ESTUDIOS, DISEÑO GEOMÉTRICO, DE PAVIMENTOS Y RECOMENDACIONES PARA EL DISEÑO ESTRUCTURAL DEL PUENTE EN LA VÍA ENTRE "EL PRADO" Y LA VÍA TURÍSTICA QUE DE PAIPA CONDUCE AL PANTANO DE VARGAS, EN EL MUNICIPIO DE PAIPA DEPARTAMENTO DE BOYACÁ.
NELSON DANIEL ORDUZ PÉREZ WEYMAR FERNANDO SANDOVAL PALENCIA
FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C. 2013 1
ESTUDIOS, DISEÑO GEOMÉTRICO, DE PAVIMENTOS Y RECOMENDACIONES PARA EL DISEÑO ESTRUCTURAL DEL PUENTE EN LA VÍA ENTRE "EL PRADO" Y LA VÍA TURÍSTICA QUE DE PAIPA CONDUCE AL PANTANO DE VARGAS, EN EL MUNICIPIO DE PAIPA DEPARTAMENTO DE BOYACÁ.
NELSON DANIEL ORDUZ PÉREZ WEYMAR FERNANDO SANDOVAL PALENCIA
Trabajo de grado para optar al título de Ingenieros Civiles
Director JOSÉ MAURICIO BELLO PÉREZ Ingeniero Civil
FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C. 2013 2
Nota de aceptaci贸n: _________________________________________ _________________________________________ _________________________________________ _________________________________________ _________________________________________
_________________________________________ Presidente del Jurado
_________________________________________ Jurado
_________________________________________ Jurado
Ciudad y fecha: _________________________________________
3
DEDICATORIAS
La presente tesis se la dedico a mi familia y a todas las personas que siempre estuvieron a mi lado como apoyo y soporte durante todo el proceso de formación como ingeniero civil. En especial a mis padres quienes son mi inspiración, fuerza y motor en todas y cada una de las etapas de mi vida. También a Dios ya que sin el nada en la vida sería posible porque en él se encuentra la paciencia y tranquilidad en todos los momentos difíciles por los que se atraviesan en este largo camino. Nelson Daniel Orduz Pérez
El presente proyecto de grado se lo dedico principalmente a Dios y a toda mi familia, quienes me acompañaron a lo largo de este camino, brindándome su apoyo incondicional en todos los momentos por difíciles que pudieron ser, en especial a mis padres, quienes creyeron en mí y en este sueño que hoy es una realidad,
inculcándome;
la
perseverancia,
respeto,
disciplina,
honestidad,
paciencia y sobretodo la vocación por el estudio. Weymar Fernando Sandoval Palencia
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AGRADECIMIENTOS
Un agradecimiento especial para nuestros padres por su dedicación, cariño, paciencia y confianza; lo cual es invaluable para nosotros. A nuestro Asesor de Tesis el Ingeniero José Mauricio Bello Pérez quien nos brindó su apoyo, conocimiento y colaboración en todo momento. A nuestros profesores, especialmente a aquellos a los que no solo le aprendimos teorías y técnicas, sino también lecciones que nos acompañarán el resto de nuestra vida; por su paciencia y continuo afán de hacernos responsables. A nuestros hermanos y amigos por estar a nuestro lado y darnos ánimo para continuar.
5
TABLA DE CONTENIDO
RESUMEN ............................................................................................................. 12 INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 13 1.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................. 14 1.1. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA .......................................................... 14 1.2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ............................................................ 14
2.
JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO ................................................................ 16
3.
OBJETIVOS.................................................................................................... 18 3.1. OBJETIVO GENERAL .............................................................................. 18 3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ..................................................................... 18
4.
ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO .......................................... 20 4.1. ALCANCES DEL PROYECTO ................................................................. 20 4.2. LIMITACIONES DEL PROYECTO ........................................................... 20
5.
PROPÓSITO DEL PROYECTO ..................................................................... 21
6.
METODOLOGÍA ............................................................................................. 22 6.1. DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES .................................................. 22
7.
DESCRIPCIÓN GENERAL DEL MUNICIPIO DE PAIPA................................ 25 7.1. ASPECTOS HISTÓRICOS Y GEOGRÁFICOS ........................................ 26 7.1.1. Reseña histórica................................................................................. 26 7.1.2. Geografía ........................................................................................... 28
6
7.2. ECONOMÍA .............................................................................................. 34 7.3. GEOLOGÍA ............................................................................................... 35 7.3.1. Metodología ....................................................................................... 35 7.3.2. Estratigrafía ........................................................................................ 36 7.4. RECURSOS HÍDRICOS ........................................................................... 38 7.4.1. Cuencas Hidrográficas ....................................................................... 38 7.4.2. Hidrogeología ..................................................................................... 41 8.
ANÁLISIS DE INFORMACIÓN INICIAL .......................................................... 43 8.1. ANÁLISIS DEL PLAN DE ORDENAMIENTO TERRITORIAL (POT) ........ 43 8.1.1. Mejoramiento Infraestructura Turística ............................................... 44 8.2. RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN SOBRE LOS PROYECTOS INSCRITOS ANTE EL BANCO DE PROYECTOS ............................................. 45 8.3. DISPONIBILIDAD PRESUPUESTAL........................................................ 45
9.
TRABAJOS DE CAMPO ................................................................................. 47 9.1. ESTUDIO DE SUELOS ............................................................................... 47 9.1.1. Investigación Del Subsuelo. .................................................................. 48 9.1.2. Perfiles estratigráficos de la zona ......................................................... 49 9.1.3. Cuadro resumen de resultados de ensayos ......................................... 50 9.1.4. Apique # 1 .......................................................................................... 51 9.1.5. Apique # 2 .......................................................................................... 59 9.1.6. Apique # 3 .......................................................................................... 67 9.1.7. Apique # 4 .......................................................................................... 73 7
9.1.8. Apique # 5 .......................................................................................... 83 9.1.9. Apique # 6 .......................................................................................... 90 9.2. CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA ....................................................... 97 9.2.1. Propiedades Físicas Y Mecánicas De Los Suelos ............................. 97 9.2.2. Clasificación De Los Suelos ............................................................... 99 9.2.3. Perfil Promedio ................................................................................... 99 9.2.4. Cálculo De La Capacidad De Carga ................................................ 100 9.2.5. Asentamientos ................................................................................. 104 9.2.6. Parámetros De Diseño Sísmico. ...................................................... 105 10.
DISEÑO DE PAVIMENTOS ....................................................................... 106
10.1.
GENERALIDADES .............................................................................. 106
10.2.
DETERMINACION DEL CBR DE DISEÑO ......................................... 107
10.2.1. Selección Del CBR De Diseño Por Lo Criterios De La Media Y Del Instituto Del Asfalto, Para Cada Unidad De Diseño. ..................................... 107 10.2.2.
Clasificación De La Subrasante .................................................... 108
10.3. DISEÑO ESTRUCTURAS DEL PAVIMENTO FLEXIBLE METODO DEL INSTITUTO NACIONAL DE VIAS NT2-NT3 .................................................... 110 10.3.1.
Variables Iniciales De Diseño ....................................................... 110
10.3.2. Aplicación Método De Diseño De Pavimentos Asfalticos Con Medios Y Altos Volúmenes De Transito Del Instituto Nacional De Vías Nt2Nt3 (INVIAS): ................................................................................................ 111 10.3.3. Chequeo Del Modelo Estructural De Pavimento Flexible Por El Método Racional. .......................................................................................... 114
8
10.3.4.
Determinación De Módulos Dinámicos De Mezclas Asfálticas ..... 117
10.3.5. Verificación del modelo estructural de pavimento flexible por el programa bisar 3.0. (Valores de servicio) ..................................................... 118 10.3.6. Verificación del modelo estructural de pavimento flexible por el programa CEDAP. (Valores admisibles) ....................................................... 120 10.3.7. 10.4.
Cuadro resumen ........................................................................... 120
MÉTODO SHELL PARA EL DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES 121
10.4.1.
Variables Iniciales De Diseño ....................................................... 121
10.4.2.
Relación Entre La Rigidez De La Mezcla Y El Asfalto. ................. 122
10.4.3.
Relación Entre La Rigidez De La Mezcla Y La Temperatura. ....... 123
10.4.4.
Características De Fatiga Del Asfalto. .......................................... 123
10.4.5.
Código De La Mezcla Asfáltica. .................................................... 123
10.4.6.
Selección De La Carta De Diseño. ............................................... 124
10.4.7.
Determinación De Espesores ....................................................... 124
10.4.8. Verificación Del Modelo Estructural De Pavimento Flexible Por El Programa Bisar 3.0. (Valores De Servicio) ................................................... 125 10.4.9. Verificación Del Modelo Estructural De Pavimento Flexible Por El Programa CEDAP. (Valores Admisibles) ...................................................... 126 10.4.10. 10.5.
Cuadro Resumen....................................................................... 127
MÉTODO AASHTO PARA EL DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES 127
10.5.1.
Variables De Diseño ..................................................................... 127
10.5.2.
Diseño Pavimento Flexible - Metodo De La Aashto ...................... 131 9
10.5.3. 11.
Determinación De Las Capas De La Estructura, Sn. .................... 136
ESTUDIOS DE DISEÑO GEOMÉTRICO ................................................... 149
11.1.
OBJETIVO ........................................................................................... 149
11.2.
ACTIVIDADES DE DISEÑO ................................................................ 149
11.3.
PARAMETROS TEÒRICOS ................................................................ 149
11.4.
SECCIONES TRANSVERSALES TÍPICAS......................................... 151
11.5.
ANEXO Y CARTERAS ........................................................................ 152
12.
11.5.1.
DATOS DE EL EJE ....................................................................... 153
11.5.2.
DATOS DEL PERFIL .................................................................... 154
11.5.3.
DATOS DE LA SECCION ............................................................. 155
RECOMENDACIONES DE MANEJO AMBIENTAL ................................... 156
12.1.
PERMISOS REQUERIDOS................................................................. 156
12.1.1.
Permiso Sitio Disposición Final de Escombros. ............................ 156
12.1.2.
Permiso Fuente de Materiales. ..................................................... 156
12.2. ACTIVIDADES SUSCEPTIBLES DE PRODUCIR IMPACTOS AMBIENTALES ................................................................................................ 156 12.2.1.
Excavaciones varias. .................................................................... 156
12.2.2.
Mantenimiento de maquinaria. ...................................................... 157
12.2.3.
Manejo de concreto y materiales de construcción. ....................... 157
12.2.4.
Disposición de escombros. ........................................................... 157
12.3. 13.
PLAN DE MANEJO DURANTE LA ETAPA CONSTRUCTIVA ............ 157
RECOMENDACIONES GENERALES PARA EL DISEÑO DEL PUENTE. 163 10
13.1.
GENERALIDADES .............................................................................. 163
13.2.
INFORMACIÓN BÁSICA ..................................................................... 163
13.2.1.
Estudios previos ............................................................................ 163
13.2.2.
Normas De Diseño ........................................................................ 164
13.2.3.
METODO DE CÁLCULO .............................................................. 164
13.2.4.
Materiales A Utilizar ...................................................................... 166
13.3.
PARÁMETROS DE ANÁLISIS Y DISEÑO .......................................... 166
13.3.1.
Cargas .......................................................................................... 166
13.3.2.
Combinaciones De Carga. ............................................................ 169
13.4.
DISEÑO ESTRUCTURAL ................................................................... 169
13.4.1.
Superestructura. ........................................................................... 169
13.4.2.
Subestructura................................................................................ 171
13.4.3.
PARAMETROS SISMICOS .......................................................... 172
14.
PRESUPUESTO ........................................................................................ 174
15.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................. 175
16.
INFOGRAFÍA ............................................................................................. 177
17.
APÉNDICE ................................................................................................. 178
17.1.
LISTA DE ILUSTRACIONES ............................................................... 178
ANEXOS .............................................................................................................. 180
11
RESUMEN
Este trabajo contiene los Estudios, Diseño Geométrico, De Pavimentos Y Recomendaciones Para El Diseño Estructural Del Puente En La Vía Entre "El Prado" Y La Vía Turística Que De Paipa Conduce Al Pantano De Vargas, En El Municipio De Paipa Departamento De Boyacá; este proyecto inicia con el estudio de la condición actual de la estructura de este plantel educativo; los datos necesarios obtenidos para conocer la situación actual de la estructura se obtuvieron mediante la investigación del estado del arte y las visitas técnicas que se realizaron en el sitio como base para la proyección de las necesidades futuras de la comunidad estudiantil. Con la información y datos recolectados se propone una optimización de la red vial haciendo referencia al diseño geométrico de estas vías en base al tráfico que éstas manejan, haciendo las recomendaciones sobre los requerimientos necesarios para este diagnóstico.
12
INTRODUCCIÓN
La relación entre la disponibilidad de vías de comunicación terrestre y el nivel de desarrollo de la población ha sido objeto de un extenso número de estudios. Es claro que contar con un mayor acceso a más y mejores carreteras facilita considerablemente el desplazamiento de la población y su calidad de vida.
En el departamento de Boyacá, en especial desde el punto de vista de las áreas rurales, por lo general son las que peor infraestructura vial poseen con base al presupuesto designado para ellas, la carencia de estas vías de comunicación hace que sea muy difícil y por lo tanto muy costoso el transporte para la población de la zona y las mercancías que en el sector se produzcan. Más exactamente en el municipio de Paipa, en la vía entre "El Prado" y la vía turística que de Paipa conduce al pantano de Vargas, que cuenta con una infraestructura vial deficiente para el crecimiento económico que ha presentado este municipio y para la proyección que pretende la alcaldía, es por esto que se hizo énfasis en determinar un diagnóstico preciso para brindar soluciones y alternativas a esta clase de temas que se pueden presentar hoy en día.
Por otro lado, para la comunidad se constituye en un gran incentivo la utilización de nuevas y mejores obras de infraestructura vial como lo es este puente. Estas nuevas obras implican una reducción de costos en la movilización, reducción de tiempos en desplazamientos de un lugar a otro y mejora considerablemente el nivel de vida de la misma.
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1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1.
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
¿El estado y condición actual de las vía entre “El Prado” y la vía turística que de Paipa conduce al pantano de Vargas, cumple las necesidades de movilidad y desplazamiento de la población y sus actividades económicas?
1.2.
DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
El municipio de Paipa se destaca principalmente por el turismo, el cual es una de las principales actividades que económicas que presenta, destacándose como una de las mayores fuentes de empleo, sin dejar de lado el sector transporte ya que es el medio de conexión entre el turista y sus atractivos. El desarrollo comercial está basado principalmente en la oferta de bienes de primera necesidad y desde luego el comercio de artesanías y productos derivados de la leche (lácteos y almojábanas) que están altamente relacionados con la actividad turística, así como sus aguas termo mineromedicinales, que atraen de manera significativa día a día un sin número de turistas. Paipa está catalogada como la Capital Turística del departamento de Boyacá, ubicada a 45 km. de Tunja. Se caracteriza por sus fuentes y piscinas termales, su historia y la gran variedad de eventos que se realizan como el Concurso Nacional de Bandas, El Festival de la Ruana y el Pañolón, El Festival del Lago Sochagota, Las Ferias y Fiestas, entre otros eventos. Entre sus principales atractivos se encuentran: el Lago Sochagota, apto para practicar deportes náuticos, el sitio histórico Pantano de Vargas, y su gran infraestructura hotelera y de servicios. También sobresalen las artesanías, locales y traídas de otras regiones, y la 14
gastronomía dentro de la cual son tradicionales las almojábanas, masato, colaciones, quesos y gran variedad de platos típicos que se ofrece en los diferentes restaurantes y asaderos de la ciudad.
Actualmente, el Municipio de Paipa afronta grandes problemas debidos a las afectaciones provocadas por las fuertes temporadas invernales de los últimos años, aquejando no solo la agricultura y la ganadería sino en gran magnitud el turismo, principal fuente de empleo y sustento de muchas familias; esto principalmente debido al deterioro y colapso en gran medida del inventario de la infraestructura vial del municipio. El municipio de Paipa ha venido desarrollando de manera progresiva en los últimos años la actividad minera, lo cual ha generado un aumento significativo en los volúmenes de transito de tipo pesado, que desafortunadamente contribuye con el deterioro mismo de la infraestructura vial, ya que únicamente existe la posibilidad de que este transite por el centro del municipio.
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2. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO
El presente proyecto se desarrolla como parte de la ejecución del Proyecto Institucional UNIAGRARIA AL CAMPO, que orienta y dirige la Facultad de Ingeniería Civil de UNIAGRARIA, el cual está encaminado a la promoción y el mejoramiento de la condición de vida del sector rural. Con el presente proyecto se pretende trasladar el flujo de vehículos de carga al perímetro del municipio, para de esta forma lograr despejar las principales vías de acceso desde el centro a la zona turística y el Pantano de Vargas y también lograr ahorro significativo en el mantenimiento de la infraestructura vial existente en el municipio, la cual fue diseñada sin considerar el tránsito de vehículos pesados que en la actualidad se ha visto atraído por la producción minera de la zona y que ha influido notoriamente en el deterioro de estas vías antes de cumplir su vida útil. El Pantano de Vargas y el Monumento de los 14 Lanceros, obra creada por el Maestro Rodrigo Arenas Betancur (q.e.p.d), es uno de los sitios más visitados año tras año por miles de turistas, ya que fue construido como homenaje a la Batalla del Pantano de Vargas en 1819, un gran gesto este en la Historia de nuestra libertad; de allí que sea de gran importancia para el municipio de Paipa mantener sus vías de interconexión en buen estado. El desarrollo del proyecto “ESTUDIOS, DISEÑO GEOMÉTRICO, DE PAVIMENTOS Y RECOMENDACIONES PARA EL DISEÑO ESTRUCTURAL DEL PUENTE EN LA VÍA ENTRE "EL PRADO" Y LA VÍA TURÍSTICA QUE DE PAIPA CONDUCE AL PANTANO DE VARGAS, EN EL MUNICIPIO DE PAIPA DEPARTAMENTO DE BOYACÁ”, busca en un futuro inmediato ser la base para la gestión de recursos y financiación para su ejecución, luego de lo cual no solo se tendría una vía turística totalmente aislada de transito de carga, sino también permitiría generar un incremento en el índice de ocupación 16
hotelera de la zona derivado del turismo; así mismo, disminuirían los efectos negativos de índole ambiental que actualmente son producidos por el tránsito de vehículos desde el centro del municipio a la zona minera y viceversa.
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3. OBJETIVOS
3.1.
OBJETIVO GENERAL
Realizar los estudios correspondientes para el diseño geométrico; diseño de la estructura del Pavimento y recomendaciones para el diseño estructural del puente en la vía entre “El Prado” y la Vía turística que de Paipa conduce al Pantano de Vargas, en el municipio de Paipa en el Departamento de Boyacá.
