PRE-DISEÑO DE LA RED VIAL URBANA EN PAVIMENTO RÍGIDO DEL BARRIO EL MIRADOR, MUNICIPIO DE VILLANUEVA, DEPARTAMENTO DE CASANARE
ROBERTO ALEJANDRO AMAYA CASTRO GUILLERMO ANDRÉS CORTES CORTES
FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C 2014
1
PRE-DISEÑO DE LA RED VIAL URBANA EN PAVIMENTO RÍGIDO DEL BARRIO EL MIRADOR, MUNICIPIO DE VILLANUEVA, DEPARTAMENTO DE CASANARE
ROBERTO ALEJANDRO AMAYA CASTRO GUILLERMO ANDRÉS CORTES CORTES
TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO CIVIL
DIRECTOR GUILLERMO LEÓN CORTES QUINTERO INGENIERO CIVIL
FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C 2014
2
Nota de aceptaci贸n
_________________________________________
_________________________________________
_________________________________________
_________________________________________ Presidente del Jurado
_________________________________________ Jurado
_________________________________________ Jurado
Bogot谩 D.C. Mayo de 2014
3
DEDICATORIAS
A Dios por brindarnos la fuerza y la sabiduría para vivir cada día y lograr nuestro título como ingenieros civiles, una meta en nuestro proyecto de vida. A nuestros padres por su apoyo y amor incondicional, que hacen todo lo posible por ayudarnos a cumplir nuestros sueños, por motivarnos y darnos la mano en todos los momentos difíciles. A mis profesores por su guía y colaboración.
4
AGRADECIMIENTOS.
Agradecemos a Dios por habernos acompañado y guiado, por ser nuestra guía y fortaleza cuando las osas se pusieron complicadas, por darnos la sabiduría y la constancia necesaria que hoy nos permite llegar a ser profesionales. Agradecimientos a nuestros padres, Guillermo y Yolanda; Carlos y Blanca por darnos el apoyo y el amor en todo momento, por sus enseñanzas y valores inculcados desde casa, por ayudarnos a cumplir nuestros sueños y estar presentes en todos nuestros éxitos. Agradecimiento al señor alcalde del municipio de Villanueva – Casanare “ANGEL ANTONIO CAMPOS BARRERA” quien nos permitió realizar la investigación y ha facilitado algunos medios e información para el desarrollo del proyecto “PREDISEÑO DE LA RED VIAL URBANA EN PAVIMENTO RÍGIDO DEL BARRIO MIRADOR, MUNICIPIO DE VILLANUEVA, DEPARTAMENTO DE CASANARE”.
Al igual queremos hacer un agradecimiento a la FUNDACION UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA, por brindarnos las enseñanzas y medios necesarios para nuestro aprendizaje.
Por último agradecer a todas las personas (profesores, compañeros, hermanos, novias, amigos) que en algún momento a lo largo del camino para llegar a este punto, nos brindaron su apoyo, conocimiento y guía.
5
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 16 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................. 18 2. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO ................................................................ 19 3. OBJETIVOS. ................................................................................................... 20 3.1.
GENERAL................................................................................................. 20
3.2.
ESPECÍFICOS .......................................................................................... 20
4. ALCANCE Y LIMITACIONES .......................................................................... 21 4.1.
ALCANCE ................................................................................................. 21
4.2.
LIMITACIONES ........................................................................................ 21
5. MARCO TEÓRICO .......................................................................................... 22 5.1.
CONCEPTOS GENERALES * .................................................................. 22
5.1.1.
CARACTERÍSTICAS QUE DEBE REUNIR UN PAVIMENTO. .......... 23
5.1.2.
CLASIFICACIÓN DE LOS PAVIMENTOS: ........................................ 24
5.1.2.1. 5.1.3.
Pavimentos Rígidos. ....................................................................... 25 FACTORES A CONSIDERAR EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS. .. 27
5.1.3.1.
El tránsito. ....................................................................................... 28
5.1.3.2.
La Subrasante................................................................................. 29
5.1.3.3.
El Clima........................................................................................... 30
5.1.3.4.
Los Materiales Disponibles ............................................................. 30
5.1.3.5.
El bombeo ....................................................................................... 31
5.2.
ESTUDIO DE TRANSITO PARA EL DISEÑO DE PAVIMENTOS. * ........ 31
5.2.1.
Carga Máxima legal ........................................................................... 32
5.2.2.
Determinación de Factor Camión ....................................................... 34
5.2.3. Determinación del factor camión por los métodos mopt-ingeroute y la universidad del cauca ...................................................................................... 35 5.2.4. Determinación del número de ejes equivalentes de 8.2 toneladas en el carril de diseño y durante el periodo de diseño (N) ......................................... 36
6
5.3.
LOS SUELOS Y ROCAS. *....................................................................... 37
5.4.
MÉTODO DE LA PORTLAND CEMENT ASSOCIATION (PCA) * ............ 43
5.4.1.
Tipos de pavimentos rígidos. ............................................................. 43
5.4.2.
Factores de diseño ............................................................................. 46
5.4.3.
EL TRANSITO .................................................................................... 48
5.4.4.
Proyección Del transito ...................................................................... 49
5.4.6.
LAS JUNTAS EN LOS PAVIMENTOS RIGIDOS. .............................. 51
5.4.7.
Clases de juntas. ................................................................................ 56
6. METODOLOGÍA .............................................................................................. 61 7. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL MUNICIPIO DE VILLANUEVA ..................... 62 7.1.
ASPECTOS HISTÓRICOS Y GEOGRÁFICOS ........................................ 63
7.1.1.
LOCALIZACIÓN DEL MUNICIPIO ..................................................... 63
7.1.2.
LOCALIZACIÓN DEL BARRIO .......................................................... 64
8. ESTADO ACTUAL DEL BARRIO .................................................................... 66 9. ESTUDIO DE SUELOS ................................................................................... 73 10.
FUENTES DE MATERIALES ....................................................................... 76
10.1.
FUENTES EN ESTUDIO ....................................................................... 77
11.
TOPOGRAFÍA.............................................................................................. 82
12.
PRE-DISEÑO GEOMÉTRICO DE VÍAS ...................................................... 83
12.1.
DESCRIPCIÓN GENERAL:................................................................... 85
12.2.
CRITERIOS Y PARÁMETROS DE DISEÑO ......................................... 86
12.2.1.
Criterios de diseño .......................................................................... 86
12.2.2.
Parámetros de diseño ..................................................................... 88
12.2.3.
Alineamiento horizontal ................................................................... 88
12.2.4.
Alineamiento vertical ....................................................................... 89
12.2.5.
Peralte............................................................................................. 90
12.2.6.
Sección transversal ......................................................................... 90
12.3.
PLANTA DEL PROYECTO.................................................................... 92
12.3.1. 13.
Volúmenes ...................................................................................... 92
ANÁLISIS DE TRANSITO ............................................................................ 94
7
14.
DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO RIGIDO ......................... 96
14.2.
DISEÑO SEGÚN PCA ......................................................................... 102
15.
PRESUPUESTO ........................................................................................ 106
16.
ESPECIFICACIONES TECNICAS ............................................................. 118
16.1. EXCAVACIONES SIN CLASIFICAR DE LA EXPLANACIÓN, CANALES Y PRÉSTAMOS. ............................................................................................... 118 16.2.
EXCAVACIONES VARIAS EN MATERIAL COMÚN EN SECO. ......... 119
16.3.
EXCAVACIÓN DE CALZADA EXISTENTE. ........................................ 119
16.4. TRANSPORTE DE MATERIALES DE LA EXPLANACIÓN CANALES Y PRÉSTAMOS (MÁS DE 1000 M) ..................................................................... 120 16.5.
LA SUBBASE GRANULAR ................................................................. 120
16.6.
PAVIMENTO DE CONCRETO HIDRÁULICO ..................................... 121
16.7.
ACERO DE REFUERZO. .................................................................... 122
16.8.
BORDILLOS ........................................................................................ 122
16.9.
REALCE DE CÁMARAS...................................................................... 123
17.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................. 124
18.
BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................... 126
19.
ANEXOS .................................................................................................... 127
CARTERA BARRIO EL MIRADOR ...................... ¡Error! Marcador no definido. ESTUDIO DE SUELOS ........................................ ¡Error! Marcador no definido.
8
LISTA DE FIGURAS
Figura No. 1: Localización Municipio de Villanueva, departamento de Casanare . 13 Figura No. 2. Localización Villanueva, sobre la Troncal del Llano ......................... 14 Figura No. 3: Esquema típico de la estructura de un pavimento rígido.................. 25 Figura No. 4. Efecto de bombeo que expulsa el agua a través de las juntas ........ 26 Figura No. 5: Sección típica de un pavimento rígido .............................................. 28 Figura No. 6. Tipos de vehículos ........................................................................... 33 Figura No. 7. Relación aproximada entre la clasificación del suelo y los valores del CBR Y K ................................................................................................................ 42 Figura No. 8. Sistemas de transferencia de cargas ............................................... 54 Figura No. 9. Mecanismos de transmisión de cargas y sellado dejuntas............... 53 Figura No. 10. Mapa del departamento de casanare - Municipio de Villanueva .... 62 Figura No. 11. Plano General de Villanueva .......................................................... 63 Figura No. 12. Plano General de Villanueva, localización Barrio El Mirador .......... 65 Figura No. 13. Medición de ancho de la vía Barrio El Mirador ............................... 67 Figura No.14. Estado actual de los sumideros, vías Barrio El Mirador .................. 68 Figura No. 15. Señalización vial, Barrio El Mirador ................................................ 68
9
Figura No.16. Vía en terreno afirmado, Barrio El Mirador ...................................... 69 Figura No. 17. Errónea localización de postes de alumbrado; Barrio El Mirador ... 69 Figura No. 18. Sumideros inhabilitados por efectos de residuos sedimentados .... 70 Figura No. 19. Errónea localizacion de sumideros................................................. 70 Figura No. 20. Estado sumideros........................................................................... 71 Figura No. 21. Troncal o vía de acceso al Barrio El Mirador .................................. 71 Figura No. 22. Estado de alcantarilla ..................................................................... 72 Figura No. 23. Localización de las fuentes de materiales estudiadas .................... 78 Figura No. 24. Localización Barrio El mirador ........................................................ 83 Figura No. 25. Sección tipica de un pavimento ...................................................... 86 Figura No. 26..Esquema representativo de un pavimento de concreto ................. 99 Figura No. 27. Sección transversal estructura del pavimento ............................. 100 Figura No. 28. Sección transversal estructura del pavimento .............................. 103 Figura No.29. Vista en planta de la estructura del pavimento .............................. 105
10
LISTA DE TABLAS
Tabla No.1. Número de carriles vs Porcentaje de vehículos pesados ................... 34 Tabla No.2. Determinación de factor camión ......................................................... 35 Tabla No.3. Clasificacion de suelos por el metodo AASHTO ................................ 37 Tabla No.4 Clasificación unificada de suelos ........................................................ 38 Tabla No.5. Efecto de la subbase granular sobre los valores de K........................ 48 Tabla No.6. Tasas anuales de crecimiento de tránsito (r) y sus correspondientes factores de proyección* ......................................................................................... 49 Tabla No.7 Categorías de carga por eje ................................................................ 51 Tabla No.8 Recomendaciones para la selección de los pasadores de carga ........ 56 Tabla No.9. Recomendaciones para la selección de las barras de anclaje ........... 57 Tabla No.10. Espaciamiento de juntas transversales, según el tipo de agregado empleado en el concreto ........................................................................................ 59 Tabla No.11: Agregados para Base, Subbase y Afirmado ..................................... 76 Tabla No.12: Fuente 1. Comparación de Resultados Obtenidos contra Requerimientos de la Norma INVIAS ..................................................................... 80 Tabla No.13. Bombeo de la calzada ...................................................................... 87 Tabla No.14: Parámetro de diseño ........................................................................ 89
11
Tabla No.15: Clasificación del trafico (Método de la RRL) ..................................... 94 Tabla No.16.Resumen Aforos Vehiculares Barrio El Mirador ................................ 95 Tabla No.17.Categorias de transito para la selección de los pasadores ............... 96 Tabla No.18 Clasificación de la subrasantedeacuerdo con su resistencia ............ 97 Tabla No.19.Clasificación de los materiales de soporte para pavimento de concreto ................................................................................................................. 97 Tabla No.20. Valores de resistencia a flexotracción del concreto .......................... 98 Tabla No.21. Denominación del sistema de transferencia de cargas y confinamiento lateral ............................................................................................. 98 Tabla No.22. Espesores de losa de concreto (cm) .............................................. 100 Tabla No.23.Capas de Pavimento ....................................................................... 125
12
RESUMEN
El presente proyecto de grado contiene el pre-diseño geométrico vertical y diseño de estructura del pavimento rígido para el barrio “El mirador”, en el municipio de Villanueva, en el departamento de Casanare.
Figura No.1. Localización Municipio de Villanueva, departamento de Casanare
Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Villanueva_(Casanare)#mediaviewer/Archivo:Colombia__Casanare_-_Villanueva.svg
13
Villanueva es un municipio localizado sobre la vía nacional Troncal del Llano, se convierte en la principal articulación de la región con el resto del país y con Venezuela, como se muestra en la siguiente figura de localización general:
Figura No.2. Localización Villanueva, sobre la Troncal del Llano
Fuente: http://www.casanare.gov.co/?idcategoria=1224
Se quiere brindar una solución al estado actual del barrio, para su desarrollo fue posible contar con algunos estudios previos proporcionados por la alcaldía, como lo fueron la cartera topográfica y el plano topográfico. Dado que el planteamiento urbanístico del barrio está totalmente definido, se procedió a desarrollar el alineamiento vertical para definir la rasante de la superficie de rodadura.
14
El diseño del pavimento se plantea en concreto hidráulico, que ofrece un muy buen comportamiento para las cargas estimadas que utilizarían el proyecto durante la vida útil del proyecto. NO obstante que este sistema de estructura de pavimento resulta costosa al momento de su construcción tiene la ventaja que es más durable y requiere menos inversión en mantenimiento, por lo que hay tener bastante cuidado durante la etapa constructiva. Además, la estructura de pavimento rígido, tiene otra importante ventaja, y es que puede participar activamente la comunidad tanto para la construcción como para la rehabilitación en algún momento en que se requiera
15
INTRODUCCIÓN
La Alcaldía Municipal de Villanueva con la intención de mejorar las condiciones de vida de los habitantes del municipio y de incentivar el desarrollo socioeconómico de la región que mueve una economía de enlace entre la capital del Meta, Villavicencio y la capital de Casanare, Yopal, pretende a través del estudio y diseño de los pavimentos, de las vías urbanas complementar y construir la infraestructura vial del municipio. Dentro de su Plan de Desarrollo contempla los programas encaminados a mejorar el acceso a barrios y zonas urbanas bajo especificaciones concertadas en el Plan de Ordenamiento territorial. Para fortalecer este lineamiento que se ha propuesto el municipio, se desarrolla el presente proyecto, que tiene como objeto realizar el pre-diseño geométrico y diseño de estructura de pavimento para el barrio “El mirador”, en el municipio de Villanueva, en el departamento de Casanare. Para lograr culminar este proyecto, se trabajó y consultó con la Alcaldía de Villanueva Casanare, quien proporcionó algunos datos importantes, estudios del municipio, y demás recursos ya existentes, para complementar el proyecto y poder llevarlo a cabo bajo la directriz de la Fundación Universitaria Agraria de Colombia, quien proporciono su apoyo y Guía, a fin de culminar satisfactoriamente el proyecto de pre-diseño geométrico y diseño de estructura del pavimento rígido cumpliendo con las normas dadas por el Instituto Nacional de Vías INVIAS, y bajo la alternativa de la PCA.
16
Además, se quiere dejar algunas recomendaciones, en cuanto a la eficiencia y alternativas de diseño para brindar un óptimo desarrollo al barrio “El mirador”. Además, se quiere dejar algunas recomendaciones, en cuanto a la eficiencia y alternativas de diseño para brindar un óptimo desarrollo al barrio “El mirador”.
17
1.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
En la actualidad, la superficie de rodadura de la zona urbana correspondiente al barrio El Mirador, se encuentra sin pavimento, exceptuando su arteria principal la cual fue pavimentada para el primer trimestre del año en curso, adicional a esto la malla vial existente es bastante deficiente por lo cual genera diversos tipos de problemas relacionados con demoras en la movilidad de los usuarios, tanto vehículos como peatones. Se complica esta situación en temporadas largas de precipitación en donde se generan ablandamientos de la superficie y acumulaciones de agua. Esto produce incomodidad en los transeúntes porque son salpicados por los vehículos que transitan y además los peatones experimentan insatisfacción al tratar de encontrar la forma de no caer en estos “charcos”. Caso contrario cuando la época de sequía, pues el tránsito vehicular genera gran cantidad de polvo, material particulado en suspensión que invade los inmuebles aledaños a las casas y afecta la salud de la población adyacente a cada corredor vial. Analizando en detalle la situación actual se pretende recomendar una estructura de pavimento que mejore el aspecto del barrio y minimice los impactos sociales, ambientales y económicos, que produce una superficie de rodadura sin protección.
18
2.
JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO
El proyecto beneficia en forma importante a la comunidad del barrio el Mirador en forma directa y los demás usuarios que hacen uso de una de sus vías como salida hacia las aéreas donde está localizada la planta de tratamiento. Se espera que una vez se construya la estructura de pavimento adecuada se minimice los efectos nocivos y se contribuya a elevar el nivel y la calidad de vida de los vecinos del sector. Además con la implementación de esta mejora, se optimizan los tiempos de recorrido, con lo cual el nivel de servicio del flujo vehicular aumenta. El aporte en relación con la salud, viene a ser un factor importante porque ya no se generaría el polvo ni material particulado en el aire de la zona. Con la elaboración de este proyecto, se pretende otorgar al municipio de Villanueva una herramienta que le permita gestionar o designar los recursos necesarios para mejorar la calidad de vida de los habitantes del barrio El Mirador, así mismo como los de todos los habitantes del municipio, mejorando los tiempos de recorrido, con una red vial, segura, moderna, cómoda y durable.
19
3.
3.1.
OBJETIVOS.
