DEDICATORIAEste proyecto va dedicado a la prestigiosa ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE UCAYALI, a todas las autoridades y docentes que desarrollan sus labores en esta honorable institucin, ya que toda labor estudiantil lograr resaltar nuestra escuela rumbo a la acreditacin y por consecuencia al mejoramiento y reconocimiento que lo tenemos merecidos.NDICEINTRODUCCIN11 OBJETIVOS....12 OBJETIVOS ESPECFICOS..12MARCO REFERENCIAL.13

ANLISIS DE LAS ESTRUCTURAS DE PAVIMENTOS COMO ALTERNATIVA DE DISEO PARA LA REGIN UCAYALI (JR. IQUITOS CDA 7-27)ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

I. INTRODUCCIN

El jirn Iquitos est ubicado en el distrito de Yarinacocha, siguiendo la misma direccin del Hospital del mismo distrito este sector de gran importancia para la organizacin de la ciudad ya que corresponde a una va arterial menor, lo que la convierte en una red vial de gran necesidad para la economa y el confort de los habitantes.

Para garantizar que la va ofrezca un nivel de serviciabilidad adecuado que genere bienestar, confort y seguridad tanto al comercio, al turismo y al transporte urbano, es necesaria una va que se encuentre en buen estado y que se ajuste a las condiciones tanto del trnsito, nivel de importancia y tipo de terreno.

Con el objetivo de conseguir una va que se acomode a las condiciones a la cuales es sometida, se realiza un estudio para el diseo de una pavimento flexible con el mtodo del AASHTO y junto al mtodo del INSTITUTO DEL ASFALTO.

La presente investigacin tiene como objetivo mostrar los diseos de los pavimentos flexibles para un periodo de diseo de 20 aos, para el distrito de Yarinacocha, que permitan sustituir la va actual que no presenta condiciones adecuadas. Para esto primero se hace necesario un anlisis del trnsito proyectado a un periodo de diseo de 20 aos con conversin del trnsito a ejes equivalentes , un estudio de geotcnico el cual se hace por medio de una caracterizacin de los apiques que permiten determinar las condiciones de las subrasante, incluyendo ensayos de consistencia, granulometra, CBR.

II. OBJETIVOS

2.1. OBJETIVO GENERAL

Disear la estructura de pavimento flexible para 2.5 Km de la va (JR. IQUITOS CDA 7 - 27) que conduce desde el parque LAS PALMERAS, hasta la interseccin con Av. 3 de Noviembre, teniendo en cuenta en su diseo la ptima eleccin entre el MTODO AASHTO y el del INSTITUTO DEL ASFALTO.

2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS

Determinar las condiciones geotcnicas del terreno por medio de ensayos y anlisis del suelo.

Por medio de apiques caracterizar la subrasante y las capas del terreno.

Determinar el tipo transito, volumen y las cargas a las que el pavimento ser sometido durante el periodo de diseo.

Determinar los espesores de las capas del pavimento, por medio de los diferentes mtodos de la AASHTO y mtodo del INSTITUTO DEL ASFALTO

Determinar los materiales del diseo de pavimentos.

III. MARCO TERICO

3.1 ESTUDIOS GEOTCNICOS:Al evaluar un pavimento existente la exploracin del suelo y los ensayos de laboratorio realizados a los distintos materiales utilizados en las capas del pavimento juegan un papel muy importante, debido a que stos proporcionan informacin de gran valor a la hora de tomar decisiones con respecto al estado en que se encuentran los materiales de la estructura de pavimento.

Para la obtencin de la informacin geotcnica bsica de las propiedades del suelo, deben efectuarse ensayos de campo y laboratorio que determinen su distribucin y propiedades fsicas. Una investigacin de suelos debe comprender:

Determinacin del perfil del suelo: La cual consiste en ejecutar perforaciones en el terreno, con el objeto de determinar la cantidad y extensin de los diferentes tipos del suelo, la forma como estos estn dispuestos en capas y la determinacin de aguas freticas. Lgicamente, la ubicacin, profundidad y nmero de perforaciones deben ser tales que permitan determinar toda variacin importante de la calidad de los suelos. Toma de muestras de las diferentes capas de suelos: En cada perforacin deber tomarse muestras representativas de las diferentes capas encontradas. Las muestras pueden ser de dos tipos: Alteradas e inalteradas.

