Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniera Escuela de Ingeniera Civil

MEJORAMIENTO DE LAS CALLES DEL MUNICIPIO DE PATZICA, CHIMALTENANGO

Sergio Anbal Lpez Jerez Asesorado por Ing. Manuel Alfredo Arrivillaga Ochaeta

Guatemala, octubre de 2003

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

FACULTAD DE INGENIERA

MEJORAMIENTO DE LAS CALLES DEL MUNICIPIO DE PATZICA, CHIMALTENANGO

TRABAJO DE GRADUACIN PRESENTADO A JUNTA DIRECTIVA DE LA FACULTAD DE INGENIERA POR

SERGIO ANBAL LPEZ JEREZ ASESORADO POR EL ING. MANUEL ALFREDO ARRIVILLAGA OCHAETA AL CONFERRSELE EL TTULO DE INGENIERO CIVIL GUATEMALA, OCTUBRE DE 2003

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERA

NMINA DE JUNTA DIRECTIVADECANO: VOCAL PRIMERO: VOCAL SEGUNDO: VOCAL TERCERO: VOCAL CUARTO: VOCAL QUINTO: SECRETARIO: Ing. Sydney Alexander Samuels Milson Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos Lic. Amahm Snchez lvarez Ing. Julio David Galicia Celada Br. Kenneth Issur Estrada Ruiz Br. Elisa Yazminda Vides Leiva Ing. Pedro Antonio Aguilar Polanco

TRIBUNAL QUE PRACTIC EL EXAMEN GENERAL PRIVADODECANO: EXAMINADOR: EXAMINADOR: EXAMINADOR: SECRETARIO: Ing. Sydney Alexander Samuels Milson Inga. Carlos Salvador Gordillo Garca Ing. Mayra Garca de Sierra Ing. Luis Alfaro Vliz Ing. Pedro Antonio Aguilar Polanco

HONORABLE TRIBUNAL EXAMINADOR

Cumpliendo con los preceptos que establece la ley de la Universidad de San Carlos de Guatemala, presento a su consideracin mi trabajo de graduacin titulado:

MEJORAMIENTO DE LAS CALLES DEL MUNICIPIO DE PATZICA, CHIMALTENANGO

Tema que me fuera asignado por la direccin de la Escuela de Ingeniera Civil, con fecha 3 de septiembre de 2002.

Sergio Anbal Lpez Jerez

AGRADECIMIENTOS A

DIOS

Por haberme dado la vida, las fuerzas y la perseverancia, para alcanzar mis sueos y mis metas Por el amor, dedicacin y esfuerzo que me han brindado y lo siguen haciendo. Por la ayuda, paciencia comprensin que me han tenido. Por su ayuda incondicional. Por haberme permitido desarrollar el presente trabajo en su comunidad. y

MIS PADRES

MIS HERMANOS

AMIGOS

MUNICIPALIDAD DE PATZICA

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS FACULTAD DE INGENIERA

EL INGENIERO ALFREDO ARRIVILLAGA

Por guiarme con su experiencia y conocimiento en el desarrollo del presente documento.

ACTO QUE DEDICO A

MIS PADRES

Anbal Lpez Guzmn Mara Odilia Jerez Argueta Como una pequea muestra de sus mltiples sacrificios. Karol, Oscar, Diego, Mnica y Anbal. Que pronto nacer. Berta Mara Andrade Sagastume (Titi) Javier Santizo. Que gracias a Dios son muchos, pero en especial a: Daniel Alarcn, Rodolfo Caldern, Cesar Nij, Lester Aguilar y Sandra Sagastume.

MIS HERMANOS

MI HIJO ( A )

MI FUTURA ESPOSA

MI PRIMO

MIS AMIGOS

NDICE GENERAL

NDICE DE ILUSTRACIONES GLOSARIO RESUMEN OBJETIVOS

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

VII XI XV XVII XIX

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

INTRODUCCIN

1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

MONOGRAFA Historia del municipio Aspectos climticos Suelos 1.5.1 Recursos hidrolgicos del agua

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 2 2 3 4 6 7 7 8 9 10 10 11 11 12 13 13 15 16 19

Colindancias del municipio

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Determinacin de la calidad fsica y bacteriolgica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.6

Flora y fauna 1.6.1 1.6.2 Flora Fauna

1.7

Zonas de vida 1.7.1 1.7.2

Bosque hmedo montano bajo subtropical

Bosque muy hmedo montano bajo subtropical Agricultura Pecuaria Industria Comercio

1.8

Forma de vida de los pobladores 1.8.1 1.8.2 1.8.3 1.8.4

. . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.9 1.10 1.11

Educacin Salud Servicios

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

ASPECTOS GENERALES2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 Definicin de pavimento Tipos de pavimento Concepto de adoqun . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 23 26 28 33 34 35 35 36 38 39 39

Antecedentes histricos del pavimento de adoqun Uso del pavimento de adoqun en Centroamrica Uso del adoqun en Guatemala Tipos de adoqun 2.7.1 2.7.2 Por su forma 2.7.2.1 2.7.2.2 2.7.2.3

. . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Por el tipo de transito que frecuentan Pavimentos con adoqun para trnsito liviano Pavimentos con adoqun para trnsito mediano Pavimentos con adoqun para trnsito pesado

3 3.1

ELEMENTOS QUE COMPONEN LA ESTRUCTURA DE UN PAVIMENTO DE ADOQUN Subrasante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.1.1 Evaluacin de las propiedades de los materiales43 3.1.1.1 Valor soporte CBR 3.1.1.1.1 3.1.1.1.2 . . . . . . . 43 44 Proctor normal (ASTM D 1550; AASHO T99 Proctor modificado (ASTM D1557; AASHO T 180 3.1.1.1.3 . . . . . . . . . 45 Determinacin de las propiedades expansivas de los materiales II . . . 46

3.1.1.1.4

Determinacin del valor soporte de California (CBR) . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 49 51 51 53 54 55 55 57 58 59 59 62 . . 63 64 66 67 68 69 69 69 70 71

3.1.1.2

ndice de grupo 3.1.1.2.1 3.1.1.2.2 3.1.1.2.3

Proporcin de finos Lmites de Atterberg Clculo del ndice de grupo

. . . . . . . .

3.2

Capas de sub-base y base 3.2.1 3.2.2 Capa de subbase 3.2.1.1 3.2.2.1 Capa de base

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Material para subbase Tipos de base 3.2.2.1.1 3.2.2.1.2 3.2.2.1.3 3.2.2.1.4

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bases desuelo y agregado Bases de arena-arcilla Bases estabilizadas con agentes aglutinantes Bases de suelo-cemento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.3 3.4

Lecho o cama de asiento 3.4.1 3.4.2

Capa de rodadura de adoquines de concreto Bloques prefabricados 3.4.2.1 3.4.2.2 3.4.3 3.4.4 Elementos de confinamiento Bordillos

Llaves de confinamiento

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Relleno de juntas

Pendiente o bombeo lateral

4

MTODOS DE DISEO 4.1 Adaptacin del mtodo de Mills al diseo de espesores para pavimentos de adoqun . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.2 4.1.2 Trnsito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Capa de rodadura o superficie III 74 74 75

4.1.3 4.1.4 4.1.5 4.1.6 4.1.7 4.2 de Mills 4.2.1

Capa base

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

77 77 81 83 83 84 84 85 85 86 89 89 90 90 93 94 94 101 102 103 104 105

Capa de subbase

Espesor adicional por mal drenaje Sustitucin de material Otras consideraciones

Ejemplos de diseo de espesores empleando el mtodo . . . . . . . . . . . . . . . Ejemplo nmero 1 4.2.1.1 4.2.1.2 4.2.1.3 4.2.2 4.2.2.1 4.2.2.2 4.2.2.3 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Caractersticas del terreno subrasante Ejemplo nmero 2

Determinacin del valor soporte de la . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dise de espesores . . . . . . . . . Caractersticas del terreno subrasante

Determinacin del valor soporte de la . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dise de espesores

4.3

Otros mtodos de diseo 4.3.1 4.3.2

Pavimento con subbase Pavimento sin subbase Pendientes transversales Pendientes longitudinales

4.4

Diseo geomtrico del pavimento. . . . . . . . . . . . . 4.4.1 4.4.2 4.4.3

Colocacin del adoqun en curva

4.5

Normas de calidad y mtodos de ensayo para la fabricacin del adoqun 4.5.1 propuestas para la fabricacin de adoqun en Guatemala 4.5.1.1 4.5.1.1 4.5.1.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 106 107 Dimensiones y forma Materiales y fabricacin IV . . . . . . . . . . . . . . . Normas

rea de fabricacin de los adoquines . . 106

4.5.2 en los adoquines 4.5.2.1 a de especificaciones mnimas a usar 4.5.2.1 . . . . . . . . . . . . . . . .

Ensayos . . . . . . . . . . 109 Propuest 110 111 111 113 116 118

Mtodos de ensayos propuestos para los adoquines 4.5.2.2.1 4.5.2.2.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . Norma alemana din Norma espaola une

4.5.2.3 4.5.3

Otros ensayos sobre adoqun

Ensayos que se deberan realizar para la evaluacin durante el proceso de fabricacin

5

CONSTRUCCIN DEL PAVIMENTO CON ADOQUN 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 Nivelacin del terreno Configuracin del terreno Construccin de bordillos Colocacin de los adoquines Relleno de juntas Sellado de juntas Apisonado 5.8.1 5.8.2 5.9 5.9.1 5.9.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 122 124 125 125 126 126 127 128 128 130 131 131 132 132 132

Colocacin de capa de asiento

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Rodillo con tambo de acero Rodillo con tubo de cemento Renivelacin de la superficie Reparacin 5.9.2.1 5.9.2.2 5.9.2.3

Mantenimiento y reparacin

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Reparacin a escala menor Reparacin a escala mayor Reparacin por daos u obras Especificas V

. . . . . . . . . . . . .

6 ELABORACIN DEL PROYECTO MEJORAMIENTO DE LAS CALLES DEL MUNICIPIO DE PATZICA, CHIMALTENANGO

6.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2 in de presupuesto 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 6.2.5 6.2.6 6.3 . . . . . . . . . Datos Preparacin del terreno Adoquinamiento Materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Diseo 135 Elaborac 139 139 139 140 141 142 143 153 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Construccin de llaves de confinamiento Construccin de bordillos

Planos . . . . . . . . . . . . . . . . .

CONCLUSIONES

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 163 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFA

VI

NDICE DE ILUSTRACIONES

FIGURAS 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. Estructura del pavimento flexible Estructura del pavimento rgido Adoqun tpico Sisa entre adoquines Bases de suelo y agregados Adoqun tipo huella-cruz Espesor del pavimento segn el CBR Espesor del pavimento segn el ndice de grupo Carga/deformacin para pavimento con subbase Carga/deformacin para pavimento sin subbase Comparacin figura 10 y figura 11 Limpieza y nivelacin Pendientes de bombeo Ejemplo de pendientes Detalle de bordillo Colocacin de adoquines Apisonado Rodillo de tabor de acero Rodillo con tubo de cemento Rodillo terminado . Ubicacin de las calles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 25 27 28 36 60 68 79 80 97 98 99 121 122 123 123 124 126 127 128 129 129 153

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Formas de adoquines ms conocidas

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

Configuracin del terreno . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

24. 25. 26. 27. 28. 29. 30.