GENERAL
Analizar y realizar el pre-diseño la estructura de pavimento rígido y malla vial para el barrio el Mirador del municipio de Villanueva -Casanare
3.2.
-
ESPECÍFICOS
Recopilar y analizar la información relacionada con usuarios de la red vial y características del suelo de soporte.
-
Realizar el análisis de tránsito de la vía con el fin de hacer el diseño de la estructura del pavimento Rígido.
-
Determinar el CBR de la subrasante y definir el Pre-Diseño de la estructura de pavimento: rígido.
-
Hacer un Pre-Diseño vertical de la red vial del barrio el mirador.
20
4.
4.1.
ALCANCE Y LIMITACIONES
ALCANCE
El alcance especifico de este trabajo es determinar la estructura de pavimento adecuada y con base en ella desarrollar el diseño geométrico vertical para las vías de la urbanización.
4.2.
LIMITACIONES
Se tiene la limitación de la dificultad de permanencia larga en el sitio del proyecto El alcance del presente proyecto no contempla la ejecución de sondeos o exploraciones de campo ni tampoco la realización de ensayos de caracterización, para el barrio ni para las fuentes de materiales. Al efecto con base en información recopilada en la zona y en la alcaldía se llegó a determinar los parámetros básicos y fundamentales para el desarrollo adecuado del trabajo. Se trabaja con estudios de exploración que el Municipio disponga en la zona del barrio, y con información de los proveedores de materiales en la zona. Teniendo en cuenta que el barrio tiene ya definida y construida su distribución urbanística, la cual es adecuada, pues cuentan sus calles con un ancho de calzada de 6.0 metros, no se realiza el diseño geométrico horizontal pues se mantienen los radios de giro aprobados y construidos en la urbanización, por lo tanto, se procederá al diseño de la parte vertical, es decir, lo correspondiente a la rasante para las vías.
21
5.
MARCO TEÓRICO
Para la elaboración del presente trabajo y en caso concreto del Capítulo 5 Marco Teórico, se tomó como documento base el libro Ingeniería de Pavimentos para Carreteras, escrito por Alfonso Montejo Fonseca, en los Capítulos 1, 2 y 3. Este texto, es libro guía en la asignatura de diseño de pavimentos en la Universidad y ejemplares de esta referencia se encuentran en la Biblioteca de La fundación Universitaria Agraria de Colombia. Así mismo, se utilizó como base el manual de diseño geométrico de vías del Instituto Nacional de Vías así como el manual para diseño de pavimentos asfálticos del Instituto Nacional de Vías y el Manual de pavimento en concreto rígido de la PCA. En consecuencia el soporte teórico y la metodología aplicada se construyo con base en estas importantes guías referenciales citadas.
5.1.
CONCEPTOS GENERALES *
Un pavimento se conforma por un grupo de capas de materiales superpuestas que han sido diseñadas adecuadamente y construidas siguiendo los lineamientos y especificaciones para el efecto, con buenos materiales procesos de compactación aceptables. ____________ * Sección transcrita del libro de Alfonso Montejo Fonseca. ¨Ingeniería de pavimentos para carreteras¨, Publicado por la Universidad Católica de Colombia, 2 Edición, Bogotá, 2002, Capitulo 1.
22
La estructura del pavimento se conforma sobre la capa de subrasante debidamente terminada, perfilada y compactada, para que puedan soportar las cargas transmitidas por el tránsito en el período de diseño, las cuales son cargas acumuladas durante el período para el cual se ha diseñado el pavimento.
5.1.1. CARACTERÍSTICAS QUE DEBE REUNIR UN PAVIMENTO.
Un pavimento para cumplir adecuadamente sus funciones debe reunir los siguientes requisitos: -
Ser resistente a la acción de las cargas impuestas por el tránsito.
-
Ser resistente ante los agentes de intemperismo.
-
Presentar una textura superficial a las velocidades previstas de circulación de los vehículos, por cuanto ella tiene una decisiva influencia en la seguridad vial. Además, debe ser resistente al desgaste producido por el efecto abrasivo de las llantas de los vehículos.
-
Debe
presentar
una regularidad
superficial
tanto transversal
como longitudinal, que permitan una adecuada comodidad a los usuarios en función de las longitudes de onda de las deformaciones y de la velocidad de circulación. -
Debe ser durable.
-
Presentar condiciones adecuadas respecto al drenaje.
-
El ruido de rodadura, en el interior de los vehículos que afectan al usuario así como en el exterior, que influye en el entorno, debe ser adecuadamente moderado.
23
-
Debe ser económico.
-
Debe poseer el color adecuado para evitar reflejo y deslumbramiento y ofrecer una adecuada seguridad al tránsito.
5.1.2. CLASIFICACIÓN DE LOS PAVIMENTOS:
Los pavimentos se clasifican en: -
Pavimentos flexibles
-
Pavimentos semi-rígidos, o semiflexibles
-
Pavimentos rígidos
-
Pavimentos articulados.
Los pavimentos flexibles, son las estructuras diseñadas y construidas, con base en materiales granulares adecuados y cuya superficie de rodadura es en concreto asfáltica. Los pavimentos semi-rígidos, son las estructuras similares a las flexibles pero a las cuales una o varias de sus capas se ha “rigidizado” con la aplicación de algún aditivo o aglutinante especial por alguna condición específica del proyecto. Los pavimentos articulados son los diseñados y construidos con terminación de su carpeta de rodadura en adoquines. Los pavimentos rígidos, son las estructuras de pavimentos que se componen también de una o varias capas de material granular y cuya superficie de rodadura está en losa de concreto rígido. Esta alternativa fue la solicitada y desarrollada en el presente trabajo. Por esta razón se procede a entrar un poco en el detalle teórico de la misma.
24
5.1.2.1.
Pavimentos Rígidos.
Los pavimentos rígidos, como e mencionó antes, lo compone una losa de concreto hidráulico, apoyada sobre la subrasante o sobre una o varias capas de material granular adecuado. Este tipo de pavimentos tienen muchas ventajas en su servicio, por su alta rigidez que le aporta el concreto hidráulico y su elevado coeficiente de elasticidad. La losa transmite los esfuerzos distribuidos en una importante área a la subrasante, y una de las bondades importantes del concreto es su resistencia a esfuerzos que le permiten una buena respuesta aún para los casos en que se tengan subrasantes no muy adecuadas. El éxito del diseño y la construcción de un pavimento rígido se debe a su capacidad estructural, la cual depende de la resistencia de las losas. Aún siendo importantes las capas inferiores que la soportan, estas a su vez, ejercen poca influencia en el diseño del espesor del pavimento. Ver figura No. 3.
Figura No. 3 Esquema típico de la estructura de un pavimento rígido.
Ref: http://ingenieriacivilapuntes.blogspot.com/2009/05/tipos-de-juntas-junta-longitudinal-de.html
25
Funciones de las capas de un pavimento rígido.
La Subbase.
La subbase es una capa de material granular seleccionado, aplicada sobre el terreno natural o subrasante mejorada, cuya función más importante es impedir la acción del bombeo en las juntas, grietas y extremos del pavimento. Se entiende por bombeo a la fluencia de material fino con agua fuera de la estructura del pavimento, debido a la infiltración de agua por las juntas de las losas. El agua que penetra a través de las juntas licua el suelo fino de la subrasante facilitando así su evacuación a la superficie bajo la presión ejercida por las cargas circulantes a través de las losas, como se muestra en la siguiente figura:
Figura No.4 Efecto de bombeo que expulsa el agua a través de las juntas
Fuente: http://ingenieriacivilapuntes.blogspot.com/2009/05/expulsion-de-agua-y-materialesfinos.html
26
-
Servir como capa de transición y suministrar un apoyo uniforme, estable y permanente del pavimento.
-
Facilitar los trabajos de pavimentación.
-
Mejorar el drenaje y reducir por tanto al mínimo la acumulación de agua bajo el pavimento.
-
Ayudar a controlar los cambios volumétricos de la subrasante y disminuir al mínimo la acción superficial de tales cambios volumétricos sobre el pavimento.
-
Mejorar en parte la capacidad de soporte del suelo de la subrasante.
La losa de concreto
Las funciones de la losa en el pavimento rígido es servir de carpeta o superficie de rodadura al tránsito y estructuralmente soportar y transmitir en nivel adecuado los esfuerzos que le apliquen.
5.1.3. FACTORES A CONSIDERAR EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS. Los factores importantes para el diseño de pavimentos, son: -
La variable de tránsito
-
Las características de la subrasante
-
Las condiciones climáticas de la zona
-
Las Características de los materiales disponibles en la zona
-
La geometría de la vía, transversal, longitudinal en planta y perfil, como anchos de calzada, carril, bombeo, tipo de confinamiento, etc.
Brevemente se realiza una descripción de cada una de ellas.
27
Figura 5 Sección típica de un pavimento rígido
Fuente: Ingeniería de pavimentos para carreteras, Alfonso Montejo
5.1.3.1.
El tránsito.
Un factor importantísimo para el estimativo de los espesores de las capas que conforman la estructura de un pavimento son las cargas más pesadas por eje, puede ser eje simple, ó tándem o tridem, que se han estimado que van a pasar en el carril de diseño durante el periodo de diseño previsto.
28
Este efecto de repeticiones de las cargas del tránsito produce algunas deformaciones sobre el pavimento (fatiga), y son las que se convierten en fundamentales para el cálculo. Se debe tener en cuenta además para el diseño: -
Las máximas presiones de contacto
-
Las solicitaciones tangenciales en tramos especiales (curvas, zonas de frenado y aceleración, etc.)
-
Las velocidades de operación de los vehículos (en especial, las lentas en zonas de estacionamiento de vehículos pesados)
-
La canalización del tránsito., etc.
5.1.3.2.
La Subrasante.
Puede en algunos casos ser el terreno natural preparado para recibirla o puede ser una subrasante mejorada la cual ha recibido el reemplazo de alguna parte del material natural en ella aplicando materiales de mejores especificaciones. De la calidad de esta capa depende, en gran parte, el espesor que debe tener un pavimento. Esta capa de diagnostica y evalúa por medio de la capacidad de soporte o resistencia a la deformación por esfuerzo cortante. En la subrasante es necesario tener en cuenta la sensibilidad del suelo a la humedad, tanto en resistencia como a las variaciones de volumen (hinchamiento, retracción). Los cambios de volumen de una subrasante de tipo expansivo ocasionan daños en las estructuras. Hay que diagnosticar y controlar estas variaciones.
29
5.1.3.3.
El Clima.
El clima es un factor importante para el diseño y la previsión del comportamiento de la estructura de un pavimento. Las zonas de alta precipitación y de fuertes cambios de temperatura impactan de manera importante en el pavimento. Las lluvias, elevan el nivel freático por lo tato varían la resistencia del suelo, la compresibilidad y los cambios volumétricos. En el caso de los pavimentos rígidos, los cambios de temperatura producen en las losas esfuerzos muy elevados, incluso mayores que los que puedan producir las cargas del tránsito.
5.1.3.4.
Los Materiales Disponibles.
Los materiales disponibles son determinantes para la selección de la estructura de pavimento más adecuada técnica y económicamente. Por una parte, se consideran los agregados disponibles en canteras y depósitos aluviales del área. Además de la calidad requerida, en la que se incluye la deseada homogeneidad, hay que atender al volumen disponible aprovechable, a las facilidades de explotación y al precio, condicionado en buena medida por la distancia de acarreo. Por otra parte, se deben considerar los materiales básicos de mayor costo: ligantes y conglomerantes, especialmente. El análisis de los costos de construcción debe complementarse con una prevención del comportamiento del pavimento durante el período de diseño, la conservación necesaria y su costo actualizado y, finalmente, una estimación de futuros refuerzos estructurales, renovaciones superficiales o reconstrucciones.
30
Deberá tenerse en cuenta, además, los costos del usuario relacionados con su seguridad y con las demoras que se originan en carreteras relativamente congestionadas por los trabajos de conservación y repavirnentación.
5.1.3.5.
El bombeo
En el aspecto de geometría vial, bombeo es la pendiente transversal que se da a la calzada para permitir que el agua drene superficialmente hacia los bordes. Generalmente se aplica para tramos en recta un bombeo normal, es decir una inclinación del 2% de pendiente desde el eje hacia los bordes. En tramos de aproximación a curvas y durante ellas mismas, esta inclinación pasa a llamarse peralte. En el caso de un pavimento rígido, puede aplicarse un bombeo del 1.5%. o menor de acuerdo con las características propias del sitio y de las condiciones específicas del tramo.
5.2.
ESTUDIO DE TRANSITO PARA EL DISEÑO DE PAVIMENTOS. *
Se refiere al estimativo del volumen de usuarios del pavimento durante la vida útil del proyecto o período de diseño. Es quizás, la variable más importante en el diseño pues definen muchos aspectos de geometría y de la estructura del pavimento. _________ * Sección transcrita del libro de Alfonso Montejo Fonseca. ¨Ingeniería de pavimentos para carreteras¨, Publicado por la Universidad Católica de Colombia, 2 Edición, Bogotá, 2002, Capitulo 2.
31
5.2.1. Carga Máxima legal
Teniendo en cuenta que los usuarios que componen el flujo vehicular s denominan “mixtos”, lo significa que cada uno de ellos tiene unas características específicas y especiales, esto hace que así mismo sean los efectos que producen en el pavimento, en cuanto a su operacionalidad y en cuanto a las cargas que transmiten al pavimento durante el período de diseño, ejes de carga, y demás, significa entonces que así mismo son la variedad de esfuerzos que se transmiten a la estructura y deformaciones aplicados a un determinado punto de la estructura del pavimento. “Dado que la estimación de daño producido por las diversas cargas por eje es muy compleja, y que la única fuente confiable de información para afrontar este problema es el "AASHO ROAD TEST", de cuyos resultados se derivaron una serie de factores de equivalencia, la carga tomada como patrón es un eje sencillo de 8.2 toneladas”. Esta gama de vehículos y efectos diferentes sobre el pavimento hay que convertirlos por lo tanto a un número de repeticiones de ejes equivalentes de 8.2 toneladas. Para el caso de los vehículos que intervienen en la determinación de la variable de tránsito “N”, “número acumulado de ejes equivalentes durante el período de diseño”, se han denominado vehículos comerciales. En este grupo de vehículos comerciales se integran el tipo “B”, la gama de buses, y los tipo “C”, la gama de camiones. No se consideran los livianos o sea los clasificados en la categoría A. El tránsito inicial de vehículos comerciales utilizado para el diseño de un pavimento se estima como la suma de: el normalmente existente, el atraído y el
32
generado. Posteriormente viene el estimativo del incremento del tránsito o el tránsito proyectado, de acuerdo con la tasa de crecimiento del tránsito. En la figura No. 6 se presentan los tipos de vehículos, clasificados grupalmente como mixtos.
Figura No.6 Tipos de Vehículos
Fuente: Ingeniería de pavimentos para carreteras, Alfonso Montejo
33
Es importante en el proceso de diseño de una estructura de pavimento, al determinar el tránsito que pasa por el carril de diseño, tener en cuenta únicamente el que va a utilizar el mayor volumen de vehículos comerciales. Para esto se tienen los valores que se indican en la tabla siguiente en función del número de carriles de la calzada o calzadas.
Tabla No.1 Número de carriles vs Porcentaje de vehículos pesados
Número de carriles
Porcentaje de vehículos pesados en el carril de diseño
2
50
4
45
6
40
Fuente: Ingeniería de pavimentos para carreteras, Alfonso Montejo
5.2.2. Determinación de Factor Camión
El factor camión hace referencia al número de aplicaciones de ejes sencillos con carga equivalente de 8.2 toneladas, correspondientes al paso de un vehículo comercial (bus o camión). Este efecto ponderado determina un efecto total del componente vehicular sobre el pavimento.
34
5.2.3. Determinación del factor camión por los métodos mopt-ingeroute y la universidad del cauca Los factores equivalencia promedio utilizados más frecuentemente en Colombia son los obtenidos por elmopt-ingeroute y la universidad del cauca tales valores se presentan a continuación. A partir de estos valores se puede estimar el factor camión, para cualquier tramo de la red nacional de carreteras, teniendo en cuenta que durante los conteos manuales que anualmente realiza el INV, se hace una discriminación de la manera como está compuesto el tránsito de camiones.
Tabla No. 2 Determinación factor camión
Tipo de vehículo C-2 pequeño
Factores de Equivalencia MoptUniversidad del Interoute Cauca (1996) 1,14 1,4 (prom)
C-2 grande C-3
3,44 2,4
C2 - S1 C4
3,76 3,37
3,67
6,73
C3 - S1
2,22
C2 - S2
3,42
C3 - S2
4,67
4,40
C3 - S3
5,0
4,72
Bus P-600
0,40 0,2 (prom)
Bus P-900
1,0
Buseta
0,05
Fuente: ingeniería de pavimentos para carreteras, Alfonso Montejo
35
5.2.4. DeterminaciĂłn del nĂşmero de ejes equivalentes de 8.2 toneladas en el carril de diseĂąo y durante el periodo de diseĂąo (N)
Se refiere a la cantidad de ejes simples equivalentes de 8.2 toneladas, que pasarĂĄn durante el perĂodo de diseĂąo y por el carril de diseĂąo como se mencionaba anteriormente, aplicando el factor camiĂłn: (đ?&#x;? + đ?’“)đ?’? − đ?&#x;? đ?‘¨ đ?‘Š đ?‘ľ = đ?‘ťđ?‘ˇđ?‘Ťđ?’™ đ?’™ đ?’™ đ?&#x;‘đ?&#x;”đ?&#x;“ đ?’™ đ?’™đ?‘. đ?‘Ş. đ?&#x;?đ?&#x;Žđ?&#x;Ž đ?&#x;?đ?&#x;Žđ?&#x;Ž đ?‘łđ?’?(đ?&#x;? + đ?’“) Donde:
TPD = TrĂĄnsito promedio diario inicial A = Porcentaje estimado de vehĂculos comerciales (buses y camiones) B = Porcentaje de vehĂculos pesados que emplean el carril de diseĂąo r = Tasa anual de crecimiento del trĂĄnsito n = PerĂodo de diseĂąo F.C = Factor CamiĂłn
36
5.3.