3.2.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Hacer el reconocimiento del terreno objeto del estudio y obtener de éste mediante procedimientos de campo la información requerida para la realización del diseño geométrico de la vía, de la estructura de pavimento y del puente sobre el Río Chicamocha en el Municipio de Paipa, Departamento de Boyacá. 2. Realizar el estudio de transito que permita determinar los parámetros de diseño requeridos. 3. Realizar la modelación de los datos obtenidos en campo mediante la utilización del software Eagle Point aplicando en el proyecto las especificaciones de diseño geométrico de carreteras para Colombia y mediante el software SAP 2000 en lo referente al diseño estructural del puente de acuerdo con lo especificado en el Código Colombiano de Diseño Sísmico de Puentes. 4. Identificar mediante un estudio las características geológicas y propiedades de los suelos sobre los cuales de cimentara tanto la estructura del pavimento como la subestructura del puente.
18
5. Diseñar la estructura del pavimento utilizando diferentes metodologías y así determinar una alternativa óptima. 6. Analizar y definir especificaciones óptimas de detalles que conforman un puente como lo son: andenes, barandas, drenajes, juntas entre otros, teniendo en cuenta el comportamiento de la vía. 7. Realizar el diseño de las obras de drenaje y complementarias que sean necesarias en el tramo de vía. 8. Efectuar las recomendaciones de manejo ambiental que en el desarrollo del proyecto requiera. 9. Determinar los costos totales que la ejecución del proyecto podría generar. 10. Elaborar un informe detallado del proyecto de diseño y obtener en corto plazo resultados óptimos con el fin de que la administración del Municipio de Paipa gestione ante las entidades pertinentes la financiación para su ejecución. 11. Presentar los planos y memorias de cálculo definitivos para desarrollar el proyecto.
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4. ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO
4.1.
ALCANCES DEL PROYECTO
El desarrollo del proyecto está contemplado aproximadamente para 2,5 kilómetros de vía y para el diseño estructural de un puente de aproximadamente 35 metros de luz.
4.2.
LIMITACIONES DEL PROYECTO
Limitaciones Físicas: No se cuentan con limitaciones físicas debido a que están previamente identificadas las áreas objeto del estudio y el proyecto se desarrollara en una zona semi urbana. Limitaciones Económicas: Por el alcance del proyecto no se encuentran limitaciones económicas. Limitación Metodológica: No existen antecedentes e información de trabajos anteriores que brinden una noción clara sobre el manejo de dicha problemática en este sector.
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5. PROPÓSITO DEL PROYECTO
Este proyecto está orientado y encaminado en base al programa ´´UNIAGRARIA AL CAMPO´´ el cual busca dar soluciones y emprender acciones técnicas y sociales que promuevan el desarrollo, mejoramiento y promoción de las zonas objeto de estudio; en esta oportunidad la vía entre “El Prado” y la vía turística que de Paipa conduce al Pantano de Vargas, en el municipio de Paipa, Departamento de Boyacá.
Este proyecto busca dar soluciones técnicas con respecto al diseño geométrico, diseño de la estructura del pavimento, y diseño estructural del puente con que actualmente cuenta la malla vial en esta parte del municipio; por otro lado se debe también tener en cuenta el tráfico que circula por ellas para un mejoramiento del diseño que actualmente presentan estás vías ya que estas condiciones influyen en las condiciones de vida en la población del sector.
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6. METODOLOGÍA
La metodología que va a ser utilizada para el proyecto de diseño geométrico, diseño de la estructura de pavimento y diseño estructural del puente en la vía entre “El Prado” y la vía turística que de Paipa conduce al Pantano de Vargas, en el municipio de Paipa, Departamento de Boyacá, comprenderá actividades como la exploración o reconocimiento del terreno, recolección de información, estudio de tránsito, trazado preliminar, diseño en planta y perfil, diseño de obras de arte, estudio geotécnico, diseño de la estructura del pavimento, diseño estructural del puente vehicular sobre el Río Chicamocha, recomendaciones ambientales, costos y presupuesto final. 6.1.
DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES
1. Exploración o reconocimiento del terreno: Examinar la zona en la cual se va a ejecutar el estudio, identificando las diferentes características topográficas, geológicas y demás aspectos relacionados con el comportamiento relevante de la zona. 2. Recolección de información primaria: Identificar los usos del suelo en el área de estudio, revisión de información en documentos, planos y selección de información de utilidad para el proyecto; reconocimiento del punto inicial y final de proyecto, así como los puntos de paso obligados y localización georeferenciada del puente vehicular. 3. Estudio de transito: Determinar los volúmenes de transito que se espera que circulen por la vía que se va a proyectar, realizando aforos para determinar el transito futuro y el posible transito atraído mediante encuestas Origen/Destino. 22
4. Diseño Geométrico: Comprende el trazado antepreliminar y el trazado preliminar, toma de topografía, diseño en planta y en perfil y modelación de la información mediante el software Eagle Point. 5. Estudio de Suelos: Exploración del subsuelo por medio de sondeos y apiques y recolección de muestras representativas de suelo para efectuar los ensayos requeridos tales como, clasificación, humedad natural, límites de consistencia, proctor modificado, compactación, CBR, entre otros. 6. Diseño de la estructura del pavimento: Con base en los resultados obtenidos del estudio de suelos, se realizaran los respectivos cálculos y procedimientos de diseño para un tipo de pavimento rígido o flexible, seleccionando una alternativa
optima,
técnicamente
funcional,
confiable
y
que
sea
económicamente factible de ejecutar, atendiendo a la normatividad vigente y de acuerdo con los métodos de diseños normalizados en Colombia. 7. Recomendaciones para el diseño estructural del puente vehicular: Se presentaran las correspondientes recomendaciones de diseño de subestructura y superestructura del puente vehicular a partir de los datos que se obtengan con el estudio de suelos y la demanda vehicular, buscando un diseño optimo que cumpla con los requerimientos técnicos y viabilidad económica para su construcción. 8. Diseño de obras complementarias: Principalmente se refiere a obras de arte diferentes
al
puente,
tales
como
drenajes
superficiales,
drenajes
subsuperficiales y/o las que en ejecución del estudio sean requeridas. 9. Recomendaciones ambientales: Es importante establecer los problemas de este índole que puede generar la construcción de la via y del puente vehicular sobre el Río Chicamocha, con lo cual se hace necesario verificar y analizar la normatividad ambiental, con el fin de realizar las recomendaciones pertinentes para mitigar o disminuir al máximo los efectos ambientales negativos. 23
10. Análisis de costos: Debe realizarse un estudio juicioso de los costos del proyecto, con el fin de brindar al Municipio de Paipa una herramienta inicial para la gestión de los recursos necesarios para la ejecución del mismo ante las entidades Departamentales o Nacionales de acuerdo con su importancia; este estudio se constituye del análisis de costos directos e indirectos (A.I.U), y en este se determinaran de la manera más próxima posible las cantidades de obra requeridas para la ejecución del proyecto completo, generando un presupuesto total de obra para los fines anteriormente mencionados. 11. Informe final: Se elaborará un documento que contendrá al detalle todos y cada uno de los procedimientos, metodologías empleadas, cálculos y resultados derivados del estudio. Además se anexaran los respectivos planos, carteras, memorias de cálculo, registro fotográfico y otros documentos que se requieran.
24
7. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL MUNICIPIO DE PAIPA
Ilustración 1. Municipio de Paipa en el Departamento de Boyacá.
FUENTE: http://www.paipa-boyaca.gov.co/mapas_municipio.shtml 25
7.1.
ASPECTOS HISTÓRICOS Y GEOGRÁFICOS
7.1.1. Reseña histórica La conformación de Paipa como centro poblado se remonta desde la época precolombina cuando su población era innata de la región correspondiente al Cacicazgo del Tundama, auténticos guerreros defensores de su cultura y riquezas del Templo de Suamox impugnadas por la invasión de los españoles en el año de 1537 con el incendio del Templo del Sol. Es en 1539 cuando el Mariscal Gonzalo Jiménez de Quesada conforma el primer asentamiento o poblado indígena. Posterior a la lucha se designa la primera figura de organización de la población impuesta por los ibéricos, denominada “Encomienda”, conformada por 800 pobladores naturales de Paipa a cargo del Capitán Gómez de Cifuentes. De igual forma en 1596 se le confiere la Encomienda de Bonza a Pedro Núñez de Cabrera con 231 indígenas. Su conformación urbana hispana data desde el 19 de febrero de 1602, cuando el visitador Luis Enríquez declara la conformación de un centro de adoctrinamiento en el lugar donde hoy se asienta la plaza central. Basados en el modelo clásico de retícula española que consistía en un espacio central o plaza central y vías perimetrales paralelas, espaciadas con regularidad y cruzadas por otras dispuestas en forma similar permitiendo una organización clara de los elementos cívicos, religiosos y administrativos localizados en sus cuatro costados y conformados por predios repartidos para la iglesia, la casa cural, casa del Gobernador y caciques, confirmación de resguardos rurales y preceptos de autoridad. La primera construcción de ese mismo año fue la Iglesia, en teja de barro, cimientos en piedra, muros en tapias en una planta de 30 varas de largo y 11 de ancho, en el mismo sitio donde se levanta la Catedral hoy en día. En 1755 Paipa asciende al rango de corregimiento, figura que ya podía ejercer funciones policivas y de justicia penal, conllevaba el recaudo del fisco real en su jurisdicción y otros pueblos circunvecinos. El 4 de Noviembre de 1755 es nombrado Don Ignacio de 26
Caicedo como el primer Corregidor de Paipa. En 1758 designan a Juan Avellaneda, Miguel de Lara y Esteban Rodríguez como los primeros alcaldes de Paipa. En 1778, se demarcan por primera vez los linderos del Municipio de Paipa; en ese entonces los resguardos de Bonza, Paipa y Sativa. Como el primer suceso que conllevó a Paipa a “Ciudad Turística”, es la llegada de los primeros especialistas en 1825, para realizar el análisis de la composición del agua salina de Paipa. Pero es en 1852 cuando el gobierno central comienza a interesarse por las riquezas naturales y envía una comisión geográfica dirigida por el General Agustín Codazzi. La construcción de la actual Iglesia Central (hoy Catedral de San Miguel Arcángel) en el Parque Jaime RooK, comienza en el año 1906 y termina de construirse en 1920. Hacia finales de 1930 y principios de 1931 llega de Bogotá el primer tren de pasajeros. Con el conocimiento de su riqueza natural de aguas termominerales, se construyen las piscinas municipales en 1938 dando inicio a la conformación de su complejo turístico que en 1955 se refuerza con la construcción del lago Sochagota. La Asamblea Departamental declara en 1960, a Paipa como ciudad “capital turística.” La construcción de la termoeléctrica en 1953, genera desplazamientos poblacionales de otras partes del país y a partir de 1964 Paipa presenta un crecimiento urbano disperso y caótico por el crecimiento inusitado de su población. Es en ese momento cuando Paipa comienza a perder la armonía de su trazado urbano y sus valores arquitectónicos históricos. El contexto homogéneo de su plaza principal, se rompe para dar paso a construcciones “modernas” que hacen que Paipa comience a perder esos elementos de identidad como ciudad colonial. La celebración de los 150 años de la Independencia colombiana en 1969, marca una pauta dentro del contexto urbano de Paipa. Las fachadas se unifican en el color blanco de sus muros y el verde de sus ventanas, puertas y balcones que por lo general se mantuvieron pintadas de color rosado hasta ese momento. Se inaugura el monumento a los comuneros en el Pantano de Vargas, y el hoy olvidado Monumento a Inocencio Chincá sobre la avenida central del Norte, 27
dándole así mismo este nombre a la vía, en su paso por el área urbana del municipio. Igualmente se inaugura la prolongación de “la Calle Sexta” desde el punto del semáforo hasta las piscinas con el nombre de Avenida Juan José Rondón. Es en esta misma década cuando comienza a desarrollarse la industria hotelera al rededor del Lago Sochagota con su primer Hotel Termales ó Colonial. Antes de estas construcciones y de la construcción de las piscinas municipales, los habitantes y los turistas se bañaban en los pozos de aguas termales y existía únicamente el Hotel Victoria localizado dentro del área urbana. En 1973 se inicia el Primer Concurso Departamental de Bandas Musicales y en 1975, extiende su cobertura y se oficializa el Primer Concurso Nacional de Bandas, evento que desde entonces ha caracterizado a Paipa en este género musical. Estos certámenes dieron pie a la construcción de nuevos escenarios públicos urbanos, como el complejo cultural y deportivo Concha Acústica “Valentín García” construido en 1990. Hacia 1995, tanto en Paipa como en el resto de las ciudades aledañas y en general a nivel nacional, comienza una densificación urbana fulminante debido a problemas de orden público que hace que Colombia pase de ser un país rural a ser un país urbano en muy corto tiempo. La población rural comienza a buscar refugio en poblaciones que aparentemente este problema no las afecta o por lo menos no en la misma intensidad. Como respuesta a estos sucesos comienza a generarse urbanizaciones de vivienda social hacia el costado noroccidental y de auto-construcción, como la urbanización El Bosque y Villa jardín. 7.1.2. Geografía 7.1.2.1.
Descripción Física:
El municipio de Paipa está localizado en el valle de Sogamoso, uno de los valles internos más importantes de la región andina, en la parte centro oriental del País y noroccidental del departamento de Boyacá a 2525 mts sobre el nivel del mar, dista aproximadamente 184 Km de Bogotá y 40 Km de Tunja (ver mapa). Su cabecera 28
municipal se encuentra a los 5°47’ de latitud norte y 73° 06’ de longitud oeste. Presenta una temperatura promedio de 13°C., con una precipitación media anual: 944 mm. Abarca una extensión de 30.592,41 hectáreas aproximadamente. El Municipio localiza en la Cordillera Oriental de Colombia, y se caracteriza por presentar rocas sedimentarias de origen marino y continental, y la presencia de algunos cuerpos ígneos intrusivos. La edad de las rocas estratificadas presentes varía entre el Triásico y el Terciario Superior; otros depósitos sedimentarios recientes pertenecen al período Cuaternario. La Falla de Boyacá, accidente tectónico regional marca la división de dos conjuntos de facies sedimentarias y rasgos morfoestructurales característicos; la región al Norte de la falla, con presencia de depósitos Jura-Triásicos y Cretáceos marinos de amplios pliegues, y otra región hacia el Sur de la misma falla, caracterizada por la presencia de sedimentos Terciarios continentales, sedimentos marinos del Cretáceo superior y la presencia de cuerpos ígneos volcánicos andesíticos. Las cuencas hidrográficas son
un
conjunto
de
aspectos,
recursos,
y
desarrollos,
que
actúan
sincronizadamente. Dos grandes componentes se fusionan en una cuenca hidrográfica: el fisió biótico y el socio económico. Su interacción rompe en ocasiones numerosos equilibrios logrados a través de siglos por la naturaleza, pero, puede conformar una nueva estabilidad transitoria o permanente, si se somete la cuenca a planes de ordenamiento y manejo adecuados. Para ordenar una cuenca hidrográfica es indispensable distinguir sus características físicas y bióticas, entender los grupos humanos que usufructúan los recursos del área, conocer la infraestructura que ha instalado el Estado y consultar los planes que rigen la región donde se ubica la cuenca (Araque, 1999). Las cuencas hidrográficas que componen el municipio son: Cuenca del río Chicamocha, Cuenca del río Palermo y Cuenca de río Tolotá. La superficie de cada uno de estos sistemas es: Río Chicamocha 17.825 has Río Palermo 9.560 has Río Tolotá 4.445 has Total área 31.830 has.
29
7.1.2.2.