Plano de la planta/perfil de la calle Adrin Cua Plano de la planta/perfil de la calle La Ronda Plano de la planta/perfil de la calle Los Chinos Plano de la planta/perfil de la calle Chi Rosario Plano de detalles del adoquinamiento

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

154 155 156 157 158 159 160

Plano de la planta/perfil de la calle de Los Mormones

Plano de la planta/perfil de la calle El Caman . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . .

TABLAS I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII. IX. X. XI. XII. XIII. XIV. XV. XVI. XVII. XVIII. Calidad fsica y bacteriolgica del agua en Patzica Fauna silvestre en el municipio de Patzica Fauna domestica del municipio de Patzica Poblacin econmicamente activa en Patzica Categoras de trnsito Clasificacin de trnsito . . . 06 07 08 09 15 37 38 38 39 40 50 51 52 61 62 64 65 71

Especies florales predominantes en el municipio de Patzica . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Datos prcticos para trnsito liviano Datos prcticos para trnsito mediano Datos prcticos para trnsito pesado Carga/penetracin para piedra triturada

Clasificacin de suelos segn porcentaje de CBR Porcentaje de material retenido en cada tamiz Granulometras para bases de suelo y agregados Granulometras para bases de arena-arcilla Graduacin del suelo para bases de suelo-cemento Porcentaje de cemento para bases de suelo-cemento Pendientes del adoquinamiento VIII

. . . . . . . . . . . .

XIX. XX. XXI. XXII. XXIII. XXIV. XXV. XXVI. XXVII. XXVIII. XXIX. XXX.

Carga de diseo rodadura de adoqun Requisitos para capa de base

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

75 76 77 81 82 110 119 145 149 150 151 152

Espesores mnimos recomendados para capas de

Recubrimiento para suelos con CBR bajo Factor de incremento por mal drenaje Resistencia a la compresin Normas a usar para los ensayos Presupuesto Resumen de materiales Resumen de costos Cronograma

Rendimiento para trabajadores de adoquinamiento

IX

X

GLOSARIO

Adoquines

Los aqu considerados, bloques de concreto fabricados en moldes, que son llenados de concreto manualmente o con mquina. Sistema de compactacin que consiste en hacer pasar un rodillo sobre la masa del terreno cuyos vacos se requiere suprimir. Capa soporte, formada de suelo granular o estabilizado, que va directamente abajo de la carpeta de rodadura y de la capa de asiento, cuando la lleva. Tiene como funcin contribuir fuertemente a la capacidad de soportar cargas del pavimento; distribuyendo la carga recibida, hasta la subrasante, a un nivel de esfuerzos adecuados a esta ltima. Es el fenmeno que produce la eyeccin forzada por las juntas y bordes del pavimento de una suspensin en agua de los suelos finos de la subrasante, debido al paso frecuente de cargas pesadas. Capa de arena de ro sobre la cual se asientan los adoquines.

Apisonado

Base

Bombeo

Capa de asiento

XI

Carpeta de rodadura

Capa superficial que soporta directamente las cargas de los vehculos, sirve de proteccin a las estructuras subyacentes y para hacer adecuada y durable la superficie al trnsito en todo el tiempo. Consiste en mantener hmedas las superficies para impedir la rpida evaporacin del agua de amasado, con el fin de minimizar la refraccin del concreto y evitar su agrietamiento por brusca desecacin. Cortar verticalmente la tierra, para ablandarla sin voltearla, empleando un instrumento especial que tiene piezas de acero para el efecto. Conjunto de obra falsa y molde para una fundicin o para la construccin de mampostera. Cortes o separaciones que se establecen entre dos partes contiguas de una construccin. unin. Es un elemento estructural igual a un bordillo, interrumpido en su construccin a nivel de pista, que sirve para limitar reas adoquinadas y evitar con ello el deslizamiento de los adoquines y el deterioro, por arrastre, de otras estructuras de rodadura o de base. Empalme,

Curado

Escarificar

Formaleta

Juntas

Llave de Confinamiento

XII

Subbase

Capa abajo de la base, de menor calidad que ella (material selecto), y que tiene una funcin completamente de soporte y de distribucin de cargas ante una mala subrasante; sobre la cual se coloca. Capa de 30 cm. de espesor mnimo, generalmente formada del mismo suelo de la terracera, que constituye el cimiento de los pavimentos. misma. Por esta razn es importante la calidad y compactacin de la

Subrasante

XIII

XIV

RESUMEN

En el siguiente trabajo se presenta una descripcin detallada de los pasos a seguir para el diseo y elaboracin de un pavimento semi-flexible, as mismo se define cada uno de los componentes que lo integran. El pavimento semiflexible es tambin llamado adoquinado, es muy utilizado en el interior del pas por muchas razones, la principal de ellas es su bajo costo con respecto al pavimento rgido (pavimento de concreto), y al pavimento flexible (pavimento de asfalto), otras razonas por las cuales se usa este tipo de pavimento son Fabricacin y colocacin simple con personal no especializado Facilidad de remocin y reinstalacin para obras de agua potable, drenajes, telfono, televisin por cable, etc., y mantenimiento mnimo de fcil ejecucin. Esto ayuda a comprender el porqu, del uso tan frecuente en los municipios y departamentos de nuestro pas. As mismo, este trabajo contiene el diseo, planificacin y presupuesto de un proyecto de adoquinado, hecho para la comunidad de Patzica, en el departamento de Chimaltenango, el cual est integrado por seis calles distintas en el casco urbano, que suman un total de dos kilmetros lineales de adoquinamiento. Si se ejecuta beneficiar a la poblacin de este municipio.

XV

XVI

OBJETIVOS

General

Plantear el proyecto de diseo de pavimento con adoqun para el mejoramiento de las calles del municipio de Patzica.

Especficos

1. Mejorar el ornato y el nivel de vida de los habitantes de la comunidad de Patzica Chimaltenango. 2. Aumentar la plusvala de las propiedades de las cercanas. 3. Evitar en gran parte que los habitantes padezcan de

enfermedades respiratorias, por contaminacin de va oral, que provocan las calles de terracera.

XVII

XVIII

INTRODUCCIN

La vas y los medios de comunicacin (calles, carreteras, telfono, radio, etc.) son importantes para el desarrollo de las comunidades, una comunidad que no posea algn medio o va de comunicacin no puede tener un desarrollo satisfactorio.

Las vas de comunicacin ayudan a que dos lugares separados por una distancia, puedan mantener una buena relacin comercial, esto es a nivel macro. A nivel micro una comunidad que posee calles en buen estado, no slo tiene un mejor aspecto sino que fomenta toda clase de comercio, ya que los propietarios no tienen preocupacin de que sus productos se puedan daar por el simple hecho de trasportarlos.

Sin embargo, durante los ltimos aos, con el desarrollo vehicular y de la economa, las poblaciones rurales han visto un incremento en los problemas que surgen por no contar con calles en buen estado, consecuencia de esto es que en la mayora de poblaciones se manifiestan crecientes protestas por parte de los habitantes, en las que demandan calles en buenas condiciones de circulacin, sin baches, polvo o lodazales.

Este es el caso del municipio de Patzica que se localiza en el departamento de Chimaltenango. En dicho municipio ms del 80 por ciento de sus habitantes se dedica a la agricultura, de forma individual.

XIX

Debido a que algunas de sus calles no se encuentran en buen estado los agricultores, ven amenazado su forma de vivir, no slo por las prdidas producidas por el trasporte de sus productos, sino tambin al percatarse que la agricultura da a da es menos rentable, debido a la fluctuacin negativa en los precios. Debido a estas circunstancias las autoridades municipales se han visto en la necesidad de encontrar soluciones viables y econmicas que permitan satisfacer las demandas de los habitantes. La mejor solucin que se tiene hasta el momento, para el problema de las calles en mal estado, es el pavimento con adoqun, principalmente por su economa, adems de que presenta las siguientes ventajas Facilidad de remocin y reinstalacin para obras de agua potable, drenajes, telfono, televisin por cable, etc. Ofrece una vista agradable y esttica al lugar, al estar ya colocado. Facilidad para efectuar reparaciones. Mantenimiento mnimo y de fcil ejecucin. Facilidad para obtener mano de obra. Por tal motivo, en este trabajo de graduacin, se tratar de orientar a las autoridades del municipio de Patzica, Chimaltenango, para la elaboracin de pavimentos con adoquines de concreto, lo cual tendr como resultado el mejoramiento de las vas de comunicacin (calles y avenidas) internas del casco urbano. Esto no slo con el propsito de mejorar las condiciones de vida de los habitantes de las cercana, si no tambin para mejorar el modo de transporte de los productos agrcolas.

XX

As pues, este proyecto comienza con la motivacin de los habitantes del municipio, a organizarse y trabajar conjuntamente con la municipalidad para la realizacin del mismo el cual lleva por ttulo, Mejoramiento de las calles del municipio de Patzica, Chimaltenango, se asume el reto de unir los esfuerzos de la comunidad y el gobierno municipal en la bsqueda de la mejor solucin a sus problemas y adems poner en prctica los conocimientos tericos aprendidos en la Facultad de Ingeniera.

XXI

1-

MONOGRAFA

1.1

Historia del municipio El municipio de Patzica fue fundado mucho antes de la conquista,

aproximadamente en el siglo XII por el indgena Pedro Apozozil. ubicado en las cercanas de este municipio.

Alrededor

del ao 1545 los conquistadores ya haban llegado al territorio Cakchiquel,

Los primeros misioneros que llegaron a Patzica fueron los franciscanos a ellos se debe la construccin de la iglesia ya destruida por los terremotos, de ella solo se derivan algunas imgenes como la del Seor Crucificado al que se le atribuyen numeroso milagros. Etimolgicamente la palabra Patzica viene de la lengua Cakchiquel (voces) TZI que significa perro y YA que significa agua por lo que Patzica quiere decir perro de agua y el nombre se completa anteponiendo el prefijo vocativo PA, debido a la proximidad Ro Tziya, afluente del Coyolate. Los espaoles le denominaron: Santiago de los Caballeros y con ese nombre figura en los ndices alfabticos de las ciudades, villas y pueblos del reino de Guatemala. En marzo de 1871, Miguel Garca Granados y Justo Rufino Barrios al frente de un ejrcito invaden Guatemala procedentes de Mxico, entrando por Tacan, llegando a Patzica el 3 de junio de 1871. En este lugar escribieron los jefes y oficiales un acta que llamaron Acta de Patzica. 1

Este documento fue enterrado en el parque del municipio y desenterrado el 4 de junio de 1960, encontrndose slo fragmentos desintegrados por la humedad. Guatemala. Este municipio ha sufrido varios movimientos telricos que han dejado como consecuencia prdidas humanas y materiales en toda la poblacin, entre los ms desastrosos estn, el 6 de agosto de 1942, 4 de febrero de 1976 que fue uno de los ms fuertes para el municipio y para el pas. se registr el 3 de noviembre de 1988. El ms reciente Estos fragmentos se encuentran en el Archivo Nacional de

1.2

Colindancias del municipio Este municipio se localiza en la parte central de la regin Cakchiquel, y

esta limitada por: Santa Cruz Balany Acatenango y San Andrs Itzapa Zaragoza Patzn al norte al sur al este al oeste

1.3

Aspectos climticos Se marcan dos estaciones invierno y verano, debido a su altura de 7,200

pies sobre el nivel del mar su clima es fro, acentundose en los meses de diciembre a marzo. Se registra una temperatura promedio de 27 grados mximo y 14 grados mnimo.

