INDICE VOLUMEN Nº 5 RESUMEN EJECUTIVO DEL PROYECTO

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1 INDICE VOLUMEN Nº 5 DEL PROYECTO Pag PLANO CLAVE SECCIONES TÍPICAS EQUIPO MINIMO DE OBRA RESUMEN DE METRADOS PRESUPUESTO REFERENCIAL DE OBRA FÓRMULA POLINÓMICA PROGRAMACION DE OBRA 87 Estudio Definitivo para la Rehabilitación y Mejoramiento de la Carretera Lima Canta La Viuda Unish,

2 1.0 GENERALIDADES El presente estudio se desarrolla a nivel de Rehabilitación y Mejoramiento, de la carretera Lima Canta La Viuda Unish, en su tramo Lima - Canta, implica actividades que modifican la geometría existente, a fin de obtener una vía con mejores condiciones de transitabilidad, seguridad y estética, sin dejar de lado la economía del proyecto. 2.0 UBICACIÓN DEL PROYECTO La carretera Lima - Canta se encuentra ubicada en la zona noreste del departamento de Lima, ubicándose el Km al final de la doble vía de la Av. Tupac Amaru en el Km 21.5 del Km existente de la carretera Lima Canta en Carabayllo. El siguiente cuadro muestra la ubicación de la carretera con relación a las provincias y distritos en los que se desarrolla la vía. UBICACIÓN DEL PROYECTO DEPARTAMENTO PROVINCIA DISTRITO DESCRIPCIÓN Lima Carabayllo Santa Rosa de Quives El límite se ubica en la progresiva Lima Canta Lachaqui El límite se ubica en la progresiva Canta

3 3.0 ESTUDIO DE TRAZO Y DISEÑO GEOMÉTRICO 3.1 TOPOGRAFÍA DE LA ZONA La carretera se desarrolla sobre topografías que varían desde llanas a muy accidentadas, el desarrollo de los trabajos de Trazo y Topografía se realizó por el Método Indirecto considerando además que, con ayuda de los programas asistidos por computadora para el diseño de carreteras es posible analizar diversas alternativas a fin de obtener un trazo y diseño mejor definido cumpliendo con las características geométricas requeridas y evitando movimientos de tierra innecesarios. CLASIFICACIÓN DEL TERRENO El siguiente cuadro indica la clasificación del relieve del terreno a lo largo del eje proyectado: Nº TRAMO TOPOGRAFÍA DEL ÁREA DE ESTUDIO LONGITUD (KM) TOPOGRAFÍA 1 KM al KM Plana a Ondulada 2 KM al KM Accidentada a Muy Accidentada 3 KM al KM Plana a Ondulada 4 KM al KM Accidentada a Muy Accidentada 5 KM al KM Ondulada a Accidentada 6 KM al KM Accidentada a Muy Accidentada GEOREFERENCIACIÓN Para la georeferenciación de la poligonal básica se ha monumentado 16 puntos geodésicos (puntos de control) medidos con GPS diferencial ubicados a lo largo del tramo en estudio y distanciados aproximadamente cada 10 Km (02 puntos cada 10 Km). Las coordenadas UTM (Universal Transverse Mercator) serán obtenidas por la conversión de coordenadas geográficas al Sistema de Coordenadas WGS84. POLIGONAL DE APOYO

4 La poligonal de apoyo fue medida en su totalidad con Estación Total, realizando mediciones angulares y ajuste por mínimos cuadrados. En cuanto a las cotas de los puntos de la poligonal estás fueron ajustadas de acuerdo a los valores obtenidos en la nivelación. Los puntos de la poligonal de apoyo fueron monumentados con hitos de concreto y varillas de fierro, la ubicación de los puntos fue tal que pueda permitir una mayor visibilidad del área a levantar. A partir de los vértices ajustados de la poligonal de apoyo se realizó el levantamiento de la franja en la que se desarrollará la carretera. El ancho de la franja es en promedio de 40 metros a cada lado del eje, para la obtención de secciones transversales se tomaron puntos distanciados longitudinalmente entre 10 y 20 metros en tramos rectos y entre 05 y 10 metros en tramos curvos. NIVELACIÓN La nivelación se realizó en su totalidad con nivel automático, siendo 50 metros la distancia máxima entre puntos de nivelación. La cota de partida corresponde a la elevación del BM 0.0 ubicado en el Km 21.5 de la carretera Lima Canta, al lado derecho. Durante la nivelación se obtuvo las elevaciones de los puntos de la Poligonal y de los Bench Marks (BMs) que fueron dejados a cada 500 metros a lo largo del tramo en estudio. Los Bench Marks se monumentaron sobre los postes de kilometraje y elementos de concreto o material pétreo estables y cercanos a la carretera, fueron pintados con pintura esmalte de color rojo. La ubicación de los BMs monumentados a lo largo de la carretera se muestra en los planos de Planta y Perfil del presente estudio. 3.2 ESTADO ACTUAL DE LA CARRETERA La carretera Lima Canta tiene una longitud aproximada de 80 Km., parte en la salida del distrito de Carabayllo, y asciende por la margen izquierda del Río Chillón hasta llegar al empalme con la carretera Canta Huayllay en la localidad de Canta a los 2,840 m.s.n.m. La carretera inicialmente asfaltada presenta varios tramos con la totalidad de carpeta asfáltica removida o deteriorada. El ancho de la calzada es de 6.60 m. en promedio y