Límites del municipio:
DUITAMA Norma: Acta deslinde De 3 de julio 1970Artículo 3 "Partiendo del Puente de la Balsa sobre el Río Chicamocha, lugar donde se colocará un mojón, punto de concurso de los municipios de Duitama, Tibasosa y Paipa, se sigue río Chicamocha aguas arriba, hasta la confluencia del río Surba; por éste aguas arriba, hasta la confluencia de la Quebrada Zarza; se continúa por esta Quebrada aguas arriba hasta su nacimiento; de allí y en una dirección N.O. a encontrar el nacimiento de la Quebrada de El Guarapo; se sigue por esta quebrada aguas abajo, hasta su confluencia con el río Danubio; por éste aguas abajo, hasta la confluencia de la Quebrada Puente Tierra; por esta Quebrada aguas arriba a buscar el lindero del predio del señor OBREGON PINEDA, EDUARDO SANTOS, en jurisdicción del municipio de Duitama; se continúa por este lindero y en una dirección norte a buscar los linderos de los predios de los señores OBREGON PEDRAZA JOSE DEL CARMEN, CORREDOR TAMAYO GABINO y HERRERA DE TAMAYO GRACILIANA, predios en jurisdicción del municipio de Duitama; luego y en una dirección N.E., a encontrar la carretera que conduce al corregimiento de Palermo; se continúa luego en una dirección N.E., a buscar los linderos de los señores TAMAYO DE DIAS ELENA, TAMAYO MOSISES, luego en una dirección N.O., se continúa por el lindero del predio del señor TAMAYO ELIECER, predios en jurisdicción del municipio de Duitama, a buscar el Alto de las Pavas; se continúa en una dirección norte a buscar la carretera que conduce a Bucaramanga, o de Torres; y de allí en una dirección N.O. a encontrar el Cerro del Venado, punto de concurso de los municipios de Gámbita, Paipa y Duitama, final de la línea limítrofe antes descrita"..1
Alcaldía de Paipa – Boyacá, Nuestro Municipio, Información general, Geografía. (http://www.paipa-boyaca.gov.co/informacion_general.shtml#geografia) 1
Internet:
30
FIRAVITOBA Norma: Acta deslinde de3 agosto de 1970 Artículo 3 "Partiendo del lindero que divido los predios de OCHO CEPEDA MARTIN, denominado la Vega en jurisdicción del municipio de Firavitoba y JOSE ANANIAS PEREZ PATIÑO, denominado Los Llanitos en Jurisdicción del municipio de Paipa, a orillas de la Quebrada Honda, punto de concurso de los municipios de Paipa, Firavitoba y Tuta; se continúa por este lindero en una dirección N.O., a encontrar un antiguo camino que conduce al sitio denominado La Vega - El Toche; de allí se continúa en una dirección, por techo el filo de la .... hasta el alto del mismo nombre; se continúa luego en una dirección .E., a buscar un camino antiguo, que conduce al sitio de cuatro esquinas; de allí y en una dirección N.E., se continúa luego por el camino que de este punto conducía a la población de Tibasosa, hasta su interrupción con la ........ Frailes, punto de concurso de los municipios de Paipa, Tibasosa y Firavitoba, final de las líneas limítrofes antes descrita. TIBASOSA Norma: Acta deslinde 24 de Julio 1970 Artículo 3 "Partiendo del Puente de la Balsa, sobre el río Chicamocha en la carretera que de Duitama conduce el Pantano de Vargas, punto de concurso de los Municipios de Paipa, Duitama y Tibasosa, se continúa por esta carretera por su margen izquierda y en una dirección S.O., hasta donde se encuentra ubicada una cerca o pared; se continúan por esta cerca o pared en una dirección S.O. hasta encontrar de nuevo la carretera, comprendiendo en este trayecto los predios de CARLOS JULIO PULIDO, BARTOLOME HURTADO, PROCESO HURTADO, MICAELA V. DE DIAZ y JORGE DIAZ, predios estos en jurisdicción del municipio de Paipa, se continua de nuevo, sobre la carretera antes mencionada en una dirección S.O hasta encontrar por su margen derecha el predio de OLEGARIO VARGAS, predio en jurisdicción del municipio de Tibasosa, se continúan por el lindero de este 31
predio hasta su terminación en la Quebrada Alisal; se continúan por esta quebrada aguas arriba, hasta cerca del sitio denominado El molino y allí en una dirección sur, se sigue a encontrar el filo del Cerro de la Guerra; se continúa por el filo de este Cerro en esta misma dirección , por una sucesión de cerros, hasta donde se encuentra localizada una piedra clavada, en el sitio denominado Cerro el Morro; se continúa en una dirección S.N., hasta encontrar un vallado; se continúa por este vallado en esta misma dirección, hasta su interacción con unas paredes de tapia pisada; se continúa por esta pared en la misma dirección hasta su interacción con la Quebrada Fraile; se continúa por esta quebrada, aguas arriba, hasta donde la intersecta el camino antiguo de cuatro esquinas, que conducía o conduce a Tibasosa; final de la línea limítrofe antes descrita". SOTAQUIRA Norma: Acta deslinde 26Febrero 1988Artículo 3 "Partiendo del sitio sobre la cuchilla denominada el Pedrizo, lugar de concurso de los municipios de Gámbita (santander), Sotaquirá y Paipa (en lo que corresponde al
Corregimiento
de
Palermo),
con
coordenadas
planas
aproximadas:
X=1'138.730, Y=1'098.840, en dirección general este por dicha cuchilla pasando por el Alto de las Cruces y la cuchilla cerro de las cruces hasta encontrar un camino antiguo que conduce a la cuchilla el Páramo o Cuchilla Cerro las Cruces; luego en dirección general sur-oeste se sigue por el camino antes mencionado, por su costado occidental, hasta encontrar la carretera que de Paipa conduce a Corregimiento de Palermo; se sigue por esta carretera en sentido general Suroeste por el mismo costado, hasta el sitio denominado Los Amarillos; de aquí se continúa en la misma dirección por la divisoria de aguas pasando por los altos de Tocamoca, el Alcarraco y la cuchilla de Sotaquirá o loma de los Espinos hasta encontrar el punto geodésico los Olivos -476; de allí se continúa en dirección general Sur hasta encontrar el nacimiento de la Quebrada las Quebradas y por esta aguas abajo hasta su desembocadura en la quebrada las Aguilas; se 32
continúa en dirección sur, por un filo, hasta encontrar una cañada que esta entre la hacienda la Estancia y sitio el Quintal; por esta cañada aguas abajo, la cual antes de llegar al Río Chicamocha se convierte en un vallado, hasta su desembocadura en este río; por este aguas arriba hasta encontrar una cerca que divide los predios identificados con la cédula catastral No. 00-1-003-050 en jurisdicción del municipio de Paipa y el predio No. 00-0-006-002 del municipio de Sotaquirá; sigue luego la línea en dirección general sur-este pasando sucesivamente por los predios: 001, 002, 003, 004, 005, 348, 008, 009, 010, 011, 012, 013, 014, 015 y 016 en jurisdicción del municipio de Paipa y los predios: 003, 004, 005, 100, 008, 009, 013, 014, 015, 018, 023, 101, 025, 027, 028, 031 y 0'32 en jurisdicción del municipio de Sotaquirá hasta encontrar los predios: 00-1-003-017 de Paipa, 00-0006-080 de Sotaquirá y 00-1-004-064 del Municipio de Tuta lugar de concurso de estos municipios, fin de esta línea. TUTA Norma: Acta deslinde de 26 febrero 1981Artículo 3 Partiendo del sitio donde confluyen los predios: 00-1-003-017 del municipio de Paipa, 00-0-006-080 del municipio de Sotaquirá y 00-1-004-064 del municipio de Tuta, lugar de concurso de los citados municipios y con coordenadas planas aproximadas:X=1'125.180 y Y=1'102.100, se sigue sucesivamente por los predios identificados con los números catastrales: 00-1-003-271, 289, 288, 290, 291, 292, 293, 294, 295, 297, 298, 724, 725, 726, 734, 326, 329, 380, 382, 383, 384, 385, 386 y 397 y los predios: 00-1-001-489, 488, 674, 487, 673, 672, 290, 286, 282 en jurisdicción del municipio de Paipa y los predios: 00-1-004-063-062,052, 051, 050, 049, 048, 041, 446, 006, 005, 004, 003, 002, 001 y los predios: 00-2-002-109, 112, 113, 114, 115, 116, 194, 117, 125, 126, 129, 131, 133, 134, 134 y 138 en jurisdicción del municipio de Tuta, hasta encontrar el predio 00-2-002-139 en la Jurisdicción del municipio de Tuta; se sigue luego por la quebrada Honda aguas arriba hasta donde le desemboca por el costado occidental, la quebrada 33
carbonera, se continúa por la quebrada Honda aguas arriba hasta donde desemboca por el costado oriental, la quebrada la culebrera, lugar de concurso de los municipios de Paipa, Firavitoba y Tuta de esta línea. Extensión total: 305,924 Km2 Extensión área urbana: 33,2020 Km2 Extensión área rural: 272.722 Km2 Altitud de la cabecera municipal (metros sobre el nivel del mar): 2525 msnm Temperatura media: 15º C Distancia de referencia: Bogotá 184 km 7.2.
ECONOMÍA
En la estructura económica regional, Paipa participa ampliamente con diversos productos en cada uno de los sectores económicos. En el sector primario se maneja la agricultura, la ganadería y la minería. Dentro de la agricultura se cultivan avena, cebada, maíz, trigo, papa y legumbres. En la ganadería se obtienen productos como la leche y la carne. También se cultivan frutales. Lo mismo que la explotación artesanal minera del carbón, la arena y mineral de piedra. En el sector secundario sobresalen algunas industrias de textiles, químicos, fabricación de productos en madera, productos alimenticios y de construcción. En el sector terciario se destaca principalmente el turismo el cual es una de las principales actividades económicas que presenta el municipio, destacándose como una de las mayores fuentes de empleo, sin dejar de lado el sector transporte ya que es el medio de conexión entre el turista y los atractivos+0l 34
El desarrollo comercial está basado principalmente en la oferta de bienes de primera necesidad y desde luego el comercio de artesanías y productos derivados de la leche (lácteos y almojábanas) que están altamente relacionado con la actividad turística.2 7.3.
GEOLOGÍA
El área del Municipio de Paipa se localiza en la Cordillera Oriental de Colombia, y se caracteriza por presentar rocas sedimentarias de origen marino y continental, y la presencia de algunos cuerpos ígneos intrusivos. La edad de las rocas estratificadas presentes varía entre el Triásico y el Terciario Superior; otros depósitos sedimentarios recientes pertenecen al período Cuaternario. La Falla de Boyacá, accidente tectónico regional marca la división de dos conjuntos de facies sedimentarias y rasgos morfoestructurales característicos; la región al Norte de la falla, con presencia de depósitos Jura-Triásicos y Cretáceos marinos de amplios pliegues, y otra región hacia el Sur de la misma falla, caracterizada por la presencia de sedimentos Terciarios continentales, sedimentos marinos del Cretáceo superior y la presencia de cuerpos ígneos volcánicos andesíticos. 7.3.1. Metodología Se ha llevado a cabo un levantamiento de la cartografía geológica del Municipio de Paipa mediante la interpretación de fotografías aéreas, trabajo de campo y consulta de información disponible. La información interpretada ha sido transferida a planchas básicas a escala 1:25.000 disponibles del IGAC. Posteriormente se ha llevado a cabo un proceso de digitalización de la información. La nomenclatura estratigráfica está conservada según las normas y de información disponible publicada por el Ingeominas.
Alcaldía de Paipa – Boyacá, Nuestro Municipio, Información general, Economía. (http://www.paipa-boyaca.gov.co/informacion_general.shtml#economia) 2
Internet:
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7.3.2. Estratigrafía A continuación se describen de más antiguas a más jóvenes las unidades estratigráficas presentes en la región de Paipa y cuya cartografía se presenta adjunta al presente informe (ver Mapa Geológico). 3 7.3.2.1.
Formación Palermo (TrJp).
La Formación Palermo está constituida por conglomerados, shales negros y areniscas de grano fino a medio de colores rojizos, verdes y violáceos. Según Langenheim. (En Renzoni, 1981), se correlaciona con la Formación Girón, y posiblemente pertenece a sedimentación del Mesozoico. La Formación Palermo posee su columna tipo en el Corregimiento de Palermo, distribuyéndose ampliamente en una zona vecina al Río Chontales constituyendo el núcleo erosionado del Anticlinal de Arcabuco. Su espesor se estima en 530 metros. 7.3.2.2.
Formación Montebel (Jim)
La Formación Montebel, de edad Jurásica, se distribuye ampliamente al Norte del Municipio de Paipa, y en la vecindad del Corregimiento de Palermo. Está constituida por shales negros, limolitas café a rojizas e intercalaciones de areniscas arcillosas y feldespáticas de colores grises, rojizo y verdosas. Su espesor en la región ha sido estimado en cerca de 400 metros. 7.3.2.3.
Formación La Rusia (Jru)
La Formación La Rusia, está constituida por intercalaciones de areniscas rojizas y blancas finas, areniscas conglomeráticas, y limolitas rojizas a verdes. Se calcula
3
Plan de Ordenamiento Territorial (POT) Municipio de Paipa, Geología, Estratigrafia.
36
un espesor de 344 metros en la sección aflorante entre Palermo y Paipa. Su edad según Langenheim es Jurásica, post Liásico Superior. 7.3.2.4.
Formación Arcabuco (Jar)
La Formación Arcabuco, de ambiente de depositación continental, está constituida por areniscas cuarzosas blancas e intercalaciones de shales rojizos. Su espesor en la zona de estudio se estima en aproximadamente 520 metros. Se presentan buenos afloramientos en la carretera Paipa- Palermo. Su edad estimada es del Jurásico Superior. 7.3.2.5.
Formación Ritoque (Kiri)
La Formación Ritoque posee su localidad tipo en la Quebrada Samacá, vecindad de
Samacá
(Boyacá).
Está
constituida
por
intercalaciones
de
limolitas
amarillorojizas y calizas. Su espesor es de aproximadamente 80 a 110 metros. Esta unidad constituye el núcleo del Sinclinal de Los Medios presente parcialmente en el área del Municipio de Paipa. Su edad es estimada en el Cretáceo inferior con base en los estudios paleontológicos de Etayo, Julivert y Hubach. 7.3.2.6.
Formación Los Medios
La Formación Los Medios está conformada por dos miembros cartografiables que se denominan Miembro conglomerático inferior (Kimi), y Miembro limolítico superior (Kims). El Miembro conglomerático inferior está constituido por conglomerados, arenisca conglomerática y limolitas. Su espesor es de aproximadamente 120 metros.
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7.4.
RECURSOS HÍDRICOS
7.4.1. Cuencas Hidrográficas Las cuencas hidrográficas son un conjunto de aspectos, recursos, y desarrollos, que actúan sincronizadamente. Dos grandes componentes se fusionan en una cuenca hidrográfica: el fisió biótico y el socio económico. Su interacción rompe en ocasiones numerosos equilibrios logrados a través de siglos por la naturaleza, pero, puede conformar una nueva estabilidad transitoria o permanente, si se somete la cuenca a planes de ordenamiento y manejo adecuados. 4 Para
ordenar
una
cuenca
hidrográfica
es
indispensable
distinguir
sus
características físicas y bióticas, entender los grupos humanos que usufructúan los recursos del área, conocer la infraestructura que ha instalado el Estado y consultar los planes que rigen la región donde se ubica la cuenca (Araque, 1999). Las cuencas hidrográficas que componen el municipio son: Cuenca del río Chicamocha, Cuenca del río Palermo y Cuenca de río Tolotá. La superficie de cada uno de estos sistemas es: Río Chicamocha 17.825 has Río Palermo 9.560 has Río Tolotá 4.445 has Total área 31.830 has
4
Plan de Ordenamiento Territorial (POT) Municipio de Paipa, Recursos Hídricos, Cuencas Hidrográficas.
38
7.4.1.1. Componentes de las cuencas Río Chicamocha: quebrada Los Frailes, quebrada Rejalgar, quebrada La Despensa, quebrada La Honda, quebrada Pan de Azúcar y quebrada Aguablanca, Toibita. Quebrada Honda o río Salitre: quebrada El Cerón, quebrada Del Palacio, quebrada La Culebra, quebrada Olitas, quebrada Aguatibia, quebrada Calderitas, quebrada El Cedro, quebrada El Tunal o Lagunitas, quebrada Canocas, quebrada El Hospital. Quebrada el Chuscal: quebrada El Chorro, quebrada El Totumo. Quebrada El Matico. Quebrada el Manzano. Quebrada Toibita: quebrada Chorro Blanco, quebrada El Hortigal, quebrada El Coconuco, quebrada Electoral, quebrada Los Arrayanes y quebrada El Olvido. Quebrada Valencí. Quebrada Rosales: quebrada La Cortadera. Río Surba: quebrada Barro Negro, quebrada La Zarza, quebrada Almofrejes, quebrada Jote, Za. La Carbonera, quebrada Los Vargas, quebrada El Cucubo, quebrada El Chuscal, Za. Iguanitos y quebrada El Colorado. Río Palermo: quebrada Los Pinos, quebrada Los Arrayanes, quebrada Las Veras, R. Cuesta, q, Chuscal, R. Cuestano (quebrada El Cardonal y quebrada La Paila) q, El Cedro, quebrada La Venta, quebrada El Guantivo, quebrada Los Sauces, quebrada El Fical, quebrada Las Piedras, quebrada El Hortigal, quebrada El coso y quebrada Peña Blanca.
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Río Tolotá: quebrada El Volcán, quebrada El Frailejonal, quebrada Patiobonito, quebrada El renacuajal, quebrada El Venado I, quebrada El Venado II., quebrada El Jupal. Todas las cuencas del municipio son componentes de la cuenca del río Sogamoso y por consiguiente del río Magdalena, y tienen su nacimiento y desarrollo en el flanco occidental de la cordillera oriental. Las Subcuencas de la zona sur del municipio, por corresponder a un área seca, no tienen caudal abundante ni pendientes fuertes. La quebrada Honda o río Salitre transporta una buena cantidad de sales, suministradas por las fuentes termales que aparecen en el área media y baja de la subcuenca. Los patrones de drenaje que predominan en esta zona son el dendrítico, subdendrífico (poco densos) y algo meándrico en el Valle del Chicamocha. Las subcuencas de la zona norte, por pertenecer a un área húmeda y quebrada, son mucho más pendientes, mantienen caudal permanente y abundante, pueden presentar fenómenos de torrencialidad y arrastran buena cantidad de sedimentos en las épocas de lluvias. La red de drenaje es densa y presenta patrones de drenaje tipos subdendrítico y paralelo. Con datos de precipitación certificados y mejor distribuidos, puede hacerse un cálculo aproximado de los aportes de las corrientes de agua, utilizando cálculos de evapotranspiración. Tan solo existen aforos del río Chicamocha, con un caudal medio anual de 33.65 m3/seg en la estación La Siberia (Lat, 5° 47', long. 73°07' y elevación de 2.539 metros sobre el nivel del mar). Finalmente, con base en la influencia de las quebradas y ríos principales se han definido 14 subcuencas, espacializadas en el mapa correspondiente.
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7.4.2. Hidrogeología 7.4.2.1.
Introducción
La hidrogeología contempla el estudio de aguas subterráneas cuyas reservas suelen ser útiles para fines diversos y por tanto sus condiciones de explotabilidad y calidad de las mismas involucra el análisis de varios factores. La hidrogeología es una rama de la geología que involucra además otras disciplinas tales como geología, geomorfología, hidrología, climatología, hidráulica. hidrogeoquímica y geofísica. A pesar de la insuficiente información multitemática necesaria para realizar un análisis hidrogeológico regional y adecuado alcance para determinar conclusiones específicas, sobre la base de la información geológica disponible y datos sobre hidrografía, climatología y geofísica relativa a la región del Municipio de Paipa, se presenta un análisis de las características hidrogeológicas. Los datos geofísicos y de registros de pozos solo están disponibles para la parte Sur del Municipio donde reviste particular importancia la presencia de aguas termales. En el resto de la región dichos datos son escasos ó ausentes y por tanto el alcance de las apreciaciones es limitado y puede considerarse como una aproximación a la caracterización de la región de Paipa. Por considerar que la información proporcionada por la hidrología, permite visualizar el potencial de reservas de agua que tiene el municipio, este acápite se incluyó en lo correspondiente a recursos hídricos y no en la parte de geología. 7.4.2.2.
Conceptualización
La detección de aguas subterráneas y su potencial explotabilidad concierne al conocimiento de varios parámetros específicos cuantificables y que pueden determinarse solo mediante perforaciones de pozos, sondeos gravimétricos, sondeos electromagnéticos, pruebas especiales de bombeo, lo cual implica
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detalles no conocidos para la mayor parte del área y por tanto está fuera del alcance del presente proyecto. En términos hidrogeológicos el almacenamiento y movimiento del agua subterránea depende de la porosidad, la permeabilidad, la transmisividad y el coeficiente de almacenamiento. La porosidad es la relación entre el volumen de espacios vacíos y el volumen total de la roca o unidad. La permeabilidad es la capacidad del material para transmitir agua. La transmisividad se refiere al caudal de agua que fluye a través de una franja vertical del acuífero. Finalmente el coeficiente de almacenamiento se refiere al volumen de agua que puede ser liberado de un acuífero.
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8. ANÁLISIS DE INFORMACIÓN INICIAL
Como se describió inicialmente este proyecto tiene como propósito satisfacer las necesidades primordiales en cuanto a infraestructura vial se refiere además conocer del municipio temas que ya han sido desarrollados anteriormente pero dentro de este contexto debía evaluarse también documentos de gran importancia como lo son el plan de desarrollo municipal, y el plan de ordenamiento territorial entre otros. 8.1.
ANÁLISIS DEL PLAN DE ORDENAMIENTO TERRITORIAL (POT)
Los resultados de la revisión y análisis del Plan de Ordenamiento Territorial del municipio de Paipa, Departamento de Boyacá, demuestran que efectivamente una de las mayores preocupaciones por parte de la alcaldía en este momento es el crecimiento y desarrollo agropecuario, minero y turístico en donde una de sus estrategias principales es el mejoramiento de las condiciones de movilidad de manera tal que permita la intercomunicación vial con el interior y con el exterior del municipio; dichas acciones se hacen efectivas mediante planes parciales de mejoramiento integral dentro de los cuales se contemplan las siguientes estrategias descritas a continuación contemplado en el ACUERDO No. 030 DE 2000 (Diciembre 14) POR EL CUAL ADOPTA EL PLAN DE ORDENAMIENTO TERRITORIAL MUNICIPAL. SE CLASIFICAN Y DETERMINAN USOS DE SUELO Y SE ESTABLECEN LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES Y PLANES PARCIALES:
Las vías existentes en el Municipio mantendrán el carácter de la malla y se interrelacionarán con las vías regionales y las que se proponen para los nuevos desarrollos. 43
Las vías del Plan Vial del Municipio son de obligatoria construcción según prioridades que determine el desarrollo del sector Urbano y Rural.