2

1.4

Suelos Los suelos del municipio pertenecen al grupo de la altiplanicie central y

al subgrupo de los profundos desarrollados sobre ceniza volcnica. series de suelo existentes son, Patzica y Tecpn

Las

La serie Patzica posee como material madre ceniza volcnica pomcea de color claro, relieve inclinado con un declive dominante de 50 por ciento. Su drenaje interno es bienio y puede clasificarse como muy rpido por lo que su capacidad de almacenamiento de agua es muy baja. El suelo superficial posee un color caf oscuro, textura franco arcillosa y consistencia suelta con un espesor promedio aproximado entre 25 y 40 cm., no posee capas que limiten el crecimiento de races, tiene alto peligro de erosin y una fertilidad natural regular. El subsuelo tiene una coloracin caf, su consistencia es suelta y su textura franco arenosa con un espesor aproximado entre 40 y 60 cm. Los suelos de la serie Tecpn se han desarrollado a partir de ceniza volcnica de color claro, su relieve va de casi plano a ondulado, su declive dominante va de 1 a 5 por ciento con drenaje interno bueno y rpido. Su capacidad de abastecimiento de agua es regular, el suelo superficial es de color caf oscuro, textura franco arenosa y consistencia friable, espesor aproximado promedio que va de 30 a 50 cm., no posee capas que limiten el crecimiento de races, tiene bajo peligro de erosin y una fertilidad natural regular. franco arcillosa, y espesor aproximado de 50 a 100 cm. El subsuelo presenta una coloracin caf amarillento, consistencia friable, textura

3

1.5

Recursos hidrolgicos El territorio de Patzica se encuentra dividido en las vertientes del

Atlntico y del Pacfico, hacia donde drenan las cuencas de los ros Pixcaya y Coyolate respectivamente. El ro Pixcaya y sus tributarios, riegan total o parcialmente los municipios de Tecpn Guatemala, Santa Cruz Balany, Patzica, Zaragoza, Chimaltenango y San Martn Jilotepeque en el departamento de Chimaltenango, as como los municipios de Sacatepquez y dirigirse luego al departamento de Guatemala de donde sigue corriendo, hasta llegar al Atlntico. son: El riachuelo Paxiln Ro Balany Ro Sitn Ro Xecampana Riachuelo Pumay Quebrada Culimax El ro Coyolate, buscando siempre el sur, va serpenteando y cambiando rumbo a grandes trechos, las tierras que recorre son frtiles, donde se distingue diferentes clases de cultivos, praderas, bosques y montaas. En Chimaltenango la red hidrolgica riega los municipios de Tecpn, Santa Polonia, Patzn, Patzica, Acatenngo Yepocapa y Pochuta. Sus afluentes principales

4

Sus afluentes son Riachuelo Tziy Riachuelo Pache Quebrada El Chorro Riachuelo San Jos Quebrada del Chocoyo Quebrada Pacho Job Riachuelo El Pito Quebrada Hierbabuena Ro Paraxaj Sus afluentes pertenecen a la unidad hidrogeolgica de depsitos clsticos cuaternarios, que comprenden todos los depsitos sueltos o poco consolidados; constituidos por cada y flujo de ceniza. Litolgicamente estn constituidos por materiales de todas las fracciones granulomtricas, de cenizas hasta arena volcnica, la lapilli y bombas fenocristales y fragmentos lticos, a veces estratificados y a veces no. Toda la unidad est por lo tanto constituida por niveles ms o menos permeables, con permeabilidad primaria intercalados con niveles impermeables o semipermeables, pero con interseccin hidrulica entre ellos (acuferos multiestratos). Todo el conjunto est saturado de agua en condiciones freticas pudindose encontrar acuferos colgados y acuferos en presin. Los pozos perforados a profundidad media de 160m. tienen caudales de 5 a 20 l/s (12 l/s en promedio), la calidad del agua subterrnea contenida en los depsitos clsticos es generalmente muy buena presentando valores de conductividad elctrica comprendidos entre 200 y 400 microhoms/cm. y siendo siempre clasificada en las clases C1-S1 y C1-S2. 5

La mayora de estos ros son utilizados para abastecer de agua para riego. El Xay y el Pixcaya surten de agua a la ciudad capital.

1.5.1

Determinacin de la calidad fsica y bacteriolgica del agua

Segn los anlisis realizados en coordinacin con el inspector de Salud del Centro de Salud del Municipio se ha podido tener un conocimiento real del grado de contaminacin y turbidez. Cdigo Municipal De la misma manera el trabajo realizado tiene fundamento legal segn lo contemplado en el actual Cdigo De Salud y el

Tabla I.

Calidad fsica y bacteriolgica del agua en Patzica.BACTERIAS Colonias en 100ml P TURBIDEZ 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 H 6.8 6.8 7.6 6.8 6.8 6.8 6.8 7.6 7.6 6.8 6.8

MUESTRA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

LUGAR Nacimiento Pacao Tanque de captacin Pacao Caja de captacin F. La Muchacha Nacimiento el Chorro Caja de captacin Paturul Nacimiento Paturul 1 Nacimiento Paturul 2 Nacimiento Pachitup Tnel Pachitup Tanque principal de Pachitup Tubo nacimiento Alterno Pachitup

de agua 14 200 150 No Detectado 50 50 15 35 35 60 70

FUENTE: Biblioteca Municipal de Patzica Chimaltenango. Pg. 9

6

1.6

Flora y fauna

1.6.1

Flora.

Entre sus recursos naturales cuenta con grandes extensiones de bosques de pino y ciprs, los bosques son de especies conocida y bastantes tpicas dentro de la clasificacin del altiplano de la republica.

Tabla II.

Especies florales predominantes en el municipio de Patzica Nombre comn Utilidad La mayora de estas especies son utilizadas para lea y madera

Pino triste Pino de ecote Pino blanco Encino Aliso Ciprs Guapaque Duraznillo Cerezo o Capuln Madrn Mano de mico Leche amarilla Salvia santa

FUENTE: Biblioteca Municipal de Patzica Chimaltenango.

Pg. 13

7

1.6.2

Fauna

Tabla III.

Fauna silvestre en el municipio de Patzica Usos Mamferos Conejo Tacuazn Comadreja Ardilla Coyote Pisote Ratn Gato silvestre Armadillo Aves Codorniz Clarineros Paloma Cenzontles Quetzalillos Bhos Entomofauna Miripodos Chilpodos Arcnidos Insectos Crustceos 2 Otros cumplen la funcin de mantener el equilibrio de la naturaleza 1 Algunos tienen utilidad para alimentos

Nombre

FUENTE: Rodolfo Girn.

Diseo de pavimentos de adoqun.

Pg. 14

8

En la tabla anterior se puede ver un listado de la fauna silvestre y su utilidad, se realiza una descripcin en forma general de los usos que se dan a esta clase de animales y su funcin en la naturaleza. Pueden distinguirse tambin diferentes especies de fauna domstica entre las que se pueden mencionar.

Tabla IV.

Fauna domestica del municipio de Patzica Utilidad 1 2 Alimento, transporte Cuidado de casa

Nombre comn Vacas Caballos Cabras Gallinas Pavos Patos Perros Gatos

FUENTE: Biblioteca Municipal de Patzica Chimaltenango. Pg. 15

El potencial actual con el que se cuenta es nicamente con las montaas, El Soco y Xejuyu

1.7

Zonas de vida Los estudios realizados indican que el municipio de Patzica, se ubica

entre dos zonas de vida, las cuales son.

9

1.7.1

Bosque hmedo montano bajo subtropical La vegetacin natural tpica de la

Se representa por el smbolo BH-MB.

parte central del altiplano es: Quercus sp, Pinus Pseudostrobus y Pinus Montezumae encontrndose tambin Alnus Jorellensis, Ostrya sp, Carpinus sp, Pronus Capul y Arbustos sp. El uso apropiado para esta zona es combinacin entre cultivos y bosques. En la parte plana se pueden producir granos bsicos, verduras y frutales de zonas templadas; algunos deciduos para satisfacer el consumo local y los terrenos accidentados deben mantenerse cubiertos de bosques para protegerlos.

1.7.2

Bosque muy hmedo montano bajo subtropical El relieve generalmente es

Se representa por el smbolo BMH-BM. accidentado.

La vegetacin natural predominante es: Cupresus Lusitnica,

Chirathodendron Pentadactylon, Pinus Ayacahuite, Pinus Hartwegil, Pinus Pseudostrobus, Alnus Lorullensis, Quercus sp, Zinowiewia sp y Budleja sp. En cuanto al uso del suelo, se pueden combinar esfuerzos para satisfacer las necesidades de cultivo y manejar cuidadosamente el bosque, ya que por la presin que los pobladores ejercen sobre ste, la densidad ha ido disminuyendo, dando paso a la erosin en pendientes fuertes.

10

1.8

Forma de vida de los pobladores

1.8.1

Agricultura

La agricultura es la ocupacin predominante en el municipio, pues es la base fundamental de la economa, puesto que el mayor porcentaje de la poblacin est dedicada a la agricultura. Tenencia de las tierras La mayora de los agricultores son arrendantes, solo un pequeo porcentaje de los habitantes poseen sus tierras. Principales cultivos Predominan para la exportacin internacional el frjol, maz y el trigo. Cultivos secundarios La remolacha, rbanos, zanahoria, repollo, lechuga, arveja china, apio, brcoli, succni extranjero. Tcnica de produccin Se resumen en semilleros, preparacin de la tierra, fertilizacin de suelos, trasplante de semillas, mantenimiento de la plantacin, utilizacin de foliares y plaguicidas. y otros los cuales tambin son trasladados al mercado

11

Rendimiento de la siembra La mayora de agricultores cosechan un 60% realizadas. Calendario agrcola Por la fertilidad con que cuentan los suelos se prestan para producir en cualquier poca del ao y se programan de acuerdo a las posibilidades econmicas del agricultor. Salarios y otras formas de pago El promedio aproximado de ingresos familiares es de Q. 600.00, de sus siembras

algunas mujeres salen en busca de trabajo de casa, para obtener un pequeo ingreso, pero la mayora de trabajadores reciben su pago por jornal.

1.8.2

Pecuaria

Animales domsticos La mayora de amas de casa se dedican a la crianza de animales como los son: gallinas, patos, chompipes y cerdos. Ganado En caso de los bovinos se utiliza el cuero para la creacin de zapatos, cinchos, bolsas, gorras, billeteras y otros.

