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FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENERIA CIVIL
ENSAYO
Diseño de los pavimentos en el tramo de huacho a Pativilca
AUTOR
Ayala palacios Rafael
ASESORA
Arimana cotaquispe, Marylin Lina
LIMA-PERÚ
(2015-II)
ÌNDICE
I. INTRODUCCIÓN 3
II. ARGUMENTACIÓN 5
2.1. ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS 5
2.2. ESTUDIO HIDROLOGICO -PLUVIOMÉTRICO 7
2.3. ESTUDIO DE PAVIMENTO 10
2.4. ENSAYO DE TRÁFICO 12
lll. CONCLUCIONES 13
IV. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA 14
I .INTRODUCCIÓN
En el Perú las vías de comunicación más utilizadas dentro del territorio son las
terrestres. Dentro de estas se encuentran los caminos, carreteras, etc. Es así como un buen
diseño de estas carreteras es necesario para garantizar su correcto desempeño y
durabilidad. En ese sentido este trabajo contempla el diseño del pavimento de huacho a
pativilca que está a cargo de la Empresa Norvial S.A. y se encuentra enmarcada en el rubro
de concesiones viales, cuya responsabilidad es administrar, operar, construir y dar el
mantenimiento a la infraestructura vial en la ruta.
La carretera Huacho – Pativilca tiene 57 kilómetros de longitud y conecta las ciudades de
Huacho, Huara, Medio Mundo, Supe, Barranca y Pativilca. El clima de esta zona tiene la
particularidad de cambiar de árido a semicálido en los primeros meses del año, a templado
y húmedo durante el resto del año. Esta vía de doble calzada se unirá a la autopista
Pativilca-Trujillo, que a su vez empalmará con la autopista Trujillo – Sullana, tramos
conocidos como la autopista del sol. De esta manera, la ruta Lima-Sullana se hará en una
autopista de cuatro carriles, dos de ida y dos de vuelta.
Luego de haber contextualizado de manera breve el Diseño de los pavimentos en el
tramo de huacho a pativilca, nos podemos preguntar: ¿Por qué es están importante la
construcción del pavimento huacho-Pativilca? Un pavimento es una “estructura cuya
finalidad es permitir el tránsito de vehículos y puede estar conformada por una o varias
capas superpuestas. Con el fin de brindar comodidad a los usuarios, debe procurar tener
regularidad superficial, tanto transversal como longitudinal” (Montejo, A. (2006) Ingeniería
de pavimentos (Tercera ed.)). También se debería tener en cuenta en el diseño medidas
para disminuir el ruido de la rodadura.
El objetivo de este trabajo consiste en realizar un buen diseño de pavimento con suma
importancia ya sea al hacer una excavación para determinar el tipo de suelo mediante
ensayos, como el AASTHO, PROCTOR MODIFICADO, y de esta manera se diseñara la
estructura y para que no sufra desperfectos en la estructura del pavimento a la vez poder
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brindar una excelente circulación de los vehículos ya sea ligeros o pesados y dar una buena
comodidad a la población y eliminar las trochas que se presentaban en los casos
anteriores. Se diseñará dicho pavimento considerando dos tipos: flexible y rígido. Para
luego comparar ambos resultados y escoger la mejor opción. El pavimento rígido será
diseñado también mediante dos metodologías: (AASHTO) y la (PCA) Una vez obtenidos los
diseños tanto del pavimento flexible como del rígido se realizará un análisis económico
comparativo entre las dos opciones elegidas con el fin de encontrar la estructura óptima del
pavimento.