LOS SUELOS Y ROCAS. *
Para la Ingeniería de pavimentos roca es un agregado natural de granos minerales, unidos por grandes y permanentes fuerzas de cohesión. Suelo es una agregado natural de granos minerales, con o sin componentes orgánicos, que pueden separarse por medios mecánicos comunes, tales como la agitación en agua. Se tienen los suelos clasificados a la luz de la ingeniería. Dos de las más importantes clasificaciones son la de la AASHTO y la de la USC.En las tablas No.3 Y No.4 Se indican las clasificaciones y principales características de los materiales según cada una de estas clasificaciones. Tabla No. 3 Clasificación de suelos por el método AASHTO Materiales granulares (35%, ó menos, pasa el tamiz No. 200)
Clasificacíon general Grupos
A-1
Subgrupos
A-1 -a
A -2 A-1-b
A-3
A-2-4
A-2-5
A-2-6
A-2-7
Materiales limo-arcillosos (Más del 35% pasa el tamiz No. 200) A-7 A-4 A-5 A - 6 A-7-5 A-7-6
Porcentaje que pasa el tamiz: No. 10 (2,00 mm) 50 máx No. 40 (0,425 mm) 30 máx 50 máx 51 mín No. 200 (0,075 mm) 15 máx 25 máx 10 máx 35 máx 35 máx 35 máx 35 máx 36 mín 36 mín 36 mín Características del material qque pasa el tamiz No. 40 (0,425 mm) Límite Líquido 40 máx 41 mín 40 máx 41 mín 40 máx 41 mín 40 máx 41 mín Índice de plasticidad 6 máx NP 10 máx 10 máx 11 mín 11 mín 10 máx 10 máx 11 mín 11 mín Terreno de fundación
Excelente a bueno
Regular a malo
* El índice de plasticidad del subgrupo A-7-5, es igual ó menor a Ll-30 El índice de plasticidad del subgrupo A-7-6, es mayor que Ll-30
Fuente: ingeniería de pavimentos para carreteras, Alfonso Montejo
____________ * Sección transcrita del libro de Alfonso Montejo Fonseca. ¨Ingeniería de pavimentos para carreteras¨, Publicado por la Universidad Católica de Colombia, 2 Edición, Bogotá, 2002, Capitulo 3.
37
Tabla No.4 Clasificación unificada de suelos
Fuente: Ingeniería de pavimentos para carreteras, Alfonso Montejo
Los ensayos de materiales van de la mano de todos los proyectos de ingeniería. Especialmente cuando se trate de construcción de estructuras de pavimentos hay que tener cuidado y realizar como mínimo el control mediante los siguientes ensayos.
38
a) Contenido de humedad: Permite determinar la cantidad de agua presente en una cantidad dada de suelo en términos de su peso en seco. El conocimiento de la humedad natural de un suelo no sólo permite definir a priori el tratamiento a darle, durante la construcción, sino que también permite estimar su posible comportamiento, como subrasante, pues, si el contenido natural de agua de un suelo está próximo al límite líquido, es casi seguro que se está tratando con un suelo muy sensitivo y si, por el contrario, el contenido de agua es cercano al límite plástico, puede anticiparse que el suelo presentará un buen comportamiento. b) Gradación o Análisis granulométrico: Ensayo para determinar la distribución de los diferentes tamaños de partículas del suelo. c) Límite plástico: Se define como la mínima cantidad de humedad con la cual el suelo se vuelve a la condición de plasticidad. En este estado, el suelo puede ser deformado rápidamente o moldeado sin recuperación elástica, cambio de volumen, agrietamiento o desmoronamiento. Para contenidos de humedad mayores que el límite plástico se presenta una caída muy pronunciada en la estabilidad del suelo. d) Límite líquido: Es el mayor contenido de humedad que puede tener un suelo sin pasar del estado plástico al líquido. El estado líquido se define como la condición en la que la resistencia al corte del suelo es tan baja que un ligero esfuerzo lo hace fluir. e) Índice de plasticidad: Es la diferencia numérica entre el límite líquido y el límite plástico, e indica el grado de contenido de humedad en el cual un suelo permanece en estado plástico antes de cambiar al estado líquido. f) Peso específico: Es la relación entre el peso de los sólidos y el peso del volumen de agua que desalojan. El valor del peso específico, que queda
39
expresado por un número abstracto, además de servir para fines de clasificación, determinación de la densidad de equilibrio de un suelo y corrección de la densidad en el terreno por la presencia de partículas de agregado grueso, interviene en la mayor parte de los cálculos de Mecánica de Suelos. g) Compactación: Es el proceso que aumenta el peso volumétrico de un suelo. En general, es conveniente compactar un suelo para incrementar su resistencia al esfuerzo cortante, reducir su compresibilidad y hacerlo más impermeable. Para el control de la compactación durante la construcción, es necesario efectuar pruebas que permiten conocer la máxima densidad y el óptimo contenido de humedad de los diferentes tipos de suelos. • Densidad Máxima: Es el máximo peso seco, obtenido cuando el material se mezcla con diferentes porcentajes de agua y se compacta de una manera normal preestablecida. • Humedad Óptima: Es el porcentaje de agua con el cual se obtiene la máxima densidad para el esfuerzo de compactación especificado. h) Densidad del suelo en el terreno: Su objetivo es determinar el peso seco de una cierta cantidad de suelo de la capa cuya densidad se desea conocer. i) Determinación de la resistencia de los suelos: Los ensayos de resistencia más difundidos en nuestro medio son el CBR (de laboratorio y campo) y los ensayos de carga sobre una placa. • Ensayo de CBR (Relación Californiana de Soporte): (AASHTO-T193-63) El índice de California (CL3R) es una medida de la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo, bajo condiciones de densidad y humedad cuidadosamente controladas. Se usa en el diseño de pavimentos flexibles. El CBR se expresa en porcentaje como, la razón de la carga unitaria que se requiere para introducir un
40
pistón dentro del suelo, a la carga unitaria requerida para introducir el mismo pistón a la misma profundidad en una muestra tipo de piedra partida. • Ensayo de carga directa sobre placa: (AASHTO Dl195 y Dl196): Esta prueba se utiliza para evaluar la capacidad portante de las subrasantes, las bases y en ocasiones, los pavimentos completos. Aunque esta prueba es generalmente aplicada al diseño de pavimentos rígidos, en la actualidad también se utiliza en pavimentos flexibles. El ensayo básicamente consiste en cargar una placa circular, en contacto estrecho con el suelo por probar, midiéndose las deforma- clones finales correspondientes a los distintos incrementos de carga utilizados. A través de esta prueba es posible calcular el módulo de reacción de una subrasante dada. Este concepto se define como la presión necesaria que ha de transmitirse a la placa para producir en el suelo una deformación prefijada. Teniendo en cuenta que la mayoría de los laboratorios no poseen los equipos necesarios para elaborar cualquier prueba de resistencia se han establecido relaciones empíricas entre las diversas medidas de resistencia, como la que se muestra en la siguiente figura.
41
Figura No. 7. Relación aproximada entre la clasificación del suelo y los valores del CBR Y K
Fuente: Ingeniería de pavimentos para carreteras, Alfonso Montejo
Existen diferentes métodos de diseño que tienen en cuenta las situaciones descritas anteriormente en este capítulo. Para el caso del presente trabajo, en el cual se ha pedido que fuera una estructura de concreto rígido, se ha utilizado el método de la PCA y el método de Invias. Seguidamente se presenta una breve conceptualización del proceso que aplica la PCA.
42
5.4.
MÉTODO DE LA PORTLAND CEMENT ASSOCIATION (PCA) *
Con este método, se determinan los espesores mínimos de pavimento, con lo cual a buen juicio del ingeniero diseñador, se asume una estructura mínima recomendable para algún proyecto. Si se adopta un espesor mayor al resultado, el pavimento presentara buen comportamiento con bajos costos de mantenimiento, así el costo inicial resulte un poco más elevado. Si el espesor que se adopta es menor que el resultado del diseño, muy probablemente se tendrán fallas prematuras de la estructura, lo cual para minimizarlo o evitarlo debe adoptarse un plan de mantenimiento regular y detallado, con continuos impactos en el flujo vehicular con las consecuencias económicas en la ingeniería de tránsito. Esto muy probablemente no compensa el esfuerzo de una buena inversión inicial al momento de construir el pavimento. 5.4.1. Tipos de pavimentos rígidos.
El método de diseño de la PCA, es aplicable a los diversos tipos de pavimentos rígidos: De concreto simple, de concreto simple con varillas de transferencia de carga (pasadores), de concreto reforzado y con refuerzo continuo. ____________ * Sección transcrita del libro de Alfonso Montejo Fonseca. ¨Ingeniería de pavimentos para carreteras¨, Publicado por la Universidad Católica de Colombia, 2 Edición, Bogotá, 2002, Capitulo 6.
43
a) Los pavimentos de concreto simple se construyen sin acero de refuerzo o varillas de transferencia de carga en las juntas. Dicha transferencia se logra a través de la trabazón entre los agregados de las caras agrietadas de las losas contiguas, formadas por el aserrado o ranurado de la junta. Para que la transferencia de carga sea efectiva, es preciso disponer espaciamientos de corta longitud entre las juntas.
b) Los pavimentos de concreto simple con varillas de transferencia de carga (pasadores), se co0nstruyen sin acero de refuerzo; sin embargo, en ellos se disponen varillas lisas en cada junta de construcción las cuales actúan como dispositivos de transferencia de carga, requiriéndose también que la separación entre juntas sea corta para controlar el agrietamiento.
c) Los pavimentos reforzados contienen acero de refuerzo y pasadores en las juntas de construcción. Estos pavimentos se construyen con separaciones entre juntas superiores a las utilizadas en pavimentos convencionales. Debido a ello es posible que entre las juntas se produzcan una o más fisuras transversales, las cuales se mantienen prácticamente cerradas a causa del refuerzo, lográndose una excelente transferencia de carga a través de ellas.
d) Los pavimentos de refuerzo continuo, se construyen sin juntas de construcción. Debido a su relativamente pesado y continuo refuerzo en dirección longitudinal, estos pavimentos desarrollan fisuras transversales a intervalos muy cortos. Sin embargo, por la presencia del refuerzo, se desarrolla un alto grado de transferencia de carga en las caras de las fisuras.
44
Consideraciones básicas: Los procedimientos de diseño que brinda la PCA, tienen en cuenta algunas condiciones que antes no se habían cubierto por algún método, incluyen el reconocimiento de: -
El grado de transferencia de carga proporcionado en las juntas transversales, por los diferentes tipos de pavimentos descritos.
-
El efecto de usar bermas de concreto, adyacentes al pavimento, las cuales reducen los esfuerzos de flexión y las deflexiones producidas por las cargas de los vehículos.
-
El efecto de usar una subbase de concreto pobre, la cual reduce los esfuerzos y las deflexiones, proporciona un soporte considerable cuando los camiones pasan sobre las juntas y además proporciona resistencia a la erosión que se produce en la subbase a causa de las deflexiones repetidas del pavimento.
-
Dos criterios de diseño:
a) Fatiga, para proteger al pavimento contra la acción de los esfuerzos producidos por la acción repetida de las cargas. b) Erosión, para limitar los efectos de la deflexión del pavimento en los bordes de las losas, juntas y esquinas, y controlar así la erosión de la fundación y de los materiales de las bermas. Este criterio de erosión es necesario, puesto que algunas formas de falla del pavimento, tales como el bombeo, el desnivel entre losas y el deterioro de las bermas son independientes de la fatiga. Los ejes triples pueden ser considerados en el diseño. A pesar de que los ejes sencillos y los tándem constituyen aun las cargas predominantes en las carreteras. Los ejes tridem pueden ser más dañinos, desde el punto de vista de la erosión, que desde el punto de vista de la fatiga.
45
La elección de un espesor adecuado de diseño por este método depende, consecuentemente, de la elección de factores adicionales a los tradicionalmente usados, como el sistema de juntas y el tipo de bermas.
5.4.2. Factores de diseño
-
Resistencia a la flexión del concreto. (Módulo de rotura, MR).
-
Resistencia de la subrasante o del conjunto subrasante – subbase (K).
-
Los tipos, frecuencias y magnitudes de las cargas por eje esperadas.
-
El periodo de diseño, que usualmente se toma como 20 años, pudiendo ser mayor o menor.
Resistencia del Concreto a la flexión: Esta resistencia se considera en el procedimiento de diseño por el criterio de fatiga, el cual controla el agrietamiento del pavimento bajo la acción repetida de las cargas de los vehículos pesados. Las deformaciones que sufre un pavimento de concreto bajo las cargas del tránsito producen tanto esfuerzos de compresión como de tensión. Sin embargo la relación entre los primeros y la resistencia a la compresión del concreto es demasiado baja, como para afectar el diseño del espesor de la losa. La relación entre los segundos y la resistencia a la flexión es mucho mayor, llegando frecuentemente a valores mayores de 0.5. Como resultado de ello los esfuerzos y la resistencia a la flexión, son los factores que se deberán considerar en el diseño del pavimento.
46
Este método utiliza la resistencia a la flexión, medida por ensayos de módulo de rotura sobre vigas de 15x15x75 cm, cargándolas en los tercios de la luz, para un periodo de 28 días.
Soporte de la Subrasante y la Subbase: La resistencia de la subrasante se mide en términos del módulo de reacción (k), determinado por pruebas de placa directa. Teniendo en cuenta que estas pruebas son complejas y costosas, el valor de K se estima generalmente por correlación con pruebas más sencillas como el CBR. Este procedimiento es válido puesto que no es necesario, el conocimiento del valor exacto del módulo K, ya que variaciones no muy grandes del el, prácticamente no afectan los espesores necesarios de pavimento. El uso de una capa de subbase no resulta económico si lo único que se pretende es incrementar el valor de K. Cuando se requiere la colocación de dicha capa, principalmente para prevenir el fenómeno del bombeo, se obtiene un aumento en el valor de K el cual debe aprovecharse en el diseño estructural. La tabla 5 muestra el incremento que es de esperar en el módulo si se coloca una subbase granular
Periodo de diseño: Generalmente se toma un lapso de análisis de cada cinco años, con lapso total entre 15 y 20 años. Un período mayor implica algunas incertidumbres por el comportamiento del tránsito. En el caso de los pavimentos rígidos, de calles o carreteras, se toma un período de 20 años.
47
Característica de los materiales que van a componer la estructura:
Así como es muy relevante identificar y conocer las características del suelo natural y el de la subrasante, así mismo es muy importante conocer y definir las características de los materiales que van a hacer parte de la estructura del pavimento como la base granular o la subbase granular. Estos deben cumplir algunas características o especificaciones mínimas las cuales producen efectos sobre los valores de K, como las que se indican en la Tabla No. 5.
Tabla No. 5 Efecto de la subbase granular sobre los valores de K Valor de K para subbase por combinada
Valores de K para sub-rasante
100 m.m. 3
Mpa/m Lb/pulg.
150 m.m. 3
Mpa/m Lb/pulg.
225 m.m. 3
Mpa/m Lb/pulg.
300 m.m. 3
Mpa/m Lb/pulg.3
Mpa/m
Lb/pulg.
20
73
23
85
26
96
32
117
38
140
40
147
45
165
49
180
57
210
66
245
60
220
64
235
66
245
76
280
90
330
80
295
87
320
90
330
100
370
117
430
Fuente: Ingeniería de pavimentos para carreteras, Alfonso Montejo
5.4.3. EL TRANSITO
Es una de las variables más importantes que inciden en el diseño de un pavimento rígido.
Se debe determinar el número y la magnitud de las cargas por eje más
pesadas, que se esperan durante el periodo de diseño. Estos se obtienen a partir de: -
TPD (transito promedio diario en ambas direcciones).
48
-
TPDVC (Transito promedio diario en vehículos comerciales en ambas direcciones).
-
Cargas por eje de los vehículos comerciales.
5.4.4. Proyección Del transito Definir la tasa de crecimiento del tránsito es un dato necesario para determinar la proyección de los usuarios que va a tener la carretera y poder entrar al diseño. En la siguiente tabla se tienen las relaciones entre las tasas anuales de crecimiento y los factores de proyección para periodos de 20 y 40 años, de acuerdo con las recomendaciones de la PCA. Tabla No.6 Tasas anuales de crecimiento de tránsito (r) y sus correspondientes factores de proyección*
Tasa de crecimiento
Factores de Proyección
anual de tránsito %
20 años
40 años
1
1,1
1,2
1 1/2
1,2
1,3
2
1,2
1,5
2 1/2
1,3
1,6
3
1,3
1,8
3 1/2
1,4
2
4
1,5
2,2
4 1/2
1,6
2,4
5
1,6
2,7
5 1/2
1,7
2,9
6
1,8
3,2
* Los factores representan valores para la mitad del período de diseño y son ampliamente usados en la práctica corriente Fuente: Ingeniería de pavimentos para carreteras, Alfonso Montejo
49
Distribución direccional de los vehículos comerciales: En la mayoría de los casos de diseño, se asume que las cargas y volúmenes de transito se repartan por igual en cada dirección (50% y 50%). En algunos casos, no se da, por ejemplo cuando la mayor parte de los camiones viajan cargados en una dirección y regresan vacíos.
5.4.5. Procedimiento Simplificado De Diseño Para El Caso En Que No Se Disponga De Datos Sobre Distribución De Cargas Por Eje.
La PCA, definió este proceso para el caso en el cual no es posible disponer de la información detallada sobre el consumo de fatiga y daño por erosión. la distribución de cargas por eje a partir de pesajes en básculas u otra fuente aceptable. La PCA dispone de unas tablas de diseño, basadas en distribuciones de cargas por eje, representativas de las diversas clases de calles y carreteras las cuales se indican en la Tabla 6.12 titulada Categorías de Cargas por Eje. En este caso, el diseñador no emplea directamente los datos de carga por eje por cuanto los diseños han sido resueltos previamente por la PCA. Por conveniencia los resultados se resumen en las Tablas que para el efecto propone la PCA en su método numeradas como de la 6.14ala 6.20, las cuales corresponden a cuatro categorías de tránsito que contempla el método y preparadas para un período de diseño de 20 años. En las tablas han sido incorporados factores de seguridad de carga de1.0, 1.1 y 1.2paralascategorías1, 2, 3 y 4 respectivamente. Los pasos a seguir en el diseño son los siguientes: 1- Estimar el TPD-C (tránsito promedio diario de vehículos comerciales, en dos direcciones) deben excluirse todos los camiones de 2ejesy 4llantas. 2- Elegir la categoría de carga por eje (Tabla No.6.12 del método)
50
3- Determinar el espesor necesario de losas en la Tabla apropiada (6.14 a 6.20 del método).