12

1.8.3 Artesanal

Industria

En cuanto a este sector, son pocas las mujeres que se dedican a tejer su propia vestimenta, aunque algunas fabrican comercialmente tejidos tpicos, los cuales son vendidos en el mercado local y extranjero, existen tambin pequeos productores de cermica. Textiles Actualmente existen cuatro fbricas pequeas que se dedican a la

creacin de prendas de vestir.

1.8.4

Comercio

Dentro del sector comercial se puede decir que debido a la necesidad de intereses de los pobladores, prolifera el comercio en la regin y se extiende dentro y fuera del pas coordinado por empresas agro exportadoras. El comercio local se rige por los das de mercado (mircoles, sbado y domingo), a los que concurren comerciantes de diferentes departamentos del pas. Mercadeo de producto La mayora de productos agrcolas y textiles poseen coberturas en los diferentes mercados.

13

Lugares con los que se comercia Internacionales: Mxico, El Salvador, Honduras, Nicaragua, Costa Rica y Panam. Nacionales: Chimaltenango, Patzn, Tecpn Guatemala, Quetzaltenango, Sacatepquez, Huehuetenngo y otros. Listado de comercios Tienda: Yesenia, Letty, Lilian, Dorita, Panadera: La Central, San Carlos, Las Delicias, Sabropan, Xelaju, Distribuidora: Venecia, Jade, Alexander, Shadai, Alfa y Omega, Tiendas agrcolas: Los llanos, Maya, La reforma, Esqut, Variedades: Cantn, Kairos, Flores, Patziciense, El Amanecer, Ferreteras: San Jos, El Chinito, Siemens, La Econmica, La pintura buena, Alex, Tpicos, Maya 2000, Libreras: Faro de vida y Anny, Talleres de mecnicas y estructuras metlicas: La solucin, Reformita, El mirador, Esqut, Gmez, Prez, El triunfo, El flash, El rayo elctrico, Motta, Hugo, Ventas de Lubricantes: De Occidente, xodo, Don Beto, Gnesis, Alex, Zapateras: Elvita, Moderna, ltimo modelo, Exclusiva, Maranatha, Piloncitos Muj, etc. Poblacin econmicamente activa En el municipio de Patzica se desarrollan diferentes actividades entre las que sobresalen: agricultura, artesana y comercio. Segn datos de la Instituto Nacional de Estadsticas (INE), la poblacin econmicamente activa se distribuye en las siguientes actividades. Mmi, Piloneras: Precoz, y

14

Tabla V.

Poblacin econmicamente activa en Patzica. RAMAS AGRICULTURA INDUSTRIA COMERCIO SERVICIOS Porcentaje 81 % 6% 4% 9%

TOTAL

100 %

FUENTE: Biblioteca Municipal de Patzica Chimaltenango. 44pp.

Se puede apreciar que la agricultura es la actividad que predomina en el municipio ya que la mayora de la poblacin econmicamente activa se dedica a ello, as mismo se puede ver que las otras actividades productivas estn muy por debajo de sta.

1.9

Educacin El aspecto educativo ha sido descuidado fuertemente, por ello es que

solamente el 10 por ciento de los habitantes alcanzan una educacin media y solo el 2 por ciento una educacin superior, por lo tanto es difcil encontrar mano de obra calificada en este municipio.

15

La situacin de los servicios educativos en el municipio es la siguiente: a) Preprimaria y primaria: el municipio cuenta con 2 escuelas en el rea urbana y 9 en el rea rural y 7 colegios privados. b) Bsicos: El Instituto Nacional 3 de junio y 2 colegios privados. c) Academias: 3 de mecanografa y 1 de computacin Problemas de educacin Este problema tiene como consecuencia la pobreza que se vive en el municipio, (pues la mayora de padres de familia utilizan a sus hijos para que ayuden y otros. Recursos para la educacin Se cuenta con una biblioteca municipal, colegios cuentan con bibliotecas para sus alumnos. y una maya, en algunos a llevar un ingreso familiar, explotndolos en el campo y de esta manera ellos no pueden recibir educacin), problemas familiares, desnutricin

1.10

Salud Existe un Centro de Salud con 4 enfermeras auxiliares, una enfermera

graduada, un mdico director, 27 promotores de salud (voluntarios), un inspector de saneamiento ambiental, 40 comadronas, una laboratorista, una trabajadora social, un tcnico en salud rural, un conserje y en otros casos se cuenta con un estudiante de e.p.s. de medicina. Existe una unidad de bomberos municipales para trasladar a los enfermos y asistir accidentes.

16

Tambin se cuenta con los servicios de 2 mdicos, 3 enfermeras y 5 tcnicos dentales. farmacias Farmacia de la Comunidad Farmacia Silo Farmacia Jordn Farmacia Sana Farmacia San Carlos Farmacia la Bendicin Farmacia Maranatha Farmacia Doa Chayo Mortalidad Las principales causas de mortalidad infantil son las enfermedades respiratorias y diarreicas. Las enfermedades ms comunes son Respiratorias Diarreicas Parasitarias Dermatitis Hasta la fecha han sido tratados nicamente dos casos de clera. Adems, se goza de los servicios de las siguientes

17

Enfermedades Dentro de las principales enfermedades en el municipio de Patzica se puede observar diez las cuales son 1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.Total Enfermedades respiratorias D. P. C. Neumonas Enfermedades de la piel Parasitismo intestinal Ppticas Amebiasis Artritis Heridas Resto u otros 27 % 9.05 % 7.12 % 6.46 % 5.34 % 4.06 % 1.86 % 0.91 % 0.90 % 35.20 % 100 %

Estos casos por su magnitud nos reflejan que la mayor parte de la poblacin se enferma de resfriados y Neumonas por situacin del clima y la mala infraestructura de las viviendas. Se considera que esta situacin puede cambiar a travs de implementar, un programa de educacin para la salud, promocin comunitaria, cambio de hbitos y costumbres en la poblacin.

18

Recursos para la salud Se cuenta con los servicios de Mdicos Enfermeras Tcnicos dentales Farmacias.

1.11

Servicios

Comunicacin terrestre En el municipio cuenta con una carretera asfaltada que conduce al municipio de Patzn y otra que conduce al municipio de Acatenngo, tambin cuenta con algunas calles que estn adoquinadas Lneas telefnicas No existe en todas las casas del municipio, algunas ya tienen, otras estn en trmites y otras an no tienen. Agua potable La tercera parte de los habitantes del rea urbana cuenta con el servicio de agua que no es potable, ya que no tiene tratamiento de cloracin; mientras que en las aldeas no se cuenta con este servicio, sino extraen el agua del subsuelo a travs de pozos y bombas elctricas, (ya que es indispensable para lograr cultivos sanos y abundantes). 19

El sistema de agua potable del municipio es muy deficiente, su almacenamiento se hace por medio de dos tanques de recoleccin ubicadas en zonas aledaas al casco urbano, es extrada por medio de bombeo, se cuenta con dos bombas, una que funciona a base de energa elctrica y la otra con Diesel

Porcentaje de viviendas con agua potable Aproximadamente el 70 por ciento de viviendas cuentan con el servicio de agua potable esto en el rea urbana y 45 por ciento en las aldeas, tambin se cuenta con 3 chorros para el servicio pblico 5 llena cantaros 1 pila en el centro del pueblo 7 tanques o lavaderos pblicos

Drenajes

El sistema de drenajes es un tanto reducido, puesto que slo se puede observar en las calles principales, aproximadamente se cuenta con 12 Km. de drenaje que desemboca en los barrancos aledaos a la poblacin. sptica que es la ms comn. El 95 por ciento de la poblacin cuenta con algn sistema de letrina en forma de fosa

20

Servicio de recoleccin de desechos slidos Ya existe un sistema de recoleccin de basura, pero una gran mayora de la poblacin se encarga de juntar la basura de sus viviendas y la tiran en los barrancos que se encuentran cercanos de la comunidad. Tambin existe una persona encargada de limpiar el parque, el mercado y las calles principales en los das de mercado y la municipalidad, pero la basura es tirada en los barrancos cercanos de la comunidad. Servicio de electricidad El municipio cuenta con un eficiente servicio de energa elctrica proporcionado por DEOCSA, al 85 por ciento de la poblacin.

21

Infraestructura El municipio cuenta con un 80 por ciento de infraestructura, por ejemplo Agua potable Energa elctrica Alumbrado pblico Telfono Correo y telgrafo Edificio municipal Gimnasio municipal Parque Edificio de mercado Algunas calles adoquinadas Drenajes en porcentaje reducido Estadio municipal Parques infantiles Servicios sanitarios Iglesias: catlicas y evanglicas

22

2-

ASPECTOS GENERALES

2.1

Definicin de pavimento Pavimento es una estructura cuya funcin fundamental es distribuir

suficientemente las cargas concentradas de las ruedas de los vehculos, de manera que el suelo subyacente pueda soportarlas sin falla o deformacin excesiva. Adems el pavimento debe ofrecer una superficie lisa, no resbaladiza, que resista la intemperie y finalmente debe proteger al suelo de la prdida de sus propiedades, por efecto del sol, las lluvias y el fro.

2.2

Tipos de pavimento Tradicionalmente se han definido dos tipos de pavimento, atendiendo a

la forma como distribuyen las cargas sobre el suelo subyacente o subrasante; Pavimento flexible Es el construido de varias capas de suelo y una capa de rodadura asfltica que transmite la carga recibida a travs del espesor de las otras capas mencionadas, dejando as que la subrasante absorba una pequea carga de acuerdo a su capacidad soporte.

23

Pavimento rgido Es el construido de una o varias losas de concreto simple o reforzado, de cemento Prtland; rgida y resistente. reparte en una gran rea de la subrasante. En la actualidad se trata de implementar una nueva clasificacin que seria: Pavimento semiflexible Es el construido con bases y/o subbases estabilizadas con suelocemento, o que tienen carpetas de rodadura de adoqun. Comparaciones entre pavimentos Los pavimentos de losas de concreto son pavimentos rgidos, mientras que los pavimentos de asfalto son pavimentos flexibles. El pavimento rgido, debido a su consistencia y alto mdulo de elasticidad, utiliza la accin de viga para distribuir la carga en un rea de suelo relativamente grande. En este tipo de pavimento la mayor parte de la En el capacidad estructural es proporcionada por la losa de concreto. Absorbe la carga recibida la cual

pavimento flexible, la carpeta produce una mnima distribucin de cargas, distribuyndose stas por el contacto de partcula a partcula en todo el espesor del pavimento.

24

Figura 1.

Estructura del pavimento flexible

FUENTE: Rodolfo Girn.

Diseo de pavimentos de adoqun.

Pg. 2

Figura 2.

Estructura del pavimento rgido

FUENTE: Rodolfo Girn.

Diseo de pavimentos de adoqun.