En vas se recomienda hacer sondeos con espaciamientos entre 350 y 600 m, teniendo en cuenta las semejanzas del material a partir de uno de los cortes presentes. En general, las muestras obtenidas sirven para determinar las propiedades y clasificacin del material extrado valindose de los siguientes ensayos:

Humedad natural. Granulometra. Limites de consistencia. Humedad Natural.

3.1.1. CARACTERIZACIN GEOTCNICA

3.1.1.1. Tamao de las partculas de suelos

Los tamaos de las partculas que conforman un suelo, varan en un amplio rango. Los suelos, en general, son llamados grava, arena, limo o arcillas, dependiendo del tamao predominante de las partculas. La tabla 1 muestra los lmites de tamao de suelo separado desarrollados por el Instituto tecnolgico de Massachusetts y la Asociacin de Funcionarios del Transporte y Carreteras Estatales (AASHTO).

3.1.1.2. Curva de distribucin granulomtrica

Los resultados del anlisis mecnico se presentan generalmente en graficas semilogaritmicas como curvas de distribucin granulomtrica. Los dimetros de las partculas se grafican en escala logartmica y el porcentaje correspondiente de finos en escala aritmtica.

3.1.1.3. Consistencia del suelo

Albert Mauritz Atterberg desarrollo un mtodo para describir la consistencia de los suelos de grano fino con contenidos de agua variables a muy bajo contenido de agua, el suelo se comporta mas como un slido frgil. Cuando el contenido de agua es muy alto, el suelo y el agua fluyen como un lquido. Por tanto, dependiendo del contenido de agua, la naturaleza del comportamiento del suelo se clasifica arbitrariamente en cuatro estados bsicos, denominados slidos, semislido, plsticos y liquido.

Limite liquido (LL): Se define como el contenido de agua de un suelo fino, para el cual su resistencia al corte es aproximadamente de 25 g/cm2 Limite platico (PL): Se define como el contenido de agua, en porcentaje, con el cual el suelo, al ser enrollado en rollitos de 3.2 mm de dimetro, se desmorona. Es el lmite inferior de la etapa plstica del suelo. Limite de contraccin (SL): La masa de suelo se contrae conforme se pierde gradualmente el agua del suelo. Con una prdida continua de agua, se alcanza una etapa de equilibrio en la que ms prdida de agua conducir a que no haya cambio de volumen.

3.1.1.4. Clasificacin del suelo

Los suelos con propiedades similares se clasifican en grupos y subgrupos basados en su comportamiento ingenieril. Los sistemas de clasificacin proporcionan un lenguaje comn para expresar en forma concisa las caractersticas generales de los suelos, que son infinitamente variadas sin una descripcin detallada. Actualmente, dos sistemas de clasificacin que usan la distribucin por tamao de grano y plasticidad de los suelos son usados comnmente por los ingenieros de suelos. Estos son el sistema de clasificacin AASHTO y el sistema unificado de clasificacin de suelos. Los ingenieros geotcnicos usualmente prefieren el sistema unificado.

Sistema unificado de clasificacin de suelos

La forma original de este sistema fue propuesto por Casagrande en 1942 para usar en la construccin de aeropuertos emprendida por el cuerpo de ingenieros del ejrcito durante la segn guerra mundial. El sistema unificado de clasificacin se presenta en las siguientes tablas; clasifica los suelos en dos amplias categoras:

1. Suelos de grano grueso, tipo grava o arenosos con menos del 50% pasando por la malla No. 200. Los smbolos de grupo comienzan con un prefijo G o S.G significa grava o suelo gravoso y S significa arena o suelo arenoso.

2. Suelos de grano fino, con el 50% o ms pasando por la malla No. 200. Los smbolos de grupos comienzan con un prefijo M, que significa limo inorgnico, C para arcilla inorgnica u O para limos y arcillas orgnicos. El smbolo Pt se usa para turbas, lodos y otros suelos altamente orgnicos.