Tabla No.7. Categorías de carga por eje Categorías de carga por eje
Descripcíon
1
_Calles residenciales, carreteras rurales y secundarias (bajo a medio)
2
3
4
Tránsito TPDC
TPD
%
Diario
1 .- 3
hasta 25
98
160
5 .- 18
40 - 1000
115
195
8 .- 30
500 - 5000+
133
230
8 .- 30
1500 - 8000+
155
267
200 - 800
_Calles colectoras, carreteras rurales y secundarias (alto). 700 - 500 _Calles, arterias y carreteras primarias (bajo). _Calles arterias, y carreteras primarias 3000 - 12000 (2 carriles) (medio). _Vías expresas y autopistas urbanas e 3000 - 50000+ (4 carriles o +) interestatales (bajo a medio). _Calles arterias, carreteras primarias y 3000 - 20000 vías expresas (alto). (2 carriles) _Autopistas urbanas e interestatales 3000 - 150000+ (medio a alto). (4 carriles o +)
Maxímas cargas por eje (kn) Ejes simples Ejes tándem
Fuente: Ingeniería de pavimentos para carreteras, Alfonso Montejo
Características del método simplificado. Módulo de rotura del concreto: El concreto utilizado debe ser de buena calidad con resistencias a la flexión dentro del rango de 4.1 a 4.4 MPa. Este dato también está contemplado en tablas del método. Por ejemplo, si se desea un período de 30 años el TPD-C estimado, se multiplica por 30/20. Para el caso de definir el tipo de juntas sea por trabazón de agregados, sin o con pasadores. 5.4.6. LAS JUNTAS EN LOS PAVIMENTOS RIGIDOS. En las losas de un pavimento rígido se presentan diversas clases de esfuerzos. Los más elevados son los que genera el tránsito de vehículos. Para minimizar o controlar su efecto, se debe tener:
51
-
Adecuado diseño del espesor de las losas
-
Seleccionar adecuadamente la resistencia del concreto
-
Buena calidad de los materiales
-
Buena calidad y control en la construcción.
Otros esfuerzos en el pavimento son originados por la contracción o expansión del concreto en función de los cambios de temperatura, o humedad, entre la superficie y el apoyo de la losa. Estos esfuerzos se minimizan o controlan con adecuadas dimensiones superficiales de las losas, y buenas juntas del pavimento. Estas juntas, transversales y longitudinales, se construyen para impedir que se presente fisuración del pavimento. Hay que tener en cuenta que de los esfuerzos que se generan por las cargas, son más incidentes o mayores en las cercanías de los bordes y, más aún, en sus esquinas. Generalmente los pavimentos rígidos se construyen en “cintadas”, es decir por carriles, por lo tanto se va generando una junta longitudinal. También se presentan juntas de construcción transversales. Es normal que aparezcan algunas fisuras, estas se dan por alabeo cuando el concreto se ha endurecido, y la placa se ve expuesta a cambios diarios de temperatura. Para minimizar ese efecto de la dilatación térmica se aplican las "Juntas de Expansión", que son discontinuidades transversales en las losas, con una separación suficiente como para permitir el movimiento longitudinal de éstas. Las principales funciones que debe cumplir una junta son:
52
• Localización adecuada, de tal manera que controle eficazmente el agrietamiento potencial causado por cualquiera de los factores descritos. • Transmisión adecuada de las cargas a la losa adyacente, con el fin de evitar fallas por deformaciones excesivas o pérdida en la calidad del rodamiento. • Protección adecuada de la subrasante contra el agua. La junta debe ser impermeable, de tal manera que el agua no pueda infiltrarse a través de ella. De acuerdo con estas funciones las juntas deben estar provistas de lo siguiente: Un mecanismo de transmisión de carga entre losas. Para esto se usan los pasadores. Los pasadores son convenientes sobre todo en climas de altos cambios de temperatura, es decir se deben emplear barras de acero liso, denominadas pasadores, que conectan entre sí las losas separadas por juntas. Los pasadores de una junta deben ser paralelos al eje de la calzada. Este tipo de mecanismo transmite fuerzas de cizalladura como momento flector, pero debe permitir el libre movimiento horizontal de las losas, por lo cual una de las mitades del pasador debe engrasarse, a fin de evitar su adherencia con el concreto que lo rodea. Ver Figura No. 8
53
Figura No. 8 Sistemas de transferencia de cargas
.
Fuente: IngenierĂa de pavimentos para carreteras, Alfonso Montejo
54
Figura No. 9 Mecanismos de trasmisión de carga y sellado de las juntas
Fuente: Ingeniería de pavimentos para carreteras, Alfonso Montejo
En la Tabla No. 8 se presenta algunas recomendaciones para seleccionar los pasadores. • Trabazón de agregados. Cuando se produce la ruptura de la sección del pavimento debido a una reducción en el espesor de la losa (por corte a edad temprana), por una hendidura sobre el concreto fresco, o por una fisura espontánea (debido a un retraso en la ejecución de los cortes o a un incorrecto diseño de la disposición de las juntas), se presenta transmisión de cargas entre los tramos de losa o las losas vecinas, debido a la trabazón de agregados, siempre y cuando la fisura no tenga un ancho superior a un milímetro.
55
• Este mecanismo de transmisión de cargas es adecuado en pavimentos que cumplan simultáneamente con los requisitos siguientes: la longitud de las losas sea menor que cinco metros y su soporte no sea susceptible de ser sometido al fenómeno de bombeo; además, el número de camiones que se espera que circulen por día sea inferior a 175 en cada carril y que las condiciones climática sean favorables.
Tabla No.8 Recomendaciones para la selección de los pasadores de carga
Espesor del pavimento (mm) 0 - 100 110 - 130 140 - 150 160 - 180 190 - 200 210 - 230 240 - 250 260 -280 290 - 300
Diámetro del pasador (mm) 13 16 19 22 25 29 32 35 38
(pulg.) 1/2 5/8 3/4 7/8 1 1 1/8 1 1/4 1 3/8 1 1/2
Longitud total
Separación entre centros
(mm) 250 300 350 350 350 400 450 450 500
(mm) 300 300 300 300 300 300 300 300 300
Fuente: Ingeniería de pavimentos para carreteras, Alfonso Montejo
5.4.7. Clases de juntas.
Como ya se ha descrito, las juntas que se presentan son longitudinales y transversales.
56
Las juntas longitudinales estas son para controlar las fisuras que se pueden presentar en los pavimentos cuando se construyen con anchos superiores a los cinco metros. Es normal que se utilicen barras de anclaje para mantener unidas las caras de las juntas y garanticen su eficiencia. Estas son para resistir la fuerza de tracción generada por la fricción entre la losa del pavimento y la subrasante.
Tabla No.9 Recomendaciones para la selección de las barras de anclaje Barras de φ 9,5 m.m. (3/8¨) Barras de φ 12,7 m.m. (1/2¨) Barras de φ 15,9 m.m. (5/8¨) Espesor Separación entre barras Separación entre barras Separación entre barras Longitud Longitud de la Longitud según carril (cm) según carril (cm) según carril (cm) (cm) (cm) losa (cm) (cm) 3,05 m 3,35 m 3,65 m 3,05 m 3,35 m 3,65 m 3,05 m 3,35 m 3,65 m Acero de fy = 1,875 kgf/cm2 (40,000 Psi) 15 80 75 65 120 120 120 120 120 120 17,5 70 60 55 120 110 100 120 120 120 20 45 60 55 50 60 105 100 90 70 120 120 120 22,5 55 50 45 55 85 80 120 120 120 25 45 45 40 85 80 70 120 120 120 Acero de fy = 2,800 kgf/cm2 (60,000 Psi) 15 120 110 100 120 120 120 120 120 120 17,5 105 95 85 120 120 120 120 120 120 20 65 90 80 75 85 120 120 120 100 120 120 120 22,5 80 75 65 120 120 120 120 120 120 25 70 65 60 120 115 110 120 120 120 Nota: Cuando se empleen barras de acero liso, las longitudes dadas en la Tabla se multiplicarán por 1,5.
Fuente: Ingeniería de pavimentos para carreteras, Alfonso Montejo
Asimismo, la longitud de las barras de anclaje debe ser tal que el esfuerzo de adherencia a cada lado de la junta iguale el esfuerzo de trabajo del acero, agregando 7.5 cm para compensar defectos de colocación de la varilla, la longitud total de ésta puede calcularse por medio de la fórmula siguiente: 𝑳=
𝟐. 𝑨. 𝒇𝒔 + 𝟕. 𝟓 𝒂. 𝒑
57
Donde: L= longitud total de la barra de anclaje (cm) A= área transversal de una barra de anclaje (cm2 fs= igual que en la ecuación anterior. a= esfuerzo de trabajo por adherencia. Para acero corrugado, se permite usar el 10% del valor de la resistencia a compresión del concreto; sin embargo, no debe exceder de 24,6 kg/cm2 p= perímetro de una varilla (cm).
Las juntas transversales son para controlar la fisuración del concreto por contracción y alabeo; por lo tanto, el espaciamiento entre ellas debe ser menor que seis metros. Se ha demostrado que cuando la separación se aproxima a 4.5 m, permiten controlar prácticamente todas las fisuras y el comportamiento del pavimento a lo largo de su vida de servicio es mejor. Las juntas de contracción, o juntas de alabeo, controlan las grietas causadas por la retracción del fraguado del concreto y por el alabeo del pavimento. La separación entre juntas varía de acuerdo a los siguientes principios: -
La forma del agregado. Si el agregado es redondeado se puede utilizar menor distancia entre juntas, lo contrario para agregados triturados.
-
La composición mineralógica de los agregados. Esta influye en el coeficiente térmico del concreto.
58
En la siguiente tabla puede verse unas recomendaciones o guías para adoptar la separación recomendada en función del tipo de agregado que se utilice.
Tabla No.10 Espaciamiento de juntas transversales, según el tipo de agregado empleado en el concreto
Tipo de agregado grueso Granito triturado Caliza triturada Grava calcárea Grava silícea3 Grava menor de 19 mm (3/4) Escorias
Separación máxima entre juntas (m) 7,5 6 6 4,5 4,5 4,5
Fuente: Ingeniería de pavimentos para carreteras, Alfonso Montejo
En relación con la elección del sistema de transmisión de carga a través de la junta la PCA recomienda: -
En climas severos y en vías con tráfico pesado, recomienda el uso de pasadores de acero para complementar el funcionamiento de la "trabazón de agregados".
-
En climas moderados, las vías con tráfico muy pesado requieren también complementar la "trabazón de agregados" con pasadores de acero.
-
Para tráfico liviano (calles residenciales, vías secundarias, etc.), la trabazón de agregados funciona eficazmente con juntas espaciadas a 4,50 m.
59
-
En zonas no sometidas a heladas, la colocación de una subbase de suelocemento permite construir juntas de contracción sin pasadores, con excelente comportamiento.
Las juntas de dilatación, se recomiendan solamente contra construcciones fijas y en intersecciones asimétricas, siempre que el pavimento no se construya con materiales muy expansivos, la temperatura durante la construcción no sea muy baja y la longitud de las losas no sea muy grande.
60
6.
METODOLOGÍA
Se realizó un reconocimiento detallado de la zona de los trabajos, recopilación de información disponible, trabajo de campo para reconocimiento de las condiciones del terreno, de la rasante actual del barrio, para una confrontación y verificación con la información disponible de suelos, trabajo de campo para realización de aforos vehiculares, diseño de alternativas de pavimento y la selección y recomendación final de la alternativa más adecuada y diseño de rasante. Para elaborar el proyecto, se tomó la siguiente metodología: -
Inspección en campo de cada tramo del barrio el mirador. Se realizaron 3 visitas.
-
Recopilación del material e información ya existente proporcionados por la alcaldía local del municipio de Villanueva- Casanare.
-
Identificación, de los puntos críticos como curvas, anchos de vía, ubicación de sumideros, drenajes.
-
Análisis de tránsito para pavimento.
-
Pre-Diseño vertical de la red Vial del Barrio el mirador
-
Pre–Diseño de la estructura del pavimento Rígido, para el barrio el mirador.
-
Elaboración del documento a entregar.
61
7.
DESCRIPCIÓN GENERAL DEL MUNICIPIO DE VILLANUEVA
Figura No. 10. Mapa del departamento de Casanare – Ubicación municipio de Villanueva.
Tomado de: http://www.villanueva-casanare.gov.co/mapas_municipio.shtml?apc=bcxx-1&x=2636327
62
7.1.
ASPECTOS HISTÓRICOS Y GEOGRÁFICOS
7.1.1. LOCALIZACIÓN DEL MUNICIPIO
Figura No.11. Plano General de Villanueva,
Fuente: Google maps
El municipio de Villanueva está ubicado al sur del departamento de Casanare, sobre la parte baja del piedemonte, a orillas de los caños Aguaclara y Arietes, a 4° 57” de latitud Norte y 73° 94” de longitud Oeste del meridiano de Greenwich. El
63
casco urbano del municipio se encuentra localizado sobre los 300 metros sobre el nivel del mar y presenta una temperatura promedio de 25.7 °C. [1]
El municipio limita al norte con el municipio de Sabanalarga, al sur y occidente con el departamento del Meta, siendo los ríos Upía y Meta sus límites naturales y al oriente con los municipios de Monterrey y Tauramena, donde el río Túa es su límite natural. El municipio ocupa una extensión territorial de 852 kilómetros cuadrados. [1]
7.1.2. LOCALIZACIÓN DEL BARRIO
Geográficamente la zona de estudio se encuentra ubicada en el Casco Urbano del Municipio de Villanueva, al sur del municipio se encuentra localizado el barrio El Mirador, colindando al norte con el barrio Bellavista, al occidente con el barrio Brisas del Upía, tanto al sur como el oriente con la zona rural del municipio.
____________ [1] Disponible en internet: <http://www.villanueva-casanare.gov.co/informacion_general.shtml>
64
Figura No. 12. Plano General de Villanueva, localizaci贸n Barrio El Mirador
Fuente: Google maps
65
8.
ESTADO ACTUAL DEL BARRIO
El barrio de estudio, propósito de este trabajo cuenta con una vía de entrada clasificada como arteria principal, además de tener vías o arterias secundarias y zonales. En la actualidad, la superficie de rodadura de la zona urbana correspondiente al barrio El Mirador, se encuentra sin pavimento, exceptuando su arteria principal la cual fue pavimentada para el primer trimestre del año en curso, adicional a esto la maya vial existente es bastante deficiente por lo cual lo que genera diversos tipos de problemas relacionados con demoras en la movilidad de los usuarios, tanto vehículos como peatones. Se complica esta situación en temporadas largas de precipitación en donde se generan ablandamientos de la superficie y acumulaciones de agua. Esto produce incomodidad en los transeúntes porque son salpicados por los vehículos que transitan y además los peatones experimentan insatisfacción al tratar de encontrar la forma de no caer en estos “charcos”. Caso contrario cuando la época de sequía, pues el tránsito vehicular genera gran cantidad de polvo, material particulado en suspensión que invade los inmuebles aledaños a las casas y afecta la salud de la población adyacente a cada corredor vial. Analizando en detalle la situación actual se pretende recomendar una estructura de pavimento que mejore el aspecto del barrio y minimice los impactos que produce una superficie de rodadura sin protección.
66
En cuanto al manejo de aguas lluvias, el precario sistema de estructuras existentes demuestra falta de trabajo de ingeniería, ya que se encontraron obras de arte mal ubicadas y en deficiente estado, muy deterioradas, cubiertas de vegetación, arenas y demás sedimentos, ocasionados y arrastrados por los agentes de intemperismo, es necesario hacer una limpieza de las existentes y la construcción de otras nuevas donde sean requeridas. Dentro de la red vial del Barrio Mirador no se encuentran pasos sobre ríos o quebradas, lo que no hace necesaria la construcción de un puente.
Figura No.13. Medición de ancho de la vía Barrio El Mirador
Dirección: Calle 6 sur con Carrera 13
67
Figura No.14. Estado actual de los sumideros, vías Barrio El Mirador
Dirección: Calle 5 A sur con Carrera 13
Figura No.15.Señalización vial, Barrio El Mirador
Dirección: Calle 4 sur con Carrera 13
68
Figura No.16.Vía en terreno afirmado, Barrio El Mirador
Dirección: Carrera 13 con Calle 6 sur
Figura No.17. Errónea localización de postes de alumbrado; Barrio El Mirador
Dirección: Calle 6 A sur con Carrera 13
69
Figura No.18.Sumideros inhabilitados por efectos de residuos sedimentados
Direcci贸n: Calle 4 con Carrera 13
Figura No. 19 Err贸nea localizaci贸n de sumideros
Calle 4 sur con Carrera 12
70
Figura No. 20.Estado sumideros
Direcci贸n: Calle 4 con Carrera 13
Figura No. 21.Troncal o v铆a de acceso al Barrio El Mirador
| Direcci贸n: Carrera 12
71
Figura No. 22. Estado de alcantarilla
Direcci贸n: Calle 12 con Carrera 4
72
9.
ESTUDIO DE SUELOS
Se analizaron los datos suministrados por la alcaldía, relacionados con la exploración de suelos realizada por la empresa “INALCON Ingeniería y Consultoría Nacional”. [2] Se revisaron en documento y en campo, los resultados de 6 perforaciones (sondeos) con un profundidad promedio de rechazo en 4.30 m, realizados con equipo manual de percusión, hasta la profundidad razonable, suficiente para hallar la capacidad portante del terreno; la cual permite determinar las características y propiedades geo mecánicas del sitio. En el caso de la aplicación en el presente trabajo, para el análisis de Ingeniería, 2 corresponden al Barrio Mirador. Se dispuso de los resultados de ensayos de laboratorio para clasificar los materiales como para determinar sus propiedades mecánicas, como los indicados seguidamente: Ensayos de Clasificación. • Límite líquido • Límite plástico • Pasa tamiz N° 200 ____________ [2] también disponible en :<http://www.inalcon.com/presentacion.html>
73
Ensayo para Propiedades In-Situ. • Humedad Natural • Peso Unitario Ensayos de Resistencia. • Ensayo de penetración estándar • Ensayo de Compresión In Confinada
Los cálculos se generaron con el siguiente patrón de desarrollo:
A partir del SPT y el perfil del subsuelo se definió un estrato, para determinar parámetros geomecánicos de resistencia a partir de los sondeos ejecutados.