Pg. 2

Tomando en cuenta estas consideraciones, se puede decir que los pavimentos de adoqun son semiflexibles, ya que aunque cada adoqun es un bloque de concreto rgido, es a la vez una unidad independiente de los que los rodean. Al recibir un adoqun una carga concentrada, sta se distribuye en el espesor del bloque y es transmitida sobre el rea de la base cubierta por l; ya en la capa de base la carga se distribuye por contacto de partcula a partcula como en un pavimento flexible. Se pueden considerar los pavimentos de adoqun como pavimentos del tipo flexible, por la forma como trabajan las capas inferiores a la superficie de rodaduras (base, subbase y subrasante) o adoptar una nueva clasificacin para el pavimento de adoqun llamndolo semiflexible. 25

Cualquiera de estos pavimentos consta bsicamente de los siguientes elementos a. Subrasante b. Subbase c. Base d. Carpeta de rodadura Siendo las ltimas las que incrementan o reducen su espesor y el costo de acuerdo a Tipo de pavimento Cantidad y tipo de trfico Tipo de suelo o subrasante Distancia a los bancos de material Necesidad de equipo o mano de obra especializada En el desarrollo del presente trabajo nicamente se ilustrarn los elementos correspondientes a pavimentos con adoqun.

2.3

Concepto de adoqun Los adoquines se puede definir como bloques de concreto, cuya funcin

esencial es distribuir eficientemente las cargas concentradas de los ejes de los vehculos, hacia las otras estructuras que lo soportan, de manera que stas no presenten fallo o deformacin excesiva, as mismo constituyen la capa del pavimento que soportar directamente el paso de los vehculos

26

El adoqun no tiene forma definida esto depender de la esttica que el ingeniero diseador le quiera dar a su proyecto, el espesor depender del tipo de trnsito que se frecuente en esa rea. Se puede utilizar cualquier forma para fabricar los adoquines, aunque se recomienda la de la grafica figura 2.3, por razones de facilidad de construccin, uniformidad de diseo y porque se utiliza un solo tipo de molde.

Figura 3. Adoqun tpico

FUENTE: Rodolfo Girn.

Diseo de pavimentos de adoqun.

Pg. 14

Su forma es tal que impide el deslizamiento entre un adoqun y otro; la sisa entre adoquines, que debe ser de 1 cm. de ancho, se llena de arena fina o arena y barro, para evitar filtraciones, y de esta forma se evita que se quiebren y desportillen entre ellos; Por consiguiente, no se necesitan mezclas ni ligantes entre adoquines, como se puede ver en la figura 4.

27

Figura 4.

Sisa entre adoquines

FUENTE: Rodolfo Girn.

Diseo de pavimentos de adoqun.

Pg. 15

La forma y dimensin de los adoquines a utilizar en este proyecto estn indicadas en la figura 3 y las tolerancias en dimensin sern de 2 mm. los anchos y largos y de 3 mm. para el espesor. el adoqun son Para Otras especificaciones para

Color: concreto natural, sin aditivo colorante. Textura: fina, antideslizante. Resistencia al desgaste: el resultado de cualquier prueba mecanizada, prctica y confiable no debe desgastar el adoqun ms de 3 mm. Resistencia a la flexin: el valor del mdulo de ruptura mnimo, determinado en una probeta rectangular, cortada de un adoqun entero, es de 40 Kg./cm2. Resistencia a la compresin: la resistencia a la compresin debe ser de 210 Kg./cm2. cm. 28 Determinada en probetas cbicas, con un espesor de 10

2.4

Antecedentes histricos del pavimento de adoqun Cuando el hombre empez a transportar cargas pesadas por veredas o

caminos rsticos sinti que la superficies de stos, con poca firmeza y uniformidad, le hacan la tarea muy difcil y a veces imposible, por lo cual empez a idear la forma de mejorarlos. Lleg a descubrir que colocando piedras de forma adecuada sobre el terreno flojo lograra obtener una superficie firme y uniforme, naciendo entonces los empedrados. Segn Herdoto el primer camino pavimentado con piedras lo construyeron en Egipcio, hacia el ao 3000 AC para el transporte de bloques de piedra empleados en la ereccin de la gran pirmide. pirmide. La construccin del camino dur 10 aos, tiempo casi igual al que tard la construccin de la Este camino construido con piedra pulimentada con bajorrelieves de animales tallados, meda 1000 metros de largo con un ancho de 20 metros. El gegrafo griego Strabo menciona la existencia de un camino pavimentado con ladrillos colocados sobre mortero desde Babilonia hasta Nnive. Cristo. El sistema de carretera ms avanzado del mundo antiguo fue el de los romanos, que las necesitaban para mantener unido el imperio. Ellos ya comprendieron la importancia de construir una capa gruesa de material que no fuera afectado por la lluvia y que les proporcionara una superficie ms o menos pareja para trasladarse de una ciudad a otra con cierta facilidad, comodidad y rapidez. Esta red de carreteras construida entre los aos 400 AC y 400 DC lleg a tener una longitud total de unos 80,000 kilmetros. Las calles de Babilonia fueron pavimentadas 2000 aos antes de

29

La mejor carretera fue la va Apia, con una extensin de 585 kilmetros (de Roma a Brindisi), fue construida excavando un foso en el terreno natural hasta encontrar terreno slido que se compactaba y luego se colocaban 4 capas de material llamadas as: Statumen, capa de guijarros o piedras sueltas cementadas con cal con un espesor entre 25 y 60 cm. Rudus o ruderatio, de piedras ms pequeas machacadas y mezcladas con cal, de un espesor de unos 20 cm. Nucleus, capa de arena gruesa o grava fina mezclada con cal y de unos 30 cm. de espesor. Pavimentum, capa de piedras poligonales con la superficie labrada toscamente y de un espesor de 15 cm. El espesor total era de un metro a un metro y medio y el ancho de la calzada mayor de 10 metros. de dlares por kilmetro. Tambin las ciudades romanas estaban perfectamente adoquinadas como se ha podido ver en las ruinas de las ciudades de Pompeya y Herculano. En Estados Unidos se ha estimado que para construir una carretera as en la actualidad se tendra un costo de medio milln

Con la cada del Imperio Romano ces la construccin de caminos y de pavimentos, hasta el siglo XIII en que se colocaron en Pars los primeros pavimentos, pero los mtodos de construccin y de mantenimiento no eran adecuados. En el siglo XVIII surgieron dos hombres que pueden ser llamados los padres de la construccin de carreteras modernas: Pierre Tresaguet de Francia y John Metcalf de Inglaterra, quienes aplicaron principios que an son aceptados en la construccin de carreteras. 30

En el siglo XIX se ensay el uso de varios tipos de bloques o adoquines; en Bloomington, Illinois se inici en 1870 el uso de ladrillos colocados sobre una capa de cemento y grava o de arena apisonada; casi todas las ciudades de Holanda fueron pavimentadas en esta forma. La primera carretera moderna con pavimento de ladrillo fue construida en 1895 en Cuyahoga Country, Ohio. En Nueva York, Boston y Filadelfia se construyeron pavimentos de bloques de madera alrededor de 1840; posteriormente se construyeron pavimentos de bloques de cedro en Chicago y otras ciudades, pero estos pavimentos se deterioraban rpidamente debido a la pudricin de la madera, lo cual deriv en el uso de bloques tratados con creosota. de asfalto para pavimentar. A partir de 1890 se usaron bloques Se prob tambin el uso de bloques de hule y de

hierro colado en algunos proyectos experimentales de pavimentacin.

Durante este tiempo tambin se usaron los adoquinados con bloques de piedra labrada; para ello se utilizaron rocas duras de origen gneo, eruptivas o de fusin (como granito, sienita, diorita, diabasa y basalto), que deben cumplir ciertas condiciones, como dejarse partir fcilmente en planos, tener composicin mineralogica homognea y resistir a los agentes atmosfricos. Se usaron en calles con trfico muy pesado y eran construidos por lo general sobre bases de concreto de baja resistencia, por lo que su aplicacin no dio resultados prcticos y hubo de buscarse nuevas soluciones. En 1885 se empez a usar en Europa el adoquinado pequeo (conocido como Durax en Inglaterra y los Estados Unidos, y como Kleinflaster en Alemania). En Estados Unidos se utiliz por primera vez en 1913 en los Estos eran bloques de granito cortados a patios de la armada en Brooklyn.

mano o a mquina, con forma cbica lo cual permita seleccionar la mejor de las seis caras para la superficie de rodadura.

31

El adoquinado pequeo generalmente se colocaba en forma de segmento o arcos de crculo para evitar que las juntas quedaran paralelas a la direccin del trfico. Estos pavimentos fueron apropiados para un trfico bastante lento, que se mova sobre ruedas de hierro y que ejerca pequeas fuerzas horizontales sobre la superficie de rodadura, pero el gran desarrollo que tuvo el vehculo de motor con llantas de hule, oblig a utilizar otros tipos de pavimento con una superficie ms uniforme y que soportara el efecto torsionante de las llantas debido a las fuerzas de traccin y de frenado. La fabricacin de adoquines de concreto solucion el problema de la uniformidad de la superficie, pero an cuando eran colocados en sentido diagonal al eje de la carretera, su forma cbica o rectangular haca posible que las fuerzas de las llantas los cambiaran de posicin y los desnivelaran, an cuando se llenaran las juntas con argamasa, asfalto o concreto. Por fin se inici en Holanda el desarrollo de un pavimento de adoqun cuyas unidades tenan formas geomtricas regulares que calzaban entre s, reducindose la posibilidad de movimiento de las unidades. Esto le hizo tomar un nuevo auge y se tiene que, por ejemplo, en la zona de Baviera, al sur de Alemania Occidental, en 1962 se construyeron 14,300 metros cuadrados de caminos vecinales con adoquines de concreto suministrados por cuatro fbricas. En 1964 ya fueron ocho las fbricas que suministraron adoquines En Espaa y para cubrir un rea de 214,635 metros cuadrados para el mismo tipo de caminos, lo cual significa un aumento de un 70 por ciento anual. en Francia tambin es frecuente el uso de pavimentos de adoqun.

32

En Argentina se han venido usando desde hace ms de 10 aos, y en Mxico se empez el adoquinado de las principales calles del centro de la ciudad en el ao 1961.

Recientemente se ha hecho una nueva innovacin en la forma de los adoquines, siendo estos los adoquines o bloques articulados, los cuales mediante ingeniosas disposiciones de su forma permiten que los bloques queden traslapados o trabados, lo cual hace que las cargas verticales que inciden sobre uno de ellos se transfieran a todos los adyacentes.

2.5

Uso del pavimento de adoqun en Centroamrica

Tambin en el rea centroamericana se ha empezado a difundir el uso del adoqun de concreto, sustituyendo al adoqun de piedra tan usual en nuestras ciudades coloniales.