Según Braja (2006) para que la carretera la carretera construida, permite llevar a que
se obtenga un menor tiempo de viaje para así satisfacer al ciudadano , en consecuencia se
tiende a eliminar las grandes colas que se generan por el caos vehicular, que a diario se
está viendo ,este diseño hará que la fluctuación sea más decadente y segura para que la
ciudadanía no tenga problemas en llegar a su destino adecuado , a su vez tener, mayor
seguridad por eliminarse posibilidad de choques, que se generen por los malos diseños que
se están haciendo ,así obstruir la estructura del pavimento , por eso se debe hacer con
suma cautela un diseño tener ciertas investigaciones del suelo ,para así brindar seguridad a
la población .este proyecto se hará con el motivo de mantener un nivel de calidad y
garantizarse los limites admisibles en los parámetros indicadores de la condición del
pavimento ya que existe la posibilidad de implementar el sistema de gestión de pavimentos
para la administración de la concesión ancón –huacho-pativilca de
Habiendo señalado la temática general sobre el diseño de los pavimentos en el tramo
Huacho-Pativilca, en este ensayo se mostrarán cuatro puntos –a consideración del
investigador, aunque algunas metodologías pueden variar entre sí, los siguientes factores
son necesarios para el diseño del pavimento en la mayoría de ellas: Estudios de tráfico,
Estudios de mecánica de suelos, Estudios hidrológicos-pluviométricos, Estudios de de
pavimento.
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II ARGUMENTACION
2.1 ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS
Según Abanto (2002) se deberá tomar nota los límites de los tipos de suelo y del perfil
característico de cada uno de ellos. Cada tipo de suelo presenta un terreno con perfil
particular y tiene características comunes con las de materiales semejantes en su relieve y
vegetación. En el caso del ensayo de soporte de california BCR compara el comportamiento
de un suelo determinado con el de una roca chancada de calidad estándar .se aplica carga
sobre la muestra compactada previamente mediante un ensayo proctor, así como saturado
en agua por 4 días y se va registrando la capa necesaria para producir penetración en el
material en el intervalo de 01” hasta05”.P(31) En mi opinión, estos conceptos pueden servir
de ayuda en la identificación de diversos tipos de suelo, capacitando al ingeniero para
subdividir el terreno en varios planos individuales que reflejen condiciones de suelos
susceptibles de necesitar tratamiento de ingeniería similar. Acerca de los tipos de suelos
podemos saber que suelo es el más propenso para que se construya un buen pavimento.
Por otro lado, según Braja (2006) las propiedades del suelo, tales como la granulometría, la
plasticidad, la compresibilidad y la resistencia la corte, pueden determinarse mediante
pruebas apropiadas de laboratorio (20) Aún más reciente se ha puesto énfasis en la
determinación in situ de las propiedades de resistencia y deformación del suelo, debido a
que así se evita la perturbación de las muestras durante la exploración del campo p (18). En
mi opinión Para determinar que cimentación es apropiado, el ingeniero debe considerar la
carga de la superestructura, las condiciones del subsuelo y el asentamiento tolerable
deseado.
Según Berry (2010), las muestras de suelo obtenidas durante la investigación del terreno
se someten a ensayos de laboratorio con el fin de determinar las propiedades necesarias
para la clasificación y descripción del suelo y obtener los parámetros que se requieren para
el diseño(23) Bueno en mi opinión generalmente todo suelo debe de ser estudiado
empleando la granulometría, los ensayos respectivos para comprobar la resistencia,
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permeabilidad, así para hacer un buen diseño y dar una buena calidad a los usuarios y el
ensayo más recomendable es el ensayo insitu.
Según valencia Sergio (2014), los tamaños de las partículas que forman el suelo pueden
variar pueden variar en un amplio intervalo .los suelos son generalmente llamados grava,
arena, limo o arcilla, dependiendo del tamaño predominante delas partículas dentro del
suelo .para describir los suelos por su tamaño de partícula, varias organizaciones han
desarrollado límites de separación de suelo .p(24)En mi opinión la determinación de los
suelos es muy importante ya que con la investigación se va a diseñar los pavimentos con lo
cual el ingeniero proyectista va velar por la seguridad delos habitantes , para que en los años
siguientes no sufra la estructura del pavimento desperfectos.
