimismo, en el Estudio de Suelos del Proyecto: en funcin a la condicin estructural del terreno de fundacin, se ha sectorizado en un nico sector homogneo de regular capacidad de soporte, conformado por suelos de sub-rasante predominantes de Gravas Limosas (GM), cuyas capacidades de resistencia a la traccin medidas mediante los ensayos CBR (California Bearing Ratio) empleando la norma ASTM D-1883, varan desde 20.0% hasta 36.80% al 95% de la Mxima Densidad Seca del Proctor Modificado.En el siguiente cuadro, se puede apreciar los valores calculados para cada caso, de acuerdo a los tipos de suelo que se han encontrado en los diferentes tramos homogneos.CUADRO: VALORES DEL MODULO RESILENTE (Mr)TRAMO HOMOGENEO UNICO: CBR DE DISEO AL 75% PERCENTILMODULO RESILENTE, Mr (Psi)MR=4,326*Ln(CBR)+241

(Inicio del tramo):Km 00+000(Fin del tramo): Km 05+60028.30%14,702.22

Elaboracin: El Consultor

Perdida De Servicialidad, PsiLa gua sugiere el uso de un ndice de Serviciabilidad Inicial Pi, de 4.2 para pavimentos flexibles y un Indice de Serviciabilidad Final Pt, de 2.0 para carreteras con una clasificacin menor a las autopistas luego en este caso: PSI = 4.20 2.00 = 2.20Clculo De Espesores Mtodo Aashto 1993Para la determinacin de los espesores de las capas que conforman la estructura del pavimento se ha empleado la metodologa AASHTO que considera principalmente los parmetros de relacin soporte (CBR), ejes equivalentes acumulados, el factor ambiental, la tasa de crecimiento y el periodo de diseo.En principio se ha establecido dos periodo de diseo, el primero de 10 aos y el segundo de 20 aos (requeridos por el Proyecto). Por otro lado del perfil estratigrfico se observa un tramo homogneo, de acuerdo a la calidad del suelo. Bajo este contexto se establece la siguiente estructuraDe la aplicacin de la metodologa de diseo correspondiente al mtodo AASHTO y de las condiciones iniciales, se obtiene los correspondientes nmeros estructurales SN (Structural Number) a cubrir la demanda de las solicitaciones de carga.La expresin que relaciona el nmero estructural con los espesores de capa es:SN = a1D1 + a2m2D2 + a3m3D3Donde:a1, a2, a3: Coeficientes Estructurales de capa.m2, m3: Coeficientes de Drenaje.D1, D2, D3: Espesores de CapaEste valor de SN, permitir las diferentes combinaciones de capas integrantes de la estructura del pavimento. A fin de cubrir el nmero estructural (SN) determinado, se adoptaron los siguientes coeficientes:

CAPACoeficiente Estructural de CapaCoeficientes de Drenaje.CBRModulo Resilente, Mr (Psi)

Carpeta Asflticaa1=0.44------

Basea2=0.14m2 = 1.00 100.0% 20,163

Elaboracin: El Consultor

CUADRO: RESUMEN DE DATOS BASICOS DEL DISENODISEO DE PAVIMENTOS 10 AOS

PARMETROSTRAMO HOMOGENEO

CBR Diseo de Subrasante28.30%

Modulo Resiliente Subrasante, Mr14,702.22 Psi

Nivel de Confiabilidad, R95.0%

Variable Aleatoria Normal Estndar (Zr) asociado al Nivel de Confiabilidad de 95.0%1.645

Desviacin Estndar Total, So0.45

Indice de Serviciabilidad Inicial Pi4.20

Indice de Serviciabilidad Final Pt2.00

Perdida Serviciabilidad, PSI2.20

Ejes Equival. Acumulados, EAL0.055 x 10^6

Nmero Estructural, SN requerido1.74

Espesor Carpeta Asfltica3.75 cm

Espesor Base Granular20.0 cm

Espesor Total adoptado.23.75 cm

Nmero Estructural, SN adoptado1.78

SN adoptado SN requeridoOK

HOJA DE CALCULO DE ESPESORES MINIMOS PARA 10 AOS

(*) Metodologa de Diseo de Pavimentos: AASTHO 1993.