Otros smbolos son tambin usados para la clasificacin:

W: bien graduado P: mal gradado L: baja plasticidad (limite liquido menor que 50) H: alta plasticidad (limite liquido mayor que 50)

Para la clasificacin apropiada con este sistema, debe conocerse algo o todo de la informacin siguiente:

1. Porcentaje de grava, es decir, la fraccin que pasa la malla de 76.2 mm y es retenido en la malla No. 4 (abertura de 4.75mm)

2. Porcentaje de arena, es decir, la fraccin que pasa la malla No. 4 (abertura de 4.75mm) y es retenido en la malla, No. 200 (abertura de 0.075mm)3. Porcentaje de limo y arcilla, es decir, la fraccin de finos que pasan la malla No.200 (abertura de 0.075 mm)

4. Coeficiente de uniformidad (Cu) y coeficiente de curvatura (Cz)

5. Limite lquido e ndice de plasticidad de la porcin de suelo que pasa la malla No. 40.

Los smbolos de grupo para suelos tipo grava de grano grueso son GW, GP, GM, GC, GC-GM, GW-GM, GW-GC, GP-GM, y GP-GC. Similarmente, los smbolos de grupos para suelos de grano fino son CL, ML, OL, CH, MH, OH, CL-ML y Pt.

3.2. PAVIMENTOS

Un pavimento est constituido por un conjunto de capas superpuestas, relativamente horizontales, que se disean y constituyen tcnicamente con materiales apropiados y adecuadamente compactados. Estas estructuras estratificadas se apoyan sobre la subrasante de una va obtenida por el movimiento de tierras en el proceso de exploracin y que han de resistir adecuadamente los esfuerzos que las cargas repetidas del trnsito le transmiten durante el periodo para el cual fue diseada la estructura del pavimento. Un pavimento debe cumplir adecuadamente sus funciones deben reunir los siguientes parmetros:

Ser resistente a la accin de las cargas impuestas por el transito

Ser resistente ante los agentes de intemperismo.

Presentar una textura superficial adaptada a las velocidades previstas de circulacin de los vehculos, por cuanto ella tiene una decisiva influencia en la seguridad vial. Adems debe ser resistente al desgaste producido por el efecto abrasivo de las llantas de los vehculos.

Debe presentar una regularidad superficial, tanto transversal como longitudinal, que permitan una adecuada comodidad a los usuarios en funcin de las longitud es de onda de las deformaciones y de la velocidad de circulacin.

Debe ser durable.

Debe ser econmico.

El ruido de rodadura, en el interior de los vehculos que afectan al usuario, as como en el exterior, que influyen en el entorno, deber ser adecuadamente moderado.

Deber poseer el color adecuado para evitar reflejos y deslumbramiento y ofrecer una adecuada seguridad al trnsito.

3.2.1. CLASIFICACIN DE LOS PAVIMENTOS

En nuestro medio los pavimentos se clasifican en: pavimentos flexibles, semirrgido, rgidos y articulados.

Pavimentos flexibles: Este tipo de pavimentos estn formados por una carpeta bituminosa apoyada generalmente sobre dos capas no rgidas, la base y la sub base. No obstante puede prescindirse de cualquiera de estas dependencias de las necesidades particulares de cada obra.

Funciones de las capas de un pavimento flexible:

Subbase granular Capa de transicin: la subbase bien diseada impide la penetracin de los materiales que constituyen la base con los de la subrasante y por otra parte, acta como filtro de la base impidiendo que los finos de la subrasante la contaminen menoscabando su calidad.

Disminucin de la deformacin: algunos cambios volumtricos de la capa subrasante, generalmente asociados a cambios en su contenido de agua (expansiones), o a cambios externos de temperatura, pueden absorberse con la capa subbase, impidiendo que dichas deformaciones se reflejen en la superficie de rodamiento.

Resistencia: la subbase debe soportar los esfuerzos transmitidos por las cargas de los vehculos a travs de las capas superiores y transmitidas a un nivel adecuado de la subrasante.