Con esta información de SPT, los “N” golpes para cada sondeo y con el fin de definir posteriormente la capacidad portante o CBR.
Se definieron parámetros de resistencia del suelo, de forma razonable.
Con el valor del parámetro geomecánica de resistencia, se procedió a calcular la capacidad portante.[3]
____________ [3] INALCON, Ingeniería y Consultoría Nacional. Informe Estudio Geotécnico Suelos y Cimentaciones. 2014.
74
De los 6 sondeos, para la aplicación y desarrollo del presente trabajo s escogieron los sondeos número 2 y 3, por las condiciones representativas a las características del barrio. En resumen, de acuerdo a los resultados del estudio de suelos se encontró para el sondeo numero 2 una capa de afirmado existente compuesta de arena limosa habana amarilla con vetas claras, presencia de gravas y claras oxidadas catalogada según el Sistema Unificado de Clasificación del Suelo S.U.C.S como SM, además de que para el sondeo 3 se encontró una capa de afirmado existente compuesta por arena limosa habana café oxidada, catalogada según el S.U.C.S como SM, ésta capa de subrasante. Este análisis de correlación en las gráficas de clasificación de la USC y la AASHTO, define un resultado de CBR de 5 %. Los resultados del estudio de suelos se muestran en su totalidad en los anexos.
75
10.
FUENTES DE MATERIALES
Para cualquier tipo de construcción de obra civil se necesitan materiales óptimos que cumplan con los requerimientos técnicos presentes en los reglamentos. En este caso, para la construcción de una estructura de pavimento se requieren fuentes de materiales para cada una de las capas de la estructura (Concreto rígido, Base Granular, Subbase Granular y Material Crudo de Río clasificado) teniendo en cuenta las distancias en acarreos hasta el sitio de obra, que reduce el costo de transporte del proyecto. A continuación presentaremos los parámetros de calidad exigidos por el INVIAS (Instituto Nacional de Vías), para este tipo de materiales y las fuentes estudiadas. Parámetros de calidad Los materiales a utilizar en la vía en estudio deberán cumplir con los siguientes parámetros descritos en la tabla a continuación para concretos rígidos:
Tabla No. 11. Agregados para Base, Subbase y Afirmado PÉRDIDAS EN ÍNDICES PARTÍCULAS DESGAST ENSAYO DE SOLIDEZ DE FRACTURADAS CAPA E LOS EN APLANAM. C. B. R. MECÁNICAMEN ÁNGELES Sulfato de Sulfato de Y TE (Agr. Grueso) sodio magnesio ALARGAM. E-218 y EE-227 E.-220 E-220 E-230 E-148 Norma INV 219 50 % máx. 12 % máx. 18 %máx. AFIRMADO SUBBASE 20, 30 ó 50 % máx. 12 % máx. 18%máx. GRANULA 40%mín.1 R BASE 50 % mín. 40 % máx. 12 % máx. 18 %máx. 35 %máx. 80%mín.2 GRANULA R
76
I. P.
E-125 y E-126 04-sep
EQUIV. DE ARENA
E-133
≤6
25 % mín.
≤3
30 % mín.
10.1. FUENTES EN ESTUDIO
Para determinar las fuentes de materiales se analizó y tomó como base el documento “Licencias ambientales y permisos de ocupación de cauce vigentes en la jurisdicción de Corporinoquia. Agosto 2005” se localizaron las fuentes más cercanas al sitio del proyecto. Seguidamente, se presentan las características de algunas de las fuentes de materiales de la zona.
77
Figura No 23. Localizaci贸n de las fuentes de materiales estudiadas.
FUENTE: CORPORINOQUIA.
78
Fuente No. 1 Material De Arrastre (Gonzalo Téllez Cortés)
Esta fuente se encuentra localizada a 34 kilómetros del proyecto por la vía Marginal del Llano sobre la margen derecha del río Túa, aguas abajo. La explotación se hace de material de arrastre del Rio Túa, mediante extracción mecánica, se hace selección y trituración de los materiales sobrantes. El volumen de material es renovable para la producción de materiales triturados por la dinámica del río. Cuenta con los permisos ambientales vigentes requeridos por CORPORINOQUIA. Cuentan con planta de trituración para producción de base, subbase y triturados para concretos, igualmente producen arena como subproducto final de la trituración. De esta fuente se conocen datos de material para Base y Subbase, que arrojan los siguientes resultados: [4]
____________ [4] CANARÍA C. Gloria Esperanza, Capitulo 5 Fuentes De Materiales.
79
Tabla No. 12. Fuente 1. Comparación de Resultados Obtenidos contra Requerimientos de la Norma INVIAS
UNIDAD DE MEDIDA
ENSAYOS A MATERIALES PÉTREOS
Equivalente de arena
%
Índice de alargamiento Índice de aplanamiento Límite liquido Límite plástico
% % % %
Índice de plasticidad Abrasión (desgaste)
%
Caras fracturadas
%
SANIDAD PROCTOR DENSIDAD Y ABSORCIÓN AGREGADOS GRUESOS DENSIDAD Y ABSORCIÓN AGREGADOS FINOS
Pérdida Total Humedad óptima de compactación Densidad seca máxima Densidad Bulk Densidad Nominal Densidad Bulk Saturada Absorción Densidad Bulk Densidad Nominal Densidad Bulk Saturada Absorción
%
ESPECIFICACIÓN INVIAS >25 SBG-1 >30 BG-1 >60 MDC E-230 <35 BG-1 E-230 <35 BG-1 E-125 E-126 4 -9 AFIR SBG E-126 ≤6 BG ≤3 < 40 BG-1 < E-218 50 SBG-1 > 50 BG-1 E-227 > 75 MDC E-220 12% MAX E133
% gr. /cm3 gr. /cm3 gr. /cm3 gr. /cm3 % gr. /cm3 gr. /cm3 gr. /cm3 %
NE: No existe ensayo Fuente: Capitulo 5 Fuentes de Materiales, Gloria Esperanza Canaría C.
De los resultados obtenidos se dedujeron las siguientes características para los materiales:
Gradación adecuada para su uso como base, subbase y afirmado mediante el proceso de trituración.
80
No presentan en su fracción fina comportamiento plástico.
El ensayo de abrasión en la máquina de los Ángeles tiene alto desgaste, por lo cual cumple únicamente para subbase granular de acuerdo con los requerimientos de la Norma INVIAS.
Los resultados de los ensayos de pérdida de sólidos con Sulfato de Magnesio cumplen con la norma INV para Bases y Subbases Granulares; los valores obtenidos de los ensayos de Índice de alargamiento, Índice de aplanamiento y caras fracturadas están dentro de los parámetros INVIAS para su uso como base y Subbase Granular.[4]
En conclusión esta fuente de material
De la fuente del río Túa (Gonzalo Téllez Cortés) se obtienen materiales granulares aptos como crudo de río, base, subbase y los materiales para concretos hidráulicos.
Las distancias de acarreo de estas fuentes al sitio del proyecto son: de 34 kilómetros para materiales granulares desde el río Túa.
Los materiales granulares para concretos también se toman desde la planta de Gonzalo Téllez Cortés.[4]
____________ [4] CANARÍA C. Gloria Esperanza, Capitulo 5 Fuentes De Materiales.
81
11.
TOPOGRAFÍA
La topografía de las vías a las cuales se les va a realizar el pre-diseño geométrico vertical son relativamente plana, poseen pendientes entre 0.3 y 1.2%, Teniendo en cuenta las recomendaciones mínimas de diseño, para lugares con terrenos planos en extremas condiciones con pendiente mínima de 0.35 %, en zonas urbanas y del 0.50 % para carreteras, es necesario tomar estos parámetros ya que favorece la presencia de drenajes en cada una de las esquinas. El levantamiento topográfico fue realizado por GEC –Gloria Esperanza Canaría C.
82
12.
PRE-DISEÑO GEOMÉTRICO DE VÍAS
El barrio el Mirador, ya tiene un desarrollo urbanístico consolidado, el cual presenta un ancho de calzada de 6.0 metros, que permite el tránsito adecuado y con seguridad de vehículos. Debido a este desarrollo en planta, considerado que se ajusta a las condiciones de un barrio residencial no se plantean modificaciones en los radios de giro, pues sus calles no se constituyen en arterias de paso de rutas hacia destinos fuera de la ciudad, sino por el contrario son de uso por parte de la comunidad residente. El barrio el Mirador, está topográficamente aislado, rodeado de un talud que desciende hacia una planicie inferior. Este talud tiene una altura importante
Figura No. 24 Localización Barrio El Mirador
Fuente: Google earth
83
Teniendo en cuenta el convenio entre la universidad y el municipio se procede a realizar el análisis y adoptar las medidas más convenientes y adecuadas para que el proyecto pueda llevarse a cabo sin inconvenientes. Durante el proceso se mantuvieron presentes las recomendaciones y condiciones establecidas en las reuniones realizadas junto con el director del trabajo, para analizar la información disponible y determinación de criterios y parámetros de diseño. En algunos casos hubo conversaciones con eventuales residentes del barrio respecto al tema en desarrollo. El proyecto de diseño geométrico tuvo como principal derrotero, definir y aplicar criterios de geometría vial para el diseño y que sirva de guía de construcción delos segmentos urbano del barrio el Mirador en el municipio de Villanueva departamento del Casanare, teniendo en cuenta los resultados del análisis de condiciones topográficas, urbanísticas y en concordancia con el diseño del pavimento. En todo caso el proyecto, pretende garantizar los elementos geométricos necesarios para establecer las condiciones de seguridad del tramo vial, el respeto por las condiciones urbanísticas y ambientales existentes y en concordancia con la expectativa y viabilidad del proyecto.
84
12.1. DESCRIPCIÓN GENERAL:
El barrio tiene organizado adecuadamente su sistema vial de calles y carreras con calzadas de 6.0 metros de ancho, es superficie de rodadura sin pavimento. El barrio lo rodea una caída topografía fuerte pero la condición específica del barrio es plana. Por lo tanto su configuración en pendiente longitudinal resulta correspondiente a esta condición. Las pendientes longitudinales resultantes oscilan entre 0.30% y 1.5%, para adecuación a la morfología de la superficie de rodadura actual. Se destaca que el diseño de estos segmentos corresponde a usuarios limitados por su condición aislada del barrio, con tránsito eventual de vehículos automotores aunque restringido. La superficie actual se encuentra en un material muy fino fácilmente deteriorable y que se ha venido siendo arrastrado por las lluvias y depositando en los sumideros de drenaje urbano, lo cual se constituye en un serio riesgo de colmatación y colapso de la red de alcantarillado del barrio.
85
12.2. CRITERIOS Y PARÁMETROS DE DISEÑO
12.2.1.
Criterios de diseño
Para adoptar el diseño geométrico de las vías correspondiente al barrio el Mirador de Villanueva, se aplicaron los criterios que se describen seguidamente: -
La sección transversal es de 6.0 metros de calzada, lo cual se ajusta a las condiciones topográficas y urbanísticas del barrio. Es adecuada.
Figura No. 25 Sección Típica de un pavimento
La calzada es la parte de la corona destinada a la circulación de los vehículos y está constituida por dos o más carriles, entendiéndose por carril la faja de ancho suficiente para la circulación de una fila de vehículos. Bombeo. - El bombeo o pendiente transversal normal es la pendiente que se da a la corona en las tangentes del alineamiento horizontal hacia uno u otro lado de la rasante para evitar la acumulación del agua sobre la carretera y reducir, de esta manera, el fenómeno de hidroplaneo. Un bombeo apropiado será aquel que permita un drenaje correcto de la corona con la mínima pendiente, a fin de que el
86
conductor no tenga sensaciones de incomodidad e inseguridad. En función del tipo de superficie de rodamiento en la Tabla 5.3 se suministran valores guía para emplearse en el proyecto. El bombeo adoptado es del 2%.
Tabla No. 13 Bombeo de la calzada
Fuente: INVIAS, Manual para diseño geométrico de carreteras
-
Con el propósito de optimizar los movimientos de tierra que impactan directamente el presupuesto del proyecto, se buscó mantener la rasante muy cerca del terreno natural ajustándola a una geometría adecuada.
-
Los paramentos y accesos a predios paralelos a la vía se respetaron como parte de los criterios para el diseño geométrico vial del barrio.
-
En razón a las condiciones de vía urbana local con velocidades bajas en su operación, el uso del peralte no es relevante, es impracticable, razón por la cual no se consideró en el diseño.
-
Debido a que son vías urbanas locales donde se presenta comúnmente la presencia de peatones, la velocidad de diseño no es un factor importante al momento de definir parámetros para diseñar. En aras de la coherencia en la geometría, se diseña con velocidades de 10 a 30 km/h, en función de la disponibilidad de espacio, el tipo de terreno, sitios adyacentes de desarrollo, condiciones urbanísticas del sector y otros controles.
87
12.2.2.
Parámetros de diseño
Los parámetros considerados en el diseño geométrico para estos sectores con características como las descritas, se relacionan en la siguiente tabla:
12.2.3.
Alineamiento horizontal
Se analizó la definición de la geometría existente del diseño horizontal, respetando los paramentos y bordes de vía existentes y en concordancia a las restricciones impuestas. En términos generales los ejes presentan buenas condiciones geométricas, con radios cercanos a los mínimos calculados en donde se tienen sectores en tangente que brindan a los usuarios la sensación de comodidad y seguridad. Los planos incluidos en el anexo contienen la planta general del barrio, los perfiles longitudinales y las secciones transversales, los cuales muestran el resultado obtenido.
88
Tabla No.14 Parámetros de diseño
Parámetros Velocidad de diseño
Radio mínimo
Radio de giro en esquinas Ancho efectivo de calzada Pendiente longitudinal mínima Longitud mínima de curva vertical Parámetro mínimo K curva cóncava Parámetro mínimo K curva convexa Parámetro K máximo en condiciones de drenaje Peralte Máximo Bombeo Normal
12.2.4.
Valor N/A. 30.0 metros para tramos continuos se excluyen zonas cercanas a intersecciones locales donde aplica radios de 5m a 15m (INVIAS tabla 3.7.1) 2 a 4 metros Según restricciones locales existente 6.00 m. 0.30 % Norma EAAB 20 metros 4 Invias 2 Invias 50 Invias N/A Recomendación AASHTO para vías locales 2% desde el eje central hacia los bordes
Alineamiento vertical
El alineamiento vertical proyectado se encuentra sujeto a los elementos existentes en la sección vial. La obtención de la rasante del proyecto, al igual que en planta, obedece a la geometría que garantice las condiciones de acceso a los predios existentes o condiciones urbanísticas del sector.
89
La rasante es la línea que resulta de establecer las cotas del eje de referencia de la geometría de la carretera a lo largo de su desarrollo. En la sección transversal está representada por un punto que debe coincidir con la referencia para el giro de peralte. Los planos en perfil muestran el resultado obtenido y se complementan con la descripción geométrica de las rasantes proyectadas. Adjuntos a este documento se presenta el plano con los perfiles longitudinales del barrio con los detalles suficientes para el replanteo.
12.2.5.
Peralte
No existen en el país especificaciones o normas para la adopción de peraltes para vías urbanas. Teniendo en cuenta lo anterior, las especificaciones establecidas por la AASHTO en lo correspondiente a vías urbanas, y los criterios de diseño adoptados para esta consultoría, no se proyectaron peraltes para el diseño geométrico. NO se requieren peraltes en las curvas del barrio, por ser de tránsito a mínimas condiciones de velocidad, con pare obligado para las vías que no poseen la prelación.
12.2.6.
Sección transversal
La sección trasversal típica se adoptó de acuerdo a lo descrito en las definiciones adoptadas en los criterios de diseño. La sección típica está compuesta por una calzada de 6.00 m. ajustada en algunos casos a las restricciones por ancho de zona disponible entre paramentos. Se
90
remata la calzada con los bordillos de confinamiento. Como resultado del proceso de diseño se obtienen los planos de secciones los cuales contienen toda la información que refiere a distribución transversal de los elementos que conforman el proyecto, cotas y distancias entre otros, como se puede observar en el plano diseño geométrico, planta de diseño ejes calles y carreteras barrio el mirador, plancha 1/1
91
12.3. PLANTA DEL PROYECTO
12.3.1.
Volúmenes
Uno de los principales productos obtenidos, durante el desarrollo de las secciones transversales, es la cuantificación de los movimientos de tierra para el sector vial. En el plano de secciones transversales del proyecto, se encuentra el detalle de los movimientos de tierra para el proyecto. La longitud de las vías es de 3740 metros lo cual da un área de 22200 metros cuadrados de vía aproximadamente. Para el caso del movimiento de tierras, el criterio de la rasante trazada se basó manteniendo la superficie de rodadura actual debido a la configuración de los sardineles confinantes. Con base en este aspecto se estimaron las cantidades de obra y el presupuesto para el proyecto dando como resultado un valor para construcción de tres mil cincuenta y dos millones sesenta y nueve mil trescientos doce pesos. ($3,052´069,312.oo), como se puede observar en el siguiente cuadro. (En anexo se incluyen los análisis de precios unitarios correspondientes).
92
FUNDACION UNIVERSITARIA AGRARIA DEPARTAMENTO DEL CASANARE MUNICIPIO DE VILLANUEVA PAVIMENTACION BARRIO EL MIRADOR
ESTIMATIVO DE CANTIDADES DE OBRA Y PRESUPUESTO ITEM 1 PRELIMINARES 1,1 LOCALIZACION Y REPLANTEO 2 2,1 2,2 2,3 2,4
CONFORMACION DE VIA EXCAVACIONES MATERIAL COMUN EN CALZADA CONFORMACION CALZADA EXISTENTE
4 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6
U
CANT
Ha
VR/UNIT 1,7 $ 793.780 SUB-TOTAL
TRANSPORTE DE MATERIAL DE EXCAVACIÓN A 10 Km.