Según GARCIA, Jorge (2012), el contenido de humedad en que se alcanza el peso unitario
máximo generalmente se denomina contenido de humedad óptima. La prueba de laboratorio
utilizada generalmente para obtener el peso unitario seco máximo de compactación y el
contenido óptimo de humedad se denomina prueba proctor de compactación , en la prueba
proctor el suelo se compacta en un molde que tiene un volumen de 943.3cm3 .el diámetro
del molde esde101.6mm.duarante la prueba de laboratorio el molde se une a una placa de
base en la parte inferior .el suelo se mezcla con cantidad variable de agua luego es
compactado en tres capaz iguales por un martillo que entrega 25 golpes a cada capa .en mi
opinión las pruebas del método del proctor modificado es importante para la compactación
de del suelo ya que en él se cubrirá los espacios vacíos que yacen en el suelo, esto implica en
la dureza y se encargara de soportar la estructura del pavimento .
Según el reglamento nacional (2015) antes de comenzar el trabajo de campo se revisará
la documentación disponible para obtener una información general muy útil en el
planeamiento y organización de la exploración. Se revisará cuando se disponga de ello,
oerofografias planos topográficos y planos del suelo del área, pues será muy justificado el
tiempo invertido en su estudio.es importante que el ingeniero conozca las limitaciones de
los diversos tipos de planos con que puedan contar. Deberá tomarse nota de los límites de
los tipos del suelo y del perfil característico de cada uno de ellos .cada tipo de suelo
presenta un terreno con perfil particular y tiene características comunes con los de los
materiales semejantes en su relieve y vegetación (15) en mi opinión estos conceptos
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pueden servir de ayuda en la identificación de los diversos tipos de suelo , capacitando al
ingeniero para subdividir el terreno en varios planos individuales que reflejen condiciones
de suelos susceptibles de necesitar tratamiento de ingeniería similares .
2.2 ESTUDIO HIDROLOGICO PLUVIOMETRICO
Según El servicio nacional de meteorología e hidrología del Perú (SENAMHI) proporciona
los datos de precipitación media diaria de diversas estaciones ubicadas en diversas zonas.
Los valores de precipitaciones son tomadas a las 7 de la mañana y las 7 de la noche, así
mismo se registran las temperaturas máximas y mínimas todos los días. Además se
encuentra publicado el mapa de clasificación climática del Perú en el cual se puede
determinar el clima tipo de la zona de estudio. La información necesaria es la precipitación
media diaria de la estación de la estación seleccionada registrada registrada todo los días
durante varios años para poder tener un registro confiable.
Según ABANTO, Manuel (2002) La estación que se eligió según el temario de tesis es
ubicado en las lomas de lachay, esta se ubica en la provincia de huara, distrito de huacho a
una latitud de 11º22’1”, y longitud 77º22’1”, a una altitud de 300 m.s.n.m. dicha estación
cuenta con datos históricos desde año 2007n hasta setiembre del presente año 2012.en
este tipo de clima es preferible utilizar cementos asfalticos duros que tenga mayor
viscosidad como estos climas cálidos para hacer una buena construcción en los
pavimentos .y si en caso se llegaría hacer de baja viscosidad esto provocaría que las mezclas
sean susceptibles a las deformaciones plásticas o de roderas .p(30)en mi opinión en estos
casos debemos de optar por una mejora de la calidad de suelo si en casos que se
encuentren suelos arcillosos que son malos suelos debemos hacer unos cambios como
estabilizarlos con cal ya que estos son permeables , y así generen infiltraciones en la sub-
rasantes como también aplicar otros aditivos para estabilizar el suelo.
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Como se mencionó en el inciso anterior, el SENAMHI, ha publicado el mapa de
clasificaciones climáticas de nuestro país, en el cual se encuentra el tramo de esta tesis
entre huacho y pativilca en la costa central del país. Así mismo en dicha región se registran
temperaturas máximas entre 24 y 28ºC. En mi opinión la alta temperatura provocaría la
dilatación de la estructura del pavimento, en consecuencia se estaría formando grietas, la
cohesión de la mezcla disminuye, afectaría desfavorablemente la resistencia de la mezcla
asfáltica a la formación de roderas debido a que la mezcla presenta un comportamiento
muy viscoso a al que llega hacer fluir y desplazarla con mucha facilidad. Por lo cual se debe
diseñar un pavimento que tenga una estabilidad suficiente para que pueda acaparar ala
alta temperatura como a la baja temperatura sin que presente daños.