Base granular

Resistencia: la funcin fundamental de la base granular de un pavimento consiste en proporcionar un elemento resistente que transmita a la subbase y a la subrasante los esfuerzos producidos por el transito en una intensidad apropiada.

Carpeta Asfltica Superficie de rodadura: la carpeta debe proporcionar una superficie uniforme y estable al trnsito, de textura y color conveniente y resistir los efectos abrasivos del trnsito.

Resistencia: su resistencia a la tensin complementa la capacidad estructural del pavimento.

Impermeabilidad: hasta donde sea posible, debe impedir el paso del agua al interior del pavimento.

3.3. DISEO MARSHALLEl concepto del mtodo Marshall para diseo de mezclas de pavimentacin fue formulado por Bruce Marshall, ingeniero de asfaltos del Departamento de Autopistas del estado de Mississippi. El cuerpo de ingenieros de Estados Unidos, a travs de una extensiva investigacin y estudios de correlacin, mejor y adicion ciertos aspectos al procedimiento de prueba Marshall y desarrollo un criterio de diseo de mezclas.

El mtodo original de Marshall, slo es aplicable a mezclas asflticas en caliente para pavimentacin que contengan agregados con un tamao mximo de 25 mm (1) o menor.

El mtodo modificado se desarroll para tamaos mximo arriba de 38 mm (1.5). Est pensado para diseo en laboratorio y control de campo de mezclas asflticas en caliente con graduacin densa. Debido a que la prueba de estabilidad es de naturaleza emprica, la importancia de los resultados en trminos de estimar el comportamiento en campo se pierde cuando se realizan modificaciones a los procedimientos estndar. El mtodo Marshall utiliza especmenes de prueba estndar de una altura de 64 mm (2 ) y 102 mm (4) de dimetro. Se preparan mediante un procedimiento especfico para calentar, mezclar y compactar mezclas de asfalto-agregado. (ASTM D1559). Los dos aspectos principales del mtodo de diseo son, la densidad-anlisis de vacos y la prueba de estabilidad y flujo de los especmenes compactados. La estabilidad del espcimen de prueba es la mxima resistencia en N (lb) que un espcimen estndar desarrollar a 60C cuando es ensayado. El valor de flujo es el movimiento total o deformacin, en unidades de 0.25 mm (1/100) que ocurre en el espcimen entre estar sin carga y el punto mximo de carga durante la prueba de estabilidad.

3.4 ANLISIS DE TRFICO

La primera preocupacin es el nmero y pesos de cargas del eje, esperados a ser aplicados al pavimento durante un perodo de tiempo dado. Tpicamente ellos van de ligero (menos de 9 kN [2000 lb]) a pesado (ms de los lmites legales). Investigaciones han mostrado que el efecto en el rendimiento del pavimento de una carga del eje de cualquier masa puede representarse por el nmero de aplicaciones de carga de eje equivalente a 80 kN (18000 lb) (EAL). Por ejemplo, una aplicacin de un eje simple de 89 kN (20000 lb) es igual a 1.5 aplicaciones de un eje simple de 80 kN (18000 lb). Recprocamente, toma casi cuatro aplicaciones de un eje simple de 58 kN (13000 lb) para igualar una aplicacin de un eje simple de 80 kN (18000 lb).

El procedimiento de anlisis de trfico incorpora cargas de ejes simples equivalentes a 80 kN (18000 lb). Por consiguiente, es necesario saber el nmero de vehculos, o el nmero y peso de las cargas del eje, esperadas en la nueva facilidad de la carretera.

3.4.1. ESTIMACIONES DEL VOLUMEN DE TRFICO

Perodo de Anlisis Al inicio del proyecto se define un Periodo de Anlisis, de acuerdo a la importancia de la carretera, la confiabilidad de las proyecciones de trfico y la disponibilidad de recursos. La vida del pavimento o periodo de anlisis puede extenderse indefinidamente, a travs de obras de rehabilitacin, hasta que la carretera quede por cambios en su geometra.