M3 M2 M3 M3-KM
5.580 16.800 2.520 55.800
$ 8.427 $ 843 $ 118.201 $ 1.857 SUB-TOTAL
PAVIMENTACION EN CONCRETO BORDILLOS FALTANTES LOSA EN CONCRETO DE 20 CMS DE ESPESOR EN CONCRETO DE 4000 ACERO REFUERZO FIGURADO PDR 60 REALCE DE POZOS Y CAMARAS CORDON ELASTOMÉRICO SIKAR OD 3/8" LINEAS DE DEMARCACION
ML M3 KG U ML ML
500 3.360 5.250 38 22.400 2.800
$ $ $ $ $ $
SUB-BASE GRANULAR
79.847 823.084 5.806 185.000 9.800 1.876
SUB-TOTAL TOTAL COSTO DIRECTO IVA 16% DEL 5% TOTAL PRESUPUESTO VALOR AJUSTADO AL PESO
-
VR/TOTAL $ 1.349.426,00 $ 1.349.426,00 $ 47.022.660,00 $ 14.162.400,00 $ 297.866.520,00 $ 103.620.600,00 $ 462.672.180,00 $ 39.923.500,00 $ 2.765.562.240,00 $ 30.481.500,00 $ 7.030.000,00 $ 219.520.000,00 $ 5.252.800,00 $ 3.027.846.540,00 $ 3.027.846.540,00 $ 24.222.772,32 $ 3.052.069.312,32 $ 3.052.069.312,00
El proyecto de diseño geométrico respeta las condiciones de accesibilidad y cercanía a los predios adyacentes, y las condiciones urbanísticas del sector.
-
Este diseño es consecuente con las definiciones analizadas en el desarrollo, seguimiento y recomendaciones resultantes de las revisiones al proyecto, definiendo lo más conveniente para la comunidad.
-
La geometría horizontal y vertical favorecen las condiciones de seguridad, dando prioridad al movimiento peatonal.
-
La sección típica transversal muy adecuada para el barrio.
93
13.
ANÁLISIS DE TRANSITO
El barrio carece de información referente a una serie histórica que permita hacer un análisis detallado del comportamiento y desarrollo de los vehículos. Sin embargo por observaciones en varias sesiones y consulta con los residentes se ha podido determinar aproximadamente los usuarios potenciales de las vías del barrio. En este caso por tratarse de calles urbanas, también se puede utilizar la siguiente tabla de acuerdo al método del RRL (Road Research Laboratory):
Tabla No. 15 Clasificación del trafico (Método del RRL)
Fuente: Manual Road Research Laboratory
Teniendo en cuenta que el parque automotor promedio observado durante varias observaciones del barrio y consulta con residentes ascendía a40 vehículos, y de acuerdo a las condiciones particulares del proyecto, se cataloga el tipo de vía como calles con menos de 50 vehículos de servicio público al día.
94
Se estima así mismo un período de diseño de 20 años, para proyectar el TPD para determinar la variable de tránsito es decir, el número acumulado de ejes equivalentes que van a utilizar el carril de diseño. En los cuadros siguientes se puede ver el resumen de los resultados del conteo realizado durante los tres días en el barrio. Los registros de campo, se incluyen en el anexo correspondiente al presente documento.
Tabla No. 16 Resumen Aforos Vehiculares
DIA A B C C2p C2g C3 C4 C5 C6
FUNDACION UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA VILLANUEVA - CASANARE RESUMEN DE AFOROS VEHICULARES - BARRIO EL MIRADOR RESUMEN DIAS DE AFOROS Com. % Jueves Viernes Sábado TOTAL 23 21 25 23 57,5% 5 6 10 7 17,5% 12 9 9 10 25,0% 4 2 6 4 3 4 2 3 2 1 0 1 2 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 40 36 44 40 Se adopta una composición así: A= 57% B= 18% C= 25%
95
14.
DISEĂ&#x2018;O DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO RIGIDO
14.1. DISEĂ&#x2018;O SEGĂ&#x161;N INVIAS
El TPD es el promedio diario, que se obtuvo de un conteo de una semana, de los vehĂculos que pasan por una secciĂłn de la vĂa, el cual corresponde a 40, clasificando a una categorĂa To.
Tabla No.17 CategorĂas de trĂĄnsito para la selecciĂłn de espesores
Fuente: Manuel de diseĂąo de pavimentos rĂgidos, Invias.
đ???đ??&#x192;đ??&#x201A; = đ?&#x;?đ?&#x;?
đ??&#x2020;đ??¨đ??Ľđ??Šđ??&#x17E;đ??Ź
â &#x201E;đ??Šđ??˘đ??&#x17E;
đ?&#x;?đ?&#x;? = đ?&#x;&#x17D;. đ?&#x;&#x17D;đ?&#x;&#x2018;đ?&#x;&#x2014;đ?&#x;&#x2018;đ?&#x;&#x2022; đ?&#x;&#x2018;đ?&#x;&#x17D;đ?&#x;&#x2019;. đ?&#x;&#x2013; đ?&#x;? = đ?&#x;?đ?&#x;&#x201C;. đ?&#x;&#x2019; đ?&#x;&#x17D;. đ?&#x;&#x17D;đ?&#x;&#x2018;đ?&#x;&#x2014;đ?&#x;&#x2018;đ?&#x;&#x2022;
96
đ???đ??&#x192;đ??&#x201A; = đ?&#x;?đ?&#x;&#x201C;. đ?&#x;&#x2019; đ?&#x2018;Şđ?&#x2018;Šđ?&#x2018;š =
đ??&#x2020;đ??¨đ??Ľđ??Šđ??&#x17E;đ??Źâ &#x201E; đ??Śđ??Ś
đ?&#x;?đ?&#x;&#x2014;đ?&#x;? đ?&#x;?đ?&#x;&#x2014;đ?&#x;? = = đ?&#x;&#x2022;. đ?&#x;&#x2013; % đ?&#x2018;ˇđ?&#x2018;Ťđ?&#x2018;Şđ?&#x;?.đ?&#x;?đ?&#x;? đ?&#x;?đ?&#x;&#x201C;. đ?&#x;&#x2019;đ?&#x;?.đ?&#x;?đ?&#x;?
SegĂşn el valor del CBR obtenido se clasifica como clase S3
Tabla No. 18 ClasificaciĂłn de la subrasante de acuerdo con su resistencia
Fuente: Manuel de diseĂąo de pavimentos rĂgidos, Invias.
Se adopto una Base Granular (BG) de 15 cm, con el propĂłsito de que el pavimento rĂgido no estĂŠ directamente sobre la subrasante.
Tabla No.19 ClasificaciĂłn de los materiales de soporto para pavimento de concreto
Fuente: Manuel de diseĂąo de pavimentos rĂgidos, Invias.
97
đ?&#x2018;ľ = đ?&#x2018;ťđ?&#x2018;ˇđ?&#x2018;Ť đ?&#x2019;&#x2122;
(đ?&#x;? + đ?&#x2019;&#x201C;)đ?&#x2019;? â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x;? đ?&#x2018;˛đ?&#x;? đ?&#x2018;˛đ?&#x;? đ?&#x2019;&#x2122; đ?&#x2019;&#x2122; đ?&#x;&#x2018;đ?&#x;&#x201D;đ?&#x;&#x201C; đ?&#x2019;&#x2122; đ?&#x2019;&#x2122; đ?&#x2018;đ?&#x2018;Ş đ?&#x;?đ?&#x;&#x17D;đ?&#x;&#x17D; đ?&#x;?đ?&#x;&#x17D;đ?&#x;&#x17D; đ?&#x2018;łđ?&#x2019;? (đ?&#x;? + đ?&#x2019;&#x201C;)
(đ?&#x;? + đ?&#x;&#x17D;. đ?&#x;&#x17D;đ?&#x;?)đ?&#x;?đ?&#x;&#x17D; â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x;? đ?&#x;&#x2019;đ?&#x;&#x2018; đ?&#x;&#x201C;đ?&#x;&#x17D; đ?&#x2018;ľ = đ?&#x;&#x2019;đ?&#x;&#x17D; đ?&#x2019;&#x2122; đ?&#x2019;&#x2122; đ?&#x2019;&#x2122; đ?&#x;&#x2018;đ?&#x;&#x201D;đ?&#x;&#x201C; đ?&#x2019;&#x2122; đ?&#x2019;&#x2122;đ?&#x;&#x2018;= đ?&#x;?đ?&#x;&#x17D;đ?&#x;&#x17D; đ?&#x;?đ?&#x;&#x17D;đ?&#x;&#x17D; đ?&#x2018;łđ?&#x2019;? (đ?&#x;? + đ?&#x;&#x17D;. đ?&#x;&#x17D;đ?&#x;?) đ?&#x2018;ľ = đ?&#x;?đ?&#x;&#x2018;đ?&#x;?đ?&#x;&#x17D;đ?&#x;&#x2013;đ?&#x;&#x2014; đ?&#x2018;Źđ?&#x2019;&#x2039;đ?&#x2019;&#x2020;đ?&#x2019;&#x201D; đ?&#x2019;&#x2026;đ?&#x2019;&#x2020; đ?&#x;&#x2013;. đ?&#x;? đ?&#x2018;ťđ?&#x2019;?đ?&#x2019;?đ?&#x2019;&#x2020;đ?&#x2019;?đ?&#x2019;&#x201A;đ?&#x2019;&#x2026;đ?&#x2019;&#x201A;đ?&#x2019;&#x201D;
Se determino un MR2, equivalente a 40 Kg/cm 2.
Tabla No.20. Valores de resistencias a la flexotracciĂłn del concreto
Fuente: Manuel de diseĂąo de pavimentos rĂgidos, Invias.
Tabla No. 21. DenominaciĂłn del sistema de transferencia de cargas y confinamiento lateral
Fuente: Manuel de diseĂąo de pavimentos rĂgidos, Invias.
98
La urbanización del barrio cuanta ya con la estructura de contención, lo que corresponde a una serie de sardineles repartidos en todas las manzanas que hacen parte de la urbanización. Con lo que encontramos una denominación B, de Bermas, adicional a esto se tomó la decisión de instalar dovelas, por motivo de seguridad, conociendo que no es necesario debido al tráfico que se obtuvo en el conteo.
Figura No. 26. Esquema representativo de un pavimento de concreto
Fuente: Manuel de diseño de pavimentos rígidos, Invias.
99
Tabla No.22. Espesores de losa de concreto (cm)
Fuente: Manuel de diseño de pavimentos rígidos, Invias.
De acuerdo a la tabla anterior se obtuvo un espesor de 20 cm, con una Base Granular de 15 cm.
Figura No. 27. Sección transversal estructura del pavimento
Se determinaron las características de los Pasadores: Diámetro: 1” Longitud: 35 cm Espaciamiento: 30 cm
100
Tabla No.8 Recomendaciones para la selección de los pasadores de carga Espesor del pavimento (mm) 0 - 100 110 - 130 140 - 150 160 - 180 190 - 200 210 - 230 240 - 250 260 -280 290 - 300
Diámetro del pasador (mm) 13 16 19 22 25 29 32 35 38
(pulg.) 1/2 5/8 3/4 7/8 1 1 1/8 1 1/4 1 3/8 1 1/2
Longitud total (mm) 250 300 350 350 350 400 450 450 500
Separación entre centros (mm) 300 300 300 300 300 300 300 300 300
Fuente: Ingeniería de pavimentos para carreteras, Alfonso Montejo
Y para las Barras de Anclaje, con un fy de 40.000 psi: Diámetro: 3/8” Longitud: 45 cm Espaciamiento: 60 cm
Tabla No.9 Recomendaciones para la selección de las barras de anclaje Barras de φ 9,5 m.m. (3/8¨) Barras de φ 12,7 m.m. (1/2¨) Barras de φ 15,9 m.m. (5/8¨) Espesor Separación entre barras Separación entre barras Separación entre barras Longitud Longitud de la Longitud según carril (cm) según carril (cm) según carril (cm) (cm) (cm) losa (cm) (cm) 3,05 m 3,35 m 3,65 m 3,05 m 3,35 m 3,65 m 3,05 m 3,35 m 3,65 m Acero de fy = 1,875 kgf/cm2 (40,000 Psi) 15 80 75 65 120 120 120 120 120 120 17,5 70 60 55 120 110 100 120 120 120 20 45 60 55 50 60 105 100 90 70 120 120 120 22,5 55 50 45 55 85 80 120 120 120 25 45 45 40 85 80 70 120 120 120 Acero de fy = 2,800 kgf/cm2 (60,000 Psi) 15 120 110 100 120 120 120 120 120 120 17,5 105 95 85 120 120 120 120 120 120 20 65 90 80 75 85 120 120 120 100 120 120 120 22,5 80 75 65 120 120 120 120 120 120 25 70 65 60 120 115 110 120 120 120 Nota: Cuando se empleen barras de acero liso, las longitudes dadas en la Tabla se multiplicarán por 1,5.
Fuente: Ingeniería de pavimentos para carreteras, Alfonso Montejo
101
14.2. DISEĂ&#x2018;O SEGĂ&#x161;N PCA
đ?&#x;&#x2019;đ?&#x;&#x17D; đ?&#x2019;&#x2122; đ?&#x;&#x17D;. đ?&#x;&#x2019;đ?&#x;&#x2018; % = đ?&#x;?đ?&#x;&#x2022;. đ?&#x;? đ??&#x201C;đ???đ??&#x192;đ??&#x201A; = đ?&#x;?đ?&#x;&#x2022;. đ?&#x;? đ??&#x2022;đ??&#x17E;đ??Ąâ &#x201E;đ??&#x192;Ăđ??&#x161; đ??&#x201A;đ??¨đ??Śđ??&#x17E;đ??Ťđ??&#x153;đ??˘đ??&#x161;đ??Ľđ??&#x17E;đ??Ź SegĂşn la tabla 8 categorĂas de cargas por eje, se clasifica en la categorĂa 1, como calles residenciales, carreteras rurales y secundarias (bajo a medio)
Tabla No.7.CategorĂas de carga por eje CategorĂas de carga por eje
DescripcĂon
1
_Calles residenciales, carreteras rurales y secundarias (bajo a medio)
2
3
4
TrĂĄnsito TPD
_Calles colectoras, carreteras rurales y secundarias (alto). _Calles, arterias y carreteras primarias (bajo). _Calles arterias, y carreteras primarias (medio). _VĂas expresas y autopistas urbanas e interestatales (bajo a medio). _Calles arterias, carreteras primarias y vĂas expresas (alto). _Autopistas urbanas e interestatales (medio a alto).
TPDC
MaxĂmas cargas por eje (kn) Ejes simples Ejes tĂĄndem
%
Diario
200 - 800
1 .- 3
hasta 25
98
160
700 - 500
5 .- 18
40 - 1000
115
195
8 .- 30
500 - 5000+
133
230
8 .- 30
1500 - 8000+
155
267
3000 - 12000 (2 carriles) 3000 - 50000+ (4 carriles o +) 3000 - 20000 (2 carriles) 3000 - 150000+ (4 carriles o +)
Fuente: IngenierĂa de pavimentos para carreteras, Alfonso Montejo
đ?&#x2018;´đ?&#x2018;š = đ?&#x;&#x2019;đ?&#x;?
đ?&#x2018;˛đ?&#x2019;&#x2C6; â &#x201E; đ?&#x;? â&#x20AC;&#x201C;â&#x192;&#x2014; đ?&#x;&#x2019;. đ?&#x;? đ?&#x2018;´đ?&#x2018;ˇđ?&#x2019;&#x201A; đ?&#x2019;&#x201E;đ?&#x2019;&#x17D;
đ?&#x2018;˛ = đ?&#x;?. đ?&#x;&#x201C;đ?&#x;&#x201C; + đ?&#x;&#x201C;đ?&#x;?. đ?&#x;&#x201C;đ?&#x;? đ?&#x2018;łđ?&#x2019;?đ?&#x2019;&#x2C6; (đ?&#x2018;Şđ?&#x2018;Šđ?&#x2018;š) = đ?&#x2018;˛ = đ?&#x;?. đ?&#x;&#x201C;đ?&#x;&#x201C; + đ?&#x;&#x201C;đ?&#x;?. đ?&#x;&#x201C;đ?&#x;? đ?&#x2018;łđ?&#x2019;?đ?&#x2019;&#x2C6; (đ?&#x2018;Şđ?&#x2018;Šđ?&#x2018;š) = đ?&#x;&#x2019;đ?&#x;&#x2014;. đ?&#x;&#x2018;đ?&#x;&#x2013; â&#x20AC;&#x201C;â&#x192;&#x2014; đ?&#x;&#x201C;đ?&#x;&#x17D;
102
Tabla No. 5 Efecto de la subbase granular sobre los valores de K
Valores de K para subrasante Lb/pulg.3 Mpa/m 20 73 40 147 60 220 80 295
100 m.m. Lb/pulg.3 Mpa/m 23 85 45 165 64 235 87 320
Valor de K para subbase por combinada 150 m.m. 225 m.m. 3 Lb/pulg. Lb/pulg.3 Mpa/m Mpa/m 26 96 32 117 49 180 57 210 66 245 76 280 90 330 100 370
300 m.m. Lb/pulg.3 Mpa/m 38 140 66 245 90 330 117 430
Fuente: Ingeniería de pavimentos para carreteras, Alfonso Montejo
El K mejorado corresponde a 57 MPa
Se adopto una Base Granular (BG) de 15 cm, con el propósito de que el pavimento rígido no esté directamente sobre la subrasante.