CUADRO: RESUMEN DE DATOS BASICOS DEL DISENODISEO DE PAVIMENTOS 20 AOS

PARMETROSTRAMO HOMOGENEO

CBR Diseo de Subrasante28.30%

Modulo Resiliente Subrasante, Mr14,702.22 Psi

Nivel de Confiabilidad, R95.0%

Variable Aleatoria Normal Estndar (Zr) asociado al Nivel de Confiabilidad de 95.0%1.645

Desviacin Estndar Total, So0.45

Indice de Serviciabilidad Inicial Pi4.20

Indice de Serviciabilidad Final Pt2.00

Perdida Serviciabilidad, PSI2.20

Ejes Equival. Acumulados, EAL0.129 x 10^6

Nmero Estructural, SN requerido2.00

Espesor Carpeta Asfltica5.0 cm

Espesor Base Granular20.0 cm

Espesor Total adoptado.25.0 cm

Nmero Estructural, SN adoptado2.01

SN adoptado SN requeridoOK

(*) Metodologa de Diseo de Pavimentos: AASTHO 1993.

HOJA DE CALCULO DE ESPESORES MINIMOS PARA 10 AOS

RESUMEN DE ESPESORES CALCULADOSA continuacion se muestra el resumen de Espesores calculados con los diferentes periodos de diseo adoptados:CUADRO: RESUMEN DE ESPESORES CALCULADOS PERIODO DE DISEO: 10 AOSTRAMO HOMOGENEOUNICO:METODOSPERIODO DE DISEOCARPETA ASFALTICA EN CALIENTECARPETA ASFALTICA EN CALIENTEESPESOR TOTAL

(Inicio del tramo):Km 00+100 (Fin del tramo):Km 05+600AASHTO 199310 AOSE1 = 3.75 cmE2 = 20 cm23.75 cm

20 AOSE1 = 5.00 cmE2 = 20 cm25.00 cm

Elaboracin: El Consultor

SELECCIN DE ALTERNATIVA, ESPESORES ADOPTADOS Y PERIODO DE DISEO PTIMOSe ha efectuado el diseo del pavimento del Estudio Definitivo: Asfaltado de la Carretera Huayochaca Cajay, tomando como base la informacin de trfico y de suelos determinados en campo y laboratorio. Si bien en la Gua AASTHO para el Diseo de Pavimentos recomienda periodos de diseo de 10 y 20 aos, por la naturaleza del proyecto se trata de un pavimento en carpeta asfltica en caliente con recubrimiento (con superficie de rodadura pavimentada), por lo que sera conveniente considerar, los diseados para un perodo de 10 aos considerando un mantenimiento peridico de cada 10 aos de acuerdo al relevamiento de fallas y nivel de servicialidad.Para el caso del diseo de 20 aos, se propone que en todo caso se considere como espesores constantes la capa de Base Granular establecida para 10 aos y la carpeta a colocar de 2.50 cm. Luego de los 10 aos se colocar el refuerzo necesario segn el nuevo relevamiento de fallas, valor de rugosidad, deflectometra y nuevo estudio de trfico. Razones por las cuales se recomienda la ejecucin para el Periodo de Diseo de 10 aos y no de 20 aos.Para el caso del diseo de 10 aos, se propone una estructura del pavimento compuesta por dos elementos estructurales obtenidos mediante la metodologa AASTHO 1993: Primero: Una Capa de Base Granular (con CBR = 80% mnimo, referido al 100% de la MDS y compactada al 100% de la MDS) de espesor = 0.20m (establecida para 10 aos) a ser colocada sobre la Subrasante con Mejoramiento de terreno natural empleando material adicionado de cantera (espesor mnimo = 20 cm) en los tramos de la va cuyo CBR de Subrasante sea inferior a 20% (referido al 95% de la MDS). Segundo: Una Carpeta Asfltica en Caliente (con Cemento Asfltico PEN 85 100 o PEN 120 150) de espesor = 3.75 cm (establecida para 10 aos), a ser colocada sobre la Base Granular del proyecto.De acuerdo a los criterios mencionados anteriormente, se tienen los siguientes espesores adoptados del pavimentos:ESPESORES ADOPTADOS DEL PAVIMENTO: PERIODO DISEO RECOMENDADO: 10 AOS

PARMETROSTRAMO HOMOGENEO UNICO:

Espesor Carpeta Asfltica3.75 cm

Espesor Base Granular20.0 cm

Espesor Total adoptado.23.75 cm

Elaboracin: El Consultor (Ver Hoja de Clculo de SN y Clculo de Espesores Mnimos)

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESConclusiones De acuerdo al anlisis del trfico realizado y la evaluacin de las caractersticas de los suelos de la sub-rasante, se ha considerado conveniente que para el diseo del pavimento se agrupe en un solo tramo homogneo Los datos bsicos de diseo para el nico tramo homogneo se resumen en los siguientes cuadrosDATOS BSICOS DEL DISEO(Unico Tramo Homogeneo: Km 00+000 Km 05+600)Periodo de DiseoCBR de Diseo de la Sub-rasante Trfico deDiseoSN

10 aos28.30%0.055 x 10^61.74

20 aos28.30%0.129 x 10^62.00

Los espesores del pavimento se resumen a continuacin.

