Servicios y Control en Ingeniería S.A. de C.V.

Transcripción

1 Servicios y Control en Ingeniería S.A. de C.V. REPORTE DE LA EXPLORACION GEOTECNICA PARA EL DISEÑO DE PAVIMENTO DE LA AV. Dr. J. RICARDO ALCALÁ IÑIGUEZ l ENTRE LA CALLE ACATÍC Y LA CALLE ESPARZA EN LA COLONIA EL PIPÓN, EN LA CABECERA MUNICIPAL DE TEPATITLÁN DE MORELOS. MARZO 2017

2 DATOS DE PROYECTO FECHA 20 de Marzo del NOMBRE DE PROYECTO Diseño de Pavimento de la Av. Dr. J. Ricardo Alcalá Iñiguez. PROYECTO Rehabilitación de pavimento de la Av. Dr. J. Ricardo Alcalá Iñiguez. LUGAR La rehabilitación consta de una longitud aproximada de 800 m, que van desde la calle Acatíc hasta la C. Esparza en la colonia El Pipón. Con las siguientes coordenadas geográficas (Datum ITRF-92): Latitud norte 20 48'22.61" y longitud oeste '48.15" o bien coordenadas UTM: Este (X) = 732,793 m y Norte (Y) = 2 302,323 m. SOLICITANTE Arq. David Martin del Campo (Director de Obras Públicas de Tepatitlán de Morelos)

3 1. OBJETIVO Este estudio tiene como finalidad conocer la estratigrafía superficial del subsuelo, las características y propiedades de cada estrato, obteniendo muestras alteradas de los materiales representativos, para posteriormente ejecutar los ensayos correspondientes en laboratorio y en base a ello diseñar la estructura del pavimento de la avenida, proyecto en base a pavimento rígido (concreto hidráulico), con un periodo diseño de 20 años. 2. PLAN DE TRABAJO Se programaron tres (3) sondeos exploratorios directos mediante pozos a cielo abierto, PCA- 1 al PCA-3, a una profundidad de 1.50 m., el muestreo de los materiales es de tipo alterado, para posteriormente efectuar los ensayos correspondientes y su clasificación SUCS y demás propiedades en el laboratorio. 3. DESCRIPCIÓN DEL LUGAR La topografía de la zona es tipo plana, quedando cercas de la margen derecha del río Tepatitlán, es una zona comercial donde se encuentran restaurantes, fraccionamiento Guadalupe, escuelas y la unidad deportiva el Pipón. El transito es de tipo ligero. El pavimento actual es de concreto asfaltico con una capa de 5 cm aproximadamente, que están sobre un empedrado el cual esta desplantado sobre el terreno natural, que siendo insuficiente esta estructura ya provoco deformaciones en su capa de rodamiento con deformaciones y baches en el ancho de la vía.

4 LOCALIZACIÓN GENERAL Y ESPECÍFICA DE LA VÍA CARRETERA A SAN JUAN DE LOS LAGOS CTO. INTERIOR JUAN PABLO II VIALIDAD EN ESTUDIO RÍO TEPATITLAN CENTRAL CAMIONERA A UNIDAD DEPORTIVA EL PIPON VIALIDAD EN ESTUDIO FRACC. GUADALUPE BLVR. ANACLETO GONZÁLEZ CENTRAL CAMIONERA

5 4. INVESTIGACIÓN DEL SUBSUELO Los sondeos exploratorios fueron realizados mediante pozos a cielo abierto, PCA-1 al PCA-3 y fueron iniciados al nivel del pavimento actual de la vialidad y profundizados entre 0.70 m hasta 1.20m. aproximadamente. Se tomaron muestras alteradas directamente de las excavaciones, con una primera clasificación visual y al tacto y posteriormente a los materiales representativos se ejecutaron ensayos en laboratorio para determinar sus propiedades índice. Los materiales encontrados son: arcilla gruesa arenosa de alta plasticidad (CH), estos se consideran de críticos por ser plásticos que al entrar en contacto con agua tienden a presentar cambios en su volumen (expansión), o bien al perder agua (humedad) su volumen se reduce (contracción), provocando asentamientos diferenciales. En ninguna de las exploraciones se detectó la presencia de agua, cavernas o grietas a la profundidad explorada, en el sondeos PCA-1 se encontró boleo. NOTA: Será importante informársenos sobre las condiciones del subsuelo encontradas en excavaciones, a fin de confrontar con lo encontrado en este estudio general y en caso de considerarlo necesario, realizar una visita de inspección y sondeos complementarios para corroborar y ratificar este estudio y las recomendaciones.