Según Braja (2006) En cuanto a las temperaturas mínimas según el mapa del SENAMHI
estas se encuentran en el rango de 8 y 12ºC. Con estos valores y los datos de la estación de
las lomas se puede estimar una temperatura del aire promedio anual entre 16 y 18ºC.p
(34). en mi opinión la temperatura es un factor muy importante en la pavimentación ya
que a menudo que incrementa la temperatura se dilata la superficie, y esto hace que se
produzca cierta agrietamiento en el pavimento en conclusión provocaría, grandes destrozos
en la estructura, habría tráfico, desorden vehicular e incomodidad a la ciudadanía. Para
eso se debería tener en cuenta los estudios con cautela para que los fenómenos
atmosféricos no lo debiliten.
Según el reglamento nacional (2015) los datos que se obtiene en la precipitación anual
deben ser, preferentemente de las informaciones que se obtengan de las estaciones
pluviométricas cercanas al lugar donde se proyecta el pavimento ,como también en la
precipitación anual del orden de5 a 10 pulgadas, el valor el valor asignado a la zona de
estudio es 0, es decir que este valor no tiene ninguna influencia en el pavimento .también
hay otra condición especial, cuando en las zonas de lluvia no hay un drenaje superficial
adecuado(zona de topografía plana , es decir zona muy irrigable ), la precipitación de 20-
25pg.cuyo valor seria 6, en este caso el valor real seria 10.p(127)en mi opinión es muy
importante establecer con los documentos como ,planos topográficos ,hidráulica e
hidrología , estudio de suelo ;la vez se debería medir el área de drenaje que contribuye al
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sistema que se está diseñando y las sub áreas de drenaje que se distribuyen a cada uno de
los puntos de ingreso a los ductos y canalizaciones del sistema de drenaje .
2.3 ESTUDIO DE PAVIMENTO
Según Abanto (2002) el pavimento que se construye deberá ser el preciso, para que
teniendo en cuenta la naturaleza y la resistencia del suelo del terreno de fundación, lleguen
a él cargas que puedan resistir sin que la información exceda de lo admisible. En esta tesis
se realiza el diseño de pavimento de un kilómetro de esta carretera entre huacho y
pativilca. El tramo de esta tesis une las provincias de barranca y huara cabe resaltar que
entre las particulares dela zona el tránsito de gran porcentaje de vehículos pesados. p (56)
en mi opinión se debe tener una gran preocupación por construir pavimentos que tengan
suficiente resistencia ante los esfuerzos ocasionados por los vehículos que puedan transitar
a diariamente.
Según el reglamento nacional (2015) el pavimento está compuesto por capaz que apoya
en toda su superficie sobre el terreno prepara para soportarla durante un lapso
denominado periodo de diseño y dentro de un rango de servicibilidad .esta definición
incluye pistas ,estacionamiento, aceras o veredas, pasajes peatonales y ciclo vías .la
metodología de diseño de instituto de asfalto (IS-91),considera un solo material para
pavimentación , el concreto asfaltico mezcla en caliente , sin embargo en esta metodología
modificada se ha considerado además a las bases y sub- bases granulares como materiales
para la pavimentación .p(96)en mi opinión para hacer un buen diseño de pavimentación
debemos de tener los criterios de deformaciones verticales compresivas e inducidas en la
parte superior dela sub-rasante y las deformaciones tensionales en el fondo de la capa
asfáltica para hacia no permitir las infiltraciones de las aguas subterráneas ya que son
factores destructivo para la estructura .
