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SECTORIZACIÓN POR EVALUACIÓN ESTRUCTURAL



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SECTORIZACIÓN POR EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

En base a la evaluación estructural se determino los sectores homogéneos de la vía evitamiento Trujillo; se empleo la metodología de diferencias acumuladas de acuerdo a la guía AASHTO 93.

De acuerdo a este criterio se obtiene los siguientes sectores:



Tabla 12 Sectorización Evitamiento Trujillo

Sector

De

Hasta

Observaciones

S1

556+920

557+650

Doble calzada

S2

557+650

558+600

S3

558+600

560+050

S4

560+050

561+000

S5

561+000

562+550

S6

562+550

563+014

S7

563+051

567+900

Calzada unica

S8

567+900

572+921

S9

572+921

575+350

S10

575+350

582+050

S11

582+050

586+600



  1. PROSPECCION DE SUELOS Y ENSAYOS DESTRUCTIVOS EN EL PAVIMENTO

El objetivo del estudio de suelos y capas del pavimento, es determinar las características físico-mecánicas de los materiales que conforman la estructura del pavimento existente y suelos subyacentes al mismo; y definir en forma objetiva el valor relativo de soporte que permita cuantificar el aporte actual de los materiales que conforman la estructura del pavimento y subrasante, y poder así contrastar los valores relativos de soporte con los que se obtendrán de la evaluación estructural de la vía.

El estudio comprendió básicamente una investigación de campo a lo largo de la vía de evaluación, a través de prospecciones de exploración a cielo abierto (calicatas) y perforaciones diamantinas, con obtención en cada caso de muestras representativas, que fueron objeto de ensayos en laboratorio. Finalmente con los datos obtenidos en ambas fases se realizaron las labores de gabinete, para consignar luego en forma gráfica y escrita los resultados del estudio.





    1. ACTIVIDADES DE CAMPO

Los trabajos de exploración de campo consistieron en la excavación manual de calicatas con una profundidad mínima de 1.5 m. ó hasta encontrar la presencia de napa freática, bolonería ó mantos rocosos, distribuidas cada 5.0 Km en promedio a lo largo de la vía. Cabe indicar que a dicha profundidad se verificó la continuidad del material subyacente a la estructura del pavimento existente correspondiendo este por tanto al suelo de fundación.

Se efectuaron en total 06 calicatas:



Tabla 13 Relación de Calicatas efectuadas en Plataforma

Calicata

Progresiva

Coordenadas

Norte

Este

Cal 01

558+000

9096434

719863

Cal 02

563+000

9100612

718088

Cal 03

568+000

9099451

714798

Cal 04

573+000

9102173

710783

Cal 05

578+000

9106572

710040

Cal 06

583+000

9111329

711440

Del mismo modo se efectuaron perforaciones diamantinas, con la finalidad de verificar los espesores de carpeta asfáltica. Se efectuaron en total treinta y seis (36) perforaciones diamantinas los cuales se indican a continuación:
Tabla 14 Relación de Perforaciones Diamantinas Efectuadas

PROGRESIVA

COORDENADAS

LADO

NORTE

ESTE

556+960

 

 

IZQ

557+500

9909614

720258

IZQ

558+500

9090777

719456

IZQ

561+500

9099534

719456

IZQ

559+500

9097604

719011

DER

560+500

9098571

719099

DER

562+500

9100248

718369

DER

558+000

9096440

719865

EJE

559+000

9097146

719184

IZQ

560+000

9098201

719032

EJE

561+000

9099097

718993

DER

562+000

9099984

718579

EJE

563+000

9100601

718087

IZQ

564+000

9100376

717646

EJE

565+000

9099109

717161

DER

566+000

9098400

716527

EJE

567+000

9098677

715681

IZQ

568+000

9099433

714813

EJE

569+000

9099937

714131

DER

570+000

9100435

713251

EJE

571+000

9100950

712374

IZQ

572+000

9101561

711580

EJE

573+000

9102173

710783

DER

574+000

9102793

710010

EJE

575+000

9103667

709522

IZQ

576+000

9104626

709517

EJE

577+000

9105707

709809

DER

578+000

9106586

710041

EJE

579+000

9107539

710295

IZQ

580+000

9108519

710562

EJE

581+000

 

 

DER

582+000

9110417

711070

EJE

583+000

9111329

711440

IZQ

584+000

9112227

711862

EJE

585+000

9113144

712292

DER

586+000

9113879

712616

EJE

Todas las calicatas realizadas en plataforma se encuentran en el Anexo A: “Ensayos de Laboratorio de Suelos, Pavimentos, Canteras y Fuentes de Agua”.

















