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Planeacion y Factibilidad de Proyectos
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Constructores en Vías Terrestres
CARRETERA: TUXPAN - TAMPICO
TRAMO: NARANJOS (Amatlán) - CEBADILLA
SUBTRAMO: DE KM 553+700 AL KM 606+500
ORIGEN: ENTRONQUE NARANJOS
Constructores en Vías Terrestres
ESTUDIO GEOTECNICO Y DISEÑO DE PAVIMENTO
CONTENIDO:
I.- GENERALIDADES.
II.- CARACTERÍSTICAS DEL PROYECTO
III.- ESTUDIO GEOTECNICO.
- Observaciones generales.- Observaciones particulares.- Informe de suelos.
IV.- BANCOS DE MATERIALES.
V.- ESTUDIO DE PAVIMENTO.
VI.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.
I.-GENERALIDADES.
Constructores en Vías Terrestres
La empresa “Constructores
en Vías Terrestres” a fin de
mejorar la vialidad y la
intercomunicación entre
comunidades contiguas, así como
retroalimentarlas con los trazos
nuevos de autopistas, se propone
la proyección del subtramo
faltante para generar un circuito
entre la zona centro y la ciudad
de Tampico, que formara parte
integral de la carretera troncal
México-Tuxpan-Tampico, por lo que se propone la Proyección del Tramo
Tuxpan - Tampico, en su subtramo Naranjos – Cebadilla, para lo cual se
efectuarán los estudios geotécnicos y diseño de pavimento a lo largo del
eje de proyecto del subtramo mencionado con una meta de cincuenta
kilómetros.
El presente estudio forma parte del proyecto integral, cuyo
objetivo principal es proporcionar las características geotécnicas de los
materiales que forman el terreno de sustentación y recomendar su
posible utilización y tratamiento en la construcción de las terracerías.
ENTORNO GEOGRAFICO
Constructores en Vías Terrestres
Localización
La zona de estudio se localiza al
noreste del estado de Veracruz.
Geográficamente se encuentran
entre las coordenadas 21º 19’ y 21º
38’ de latitud norte y 97º 39’ y 97º
51’ de longitud Oeste.
Clima
La ubicación geográfica de
Veracruz le confiere características
tropicales, pero éstas son modificadas
en parte por la influencia de las
serranías, fundamentalmente en el
centro-oeste. Como consecuencia de
lo anterior, los climas se distribuyen
paralelos a la costa, en dirección
noroeste-sureste, de la siguiente
manera: cálidos, semicálidos, templados, semifríos, fríos y semisecos, en
los cuales predominan las lluvias de verano.
La zona de estudio presenta un Clima cálido húmedo y subhúmedo,
son los que comprenden una mayor área, aproximadamente un 80% de
territorio veracruzano, se distribuyen en las Llanuras Costeras del Golfo
Norte y del Golfo Sur, a una altitud máxima de 1,000 m. En estas
regiones, la temperatura del mes más frío es superior a 18° C y la media
anual mayor de 22°C.
Constructores en Vías Terrestres
Sismicidad
La zona en que se aloja el tramo en estudio no presenta problemas
de tectónica. En cuanto a sismicidad se refiere, de acuerdo a la
Regionalización sísmica de la República Mexicana el estado de Veracruz
se localiza en la zona Sísmica B, es decir de baja a media intensidad,
además de que no se observan zonas potenciales de inestabilidad.
Tipo de drenaje
En los lomerios por los que atraviesa el tramo en estudio, así como en
las formaciones montañosas aledañas a este, el tipo de drenaje que se
observa es el clasificado como: Dendrítico.