Según BRAJA,luis (2006) el pavimento está constituido por un conjunto de capaz
superpuesta, relativamente horizontales, que se diseñan y construyan técnicamente con
materiales apropiadas y adecuadas compactadas p (20), El objetivo principal de la gestión
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de pavimentos a nivel de proyecto es la elaboración de la lista de actividades para obtener
resultados óptimos y asegurar que los pavimentos proporcionen el nivel de servicio
esperado aprovechando al máximo el periodo de vida útil ;para lo cual deben complacerse
operaciones y mantenimientos correctivos y preventivo. Debe enfatizarse la importancia de
la adecuada planificación y programación de las actividades relacionadas con los
pavimentos incluyendo el mantenimiento de rutina, el periodo y la rehabilitación. En este
caso puedo opinar que hacer de lo dicho se basa en hacer una buena mejora en cuanto al
diseñar los pavimentos con suma cautela, para así poder apreciar un suelo firme apta para
la construcción y dar una buena mejora a la población.
Según Wilson (2004) la subrasante tiene como función recibir todo los esfuerzos
transferidos por los neumáticos de los vehículos ya sean livianos o pesados. En los
respectivos pavimentos como flexible, rígido y compuesto. Acerca de explicado se pude
apreciar que la subrasante cumple una función principal frente las fuerzas externas
ocasionados por los agentes externos, que se encuentra por encima del terreno de
fundación, un pavimento debe estar libre de humedad ya que estos provocarían infiltración
, y Así debilitarían las capas del pavimento , que a su vez surgirían accidentes al , generar
grietas .
2.4 ESTUDIO DE TRÁFICO
El estudio del tráfico se basa en los datos históricos delos tramos de carretera desde
ancón hasta huacho, registrado por el ministerio de transporte y comunicaciones. Esta
carretera se caracteriza por ser interprovincial ya que conecta toda la costa peruana. Así
mismo transitan una gran variedad y cantidad de vehículos livianos, pesados desde
camiones hasta tráiler con insumos máquinas pesadas para el norte. Este flujo vehicular se
expresa utilizando un parámetro conocido como EXAL (equivalente single axle load) a carga
equivalente de eje simple, que considera un eje simple equivalente de 18 kips. Este valor
representa en efecto dañino que producen los vehículos sobre los pavimentos .o el valor
consumo de fatiga y el daño por erosión en el caso de metodología.
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Según el, Ministerio de transporte (2010) recopila los datos del índice medio anual
(IMDA), por tipo de vehículo, de los tramos viales del país .se tiene los datos
correspondientes al año 2010, los cuales se presentan en el anexo.se debe tomar en cuenta
la posición del tráfico que se utiliza o que se utilizara en la vía, obtenida sobre la base de
estudio del tráfico y sus proyecciones que consideren el desarrollo futuro de la zona
tributaria de la carretera y la utilización que tendrá cada tramo del proyecto vial .desde mi
punto de vista el diseño de una carretera se debe basar en la consideración de volúmenes
de transito que tengan condiciones necesarias para que circulo sobre ella , con seguridad
vial ya que esto le será útil para el desarrollo de la carretera y planes de transporte .
Según BraJa (2006) para estimar el crecimiento de transito durante el periodo de diseño,
se utiliza el modelo exponencial propuesto en el manual de suelos ,geología, geotecnia y
pavimentos del MTC.como también se verifica el flujo de camines y cargas, estimaciones
especificas en sitios de las cargas son mejores que tomar promedios o equiparar datos, el
número de conteos y los lugares están limitados por el costo y el personal disponible , el
uso de balanzas en el país está muy restringido , el control vehicular es muy difícil. En mi
opinión hoy en día se aprecia la cantidad de caos vehicular que a diariamente se vive esto
se debe a la cantidad de vehículos que entran al país, y no suficiente espacio para que
tenga una cómoda circulación, por ende se están haciendo vais Pas para que para
circulación sea continua.