5 presentando bermas de tierra con anchos que varían entre 0.50 m. y 0.90 m. de ancho en algunos tramos. El eje existente tiene radios mínimos de 25m y puntualmente radios mínimos de 10 m en curvas de volteo, las pendientes máximas se presentan en la llegada a canta y llegan hasta 9.00%. En los últimos 20 kilómetros se presentan ascensos continuos con pendiente que varían entre 4.00% y 9.00% existiendo tramos cortos de descanso con pendientes entre 2.00% y 3.00%. La carretera en sus primeros 06 kilómetros (salida de Carabayllo) se desarrolla sobre un área netamente urbana, pasando por la Planta de Tratamiento de Agua Potable de Río Chillón, las urbanizaciones El Progreso y Torre Blanca y a partir del km 6 continua el ascenso atravesando los poblados de Chocas, Leticia, Yangas, Apán y Yaso, pasando por el lado izquierdo de la localidad de Santa Rosa de Quives. No existen vías de evitamiento para los poblados antes mencionados. Existen a lo largo de la carretera 02 puentes de concreto de 6.60 m de ancho (Puente Verde y Puente Chaperito), 02 pontones de concreto de 4.00 m de ancho (Pontón Apán y Pontón Añapo) y 02 puentes tipo Bailey de un solo carril con longitudes de 25 y 50 m aproximadamente (Puente La Cabaña y Puente Santa Rosa). Las estructuras de drenaje se presentan en los últimos 22 kilómetros, viéndose afectados, principalmente los badenes por los huaycos y derrumbes en temporadas de lluvias. 3.3 DISEÑO GEOMÉTRICO NORMATIVIDAD Manual para el Diseño de Geométrico de Carreteras (DG-2001) aprobado por Resolución Directoral N MTC/15.17 del 27 de Diciemb re del 2000 y complementariamente lo indicado en las Normas de Diseño AASHTO. CLASIFICACIÓN VIAL Según la normatividad vigente para el diseño de carreteras, la carretera en estudio puede clasificarse como: Según su función, califica como una carretera de la Red Vial Primaria, desarrollándose en su totalidad en el departamento de Lima, uniendo las provincias de Lima y Canta.

6 De acuerdo al Estudio de Tráfico se tienen las siguientes intensidades de tráfico proyectadas al año Se clasifica a la carretera en estudio de acuerdo a la demanda como una Carretera de Primera Clase (carretera con una calzada de 02 carriles DC), presentando la mayor parte de la longitud de la vía una demanda dentro del rango de 2001 a 4000 veh/día. De acuerdo a las condiciones orográficas del terreno, la carretera se divide en 02 clasificaciones bien definidas. Del Km 0 al Km corresponde a una carretera de tipos 1 y 2. Del Km 54 al Km (fin del tramo) corresponde a una carretera de tipos 3 y 4. CRITERIOS BÁSICOS DEL DISEÑO GEOMÉTRICO VEHÍCULO DE DISEÑO Las características de los vehículos de diseño condicionan los distintos aspectos del dimensionamiento geométrico y estructural de una carretera. Así, por ejemplo: El ancho del vehículo adoptado incide en el ancho del carril de las bermas y de los ramales. La distancia entre los ejes influyen en el ancho y los radios mínimos internos y externos de los carriles en los ramales. La relación de peso bruto total/potencia guarda relación con el valor de pendiente admisible e incide en la determinación de la necesidad de una vía adicional para subida y, para los efectos de la capacidad, en la equivalencia en vehículos ligeros. El tipo de vehículo de diseño considerado es el tipo WB 19 (según AASHTO) equivalente al tipo de vehículo T3S2 (según Reglamento Nacional de Vehículos 2003). Las dimensiones y características de recorrido se muestran en los gráficos siguientes:

7 VEHÍCULO DE DISEÑO: T3S2 (WB-19)

8 VELOCIDAD DE DISEÑO La tabla de la DG-2001 permite la determinación de la velocidad de diseño en base a la orografía que atraviesa la vía y a la clasificación de la carretera. A partir de dicha tabla, se tiene: Para una carretera de primera clase, con una orografía tipo 2 la velocidad de diseño recomendada varía entre 60 y 90 Km/h. Para una carretera de primera clase, con una orografía tipo 3 la velocidad de diseño recomendada varía entre 50 y 80 Km/h. Para una carretera de primera clase, con una orografía tipo 4 la velocidad de diseño recomendada varía entre 50 y 70 Km/h. Sin embargo, en vista que la carretera atraviesa quebradas angostas, en lugares puntuales se ha diseñado el alineamiento horizontal con velocidades menores a las recomendadas, además en zonas urbanas la velocidad de diseño utilizada es 30 Km/h, tal como lo establecen los Términos de Referencia del presente estudio (ítem 3.3.4). DISTANCIAS DE VISIBILIDAD A) Distancia de Visibilidad de Parada El siguiente cuadro muestra el cálculo de distancias de visibilidad de parada de acuerdo a las velocidades de diseño utilizadas: VELOCIDA D (Km/h) CÁLCULO DE DISTANCIAS DE VISIBILIDAD DE PARADA tp (s) fricción longitudinal Dp (m) i = -8% i = -5% i = -2% i = +2% i = +5% i = 8%

9 B) Distancia de Visibilidad de Paso Los valores de distancia de visibilidad de paso fueron tomados de lo establecido en las DG y se indican en el siguiente cuadro: VALORES DE DISTANCIAS DE VISIBILIDAD DE PASO (Da) VELOCIDAD (Km/h) Da (m) VELOCIDAD (Km/h) Da (m) VELOCIDAD (Km/h) Da (m) VELOCIDAD (Km/h) Da (m) ALINEAMIENTO HORIZONTAL El alineamiento horizontal se diseñó verificando que exista en todo el trazo a lo menos la distancia mínima de visibilidad de parada, cuando en el proceso de verificación se observó que no se tiene la visibilidad requerida y no es posible o económico aumentar el radio de la curva, se recurrió al método gráfico para calcular las rectificaciones necesarias, ya sea que se trate de un talud de corte u otro obstáculo que se desarrolla a lo largo de toda o parte de la curva. RADIOS MÍNIMOS El siguiente cuadro muestra los valores de radios mínimos utilizados para cada velocidad de diseño. Velocidad (Km/h) RADIOS MÍNIMOS Peralte p (%) Fricción Lateral f Radio Mínimo (m)

10 Velocidad (Km/h) RADIOS MÍNIMOS Peralte p (%) Fricción Lateral f Radio Mínimo (m) CURVAS DE TRANSICIÓN Las longitudes de curvas de transición utilizadas en el diseño geométrico de la vía en estudio varían de 30 m. a 65 m. de largo. TRANSICIÓN DE PERALTE El siguiente cuadro muestra los valores de longitud mínima de transición de peralte, según la velocidad de diseño y considerando un bombeo de calzada de 2.5% (peralte inicial), ancho de calzada de 7.20m y eje de giro del peralte ubicado al centro de la calzada (B = 3.60m). LONGITUD DE TRANSICIÓN DE PERALTE (B = 3.60m) pi = -2.5% Valores de peralte final % Velocidad (Km/h) 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8%