    1. TRABAJOS DE LABORATORIO

Los ensayos de laboratorio se realizaron por cada variación estratigráfica de acuerdo a lo establecido en los Términos de Referencia y en conformidad con el Manual de Ensayos de Laboratorio (EM-2000). Los trabajos de laboratorio permitieron determinar las propiedades de los suelos mediante ensayos físicos y mecánicos de las muestras disturbadas provenientes de cada una de las exploraciones. En la siguiente tabla “Ensayos de Mecánica de Suelos” se presentan los diferentes ensayos a los que fueron sometidas las muestras obtenidas en los trabajos de campo, describiendo el nombre del ensayo, uso, método de clasificación utilizado, tamaño de muestra utilizada y propósito del ensayo.

Tabla 15 Ensayos de Mecánica de Suelos



NOMBRE DEL

ENSAYO

USO

METODO

MTC

ENSAYO

ASTM

TAMAÑO

DE

MUESTRA

PROPOSITO DEL ENSAYO

Análisis Granulométrico por Tamizado

Clasificación

E-107

D422

5.00 Kg.

Para determinar la distribución del tamaño de partículas del suelo.

Contenido de Humedad

Clasificación

E-108

D2216

2.50 Kg.

Determina el Contenido de Humedad del Suelo

Límite líquido

Clasificación

E-110

D4318

2.50 Kg.

Hallar el contenido de agua entre los estados Líquido y Plástico

Límite Plástico

Clasificación

E-111

D4318

2.50 Kg.

Hallar el contenido de agua entre los estados plásticos y semi sólido.

Índice Plástico

Clasificación

-

-

2.50 Kg.

Hallar el rango de contenido de agua por encima del cual, el suelo está en un estado plástico.

Densidad de Campo

Grado de Compactación

E-117

D1556

-

Para determinar la Densidad y Peso Unitario del suelo in situ

Compactación Próctor Modificado

Diseño de Espesores

E-115

D1557

45.0 Kg.

Determina la relación entre el Contenido de Agua y Peso Unitario de los Suelos (Curva de Compactación)

CBR

Diseño de Espesores

E-132

D1883

45.0 Kg.

Determinar la capacidad de carga. Permite inferir el modulo resiliente.

a) Propiedades Físicas:

En cuanto a los ensayos a ejecutar, se explican y definen los objetivos de cada uno de ellos. Cabe anotar que los ensayos físicos corresponden a aquellos que determinan las propiedades índices de los suelos y que permiten su clasificación.



Análisis Granulométrico por tamizado (MTC E-107)

La granulometría es la distribución de las partículas de un suelo de acuerdo a su tamaño, que se determina mediante el tamizado o paso del agregado por mallas de distinto diámetro hasta el tamiz Nº200 (diámetro 0.074 milímetros), considerándose el material que pasa dicha malla en forma global. Para conocer la distribución granulométrica por debajo de ese tamiz se hace el ensayo de sedimentación. El análisis granulométrico deriva en una curva granulométrica, donde se plotea el diámetro de tamiz versus porcentaje acumulado que pasa o que retiene el mismo.


Límite Líquido (MTC E-110) y Límite Plástico (MTC E-111)

Se conoce como plasticidad de un suelo a la capacidad de este de ser moldeable. Esta depende de la cantidad de arcilla que contiene el material que pasa la malla N°200, porque es este material el que actúa como ligante.

Un material, de acuerdo al contenido de humedad que posea pasa por tres estados definidos: líquidos, plásticos y secos. Cuando el agregado tiene determinado contenido de humedad en la cual se encuentra húmedo de modo que no puede ser moldeable, se dice que está en estado semilíquido. Conforme se le va quitando agua, llega un momento en el cual el suelo, sin dejar de estar húmedo, comienza a adquirir una consistencia que permite moldearlo o hacerlo trabajable, entonces se dice que está en estado plástico.