ESPESORES DEL PAVIMENTO(Unico Tramo Homogeneo: Km 00+000 Km 05+600)Tipo de MaterialPeriodo de diseoDe 10 aos

Pulg.cm.

Carpeta Asfltica en Caliente1.53.75

Base Granular820.0

Para el caso del diseo de 10 aos, se propone una estructura del pavimento compuesta por dos (02) elementos estructurales obtenidos mediante la metodologa AASTHO 1993: Primero: Una Capa de Base Granular (con CBR = 80% mnimo, referido al 100% de la MDS y compactada al 100% de la MDS) de espesor = 0.20m (establecida para 10 aos) a ser colocada sobre la Subrasante con Mejoramiento de terreno natural empleando material adicionado de cantera (espesor minimo = 20 cm) en los tramos de la va cuyo CBR de Subrasante sea inferior a 20% (referido al 95% de la MDS). Segundo: Una Carpeta Asfltica en Caliente (con Cemento Asfltico PEN 85 100 o PEN 120 150) de espesor = 3.75 cm (establecida para 10 aos), a ser colocada sobre la Base Granular del proyecto. Al efectuarse la conformacin de la explanacin, la superficie remanente deber perfilarse y compactarse al 95% del Prctor Modificado. Debido a que en las consideraciones de diseo se ha tenido en cuenta Valores CBR desde 20% hasta 36.8%, en los tramos de la va cuyo CBR de Subrasante y/o terreno natural sea inferior a 20% (referido al 95% de la MDS), se deber efectuar un Mejoramiento de terreno natural y/o Sub-rasante empleando material adicionado de cantera en un espesor mnimo de 20 centmetros. El enemigo nmero uno de los pavimentos es el agua, por lo que se recomienda en cualquier caso, controlarla mediante las obras de drenaje superficial ms apropiada.Recomendaciones Si bien en la Gua AASTHO de Diseo de Pavimentados recomienda periodos de diseo de 10 y 20 aospor la naturaleza del proyecto se trata de un pavimento en carpeta asfltica en caliente con recubrimiento (con superficie de rodadura pavimentada), por lo que sera conveniente considerar, los diseados para un perodo de 10 aos considerando un reforzamiento de la carpeta asfltica a los 10 aos de vida til, de acuerdo al relevamiento de fallas y nivel de servicialidad. Para el caso del diseo de 20 aos, se propone que en todo caso se considere como espesores constantes la capa de Base Granular establecida para 10 aos y la carpeta a colocar de 2.50 cm. Luego de los 10 aos se colocar el refuerzo necesario segn el nuevo relevamiento de fallas, valor de rugosidad, deflectometra y nuevo estudio de trfico. Razones por las cuales se recomienda la ejecucin para el Periodo de Diseo de 10 aos y no de 20 aos La Subrasante deber ser removida eliminando todo material contaminante y posteriormente compactada (al 95% de la MDS) con el contenido de humedad inherente a dicho material, para luego proceder a colocar el relleno y la estructura del pavimento propuesta. La buena calidad y permanencia de la obra deviene de efectuar un control permanente de los parmetros de calidad de los materiales antes y durante la ejecucin de la obra (proceso constructivo). Por tanto se deber aplicar en forma estricta y adecuada las Especificaciones Tcnicas y procedimientos utilizados en Ingeniera para la explotacin de las Canteras, fundamentalmente tomando en consideracin la variabilidad horizontal y vertical que presentan las mismas por su gnesis, as como el control permanente de las caractersticas fsico mecnicas de los agregados en relacin con los volmenes explotados. Para garantizar la permanencia del pavimento, se recomienda que el pavimento tenga un mantenimiento rutinario, preventivo y correctivo durante el periodo de duracin previsto. Las recomendaciones sealadas en el presente Estudio debern ser concordantes con las Especificaciones Tcnicas Generales para Construccin de Carreteras del MTC (EG 2000).

ALUMNO : HUARACHA VELASQUEZ RONALD MILTONCODIGO : 055410Pgina 9