Fisiografía
El Estado de Veracruz abarca áreas que corresponden a siete
provincias o regiones fisiográficas del país, la zona de estudio se ubica
en la Provincia de la llanura costera del golfo norte, esta provincia se
extiende paralela a las costas del Golfo de México, desde el río Bravo
hasta la zona de Nautla, Veracruz. Los climas en esta región van de los
secos cálidos y semicálidos del norte a los cálidos subhúmedos y
húmedos del sur. La vegetación se ajusta a dicho patrón climático, con
matorrales submontanos y tamaulipecos en la porción boreal y selvas en
la austral. En territorio veracruzano se encuentran áreas que
corresponden a las subprovincias: Llanuras y Lomeríos y Llanura Costera
Tamaulipeca. La zona de estudio pertenece a la Subprovincia de las
Llanuras y Lomeríos la mayor parte del sur de esta subprovincia queda
incluida dentro de Veracruz, donde abarca 20 792.50 km cuadrados de
la superficie total estatal. En el norte de la entidad se encuentra gran
parte de la cuenca baja del Pánuco, en la que dominan llanuras aluviales
y salinas, inundables y con lagunas permanentes asociadas con
lomeríos. Hacia el sur, hasta el valle de Tuxpan, siguen extensos
Constructores en Vías Terrestres
sistemas de lomeríos suaves asociados con llanos y algunos con
cañadas. Junto a la sierra, al occidente, se localiza el amplio valle de
laderas tendidas por el que fluye el río Moctezuma. Al oeste, cerca de la
sierra, hay mesetas constituidas de sedimentos antiguos.
Geología
La Provincia Llanura Costera del Golfo Norte, comprende gran parte
del norte del estado, desde el límite con Tamaulipas hasta el sur de
Papantla, donde se localizan las elevaciones del Eje Neovolcánico; su
límite occidental lo constituye la Sierra Madre Oriental y hacia el oriente
el Golfo de México. Los afloramientos más extensos corresponden a
rocas sedimentarias detríticas del Terciario, depositadas en la Cuenca
Tampico-Misantla. Las rocas más antiguas en esta región son las del
Cretácico Superior, en tanto que las más recientes son depósitos de
suelos, formados por materiales detríticos derivados de las rocas
preexistentes. En esta provincia existe una gran diversidad de rocas
representativas de los diferentes periodos geológicos, específicamente
del Cretácico Superior, Paleoceno, Eoceno, Oligoceno, Mioceno, así como
rocas volcánicas.
Vegetación
Dentro de los tipos de vegetación que se desarrollan en el estado, en
orden decreciente de abundancia, se encuentran: selvas alta
perennifolia, baja caducifolia y mediana subperennifolia; bosque
mesófilo, manglar, sabana, bosques de pino-encino, de encino-pino y de
pino; tular, palmar, popal, vegetación de dunas costeras y matorral con
izotes. Veracruz es uno de los estados que mayor aporte hace al sector
agropecuario del país. Su producción es alta y variada, ligada
principalmente al temporal. Ocupa un lugar destacado por el número
que genera de productos básicos, entre ellos arroz, chile verde, haba y
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papa; de frutales, naranja, plátano y mango; y de productos
industrializables como caña de azúcar y tabaco. El pastizal cultivado se
desarrolla por todo el territorio, pero fundamentalmente en la Llanura
Costera del Golfo Norte. Las especies que se siembran frecuentemente
son: estrella africana, guinea o privilegio, pangola y jaragua.
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II.- CARACTERÍSTICAS DEL PROYECTO.
La vialidad objeto de este estudio tiene como meta una longitud
de 50 Kilómetros, el Proyecto contempla la construcción del cuerpo
nuevo troncal de 12.0 metros de corona, contando con dos carriles de
circulación de 3.50 metros y acotamientos laterales de 2.50 metros.
El proyecto tiene por objeto brindar a los pobladores locales,
comerciales y turísticos, una vía de comunicación que permita la
entrada, salida y continuidad de los servicios básicos que se requieren
en las comunidades y ciudades de largo itinerario.
Constructores en Vías Terrestres
III. ESTUDIO GEOTÉCNICO.
OBSERVACIONES GENERALES.