Al seguir quitando agua, llega un momento en el que el material pierde su trabajabilidad y se cuartea al tratar de moldearlo, entonces se dice que está en estado semi seco. El contenido de humedad en el cual el agregado pasa del estado semilíquido al plástico es el Límite Líquido (MTC E-110), y el contenido de humedad que pasa del estado plástico al semi seco es el Límite Plástico (MTC E-111).



Contenido de Humedad Natural (MTC E-108)

El contenido de humedad de una muestra indica la cantidad de agua que esta contiene, expresándola como un porcentaje del peso de agua entre el peso del material seco. En cierto modo este valor es relativo, porque depende de las condiciones atmosféricas que pueden ser variables. Entonces lo conveniente es realizar este ensayo y trabajar casi inmediatamente con este resultado, para evitar distorsiones al momento de los cálculos.



Clasificación de Suelos por el Método SUCS y por el Método AASHTO

Los diferentes tipos de suelos son definidos por el tamaño de las partículas. Son frecuentemente encontrados en combinación de dos o más tipos de suelos diferentes, como por ejemplo: arenas, gravas, limo, arcillas y limo arcilloso, etc. La determinación del rango de tamaño de las partículas (gradación) es según la estabilidad del tipo de ensayos para la determinación de los límites de consistencia. Uno de los más usuales sistemas de clasificación de suelos es el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS), el cual clasifica al suelo en 15 grupos identificados por nombre y por términos simbólicos.



b) Propiedades Mecánicas:

Los ensayos para definir las propiedades mecánicas, permiten determinar la resistencia de los suelos ó comportamiento frente a las solicitaciones de cargas.



Ensayo de Próctor Modificado (MTC E-115)

El ensayo de próctor se efectúa para determinar un óptimo contenido de humedad, para la cual se consigue la máxima densidad seca del suelo con una compactación determinada. Este ensayo se debe realizar antes de usar el agregado sobre el terreno, para así saber qué cantidad de agua se debe agregar para obtener la mejor compactación.

Con este procedimiento de compactación se estudia la influencia que ejerce en el proceso el contenido inicial de agua del suelo, encontrando que tal valor es de fundamental importancia en la compactación lograda. En efecto, se observa que a contenidos de humedad creciente, a partir de valores bajos, se obtienen más altos pesos específicos secos y por lo tanto mejores compactaciones del suelo, pero que esta tendencia no se mantiene indefinidamente, sino que al pasar la humedad de un cierto valor, los pesos específicos secos obtenidos disminuían, resultando peores compactaciones en la muestra. Es decir, para un suelo dado y empleando el procedimiento descrito, existe una humedad inicial, llamada la “optima”, que produce el máximo peso específico seco que puede lograrse con este procedimiento de compactación.

Lo anterior puede explicarse, en términos generales, teniendo en cuenta que, a bajos contenidos de agua, en los suelos finos, del tipo de los suelos arcillosos, el agua está en forma capilar produciendo compresiones entre las partículas constituyentes del suelo lo cual tiende a formar grumos difícilmente desintegrables que dificultan la compactación. El aumento en contenido de agua disminuye esa tensión capilar en el agua haciendo que una misma energía de compactación produzca mejores resultados. Empero, si el contenido de agua es tal que haya exceso de agua libre, al grado de llenar casi los vacíos del suelo, esta impide una buena compactación, puesto que no puede desplazarse instantáneamente bajo los impactos del pisón.



California Bearing Ratio – CBR (MTC E-132)

El Índice de California (CBR) es una medida de la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo, bajo condiciones de densidad y humedad, cuidadosamente controladas.

Se usa en proyectos de pavimentación auxiliándose de curvas empíricas. Se expresa en porcentaje como la razón de la carga unitaria que se requiere para introducir un pistón a la misma profundidad en una muestra de tipo piedra partida. Los valores de carga unitaria para las diferentes profundidades de penetración dentro de la muestra patrón están determinados.






















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