MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE HUANCABAMBA

ESTUDIO DE SUELOS

INFORME TECNICO

ESTUDIO DE SUELO Y DISEO DE

PAVIMENTO TIPO RIGIDO1. INTRODUCCIN

1.1 Objetivo

El presente informe, que tiene por objetivo, recopilar el conjunto de actividades desarrolladas durante la ejecucin del estudio de suelos para el proyecto de INSTALACION DE PISTAS, VEREDAS Y AREAS VERDES EN LAS CALLES DE CHOROBAMBA, DISTRITO DE HUANCABAMBA - PROVINCIA DE OXAPAMPA PASCO. Los resultados obtenidos en el estudio de suelos, fueron realizados para el diseo de la Estructura del Pavimento requerido, cuyos alcances y aspectos ms relevantes estn igualmente contenidos con este informe.

1.2 Ubicacin del Area en Estudio

La zona en estudio, corresponde a los trazos comprendidos en la primera cuadra del Jr. Los Claveles (Cdra. 01 y 02), Jr. Las Cardenias (Cdra. 01, 02, 03 y 04), Jr. Las Orqudeas (Cdra. 01 y 02), Jr. Las Amapolas (Cdra. 01) y Jr. Los Geranios (Cdra. 01), las que se encuentran ubicadas en el Distrito de Huancabamba, Provincia de Oxapampa y Departamento de Pasco.

2.ESTUDIO DE SUELOS2.1 Generalidades

El estudio de suelos efectuado, comprendi bsicamente en tres fases definidas: Trabajo de campo, Trabajo de laboratorio y Trabajo de gabinete.

Cada una de estas fases, se desarrollaron en base a programas especficos, que fueron reajustndose paulatinamente, de acuerdo a las necesidades del estudio, para la consecucin de los objetivos propuestos.

A continuacin se exponen las caractersticas y detalles de cada una de las fases mencionadas.

2.2 Trabajo de campo

Luego de una visita de inspeccin, previa al inicio de los estudios, se procedi a formular un plan de trabajo, concordante con el objetivo bsico planteado, cual fue el diseo del pavimento.

En relacin al nmero total de calles a pavimentarse, se decidi la perforacin de un nmero proporcional de Calicatas, con la finalidad de proceder al estudio directo del suelo de fundacin, determinando su naturaleza, composicin y fundamentalmente su valor Relativo de Soporte. ( C. B. R.).

Las perforaciones fueron excavadas bajo el sistema a cielo abierto (calicatas), efectundose una (01), las que se enumeraron C- 1, y que corresponden a las ubicaciones mostradas en el plano adjunto. Como se puede observar, la posicin de las calicatas al ordenamiento geomtrico de las calles a pavimentarse.

La profundidad alcanzada en la perforacin, ha sido de 1.20 metros, de acuerdo a las normas de uso comn en carreteras, habindose determinado la densidad natural del suelo.

De cada calicata, se recuperaron muestras respectivas del suelo, de acuerdo a la variacin estratigrfica observada las que convenientemente protegidas e identificadas, fue trasladada al laboratorio.

2.3 Trabajo de Laboratorio

Las muestras representativas extradas en las investigaciones de Campo, fueron procesadas en el Laboratorio de Mecnica de Suelos, segn la siguiente relacin:

Anlisis Granulomtrico ASTM- D-422 Limite de consistencia ASTM- D-4318 Proctor modificado METODO AASHTO T-180-D Valor relativo Soporte (CBR) ASTM- D-1883

Los resultados obtenidos en los ensayos se utilizaron para efectuar la clasificacin de los suelos, mediante el Sistema Unificado de Clasificacin de Suelo (SUCCS).

En general, los resultados de laboratorio, en conjunto, sirvieron para verificar las conclusiones preliminares formuladas durante el trabajo de campo, y para aproximar los valores de los parmetros de diseo, segn se ver ms adelante.

2.4. Trabajo de Gabinete

Esta fase comprendi tanto el anlisis e interpretacin de los resultados obtenidos en las dos fases procedentes, como la elaboracin de criterios de diseo para el caso especfico indicado.

2.4.1 Estratigrafa

Los depsitos slidos, se contribuyen en grandes bancos o estratos, estos son paralelos y estn definidos por diferencias de coherencia o colaboracin, que traducen modificaciones en las condiciones o naturaleza del depsito. En general son casi horizontales.