Figura No.28 Sección transversal estructura del pavimento
Se determinaron las características de los Pasadores: Diámetro: 1” Longitud: 35 cm Espaciamiento: 30 cm
103
Tabla No. 8 Recomendaciones para la selección de los pasadores de carga Espesor del pavimento (mm) 0 - 100 110 - 130 140 - 150 160 - 180 190 - 200 210 - 230 240 - 250 260 -280 290 - 300
Diámetro del pasador (mm) 13 16 19 22 25 29 32 35 38
(pulg.) 1/2 5/8 3/4 7/8 1 1 1/8 1 1/4 1 3/8 1 1/2
Longitud total (mm) 250 300 350 350 350 400 450 450 500
Separación entre centros (mm) 300 300 300 300 300 300 300 300 300
Fuente: Ingeniería de pavimentos para carreteras, Alfonso Montejo
Y para las Barras de Anclaje, con un fy de 40.000 psi: Diámetro: 3/8” Longitud: 45 cm Espaciamiento: 60 cm
Tabla No. 9 Recomendaciones para la selección de las barras de anclaje Barras de φ 9,5 m.m. (3/8¨) Barras de φ 12,7 m.m. (1/2¨) Barras de φ 15,9 m.m. (5/8¨) Espesor Separación entre barras Separación entre barras Separación entre barras Longitud Longitud de la Longitud según carril (cm) según carril (cm) según carril (cm) (cm) (cm) losa (cm) (cm) 3,05 m 3,35 m 3,65 m 3,05 m 3,35 m 3,65 m 3,05 m 3,35 m 3,65 m Acero de fy = 1,875 kgf/cm2 (40,000 Psi) 15 80 75 65 120 120 120 120 120 120 17,5 70 60 55 120 110 100 120 120 120 20 45 60 55 50 60 105 100 90 70 120 120 120 22,5 55 50 45 55 85 80 120 120 120 25 45 45 40 85 80 70 120 120 120 Acero de fy = 2,800 kgf/cm2 (60,000 Psi) 15 120 110 100 120 120 120 120 120 120 17,5 105 95 85 120 120 120 120 120 120 20 65 90 80 75 85 120 120 120 100 120 120 120 22,5 80 75 65 120 120 120 120 120 120 25 70 65 60 120 115 110 120 120 120 Nota: Cuando se empleen barras de acero liso, las longitudes dadas en la Tabla se multiplicarán por 1,5.
Fuente: Ingeniería de pavimentos para carreteras, Alfonso Montejo
104
Determinaciﾃｳn de la longitud mﾃ｡xima permisible de la losa de concreto ANCHO: 3 M L Mﾃ々: 1.25 (A): 1.25 (3 M) = 3.75 M L Mﾃ々: 24 (H): 24 (0.2 M) = 4.8 m
Figura No. 29. Vista en planta de la estructura del pavimento
105
15.
PRESUPUESTO
FUNDACION UNIVERSITARIA AGRARIA DEPARTAMENTO DEL CASANARE MUNICIPIO DE VILLANUEVA PAVIMENTACION BARRIO EL MIRADOR
ESTIMATIVO DE CANTIDADES DE OBRA Y PRESUPUESTO ITEM 1 PRELIMINARES 1,1 LOCALIZACION Y REPLANTEO 2 2,1 2,2 2,3 2,4
CONFORMACION DE VIA EXCAVACIONES MATERIAL COMUN EN CALZADA CONFORMACION CALZADA EXISTENTE
4 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6
U Ha
CANT
VR/UNIT 1,7 $ 793.780 SUB-TOTAL
TRANSPORTE DE MATERIAL DE EXCAVACIÓN A 10 Km.
M3 M2 M3 M3-KM
5.580 16.800 2.520 55.800
$ 8.427 $ 843 $ 118.201 $ 1.857 SUB-TOTAL
PAVIMENTACION EN CONCRETO BORDILLOS FALTANTES LOSA EN CONCRETO DE 20 CMS DE ESPESOR EN CONCRETO DE 4000 ACERO REFUERZO FIGURADO PDR 60 REALCE DE POZOS Y CAMARAS CORDON ELASTOMÉRICO SIKAR OD 3/8" LINEAS DE DEMARCACION
ML M3 KG U ML ML
500 3.360 5.250 38 22.400 2.800
$ $ $ $ $ $
SUB-BASE GRANULAR
79.847 823.084 5.806 185.000 9.800 1.876
SUB-TOTAL TOTAL COSTO DIRECTO IVA 16% DEL 5% TOTAL PRESUPUESTO VALOR AJUSTADO AL PESO
106
VR/TOTAL $ 1.349.426,00 $ 1.349.426,00 $ 47.022.660,00 $ 14.162.400,00 $ 297.866.520,00 $ 103.620.600,00 $ 462.672.180,00 $ 39.923.500,00 $ 2.765.562.240,00 $ 30.481.500,00 $ 7.030.000,00 $ 219.520.000,00 $ 5.252.800,00 $ 3.027.846.540,00 $ 3.027.846.540,00 $ 24.222.772,32 $ 3.052.069.312,32 $ 3.052.069.312,00
FUNDACION UNIVERSITARIA AGRARIA MUNICIPIO DE VILLANUEVA BARRIO EL MIRADOR ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS FECHA
0
0
0
DATOS ESPECÍFICOS
ITEM
DESCRIPCIÓN
UNIDAD
1P
LOCALIZACIÓN Y REPLANTEO
Ha
CANTIDAD
I. EQUIPO DESCRIPCIÓN
MARCA
TIPO
TARIFA/HORA
RENDIMIENTO
Vr. UNITARIO
EQUIPO DE TOPOGRAFIA
ESTACIÓN
15.000,00
0,100
150.000,00
EQUIPO DE TOPOGRAFIA
TRANSITO Y NIVEL
13.000,00
0,100
130.000,00
SUBTOTAL $
280.000,00
II. MATERIALES DESCRIPCIÓN
UNIDAD
ESTACAS, PINTURA, TACHUELA, HILO
GL
CANTIDAD 1,000
PRECIO UNIT.
Vr. UNITARIO
42.000,00
42.000,00
SUBTOTAL $
42.000,00
III. TRANSPORTES MATERIAL
VOL. o PESO
DISTANCIA
M 3 o Ton/Km
TARIFA
SUBTOTAL $
Vr. UNITARIO
0,00
IV. MANO DE OBRA TRABAJADOR
PRESTACIONES JORNAL TOTAL
JORNAL
RENDIMIENTO
Vr. UNITARIO
TOPOGRAFO
$ 64.000,00
185%
118.400,00
1,00
118.400,00
CADENERO 1
$ 55.000,00
185%
101.750,00
1,00
101.750,00
CADENERO 2
$ 37.000,00
185%
68.450,00
1,00
68.450,00
SUBTOTAL $
288.600,00
TOTAL COSTO DIRECTO $
610.600,00
V. COSTOS INDIRECTOS Porcentaje
Descripción ADMINISTRACION
Valor Total
20%
122.120,00
IMPREVISTOS
5%
30.530,00
UTILIDAD
5%
107
30.530,00 SUBTOTAL $
183.180,00
Precio Unitario Total Aproximado al peso $
793.780,00
FUNDACION UNIVERSITARIA AGRARIA MUNICIPIO DE VILLANUEVA BARRIO EL MIRADOR ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS FECHA
0
0
0
DATOS ESPECÍFICOS
ITEM
DESCRIPCIÓN
UNIDAD
EXCAVACIÓN EN MATERIAL COMUN DE LA EXPLANACIÓN CORTES Y CANALES
210.1.1
CANTIDAD
m3
I. EQUIPO DESCRIPCIÓN
MARCA
TIPO
TARIFA/HORA
RENDIMIENTO
Vr. UNITARIO
RETROEXCAVADORA HIDRAÚLICA
168.000,00
50,00
3.360,00
MOTONIVELADORA
150.000,00
500,00
300,00
96.000,00
500,00
192,00
COMPACTADOR VIBRATORIO HERRAMIENTA MENOR (2%MO)
14,80 3.866,80
II. MATERIALES DESCRIPCIÓN
UNIDAD
DISPOSICION DE MATERIALES
CANTIDAD
PRECIO UNIT.
m3
1,250
Vr. UNITARIO
1.500,00
1.875,00
SUBTOTAL $
1.875,00
III. TRANSPORTES MATERIAL
VOL. o PESO
M 3 o Ton/Km
DISTANCIA
TARIFA
Vr. UNITARIO
SUBTOTAL $
IV. MANO DE OBRA TRABAJADOR
JORNAL
PRESTACIONES
JORNAL TOTAL
RENDIMIENTO
Vr. UNITARIO
OFICIAL
$ 2.000,00
185%
3.700,00
80,00
46,25
OBRERO
$ 30.000,00
185%
55.500,00
80,00
693,75
SUBTOTAL $
740,00
TOTAL COSTO DIRECTO $
6.482,00
V. COSTOS INDIRECTOS Porcentaje
Descripción
Valor Total
20% 5% 5%
ADMINISTRACION IMPREVISTOS UTILIDAD
108
1.296,40 324,10 324,10 SUBTOTAL $
1.944,60
Precio Unitario Total Aproximado al peso $
8.427,00
FUNDACION UNIVERSITARIA AGRARIA MUNICIPIO DE VILLANUEVA BARRIO EL MIRADOR ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS FECHA
0
0
0
DATOS ESPECÍFICOS
ITEM
DESCRIPCIÓN
UNIDAD
310,1
CONFORMACION DE LA CALZADA EXISTENTE
M2
CANTIDAD
I. EQUIPO DESCRIPCIÓN
MARCA
TIPO
TARIFA/HORA
MOTONIVELADORA
RENDIMIENTO
Vr. UNITARIO
150.000,00
500,00
300,00
COMPACTADOR VIBRATORIO DE 10 TON
96.000,00
500,00
192,00
CARROTANQUE DE AGUA
54.000,00
500,00
108,00
SUBTOTAL $
600,00
II. MATERIALES DESCRIPCIÓN
UNIDAD
AGUA
l
CANTIDAD
PRECIO UNIT.
0,50
Vr. UNITARIO
50,00
25,00
SUBTOTAL $
25,00
III. TRANSPORTES MATERIAL
VOL. o PESO
3 DISTANCIA M o Ton/Km
TARIFA
Vr. UNITARIO
SUBTOTAL $
0,00
IV. MANO DE OBRA TRABAJADOR
PRESTACIO NES JORNAL TOTAL
JORNAL
OBREROS (2)
$ 60.000,00
185%
111.000,00
RENDIMIENTO
Vr. UNITARIO
4.800,00
23,13
SUBTOTAL $
23,13
TOTAL COSTO DIRECTO $
648,13
V. COSTOS INDIRECTOS Porcentaje
Descripción ADMINISTRACION
Valor Total
20%
129,63
IMPREVISTOS
5%
32,41
UTILIDAD
5%
109
32,41 SUBTOTAL $
194,44
Precio Unitario Total Aproximado al peso $
843,00
FUNDACION UNIVERSITARIA AGRARIA MUNICIPIO DE VILLANUEVA BARRIO EL MIRADOR ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS FECHA
0
0
0
DATOS ESPECÍFICOS
ITEM
DESCRIPCIÓN
UNIDAD
320.1
SUBBASE GRANULAR
m3
CANTIDAD
I. EQUIPO DESCRIPCIÓN
MARCA
TIPO
TARIFA/HORA
MOTONIVELADORA
RENDIMIENTO
Vr. UNITARIO
150.000,00
25,00
6.000,00
COMPACTADOR VIBRATORIO DE 10 TON
96.000,00
25,00
3.840,00
CARROTANQUE DE AGUA
54.000,00
25,00
2.160,00
SUBTOTAL $
12.000,00
II. MATERIALES DESCRIPCIÓN
UNIDAD
MATERIAL DE SUBBASE AGUA
CANTIDAD
PRECIO UNIT.
Vr. UNITARIO
m3
1,30
48.000,00
l
35,00
50,00
62.400,00 1.750,00
SUBTOTAL $
64.150,00
III. TRANSPORTES MATERIAL
VOL. o PESO
MATERIAL DE SUBBASE
1,30
3 DISTANCIA M o Ton/Km
9,65
TARIFA
12,55
1.150,00
SUBTOTAL $
Vr. UNITARIO 14.426,75
14.426,75
IV. MANO DE OBRA TRABAJADOR
PRESTACIO NES JORNAL TOTAL
JORNAL
OBREROS (2)
$ 60.000,00
185%
111.000,00
RENDIMIENTO
Vr. UNITARIO
320,00
346,88
SUBTOTAL $
346,88
TOTAL COSTO DIRECTO $
90.923,63
V. COSTOS INDIRECTOS Porcentaje
Descripción ADMINISTRACION
Valor Total
20%
18.184,73
IMPREVISTOS
5%
4.546,18
UTILIDAD
5%
110
4.546,18 SUBTOTAL $
27.277,09
Precio Unitario Total Aproximado al peso $
118.201,00
FUNDACION UNIVERSITARIA AGRARIA MUNICIPIO DE VILLANUEVA BARRIO EL MIRADOR ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS FECHA
0
0
0
DATOS ESPECÍFICOS ITEM 600.1
DESCRIPCIÓN EXCAVACIONES VARIAS SIN CLASIFICAR
UNIDAD m3
CANTIDAD
RENDIMIENTO 25,00 50,00
Vr. UNITARIO 4.560,00 1.680,00 33,30
I. EQUIPO DESCRIPCIÓN RETROEXCAVADORA SOBRE LLANTAS COMPRESOR HERRAMIENTA MENOR (2%)
MARCA
TIPO
TARIFA/HORA 114.000,00 84.000,00
SUBTOTAL $
6.273,30
II. MATERIALES DESCRIPCIÓN
UNIDAD
DISPOSICION DE MATERIALES
m3
CANTIDAD
PRECIO UNIT.
1,250
Vr. UNITARIO
1.200,00
1.500,00
SUBTOTAL $
1.500,00
III. TRANSPORTES MATERIAL
VOL. o PESO 1,25
TRANSPORTE DEL MATERIAL EXCAVADO
DISTANCI A M3 o Ton/Km 5,00 6,25
TARIFA 952,38 SUBTOTAL $
Vr. UNITARIO 5.952,38 5.952,38
IV. MANO DE OBRA TRABAJADOR
JORNAL $ 60.000,00 $ 48.000,00
OBREROS (2) OFICIAL
PRESTACI ONES 185% 185%
JORNAL TOTAL 111.000,00 88.800,00
RENDIMIENTO Vr. UNITARIO 120,00 925,00 120,00 740,00 SUBTOTAL $
1.665,00
TOTAL COSTO DIRECTO $
15.390,68
V. COSTOS INDIRECTOS Descripción
Porcentaje 20% 5% 5%
ADMINISTRACION IMPREVISTOS UTILIDAD
111
Valor Total 3.078,14 769,53 769,53 SUBTOTAL $
4.617,20
Precio Unitario Total Aproximado al peso $
20.008,00
FUNDACION UNIVERSITARIA AGRARIA MUNICIPIO DE VILLANUEVA BARRIO EL MIRADOR ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS FECHA
0
0
0
DATOS ESPECÍFICOS ITEM 610.1
DESCRIPCIÓN RELLENO PARA ESTRUCTURAS (INCLUYE MATERIAL SELECCIONADO)
UNIDAD m3
CANTIDAD
I. EQUIPO DESCRIPCIÓN COMPACTADOR MANUAL VIBRATORIO (RANA) HERRAMIENTA MENOR (5%MO)
MARCA
TIPO
TARIFA/HORA 12.600,00
RENDIMIENTO 5,00
Vr. UNITARIO 2.520,00 792,03
SUBTOTAL $
3.312,03
PRECIO UNIT. 15.000,00 50,00
Vr. UNITARIO 19.500,00 1.500,00
SUBTOTAL $
21.000,00
II. MATERIALES DESCRIPCIÓN
UNIDAD m3 l
MATERIAL SELECCIONADO PARA RELLENO AGUA
CANTIDAD 1,300 30,000
III. TRANSPORTES MATERIAL
VOL. o PESO 1,30
MATERIAL SELECCIONADO PARA RELLENO
3
DISTANCIA M o Ton/Km 9,00 11,70
TARIFA 952,38 SUBTOTAL $
Vr. UNITARIO 11.142,86 11.142,86
RENDIMIENTO 16,00 16,00
Vr. UNITARIO 10.290,63 5.550,00
SUBTOTAL $
15.840,63
TOTAL COSTO DIRECTO $
51.295,51
IV. MANO DE OBRA TRABAJADOR
JORNAL PRESTACIONES $ 89.000,00 185% $ 48.000,00 185%
OBREROS (3) OFICIAL
JORNAL TOTAL 164.650,00 88.800,00
V. COSTOS INDIRECTOS Descripción
Porcentaje 20% 5% 5%
ADMINISTRACION IMPREVISTOS UTILIDAD
112
Valor Total 10.259,10 2.564,78 2.564,78 SUBTOTAL $
15.388,65
Precio Unitario Total Aproximado al peso $
66.684,00
FUNDACION UNIVERSITARIA AGRARIA MUNICIPIO DE VILLANUEVA BARRIO EL MIRADOR ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS FECHA
DATOS ESPECÍFICOS DESCRIPCIÓN
ITEM
630.4
UNIDAD
GRUPO DE AJUSTE
CONCRETO 4000
CANTIDAD
m³
I. EQUIPO DESCRIPCIÓN
MARCA
TIPO
FORMALETA HERRAMIENTA MENOR BOMBA DE CONCRETO EQUIPO DE MEZCLADO VIBRADOR DE CONCRETO
TARIFA/HORA
GL GL GL GL GL
$ $ $ $ $
RENDIMIENTO
48.000,00 5.000,00 51.000,00 51.000,00 19.000,00
1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
Vr. UNITARIO
$ $ $ $ $
48.000,00 5.000,00 51.000,00 51.000,00 19.000,00
SUBTOTAL $ $
174.000,00
II. MATERIALES DESCRIPCIÓN
UNIDAD
CEMENTO ARENA TRITURADO AGUA ADITIVO PASTIFICANTE RETARDANTE, CURADOR
CANTIDAD
Kg m³ m³ lt GL
368,00 0,55 0,85 70,00
PRECIO UNIT.