11 SOBREANCHO En curvas de radio pequeño y mediano, según sea el tipo de vehículos que circulan habitualmente por la carretera, se deberá ensanchar la calzada con el objeto de asegurar espacios libres adecuados, entre vehículos que se cruzan en calzadas bidireccionales o que se adelantan en calzadas unidireccionales, y entre los vehículos y los bordes de las calzadas ALINEAMIENTO VERTICAL Las cotas del eje en planta de la carretera al nivel de la superficie del pavimento, constituyen la rasante del alineamiento vertical. La representación gráfica de esta rasante recibe el nombre de Perfil Longitudinal del Proyecto. PENDIENTE A) Pendiente Mínima. La pendiente mínima asignada a la sub rasante a lo largo de todo el tramo en estudio es de 0.50%. Esta pendiente es la mínima recomendada en las DG-2001 principalmente por consideraciones de drenaje longitudinal. B) Pendiente Máxima. La pendiente máxima asignada utilizada para el diseño de la sub rasante es de 8.00%. Excepcionalmente se utilizó la pendiente de 9.57% en 610 m. de longitud y sobre los 875 m.s.n.m. para el tramo ubicado al inicio de la vía de evitamiento de las localidades de Leticia y Yangas, antes y después del tramo indicado la vía se proyecta con pendientes menores a 3% en longitudes mayores a 2 Km. CURVAS VERTICALES

12 Se diseñó curvas verticales bajo el criterio de seguridad, aplicable para curvas cóncavas y convexas y en donde se garantiza que la longitud de curva vertical es tal, que en toda la curva la distancia de visibilidad sea mayor o igual a la de parada. SECCIÓN TRANSVERSAL NÚMERO DE CARRILES Debido a que la carretera en estudio corresponde a una Carretera de Primera Clase, la sección transversal estará conformada por una calzada de 02 carriles, uno para cada sentido de circulación. ANCHO DE CARRILES La carretera en estudio pertenece a la Red Vial Nacional con significativa presencia de tráfico pesado (transporte de productos mineros, madereros, agrícolas, etc.) y con velocidades que llegan hasta los 90 Km/h, se optó por uniformizar el ancho de los carriles a 3.60 metros, dotando de este modo de mayor seguridad al tránsito vehicular por esta carretera. SOBREANCHO DE COMPACTACIÓN La sección transversal a nivel de subrasante en terraplén tendrá un sobreancho de compactación (SAC) mínimo de 0.50 metros que permita confinar las capas de sub base y base de modo que en el extremo exterior de la berma sea posible alcanzar el nivel de compactación especificado. BOMBEOS La calzada tendrá un bombeo de 2.0%. Las bermas y sobreanchos de compactación tendrán un bombeo de 4.0% hacia el exterior de la plataforma. La diferencia algebraica entre las pendientes transversales de la berma superior y la calzada será siempre igual o menor a 7%.

13 PERALTES La sobreelevación o peralte, siempre se necesita cuando un vehículo viaja en una curva cerrada a una velocidad determinada, para contrarrestar las fuerzas centrífugas y el efecto adverso de la fricción que se produce entre la llanta y el pavimento. Donde se limite la velocidad permisible por la congestión del tránsito o el extenso desarrollo marginal a lo largo de la carretera, la tasa de sobreelevación no debe exceder entre 4.0% y 6.0%. Dado que las condiciones meteorológicas y topográficas imponen condiciones particulares en los diseños. Los valores de peralte utilizados corresponden a los recomendados por las normas AASHTO en el Manual de Diseño Geométrico de Carreteras y Calles. En curvas de escaso desarrollo el peralte total requerido se mantiene en una longitud mayor o igual a V/3,6 (m). (V : Velocidad (Km/h). TALUDES A) Taludes de Terraplenes El talud de diseño en terraplenes es de 1 : 1.50 (V : H) B) Taludes de Corte Los taludes para las secciones en corte varían de acuerdo a la estabilidad de los terrenos necesarios a cortar para la conformación de la plataforma; la altura admisible del talud y su inclinación fue determinada en el Estudio Geológico Geotécnico. CUNETAS Para el drenaje longitudinal de las aguas superficiales (calzada, taludes y bermas) y sub superficiales (taludes) se proyecta construir cunetas revestidas con concreto y de sección triangular a lo largo de la carretera. A) Talud Interior de Cunetas El numeral (a) del Manual de Diseño Geométrico de Carreteras (DG-2001), para velocidades menores o iguales a 70 Km/h y IMDA mayor a 750 veh/día establece que: El talud interior de la cuneta será de 1 : 3 (V : H)

14 B) Profundidad de Cunetas El numeral (b) de las DG-2001 recomienda que, en caso de cunetas de sección triangular, las profundidades mínimas de estas cunetas será de 0.20 m para regiones secas, de 0.30 m para regiones lluviosas y de 0.50 m para regiones muy lluviosas. El estudio de Hidrología e Hidráulica considera colocar cunetas revestidas con las dimensiones antes mencionadas desde el Km hasta el fin del tramo. A medida de prevención se colocan cunetas no revestidas de 0.20 m de profundidad desde el km hasta el km PLAZOLETAS DE ESTACIONAMIENTO Debido a que el ancho de bermas es menor a 2.40 metros, surge la necesidad de proveer espacios para acomodar los vehículos que ocasionalmente sufren desperfectos durante su recorrido, aquellos que necesiten revisión o sólo descanso por parte del conductor. Las plazoletas proyectadas son de 3.0 metros de ancho y 30 metros de largo, con una longitud adicional de ingreso de 10 metros y de salida de 15 metros. La ubicación de plazoletas será de acuerdo a las indicadas en los planos del estudio. DESVÍOS Y PARADEROS A lo largo del tramo en estudio se han identificado desvíos a terrenos de cultivos, centros poblados y cruces por los mismos, en el caso de centros poblados se han proyectado paraderos a ambos lados de la vía y en los casos en que los centros poblados tengan dos ingresos se proyectaron paraderos en el desvío más cercano o uno por cada ingreso. Los desvíos hacia trochas carrozables serán de una calzada de 4.0 m. y bermas de 0.50 m. de ancho a cada lado de la vía. El movimiento de tierras necesario para conformar el área de desvío será el mínimo posible considerando que la ubicación y geometría final será definida con el mejoramiento y ampliación de estas trochas carrozables. Los desvíos serán tratados a nivel de superficie de rodadura sólo con material de base granular en las dimensiones indicadas en los planos.