En Managua, Nicaragua se encuentra la fbrica de adoquines Canal que empez a operar en 1965 y que a la fecha ha producido varios millones de metros cuadrados de adoqun. hora. La fbrica cuenta con una adoquinera mvil y tres estacionarias y tiene una produccin de alrededor de 3700 unidades por En Costa Rica hay tambin una fbrica de adoquines de concreto en permanente produccin. En Guatemala existen actualmente dos firmas dedicadas a la fabricacin de adoquines de concreto; son Cementos Novella S.A. y Prefabricados CIFA. Adems, se ha producido y colocado adoqun fundido a mano en muchas poblaciones del interior del pas, con la asesora del Instituto de Fomento Municipal (INFOM). 33

Sin embargo, en Guatemala an se encuentra poco difundido el uso de adoquines de concreto y no se puede decir que haya una produccin en gran escala ni que se cuente con la tecnificacin suficiente.

2.6

Uso del adoqun en Guatemala Aos atrs las calles con su superficie de terracera no presentaban

demasiadas molestias en las poblaciones pues el volumen de trnsito vehicular no era considerado, restringindose al paso de unas cuantas unidades al da. La conservacin de las calles era aceptable y las pequeas molestias causadas a los vecinos y peatones eran soportables. A medida que el trnsito vehicular creci, en todas las poblaciones se manifiesta una creciente protesta y clamor del vecino por contar con calles en buenas condiciones de circulacin, sin baches, polvo o lodazales. Como ya se mencion anteriormente, la institucin que se dedica a la planificacin y supervisin de pavimentos de adoqun para el rea urbana y rural del interior del pas, es el Instituto de Fomento Municipal (INFOM), cuya unidad de pavimentos realiza estudios de planificacin y costos. Desde el mes de junio de 1972 el Instituto de Fomento Municipal ha venido promocionando ante todas las municipalidades de la repblica, el sistema de pavimentacin con adoqun de concreto, como una alternativa de solucin al problema de recubrimiento de superficies de rodadura. Este pavimento ha venido a constituir la alternativa, todava econmica, relativamente, ante la inflacin que han sufrido los productos como es el cemento Prtland, para pavimentos rgidos. 34

stas son algunas de las ventajas que presta el pavimento de adoqun: Facilidad para efectuar reparaciones Fabricacin y colocacin simple con personal no especializado y de poca calificacin Material y mano de obra nacional Ofrece una vista agradable al estar ya colocado Costo menor, comparado con losas de concreto Ofrece una esttica al lugar Facilidad para obtener mano de obra Mantenimiento mnimo de fcil ejecucin Su fabricacin se puede realizar en el lugar de la obra, economizando el transporte del producto ya elaborado Facilidad de remocin y reinstalacin para obras de agua potable, drenajes, telfono, televisin por cable, etc.

2.7

Tipos de adoqun

2.7.1

Por su forma

No se establece prcticamente ninguna restriccin en cuanto a la forma del adoqun; pero se persigue asegurar que el adoqun pueda ser levantado con facilidad y que cuando se coloque en forma correcta, ajustar perfectamente en el otro, es recomendable que se fabriquen con medidas exactas, lo que permite colocarlos con espacios sumamente pequeos entre las propias juntas.

35

Figura 5.

Formas de adoquines ms conocidas Muescado simple

Huella de cruz

Hexagonal

Angular

Muescado doble

Zigzag

FUENTE: Rodolfo Girn.

Diseo de pavimentos de adoqun.

Pg. 13

36

2.7.2

Por el tipo de trnsito que frecuentan

En la actualidad, todos los mtodos de diseo de pavimentos consideran el trnsito de todos los vehculos que usarn el pavimento, para un periodo de diseo de 20 a 25 aos.

Tabla VI.

Categoras de trnsito Descripcin Calles secundarias y estacionamiento de automviles Calles alimentadoras, pocos camiones y autobuses Avenidas, estacionamiento industrial y mercados Calzadas, calles comerciales y muchos autobuses Carreteras urbanas y autopistasDiseo de pavimentos de adoqun. Pg.10

Categora 1 2 3 4 5

FUENTE: Rodolfo Girn.

Tomando en cuenta la tabla anterior se puede decir que las categoras 1 y 2 son para trfico liviano, la categora 3 para trfico mediano y las categoras 4 y 5 para trfico pesado.

37

Tabla VII.

Clasificacin de trnsito Trnsito total durante 24 horas Total Vehculos Camiones Autobuses 700 min. 250 - 700 250 mx. Camiones Pesados* 150 min. 50 150 50 mx. 14000 12000 10000 Carga de diseo (Lb. / rueda)

Tipo de trnsito

Pesado Mediano Liviano

3000 min. 1000 - 3000 1000 mx.

* 18000 a 24000 Lb/ejeFUENTE: Rodolfo Girn. Diseo de pavimentos de adoqun. Pg. 8

2.7.2.1

Pavimentos con adoqun para transito liviano

Deben colocarse en calles secundarias, estacionamiento de automviles o aun, en calles principales, cuando se estime que el volumen de trnsito es relativamente bajo, inclusive tratndose de vehculos pesados. datos prcticos se presenta la siguiente tabla A efecto de

Tabla VIII.

Datos prcticos para trnsito liviano Subrasante Capa Buena 10 3 10 - 15 0 23 - 28Pg. 11

Regular 10 3 15 5 10 28 38

Mala 10 3 15 10 - 15 38 - 43

Adoqun Capa de asiento (arena de ro) Base (arena gruesa) Subbase (material selecto) ESPESOR TOTAL (cm.)FUENTE: Jess Moncayo.

Manual de pavimentos.

38

2.7.2.2

Pavimentos con adoqun para trnsito mediano

Deben colocarse en avenidas y calles con trnsito constante de vehculos livianos y trnsito regular de camiones y autobuses, en estacionamientos industriales y de mercados. presenta la siguiente tabla. A efecto de datos prcticos se

Tabla IX.

Datos prcticos para trnsito mediano Subrasante Capa Buena 10 3 15 10 38Pg. 12

Regular 10 3 15 15 43

Mala 10 3 15 20 48

Adoqun Capa de asiento (arena de ro) Base (arena gruesa) Subbase (material selecto) ESPESOR TOTAL (cm.)FUENTE: Jess Moncayo. Manual de pavimentos.

2.7.2.3

Pavimentos con adoqun para trnsito pesado

Deben colocarse en carreteras urbanas, calzadas y calles que tengan un trnsito frecuente de vehculos pesados, como camiones y autobuses, y paso constante de gran nmero de vehculos, an siendo estos de tipo liviano. Estas calzadas y calles comprenden las vas principales que atraviesan la poblacin y que conducen a diferentes sitios de elevada concurrencia; como mercados, plazas, edificios municipales, etc. presenta la siguiente tabla 39 A efecto de datos prcticos se

Tabla X.

Datos prcticos para trnsito pesado Subrasante Capa Buena 10 3 15 15 43Pg. 13

Regular 10 3 15 20 48

Mala 10 3 15 25 53

Adoqun Capa de asiento (arena de ro) Base (arena gruesa) Subbase (material selecto) ESPESOR TOTAL (cm.)FUENTE: Jess Moncayo.

Manual de pavimentos.

La nica diferencia entre estos tres tipos de pavimento adoquinado estriba en que el adoquinado para trnsito liviano no necesita la capa de material selecto que constituye la subbase, siempre y cuando, las condiciones de la subrasante no lo exijan, colocndose la capa de arena gruesa de base directamente sobre la subrasante. En todos los casos el adoqun de 10 cm. de espesor debe de llenar ciertos requisitos mnimos de calidad en su fabricacin y en las pruebas que se les aplique.

40

3-

ELEMENTOS QUE COMPONEN LA ESTRUCTURA DE UN PAVIMENTO DE ADOQUN

3.1

Subrasante Es la superficie que resulta una vez terminado el movimiento de tierras,

pudiendo estar en corte o en relleno, y que una vez compactada tiene las secciones transversales y pendientes especificadas en los planos de diseo. En general, deben cumplir con requisitos de resistencia, incomprensibilidad e inmunidad a la expansin y retraccin por efectos de la humedad; debe ser lo suficientemente rgida para evitar una deformacin excesiva por efecto de las cargas accidentales y tener desniveles necesarios para desalojar el agua de lluvia fuera del rea del pavimento.

El diseo de un pavimento es esencialmente el ajuste de la carga de la rueda a la capacidad de la subrasante. Aunque esto se puede hacer por reglas empricas basadas en experiencias anteriores, la ingeniera econmicoprctica requiere una evaluacin de las propiedades ms significativas de la subrasante y que el diseo del pavimento se ajuste a ella, evitando la posibilidad de producir un pavimento ms caro de lo necesario o uno que no sea suficientemente resistente.

El espesor del pavimento depender en gran parte de la calidad de la subrasante y se puede citar cuatro clasificaciones que son

41

a)

Si la subrasante es de muy mala calidad (con un alto contenido de materia orgnica o material suelto sin cohesin), ser necesario sustituirla por un material de mejor calidad o estabilizarla (con cemento, cal, materiales bituminosos, etc.) en un espesor que depender de las cargas de diseo y de las propiedades de los materiales a utilizar en las otras capas.

b)

Si la subrasante es de mala calidad (formada por suelo fino limoso o arcilloso), ser necesario colocar una capa de subbase granular de material selecto o de material estabilizado antes de la colocacin de la capa de base.

c)

Si la subrasante es de buena calidad (formada por un suelo bien graduado, que no ofrezca peligro de saturacin), con un valor soporte excelente y buen drenaje, podr omitirse la capa de subbase.

d)

Si la subrasante fuera excelente (con un valor soporte muy elevado y sin posibilidad de saturacin), se puede omitir tambin la capa de base, colocando la carpeta sobre el terreno natural despus de haber sido conformado y compactado. Esta ltima situacin no se da casi nunca; por lo general resulta necesario el uso de las dos capas: subbase y base. Los materiales que forman la subrasante debern cumplir con ciertos

requisitos para producir un pavimento de buena calidad; dichos requisitos dependen de las propiedades de los materiales que se determinan por ensayos debidamente normalizados por la American Society for Testing Materials (ASTM) y por la American Association of State Highways Officials (AASHO). Estos requisitos deben cumplirse en una profundidad de al menos 30 cm. para calles y carreteras y de al menos 50 cm. para aeropistas y son

42

PROPI EDADTamao mximo de partcula Lmite lquido CBR Expansin Compactacin(*) Con plasticidad media a baja.

REQUISITO7.5 cm. (3) Carreteras (*) Aeropistas Mayor del 50 % Menos del 50 % 5 % mnimo 50 % mximo 95 % mnimo

Los suelos que no cumplan estas condiciones debern ser sustituidos por un material adecuado y estabilizado.

3.1.1

Evaluacin de las propiedades de los materiales

Existe una gran variedad de mtodos y sistemas para evaluar las propiedades de los suelos, aplicndose estos segn el mtodo de diseo de espesores que se proyecta usar. Entre ellos destaca el Mtodo de Mills Este mtodo ampliamente usado para el diseo de pavimentos flexibles, y que en este trabajo ha sido adaptado al diseo de pavimentos de adoqun. emplea el valor soporte CBR y el ndice de grupo como propiedades de los suelos para el diseo, por lo cual se incluye una descripcin de las mismas en este trabajo.

3.1.1.1

Valor soporte CBR

El CBR o valor soporte de California (California Bearing Ratio) ha sido uno de los mtodos de evaluacin de subrasantes ms extensamente empleados en el diseo de pavimentos flexibles.