$ $ $ $ 1 $
625,00 46.700,00 54.000,00 50,00 21.600,00 SUBTOTAL $
Vr. UNITARIO
$ $ $ $ $ $
230.000,00 25.685,00 45.900,00 3.500,00 21.600,00 326.685,00
III. TRANSPORTES MATERIAL
VOL. o PESO
TRANSPORTES INTERNOS TRANSPORTE AGREGADOS
GLOBAL 1,40
M 3 o Ton/Km
DISTANCIA
9,65
13,51
TARIFA
$
$ 1.200,00 $ SUBTOTAL $ $
Vr. UNITARIO
15.000,00 16.212,00 31.212,00
IV. MANO DE OBRA TRABAJADOR
OFICIAL (2) AYUDANTE (7)
JORNAL
$ $
94.000,00 207.000,00
PRESTACIONES
JORNAL TOTAL
1,85 $ 1,85 $
173.900,00 382.950,00
RENDIMIENTO
Vr. UNITARIO
5,50 $ 5,50 $ SUBTOTAL $ $
31.618,00 69.627,00 101.245,00
TOTAL COSTO DIRECTO $ $
633.142,00
V. COSTOS INDIRECTOS Porcentaje 20% $ 5% $ 5% $
Descripción ADMINISTRACION IMPREVISTOS UTILIDAD
113
Valor Total 126.628,00 31.657,00 31.657,00 SUBTOTAL $ $
189.942,00
Precio Unitario Total Aproximado al peso $ $
823.084,00
FUNDACION UNIVERSITARIA AGRARIA MUNICIPIO DE VILLANUEVA BARRIO EL MIRADOR ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS FECHA
DIRECCION OPERATIVA
UNIDAD EJECUTORA:
0
0
DIRECCIÓN TERRITORIAL:
0
NARIÑO
DATOS ESPECÍFICOS
ITEM
DESCRIPCIÓN
UNIDAD
640,1
ACERO DE REFUERZO Fy=420 Mpa
kg
CANTIDAD
I. EQUIPO DESCRIPCIÓN
MARCA
TIPO
TARIFA/HORA
RENDIMIENTO
Vr. UNITARIO
HERRAMIENTA MENOR (2% MO)
19,98
CIZALLA
2.500,00
25,00
100,00
SUBTOTAL $
119,98
II. MATERIALES DESCRIPCIÓN
UNIDAD
ACERO DE REFUERZO ALAMBRE NEGRO
CANTIDAD
PRECIO UNIT.
Vr. UNITARIO
KG
1,050
3.000,00
3.150,00
KG
0,030
3.900,00
117,00
SUBTOTAL $
3.267,00
III. TRANSPORTES MATERIAL
VOL. o PESO
ACERO
1,05
M 3 o Ton/Km
DISTANCIA 19,0
TARIFA
19,95
Vr. UNITARIO
4,00
79,80
SUBTOTAL $
79,80
IV. MANO DE OBRA TRABAJADOR
JORNAL
PRESTACIONES
JORNAL TOTAL
Vr. UNITARIO
RENDIMIENTO
OBREROS (2)
$ 60.000,00
185%
111.000,00
200,00
555,00
OFICIAL (1)
$ 48.000,00
185%
88.800,00
200,00
444,00
SUBTOTAL $
999,00
TOTAL COSTO DIRECTO $
4.465,78
V. COSTOS INDIRECTOS Porcentaje
Descripción ADMINISTRACION
Valor Total
20%
893,16
IMPREVISTOS
5%
223,29
UTILIDAD
5%
114
223,29 SUBTOTAL $
1.339,73
Precio Unitario Total Aproximado al peso $
5.806,00
FUNDACION UNIVERSITARIA AGRARIA MUNICIPIO DE VILLANUEVA BARRIO EL MIRADOR ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS FECHA
FECHA CIERRE DE LICITACIÓN Y/O SELECCIÓN ABREVIADA DATOS ESPECÍFICOS
672,1
GRUPO DE AJUSTE
DESCRIPCIÓN
ITEM
BORDILLOS
UNIDAD
CANTIDAD
m
I. EQUIPO DESCRIPCIÓN
MARCA
TIPO
TARIFA/HORA
RENDIMIENTO
HERRAMIENTA MENOR (5% MO) SUBTOTAL $
Vr. UNITARIO
$
422,42
$
422,42
II. MATERIALES DESCRIPCIÓN
UNIDAD
CONCRETO CLASE F MORTERO 1;3 CEMENTO ASFALTICO 60-70
m³ m³ kg
CANTIDAD
0,12 $ 0,02 $ 0,50 $
PRECIO UNIT.
Vr. UNITARIO
378.000,00 $ 302.000,00 $ 2.300,00 $
45.360,00 6.040,00 1.150,00
$
52.550,00
SUBTOTAL $ III. TRANSPORTES MATERIAL
VOL. o PESO
DISTANCIA
M 3 o Ton/Km
TARIFA
Vr. UNITARIO
SUBTOTAL $
$
-
IV. MANO DE OBRA TRABAJADOR
OBREROS (3) OFICIAL
JORNAL
$ $
89.000,00 48.000,00
PRESTACIONES
JORNAL TOTAL
Vr. UNITARIO
RENDIMIENTO
1,85 $ 164.650,00 1,85 $ 88.800,00
30,00 $ 30,00 $
5.488,33 2.960,00
$
8.448,33
TOTAL COSTO DIRECTO $ $
61.420,75
SUBTOTAL $
V. COSTOS INDIRECTOS Porcentaje
Descripción
ADMINISTRACION IMPREVISTOS UTILIDAD
20% $ 5% $ 5% $
Valor Total
12.284,15 3.071,04 3.071,04 $
18.426,23
Precio Unitario Total Aproximado al peso $ $
79.847,00
SUBTOTAL $
115
FUNDACION UNIVERSITARIA AGRARIA MUNICIPIO DE VILLANUEVA BARRIO EL MIRADOR ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS FECHA
0
0
0
DATOS ESPECÍFICOS ITEM
DESCRIPCIÓN LINEA DE DEMARCACIÓN CON PINTURA ACRILICA
UNIDAD m
CANTIDAD
I. EQUIPO DESCRIPCIÓN VEHICULO DELINEADOR CON DOS BOQUILLAS CAMIONETA HERRAMIENTA MENOR (10%MO)
MARCA
TIPO
TARIFA/HORA 108.000,00 42.000,00
RENDIMIENTO 1.650,00 1.650,00
Vr. UNITARIO 65,45 25,45 3,50
SUBTOTAL $
94,41
PRECIO UNIT. 3.600,00 70.200,00 16.700,00
Vr. UNITARIO 324,00 982,80 7,01
SUBTOTAL $
1.313,81
II. MATERIALES DESCRIPCIÓN
UNIDAD kg gl gl
ESFERAS REFLECTIVAS PINTURA ACRILICA PURA PARA TRAFICO DISOLVENTE PARA PINTURA (3%)
CANTIDAD 0,090 0,014 0,00042
III. TRANSPORTES MATERIAL
VOL. o PESO
3
DISTANCIA M o Ton/Km
TARIFA
Vr. UNITARIO
SUBTOTAL $
0,00
RENDIMIENTO 13.200,00 13.200,00 13.200,00
Vr. UNITARIO 16,82 10,93 7,29
IV. MANO DE OBRA TRABAJADOR
JORNAL $ 120.000,00 $ 78.000,00 $ 52.000,00
OBREROS (4) OPERADOR EQUIPO OPERADOR PISTOLAS
PRESTACION ES 185% 185% 185%
JORNAL TOTAL 222.000,00 144.300,00 96.200,00
SUBTOTAL $
35,04
TOTAL COSTO DIRECTO $
1.443,26
V. COSTOS INDIRECTOS Descripción
Porcentaje 20% 5% 5%
ADMINISTRACION IMPREVISTOS UTILIDAD
116
Valor Total 288,65 72,16 72,16 SUBTOTAL $
432,98
Precio Unitario Total Aproximado al peso $
1.876,00
FUNDACION UNIVERSITARIA AGRARIA MUNICIPIO DE VILLANUEVA BARRIO EL MIRADOR ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS FECHA
0
0
0
DATOS ESPECÍFICOS
ITEM 900,1
DESCRIPCIÓN
UNIDAD
TRANSPORTE DE MATERIALES PROVENIENTES DE LA EXCAVACION DE LA EXPLANACION, CANALES Y PRESTAMOS, ENTRE CIEN METROS (100 m) Y MIL METROS (1.000 m) DE DISTANCIAS
CANTIDAD
m3 - E
I. EQUIPO DESCRIPCIÓN
MARCA
TIPO
TARIFA/HORA
VOLQUETA
60.000,00
RENDIMIENTO
Vr. UNITARIO
42,00
1.428,57
SUBTOTAL $
1.428,57
II. MATERIALES UNIDAD
CANTIDAD
PRECIO UNIT.
Vr. UNITARIO
SUBTOTAL $
0,00
III. TRANSPORTES MATERIAL
VOL. o PESO
DISTANCIA
M 3 o Ton/Km
TARIFA
Vr. UNITARIO
SUBTOTAL $
0,00
IV. MANO DE OBRA TRABAJADOR
JORNAL
PRESTACIONE S
JORNAL TOTAL
Vr. UNITARIO
RENDIMIENTO
SUBTOTAL $
0,00
TOTAL COSTO DIRECTO $
1.428,57
V. COSTOS INDIRECTOS Porcentaje
Descripción ADMINISTRACION
Valor Total
20%
285,71
IMPREVISTOS
5%
71,43
UTILIDAD
5%
117
71,43 SUBTOTAL $
428,57
Precio Unitario Total Aproximado al peso $
1.857,00
16.
ESPECIFICACIONES TECNICAS
Para el desarrollo de este proyecto se exige la construcción de un pavimento rígido según las normas INVIAS, por lo tanto los proponentes deben acreditar experiencia tanto como constructores de este tipo de trabajo como productores de agregados pétreos. Cabe resaltar que el futuro contratista debe verificar la calidad de los agregados a utilizar. Se describen seguidamente algunas especificaciones importantes de los principales ítems del proyecto.
16.1. EXCAVACIONES SIN CLASIFICAR DE LA EXPLANACIÓN, CANALES Y PRÉSTAMOS.
Este trabajo consiste en el conjunto de las actividades de excavar, remover, cargar, transportar hasta el límite de acarreo libre y colocar en los sitios de disposición o desecho, los materiales provenientes de los cortes requeridos para la explanación, canales y prestamos, indicados en los planos y secciones transversales del proyecto, con las modificaciones que ordene el Interventor. Incluye, además, las excavaciones necesarias para el ensanche o modificación del alineamiento horizontal o vertical de calzadas existentes. (Ver artículo INV 21007).
118
- Equipo: Será el más adecuado para la excavación, previamente aprobado por interventor (artículo INV- 210.3). - Controles: verificar que los trabajos se encuentren dentro de los alineamientos prescritos; verificar tipo de material extraído, verificar compactación del fondo de la excavación. Ver artículo NV-210.5; 210.5.1. La forma de pago será por m3. Ver INV-210.1.
16.2. EXCAVACIONES VARIAS EN MATERIAL COMÚN EN SECO.
16.3. EXCAVACIÓN DE CALZADA EXISTENTE.
Este trabajo consiste en la escarificación, la conformación, renivelación y compactación del afirmado existente, con o sin adición de material de afirmado o de subbase granular; así como la conformación o reconstrucción de cunetas. Equipo: Normalmente, el equipo requerido para la conformación de la calzada incluye elementos para la explotación de materiales, equipos para cargue, transporte, extensión, humedecimiento y compactación del material, así como herramientas menores. Además rige lo del numeral 300.2 del artículo 300. Controles: se aplica todo lo pertinente del numeral300.5.1 del artículo 300.
119
16.4. TRANSPORTE DE MATERIALES DE LA EXPLANACIÓN CANALES Y PRÉSTAMOS (MÁS DE 1000 M) Este trabajo consiste en el transporte de los materiales provenientes de la excavación de la explanación; canales y el transporte de los materiales provenientes de éstos. -Equipo: serán vehículos suficientes sujetos a la aprobación del interventor, deberán cumplir las exigencias del artículo (900.2) y cumplimiento del cronograma de trabajo. - Controles: rige el artículo 900.5; 900.5.1. - Forma de Pago: metro cúbico – Kilómetro.
16.5. LA SUBBASE GRANULAR
Este trabajo consiste en el suministro, transporte, colocación, humedecimiento o aireación, extensión y conformación, compactación y terminado de material de subbase granular aprobado sobre una superficie preparada, en una o varias capas, de conformidad con los alineamientos, pendientes y dimensiones indicados en los planos y demás documentos del proyecto o establecidos por el Interventor. Equipo: deberá cumplir con las exigencias de la especificación, de acuerdo a los procedimientos de construcción adoptados, artículo INV-300; 300.3 y artículo 313.3. Controles: verificación funcionamiento de equipo, control de espesor de excavación y capa, control de compactación, ver artículo 300, numeral 300.5.1 y numeral 330.5.2.2del artículo 330-07.
120
16.6. PAVIMENTO DE CONCRETO HIDRÁULICO
Este trabajo consiste en la elaboración, transporte, colocación y vibrado de una mezcla de concreto hidráulico en forma de losas, como capa de rodadura de la estructura de un pavimento rígido, con o sin refuerzo; la ejecución y el sellado de juntas; el acabado; el curado y las demás actividades necesarias para la correcta construcción del pavimento de concreto hidráulico, de acuerdo con los alineamientos, cotas, secciones y espesores indicados en los planos del proyecto o ajustados por el Interventor. Equipo: Está constituido por reglas o rodillos vibratorios que se desplazan sobre las formaletas fijas y producen simultáneamente la compactación y la nivelación de la superficie del pavimento. Deberán tener el peso adecuado y contar con sus sistemas de vibración en apropiado estado de funcionamiento. Rige lo establecido en el numeral500.3 del artículo INV-500-07. Controles: Durante la ejecución del trabajo se deberán realizar los controles necesarios para garantizar la calidad y durabilidad del pavimento, éstos son: calidad de agregados, calidad de agua, calidad de cemento, control sobre el diseño de mezcla a utilizar, ajustes al diseño, toma de muestras para verificación de resistencia del concreto; control sobre el asentamiento de la mezcla y dosificación en obra; limpieza de la superficie, curado de las losas, sellado de juntas; regirse con el artículo INV-500- 07 y los numerales de éste donde se describen todos los requerimientos.
121
16.7. ACERO DE REFUERZO.
Este trabajo consiste en el suministro, transporte, almacenamiento, corte, doblamiento y colocación de barras de acero en estructuras de concreto, en concordancia con los planos del proyecto, de esta especificación y de las instrucciones y recomendaciones dadas por el Interventor. Equipo: Se requiere de equipo adecuado para el corte y doblado de las barras de refuerzo. Si se autoriza el empleo de soldadura, el Constructor deberá disponer del equipo apropiado para dicha labor. Se requieren, además, elementos que permitan asegurar correctamente el refuerzo en su posición, así como herramientas menores. Controles: verificación del perfecto funcionamiento del equipo, calidad del acero, verificación de área de recubrimiento, verificación corte y doblado. Ver numeral 640.5 y demás numerales correspondientes, artículo INV-640-07.Forma de pago: kilogramo; 640.3
16.8. BORDILLOS
Descripción. Este trabajo consiste en la construcción de bordillos de concreto, en los sitios y con las dimensiones, alineamientos y cotas indicados en los planos u ordenados por el Interventor. Equipo: Al respecto, rige todo lo que sea aplicable del numeral 630.3 del Artículo 630,“Concreto estructural”.
122
Los bordillos también podrán ser prefabricados, caso en el cual se deberá disponer de formaleta metálica que permita su confección con las dimensiones especificadas. Se podrán emplear, además, máquinas que fundan los bordillos en el lugar. Controles: Resultan aplicables los descritos en el numeral 630.5.1 del Artículo INV_630 -07-; remitirse al artículo 672, numeral 672.5.2 y siguientes. Forma de pago. El pago se hará al precio unitario del contrato, por toda obra ejecutada de acuerdo con el artículo INV 672 -07 y aceptada a satisfacción por el Interventor. Este ítem se pagará por metro lineal (m).
16.9. REALCE DE CÁMARAS.
El trabajo consiste en el realce en ladrillo de cámaras que estén por debajo de la cota establecida para la estructura del pavimento. Equipo: este trabajo se hará de forma manual, con el personal idóneo para realizar dicha labor. Controles: se tendrá en cuenta lo referente a calidad de los elementos como son el ladrillo a utilizar; calidad del concreto.
123
17.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
- El proyecto de pavimentación del barrio El Mirador del municipio de Villanueva es de vital importancia para el desarrollo local y para beneficio de los habitantes y usuarios del sector. Eleva el nivel de vida y protege ambiental y socialmente a la comunidad. El proyecto en su aspecto de diseño esta ajustado a las normas del INVIAS, en cuanto al diseño geométrico se utilizaron elementos como las espirales que son curvas de transición que dan confort de operación de automóviles. - Según las condiciones del diseño se logra una sección y una estructura adecuada a las necesidades de la comunidad., cuyos parámetros más importantes son: - Ancho de calzada = 6.0 m - Bombeo normal - Sardineles de confinamiento - Pendiente entre 0.35% y 1.5%máxima
Para el diseño del pavimento rígido se aplicaron dos alternativas una la de INVIAS y otra la de la PCA, dando como resultado lo siguiente:
124
Tabla No. 23. Capas de pavimento
Capa de pavimento
Método Invias Método de la PCA
LOSA DE CONCRETO
0.20 m
0.18 m
SUBBASE GRANULAR
0.15 m
0.15 m
Con base en lo anterior, se define y recomienda la construcción de una estructura compuesta así: Placa de concreto de 0.20 m Capa de subbase granular de 0.15 m. Se anexa los cuidados con las juntas transversales y longitudinales para los aspectos constructivos. Se recomienda usar las especificaciones constructivas de INVIAS para la ejecución del proyecto. Es aconsejable que antes de comenzar cualquier trabajo se rectifique que las redes de servicios públicos existan y que además obedezcan a planes maestros para que con el futuro se eviten demoliciones.
125
18.
BIBLIOGRAFÍA
MONTEJO FONSECA Alfonso, Ingeniería de pavimentos para carreteras, 2010. ARENAS LOZANO Hugo, Teoría de los pavimentos. 1998. Universidad del Cauca. INVIAS, Manual de diseño geométrico, 2008. INVIAS INVIAS, Manual de diseño de pavimento RIGIDO para medianos y bajos volúmenes de tránsito, 2010. INVIAS
126
19.
-
REPORTE DE MOVIMIENTO DE TIERRAS
-
PLANO PLANTA DEL BARRIO -
-
ANEXOS
PLANOS DE PERFILES
PLANOS DE SECCIONES TRANSVERSALES
127