15 Las áreas proyectadas para paraderos tendrán las mismas características que las plazoletas de estacionamiento y serán de 3.0 metros de ancho y 30 metros de largo, con una longitud adicional de ingreso de 10 metros y de salida de 15 metros. PAVIMENTO El Diseño de Pavimentos del presente estudio concluye que el dimensionamiento del pavimento será como se indica a continuación. CUADRO RESUMEN DIMENSIONES ALTERNATIVA (1-10) y (10-20) AÑOS TRAMO 1 Km Km T1-1A Km Km T1-1B Sectorizacion Km Km Periodo Diseño CAPAS DE PAVIMENTO AASHTO MAC Convencional cm Base G. cm Sub-Base cm REFUERZO ASFALTICO AÑO 10 MAC Convencional 1ra Alternativa MAC 10 años ra Alternativa MAC 10 años T1-1C Km Km ra Alternativa MAC 10 años Para determinar el ancho de la plataforma a nivel de sub rasante se ha considerado un espesor de 70 cm de pavimento (sub base granular, base granular, carpeta asfáltica y refuerzo asfáltico) con taludes de los derrames de 1:3 en caso de cunetas y 1:1.5 en caso de rellenos. DERECHO DE VÍA El derecho de vía o faja de dominio de la carretera en estudio, se encuentra reglamentada por la sección 303 Derecho de Vía o Faja de Dominio del Manual de Diseño Geométrico de Carreteras, la que menciona que el ancho mínimo absoluto del derecho de vía correspondiente para una carretera de primera clase, de dos carriles es de 20 metros. Adicionalmente, a cada lado del Derecho de Vía habrá una faja de Propiedad Restringida. La restricción se refiere a la prohibición de ejecutar construcciones permanentes que afecten la seguridad o visibilidad, y que dificulten ensanches futuros.

16 El ancho de esa zona para una carretera de primera clase, de dos carriles es de 15 metros. PUENTES Y PONTONES A lo largo de la carretera se ha proyectado 01 puente y 01 pontón ambos de concreto armado. El puente Santa Rosa se proyectó para cruzar el Río Quisquichaca cerca al poblado de Santa Rosa de Quives y está ubicado entre las progresivas y con una luz de 20 m. El pontón Añapo se proyectó para cruzar el cauce de la quebrada Añapo cerca al poblado de Yaso y está ubicado entre las progresivas y con una luz de 7 m. En ambas estructuras se conserva el ancho de calzada (7.20 m.) y bermas (1.20 m a cada lado). El siguiente cuadro indica la ubicación de los pontones proyectados a lo largo del tramo de estudio. Sección 1.01 RELACIÓN DE PUENTES Y PONTONES PROYECTADOS Nº NOMBRE INICIO FINAL MATERIAL LUZ (m) 1 2 PUENTE SANTA ROSA PONTÓN AÑAPO Concreto Armado Concreto Armado (a) RESUMEN DE CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS CUADRO RESUMEN DE CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS Ancho de Calzada Ancho de Bermas 7.20 m 1.20 m. y 1.50 m. a cada lado Bombeo 2% Radio mínimo 25 m. Velocidad Máxima 80 Km/h. Sobreancho máximo 7.70 m. Peralte máximo 8% Pendiente máxima 8% Pendiente máxima excepcional 9.57% Talud de relleno Talud de corte 1.5H:1V De acuerdo al tipo de material

17 4.0 DISEÑO DE PAVIMENTOS 1. PERIODO DE ANÁLISIS De acuerdo a lo indicado en los TDRs el periodo de Análisis es de 20 años, el mismo que en un caso considera periodos de diseño de 0-10, 0-20 y en otro un periodo de diseño 0-10 con un refuerzo para el periodo de diseño años. 2. ANÁLISIS DE TRÁFICO El Estudio de Trafico, según referencia 2.e, estableció las siguientes solicitaciones para los Periodos de Diseño indicados según los Cuadros 45, 46, 47: CUADRO Nº 45 CÁLCULO DEL NÚMERO TOTAL DE EJES EQUIVALENTES (CARABAYLLO km TRAPICHE km ) VEHÍCULOS IMDA 2011 FACTOR FACTOR x P. ESAL DIRECCIONAL Neumáticos G (10 AÑOS) EE (10 AÑOS) G (20 AÑOS) EE (20 AÑOS) AUTO PICK UP CAMIONETA MICRO BUS 2 EJES BUS 3 EJES CAMIÓN CAMIÓN CAMIÓN T2S T2S T3S T3S C2T C2T C3T C3T

18 CUADRO Nº 46 CÁLCULO DEL NÚMERO TOTAL DE EJES EQUIVALENTES (TRAPICHE km SANTA ROSA km ) VEHÍCULOS IMDA 2011 FACTOR FACTOR x P. ESAL DIRECCIONAL Neumáticos G (10 AÑOS) EE (10 AÑOS) G (20 AÑOS) EE (20 AÑOS) AUTO PICK UP CAMIONETA MICRO BUS 2 EJES BUS 3 EJES CAMIÓN CAMIÓN CAMIÓN T2S T2S T3S T3S C2T C2T C3T C3T TOTAL E E+07 CUADRO Nº 47 CÁLCULO DEL NÚMERO TOTAL DE EJES EQUIVALENTES (SANTA ROSA km CANTA km ) VEHÍCULOS IMDA 2011 FACTOR FACTOR x P. ESAL DIRECCIONAL Neumáticos G (10 AÑOS) EE (10 AÑOS) G (20 AÑOS) EE (20 AÑOS) AUTO PICK UP CAMIONETA MICRO BUS 2 EJES BUS 3 EJES CAMIÓN CAMIÓN CAMIÓN T2S T2S T3S T3S C2T C2T C3T C3T TOTAL E E+07