Las especificaciones técnicas de diseño serán establecidas por la oficina de planeación Municipal.
La Oficina de Planeación Municipal en coordinación con la secretaría de Servicios Públicos, fijarán por resolución las normas técnicas para la construcción de las Vías y las redes de servicios públicos.
La Secretaría de Obras Públicas se encargará de la coordinación de las obras a que haya lugar para evitar costos adicionales por construcción de redes.
8.1.1. Mejoramiento Infraestructura Turística
Como apoyo para mejorar la prestación y servicios turísticos.
Mejora y mantenimiento vías de acceso y señalización turística.
Apoyo a Parques Temáticos
que muestren a Paipa en el contexto del
Turismo nacional sin dejar atrás la pedagogía y medios para la enseñanza a los niños y jóvenes Paipanos.
Apoyo a programas de inversión teniendo en cuenta la presentación de proyectos Regionales.
Implementación de los puntos de Información Turística que requiere el Municipio teniendo en cuenta la afluencia de turismo como es el Pantano de Vargas y en el Complejo Termal de Paipa.
44
8.2.
RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN SOBRE LOS PROYECTOS INSCRITOS ANTE EL BANCO DE PROYECTOS
Con respecto a lo hallado en el Banco de Proyectos del municipio se encontró que los proyectos prioritarios en cuanto a lo que infraestructura vial se refiere se manejan son según su orden dentro del sistema vial, es por esto que los proyectos inscritos serán desarrollados de la siguiente forma:
Elaboración del plan de movilidad.
Implementación del plan de movilidad.
Rehabilitación y/o mantenimiento y/o construcción de vías urbanas y de centros poblados urbanos.
Ampliación y/o mantenimiento de vías urbanas.
Estudio de la nomenclatura municipal.5
Además, Establecer un plan vial jerarquizado y reglamentado acorde con la ubicación regional del Municipio y definir las cesiones requeridas, reservar los corredores viales y determinar las prioridades de construcción vial de acuerdo a etapas de desarrollo, evitando el tránsito pesado por el centro urbano y promoviendo el predominio del peatón con respecto al vehículo automotor 8.3.
DISPONIBILIDAD PRESUPUESTAL
La disponibilidad presupuestal para el plan vial y de movilidad está incorporados en la proyección financiera del programa de ejecución para garantizar la realización del Plan de Ordenamiento Territorial y la continuidad y legitimación del
5
FUENTE: Gerencia
de Planeación Municipal, Banco de Proyectos Municipal 45
proceso
de
Ordenamiento
Territorial
se
implementarán
mecanismos
e
instrumentos de participación y control social e institucional. Las obras correspondientes al Plan Vial serán adelantadas por el Municipio y su costo se recuperará por el sistema de contribución por Valorización, de acuerdo al estatuto de Valorización vigente y sus respectivos planes de Desarrollo Municipal. Fortalecimiento y Potenciamiento de la renta proveniente de los ingresos , gestión ante el Gobierno Nacional y el Congreso para que predios e inmuebles estratégicos pasen a manos del municipio en el marco del Plan de Desarrollo Turístico, promoción de proyectos, como mecanismo de venta de la imagen del municipio, desarrollo de programas y proyectos de vivienda de interés social, fortalecimiento institucional del Municipio en planificación y gestión urbanística, que implica el desarrollo de proyectos de asistencia técnica y capacitación a los funcionarios municipales y a los agentes privados que participan en el desarrollo de proyectos privados, la aplicación de nuevos mecanismos de gestión para la ejecución del Plan.
46
9. TRABAJOS DE CAMPO
Tal como fue descrito, los trabajos de campo se encaminaron a definir la condición actual de la estructura de las vías y del terreno sobre el cual se va a cimentar el proyecto, evaluando tanto el diseño geométrico y estado superficial como el grado de daño o necesidad del mismo. Es por lo anterior, que a continuación se evalúan cada una de las variables tomadas en campo, secuencialmente, hasta definir la clasificación de cada segmento. 9.1. ESTUDIO DE SUELOS Ilustración 2. Registro fotográfico apiques.
47
9.1.1. Investigación Del Subsuelo. Para determinar la composición del perfil del subsuelo presente en el sitio donde se proyecta la construcción del puente vehicular, se efectuó un (1) sondeo con barreno mecánico hasta una profundidad de 21.00 m
identificando el tipo de
material encontrado, su espesor y sus características, así como las condiciones del agua subterránea. De cada una de las capas del material del subsuelo se tomaron muestras alteradas en bolsa para su identificación en laboratorio y correspondiente ejecución de pruebas de caracterización. A la totalidad de las muestras colectadas, se les clasifico
y referenció de tal
manera que se facilitara sobre las mismas la ejecución de un programa de ensayos de laboratorio que permitiera conocer sus características geomecánicas para establecer mediante modelos las propiedades esfuerzo-deformación del material. El Programa de pruebas de laboratorio efectuado consta de los siguientes ensayos:
Humedad Natural
Ensayo de clasificación: Límites de Atterberg
Peso Unitario del material.
Ensayo de compresión inconfinada.
Consolidación unidimensional
48
9.1.2. Perfiles estratigrรกficos de la zona
49
9.1.3. Cuadro resumen de resultados de ensayos
50
9.1.4. Apique # 1
9.1.4.1.
Perfil estratigrรกfico
51
9.1.4.2.
Granulometría (Norma I.N.V.-E 123-07)
Material: arcilla color café oscuro Profundidad: 0,00 m – 0,50 m.
El material clasifico como un (CH) en la carta de clasificación de la S.U.C.S, es decir, arcillas inorgánicas de alta plasticidad, arcillas francas, de color café oscuro.
52
9.1.4.3.
Ensayo de Limites de Consistencia (Norma I.N.V.-E126-07)
Material: arcilla color café oscuro Profundidad: 0,00 m – 0,50 m.
El material clasifico como un (CH) en la carta de clasificación de la S.U.C.S, es decir, arcillas inorgánicas de alta plasticidad, arcillas francas, de color café oscuro.
53
9.1.4.4.
Granulometría (Norma I.N.V.-E 123-07)
Material: arcilla color café claro Profundidad: 0,50 m – 1,50 m.
El material clasifico como (CL) en la carta de clasificación de la S.U.C.S., es decir, arcillas inorgánicas de alta plasticidad, arcillas francas, de color café claro.
54
9.1.4.5.
Ensayo de Limites de Consistencia (Norma I.N.V.-E126-07)
Material: arcilla color café claro Profundidad: 0,50 m – 1,50 m.
El material clasifico como (CL) en la carta de clasificación de la S.U.C.S., es decir, arcillas inorgánicas de alta plasticidad, arcillas francas, de color café claro.
55
9.1.4.6.
P D C Cono Din谩mico
Penetraci贸n a partir de 0,50 m respecto del nivel existente.
56
57
9.1.4.7.
Ensayo
de
C.B.R.
sobre
muestras
inalteradas
(Norma I.N.V.-E-126-07)
58
9.1.5. Apique # 2 9.1.5.1.
Perfil estratigrรกfico
59
9.1.5.2.
Granulometría (Norma I.N.V.-E 123-07)
Material: arcilla color café oscuro Profundidad: 0,00 m – 0,70 m.
El material clasifico como un (CH) en la carta de clasificación de la S.U.C.S, es decir, arcillas inorgánicas de alta plasticidad, arcillas francas, de color café oscuro.
60
9.1.5.3.
Ensayo de Limites de Consistencia (Norma I.N.V-E-126-07)
aterial: arcilla color café oscuro Profundidad: 0,00 m – 0,70 m.
El material clasifico como un (CH) en la carta de clasificación de la S.U.C.S, es decir, arcillas inorgánicas de alta plasticidad, arcillas francas, de color café oscuro.
61
9.1.5.4.
Granulometría (Norma I.N.V.-E 123-07)
Material: arcilla color café oscuro Profundidad: 0,70 m – 1,50 m.
El material clasifico como un (CL) en la carta de clasificación de la S.U.C.S, es decir, arcillas inorgánicas de alta plasticidad, arcillas francas, de color café oscuro.
62
9.1.5.5.
Ensayo de Limites de Consistencia (Norma I.N.V.-E126-07)
Material: arcilla color café oscuro Profundidad: 0,70 m – 1,50 m.
El material clasifico como un (CL) en la carta de clasificación de la S.U.C.S, es decir, arcillas inorgánicas de alta plasticidad, arcillas francas, de color café oscuro.
63
9.1.5.6.
P D C Cono Din谩mico
Penetraci贸n a partir de 0,50 m respecto del nivel existente.
64
9.1.5.7.
Ensayo
de
C.B.R.
sobre
muestras
inalteradas
(Norma I.N.V.-E-126-07)
65
66
9.1.6. Apique # 3 9.1.6.1.
Perfil estratigrรกfico
67
9.1.6.2.
Granulometría (Norma I.N.V.-E 123-07)
Material: arcilla color café claro Profundidad: 0,00 m – 1,50 m.
El material clasifico como un (CH) en la carta de clasificación de la S.U.C.S, es decir, arcillas inorgánicas de alta plasticidad, arcillas francas, de color café claro.
68
9.1.6.3.
Ensayo de Limites de Consistencia (Norma I.N.V.-E126-07)
Material: arcilla color café claro Profundidad: 0,00 m – 1,50 m.
El material clasifico como un (CH) en la carta de clasificación de la S.U.C.S, es decir, arcillas inorgánicas de alta plasticidad, arcillas francas, de color café oscuro.
69
9.1.6.4.
P D C Cono Din谩mico
Penetraci贸n a partir de 0,50 m respecto del nivel existente.
70
71
9.1.6.5.
Ensayo
de
C.B.R.
sobre
muestras
inalteradas
(Norma I.N.V.-E-126-07)
72
9.1.7. Apique # 4 9.1.7.1.
Perfil estratigrรกfico
73
9.1.7.2.
Granulometría (Norma I.N.V.-E 123-07)
Material: Recebo de color habano Profundidad: 0,00 m – 0,20 m.
El material clasifico como un (GW – GM) en la carta de clasificación de la S.U.C.S, es decir, gravas bien gradadas. Mezclas de grava, arena y limo de color habano.
74
9.1.7.3.
Ensayo de Limites de Consistencia (Norma I.N.V.--126-07)
Material: Recebo de color habano Profundidad: 0,00 m – 0,20 m.
El material clasifico como un (GW – GM) en la carta de clasificación de la S.U.C.S, es decir, gravas bien granadas. Mezclas de grava, arena y limo de color habano.
75
9.1.7.4.
Granulometría (Norma I.N.V.-E 123-07)
Material: arcilla color café oscuro Profundidad: 0,20 m – 0,70 m.
El material clasifico como un (MH) en la carta de clasificación de la S.U.C.S, es decir, limos inorgánicos, limos micáceos o diatomáceos, limos elásticos de color café oscuro.
76
9.1.7.5.
Ensayo de Limites de Consistencia (Norma I.N.V.-E126-07)
Material: arcilla color café oscuro Profundidad: 0,20 m – 0,70 m.
El material clasifico como un (MH) en la carta de clasificación de la S.U.C.S, es decir, limos inorgánicos, limos micáceos o diatomáceos, limos elásticos de color café oscuro.
77
9.1.7.6.
Granulometría (Norma I.N.V.-E 123-07)
Material: arcilla de color café claro Profundidad: 0,70 m – 1,50 m.
El material clasifico como un (MH) en la carta de clasificación de la S.U.C.S, es decir, limos inorgánicos, limos micáceos o diatomáceos, limos elásticos de color café oscuro.
78
9.1.7.7.
Ensayo de Limites de Consistencia (Norma I.N.V.-E126-07)
Material: arcilla de color café claro Profundidad: 0,70 m – 1,50 m.
El material clasifico como un (MH) en la carta de clasificación de la S.U.C.S, es decir, limos inorgánicos, limos micáceos o diatomáceos, limos elásticos de color café oscuro.
79
9.1.7.8.
P D C Cono Din谩mico
Penetraci贸n a partir de 0,50 m respecto del nivel existente.
80
81
9.1.7.9.
Ensayo
de
C.B.R.
sobre
muestras
inalteradas
(Norma I.N.V.-E-126-07)
82
9.1.8. Apique # 5 9.1.8.1.
Perfil estratigrรกfico
83
9.1.4.1.
Granulometría (Norma I.N.V.-E 123-07)
Material: Recebo de color habano claro Profundidad: 0,00 m – 0,20 m.
El material clasifico como un (GW – GM) en la carta de clasificación de la S.U.C.S, es decir, gravas bien gradadas. Mezclas de grava, arena y limo de color habano claro.
84
9.1.8.2.
Ensayo de Limites de Consistencia (Norma I.N.V.-E126-07)
Material: Recebo de color habano claro Profundidad: 0,00 m – 0,20 m.
El material clasifico como un (GW – GM) en la carta de clasificación de la S.U.C.S, es decir, gravas bien gradadas. Mezclas de grava, arena y limo de color habano claro.
85
9.1.8.3.
GranulometrĂa (Norma I.N.V.-E 123-07)
Material: Recebo de color amarillo Profundidad: 0,20 m – 1,50 m.
El material clasifico como un (SM) en la carta de clasificaciĂłn de la S.U.C.S, es decir, arenas limosas, mezcla de arena y limo, de color amarillo. 86
9.1.8.4.
Ensayo de Limites de Consistencia (Norma I.N.V.-E126-07)
Material: Recebo de color amarillo Profundidad: 0,20 m – 1,50 m.
El material clasifico como un (SM) en la carta de clasificaciĂłn de la S.U.C.S, es decir, arenas limosas, mezcla de arena y limo, de color amarillo.
87
9.1.8.5.
P D C Cono Din谩mico
Penetraci贸n a partir de 0,50 m respecto del nivel existente.
88
89
9.1.9. Apique # 6 9.1.9.1.
Perfil estratigrรกfico
90
9.1.4.2.
Granulometría (Norma I.N.V.-E 123-07)
Material: Recebo de color habano Profundidad: 0,00 m – 0,40 m.
El material clasifico como un (GW – GM) en la carta de clasificación de la S.U.C.S, es decir, gravas bien gradadas. Mezclas de grava, arena y limo de color habano claro. 91
9.1.9.2.
Ensayo de Limites de Consistencia (Norma I.N.V.-E126-07)
Material: Recebo de color habano Profundidad: 0,00 m – 0,40 m.
El material clasifico como un (GW – GM) en la carta de clasificación de la S.U.C.S, es decir, gravas bien gradadas. Mezclas de grava, arena y limo de color habano claro.
92
9.1.4.3.
GranulometrĂa (Norma I.N.V.-E 123-07)
Material: Arenas de color de amarillo Profundidad: 0,40 m – 1,50 m.
El material clasifico como un (SM) en la carta de clasificaciĂłn de la S.U.C.S, es decir, arenas limosas, mezcla de arena y limo, de color amarillo.
93
9.1.9.3.
Ensayo de Limites de Consistencia (Norma I.N.V.-E126-07)
Material: Arenas de color de amarillo Profundidad: 0,40 m – 1,50 m.
El material clasifico como un (SM) en la carta de clasificaciĂłn de la S.U.C.S, es decir, arenas limosas, mezcla de arena y limo, de color amarillo.
94
9.1.9.4.
P D C Cono Din谩mico
Penetraci贸n a partir de 0,50 m respecto del nivel existente.
95
96
9.2.
CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA
Partiendo del conocimiento del área del proyecto, de los factores geológicos y topográficos se establecieron sitios de interés para investigar el subsuelo. Inicialmente se partió de un reconocimiento del área para seleccionar los sitios donde se realizarían los sondeos correspondientes para la toma de muestras con el fin de establecer las características físicas y mecánicas de los materiales. 9.2.1. Propiedades Físicas Y Mecánicas De Los Suelos Mediante ensayos de laboratorio se determinaron propiedades de los suelos necesarias para caracterizar el subsuelo estas se describen a continuación: 9.2.1.1.
Humedad natural (w%).
Expresa la proporción en peso de agua presente en el suelo; los resultados para los sondeos fluctúan entre 5% a 205% de acuerdo con la profundidad, estos resultados corresponden a suelos húmedos. Ilustración 3. Variación de la humedad en función de la profundidad
97
9.2.1.2.
Peso unitario total (Ɣ).
Este parámetro define la razón entre el peso del suelo y el volumen que ocupa el mismo. Los valores de Peso Unitario presentes en las muestra oscilan entre 2.00 gr/cm3 es de 2.18 gr/cm3, de acuerdo a la profundidad y tipo de material. 9.2.1.3.
Límites de Atterberg.
Los límites de consistencia indican el comportamiento del suelo en función del contenido de humedad que presentan. El Límite Líquido encontrado en la matriz arcillosa fue de 26.33, Límite Plástico de 17.00 y el índice de plasticidad de 9.33%. Lo que genera suelos CL a lo largo del perfil del sondeo efectuado sobre la margen izquierda. 9.2.1.4.
Resistencia a la compresión Inconfinada (qu).
Consiste en tomar una muestra cilíndrica de suelo, y axialmente se le aplica carga vertical. La carga dividida entre el área de sección circular del cilindro se conoce como esfuerzo, el valor del esfuerzo a la falla se le conoce como resistencia a la compresión inconfinada. La resistencia a la compresión inconfinada se emplea también para clasificar la consistencia del suelo como muy blanda, blanda, mediana, firme, muy firme y dura de acuerdo con el valor obtenido. Ilustración 4. Clasificación del suelo por consistencia.
Fuente: I.N.V.-E-152-07 El valor obtenido es de 0.99 Kg/cm2 correspondiente a suelos de consistencia mediana a profundidades de 14.0 metros.
98
9.2.1.5.
Módulo de Elasticidad (E).
Este módulo indica el nivel de deformación que presentara el suelo en función de la carga impuesta. El valor mínimo es de 13.99 Kg/cm2.
9.2.2. Clasificación De Los Suelos Para clasificar los suelos sé utilizó la clasificación unificada de suelos (USCS), la cual se basa en el tamaño de los granos, en los límites de consistencia y la composición del suelo. Se clasifico el perfil de suelo estudiado, primariamente en forma visual durante la exploración y en laboratorio. 9.2.3. Perfil Promedio Durante la realización del sondeo en campo y después de realizar los ensayos pertinentes se pudo establecer el perfil del sub-suelo en la zona de estudio: 9.2.3.1.
Perfil del subsuelo encontrado.
El perfil No.01 inicia con una capa orgánica que llega hasta los 0.2 metros, seguida de granulos de arena de grano fino en matriz limosa de baja plasticidad hasta los 1.5 metros. De 1.5 m a 3.2 m se encuentra una arena de grano fino color amarillo oscuro con presencia de arcillas de color amarillo de consistencia blanda. De 3.2 a 5.0 m hay arena de color amarillo de grano fino con presencia de vetas cafés de arcilla. De 5.0 a 8.0 m se encontró una arena de grano medio, color amarillo claro con fragmentos de carbón. De 8.0 a 14.0 m se encuentra arena de color gris oscuro, consistencia media, plasticidad baja con vetas amarillas y presencia de turbas. De 14.0 a 17.2 m se
encuentra
Arcilla de color negro consistencia media y
plasticidad baja, presenta nódulos de turba y maderos en descomposición, de 17.2 a 21.0 m donde se terminó el sondeo se encontró una arcilla de color gris
99
claro de plasticidad baja y consistencia media, con presencia de arenas de grano fino de color gris claro. Ilustración 5. Labores de exploración del subsuelo en la zona de estudio.