Periodo de Diseo

Un pavimento puede disearse para soportar los efectos acumulativos del trfico para cualquier periodo de tiempo. El periodo seleccionado, en aos, se llama Periodo de Diseo, al trmino de ste, se espera que el pavimento requiera alguna accin de rehabilitacin mayor, como por ejemplo una sobre-carpeta de refuerzo para restaurar su condicin.

Carril de Diseo

Para calles y carreteras de dos carriles, el Carril de Diseo puede ser cualquier carril de la facilidad del pavimento. Para las calles y carreteras de carriles mltiples es generalmente el carril externo. Bajo algunas condiciones los camiones pueden viajar ms en una direccin que en la otra. En muchos lugares, camiones cargados viajarn en una direccin y camiones vacos en la otra direccin. En la ausencia de datos especficos, la Tabla VI.1 puede usarse para determinar la proporcin relativa de camiones a ser esperados para el Carril del Diseo.

Crecimiento de Trfico

El crecimiento puede ser estimado para el diseo usando el Factor de Crecimiento dado en la Tabla VI.2. Estos factores multiplicados por la estimacin de trfico del primer ao (EAL) dar el nmero total de repeticiones de carga esperado durante el Perodo del Diseo.

3.4.2. ESTIMACIN DE EAL

El procedimiento de anlisis de trfico recomendado determina el nmero de aplicaciones de carga equivalente de eje simple de 80 kN (18000 lb) (EAL) a ser usado en la determinacin del espesor del pavimento. Estas condiciones son:

Factor de Camin.- El nmero de aplicaciones de carga equivalente de eje simple de 80 kN (18000 lb) contribuidas por una pasada de un vehculo.

Factor de Equivalencia de Carga.- El nmero de aplicaciones de carga equivalente de eje simple de 80 kN (18000 lb) contribuidas por una pasada de un eje.

Nmero de Vehculos.- El nmero total de vehculos involucrados.

EAL es calculado multiplicando el nmero de vehculos en cada clase de peso por el Factor del Camin apropiado y obteniendo la suma del producto:

EAL = (nmero de vehculos en cada clase del peso x Factor de Camin)

El Factor de Camin es determinado de los datos de distribucin de eje de peso usando los Factores de Equivalencia de Carga (Tabla VI.3). Un Factor del Camin promedio es calculado multiplicando el nmero de ejes en cada clase de peso por el Factor de Equivalencia de Carga apropiado y dividiendo la suma de los productos por el nmero total de vehculos involucrados:

El Factor de Equivalencia de carga puede obtenerse de la Tabla VI.3. La figura VI.4(a) muestra ejemplos de EAL para varios pesos de ejes, y la Figura IV-1(b) ilustra el clculo de un factor del camin para un camin simple usando el factor de equivalencia de carga de la Tabla VI.3. El procedimiento para el clculo de Factores del Camin se ilustra en la Tabla VI.4.

Pueden determinarse los Factores del camin para camiones individuales de cualquier tipo o para combinaciones de tipos de camiones (por ejemplo, unidades simples de 2 ejes, unidades simples de 3 ejes, unidades trailers-tractor de 5 ejes).

Se dan los Factores del Camin tpicos en la Tabla VI.5 para una variedad de camiones y clasificaciones de carretera.

El Factor de Camin promedio ms grande en la Tabla VI.5 es 2,21. Pero, un Factor de Camin en exceso ha sido reportado para caminos sujetados a los volmenes sumamente altos de camiones muy cargados. Bajo ciertas circunstancias, como caminos de entrada para operaciones comerciales pesadas, operaciones mineras, o caminos de extraccin de madera de los bosques, los Factores de Camin para los camiones cargados pueden exceder 5.0. Los datos limitados indican que en algunos casos un grupo de tractores semi-remolques de 5 ejes sumamente cargados puede consistir de tantos como dos tercios de peso bruto excediendo 329 kN (74000 lb). Varias combinaciones de mezcla de trfico normal ms ciertos porcentajes de estos vehculos muy cargados pueden usarse fcilmente para determinar los Factores del Camin Promedio que excedan 2,0 para propsitos de diseo.