6 N UBICACIÓN DE SONDEOS EXPLORATORIOS UNIDAD DEPORTIVA EL PIPÓN VIALIDAD EN ESTUDIO C. ESPARZA C. MATAMOROS UNIDAD DEPORTIVA MORELOS En la siguiente tabla por sondeo efectuado se da la ubicación en coordenadas UTM (Datum ITRF-92, navegador con error hasta de ±3 m.) e información de niveles. PCA No. ZONA UBICACIÓN ESTE (X) NORTE (Y) Prof. total Sondeo CAD. 1 OESTE 732, , m. 2 CENTRO 732, , m. 3 ESTE 733, , m.

7 En la siguiente tabla se presentan las propiedades de los materiales analizados. COLOR DE LOS MATERIALES TERRENO NATURAL TAMAÑO DE SUS PARTÍCULAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Rojo GRAVA % ARENA % FINOS % MINIMO MAXIMO MINIMO MAXIMO MINIMO MAXIMO El tamaño de las partículas del suelo se considera como arena (limo elástico y/o arcilla), en menor porcentaje con finos y prácticamente sin partículas gruesas (gravilla de roca tipo riolítica). PLASTICIDAD MASA VOLUMÉTRICO SECO SUELTO VALOR RELATIVO DE SOPORTE EXPANSIÓN LIMITE LIQUIDO % INDICE PLASTICO % CONTRACCION LINEAL % MINIMO MAXIMO MINIMO MAXIMO MINIMO MAXIMO MINIMO kg/m³ MAXIMO kg/m³ PROMEDIO kg/m³ MINIMO % MAXIMO % MINIMO % MAXIMO % PROMEDIO %

8 REQUISITOS DE CALIDAD DE LOS MATERIALES PARA EMPLEAR EN TERRAPLEN, SEGÚN ESPECIFICACIONES SCT (2001) REQUISITOS CALIDAD MATERIAL TERRAPLEN Características Especificación Limite liquido; % máximo 50 Valor Soporte de California (CBR); % mínimo 5 Expansión; % máxima 5 Grado de compactación; % 90 ± 2 Con los ensayos de clasificación, se concluye que el terreno natural de la zona es una arcilla gruesa con arena, cerca de la línea A, considerándose una arcilla de alta plasticidad por lo cual no cumple para su empleo en la estructura del pavimento, ya sea en terraplén, subrasante, subbase o base, debiendo emplear material de banco, por su alta plasticidad y contenido de finos.

9 5. DISEÑO DEL PAVIMENTO De los resultados de laboratorio, exploraciones en campo, información recibida y analizando los factores que intervienen en el proyecto, se seleccionó el diseño del pavimento rígido (concreto hidráulico) mediante el método recomendado por la AASHTO y para la estructura restante del pavimento con el método del instituto de ingeniería de la UNAM. a) DATOS DE PROYECTO El proyecto contempla la rehabilitación de la Av. Ricardo Alcalá, además de considerar lo siguiente: - Años de servicio = 20 - Tasa de crecimiento anual: 3% - Tránsito diario promedio anual, TDPA: 7,555 vehículos (en dos sentidos) con dos carriles por sentido. - Vehículo máximo diseño: T3 S3 (Tractor de 3 ejes con semi remolque de 3 ejes) - Composición del tránsito: 96.5% automóviles y camionetas (A), 1% camión ligero (B) y 2.5% camiones carga (C). - VRS crítico de diseño: 5.9% - Índice de servicio inicial: 4.5 (bueno) - Índice de servicio final: 2.0 (regular a malo) - Coeficiente de drenaje: 1.1 (Buen drenaje, sin humedad cerca de saturación). - Clasificación SUCS del material = CH (arcilla de alta plasticidad). - Base hidráulica (granular): Grava - arena. - Ancho de la sección de calle (arroyo) = 7.00 m. aprox. La vialidad se encuentra en una zona plana. b) DISEÑO ESTRUCTURAL:

10 Se emplea el método del instituto de ingeniería de la UNAM para determinar los espesores del resto de la estructura del pavimento: Transitoria o filtro para movimientos por presencia de material plástico, subrasante y base hidráulica. Con el método AASHTO se obtuvo el espesor de la losa de rodamiento (concreto hidráulico), con los resultados obtenidos de los materiales muestreados y ensayados y de los siguientes datos: CAPA VRS (%) critico Terreno natural (crítico) 5.9 Subrasante 20 Base hidráulica 80 Después del análisis y cálculos se tiene la estructuración teórica del pavimento, con los siguientes espesores: ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO Espesor cm. Capa de transición o filtro 30 Subrasante Base hidráulica 19.5 Concreto hidráulico Buscando que se cumplan las especificaciones de espesores mínimos recomendados por la SCT, se proponen los siguientes espesores para motivos de construcción: CAPA DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO ESPESORES (cm.) Capa de transición o filtro 30 Subrasante 20 Base hidráulica (grava-arena) 20 Concreto hidráulico Mr 42 kg/cm 2 ) 18 TOTAL ESPESOR (cm.) 88

11 CORTE ESQUEMATICO PARA LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO NOTA: - Cuidar el que se tenga un buen drenaje transversal y longitudinal del pavimento. desalojando el agua debida a escurrimientos superficiales. Así mismo evitar zonas de inundación o encharcamientos que permitan posibles infiltraciones de agua hacia las capas inferiores. - El diseño ha sido considerando un TDPA = 7,555 vehículos, en dos sentidos con dos carriles por sentido, tasa de crecimiento anual 3%, vida útil 20 años, VRS critico 5.90% y distribución de transito: 96.50% tipo A, 1.0% tipo B, 2.5% tipo C pesado. - El concreto de la losa de rodamiento deberá ser con un módulo de ruptura a la flexión MR = 42 kg/cm 2, los materiales de la base hidráulica, subrasante y capa de transición deberán de cumplir con los requisitos de calidad de SCT.

12 6.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Según se desprende de los sondeos, pruebas de laboratorio y diseño presentado anteriormente, se dan las conclusiones para la construcción de la estructura del pavimento de la vialidad en estudio, las cuales deben seguir las especificaciones normadas por la SCT, que son las más usuales y completas. Se deberá tener cuidado con la calidad de los materiales de banco de préstamo que se adquieran o reutilicen, debiendo cumplir con la calidad que marcan las normas, especial cuidado en su distribución de tamaños (granulometría), VRS y plasticidad. Así mismo cuidar los rellenos en las zonas de líneas de agua potable y/o drenaje sanitario o pluvial. Se da enseguida el procedimiento y recomendaciones de construcción. a) Retirar la estructura del pavimento actual hasta llegar al terreno natural (arcilla roja), cortar lo necesario del terreno natural para alojar la estructura de pavimento según niveles de proyecto. b) Con el cajón abierto ya nivelado que forme una superficie sensiblemente horizontal, se procederá a alojar la capa de transición, la cual tendrá como función estabilizar el material encontrado. Su acomodo será mediante bandeo, ronceado un tractor montando sobre orugas, que tenga una masa mínima de 36 toneladas, de forma que pase cuando menos 3 veces por cada sitio, el número de pasadas se podrá ajustar en la obra. El bandeo se hará longitudinalmente de las orillas hacia el centro de las tangentes y del interior al exterior en las curvas, con un traslape de cuando menos la mitad del tractor en cada franja bandeada. Espesor de 30 cm. de capa de transición, balastro ó filtro. Esta capa se hará con material compuesto por grava (tezontle o basalto) o bien cascajo o balasto grueso, en todos los casos limpio, sin arcilla arena o finos plásticos (máximo 10%) y con distribución de tamaños graduados de 5 a ½. Se deberá bandear con equipo pesado de orugas (tractor o retroexcavadora), para lograr el mejor acomodo posible (relleno de huecos), sin compacta, sin triturar la grava o fatigar al material.