9.2.4. Cálculo De La Capacidad De Carga Normalmente y si las condiciones arquitectónicas lo permiten el nivel de fundación de la subestructura debe quedar a una profundidad tal que se garantice una resistencia adecuada del suelo y que esté presente deformaciones inmediatas y por consolidación tolerables para el tipo de proyecto. El estudio se enfoca para determinar las condiciones del suelo para la construcción de un puente sobre el rio Chicamocha. Para este análisis
de carga y deformaciones se han
adoptado cimientos profundos; dentro de cada una de esta alternativa se plantean diferentes opciones las cuales están en función de la profundidad de cimentación y el diámetro del cimiento. Se recomiendan de acuerdo a los resultados, datos de profundidades y forma del cimiento que se consideran adecuadas para la estructura; aun así se recalca que se presentan una serie de opciones, a fin de
100
que el Ingeniero Calculista seleccione la más apropiada desde el punto de vista técnico y económico. Ilustración 6. Perfil del subsuelo.
9.2.4.1.
Capacidad portante y carga máxima admisible
Para esta cimentación y con base en las características del perfil del subsuelo, la capacidad de soporte última se obtiene de la siguiente ecuación general: u=CNcScdcicgcbc+DNqScdqiqgqbq+1/2BN Sdigb De esta manera se realizó un análisis a diferentes profundidades considerando un cimiento circular, mediante los criterios de Hansen, se obtuvo una serie de resultados como se indica en las figuras 9, graficando el de Hansen siendo éste la metodología que proporciona valores promedios de las teorías. 101
9.2.4.2.
Estratigrafía terreno
DH: Espesor del estrato; Gam: Peso específico; Fi: Ángulo de rozamiento interno; c: Cohesión
A continuación se muestran una serie de opciones para cimentación con pilotes en donde varían de diámetro y profundidad. Capacidad de carga por punta Qp Capacidad de carga admisible, Qadm Qadm=(Qs+Qp)/FS
0,3 Profundidad (m)
5 6 7 8 9 10
Profundidad (m)
23,979162 5 33,529678 8 43,914585 6 56,593050 475,86104 4 91,440157 9
Diámetro 0,4(m) Q adm. 39,045703(KN) 1 47,504088 5 61,832341 7 79,218672 4 96,253530 6116,4942 3
0,5
0,6
52,397144 6 63,716778 2 82,373746 5 104,85331 2 126,85701 5152,8680 2
67,184592 581,66413 5 104,94847 9132,8199 4 160,07654 1 192,14190 4 102
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
109,42365 3 129,81152 8 152,60378 4 177,80042 1172,4487 1 186,78929 5201,1298 8 226,84540 2 242,40288 3 257,96036 4
139,9407 7 166,59315 1 196,45137 3 229,51543 6 234,46021 9 263,14138 9 301,38294 9 311,61199 6 332,35530 4 353,09861 2
Ilustración 7. Variación de la capacidad de carga
182,88632 6 216,91193 3 254,94484 2 296,98505 1 298,73603 1 322,63700 6 346,53798 1 400,95431 9 426,88345 4 452,81258 9
229,01602 8 270,69891 4 317,19056 1 368,49096 9 365,27614 6 393,95731 6 422,63848 6 494,87237 2 525,98733 4 557,10229 6
para varios diámetros y
profundidades de pilotes
En la figura 7. se puede observar como la capacidad de carga aumenta con la profundidad con hasta un valor de
557.1 KN. También se observa que a
profundidades mayores a 13.5 m la capacidad de carga disminuye levemente, básicamente por la presencia del estrato de arcilla con nódulos de Turba.
103
Sin embargo los anteriores gráficos expresan la capacidad de carga para una gran variedad de dimensiones y profundidades, quedando a disposición del ingeniero calculista que verifique las dimensiones y profundidad de cimentación que tiene la estructura. 9.2.5. Asentamientos Para el cálculo del asentamiento que generara la estructura, se realizó este análisis para ese modelo a profundidades que varían de 1.50 a 5.00 metros y sometiendo los cimientos a diferentes cargas. El cálculo de estos se analiza del método logarítmico de Terzaghi, en la siguiente tabla:
104
Con base
a las tablas anteriores se generó una serie de estimaciones de la
deformación del suelo, lo cual corresponde un asentamiento total máximo de 13.8mm. Sin embargo quedan planteadas varias alternativas de asentamiento dependiendo del tipo de carga aplicada y dimensiones de la cimentación de tal forma que de acuerdo al valor total de la carga que debe soportar el cimiento, obtenido del diseño estructural, se pueda obtener el valor de asentamiento esperado de la estructura. 9.2.6. Parámetros De Diseño Sísmico. Con el fin de tener en cuenta los posibles efectos de un sismo en el diseño del sistema de la cimentación y de acuerdo con las recomendaciones del decreto 926 de 2010, ley 400/97 contenidas en las normas de diseño sismo resistente NSR-10. Las características y parámetros en consideración a tener en cuenta son:
Zona de amenaza sísmica Alta
Valores de aceleración pico efectivo (Aa) de 0.20 y la
velocidad pico
efectiva (Av) de 0.25
El tipo de perfil del suelo es E.
Coeficientes de Amplificación Fa de 1.7 y Fv de 3.0
105
10.
DISEÑO DE PAVIMENTOS
10.1. GENERALIDADES Un pavimento está constituido por un conjunto de capas superpuestas, relativamente horizontales, que se diseñan y construyen técnicamente con materiales
apropiados y adecuadamente compactados, el cual tiene como
objetivo proporcionar una superficie segura, cómoda y económica para la operación de los vehículo, así como transmitir en forma adecuada a la subrasante los esfuerzos generados. Estas estructuras estratificadas se apoyan sobre la subrasante de una vía obtenida por movimiento de tierras en el proceso de exploración y han de resistir adecuadamente los esfuerzos que las cargas repetidas del tránsito le transmiten durante el periodo para el cual fue diseñada la estructura del pavimento. Pavimento flexible. Este tipo de pavimento está conformado por una carpeta bituminosa apoyada generalmente sobre dos capas no rígidas, la base y la subbase. No obstante, puede prescindirse de cualquiera de estas capas dependiendo de las necesidades particulares de la obra. Pavimento rígido. Son aquellos constituidos por una losa de concreto hidráulico, apoyada sobre la subrasante o sobre una capa de material seleccionado, la cual se denomina sub-base del pavimento rígido. Para el diseño de pavimentos en este proyecto se analizaron dos alternativas, una con pavimento flexible y otra con pavimento rígido.
106
Métodos utilizados en el diseño de la estructura del pavimento: En el diseño de la estructura del pavimento se realizó utilizando los siguientes métodos:
Pavimento Flexible
Método INVIAS para medios y altos volúmenes de tránsito.
Método SHELL.
Método AASHTO.
10.2. DETERMINACION DEL CBR DE DISEÑO 10.2.1.
Selección Del CBR De Diseño Por Lo Criterios De La Media Y Del
Instituto Del Asfalto, Para Cada Unidad De Diseño. Con los resultados obtenidos en laboratorio tenemos que:
Criterio de la media.
Unidad de Diseño 1. CBR de diseño = CBRPromedio - m Calculo del CBRPromedio
Cálculo del factor “m”.
107
Para un nivel de confianza del 90% m = 1.65 Se calcula de la desviación Estándar “σ”, para la unidad 1 = 2,31 El CBR de la Unidad de Diseño 1 es: CBR de diseño = 7.30 - 1.28 * 2.31 CBR de diseño =4.35% 10.2.2.
Clasificación De La Subrasante
Ilustración 8. Clasificación de la subrasante
Fuente: Invias, Manual de diseño de pavimentos asfálticos en vías con medios y altos volúmenes de tránsito. Bogotá DC 1998 Teniendo en cuenta la tabla anterior y el CBR promedio de las unidades de diseño el suelo se pude clasificar en el rango de 3-7 de CBR, con una clasificación de Pobre a regular pudiéndose usar como subrasante. 10.2.2.1. Determinación el módulo resiliente de cada unidad de diseño en Kg/cm2, Lb/pulg2, N/m2. El módulo resiliente se calcula mediante las siguientes expresiones: Mr (Kg/cm2) = 100xCBR% Mr (lb/pulg2) = 1500xCBR% Mr (MPa) = 10xCBR% Mr (N/m2) = 107xCBR% 108
Unidad de Diseño 1: Por criterio de la media. CBR = 4.35% Mr (Kg/cm2) = 435Kg/cm2 Mr (lb/pulg2) = 6525lb/cm2 Mr (MPa) = 43.5MPa Mr (N/m2) = 43.5x106 N/m2 10.2.2.2. Determinación por correlación el módulo de reacción de la subrasante, en Kg/cm3, Lb/pulg3, MPa/m. La expresión que correlaciona el valor de K con el CBR < 10% es la siguiente: K (kg/cm3) = 0.25 + 5.15*Log(CBR) K (Lb/pulg3) = 36.05 K (kg/cm3) K (MPa/m) = 10 K (kg/cm3) Unidad de Diseño 1, CBR 4,35% K (kg/cm3) = 3.53 kg/cm3 K (Lb/pulg3) = 127.55 Lb/pulg3 K (MPa/m) = 35.3MPa/m 10.2.2.3. Clasificación la resistencia de la subrasante según el tipo S, teniendo en cuenta si el pavimento a diseñar es flexible o rígido. El suelo se puede clasificar usando la tabla de categorización de la resistencia de la subrasante.
109
Unidad de Diseño 1. Esta unidad se clasifica en la categoría S1 debido a que su Mr = 435 Kg/cm2 y su CBR es del 4.35% 10.2.2.4. Cuadro resumen de cada unidad de diseño. Unidad de diseño
1
Categoría
CBR
4.35 %
S1
10.2.2.5. Conclusiones de los análisis realizados para cada unidad de diseño. Unidad de Diseño 1. Debido a que es una distancia relativamente, se decide utilizar únicamente una unidad de diseño para el diseño de pavimento, Con una longitud de 2136 m, esta unidad en al que predomina suelos CL Y SM (SUCS), con CBR promedio de 4,35. Por su Módulo resiliente (Mr=435 Kg/cm2) se clasifica como un S1. Cuadro Resumen Unidad de diseño
Abscisa
Longitud
CBR
1
K0+000 al K2+136
2136
4%
10.3. DISEÑO ESTRUCTURAS DEL PAVIMENTO FLEXIBLE METODO DEL INSTITUTO NACIONAL DE VIAS NT2-NT3 10.3.1.
Variables Iniciales De Diseño
Transito: 3.77X106 ejes equivalentes de 8.2 toneladas en el carril de diseño y el periodo de diseño.
Capacidad de resistencia de la Subrasante (CBR): Para unidad de diseño 1 CBR: 4% 110
Factores climáticos: TMAPdis: 14oC PMAdis: 850 mm
Periodo de diseño: 15 años.
Penetración del asfalto: Temperatura, °C
Penetración, 1/10 mm 49
20 76 25 91 28
Características mezcla asfáltica: Porcentaje del Volumen de asfalto, Vb = 11.0% Porcentaje del Volumen de agregados, Vg = 85.0% Porcentaje del Volumen de vacíos, Va = 4.0%
Parámetros para el cálculo de esfuerzos, deformaciones y deflexiones
Radio de carga, a = 10.8 cm = 0.108 m
Presión de contacto, p = 5.6 Kg/cm2 = 549 KPa
Separación entre ejes, s = 32.40 cm = 0.324 m
Nivel de confianza para calcular εzadm = 85% (Según criterio de la Shell)
10.3.2. Aplicación Método De Diseño De Pavimentos Asfalticos Con Medios Y Altos Volúmenes De Transito Del Instituto Nacional De Vías Nt2-Nt3 (INVIAS): Este método está basado en una combinación de diferentes métodos existentes y experiencias previas referente al comportamiento estructural de los materiales que componen las capas de un pavimento, entre ellas: Período de análisis, período de diseño estructural, tránsito, temperatura media y condición de la resistencia de la subrasante. 111
10.3.2.1. Tránsito: De acuerdo a la información de tránsito de la red vial nacional colombiana, las tendencias de crecimiento y desarrollo del país, el INVIAS estableció una serie de rangos expresados en ejes de 8,2 toneladas. Ilustración 9. Designación Categoría de Tránsito.
Designación
Rango de transito acumulado pre carril de diseño
T1
0.5 – 1.0 X106
T2
1.0 – 2.0 X106
T3
2.0 – 4.0 X106
T4
4.0 – 6.0 X106
T5
6.0 – 10.0 X106
T6
10.0 – 15.0 X106
T7 T8 T9
15.0 – 20.0 X106 20.0 – 30.0 X106 30.0 – 40.0 X106
Fuente: Manual de diseño de pavimentos asfálticos para vías de medios y altos tránsito del Instituto Nacional de Vías. Para nuestro proyecto: N: 3.77X106 ejes equivalentes de 8.2 toneladas en el carril de diseño y el periodo de diseño, obtenemos una categorización: T3. 10.3.2.2. Resistencia de la Subrasante: Como dato para la resistencia del suelo el método utiliza el módulo resiliente de la subrasante, el cual para casos prácticos se correlaciona con el CBR.
112
Ilustración 10. Designación Categoría de subrasante.
CATEGORIA S1 S2 S3 S4 S5
INTERVALO MODULO RESILIENTE (Mr) kg/cm2 300 - 500 500 - 700 700 - 1000 1000 - 1500 > 1500
CBR % 3≤CBR<5 5≤CBR<7 7≤CBR<10 10≤CBR<15 CBR≥15
Fuente: Manual de diseño de pavimentos asfálticos para vías de medios y altos tránsito del Instituto Nacional de Vías. Para el proyecto se determina como categoría de la subrasante:
Unidad de diseño 1: S1
10.3.2.3. Regionalización del proyecto Para el presente proyecto se considera como una región: R2. 10.3.2.4. Códigos unidades de diseño
Unidad de diseño 1: S1T3R2
10.3.2.5. Cálculo de Espesores Según los criterios analizados anteriormente se determina la carta de diseño NUMERO 1 para una región R1 y de a de acuerdo a los parámetros obtenidos, determinando como alternativa de diseño la que se describe a continuación:
113
Unidad de diseño 1: S1T3R2
Espesores: Mezcla Densa en Caliente tipo 2 (MDC-2)
10 cm
Base Granular tipo 2 (BG-2)
30 cm.
Sub-base Granular Tipo 1 (SBG-1)
45 cm.
10.3.3. Chequeo Del Modelo Estructural De Pavimento Flexible Por El Método Racional. MODELO ESTRUCTURAL DE ANALISIS
114
10.3.3.1. Determinación del módulo de relación poisson (u) En
ausencia
de
resultados
experimentales
y
para
efectos
del
predimensionamiento de las estructuras se empleó los valores propuestos por la Casa Shell: Tipo de capa
Módulo de relación poisson u
Capas asfálticas
0.35
Capa granulares
0.40
Subrasante limosa
0.45
Subrasante arcillosa
0.50
Para nuestras unidades de diseño: Capas asfálticas
0.35
Capa granulares
0.40
Subrasante limosa
0.45
10.3.3.2. Determinación del módulo resiliente de las capas del modelo estructura (E) Teniendo en cuenta que el esfuerzo de confinamiento depende de la rigidez de la capa subyacente, frecuentemente el módulo de una capa granular se calcula con base en el módulo de la capa inmediatamente inferior. En ausencia de resultados experimentales y para efectos del predimensionamiento de las estructuras se empleó la expresión propuesta por la Casa Shell. 10.3.3.3. Determinación de los módulos resilientes de los suelos de subrasante por correlación. El módulo de la subrasante se puede obtener por la siguiente expresión: Mr (Kg/cm2) = 100 x CBR Unidad de diseño 1: Mr (Kg/cm2) = 100 x 4 = 400 (Kg/cm2)
115
10.3.3.4. Determinación de los módulos resilientes de las capas granulares El módulo resiliente de los suelos de las capas granulares de subbase y base, dependen del estado de esfuerzos al que están sometidos y del material sobre el que se apoyan. Según el método Shell, el módulo de las capas granulares se puede calcular en función del módulo de la subrasante o apoyo y del espesor de la respectiva capa, mediante la siguiente expresión: Subbase granular: Metodología Shell:
Mrsbg = 0.206 x hsbg0,45 x Mr
Dónde: Mrsbg = Módulo de elasticidad de la capa granular de subbase, Kg/cm2 hsbg = Espesor en milímetros de la capa de subbase, mm Mr = Módulo resiliente de la subrasante, Kg/cm2 Para nuestro proyecto: Unidad de diseño 1: Mrsbg= 0.206 x 4500,45 x 400 Kg/cm2=1288 Kg/cm2 Base granular: Metodología Shell: Mrbg = 0.206 x hbg0,45 x Mrsbg Dónde: Mrbg = Módulo de elasticidad de la capa granular de base, Kg/cm2 hbg = Espesor en milímetros de la capa de base, mm Mrsba = Módulo resliente de la capa de subbase, Kg/cm2 Para nuestro proyecto: Unidad de diseño 1: Mrbg= 0.206 x 3000,45 x 1288 Kg/cm2= 3455 Kg/cm2 116
10.3.4. Determinación De Módulos Dinámicos De Mezclas Asfálticas 10.3.4.1. Determinación De Módulos Dinámicos De Mezclas Asfálticas Mediante El Programa Bands 2.0 De La Shell.
117
Índice de penetración del asfalto IP=1.2
Determinación del módulo dinámico del asfaltico (Sb): Sb=11400
Mpa.
Determinación del módulo dinámico de la mezcla asfáltica (Smix): Smix= 2590 Mpa.
10.3.5. Verificación del modelo estructural de pavimento flexible por el programa bisar 3.0. (Valores de servicio)
Parámetros para el cálculo de esfuerzos, deformaciones y deflexiones Radio de carga, a = 10.8 cm = 0.108 m Presión de contacto, p = 5.6 Kg/cm2 = 549 KPa Separación entre ejes, s = 32.40 cm = 0.324 m Nivel de confianza para calcular εzadm = 85% (Según criterio de la Shell)
UNIDAD DE DISEÑO 1: CAPA
MODULO DINAMICO E
RELACION u
ESPESOR
2590 Mpa
0.35
10 cm
BG-2
346 Mpa
0.4
30 cm
SBG-1
129 Mpa
0.4
45 cm
MDC-2
0.35
SUBRASANTE 40 Kg/cm2
118
RESULTADOS BISAR 3.0 PARAMETRO MAXIMOS
VALOR DE SERVICIO
Deflexion maxima ∆max
0.345 mm
Deformación max radial por tracción £r
1.94x10-4 s
Deformación max vertical £z
-5.64x10-4 s
Esfuerzo max vertical de compresión σz
-0.503 kgr/cm2
Deflexion total max ∆s
0.234 mm
119
10.3.6. Verificación del modelo estructural de pavimento flexible por el programa CEDAP. (Valores admisibles) PARA LA UNIDAD 1:
10.3.7.