En cuanto a la coherencia de las gravas, arcilla y arenas, se ha definido que predominantemente, los horizontes en todos los sectores explorados, presentan una buena adherencia, es decir, tienen cierta cohesin. Las particulas se mantienen juntos por la presin de contacto o cohesin aparente, no se disgregan cuando sobreviene la desecacin.

2.4.2 Textura fragmentaria

La capa superficial del suelo de fundacin (aproximadamente 0.30 metros de espesor), est conformada por suelos transportados y afirmados con materiales de prstamos de canteras cercanas a la zona encontrndose contaminadas por arenillas finas.

Luego aparece un suelo conformado por arena pobremente gradada, color caramelo en el Jr. Las Orqudeas Cuadra N01, arcilla de baja plasticidad, color Cotto en el Jr. Las Cardenias Cuadra N 04 y arcilla de baja plasticidad, color caramelo en el Jr. Las Cardenias Cuadra N02 y grava bien gradada, color arena en el Jr. Los Claveles Cuadra N02.2.4.2 Caractersticas Fsico Mecnicas

Los suelos en general, experimentan un buen estado de compasidad, sobretodo en los niveles ms superficiales. Las determinaciones de la densidad natural, indican los valores de mediana compacidad, lo que puede explicarse por las deficiencias granulomtricas.

El contenido de la humedad del suelo en todos los puntos, es relativamente medio, por haberse detectado Napa Fretica a una profundidad de 60 cm aproximadamente, en todas las perforaciones.

En cuanto a la capacidad de soporte del suelo de subrasante, en su estado natural es medio, sin embargo, dosificados a su ptima humedad y compactados al 100% de su mxima densidad seca, los materiales del suelo de fundacin, experimentan un valor CBR, que varia entre 13.3% y 33.9%.2.4.3 Criterios de Diseo

Los criterios de diseo, en cuanto al suelo de fundacin de una estructura vial, se relacionan con aquellos parmetros que gobiernan su capacidad de soporte, y que bsicamente son: la granulometra, la densidad y la humedad.

Con respecto a la granulometra del suelo de fundacin se ha visto que no presentan deficiencias y que estas deficiencias inciden negativamente en la densidad que experimenta el material. No se ha notado problemas asociados con la humedad natural al momento.

3. DISEOS DEL PAVIMENTO

3.1 Generalidades

Debido a las condiciones del tramo y teniendo en cuenta el factor clima, presencia de napa fretica, transito de vehculos pesados y livianos con un IMD de 292 y los bajos costos de operacin y mantenimiento, sumado a ello el periodo de vida til que presenta de manera superior frente a otro tipo de tratamientos y con experiencias de otros distritos se ha optado por un pavimento de concreto rgido y para su clculo se ha empleado el mtodo AASHTO, basado en la resistencia del terreno a la penetracin, definindose previamente los siguientes parmetros.

Clasificacin de trfico de acuerdo a una estimacin de volmenes diarios de automviles y camiones en circulacin

Carga mxima considerada por eje sencillo

Evaluacin del valor resistente de subrasante.

3.2 Parmetros de Diseo

a) Tipo de Trabajo: Trnsito medio (con tendencia a alto). Comprende un 95% o ms de automviles y camiones. Para el diseo se considera un trfico de 292 vehculos por da

b) El valor Relativo Portante del terreno de fundacin, que est constituido por una arena pobremente graduada (SP), en la clasificacin AASHTO, es de 26.4% referido al ensayo C.B.R. considerando una compactacin del 100% de la M.D.S para el Jr. Las Orquideas Cuadra N01, de 21.2% referido al ensayo C.B.R considerando una compactacin del 100% de la M.D.S para el Jr. Las Cardenias cuadra N02, de 17.8% referido al ensayo C.B,R considerando una compactacin del 100% de la M.D.S para el Jr. Las Cardenias cuadra N04, de 33.9% referido al ensayo C.B.R considerando una compactacin del 100% de la MDS para el Jr. Los Claveles cuadra N02.c) Carga por eje sencillo, 18,000 libras (8,280 kg.)

d) Clculo del valor de trnsito para el diseo o ndice de trfico

Segn el mtodo AASHTO, que se indica en el diseo de pavimento de concreto.Clculo de la capa de rodamientos

Luego para ndice de servicio final =1.5 , tenemos un espesor de 4.04 (10.26 cm.) por lo que se propone un espesor de pavimento de 20 cm.3.3. Suelos de fundacin

De acuerdo al anlisis efectuado en el captulo precedente se puede establecer que la residencia mecnica del suelo de fundacin, expresada a travs de su valor relativo de soporte (CBR) no vara en relacin a los tipos de suelos descritos.