1.- Los trabajos se iniciarán con el desmonte, desraíce y limpieza
general del área en donde quedará alojado la ampliación de las zonas de
liga del cuerpo del camino principal y secundario según sea el caso, de
acuerdo a lo Indicado en el proyecto.
2.- El despalme se hará hasta la profundidad indicada en las tablas de
datos y de la manera conveniente para eliminar el material
correspondiente al primer estrato.
3.- Los terraplenes desplantados en un terreno con pendiente natural
igual o mayor al 25%, se anclarán al terreno natural mediante escalones
de liga a partir de los ceros del mismo, cada escalón tendrá un ancho
mínimo de huella de 2.50 m. en material tipo “A” o “B” y en material “C”
el escalón tendrá un metro de huella; en ambos casos la separación de
dichos escalones será de 2.00 m. medidos horizontalmente, a partir de
los ceros de los mismos.
4.- En los taludes de los cortes, no se dejarán fragmentos rocosos o
porciones considerables de material susceptibles de desplazarse hacia el
camino.
5.- Con el material producto del despalme, se deberán arropar los
taludes de los terraplenes.
6.- La construcción de obras de drenaje se harán antes de iniciar la
construcción de terracerías, concluidas tales obras, deberán arroparse
Constructores en Vías Terrestres
adecuadamente para evitar cualquier daño a la estructura de las
mismas durante la construcción.
7.- Se deberá propiciar la forestación de los taludes de los cortes y
terraplenes con vegetación para evitar la erosión de los mismos.
8.- En todo el tramo y donde indique el proyecto las cunetas deberán
impermeabilizarse con concreto hidráulico f’c= I00 kg/cm2, con un
espesor de 8 cm. aproximadamente.
9.- Debe evitarse que la boquilla de aguas abajo de las alcantarillas
descargue sus aguas sobre el talud del terraplén construido, en estos
casos la obra de drenaje se prolongará con lavaderos, hasta los ceros
del terraplén.
10.- Cualquier ampliación de corte por requerimiento de material
únicamente, debe hacerse a partir del talud externo de la cuneta, o bien
formando una banqueta, la cual quedará debidamente drenada y de
preferencia aguas abajo.
11.- Los taludes del proyecto que deberán considerarse para terraplenes
son los siguientes:
ALTURAS INCLINACIÓN
Entre 0.00 y 1.00 m.
Entre 1.00 y 2.00 m.
Mayores de 2.00 m.
5:1
3:1
1.7:1
12.- El material que forme la capa subrasante, no deberá contener
partículas mayores de 75 mm. (3"), cuando éstas existan deberán
eliminarse mediante papeo.
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13.- Al material grueso no compactable, se le dará un tratamiento de
sondeado para aumentar su acomodo; este material solo servirá para
formar el cuerpo del terraplén, construyéndose por capas sensiblemente
horizontales con espesor aproximadamente igual a la de los fragmentos
y se dará como mínimo tres pasadas a cada punto de su superficie con
tractor D-8 o similar.
OBSERVACIONES PARTICULARES.
A. En todos los casos el cuerpo de terraplén, se compactará al 90% ó se
bandeará según sea el caso; las capas de transición y subrasante se
compactarán al 95% y 100% respectivamente; los grados de
compactación indicados son con respecto a la Prueba AASHTO
dependiendo de la granulometría del material, por lo que quedará a
juicio del Laboratorio de Control aplicar la Prueba que corresponda.
B. En todos los casos, cuando no se indique otra cosa, el terreno
natural, después de haberse efectuado el despalme correspondiente, el
piso descubierto deberá compactarse al 90% de su PVSM en una
profundidad mínima de 0.20 m.; ó bandearse según sea el caso.
C. Material que por sus características, no debe utilizarse ni en
construcción del cuerpo de terraplén.