Cuadro resumen
UNIDAD 1: CAPA
PARAMETRO
VALOR DE SERVICIO
CAPA ASFALTICA
Deformación radial por tracción £r
1.94x10-4 s
SUBRASANTE
Deformación vertical £z
-5.64x10-4 s -6.77x10-4 s
Esfuerzo vertical de compresión σz
-0.503 kgr/cm2
Deflexion ∆
0.234 mm
MODELO ESTRUCTURAL
VALOR ADMISIBLE
3.16x10-4 s
--0.599 kgr/cm2 D-K
%CONSUMO
%RESERVA
CHEQUEO
61%
39%
O.K
83%
17%
O.K
84%
16%
O.K
0.36%
0.64%
O.K
-0.158 kgr/cm2 CRR 0.656 mm
120
10.4. MÉTODO SHELL PARA EL DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES El método SHELL de tipo racional, considera la estructura del pavimento, como un sistema multicapa linealmente elástico, en el cual los materiales se encuentran caracterizados por su módulo de elasticidad de Young (E) y su relación de Poissón (µ). Los materiales de la estructura se consideran homogéneos e isotópicos y se supone que las capas tienen extensión infinita en sentido horizontal. El tránsito se expresa en ejes simple equivalentes de 8.2 Ton, aplicadas por medio de sistemas de ruedas doble con área de contacto circular con diámetro de 210 mm. El método consiste en elegir la combinación de espesores y características de los materiales (E y µ) de las diversas capas del pavimento, de modo que las deformaciones, horizontal por tracción (ET) y vertical por compresión
(EV),
permanezcan dentro de los límites admisibles durante el periodo de diseño del pavimento. Los parámetros que se deben evaluar para el diseño son: el tránsito, la temperatura, las propiedades de la subrasante, subbase y base y las características de la mezcla asfáltica. DISEÑO ESTRUCTURAS DEL PAVIMENTO FLEXIBLE METODO SHELL 10.4.1.
Variables Iniciales De Diseño
Transito: 3.77X106 ejes equivalentes de 8.2 toneladas en el carril de diseño y el periodo de diseño.
Capacidad de resistencia de la Subrasante (CBR): Para unidad de diseño 2 CBR: 4%
Factores climáticos: TMAPdis: 14oC PMAdis: 850 mm
Periodo de diseño: 15 años.
121
Penetración del asfalto: Temperatura, °C
Penetración, 1/10 mm 49
20 76 25 91 28
Características mezcla asfáltica: Porcentaje del Volumen de asfalto, Vb = 11.0% Porcentaje del Volumen de agregados, Vg = 85.0% Porcentaje del Volumen de vacíos, Va = 4.0%
Parámetros para el cálculo de esfuerzos, deformaciones y deflexiones Radio de carga, a = 10.8 cm = 0.108 m Presión de contacto, p = 5.6 Kg/cm2 = 549 KPa Separación entre ejes, s = 32.40 cm = 0.324 m Nivel de confianza para calcular εzadm = 85% (Según criterio de la Shell) APLICACIÓN METODO SHELL
10.4.2.
Relación Entre La Rigidez De La Mezcla Y El Asfalto.
Para nuestro proyecto como ya se había calculado en el método del Invias, tenemos:
Sb=11.4x107 N/m2.
Smix= 2.6x109 N/m2.
Utilizando la carta M-1 de la SHELL, témenos que el código de la mezcla es: S1, ósea una mezcla de alta rigidez, mezcla densa (mezcla cerrada).
122
10.4.3.
Relación Entre La Rigidez De La Mezcla Y La Temperatura.
Para nuestro proyecto:
Smix= 2.6x109 N/m2.
Tmix= 20°C
Utilizando la carta M-2 de la SHELL, témenos que el código de la mezcla es: S1100, ósea un asfalto con penetración original de 100 1/10mm de consistencia blanda. (Representa a los asfaltos AC80-100, AC85-100, AC80-120). Utilizados en los climas fríos. 10.4.4.
Características De Fatiga Del Asfalto.
Para nuestro proyecto:
Smix= 2.6x109 N/m2.
%vb= 11%.
Ndis=3.77X106 e.e.8.2t.cd.pd.
Utilizando el monograma NFAT de la SHELL, témenos que la deformación del asfalto por fatiga es de £fat : 2.2X10-4. Para nuestro proyecto:
Smix= 2.6x109 N/m2.
£fat : 2.2X10-4.
Utilizando las cartas M-3 y M-4 de la SHELL, témenos que la mezcla tiene un código: F1, o sea una mezcla de alta resistencia, mayor vida en fatiga. 10.4.5.
Código De La Mezcla Asfáltica.
Con los resultados anteriores obtenemos una mezcla con código: S1-F1-100, o sea una mezcla densa con gran vida de fatiga.
123
10.4.6.
Selección De La Carta De Diseño.
Con los datos del módulo de la subrasante en N/m2, el código de la mezcla S1-F1100 y el tránsito de diseño Ndis, se selecciona la carta de diseño, con ayuda de la carta HN. Para nuestro proyecto: Unidad de diseño 2:
Módulo resiliente de la subrasante = 4 x 107 N/m2
Temperatura media anual ponderada = 14 °C
Tránsito de diseño, Ndis = 3.77x106 Ejes de 8.2 toneladas / carril de diseño
Código de la mezcla de diseño S1-F1-100
La carta de diseño que más se acomoda a nuestras condiciones es: Carta de diseño: HN45 10.4.7.
Determinación De Espesores
Utilizando las cartas anteriormente seleccionadas se encuentran los siguientes espesores para la estructura: Unidad de diseño 1: CAPA
MODULO DINAMICO E
RELACION u
ESPESOR
2590 Mpa
0.35
10 cm
BG-2
346 Mpa
0.4
20 cm
SBG-1
129 Mpa
0.4
20 cm
MDC-2
0.35
SUBRASANTE 40 Kg/cm2
124
10.4.8. Verificación Del Modelo Estructural De Pavimento Flexible Por El Programa Bisar 3.0. (Valores De Servicio)
Parámetros para el cálculo de esfuerzos, deformaciones y deflexiones Radio de carga, a = 10.8 cm = 0.108 m Presión de contacto, p = 5.6 Kg/cm2 = 549 KPa Separación entre ejes, s = 32.40 cm = 0.324 m Nivel de confianza para calcular εzadm = 85% (Según criterio de la Shell)
UNIDAD DE DISEÑO 2: CAPA
MODULO DINAMICO E
RELACION u
ESPESOR
2590 Mpa
0.35
10 cm
BG-2
346 Mpa
0.4
20 cm
SBG-1
129 Mpa
0.4
20 cm
40 Kg/cm2
0.35
MDC-2
SUBRASANTE
125
PARAMETRO MAXIMOS
VALOR DE SERVICIO
Deflexion maxima ∆max
0.648 mm
Deformación max radial por tracción £r
2.22x10-4
Deformación max vertical £z
-3.76x10-4
Esfuerzo max vertical de compresión σz
-0.214 kgr/cm2
Deflexion total max ∆s
0.506 mm
10.4.9. Verificación Del Modelo Estructural De Pavimento Flexible Por El Programa CEDAP. (Valores Admisibles) PARA LA UNIDAD 2:
126
10.4.10. Cuadro Resumen UNIDAD 2: PARAMETR O
VALOR DE SERVICIO
VALOR ADMISIBL E
CAPA ASFALTICA
Deformación radial por tracción £r
2.22x10-4
3.16x10-4 s
70%
30%
O.K
SUBRASANTE
Deformación vertical £z
-3.76x10-4 s
-6.77x10-4 s
56%
44%
O.K
Esfuerzo vertical de compresión σz
0.214kgr/cm
-0.599kgr/cm 2 D-K
36%
64%
O.K
77%
23%
O.K
CAPA
2
%CONSUM O
%RESERV A
CHEQUE O
-0.158 kgr/cm2 CRR MODELO ESTRUCTURA L
Deflexion ∆
0.506 mm
0.656 mm
10.5. MÉTODO AASHTO PARA EL DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES El método AASHTO cual tiene en cuenta los siguientes factores para determinar la estructura del pavimento: 10.5.1.
Variables De Diseño
Se tienen en cuenta variables como el tiempo, el tránsito, la confiabilidad y los efectos ambientales. 10.5.1.1. Restricciones de tiempo En este aparte se incluye la escogencia de los datos de entrada para los periodos de análisis (período de diseño = período de análisis) que afectarán o restringirán el diseño de pavimento desde el punto de vista del tiempo.
Es decir, permiten
seleccionar diversas estrategias de diseño, desde estructuras construidas para
127
que dure todo el periodo de análisis hasta construcción por etapas con una estructura inicial y colocación de sobrecapas programadas.
Período de diseño: Es el tiempo que dura una estructura inicial de pavimento antes de que requiera rehabilitación. También se refiere al lapso entre dos rehabilitaciones sucesivas.
Período de análisis: Se refiere al periodo para el cual se va adelantar el análisis, es decir, el transcurso de tiempo que cualquier estrategia de diseño debe cubrir.
10.5.1.2. El Tránsito El método de diseño se basa en el número de ejes equivalentes de 18 kips (W18) en el carril de diseño, valor que es conocido en nuestros métodos de diseño como N. 10.5.1.3. Confiabilidad Se entiende por confiabilidad de un proceso diseño-comportamiento de un pavimento a la probabilidad de que una sección diseñada usando dicho proceso, se comportará satisfactoriamente bajo la condiciones de tránsito y ambientales durante el periodo de diseño. La
confiabilidad
pretende
incorporar
algún
grado
de
incertidumbre
al
procedimiento de diseño, para asegurar que las diferentes alternativas de este se mantengan para el periodo de análisis. 10.5.1.4. Efectos ambientales La actual guía de diseño de la AASHTO tiene en cuenta los efectos que sobre el comportamiento de un pavimento tienen los factores ambientales. Los cambios de temperatura y humedad, por ejemplo, pueden tener efectos sobre la resistencia, la durabilidad y la capacidad de resistir cargas de los materiales, del pavimento y de la subrasante.
Otro impacto ambiental importante, es el efecto directo que la 128
expansión de la subrasante, puede tener sobre la pérdida de la calidad de la rodadura y la serviciabilidad. 10.5.1.5. Criterios de comportamiento Servicialidad: la servicialidad de un pavimento se define como la idoneidad que tiene el mismo para servir a la clase de tránsito que lo va a utilizar. La mejor forma de evaluarla es a través del índice de servicio presente (IPS), el cual varía de 0 (carretera imposible) hasta 5 (carretera perfecta). La filosofía básica del diseño es el concepto del comportamiento y capacidad de servicio, el cual proporciona un medio para diseñar un pavimento con base en un volumen específico de tránsito total, con un nivel mínimo de servicialidad deseado, al final del período de diseño. La escogencia de un índice más bajo que puede tolerarse antes de que sea necesario un esfuerzo o una rehabilitación, la AASHTO sugiere un valor de 2.5 para las autopistas y vías principales y 2.0 para las demás carreteras. Teniendo en cuenta que la serviciabilidad final de un pavimento (Pt) depende del tránsito y del índice de servicio inicial (Po), es necesario hacer una determinación de este último. En el ensayo AASHTO, se obtuvo un valor de 4.2 para los pavimentos flexibles, pero cada entidad podrá elegir un valor apropiado para sus condiciones y características constructivas. 10.5.1.6. Propiedades de los materiales Se tiene el módulo resiliente,
características propias de los materiales del
pavimento y el coeficiente de las capas del mismo. 10.5.1.6.1.
Módulo resiliente de la subrasante
La base para la caracterización de los materiales de la subrasante en este método, es el módulo resiliente o elástico. Heukelom y klomp, encontraron una
129
relación entre el Mr medido en el campo y el CBR de laboratorio, dicha relación es la siguiente: Mr (psi) = 1500 CBR; para CBR < 7.2 % Mr = 3000*CBR0.65; para CBR de 7.2 a 20% 10.5.1.6.2.
Características de los materiales del pavimento
La caracterización de las diversas capas del pavimento se efectúa a través de sus módulos de elasticidad, obtenidos por ensayos normalizados de laboratorio. El uso de la subbase requiere del empleo de un coeficiente de capa (a3) para convertir su espesor en un número estructural (SN), que es el indicativo del espesor total requerido del pavimento. En relación con la base, esta podrá ser granular o estabilizada y los requisitos de calidad deberán ser mejores que los de la subbase. El material estará representado por un coeficiente (a2) que permita convertir su espesor real a su número estructural. La capa de rodadura será una mezcla de agregados pétreos y un producto bituminoso. 10.5.1.6.3.
Coeficiente de las capas
El método asigna a cada capa del pavimento un coeficiente (Di), los cuales son requeridos para el diseño estructural normal del diseño de los pavimentos flexibles. El método presenta 5 categorías de estos coeficientes de acuerdo con el tipo y función de la capa considerada:
Concreto asfáltico
Base granular
Subbase granular
Bases estabilizadas con cemento
130
Base asfáltica.
10.5.1.7. Características estructurales del pavimento Drenaje: el método proporciona libertad al ingeniero de diseño para identificar cual nivel o calidad de drenaje se logra bajo una serie específica de condiciones de drenaje *La calidad de drenaje para el presente proyecto es buena. El tratamiento para un nivel esperado de drenaje de un pavimento flexible se logra a través del empleo de coeficientes de capas modificadas. El factor de modificación del coeficiente de capa se denomina (mi.). Se muestran los valores que recomienda la AASHTO para mi de acuerdo con la calidad del drenaje y el tiempo en el año durante el cual se espera que el pavimento esté normalmente expuesto a niveles de humedad cercanos a la saturación. Los factores que muestra la tabla son aplicables solamente a capas granulares. 10.5.1.8. Diseño estructural del pavimento Para el diseño de la estructura del pavimento por medio de este método es necesario conocer los siguientes parámetros: 10.5.2. Diseño Pavimento Flexible - Metodo De La Aashto 10.5.2.1. Determinación del número estructural, sn Para la el cálculo del número estructural se debe tener en cuenta:
Tránsito de diseño
Número de ejes equivalentes de 8.2 toneladas en el carril de diseño, durante el periodo de diseño, Ndis. Ndis= 3.77X106 ejes equivalentes de 8.2 toneladas en el carril de diseño y el periodo de diseño. 131
Calculo del nivel de Serviciabilidad, ΔPSI
SERVICIABILIDAD INICIAL, Po
SERVICIABILIDAD INICIAL, Pt
Serviciabilidad inicial, Po = 4.2 Serviciabilidad final, Pt = 2.0 132
Pérdida de la Serviciabilidad (Po – Pt), ΔPSI = Po - Pt = 4.2 - 2.0 = 2.2
Nivel de confiabilidad
Nivel de confianza NC = 90 % Desviación normal estándar (Zr) = -1.282 Desviación estándar (So) = 0.44 ERROR NORMAL COMBINADO, So
DESVIACION NORMAL ESTANDAR, Zr
133
Resistencia de la subrasante
CBR = 4 % Módulo resiliente de subrasante (Mr.): Por correlación para CBR < 10% Mr ( Kg/cm2) = 100 x CBR = 400 Kg/cm2 Mr ( lb/pulg2) = 1500 x CBR = 6000 lb/pulg2 Mr (MPa) = 10 x CBR = 40 MPa Mr (N/m2) = 107 x CBR = 4 x107 N/m2
Cálculo del número estructural del modelo estructural, SN
Utilizando el programa ECUACION AASHTO 93 Datos de entrada: Nc = 90% Zr = 1.282 So = 0.44 Ndis = 3.77 * 10 6 ee 8.2 ton cd/pd Po = 4.2 Pt = 2.0 ΔPSI = 2.2 Mr = 6000 lb/pulg2 W18 = 3770000
134
El número estructural requerido, SN = 4.32 Con la ecuación básica de la AASHTO, para diseño de pavimentos flexibles se calcula N: Dónde:
N: Número de ejes equivalentes de 8.2 toneladas en el carril de diseño durante el período de diseño.
Zr: Desviación normal estándar = 1.282
So: Error normal combinado de la previsión del tránsito y del comportamiento. = 0.44
ΔIPS: Diferencia entre el índice de serviciabilidad inicial Po y final Pt. = 2.2
Mr: Módulo resiliente de la subrasante, lb/pulg2 = 6000
SN: Número estructural del pavimento en función del tránsito de diseño. = 4.32
LogN80KN = 6.576
N 8.2 t = 10^6.576 = 3767048 = 3.77*106 135
Con el programa Diseño de espesores AASHTO
10.5.3.
Determinación De Las Capas De La Estructura, Sn.
10.5.3.1. Alternativa propuesta
Espesor de las capas del modelo estructural
Considerando el tránsito en ejes equivalentes de 8.2 toneladas en el carril de diseño durante el periodo de diseño, se escoge el espesor, de acuerdo a las siguientes recomendaciones de la AASHTO. Ilustración 11. Espesores mínimos recomendados por la AASHTO
Para un Ndis = 3.77 * 10 6 ee 8.2 ton cd/pd
136
Consideración un modelo estructural
De acuerdo al tránsito equivalente se propone evaluar el siguiente modelo estructural:
CBR: 4% Dónde:
P = carga aplicada a = radio de carga
q = presión de contacto
s = separación entre cargas
hi = espesor de la capa i, en pulg
ai= coeficiente estructural de la capa i / pulg mi= coeficiente de drenaje
Ei = módulo de elasticidad
μi = relación de Poisson de la capa i
10.5.3.2. Número estructural del modelo estructural, SNm. Utilizando la ecuación general para la determinación del número estructural del pavimento SNm: SNm = a1h1 + a2h2m2 + a3h3m3 +....+ anhnmn 137
ai = Coeficientes estructurales de las capas hi = Espesores de las capas del pavimento mi =Coeficientes de drenaje para las capas granulares base y sub-base. 10.5.3.3. Coeficientes estructurales de la capas del pavimento De acuerdo con la metodología de la AASHTO, para determinar los coeficientes estructurales se requiere determinar los módulos de las diferentes capas de la estructura propuesta, para calcular estos módulos se requiere conocer: 10.5.3.4. Velocidad de operación, tiempo de aplicación de la carga y frecuencia
Velocidad de operación (V) = 60 Kph
Espesor probable de carpeta asfáltica (hasf) = 8 cm
Tiempo de aplicación de la carga (t):
Log (t) = 0,005 x hasf - 0, 2 - 0, 94 x Log (V)
Log (t) = 0,005 x 8 cm - 0, 2 - 0, 94 x Log (60 Kph) t = 0.015 seg.
Frecuencia (F): F = 1 / (2 x p x t)
p = 3,141516
F = 1/(2*3.141516*0.01474)
F = 10.80 Hz
10.5.3.5. Clima de la zona del proyecto Temperatura media anual ponderada TMAP = 14 ºC Precipitación media anual Pre = 850 mm/año 10.5.3.6. Propiedades de los materiales de las capas estructurales Modulo dinámico del concreto asfáltico - Metodología SHELL
Cálculo de Índice de penetración (Ip)
(Utilizamos los datos obtenidos en el capítulo diseño Invias y Shell) 138
T1 = 20 oC T2 = 28 oC Temperatura, °C 20 25 28
Penetración, 1/10 mm 49 76 91
Ip = 1.2
Temperatura fija (To): El método de la AASHTO fija la temperatura de la mezcla en 20 ºC. T omix = 20 ºC.