Los valores obtenidos han sido encontrados consistentes por la literatura tcnica especializada.

Para efectos del diseo estructural del pavimento, se tomar como valor CBR de diseo correspondientes obtenidos en los ensayos de laboratorio, considerando que la falta de uniformidad en los trabajos de campo establece una margen notable entre los valores calculados y los esperados in-situ; y por las caractersticas granulomtricas de los suelos de fundacin, que pueden generar prdida gradual de capacidad de soporte por efecto exgeno (filtraciones de agua de regado para parques, por ejemplo: aniegos, por los atoros de los alcantarillados de los desagues, lluvias, etc.)

3.4 Datos de trfico

La composicin del trfico para calles de zonas populares; est compuesta generalmente por vehculos livianos, camiones de carga de dos ejes, volquetes para transporte de materiales de construccin y tambin usualmente transitan por estas calles camiones de recojo de basura, automviles y camionetas livianas, etc.

Para cuantificar el efecto acumulativo que producen las cargas por eje de los vehculos que exceden el valor referencial de 18,000 libras, el mtodo propuesto define un parmetro denominado Nmero de Ejes Simples equivalentes a 18,000 libras (ESAL), el cual se obtiene al acumular las cargas reales transformadas al eje referencial, para un periodo determinado de tiempo.

Para calcular el valor ESAL, es necesario conocer entonces, el volumen de trfico promedio diario de vehculos, la composicin de dicho trfico y el periodo de tiempo a considerarse

Haciendo un rpido muestreo, se obtiene que las calles del proyecto, servirn como mximo a 292 vehculos diarios, de los cuales 27, sern vehculos pesados.

En cuanto al periodo de diseo, es decir el tiempo para el cual se disea el pavimento y durante el cual este debe brindar un servicio ptimo, usualmente es asumido igual a 20 aos para el diseo de pavimento rigido.

Con los valores estimados, el clculo del ESAL, es inmediato. Considerando conservadoramente, que cada vehculo pesado, imprime a su paso una carga equivalente a 18,000 libras y tomando un factor de 0.5 para considerar el trfico en un solo sentido, el cual se indica en el diseo del pavimento.3.5 Diseo Estructural del Pavimento

Mtodo AASHTO

Diseo por mtodo AASHTO

a. Prueba de pavimentacin AASHTO El mtodo de diseo de espesores de pavimentos rgidos esta basado en los resultados obtenidos de la prueba de carreteras concebida y promovida gracias a la organizacin que ahora conocemos como AASHTO para estudiar el comportamiento de estructuras de pavimento de espesores conocidos, bajo cargas mviles de magnitudes y frecuencias conocidas y bajo el efecto del medio ambiente en secciones conocidas de pavimentos rgidos y flexibles. La planeacin empez en 1951, la construccin del proyecto comenz en 1956 muy cerca de Ottawa, Illinois. El trfico controlado de la prueba se aplic de octubre de 1958 a noviembre de 1960 y el mtodo estuvo listo para 1961.

b. Formulacin del mtodo de diseo El objetivo principal de las pruebas consiste en determinar relaciones significativas entre el comportamiento de varias secciones de pavimento y las cargas aplicadas sobre ellas, o bien para determinar las relaciones significativas entre un nmero de repeticiones de ejes con cargas, de diferente magnitud y disposicin, y el comportamiento de diferente espesores de pavimentos, conformados con bases y sub-bases, colocados en suelos de caractersticas conocidas.

Las mediciones fsicas de las secciones de prueba se transfirieron a frmulas que podan dar nuevamente valores numricos de capacidad de servicio. Estos valores graficados contra las aplicaciones de carga forman una historia de comportamiento para cada seccin de prueba que permiten la evaluacin de cada uno de los diversos diseos. Aproximadamente despus de un ao de terminar la prueba AASHO para 1961 sali publicada la primer "Gua AASHO para Diseo de Pavimentos Rgidos y Flexibles". Posteriormente para 1972 se realiz una revisin y se public como la "Gua AASHTO para Diseo de Estructuras de Pavimento - 1972". Para 1981 se hizo una Revisin al Captulo III, correspondiente al Diseo de Pavimentos de Concreto con Cemento Portland. Para 1986 se public una revisin de la "Gua para el Diseo de Estructuras de Pavimento". En 1993 se realiz una Revisin del Diseo de Sobrecarpetas de pavimento. Para 1998 se public un mtodo alternativo para diseo de pavimentos, que corresponde a un "Suplemento a la gua de diseo de estructuras de pavimento" y este el mtodo utilizado en este proyecto.c. Variables del mtodo de diseo