19 3. ANÁLISIS Y SECTORIZACIÓN 3.1. SECTORIZACIÓN POR CRITERIOS DE TRÁFICO La demanda de Tráfico para todo el Tramo 1 permite bajo el criterio de sectores homogéneos establecer 3 sub tramos claramente definidos. TRAMO SECTORIZACION TRAFICO TRAMO 1 : LIMA-CANTA SECTORIZACION SECTORIZACION EALs años 20 años TRAMO 1 Km Km A ( ) 1.810E E+07 1B ( ) 9.746E E+07 1C ( ) 8.663E E+07 Fuente: ESTUDIO DE TRAFICO WINROD S.A.C. (APROBADO EL 16 FEB 2011) 3.2. SECTORIZACIÓN POR CRITERIOS DE VALOR CBR Y PERFIL ESTRATIGRÁFICO De acuerdo a lo expuesto se adopta el criterio c. como el más conveniente para Sectorización debido a que la plataforma existente será sometida a actividades de Corte o Relleno intermitentemente obteniéndose lo siguiente: Tabla 6.2 SECTORIZACION CBR TRAMO 1 : LIMA-CANTA TRAMO TRAMO 1 Km Km SECTORIZACION CBRpromedio: (C/R) DE DISEÑO 1A ( ) B ( ) C ( ) 33.4 Los valores CBR promedio presentados se incluyen en el Anexo Sectorización y CBR promedio. Los valores de CBR promedio obtenidos permiten el siguiente análisis: Son del mismo rango de valores (entre 30-33)

20 Existe predominancia de valores CBR extrapolados Con el fin no crear una excesiva sub sectorización con el componente CBR y con criterio conservador se adopta como CBR representativo el CBR promedio= 29.0 a 0.1 pen. 95% MDS el que será empleado para fines de diseño de pavimentos SECTORIZACIÓN GENERAL ADOPTADA De acuerdo al ítem anterior la sectorización por Tráfico y CBR permite establece la siguiente Sectorización General: SECTORIZACION GENERAL TRAMO 1 : LIMA-CANTA TRAFICO PK PK Sub Sector 1A Km PK PK Sub Sector 1B km PK Sub Sector 1C km Tff 10 años 1.810E E E+06 Tff 20 años 4.102E E E+07 CBRpromedio 0.1" pen (C/R) Adoptado 29.0 PK La sectorización general adoptada servirá de base para fines del diseño de pavimentos a desarrollar. 4. ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOS De acuerdo a las exigencias de los TDRs se procederá al dimensionamiento según los Métodos sugeridos AASHTO 93 y ASPHALT INSTITUTE. Es de mencionar a priori que las diferencias notables entre los dimensionamientos obtenidos de la aplicación de los citados métodos se debe a la diferencia conceptual que existe entre sus bases teóricas de diseño.

21 4.1. ALTIMETRÍA DEL PROYECTO El Tramo 1 puede ser caracterizado según su altimetría como sigue: Localidad Progresiva Altitud msnm COMAS CARABAYLLO STA. ROSA QUIVES CANTA MARCAPOMACOCHA CHAUPIMARCA HUAYLLAY CANTA KM 42 HUAYLLA Figura 7.1 Altimetría Lima-Canta-Huayllay 4.2. TEMPERATURAS DEL PROYECTO Las variaciones de temperatura según SENAMHI son las siguientes: CUADRO RESUMEN TEMPERATURAS MAXIMA Y MINIMA SEGÚN DATOS SENHAMI ESTACION CANTA AÑO Temp. C MAXIMO MINIMO MAXIMO MINIMO MAXIMO MINIMO MAXIMO MINIMO MAXIMO MINIMO Maximo Minimo

22 ESTACION STA. ROSA DE QUIVES ESTACION CARABAYL LO AÑO Temp. C MAXIMO MINIMO MAXIMO MINIMO MAXIMO MINIMO MAXIMO MINIMO MAXIMO MINIMO Maximo Minimo AÑO Temp. C MAXIMO MINIMO MAXIMO MINIMO MAXIMO MINIMO MAXIMO MINIMO MAXIMO MINIMO Maximo Minimo ESTACION CANTA TEMPERATURA MAXIMA ULTIMOS 5 AÑOS C 22.6 TEMPERATURA MINIMA ULTIMOS 5 AÑOS C 1.0 ESTACION SANTA TEMPERATURA MAXIMA ULTIMOS 4 AÑOS C 30.6 ROSA QUIVES TEMPERATURA MAXIMA ULTIMOS 4 AÑOS C 8.2 ESTACION TEMPERATURA MAXIMA ULTIMOS 4 AÑOS C 30.6 CARABAYLLO TEMPERATURA MAXIMA ULTIMOS 4 AÑOS C 12.1 Las temperaturas a considerar para el Tramo 1 no presentan gradientes notables durante el periodo anual que afecten el comportamiento de los materiales de Subrasante y granulares del pavimento. Sin embargo con respecto al Cemento Asfaltico será recomendable el empleo del Pen. CA para los subsectores T1-1A, T1-1B y CA para el subsector T1-1C ( m.s.n.m. aprox.) como la experiencia indica en proyectos de altitud y clima similares MÉTODO AASHTO METODOLOGÍA DE DISEÑO El procedimiento de diseño del pavimento según el método AASHTO-93 es básicamente una extensión de los algoritmos originados desde el AASHO Road Test en los años y publicados inicialmente en el manual de 1961 y luego en versiones de actualización aparecidas en 1972, 1986 y En la referencia 2.c y 2.d se incluyen los conceptos metodológicos y teóricos DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS DE DISEÑO Tanto el método de diseño AASHTO-93 como el Asphalt Institute requieren para el diseño de nuevos pavimentos la determinación de los siguientes parámetros característicos para las distintas capas estructurales:

23 CAPA AASHTO - 93 ASPHALT INSTITUTE Concreto asfáltico a 1 Me1 Base granular a 2 Mr2 Sub-base granular a 3 Mr3 Sub-rasante Mr 4 Mr 4 ai = coeficientes de equivalencia o aporte AASHTO (/pug) por capa Me = módulos elásticos (Mpa) por capa Mr = módulo de resiliencia (elástico) (Mpa) por capa CUADRO RESUMEN DE DIMENSIONAMIENTO AASHTO 93 CUADRO RESUMEN DIMENSIONES ALTERNATIVA (1-10) y (10-20) AÑOS TRAMO 1 Km Km T1-1A Km Km T1-1B Sectorizacion Km Km Periodo Diseño CAPAS DE PAVIMENTO AASHTO MAC Convencional cm Base G. cm Sub-Base cm REFUERZO ASFALTICO AÑO 10 MAC Convencional 1ra Alternativa MAC 10 años ra Alternativa MAC 10 años T1-1C Km Km ra Alternativa MAC 10 años MÉTODO DEL ASPHALT INSTITUTE El método Asphalt Institute se empleará para el diseño de las secciones T1-1A, T1-1B y T1-1C considerando materiales convencionales (no asfaltos modificados, no granulares estabilizados con asfalto) y para períodos de diseño de 10 y 20 años similares a los adoptados por el método AASHTO. Este método considera el pavimento como un sistema multi-capa elástico en el que el parámetro característico de las distintas capas es el modulo elástico y su aplicación por medio electrónico esta ya desarrollado según el programa HW-1 empleado. Dadas las características climáticas enunciadas en la especialidad de Hidrología y Drenaje y temperaturas del SENAMHI el concreto asfáltico se estará sujeto a variaciones en el rango 5-15 C de temperatura medi a anual (MAAT). Por lo tanto para fines del diseño de pavimentos se adoptara una Temperatura Media Anual de 7 C.

24 DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS DE DISEÑO Se mantienen las características enumeradas para los componentes del pavimento presentados bajo el Método AASHTO debiéndose efectuar modificación para la determinación del CBR subrasante como se expresa a continuación. Se calculará el dimensionamiento del pavimento para una sub-rasante y tráfico correspondiente a cada sub tramo según se ha detallado anteriormente, calculándose previamente el valor CBR con percentil 87.5% como se muestra a continuación. Sector T1-1A En este sector el procesamiento estadístico de valores CBR permite obtener la siguiente figura. CBR igual o mayor Figura 7. Valores Percentil T1-1A Valor CBR CBR87.5 = 31% Series1 En Anexo se incluyen los valores considerados en el cálculo CBR87.5%. Por lo tanto a partir del valor CBR87.5% se determina el valor del Mr según la expresión AASHTO 2002: Mr= 2555*CBRdis 0.64 (psi) Para un valor CBR = 31% se obtiene: Mr = psi.

25 Sector T1-1B En este sector el procesamiento estadístico de valores CBR permite obtener la siguiente figura. Figura 8. Valores Percentil T1-1B CBR igual o mayor Series Valor CBR CBR87.5 = 31% En Anexo se incluyen los valores considerados en el cálculo CBR 87.5%. Por lo tanto a partir del valor CBR 87.5% se determina el valor del Mr según la expresión AASHTO 2002: Mr= 2555*CBRdis 0.64 (psi) Para un valor CBR = 31% se obtiene: Mr = psi. Sector T1-1C

26 CBR igual o mayor Series Valores CBR CBR87.5 = 31% En Anexo se incluyen los valores considerados en el calculo CBR 87.5%. Por lo tanto a partir del valor CBR 87.5% se determina el valor del Mr según la expresión AASHTO 2002: Mr= 2555*CBRdis 0.64 (psi) Para un valor CBR = 31% se obtiene: Mr = psi ANÁLISIS DE ALTERNATIVAS DE DIMENSIONAMIENTO Las 1ras Alternativas con periodo de diseño de 10 años y refuerzo en el año 10 adoptadas bajo el método AASHTO son en principio las consideradas en el presente análisis por el método AI, es decir aquellas constituidas por mezclas asfálticas convencionales y materiales granulares no estabilizados cuyos parámetros o módulos fueron expuestos previamente. Sub Sector (T1-1A) Estudio Tráfico EE CBR (percentil) Mr (psi) (0-10) 1.81 x 10 7 (11-20) 2.29 x (87.5%) 23007

27 Sub Sector (T1-1B) Estudio Tráfico CBR (percentil) Mr (psi) EE (0-10) x 10 6 (11-20) 1.47 x (87.5%) Sub Sector (T1-1C) Estudio Tráfico CBR (percentil) Mr (psi) EE (0-10) x 10 6 (11-20) 1.30 x (87.5%) CUADRO RESUMEN DE DIMENSIONAMIENTO AI Los resultados obtenidos son los siguientes: CUADRO RESUMEN DIMENSIONES ALTERNATIVA (1-10) y (10-20) AÑOS ASPHALT INSTITUTE TRAMO 1 Km Km T1-1A Sectorizacion Km Km T1-1B 1ra Alternativa MAC 1ra Alternativa MAC Periodo Diseño 10 años 10 años MAC Convencional cm Km Km T1-1C Km Km ra Alternativa MAC 10 años Las salidas electrónicas se adjuntan en el Anexo 1B ANÁLISIS DEL DIMENSIONAMIENTO OBTENIDO CAPAS DE PAVIMENTO TAI Base G. cm Sub-Base cm REFUERZO ASFALTICO AÑO 10 MAC El análisis del dimensionamiento calculado mediante los procedimientos precedentes Que el dimensionamiento del pavimento adoptado según Método AASHTO-93 es suficiente estructuralmente bajo el criterio Serviciablidad (PSI). Que el dimensionamiento del pavimento adoptado según el Asphalt Institute resultara suficiente bajo el criterio de deformaciones en subrasante. Asimismo la carpeta asfáltica bajo el mismo Método resultara suficiente bajo el criterio de fatiga.