D. Material que por sus características, solo puede utilizarse en la
formación del cuerpo de terraplén, mismo que deberá compactarse al
90% de su PVSM ó bandearse según sea el caso.
Constructores en Vías Terrestres
E. Material que por sus características puede utilizarse en la formación
del cuerpo de terraplén y capa de transición.
F. Material que por sus características puede utilizarse en la formación
del cuerpo de terraplén, capa de transición y capa subrasante.
G. En terraplenes formados con este material, se deberá construir capa
de transición (cuerpo de terraplén) de 0.20 m. de espesor, cuando la
altura de estos sea menor de 0.80 m. y cuando sea mayor, dicha capa
será de 0.50 m.; y en ambos casos se proyectará capa subrasante de
0.30 m. de espesor.
H. En terraplenes y cortes construidos en este material, se deberá
proyectar capa de transición de 0.20 m. de espesor como mínimo y/o
0.50m dependiendo de la altura de los mismos, en ambos casos se
proyectara capa subrasante de 0.30 m. compactadas al 95% y 100%
respectivamente, las cuales se construirán con material de préstamo del
banco más cercano.
I. En cortes formados en este material, la cama de corte, se deberá
compactar al 95% de su PVSM, en una profundidad mínima de 0.20 m. y
se deberá proyectar capa subrasante de 0.30 m. de espesor,
compactándola al 100%, con material procedente del banco más
cercano.
J. En este tramo se deberá proyectar en cortes y terraplenes bajos,
capa de transición de 0.50 m. de espesor, como mínimo y capa
subrasante de 0.30 m.; en caso de ser necesario se deberán abrir cajas
de profundidad suficiente para alojar las capas citadas; ambas capas se
proyectarán con préstamo del banco más cercano.
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K. En cortes, se deberán escarificar los 0.15 m. superiores y
acamellonar; la superficie descubierta, se deberá compactar al 100 %
de su PVSM respectivo en un espesor mínimo de 0.15 m. con lo que
quedará formada la 1ra. capa subrasante, con el material acamellonado
se construirá la 2da. capa subrasante, misma que deberá compactarse
también al 100 % de su PVSM.
L. En cortes formados en este material, se proyectará únicamente capa
subrasante de 0.30 m. con espesor mínimo, compactándola al 100 % y
se construirá con material de préstamo del banco más cercano.
M. En cortes formados en este material, se escarificarán los primeros
0.30 m., a partir del nivel superior de subrasante, se acamellonará el
material producto del escarificado y se compactará la superficie
descubierta al 95%, hasta una profundidad de 0.20 m. Posteriormente,
con el material acamellonado se formará la capa subrasante de 0.30 m.
de espesor.
V. BANCOS DE MATERIALES.
Conforme a los requerimientos del proyecto, será; Indispensable
emplear material producto de banco, para lo cual se realizará el análisis
geológico de la zona, con los datos obtenidos se procedió o ubicar los
sitios preestablecidos y/o propuestos según sea el caso, zonificando los
lugares potencialmente adecuados en cuanto a tipo de material y
cercanía se refiere para su utilización como banco, procediendo a
Constructores en Vías Terrestres
realizar su exploración y muestreo respectivo con el objeto de analizar
sus propiedades mecánicas, del banco que a juicio se proponga.
El listado de bancos se reporta a continuación, así como la su ubicación
descriptiva y gráfica.
.
Constructores en Vías Terrestres
Constructores en Vías Terrestres
V. PAVIMENTO.
Contemplando los datos viales de la Dependencia Normativa respectiva
se tomo el Volumen de Tránsito Diario Promedio Anual, encauzado al
subtramo en proyecto, el cual utilizaremos para diseñar la estructura a
utilizar en la Pavimentación del entronque objeto de este estudio, para
lo cual consideraremos:
T.D.P.A. = 4, 134 vehículos en ambos sentidos (2010)
Tasa de crecimiento anual = 4.0 %
Con una composición vehicular como sigue:
TIPO DE VEHÍCULO DISTRIBUCIÓN EN %
AB3C2C3
T3S2T3S3
T3S2R4
72.26.47.26.24.53.20.3
Tomando en cuenta todas las variaciones mencionadas, se realizara el
diseño, utilizando el método AASHTO.