Las variables que intervienen en el diseo de los pavimentos constituyen en realidad la base del diseo del pavimento por lo que es necesario conocer las consideraciones ms importantes que tienen que ver con cada una de ellas para as poder realizar diseos confiables y ptimos al mismo tiempo.

Variables de diseo de Pavimentos Rgidos: Espesor.

Serviciabilidad (inicial y final).

Trfico (ejes equivalentes).

Transferencia de carga.

Propiedades del concreto (mdulos de ruptura y elasticidad).

Resistencia de la subrasante (mdulo de reaccin).

Drenaje.

Confiabilidad (confiabilidad y desviacin estndar).

La estructuracin del pavimento, queda establecida entonces de la siguiente manera:

CAPA ESPESOR

Pavimento de concreto = 20.00 cms.

Base Granular(CBR= 100%) A-1-a(o) = 20.00cms

ESPESOR TOTAL

Esta solucin se complementar con una Capa de Subrasante de espesor mnimo igual a 20cms. Compactada al 100% de la mxima Densidad Seca, determinando segn el ensayo Proctor Modificado.

La estructuracin final propuesta, da un margen que permite absorber cambios drsticos que pudieran sucederse en las condiciones de diseo.

PREPARACION PARA LA SUBRASANTE:

Conforme al estudio realizado en el laboratorio, nos demuestra en lo adjunto un perfil estratigrfico, donde se recomienda que se debe escarificar y recompactar hasta alcanzar la Mxima densidad y optima humedad del proctor modificado por la presencia de material de prstamo segn indica el registro de exploracin hasta su nivel correspondiente de la subrasante.METODO DE CONSTRUCCIONA. Material Suelto.- Conforme a las recomendaciones tcnicas consistir en retirar el material suelto e inestable de la Sub rasante que no se compacto fcilmente o que no sirvieron para el objetivo propuesto para luego ser reemplazado con material firme de cantera hasta su nivel correspondiente de acuerdo a los alineamientos y secciones.B. Escarificado.- Se realizara un escarificado en lugares no comprometidos para su mejor compactacin, previo regado hasta alcanzar el contenido de su ptima humedad.

C. Valor Relativo de Soporte para el Grado de Compactacin.- Se refiere principalmente al grado obtenido de la muestra del escarificado y relleno analizado en el laboratorio de Mecnica de Suelos, para luego verificar en el campo a fin de comprobar el grado o porcentaje de compactacin (adjunto certificados).

D. Compactacin.- Inmediatamente despus de que el material ha sido emparejado, se verificara nivelando todas las irregularidades comprobadas en las mismas, compactndola intensa y uniformemente por medio del rodillo liso a lo largo de la Sub rasante.

E. Aprobacin.- Se harn pruebas de densidad de campo en los puntos de relleno y escarificado para determinar su porcentaje de compactacin segn su mxima densidad y ptima humedad, se obtendr un mnimo de 100% de la Densidad Proctor Modificado.

PREPARACION PARA LA BASE GRANULAR

Este trabajo consiste en colocar una capa de afirmado en forma natural y finos colocados sobre la sub base preparadas segn especificaciones y en conformidad con los alineamientos y secciones transversales tpicas indicadas en los planos. Pero de acuerdo a la evaluacin realizada, esta no cumple con las especificaciones por ser un material integral suelto.Trabajos de laboratorio.- Las muestras de canteras sern recepcionadas en el Laboratorio de Mecnica de Suelos, sern clasificados y seleccionados siguiendo el procedimiento del ASTM D 2488, Practica recomendada para Descripcin de suelos a las muestras respectivas y seleccionadas se les efectuaran ensayos:A. Anlisis Granulomtrico.- Se realizaran anlisis granulomtricos por tamizado con la Serie Americana de Tamices de acuerdo a lo especificado en la Norma ASTM D 422, la fraccin del material que pasa la malla N 200 y la fraccin que pasa la malla Nro 40 deber ceirse al perfil estratigrfico y las recomendaciones indicadas.