43

El CBR fue desarrollado por la Divisin de Carreteras de California alrededor de 1930 y en 1951 fue adoptado por la ASTM con la designacin D1883, Bearing Ratio of Laboratory-Compacted Soils.

La mayor parte de fallas en los pavimentos flexibles se debe a desplazamientos, o sea a fallas de corte, de los materiales de las diferentes capas. El CBR es una medida de la resistencia al corte del suelo en condiciones controladas de densidad y humedad.

Este mtodo comprende tres ensayos a) Determinacin del valor soporte de California (CBR). b) Determinacin de las propiedades expansivas de los materiales. c) Determinacin de la densidad mxima y la humedad ptima. Estas propiedades se determinan por medio de los ensayos de Proctor. Existen dos tipos de ensayo proctor

3.1.1.1.1

Proctor normal (ASTM D AASHO T 99)

Se utiliza un molde cilndrico de 4 (10 cm.) de dimetro y una altura de 4.58 (11.64cm) con lo cual se tiene un volumen de 1/30 de pe3; se le coloca en la parte superior un collar del mismo dimetro para darle una altura adicional.

El molde se llena en tres capas iguales del material a ensayar, compactando cada una con 25 golpes de un martinete de 5.5 libras de peso, un dimetro de 2 y una altura de cada de 1. La energa de compactacin proporcionada por este martinete es de 12,400 libras-pie/pie3, que es comparable a la que se obtiene con equipos de compactacin ligeros. 44

3.1.1.1.2 Proctor modificado (ASTM D 1557; AASHO T 180) Se utiliza un molde cilndrico con las mismas dimensiones que el anterior y con el respectivo collar en la parte superior, pero en este caso, el molde se llena con 5 capas, compactando cada capa con 25 golpes de un martinete de 10 libras de peso, con una altura de cada de 18 pulgadas, el cual proporciona una energa de 56,200 libras-pie/pie3, comparable a la que se obtiene con equipos de compactacin ms pesados en condiciones favorables de trabajo. Al tener lleno el molde, se quita el collar y se enrrasa el cilindro. Para calcular la densidad se pesa el molde con su contenido, obteniendo el peso bruto hmedo (PBH) al cual se le resta la tara del molde para obtener el peso neto hmedo (PNH). Dividiendo el PNH entre el volumen de la muestra (1/30 pie3) se obtiene el peso unitario hmedo (PUH). Secando la muestra al horno se obtiene el peso neto seco (PNS) y de aqu el contenido de humedad (W = PNH-PNS/PNS), luego se puede obtener el peso unitario seco (PUS) por la relacin:

PUS =

PUH 1+W

El proceso se repite con diferentes contenidos de humedad, trazando luego una curva que relacione el contenido de humedad (W) con el peso unitario o densidad seca (PUS); el valor ms alto de la curva nos dar la densidad mxima y el contenido de humedad correspondiente, la humedad ptima. 45

3.1.1.1.3

Determinacin

de

las

propiedades

expansivas de los materiales El equipo que se utiliza para el ensayo es Una prensa hidrulica con una capacidad mnima de 60,000 lb. equipada con cabezal o base movible que avance a razn de 0.05/min. para forzar al pistn de penetracin dentro del espcimen. Deber estar equipada con indicadores de carga legibles cada 10 lb. o menos. Un molde cilndrico con dimetro interno de 6 (15.24 cm.) y altura de 7 (17.78 cm.), provisto de collar de extensin de 2 de altura y una plancha de base perforada de 3/8 de espesor; las perforaciones de la plancha no deben exceder un dimetro de 1/16. Un disco espaciador metlico de 515/16 de dimetro y 2.4 de altura. Tamices nm. 4 y nm. 3/4 Un penetrmetro o pistn de 1.95 de dimetro (3 pulgadas cuadradas de seccin) y al menos 4 de longitud. Un micrmetro de reloj graduado en 0.001. Un disco perforado con una barra ajustable apropiada para colocar un micrmetro de reloj con trpode. Sobre-pesas anulares, una entera y varias divididas de 5 libras de peso, con 5 5/8 de dimetro externo y 2 1/8 de dimetro interno.

46

Un mazo de compactacin de 10 lb. de peso y 18 de cada. Una balanza con sensibilidad de 1 g. y capacidad de 20 Kg. Una bandeja de mezcla, regla metlica, tanque de inmersin, papel filtro, cronmetros, esptulas, etc. Preparacin de la muestra Se seca la muestra al aire y luego se pulveriza el material, cuidando de no romper las partculas individuales. Se toma una porcin de la muestra y se pasa por el tamiz de 3/4; se descarta el material retenido y se reemplaza con igual peso de material que pasa el tamiz de 3/4 y es retenido en el tamiz No. 4, tomado del sobrante de la muestra. De esta muestra se toma unos 500 gramos y se determina el contenido de humedad actual.

Se agrega la cantidad de agua necesaria para llegar a la humedad ptima, la cual se puede calcular por la siguiente frmula:

Vol.de.agua. por.agregar (c.c.) =

Peso.del.mat.( gr.) (hum.ptima hum.actual ) 100 + hum.actual

La humedad del material deber quedar dentro de ms o menos 0.5 por ciento de la humedad ptima.

47

Ensayo de expansin Se pesa el molde y se fija junto con el collar de extensin a la plancha de base; se inserta el disco espaciador colocando sobre l un disco de papel filtro. Se llena el molde en 5 capas compactando cada capa con 55 golpes del mazo, removiendo luego el collar de extensin y se empareja cuidadosamente el suelo compactado con una regla metlica, llenando con material fino cualquier agujero que quede en la superficie. Se retira la plancha de base y el disco espaciador, se coloca un disco de papel filtro sobre la plancha de base, se invierte el molde con el suelo compactado y se fija a la plancha de base con el suelo compactado en contacto con el papel de filtro. Se coloca el disco perforado sobre el suelo compactado; para producir una sobrecarga igual al peso de la base y del pavimento se colocan pesas sobre el disco perforado, tomando en cuenta que en ningn caso el peso debe ser menor de 10 libras. Luego se sumerge el molde en agua, permitiendo el Se toma la libre acceso de sta al fondo y a la superficie del espcimen.

medida para hinchamiento con el micrmetro de trpode y se deja saturar la muestra durante 96 horas, tomando lecturas del hinchamiento cada 24 horas. El hinchamiento se calcula como porcentaje de la altura inicial de la muestra, as:

Hinchamiento =

Lectura.inicial Lectura. final 100 Altura inicial.de.la.muestra

Los suelos que tengan expansiones totales menores del 3 por ciento se recomiendan como buenos para ser usados como subbase en carreteras, los que tengan arriba de este porcentaje no son recomendables.

48

Los suelos arcillosos y orgnicos llegan a tener expansiones mximas del 20 por ciento y los materiales para base del 1 por ciento.

3.1.1.1.4

Determinacin del valor soporte de California (CBR)

Despus de terminar el ensayo de hinchamiento se saca el molde del agua y se deja escurrir durante 15 minutos en posicin vertical. Al pasar el tiempo indicado se remueve el disco perforado, las pesas y el papel filtro.

Se colocan nuevamente las pesas sobre la muestra, produciendo una sobrecarga igual a la que se tuvo durante la inmersin. la superficie, con una carga inicial de 10 lb. Se centra el molde sobre la base de la prensa de ensayo y se sienta el pistn de penetracin sobre

Se aplica la carga sobre el pistn produciendo una penetracin de 0.05 pulgadas por minuto. Se toman las lecturas de carga correspondientes a 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0,4, 0.5 pulgadas de penetracin.

Con estos resultados se dibuja una curva usando como abscisas la penetracin del pistn y como ordenadas la carga. La calidad del material se obtiene por comparacin de la curva del material ensayado con la curva tpica que corresponde al mismo ensayo efectuado en una muestra de piedra triturada.

Los valores tpicos para la piedra triturada se presentan en la tabla XI.

49

Tabla XI.

Carga/penetracin para piedra triturada CARGA ESTNDAR 1,000 lb./pulg.2 1,500 lb./pulg.2 1,900 lb./pulg.2 2,300 lb./pulg.2 2,600 lb./pulg.2

PENETRACIN () 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5Pg. 22

FUENTE: Rodolfo Girn.

Diseo de pavimentos de adoqun.

El valor soporte CBR de un suelo es el que resulte mayor al aplicar la siguiente frmula a los valores de carga correspondientes a penetraciones de 0.1 y 0.2, as:

CBR =

C arg a.a.una. penetracion.dada 100 C arg a.s tan dard .a.la.misma. penetracin

Por ejemplo si en un ensayo se obtuvo para una penetracin de 0.1 una carga de 240 lb./pulg.2 y para una penetracin de 0.2 una carga de 450 lb./pulg.2 se tiene

CBR.a.0.1" =

240 100 = 24% 1000

CBR.a.0.2" =

450 100 = 30% 1500

O sea que el valor CBR de este suelo es 30. En general se puede hacer la siguiente clasificacin atendiendo al valor soporte CBR, ver tabla XII.

50

Tabla XII. 100 % 80 % 50 % 30 % 20 % l0 % 5%

Clasificacin de suelos segn porcentaje de CBR 80 % 50 % 30 % 20 % l0 % 5% 0% Son excelentes materiales para bases Son buenos materiales para bases Son buenos materiales para subbase Son muy buenos materiales para subrasante Son buenos materiales para subrasante Son regulares materiales para subrasante y son los ms usuales en nuestro medio Son malos materiales para subrasante.Pg. 23

FUENTE: Rodolfo Girn.

Diseo de pavimentos de adoqun.

3.1.1.2

ndice de grupo

El mtodo del ndice de grupo tambin ha sido utilizado muy ampliamente para el diseo de pavimentos. El ndice de grupo es un nmero obtenido con base en una frmula que toma en cuenta las siguientes propiedades de los suelos, proporcin de finos y lmites de Atterberg

3.1.1.2.1

Proporcin de finos

La proporcin de finos se obtiene del ensayo granulomtrico normalizado por la ASTM, que consiste en separar los distintos gruesos de granos de la muestra de suelo, utilizando una serie de tamices cuyas aberturas van de 19.05 mm. (Tamiz de 3/4) hasta 0.074 mm. (Tamiz nm. 200)

Para efectuar el ensayo se debe obtener el peso neto de la muestra seca pulverizada (M), procediendo luego a tamizarla; en seguida se obtiene el peso retenido en cada tamiz. Elaborando una tabla como la siguiente.