28 4.6 DIMENSIONAMIENTO ADOPTADO En concordancia con la practica vial de nuestro medio se adopta el periodo de diseño de (0-10) y (11-20) años y el dimensionamiento obtenido mediante la Guía AASHTO 93. Considerando que el dimensionamiento bajo la Guia AASHTO 93 no es suficiente bajo el criterio de fatiga de la carpeta asfáltica se recomienda ejecutar monitoreos bianuales de condición superficial que permitan adoptar las medidas oportunas de mantenimiento preventivo. CUADRO RESUMEN DIMENSIONES ALTERNATIVA (1-10) y (10-20) AÑOS TRAMO 1 Km Km T1-1A Km Km T1-1B Sectorizacion Km Km Periodo Diseño CAPAS DE PAVIMENTO AASHTO MAC Convencional cm Base G. cm Sub-Base cm REFUERZO ASFALTICO AÑO 10 MAC Convencional 1ra Alternativa MAC 10 años ra Alternativa MAC 10 años T1-1C Km Km ra Alternativa MAC 10 años ESTUDIO DE SUELOS 1. EVALUACIÓN DE LA PLATAFORMA EXISTENTE Se realizó el estudio del suelo de fundación para la determinación de las características físico mecánicas utilizando ensayos tipo destructivos mediante la ejecución de calicatas. El Estudio de Trazo y Diseño Geométrico contempla mejoramientos de trazo en todos sus niveles, tal como se menciona a continuación: - El ancho de la plataforma proyectada corresponde a una calzada de 7.20 m. y bermas de 1.20 a 1.50 m. de ancho a ambos lados de la vía, haciendo un total de 9.60 m. a m. de ancho más los anchos necesarios para la colocación de elementos de señalización y seguridad vial. Lo antes mencionado requiere un ancho de plataforma a nivel de subrasante que varía entre m. a m., esto representa prácticamente el doble del ancho de la plataforma existente (6.00 m. en promedio).

29 - El alineamiento horizontal (eje proyectado) contempla incrementos de radios de curvatura, generación de tramos en tangente con mayor longitud eliminando tramos sinuosos (curvas y contracurvas), variantes y vías de evitamiento en una longitud aproximada de 12 Km. Estos cambios hacen que el eje sea desplazado hacia la derecha o izquierda con relación al eje existente, proyectándose la plataforma sobre nuevos terrenos. - El alineamiento vertical de la carretera (perfil longitudinal) considera mejoramientos en relleno y en corte generando que la subrasante esté por encima o por debajo del nivel de la superficie de rodadura existente. Debido al grado de deterioro de la carpeta asfáltica existente y a los cambios proyectados sobre la sub rasante es recomendable remover toda la carpeta asfáltica sobre los tramos en que se conformará la carretera proyectada ya sea en corte o en relleno. En cuanto a obras de drenaje pluvial, estos se presentan a partir del Km están representadas por cunetas, badenes, alcantarillas de paso y alivio. 2. VARIANTES SEGÚN EJE PROYECTADO KM KM (L = 3.55 Km.) La variante se proyecta para evitar el paso por los poblados de Chocas Bajo, Chocas Alto y Buenavista, se desarrolla sobre terrenos de cultivo cerca a la margen izquierda del Río Chillón. La plataforma se proyecta en relleno a lo largo de toda la variante, los materiales utilizados deberán tener un CBR mayor a 30%. KM (L = 5.2 Km.) La variante se proyecta para evitar el paso por los poblados de Leticia y Yangas pasando por la parte posterior (cuesta arriba) de los mismos, se desarrolla sobre terrenos eriazos con topografía ondulada a accidentada obteniendo una plataforma a nivel de subrasante en relleno y en corte a media ladera. KM (L = 0.3 Km.) La variante se proyecta para evitar el paso por el poblado de Apán pasando por la parte posterior (cuesta arriba) del mismo, se desarrolla sobre terrenos eriazos con topografía ondulada obteniendo una plataforma a nivel de subrasante en corte cerrado y a media ladera.

30 3. ESTUDIO DE SUELOS 3.1 DESCRIPCIÓN DE TRABAJOS DE CAMPO Los trabajos de campo se realizaron a mediados del año 2009, haciendo en primer lugar el reconocimiento general de la zona de estudio y procediendo con las coordinaciones para la ejecución de muestreos de suelos a través de la excavación de calicatas y registros de campo para los respectivos ensayos de laboratorio y caracterización del material. Las calicatas fueron realizadas cada 250 metros sobre el eje proyectado coincidiendo tramos sobre la plataforma existente, terreno natural y las variantes sobre terrenos naturales. Con las muestras de suelo obtenidas de las prospecciones de campo se realizaron ensayos para identificar los tipos de suelos, determinando sus constantes físicas y mecánicas. 3.2 DESCRIPCIÓN DE LA SUB RASANTE Debido a que los esfuerzos significativos transmitidos por las cargas del tránsito alcanzan hasta 1.50 m. de profundidad, se describirá a continuación la ubicación de la sub rasante con respecto al nivel del terreno sobre el cual se realizó las calicatas. De este modo se analizará la carretera en estudio en tramos con niveles de sub rasante mayores a los 1.50 m. por debajo del nivel del nivel de ejecución de calicatas para con ayuda del Estudio de Geología estimar en lo posible el tipo de terreno de fundación; tramos con nivel de subrasante entre m. y m. sobre el nivel de ejecución de calicatas y finalmente tramos con niveles de sub rasante mayores a 1.50 m. sobre el nivel de ejecución de calicatas (terraplenes). Los rellenos deben ser conformados con suelos de tipo A-1-a, A-1-b y A-2-4 verificando que la última capa (30cm) tenga un CBR mayor a 30 %, el material a utilizarse será producto del corte previa verificación de los requerimientos mencionados.