B. Limites de Atterbeg .- Se efectuaran pruebas de Limite Liquido y Limite Plstico con el pasante de la malla N 40 de acuerdo con las normas de ASTM D 423 Y D 424 respectivamente, con los valores obtenidos se calculara el ndice Plstico en un mximo del 4%.

C. Proctor Modificado.- Con el objeto de determinar la mxima densidad y ptima humedad de las muestras de suelo, se realizaran ensayos de compactacin Proctor Modificado segn las normas del ASTM D 1557.

D. Relacin Soporte California.- Para evaluar la capacidad portante de los suelos se efectuaran ensayos de penetracin en las muestras de los suelos compactados a la mxima densidad y optima humedad despus de un periodo de saturacin de 72 horas, habiendo obtenido las cargas de fuerza, penetracin lo que nos permitir el calculo de la relacin soporte (CBR) de cada muestra. Para el terreno de cimentacin base se calculara segn trfico, la curva y su interseccin con un porcentaje de espesor encima de la subrasante segn los certificados de Laboratorio adjuntado.

En el anexo correspondiente se adjuntan los grficos de cada uno de los ensayos correspondientes.

METODO DE CONSTRUCCION.

A. Colocacin.- Sobre la sub base ya compactada se colocara el material de cantera en una cantidad tal que se asegure que al trmino de la compactacin de la capa conformada tenga un espesor segn el diseo efectuado en gabinete y que alcance el nivel de cotas estipuladas en los planos. Durante el mezclado o batido se regara segn su ptima humedad encomendada en los certificados de laboratorio, previa verificacin del supervisor o el Ingeniero Residente.

B. Compactacin.- Despus del extendido, nivelado y regado con la ptima humedad, se compactara en todo el rea, con un rodillo liso no menos de 8 toneladas.

C. Pruebas de Densidad de campo.- Se realizaran pruebas de compactacin cada 30 mts hasta obtener el 100 % de la densidad obtenida por el mtodo de prueba Proctor Modificado

D. Controles.-

Se controlara los limites de consistencia ( Limite Liquido y el ndice de Plasticidad a lo largo de la Calle. Se controlara el coeficiente de compactacin, tal como ya se ha indicado (Mtodo Proctor Modificado).

Se controlara el CBR (Relacin Soporte California) y el espesor de la base ya terminada, no deber diferir en mas de un centmetro (1 cm.) de los indicado en los planos.

El presente se medir en MAS DE DOS PUNTOS (02) cada 100 mts lineales de pista.

GRADACION.-

Este material cumplir con los requisitos de granulometra segn su gradacin.4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

Para proceder con el diseo del pavimento, se ha realizado un estudio de los suelos en la primera cuadra del Jr. Los Claveles (Cdra. 01 y 02), Jr. Las Cardenias (Cdra. 01, 02, 03 y 04), Jr. Las Orqudeas (Cdra. 01 y 02), Jr. Las Amapolas (Cdra. 01) y Jr. Los Geranios (Cdra. 01), el cual consisti en un trabajo exploratorio de campo, ensayos de laboratorio y una fase final analtica, que fueron reajustndose para el diseo del pavimento.

Los suelos encontrados son de Clasificacin SUCS como son los siguientes :

Cualquier rea de la base terminada cuyo espesor compactado sea inferior al indicado o tenga ondas o irregularidades que excedan de 1cm, debern corregirse mediante escarificacin de la superficie, perfilando, recompactando la respectiva rea. Los resultados del presente estudio, solo son validos para la zona en estudio.

INFORME TECNICO

Estudios de Suelos y Diseo

De Pavimentos Tipo Rgido

SOLICITA:

Municipal Distrital de Huancabamba

PROYECTO:

INSTALACIN DE PISTAS, VEREDAS Y AREAS VERDES DE LAS CALLES DE CHOROBAMBA, DISTRITO DE HUANCABAMBA, PROVINCIA DE OXAPAMPA-PASCO

UBICACIN:

Distrito : Huancabamba

Provincia : Oxapampa

Departamento:Pasco

INSTALACION DE PISTAS, VEREDAS Y AREAS VERDES EN LAS CALLES URBANAS DE CHOROBAMBA, DISTRITO DE HUANCABAMBA, PROVINCIA DE OXAPAMPA PASCO