Según el reglamento nacional (2015) la evaluación del trafico deberá tomarse en cuenta
para diferenciar las cargas vehiculares, configuraciones de ejes y ruedas, número de cargas
de cada tipo de vehículos durante el periodo de diseño. El daño a la estructura del
pavimento debido a las cargas por eje se expresa típicamente como el daño de la carga de
un eje estándar (EAL). Esta es la carga por eje estándar es una carga por eje simple de 8.16 t
(80 KN).P (106).En mi opinión la evaluación del tráfico es muy importante ya que el
ingeniero debe de investigar con cautela al verificar la cantidad de vehículos que circularan
por la vía ya sea pesados o ligeros, como también el soporte de la sub-rasante que recibe
los esfuerzos cortes provocados por los vehículos, para así obtener de lo más apropiado la
circulación delos vehículos sin ningún problema.
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Según abanto (2012) nos dice que normalmente se incrementa, aunque en algunos
casos se estanca o declina .la historia de tráficos en vías comparables y los planeamientos
regionales pueden servir de base para las estimaciones. El crecimiento global del tránsito
parece no diferir entre autopistas rurales y urbanas; sin embargo como los porcentajes
promedios de crecimiento se basan en kilometraje recorrido del total de vehículos, es
deseable determinar si es posibles, porcentaje independientes de crecimiento de camiones
y de vehículos de pasajeros
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III.CONCLUSION
1. En conclusión se logró ejecutar la importancia del diseño del pavimento cumpliendo
con las condiciones en relación a presión de expansión ,valor de estabilidad y la
resistencia a la tensión por flexión , medida en las capas superiores del pavimento por
medio de cuhesìmetro por frente a los fenómenos atmosféricos dando como
resultado estructuras rigido.No obstante es necesario recalcar que el factor de
crecimiento de trafico estimado puede ser en realidad mayor con los pasos de los años
debido al progreso actual de nuestro país y las recientes demandas de transportes por
pate del sector minero, agrícola, etc.es por ello que sería recomendable realizar un
monitoreo continuo del tráfico y del peso máximo permitido por eje de cada vehículo
de tal que se intente no someter al pavimento a una carga mucho mayor que puede
traducirse en fallas estructurales .
2. Es importante acotar que el diseño de esta tesis se basó en la metodología de la
AASHTO de 1993; sin embargo se desarrolló un nuevo método en guía provisional de la
AASHTO 2008, la cual tiene algunas otras consideraciones .sería recomendable que
alguna otra tesis se basa en el diseño aplicando otra metodología y poder comparar
resultados así mismo las metodologías presentadas en este documento no son las
únicas existentes actualmente se podría diseñar tomando en cuenta más de tal modo
de realizar una mejor comparación de resultados como por ejemplo las metodologías
empíricas mecanisticas que aplican la teoría elástica para modelar las capas del
pavimento. A lo largo dela elaboración de la tesis se ha podido apreciar el gran número
de variables presentes en diversas metodologías de diseño para cada uno de los tipos
de pavimentos existentes. Realizar un análisis de sensibilidad de estas variables podría
llevar a determinar cuáles son las más influyentes y en el caso de que falten datos saber
cuáles podrían ser asumidos sin afectar significativamente el diseño final.
3. Los pavimentos asfalticos tienen que tener la estabilidad suficiente tanto a bajas como
a altas temperaturas sin presentar daños esto se puede lograr haciendo un balance
óptimo de manera que las propiedades sean las mejores posibles .
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V. REFERENCIA BIBLIOGRAFICA
HESSE LA SERNA, milton . reglamento de edificaciones.4ta ed.Madrid:taurus calpe,2013.p(636).ISBN:978—1-111-57575-2
2 BRAJA ,luis. ingenieria de cimentacion. 3ra ed,Guadalajara :cruz manka, 2006.p(320).ISBN:192-4546-5
WILSON.D, freddy. Pavimento en carreteras.2da ed. paris : seneca, 2007.p(250).ISBN:4215-2456-23
ABANTO , Manuel. pavimento en carreteras . 5ta ed.lima:megabyte,2012.p(756).ISBN:2370-156-54
GARCIA ,Jorge .pavimentos en vias .2da ed .Cajamarca:peru,2002.p(316).ISBN:2139-568-148
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