51

Tabla XIII. TAMIZ " No. 4 No. 10 No. 40 No. 200 Fondo

Porcentaje de material retenido en cada tamiz PESO RETENIDO PARCIAL % PASA DIAM. (mm) P.B.S. TARA P.N.S. % DE M. ACUMULATIVO 19.05 4.76 2 0.42 0.074 A' B' C' D' E' F' T T T T T T A B C D E F a b c d e f a1 b1 c1 d1 e1 f1

P.N.S. = M 100%FUENTE: Rodolfo Girn. Diseo de pavimentos de adoqun. Pg. 24

El % de M es el porcentaje de peso retenido en cada tamiz respecto a la muestra total, y se calcula as

a=

A 100 M

Si la PNS, no es igual a M, se corrige el error en la fraccin de mayor peso, siendo admisible un error mximo del 1 por ciento. se calcula as: a1 = 100 - a b1 = a1 - b c1 = b1 - c etc. El % pasa acumulativo es el porcentaje de la muestra menor que un tamiz determinado y

Para el clculo del ndice de grupo (IG) slo se utiliza el % pasa acumulativo, del tamiz nm.200

52

3.1.1.2.2

Lmites de Atterberg

En 1911 el cientfico sueco Atterberg defini ciertos lmites arbitrarios en el contenido de humedad de los suelos finos para dividir los estados de consistencia de estos suelos.

Para obtener el ndice de grupo (IG) slo interesa el lmite lquido (LL) y el ndice de plasticidad (IP) que es igual al lmite lquido menos el lmite plstico (LP).

Lmite Lquido (LL) es el mximo contenido de humedad para el cual el suelo es plstico (AASHO T 89).

Para efectuar el ensayo se utiliza el material que pasa un tamiz nm. 40, mezclndolo con agua hasta formar una pasta suave.

Se coloca en el platillo del aparato de Casagrande hasta llenarlo aproximadamente 1/3 de su capacidad, formando una masa lisa. esta pasta en dos partes por medio del ranurador especial. Se divide Se hace girar la

manivela del aparato a razn de dos golpes por segundo, contando el nmero de golpes (N) necesarios para que el fondo del surco se cierre en una longitud de 1/2 aproximadamente. El nmero de golpes debe ser de 15 a 35. El Luego se toma la muestra y se le determina el contenido de humedad (W). lmite lquido se obtiene aplicando la frmula:

LL =

( N )0.121 W 25

53

El limite plstico es el mnimo contenido de humedad para el cual el suelo es plstico (AASHO T 90). Para efectuar el ensayo se utiliza una porcin de la misma muestra preparada para el ensayo del lmite lquido. Se deja secar hasta que alcance una consistencia que no se adhiera a la palma de la mano; se toma una porcin y se hace rodar con la palma de la mano sobre una superficie lisa no absorbente, formando un cilindro de aproximadamente 1/8. Al llegar a este tamao se vuelve a hacer una esfera En el material y se repite el procedimiento reduciendo el contenido de humedad por el manipuleo, hasta que el cilindro se raje o empiece a desmoronarse. lmite plstico. El ndice de plasticidad (IP) se calcula por la frmula: este momento se le determina el contenido de humedad y este es el valor del

IP = LL LP3.1.1.2.3 Clculo del ndice de grupo

El ndice de grupo es un valor que indica la calidad del suelo dependiendo de su granulometra y de los valores obtenidos para el lmite lquido y el ndice de plasticidad.

Debe ser un nmero entero y positivo comprendido entre los valores de cero y veinte (si resulta un nmero fraccionario se redondea al entero ms cercano); si resultara un valor negativo se adopta el cero y si es mayor de veinte, se torna como veinte.

54

Para su clculo se emplea la frmula:IG = 0.2a + 0.005ac + 0.01bd

Donde: a b c d = = = = (% pasa nm. 200) - 35 (% pasa nm. 200) - 15 LL-40 IP-10 (entre 0 y 40) (entre 0 y 40) (entre 0 y 20) (entre 0 y 20)

El valor resultante del ndice de grupo es funcin de la calidad del suelo. Para el clculo del espesor de pavimentos por medio del ndice de grupo y considerando los tipos de trfico, se han desarrollado curvas empricas.

3.2

Capas de subbase y base El propsito fundamental de estas capas es el de proporcionar un medio

de distribucin para las cargas aplicadas a la superficie de rodadura de un pavimento, pero tambin es importante el aislamiento de la subrasante de la humedad superficial para evitar que tenga asentamientos o deformaciones, especialmente cuando sta es arcillosa. En ello radica la importancia de darle a un pavimento los espesores adecuados usando los materiales ms indicados.

3.2.1

Capa de subbase

Es la capa de material que se coloca entre la subrasante y la capa de base y puede construirse con una gran variedad de suelos, ya sea en su estado natural o mejorado (estabilizados) por un tratamiento adecuado.

55

Las principales funciones de la subbase son a. b. Transmitir y distribuir las cargas provenientes de la base. Servir de material de transicin entre el suelo de sub-rasante y la base, as como de elemento aislador entre ellas. c. Romper la capilaridad de la terracera y drenar el agua proveniente de la base. De aqu, que un material de subbase debe satisfacer las siguientes condiciones: Ser susceptibles de compactacin, es decir, que la compresin o la vibracin conduzcan fcilmente a una disposicin estable de las partculas correspondiente a una cantidad de vacos reducida y a una gran densidad seca. Los suelos de granulometra continua siempre sern apropiados; hay suelos de granulometra discontinua que compactan bien, pero no se deber usar suelos de granulometra uniforme. Ser poco sensibles al agua, para lo cual es preciso que la proporcin de finos arcillosos sea pequea; son ideales los suelos cuyo ndice de plasticidad sea nulo o inferior a 5. Conservar en las condiciones higromtricas ms desfavorables, una consistencia suficiente. Para determinar esta consistencia se debe obtener el IG y el valor soporte CBR

56

Poder vivir en buena vecindad, esto es, adaptarse a las caractersticas del terreno de la subrasante sobre el cual ser colocado. Debido a esto pueden presentarse dificultades en diversas circunstancias, especialmente, si el material de base es sensible al agua y el suelo de subrasante es o muy impermeable o expuesto a fuertes succiones capilares, ser necesario colocar una capa de sub-base anticapilar de drenaje, que corte las succiones capilares y evacue el agua que proviene ya sea de estas succiones o de filtraciones de arriba hacia abajo. Si el material de subrasante contiene elementos muy finos que en el curso de la compactacin y cuando la pista est ya en servicio, pueden penetrar en el material de subbase y alterar su granulometra, su estabilidad, su consistencia y hacerlo sensible al agua, es preciso colocar una subbase anticontaminante con una granulometra intermedia que le permita resistir la contaminacin sin ser impermeable. En zonas muy fras y cuando la subrasante es sensible a las heladas deber construirse una subbase antihielo.

3.2.1.1

Materiales para subbase

Consistirn en materiales de tipo granular con las siguientes propiedades mnimas:

Valor soporte CBR del 30 por ciento sobre muestra saturada y con el valor de compactacin que se especifique (nunca menor del 90 por ciento; generalmente se usa el 95 por ciento), el ndice de plasticidad no mayor de 9 y el lmite lquido no mayor de 40.

57

Los materiales de sub-base deben ser de fcil compactacin para alcanzar la densidad mxima determinada. Si contienen gravas o rocas, Adems, stas no deben ser mayores de 2/3 del espesor de la sub-base. terrones de arcilla.

deben ser materiales libres de materia orgnica, materia vegetal, basuras o

3.2.2

Capa de base

En un pavimento flexible, es la capa de base el principal elemento de distribucin de las cargas y esfuerzos ejercidos sobre la capa de rodadura, por lo cual el suelo o material compactable a usar debe ser de muy buena calidad. La eleccin de este material debe ser objeto de una atencin especial, debiendo satisfacer condiciones ms precisas y severas.

Las principales funciones de la capa de base son a. Transmitir y distribuir las cargas provenientes de la capa de rodadura. b. Servir de material de transicin entre la subbase y la capa de rodadura. c. Ser resistentes a los cambios de temperatura, humedad y desintegracin por abrasin producidos por el trnsito. d. Tener mayor capacidad soporte que el material de subbase. Los materiales para la capa de base deben cumplir con algunos requisitos los cuales se presentan a continuacin

58

Se admite en general que los materiales deben tener un tamao inferior a 11/2 (4cm.); de lo contrario, se est expuesto a una segregacin en la puesta en obra y a desprendimientos en la superficie antes de colocar la capa de rodadura. La curva granulomtrica debe estar comprendida entre las curvas tipo, excepto en el caso en que una granulometra discontinua sea favorable a una buena compactacin, pero debe considerarse que si el material tiene demasiados finos es muy sensible al agua, y si tiene pocos finos compacta mal. El material que forma la capa de base debe tener buena resistencia al punzonamiento, por lo que para pavimentos de alta calidad se exige que tenga un valor soporte CBR mayor del 80 por ciento.

3.2.2.1

Tipos de bases

Existe una gran variedad de suelos que pueden utilizarse como base. Entre los ms usuales en nuestro medio se tiene

3.2.2.1.1

Bases de suelo y agregado

Los materiales utilizados en este tipo de bases pueden encontrarse en estado natural o provenir de la mezcla de gravas con suelos. friccin interna y cohesin. Todas estas propiedades dependern de la proporcin de finos respectos al agregado, pudiendo definirse tres casos tpicos 59 Su estabilidad depender de la graduacin de las partculas, su forma, densidad relativa,

Figura 6.

Bases de suelo y agregados

Agregado Agregados finos. sin necesario

con para

los

finos la

Agregado con gran proporcin de finos.

tener

densidad mxima. Contacto de partcula a Sin contacto de partcula a partcula; el agregado flota en el suelo. Densidad alta. Densidad baja. Baja permeabilidad. Sensible a las heladas.

Contacto de partcula a partcula.

partcula con la resistencia a la deformacin incrementada.

Densidad Permeable. Insensible heladas.

variable a las

Baja permeabilidad. Sensible a las heladas.

Estabilidad alta confinado o Alta estabilidad si est confinado, baja si no se confina. Es No es afectado por condiciones de humedad severas. Poca Difcil de conformar y compactar. FUENTE: Jess Moncayo. Manual de Pavimentos. dificultad para conFcil de conformar y compactar formarlo y compactarlo. poco afectado de por Grandemente afectado por condiciones severas. de humedad condiciones severas. humedad sin confinar. Baja estabilidad.

Pg. 30

60

Puesto que resultara antieconmico y muchas veces casi imposible obtener el material con una graduacin ideal para obtener la mxima estabilidad, la AASHO ha fijado las graduaciones que pueden dar una buena estabilidad; stas son indicadas en la especificacin AASHO M-147 as

Tabla XIV.

Granulometras para bases de suelo y agregados PORCENTAJE EN PESO DE MATERIAL QUE PASA EN

TAMIZ NM. 2" 1" 3/8" No. 4 No. 10 No. 40 No. 200 30 - 65 25 - 55 15 - 40 8 - 20 28 TIPO A 100

TAMICES DE MALLA CUADRADA TIPO B 100 75 95 40 75 30 60 20 45 15 30 5 20 100 50 85 35 65 25 50 15 30 5 25 100 60 - 100 50 - 85 40 - 70 25 - 45 10 - 25 55 - 100 40 - 100 20 - 50 6 - 20Pg. 28

TIPO C

TIPO D

TIPO E

TIPO F

100

100 70 - 100 55 - 100 30 70 8 25

FUENTE: Rodolfo Girn.

Diseo de pavimentos de ado