13 c) Colocar el geotextil para evitar que el material fino contamine el filtro, después de haber colocado el geotextil como lo indica el fabricante, tender la capa subrasante de 20 cm de espesor, conformarla empleando material de banco, esto es una arena limosa (tepetate), que deberá cumplir calidad con las características siguientes: Finos (malla 200) 25% máximo, tamaños máximos 2, límite líquido 40% máximo, índice plástico 12% máximo, VRS 20% mínimo, expansión 2% máximo y compactar al 95% de su PVSM. d) Tender la base hidráulica de 20 cm. de espesor, también empleando material de banco, compuesto por grava-arena, proporción típica 60-40, debiendo cumplir las características del material de esta capa serán las siguientes: Finos (malla 200) 10% ó 15% máximo, límite líquido 25%, índice plástico 6% máximo, contracción lineal 3%, equivalente de arena 50% mínimo y VRS mínimo de 80% y compactar al 100% de su PVSM. e) Para la colocación de la losa de concreto hidráulico, después de compactada, sin baches y nivelada la base, se aplica el riego de impregnación para luego colar la losa de concreto hidráulico con el espesor señalado de 18 cm., sin pasajuntas, con apoyo lateral y con módulo de ruptura del concreto hidráulico de MR= 42 kg/cm². Seguir las indicaciones para el corte de las losas, con juntas longitudinales de 1.50 a 2.00 m. y transversales de 1.90 a 2.50 m., buscando la mejor modulación, según el ancho de la vialidad. Cuidar barras de amarre, con acero de diámetro de ½ corrugado, con longitud según de 71 cm. y separación de 76 cm. (losa de 18 cm.), con distancia al extremo libre (ancho de carril) máxima de 4.27 m. Así mismo cuidar la colocación, vibrado, terminado de la superficie y el sellado de las juntas, como se anexa en el reporte del diseño de pavimento. Vo. Bo. Ing. Alvaro Orendain O. Geotecnia, CEDEX Madrid, España Realizó Ing. Arturo René Hernández R. Gerente Técnico Maestría en construcción de Vías Terrestres

14 DISEÑO DE GUIA AASHTO 93 PROYECTO: Av. Dr. J. Ricardo Alcalá UBICACIÓN: TEPATITLÁN DE MORELOS NOTAS: DATOS DEL DISEÑO DE PAVIMENTO Confiabilidad (R): 90% Coeficiente de tranfarencia de carga (J): 3.1 Desvición Estandar (S o ): 0.35 Modulo de reacción (subbase) K(PCI): 180 Modulo de ruptura (MR): 42 Coefieciente de drenaje (Cd): 1.1 M. de elasticidad (Ec): 4,032,339 Índice de servicio inicial (Po): 4.5 Índice de servicio final (Pt) 2 DATOS DEL TRANSITO VEHCULAR Factor de sentido (FS): 50% Tasa de crecimiento anual: 3% Factor de carril (FC): 90% Periodo de diseño (años): 20 Tránsito Diario Promedio Tipo de camino: C 7,555 Anual (TDPA): Porcentaja de vehículos cargados: 80% Porcentaja de vehículos vacíos: 20% Donde: COMPOSICIÓN VEHICULAR VEHÍCULO % AL INICIO AL AÑO ACUMULADO A , ,250 16,505, ,579 A' , ,227 15,671, ,411 B , , ,662 C , , ,662 C , , ,134 T3-S Po: Indice de servicio inicial. Pt: Indice de servicio final. R: Fiabilidad D: Espesor propuesto K: Modulo de reaccion efectivo kg/cm³ S'c: Resistencia medida del concreto a flexotraccion. J: Coeficiente de trasmision de carga. Cd: coeficiente de drenaje. Ec: Modulo de elasticidad del concreto (6750*MR). Tránsito Diario Promedio Anual FACTOR DE DAÑO ,400 1,240,909 33,343, ,573,014 Ejes equivalentes de carril de diseño EJES EN EL PERIODO 1,573,014

15 BARRAS DE AMARRE Separación en cm, según distancia al extremo Libre. Espesor de Losa Diametro de la Longitud de la barra de amarre barra de amarre Separacion cm (pulgadas) cm cm 18 1 /2" DETALLES DE JUNTAS: 1) JUNTA DE CONTRACCION TRANSVERSAL ASERRADA CON DISCO DE DIAMANTE DE 1/8" DE ESPESOR

16 2) DETALLE DE JUNTA LONGITUDINAL 3) DETALLE DE JUNTA DE CONSTRUCCION

17 ESTRATIGRAFIAS, ENSAYOS Y FOTOGRAFIAS PCA-1 m PCA 0.00 No.1 CLASIFICACION 0.05 Concreto Asfaltico 0.15 Empedrado % QUE PASA 1.00 Arcilla arenosa de alta plasticidad color rojo Arcilla % QUE PASA 50.0 g g ωop CH m PCA 0.00 No.2 CLASIFICACION PCA Concreto Asfaltico 0.15 Empedrado Arcilla 0.50 Arcilla arenosa de alta plasticidad color rojo g g ωop CH Boleo empacado en arcilla

18 % QUE PASA Servicios y Control ANIVERSARIO PCA-3 m PCA 0.00 No.3 CLASIFICACION 0.05 Concreto Asfaltico 0.15 Empedrado Arcilla 1.00 Arcilla arenosa de alta plasticidad color rojo g g ωop CH