Constructores en Vías Terrestres
Diseño del refuerzo del pavimento de acuerdo con el método
AASHTO
Las condiciones que se considera que prevalecen en el tramo se indican
a continuación:
Relación de servicio (reliability) 90
Módulo de elasticidad del concreto asfáltico 350,000 psi
VRS capa de base hidráulica 100%
VRS capa sub-rasante 45%
Desviación estándar por tráfico 0.40
Tránsito diario promedio anual 3,800 en ambos
Sentidos
respectivamente
Con base en los datos que han sido señalados se procede a efectuar el
cálculo de ejes equivalentes a 8.2 ton, así como el módulo de elasticidad
de la capa sub-rasante, con la finalidad de determinar el número
estructural que deba reunir el pavimento de la vialidad, para garantizar
el buen funcionamiento durante el periodo de vida útil que ha sido
considerado de 15 años.
Del cálculo de ejes equivalentes acumulado que se determinó es igual a
6.401 millones de ejes equivalentes, se muestran en tabla Anexa.
Debido a que el valor que se considera como VRS de la sub-rasante es
de 45%, se entra en la figura del Manual AASHTO y se obtiene un
módulo de elasticidad de 17,550 psi, el cual es fundamental para
conocer el número estructural. Una vez que se conocen los datos
Constructores en Vías Terrestres
necesarios y que se refieren al nivel de servicio relativo, la desviación
estándar por tráfico, el valor de ejes equivalentes a 8.2 ton acumulado y
el módulo de elasticidad de la sub-rasante. Con los datos que se han
descrito se entra en la gráfica correspondiente a la carta para diseño de
pavimentos flexibles basada en valores medios para cada dato. De dicha
gráfica Anexa se obtiene que el número estructural que será el mínimo
aceptable tiene un valor de:
SN = 3.39
En el punto 2.4 del Manual AASHTO se da una expresión para el cálculo
de el número estructural para una determinada estructura del
pavimento, la cual es función de los coeficientes estructurales de cada
capa, los que se obtuvieron de las tabla Anexas, para la carpeta, para la
base hidráulica y para la subbase hidráulica del Manual AASHTO. De
aquí se obtiene gráficamente que dichos coeficientes tienen los valores
La calidad del drenaje en el camino se puede decir que es regular,
además de esto considerando que con la adecuación recomendada se
recuperara la geometría de la sección, se considera un factor de
corrección por drenaje de 1.0.
La expresión para obtener la estructura del pavimento y que se define
en el Manual AASHTO es:
SN = a1D1 + a2D2m2 + a3D3m3
D = Espesor capa actual y/o propuesta (pulgadas)a = Coeficiente estructural capa actual y/o propuesta (adimensional)
Por lo que nuestra estructura propuesta será:
Alternativa 1
Constructores en Vías Terrestres
Carpeta de concreto asfáltica de 3.93” (10.0cm) = SN = 1.91
Base Hidráulica de 7.87” (20.0cm) = SN = 1.10
Subbase Hidráulica de 7.87” (20.0cm) = SN = 0.79
Alternativa 2
Carpeta de concreto asfáltica de 1.96” (5.0cm) = SN = 0.86
Base Estabilizada de 3.93” (10.0cm) = SN = 1.30
Base Hidráulica de 9.84” (25.0cm) = SN = 1.38
Alternativa 3
Carpeta de concreto asfáltica de 3.14” (8.0cm) = SN = 1.39
Base Estabilizada de 3.93” (10.0cm) = SN = 1.30
Base Hidráulica de 5.90” (15.0cm) = SN = 0.83
VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.
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