Diferencia de temperaturas (DT) DTº = T800 – T º mix = 56 º C – 20 º C DTº = 36 ºC
RELACION ENTRE LA RIGIDEZ DE LA MEZCLA Y EL ASFALTO.
Para nuestro proyecto como ya se había calculado en el método del Invias, tenemos:
10
Sb=1.14x107 N/m2.
11
Smix= 2.6x109 N/m2.
RELACION ENTRE LA RIGIDEZ DE LA MEZCLA Y LA TEMPERATURA.
Para nuestro proyecto:
12
Smix= 2.6x109 N/m2.
13
Tmix= 20°C
CARACTERISTICAS DE FATIGA DEL ASFALTO.
Para nuestro proyecto: 14
Smix= 2.6x109 N/m2.
15
%vb= 11%.
16
Ndis=3.77X106 e.e.8.2t.cd.pd.
139
Utilizando el monograma NFAT de la SHELL, témenos que la deformación del asfalto por fatiga es de £fat : 2.2X10-4. Para nuestro proyecto: 17
Smix= 2.6x109 N/m2.
18
£fat : 2.2X10-4.
10.5.3.7. Determinación de los coeficientes estructurales de las capas
Coeficiente estructural de capas asfálticas (MDC – MDF)
Estimación del coeficiente estructural a1 en función del módulo resiliente del concreto asfáltico, para este caso: Smix = 2.6 x109 N/m2 * 1.45 x10-4 Lb/pulg 2 Smix = 377000 Lb/pulg 2 a1 = 0.40 Ilustración 12. Coeficiente estructural de capas asfálticas.
140
a1 varía entre (0.20 y 0.40)/pulg Mediante formula: a1 = 0.0052 E0.555 Dónde: E = Modulo dinámico de la mezcla asfáltica en MPa S mix = 2.6 x109 N/m2. = 2600 MPa a1 = 0.0052* 2600 0.555 a1 = 0.0052* 2600 0.555 = 0.41 se toma 0.41 que es el máximo de a1 10.5.3.8. Coeficiente estructural (a1) de la capa asfáltica Considerando un mezcla densa en caliente MDC, el coeficiente estructural a1 = 0.41 y la relación de Poisson μ1 = 0,35 10.5.3.9. Coeficiente estructural de base estabilizada con emulsión asfáltica, BEE Módulo dinámico de la base estabilizada con emulsión (Ebee): Para una mezcla abierta de baja rigidez con asfalto de penetración 100 1/10 mm (Tipo S2–100), con un módulo dinámico del asfalto, Sb = 1.1×107 N/m2 se entra a la Carta M–1 de la Shell y se obtiene un módulo dinámico de la base asfáltica.
141
Ebee = 1.2×109 N/m2x 1.45 x10-4 = 174.000 lb/pulg2 Relación de Poisson: Se adopta una valor de 0.35 para la capa de base tratada con emulsión asfáltica. a2 = 0.21 pulg Cumple ya que este valor debe estar entre 0.10 y 0.32 pulg.
142
10.5.3.10. Determinación del coeficiente estructural de la subbase granular Considerando las especificaciones del INVIAS para una subbase granular tipo SBG–1, la cual debe tener como mínimo un CBR > 30% (Norma INV–320–07), los módulos resiliente de este material deben ser mayores a 18,000 lb/pulg2. ESbg = 18000 lb/pulg 2 Relación de Poisson: Se adopta una valor de 0.40 para la capa de subbase granular. a3 = 0.227 × log Esbg − 0.839 Esbg = 18.000 Lb/pulg 2 a3 = 0.227 +log 18.000 – 0.839 a3 = 0.13 pulg a3 = 0.12 pulg con la gráfica
143
a3 varía entre (0.06 y 0.14)/pulg
Cumple
10.5.3.11. Coeficiente de la Subrasante CBR = 4% Módulo resiliente de la subrasante (Mr) Mr =100XCBR = 400 Kg /cm2 Por correlación para CBR menor de 10% Relación de Poison μ= 0,50 10.5.3.12. Condiciones de drenaje
Temperatura media anual ponderada del aire TMAP = 14
Precipitación media anual Pre = 850 mm/año 84 días /año con lluvia
Promedio de lluvias en días al mes P = 7 días / mes
% tiempo que la estructura del pavimento esta sometido a saturación : 23%
Calidad del drenaje: Bueno para subbase
Coeficiente de drenaje para la subbase granular: 1.10
144
VALORES DE Mi RECOMENDADOS PARA CORREGIR LOS COEFICIENTES ESTRUCTURALES DE BASES Y SUBBASES GRANULARES
10.5.3.13. Espesores mínimos recomendados por la AASHTO Según la tabla para un Ndis = 3,77x106 ee 8,2 t cd/pd Espesor de concreto asfáltica (h1min) = 3.5 Pulgadas Espesor de base estabilizada (h2min) = 3.5 Pulgadas Espesor de base granular (h3min) = 6 Pulgadas ESPESORES MINIMOS RECOMENDADOS POR LA AASHTO
10.5.3.14. Espesores calculados con base al número estructural, SN Los valores calculados anteriormente se remplazan en la ecuación básica de diseño y se obtiene los espesores de la estructura del pavimento. SN = a1 x h1 + a2 x h2 + a3 x h3 x m3 SN = 0,41*3.5 + 0,21*3.5 + 0,13*6*1.10 SN = 3.04 145
OPCION 1
SN 4.32
h1 pulg 3.5
h2 pul 3.5
h3 pulg 6
Chequeo del número estructural ai
hi pulg
Capa asfáltica Base asfáltica
CAPA
0.41 0.21
3.5 3.5
Subbase granular
0.13
6
m
SN 1.44 0.74
1.1
0.86 3.04
N 8.2 Ton Estructura SN
SN
4.32
3.04
OK
Resumen Unidad De Diseño CAPA
MODULO DINAMICO E
RELACION u
ESPESOR cm
MDC-2
2590 Mpa
0.35
9 cm
BEE-2 SBG-1
1200 Mpa 120 Mpa
0.35 0.4
9 cm 15 cm
40 Mpa
0.50
SUBRASANTE
10.5.3.15. Verificación del modelo estructural de pavimento flexible por el programa Bisar 3.0. (Valores de servicio)
Parámetros para el cálculo de esfuerzos, deformaciones y deflexiones
Radio de carga, a = 10.8 cm = 0.108 m Presión de contacto, p = 5.6 Kg/cm2 = 549 KPa Separación entre ejes, s = 32.40 cm = 0.324 m Nivel de confianza para calcular εzadm = 85% (Según criterio de la Shell)
146
PARAMETRO MAXIMOS
VALOR DE SERVICIO
Deflexion maxima ∆max
0.735 mm
Deformación max radial por tracción £r
1.19x10-4
Deformación max vertical £z
-6.43x10-4
Esfuerzo max vertical de compresión σz
-0.329 kgr/cm2
Deflexion total max ∆s
0.650 mm
10.5.3.16. Verificación del modelo estructural de pavimento flexible por el programa CEDAP. (Valores admisibles)
147
PARA LA UNIDAD 3:
2.18 CUADRO RESUMEN UNIDAD 3: CAPA
CAPA ASFALTICA SUBRASANTE
MODELO ESTRUCTURA L
PARAMETR O
VALOR DE SERVICIO
%CONSUM O
%RESERV A
CHEQUE O
1.19x10-4
VALOR ADMISIBL E 3.16x10-4 s
Deformación radial por tracción £r Deformación vertical £z Esfuerzo vertical de compresión σz
38%
62%
O.K
-6.43x10-4 s
-6.77x10-4 s
95%
5%
O.K
0.329kgr/cm
-0.599kgr/cm 2 D-K -0.158 kgr/cm2 CRR 0.656 mm
55%
55%
O.K
Deflexión ∆
0.650 mm
99%
1%
O.K
2
148
11.
ESTUDIOS DE DISEÑO GEOMÉTRICO
11.1. OBJETIVO Dar una geometría a el tramo ya existente, de tal forma que se obtengan unas condiciones de transitabilidad que garantice la sección transversal junto alineamientos
horizontales
con
y verticales que permitan la conducción en los dos
sentidos, en forma cómoda y segura, planteando las obras de infraestructura necesarias como lo es el puente en la vía entre “El Prado” y la Vía turística que de Paipa conduce al Pantano de Vargas. Lo anterior cumpliendo en lo posible con lo estipulado en el Manual de Diseño Geométrico para Carreteras – Versión 2008, publicado por el INVIAS y teniendo en cuenta que la vía es de carácter urbano. 11.2. ACTIVIDADES DE DISEÑO Inicialmente se realizó la recopilación y análisis de la información sobre el trazado y diseño geométrico del corredor vial existente; verificada esta información se procedió al análisis del nuevo trazado apoyado en estudios geológicos, geotécnicos y topográficos con el fin de realizar el diseño geométrico del corredor vial. 11.3. PARAMETROS TEÒRICOS Con base en el Manual de Diseño Geométrico para Carreteras del INVIAS 2008, la vía es una vía nacional de segundo orden, con los siguientes parámetros básicos de diseño geométrico:
149
SECUNDARIA PARÁMETRO
UNIDAD ondulado
VELOCIDAD DE PROYECTO
KPH
RADIO MINIMO
40
41
PERALTE MÁXIMO
%
6
PENDIENTE LONG. MÁXIMA
%
5
PENDIENTE LONG. MÍNIMA
%
0.3
K (Curva vertical cóncava)
Adimensional
9
K (Curva vertical convexa)
Adimensional
4
BOMBEO
%
2
ANCHO DE CALZADA
m
3.65
ANCHO DE BERMA
m
1.0
150
11.4. SECCIONES TRANSVERSALES TÍPICAS Teniendo en cuenta las características actuales las secciones transversales son:
151
11.5. ANEXO Y CARTERAS Como resultado de los procedimientos de cálculos y análisis se presentan los resultados de cada una de las etapas del diseño así: DISEÑO HORIZONTAL Para el diseño geométrico horizontal se presentan los listados de poligonal del eje y cálculo de elementos de curvas. (Ver ANEXOS PLANO 1/8) ABSCISAS Y COORDENADAS Con el fin de realizar una mejor localización de campo se presentan listados de abscisas y coordenadas del eje que además cuentan con cotas. DISEÑO VERTICAL Para el diseño geométrico vertical se presentan los listados de poligonal del eje y cálculo de elementos de curvas. COTAS DE PAVIMENTO Se presentan listados de cotas de pavimento que describen claramente todos los vértices transversales del diseño Geométrico. Movimiento de tierras. Se presentan listados de movimiento de tierras (Estimado) del proyecto o ejes. (Ver ANEXOS planos 2-8 /8) PLANOS DE PLANTA PERFIL. Se presentan los planos planta perfil del proyecto para la calzada. (Ver ANEXOS PLANO 1/8)
152
11.5.1.
DATOS DE EL EJE
153
11.5.2.
DATOS DEL PERFIL
154
11.5.3.
DATOS DE LA SECCION
155
12.
RECOMENDACIONES DE MANEJO AMBIENTAL
12.1. PERMISOS REQUERIDOS. 12.1.1.
Permiso Sitio Disposición Final de Escombros.
De acuerdo con las características físicas de la vía y el puente, diagnóstico elaborado se requiere contar con sitios para la disposición final de escombros provenientes de las actividades a desarrollar. Vale la pena anotar que en la fase de construcción se retomara este ítem, junto con el coordinador del área ambiental de la empresa prestando especial atención en el cumplimiento de las características ambientales. 12.1.2.
Permiso Fuente de Materiales.
El material granular será suministrado por la cantera que tengan los permisos ambientales vigentes.
12.2. ACTIVIDADES SUSCEPTIBLES DE PRODUCIR IMPACTOS AMBIENTALES De acuerdo con las obras a ejecutar, se han identificado las siguientes actividades susceptibles de producir impactos sobre los componentes ambientales y que deben ser evaluados. 12.2.1.
Excavaciones varias.
La excavación puede causar problema debido a malas prácticas de excavación, operación de maquinaria y vehículos en una zona de manejo ambiental, falta de señalización del lugar. 156
12.2.2.
Mantenimiento de maquinaria.
El mantenimiento rutinario que se hace produce ruidos, residuos sólidos y líquidos y para minimizar el impacto se deben poner en práctica los procedimientos establecidos para manejar los derrames. 12.2.3.
Manejo de concreto y materiales de construcción.
Durante las actividades constructivas se requiere de manejo de concretos para cunetas y esta es una actividad susceptible de producir impactos ambientales por lo tanto se debe dar el manejo adecuado a este tipo de materiales. 12.2.4.
Disposición de escombros.
La mala disposición de escombros puede ser causante de impactos sociales y ambientales. Por esta razón el traslado y disposición de este material debe hacerse cumpliendo todo lo dispuesto por la normatividad 12.3. PLAN DE MANEJO DURANTE LA ETAPA CONSTRUCTIVA Programa 1. Manejo de escombros, material reutilizable, material de reciclaje y basuras.
Objetivo: Cumplir con la legislación ambiental vigente para el manejo y disposición de este tipo de materiales, para lograr que se prevengan y minimicen los impactos ambientales.
Impactos a manejar : Contaminación de fuentes de agua.
157
Contaminación de suelos. Contaminación por sedimentos. Calidad del paisaje. Afectación a la biota. Afectación en la salud de la comunidad y de los trabajadores. Contaminación atmosférica.
Actividades que lo generan: Excavaciones. Instalación y operación de campamento. Manejo de materiales de construcción. Transporte y Disposición de escombros.
Acciones a seguir: 1. Manejo de Escombros y/o material reutilizable: Durante la ejecución de la obra se prevé la generación de un gran volumen de material reutilizable. Para su manejo se tendrán en cuenta las normas de carácter legal dispuestas para su manejo, transporte y disposición. En materia de transporte para la realización de esta labor se exige: a) Los vehículos utilizados en esta actividad, tendrán la calidad física que no
158
permita el derrame pérdida del material o el escurrimiento de material húmedo durante el transporte. b) El contenedor o platón estará constituido por una estructura continua que en su contorno no contenga roturas, perforaciones ranuras y espacios. c) La carga será acomodada de manera que su volumen este a ras del platón o contenedor, es decir a ras de los bordes superiores más bajos del platón o contenedor. d) las puertas de descargue de los vehículos que cuenten con ellas, permanecerán adecuadamente aseguradas y herméticamente cerradas durante el transporte. e) La carga transportada será cubierta con el fin de evitar dispersión de la misma o emisiones fugitivas. La cobertura será de material resistente para evitar que se rompa o se rasgue y estará sujeta firmemente a las paredes exteriores del contenedor o platón en forma tal que caiga sobre el mismo. En materia de almacenamiento, cargue y descargue Se prohibirá el almacenamiento temporal o permanente de los materiales en áreas aledañas al centro de empresa y se tomaran las siguientes medidas a) Se prohibirá el cargue, descargue o el almacenamiento temporal o permanente de los materiales y elementos sobre zonas verde, áreas arborizadas y forestales y similares, río Chicamocha, quebradas, canales, y en general cualquier cuerpo de agua. b) El cargue, descargue y el almacenamiento temporal de los materiales será acordonado y apilado adecuadamente y deberán colocarse todos los mecanismos y elementos adecuados requeridos para garantizar el tránsito vehicular y las señalizaciones necesarias para la seguridad de conductores y 159
peatones. El tiempo máximo permitido para el almacenamiento del material no podrá exceder de veinticuatro horas después de la finalización de la obra o actividad. c) Con posterioridad a la finalización de las obras se recuperará el espacio utilizado de acuerdo con su uso y garantizando la reconformación total de la infraestructura y la eliminación absoluta de los materiales elementos y residuos. En materia de disposición final Cuando se requiera se recogerán los elementos extraños, basuras o desperdicios. La limpieza de la zona de trabajo se realizará al finalizar la jornada de trabajo o cuando sea necesario. La disposición de escombros y/o material reutilizable se estará realizando en los sitios autorizados previamente por la dirección ambiental del constructor. Para la ubicación de este sitio se debe considerar las características físicas, topográficas, de drenaje y ambientales (alejados de los cuerpos de agua y zonas desprovistas de vegetación). Está prohibido depositar materiales cerca de las rondas del Río Chicamocha, quebradas y sus lechos. 2. Manejo de Residuos reutilizables: En caso de generarse material reutilizable, se adecuará un sitio para acopio temporal del material que cumpla con los requerimientos establecidos de acuerdo a la ley.
(se vigilará para que estos se encuentren permanentemente
demarcados y señalizados, el material estará protegido contra la acción erosiva del agua y el aire, por medio de polietileno de baja densidad).
160
3. Manejo de Residuos sólidos domésticos: En el único sitio que se prevé se generen residuos sólidos domésticos, es el campamento, por lo tanto allí se dispondrá de canecas para depósito de residuos teniendo en cuenta:
Clasificación
Los residuos sólidos serán clasificados desde la misma fuente donde se producen, con el fin de lograr el máximo aprovechamiento del material reciclable y disminuir el volumen a disponer. Para la clasificación se separarán como: Tipo 1 (Reciclable y/o reutilizables) : material de vidrio, aluminio, madera, papel, cartón y chatarra Tipo 2 (peligrosos o contaminados): Geotextiles, lonas, guantes, zapatos, estopa, en general los materiales utilizados para contener o recoger derrames de combustibles, aceites y pinturas, empaques y envases provenientes de los combustibles, lubricantes, solventes, cemento, pinturas y residuos provenientes de la enfermería Tipo 3 (orgánicos): sobrantes de comida y en general todos los desperdicios orgánicos
Recolección
En el campamento se encuentran 3 tipos de recipientes debidamente rotulados. Estos recipientes serán distribuidos en los patios, en el laboratorio, en la zona dispuesta para bodega y en las oficinas. Este material ya clasificado será dispuestos y entregado a la empresa para que
161
haga parte del plan de gestión integral de residuos sólidos con el que cuenta.
Registro Cumplimiento: Registro fotográfico. Registros de control por parte de la Interventoría. Certificación del
Coordinador ambiental de la empresa para su correcta
disposición.
Cronograma de ejecución: Durante la etapa constructiva.
Personal encargado de hacer la implementación: Obreros de la obra en cabeza del ingeniero residente.
162
13.
RECOMENDACIONES GENERALES PARA EL DISEÑO DEL PUENTE.
13.1. GENERALIDADES Las siguientes son las recomendaciones generales para el diseño estructural del PUENTE VEHICULAR ubicado en la carretera alterna que comunica a los municipios de Paipa y Duitama en el departamento de Boyacá, estas recomendaciones se realizaron teniendo en cuenta la topografía, estudio de suelos realizado en la zona y el diseño geométrico de la vía. 13.2. INFORMACIÓN BÁSICA 13.2.1.