31 3.2.1 UBICACIÓN DE NIVELES FREÁTICOS En los casos en que se encontraron suelos saturados o niveles freáticos (cercanos al nivel de sub rasante), se recomendó al especialista en Trazo y Diseño Geométrico que se levante la rasante, así mismo se coordinó con el especialista en Hidrología e Hidráulica para la proyección de sub drenes. El siguiente cuadro indica la ubicación de los niveles freáticos registrados durante la exploración de campo por medio de calicatas: UBICACIÓN DE NIVELES FREÁTICOS CALICATA INICIO FINAL PROF. (m) C-008A C C OBSERVACIÓN El eje proyectado atraviesa áreas de cultivo que son regadas con canales de tierra sin revestir. El tramo pertenece a la variante de Chocas. Ubicación de canales sin revestir al lado izquierdo de la vía para el riego de las áreas de cultivo ubicadas en el talud inferior. Ubicación de canales sin revestir al lado izquierdo de la vía para el riego de las áreas de cultivo ubicadas en el talud inferior. TRATAMIENTO El trazo se proyecta en relleno, se debe de reubicar los canales de riego y revestir los tramos de canales que colinden con la plataforma. Conformar las estructuras de cruce de canales. El trazo se proyecta en relleno, se debe reubicar los canales de riego alejados a mínimo 2 metros de la plataforma. La sub rasante se proyecta al nivel de la vía existente, s, se debe reubicar los canales de riego alejados a mínimo 2 metros de la plataforma UBICACIÓN DE ESTRATOS ROCOSOS No se ejecutaron calicatas en aquellos tramos conformados en su mayoría por estratos o taludes de roca maciza y fracturada, sin embargo, para evaluar los suelos del entorno se hicieron calicatas sobre la plataforma de la trocha existente. En coordinación con lo establecido en el Estudio de Geología, se ubicó los estratos rocosos para considerar el material adicional en sectores de corte donde deberá

32 efectuarse una sobre excavación de 0.15 metros y reemplazar con material granular antes de colocar la Sub-Base. La sobre excavación de corte en roca se da con la finalidad de presentar una capa de transición entre el pavimento y un elemento rígido como la roca. Esto también se prevee en las Especificaciones Técnicas donde se indica que los cortes en roca se deberán profundizar por debajo de la cota de subrasante y reemplazar con material de corte o cantera UBICACIÓN DE TERRAPLENES Los terraplenes son rellenos de material adecuado y compactado por capas hasta alcanzar el nivel de subrasante. Los materiales que se empleen en la construcción de terraplenes podrán ser aquellos provenientes de los cortes realizados para la conformación de la plataforma siempre en cuando cumplan con las especificaciones, en caso de que el material no cumpla con las especificaciones se utilizará material proveniente de las canteras identificadas en el Estudio de Canteras y Fuentes de Agua. El material utilizado en la corona (0.30 m.) deberá tener un CBR mayor a 30%. Los tipos de suelos que se utilizarán en la conformación de estos terraplenes pueden ser A-1-a, A-1-b y A-2-4, los mismos que han sido identificados en diferentes sectores de la carretera en estudio. 3.3 MEJORAMIENTO DE SUELOS DE SUBRASANTE En este acápite se analiza y desarrolla de manera conceptual y práctica las necesidades de mejoramiento de materiales a lo largo del tramo en estudio. Para este fin es necesario, teniendo en cuenta que normalmente se especifica efectuar mejoramiento en suelos blandos e inadecuados. Para una adecuada calificación de los suelos de subrasante donde se requiera realizar mejoramientos, se tendrán en cuenta los siguientes aspectos físicos y mecánicos:

33 De la evaluación y análisis de los resultados de los ensayos de laboratorio obtenidos del terreno de fundación, se puede determinar los tramos que requieran mejoramientos según los criterios indicados a continuación: SUELOS DE BAJA CAPACIDAD PORTANTE (CBR < 5%) Se realizarán mejoramientos de la subrasante a aquellos tramos que presenten suelos con CBR de laboratorio menores a 5%; es decir suelos de pobre a muy pobre capacidad portante. Determinación del espesor de mejoramiento a realizar Los procedimientos de cálculo y la altura de mejoramiento de la subrasante obtenido por sub tramos para el período de diseño de 0 a 20 años, son los siguientes: SUELOS CON BAJA CAPACIDAD PORTANTE Calicata Progresiva N Estrato Profundidad SUCS AASHTO CBR (%) ML A-4 (7) ML A-4 (8) 3.80* CL A-4 (6) CL A-4 (5) 7.20* 4A CL A-6 (9) 7.20* 5A CL A-6 (9) 7.20* 7A CL A-4 (7) 7.20* 11A ML A-4 (4) 2.90* 12A ML A-4 (4) A ML - CL A-4 (5) 3.60* ML - CL A-4 (6) 3.60* CL A-4 (6) 7.20* CL A-4 (8) 8.20* CL A-4 (7) 8.20* CL A-4 (8) 8.20* CL A-4 (8) CL A-4 (7) 8.20* CL A-4 (6) 7.20* ML - CL A-4 (6) 3.60* ML - CL A-4 (8) 3.60* ML A-4 (8) 3.60* ML - CL A-4 (6) ML - CL A-4 (5) 3.60* ML - CL A-4 (5) 3.60* ML - CL A-4 (7) 3.60* ML - CL A-4 (5) 3.60*

34 SUELOS CON BAJA CAPACIDAD PORTANTE Calicata Progresiva N Estrato Profundidad SUCS AASHTO CBR (%) ML - CL A-4 (8) 3.60* CL A-4 (8) CL A-4 (7) 6.50* CL A-4 (8) 6.50* CL A-4 (7) CL A-4 (6) 6.50* ML A-4 (6) 6.50* (*) Valores de CBR asumidos en concordancia con suelos de similares características existentes en la carretera en estudio (clasificación y límites de consistencia). Para el presente proyecto el espesor mínimo de mejoramiento seleccionado para la subrasante por baja capacidad portante será por cada subtramo y según el análisis para el periodo de diseño de 20 años; con la finalidad de asegurar un mejor comportamiento de la estructura del pavimento RESUMEN DE MEJORAMIENTO DE SUBRASANTE POR REEMPLAZO DE SUELOS El siguiente cuadro presenta el resumen de los sectores y espesores en los que se deberá realizar mejoramiento de suelos con material granular. CUADRO RESUMEN DE MEJORAMIENTO DE SUBRASANTE POR REMPLAZO DE SUELOS Ancho Longitud Espesor Volumen Inicio Fin promedio (m) (m) (m3) (m) , , , , ,584

35 CUADRO RESUMEN DE MEJORAMIENTO DE SUBRASANTE POR REMPLAZO DE SUELOS Ancho Longitud Espesor Volumen Inicio Fin promedio (m) (m) (m3) (m) , , , , , , VOLUMEN TOTAL (m3) 27,556