Estudios previos
Los estudios previos corresponden a un estudio de suelos, estudio topográfico y algunas recomendaciones realizadas por la Alcaldía de Paipa en cuanto a la parte hidrológica se refiere. 13.2.1.1. Geometría De acuerdo al diseño geométrico y teniendo en cuenta la topografía del terreno se pudo establecer la longitud recomendada para el puente, se tuvo en cuenta las condiciones de parámetros hidrológicos del rio y las obras de protección existentes. 13.2.1.2. Topografía y trazado vial La información topográfica se tomó en el campo de acuerdo al levantamiento topográfico realizado.
163
El nivel de cimentación debe quedar a una profundidad tal que se garantice una resistencia adecuada del suelo. Según la recomendación del estudio de suelos, el nivel mínimo de cimentación debe ser de por lo menos 20 metros de profundidad respecto al nivel actual del terreno. 13.2.1.3. Parámetros geotécnicos y sísmicos La información geotécnica fue tomada del estudio de suelos realizado por DEINPRO LTDA de fecha Agosto de 2012, pero la información relacionada con el material de relleno fue supuesta teniendo en cuenta que dentro del estudio de suelos no se presenta dicha información. Por lo anterior, es RESPONSABILIDAD del Constructor utilizar un material de relleno que se ajuste y cumpla con los parámetros supuestos para el diseño estructural de la subestructura. 13.2.1.4. Factores de seguridad El CCP en A.5.7, determina que se deben calcular los factores de seguridad sin tener en cuenta la resistencia pasiva del suelo en frente del muro y deben ser como mínimo 1.5 contra el deslizamiento y 2.0 contra el volcamiento. 13.2.2.
Normas De Diseño
Para el diseño de los elementos, se seguirán las recomendaciones del Código Colombiano de Diseño Sísmico de Puentes (CCP), también se siguen las recomendaciones de AASHTO presentadas en “Standard Specifications of Highway Bridges”. Como norma complementaria se emplearon las Normas Colombianas de Diseño y Construcción Sismo Resistente (NSR – 10). 13.2.3. METODO DE CÁLCULO 13.2.3.1. Concreto reforzado Para la obtención de las solicitaciones, tales como fuerzas y momentos, se ha considerado los principios de la Mecánica Racional y las teorías clásicas de la 164
Resistencia de Materiales y Elasticidad. El mĂŠtodo de cĂĄlculo aplicado es el del Estado LĂmite de Resistencia, el cual es un mĂŠtodo de diseĂąo para Estados LĂmites que considera las solicitaciones Ăşltimas de un miembro estructural o de una estructura. La determinaciĂłn de los esfuerzos actuantes sobre el terreno de cimentaciĂłn, se realizĂł mediante la utilizaciĂłn de la teorĂa de los esfuerzos combinados que se describe en la siguiente fĂłrmula: đ??&#x2C6;=
đ?&#x2018;š đ?&#x2018;š â&#x2C6;&#x2014; đ?&#x2019;&#x2020;đ?&#x2019;&#x2122;đ?&#x2019;&#x2122; + đ?&#x2018;¨ đ?&#x2018;°đ?&#x2019;&#x161;đ?&#x2019;&#x161;
Donde, R = ÎŁFz (Resultante de las fuerzas verticales). e = Excentricidad de la fuerza vertical resultante (R). Es la distancia entre el centro de gravedad de la zapata y el punto de aplicaciĂłn de la resultante. A = Ă rea de la zapata de 1 metro de profundidad. Iyy = Momento principal centroidal de inercia con respecto al eje Y â&#x20AC;&#x201C; Y. El momento de inercia Iyy se define como: đ?&#x2018;°đ?&#x2019;&#x161;đ?&#x2019;&#x161; = â&#x2C6;Ť đ?&#x2018;żđ?&#x;? đ?&#x2019;&#x2026;đ?&#x2018;¨ đ?&#x2018;¨
Las estructuras de concreto, sus componentes y su cimentaciĂłn que utilicen el mĂŠtodo de Estado LĂmite de Resistencia, deben diseĂąarse de tal manera que su resistencia de diseĂąo exceda los efectos de las solicitaciones mayoradas de acuerdo a una serie de combinaciones de carga.
165
13.2.4.
Materiales A Utilizar
Los materiales a utilizar así como las características de los mismos, niveles de control previstos, así como los coeficientes de seguridad, se indican en los planos y se resumen a continuación: 13.2.4.1. Concreto Estribos y aletas: Tablero, diafragmas y vigas: De limpieza:
f´c= 210 Kg/cm2 (21 MPa) f´c= 280 Kg/cm2 (28 MPa) f´c= 140 Kg/cm2 (14 MPa)
Peso unitario:
c= 2,5 ton/m3
Módulo de elasticidad:
Ec= 12000√( f´c)
Tamaño máximo del agregado:
TMA= ¾”
13.2.4.2. Acero de refuerzo NTC 2289 (ASTM A706, fy=4200Kg/cm2) 13.2.4.3. Acero de preesfuerzo Alambre: NTC 159 (AST A421M) Alambre de baja relación: NTC 159 (AST A421M) Torón: NTC 2010 (AST A416M) Barras de alta resistencia: NTC 2142 (AST A722M)
13.3. PARÁMETROS DE ANÁLISIS Y DISEÑO 13.3.1.
Cargas
Las cargas empleadas para el análisis y diseño de la estructura seran las siguientes.
166
13.3.1.1. Carga muerta (D) La carga muerta cubre todas las cargas de los elementos permanentes de construcción, incluyendo la superestructura, la subestructura y del material de relleno, empleando un peso unitario de 2,5 ton/m³ para el concreto y 2,0 ton/m³ para el material granular. 13.3.1.2. Carga viva (L) Teniendo en cuenta el CCDSP 95 establece como carga viva mínima para puentes ubicados en vías que forman parte de la red nacional de carreteras la carga C40-95, de acuerdo a la longitud total del puente se debe utilizar como carga de diseño la establecida por la correspondiente línea de carga que consiste en una carga uniforme por metro lineal de carril de ~ 1.42 t/m y ~ 1.43 t/m para diseño por momentos flexionantes y fuerzas cortantes respectivamente y una carga concentrada de 12 t y 16 t para diseño por momentos flexionantes y fuerzas cortantes respectivamente (figura A.3.4.B). 13.3.1.3. Sismo en la estructura (EQ) Para determinar las fuerzas sísmicas de diseño se debe seguir las indicaciones del CCP, suponiendo que la estructura corresponde a una Categoría de Comportamiento Sísmico C, por lo tanto y de acuerdo al CCP el Procedimiento de Análisis Sísmico Simplificado (PAS – S), que se obtienen multiplicando la carga muerta por el coeficiente sísmico. En este caso, las fuerzas sísmicas elásticas así obtenidas no se dividen por el coeficiente de modificación e respuesta (R), para obtener las fuerzas de diseño. Por la importancia del puente y de acuerdo a las dimensiones y tipo de estructura se recomienda emplear un procedimiento más riguroso PAS-2 o PAS-3. 13.3.1.4. Empuje activo (EA) Presión lateral del suelo es la presión que el suelo ejerce en el plano horizontal. El estado activo ocurre cuando existe una relajación en la masa de suelo que lo 167
permite moverse hacia fuera del espacio que limitaba la tensión del suelo; esto es que el suelo está fallando por extenderse. 13.3.1.5. Empuje pasivo (EP) Las fuerzas de empuje por el estado pasivo ocurren cuando la masa de suelo está sometida a una fuerza externa que lleva al suelo a la tensión límite de confinamiento. Esta es la máxima presión a la que puede ser sometida un suelo en el plano horizontal. Como medida conservadora, se desprecia el empuje pasivo generado por la masa de suelo ubicada sobre y/o en frente de la puntera como resistencia al volcamiento; por el contrario si se tiene en cuenta para verificar el análisis por desplazamiento, tan sólo con una magnitud de las dos terceras partes, (2/3 Kp). 13.3.1.6. Sismo en el relleno (EAE) Corresponde a las fuerzas de empuje originados por el relleno por la acción de efectos sísmicos. 13.3.1.7. Cargas de viento (W) El viento es una carga que actúa en el sentido longitudinal y transversal de los puentes. Su magnitud depende entre otros factores de la velocidad del viento, del ángulo de ataque del mismo y de la forma del puente. Las cargas de viento se presentan tanto en la superestructura del puente como en la carga viva. 13.3.1.8. Fuerza longitudinal (FL) Se refieren a todas aquellas fuerzas que actúan en la dirección longitudinal del puente, específicamente, en la dirección del tráfico. Estas fuerzas se generan por el frenado repentino de los vehículos o por una desaceleración repentina de los mismos.
168
13.3.2.
Combinaciones De Carga.
Las combinaciones de carga utilizadas corresponden a las establecidas en la tabla A.3.12-1 del adendo Nº 1 del CCP. 13.4. DISEÑO ESTRUCTURAL 13.4.1.
Superestructura.
13.4.1.1. Tablero (INCLUYE BORDILLOS Y PLACA): Para concreto reforzado.
Ancho de calzada: Según A.2.2.2 CCP remitir especificaciones recomendaciones INVIAS. INVIAS (manual diseño geométrico) cap 5 “Diseño de la sección transversal de la carretera” Tabla 5.2 “anchos de calzada” Variables: - vel de diseño, categoría de la carretera, tipo de terreno. Categoría de la carretera: Primaria de una calzada Tipo de terreno: Ondulado con pendientes transversales al eje de la vía entre 6° y 13°, pendientes longitudinales entre 3% y 6% Velocidad de diseño: entre 70 y 100 Km/h Teniendo en cuenta el manual del INVIAS Tabla 5.2 Ancho de calzada = 7.3m Se tiene un ancho de calzada de 6.0m se debe revisar.
Sardineles: Según CCDSP A.2.2.5 Altura del sardinel: 25cm Ancho máximo: 22.5cm si se realiza escalonado. Recomendación: Para efectos constructivos y de anclaje de dispositivos de protección vehiculares y/o peatonales utilizar ancho de sardinel en la parte inferior 35cm y parte superior 30cm.
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Espesor de la placa: Según el CCDSP en A.7.6.6.3 deben limitarse las deflexiones de la superestructura así: -
Los elementos de estructuras simples o continuas para que la deflexión de la carga viva + impacto no sea mayor que 1/800 de la luz.
- Para voladizos debe ser menor que 1/300 de la longitud del voladizo. - Para refuerzo principal perpendicular al tráfico el espeso no existe recomendación del espesor de la placa, pero alternativamente se puede utilizar la recomendación de la tabla A.7.1 para placas de puentes con refuerzo principal paralelo al tráfico, para el caso más crítico (luces simples).
Para cumplir con lo anterior se puede
suponer un espesor de placa de 20cm. -
Procedimiento de análisis sísmico: PAS-S Tabla A.3.4 mínimo, de acuerdo a la importancia del puente se recomienda emplearse un procedimiento más riguroso PAS-2 o PAS-3.
Ancho total del tablero: 8m recomendado
13.4.1.2. Vigas De acuerdo al estudio topográfico se recomienda como longitud total del puente se tome ~ 45m, teniendo en cuenta las condiciones actuales de protección ante inundación del cauce del rio, para evitar la afectación de los jarillones construidos en el sitio. De acuerdo a la longitud se recomienda la utilización de concreto preesforzado, con elementos estructurales longitudinales en vigas I o viga cajón, preferiblemente en viga cajón y construir elementos funcionales y económicos. El CCDSP 95 para vigas cajón en concreto presfozado no es preciso en un predimensionamiento, pero a manera alternativa se puede utilizar la tabla 170
A.7.1 que determina las alturas mínimas recomendadas para miembros prismáticos de concreto reforzados. Altura mínima 6% de la luz de diseño del puente, para este caso Hmín = 2.7m Incluye espesor de placa). 13.4.2.
Subestructura
13.4.2.1. Altura de la subestructura Nivel de cimentación: De acuerdo a las recomendaciones del estudio de suelos debe construirse una cimentación profunda a una profundidad de 20m con respecto al nivel del terreno. Es necesario realizar un estudio detallado de socavación que permita identificar el comportamiento del descenso del fondo del cauce producidas las fuerzas inerciales y/o gravitacionales de la corriente y que no afecte el nivel de cimentación profunda recomendó en el estudio de suelos.
Galibo: De acuerdo al manual de diseño geométrico de carreteras, en casos donde la alternativa del puente se deba por paso de cursos hídricos se requiere un galibo mínimo según el tipo de condición generada, sobre la corriente de agua.
De acuerdo a lo anterior se recomienda un galibo mínimo de 2.50m por encima del N.A.M.E Capitulo 7. Diseño Geométrico de casos especiales del Manual de diseño geométrico de carreteras. Es necesario realizar un estudio hidrológico para calcular el N.A.M.E que se podría presentar en un periodo de retorno de diseño. Según estudios previos realizados por la Alcaldía de Paipa y teniendo en cuenta las medidas tomadas en la ola invernal presentadas en los últimos años se tuvo que se presentó un N.A.M.E de +1.50m medidos con respecto a la cota más alta del jarillon construido en la margen derecha aguas abajo. 171
13.4.3.
PARAMETROS SISMICOS
Zona de amenaza sísmica: ALTA Coeficiente de aceleración horizontal: 0.2 Clasificación por importancia: Grupo 1 (Puentes esenciales) Coeficiente de sitio: Aplica para puentes esenciales del grupo importancia 1. Categoría de comportamiento sísmico: CCS-C Tabla A.3.5.2 Regularidad del puente: Regular Procedimiento de análisis sísmico: PAS-S Tabla A.3.4 mínimo, de acuerdo a la importancia del puente se recomienda emplearse un procedimiento más riguroso PAS-2o PAS-3.
172
Ilustración 13. Diagrama general del puente. Long Puente=45m CL RELLENO DE ACCESO
JUNTA DE DILATACIÓN
DIAFRAGMA EXTREMO
TABLERO DEL PUENTE
VIGAS DEL PUENTE
RASANTE
Altura viga 2.7m APOYO NEOPRENO
DIAFRAGMA INTERNO
GALIBO=2.5m
LOSA DE APROXIMA CIÓN
RELLENO DE ACCESO
N.A.M.E.
N.A.Mínimo PERFIL DEL TERRENO
PILOTES
PILOTES
NIVEL DE CIMENTACIÓN
NIVEL DE CIMENTACIÓN
173
14.
1 ITEM
PRESUPUESTO
PRESUPUESTO PAVIMENTACIÓN VÍA PAIPA DESCRIPCION
UND. CANTIDAD V/UNITARIO $ Km 2,14 1.320.000,00
1,1 Localización y replanteo topográfico 1,2 Excavaciones a máquina en material común
M³
1,3 Suministro extendida y compactación subbase granular Norma Invias
M³
1,4 Suministro extendida y compactación base granular Norma Invias
M³
1,5
Suministro extendida y compactación Invias-incluye finisher
carpeta asfaltica en caliente Norma
1,6 Cargue y transporte de material suelto después de 5 km 1,7
Línea tipo L-1 continuas y discontinuas de 12 cms. SUBTOTAL AIU 25% INTERVENTORIA 7% TOTAL
251,11 2.563,20 2.477,76
M³
1.281,60 m3 km 65.736,70 ML
6.408,00
$ 7.271,00 $ 54.210,00 $ 67.200,00 $ 399.614,00 $ 1.000,00 $ 1.400,00
VALOR TOTAL $ 2.824.800,00 $ 1.825.820,81 $ 138.951.072,00 $ 166.505.472,00 $ 512.145.302,40 $ 65.736.700,00 $ 8.971.200,00 $ 896.960.367,21 $ 224.240.091,80 $ 62.787.225,70 $ 1.183.987.684,72
174
15.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Aunque la estructura de pavimento propuesta no es muy convencional, los espesores recomendados por AASHTO, son bajos y aun así por este chequeo si cumple, sin embargo al hacer la modelación con los programas BISAR y CEDAP, el modelo tiene variable critica la deflexión total.
Se recomienda utilizar la estructura obtenida por el método de la Shell, debido a que genera menos cantidades de obra siendo económicamente la mejor opción y por la cual se está garantizando la estabilidad de la obra.
Las dos estructuras de pavimento diseñadas están cumpliendo con todos los criterios y porcentajes de consumo y de reserva exigidos para este tipo de vía.
La vía objeto del presente estudio se encuentra localizada en el Municipio de Paipa, Departamento de Boyacá. (vía alterna planta beneficio animal al “prado”) Esta vía es de uso frecuente para tránsito vehicular y peatonal.
La vía tiene como característica predominante que se encuentra pavimentada aproximadamente 300 mts y el
restante se encuentra
conformado por material seleccionado para afirmado. Requiere de obras menores de manejo de aguas lluvias como alcantarilla y zanja de 175
coronación y una cuneta conformada naturalmente por la misma escorrentía superficial sin que se afecte la estructura de pavimento.
La alternativa de diseño planteada en cualquier proyecto vial es inherente a las condiciones topográficas y físicas existentes. En este caso se cuentan con condiciones topográficas limitantes al corredor, además existe un carreteable ya usado que da los lineamientos de diseño geométrico en el que se considerará corregir radios de giro.
El levantamiento topográfico de la vía objeto del presente diseño, se realizó con amarre del área de influencia del proyecto de acuerdo a coordenadas reales.
Considerando que es una vía de acceso vehicular, la velocidad de diseño se establece en 50 KPH, para una operación de 40 KPH.
176
16.
INFOGRAFÍA
Ensayo de Granulometría (Norma I.N.V.-E 123-07).
Ensayo de Límites de Consistencia (Norma I.N.V.-E-126-07).
Ensayo de C.B.R. sobre muestras inalteradas (Norma I.N.V-E-126-07).
http://www.paipa-boyaca.gov.co/mapas_municipio.shtml
Alcaldía de Paipa – Boyacá, Nuestro Municipio, Información general, Geografía. Internet: (http://www.paipaboyaca.gov.co/informacion_general.shtml#geografia)
Alcaldía de Paipa – Boyacá, Nuestro Municipio, Información general, Economía. Internet: (http://www.paipaboyaca.gov.co/informacion_general.shtml#economia)
Plan de Ordenamiento Territorial (POT) Municipio de Paipa, Geología, Estratigrafia.
Plan de Ordenamiento Territorial (POT) Municipio de Paipa, Recursos Hídricos, Cuencas Hidrográficas.
Gerencia de Planeación Municipal, Banco de Proyectos Municipal
Manual de diseño de pavimentos asfálticos para vías de medios y altos tránsito del Instituto Nacional de Vías, Bogotá DC 1998
177
17.
APÉNDICE
17.1. LISTA DE ILUSTRACIONES Ilustración 1
Municipio de Paipa en el Departamento de Boyacá
Ilustración 2
Registro fotográfico apiques.
Ilustración 3
Variación de la humedad en función de la profundidad
Ilustración 4
Clasificación del suelo por consistencia.
Ilustración 5
Labores de exploración del subsuelo en la zona de estudio.
Ilustración 6
Perfil del subsuelo. Variación de la capacidad de carga para varios diámetros y
Ilustración 7
profundidades de pilotes
Ilustración 8
Clasificación de la subrasante
Ilustración 9
Designación Categoría de Tránsito.
Ilustración 10
Designación Categoría de subrasante.
Ilustración 11
Espesores mínimos recomendados por la AASHTO
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Ilustraci贸n 12
Diagrama general del puente.
Ilustraci贸n 13
Diagrama general del puente.
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ANEXOS
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