Memorias de Calculo Pavimento

7/22/2019 Memorias de Calculo Pavimento

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INGENIERIA DE PROYECTOS Y MONTAJES IPM LTDA

Fecha:Octubre

2013

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PROYECTO: CONSULTORIA PARA ESTUDIOS Y DISEÑO XXXXXXXX..

NOMBRE DOCUMENTO: DOSSIER DE INGENIERIA Y MEMORIAS DE CÁLCULO. REVISIÓN: “0”

CIVIL

MEMORIAS DE CÁLCULO DISEÑO DE PAVIMENTO.




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TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN ..................................................................................... 5

1. GENERALIDADES .............................................................................. 71.1 LOCALIZACIÓN .............................................................................. 7

1.2 CARACTERISTICAS DEL TERRENO .................................................... 8

1.3 TRATAMIENTO DE SUBRASANTE ....................................................... 9

2. TRANSITO VEHICULAR .................................................................... 12

2.1 AFOROS VEHICULARES ................................................................. 12

3. DISEÑO DE PAVIMENTO .................................................................. 22

3.1. NIVEL DE CONFIABILIDAD ............................................................. 22

3.2. DESVIACIÓN ESTÁNDAR, SO. ........................................................ 23

3.3. SERVICIABILIDAD ........................................................................ 243.4. MÓDULO RESILIENTE EFECTIVO DE LA SUBRASANTE. ...................... 25

3 5 COEFICIENTE DE CAPA EN PAVIMENTOS ASFÁLTICOS 26




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LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Tabla resumen de resultados de Laboratorio. ................................ 10

Tabla 2. TPD para la Vía de estudio .......................................................... 14

Tabla 3. TPD para diseño pavimento ........................................................ 16

Tabla 4. Periodos de diseño recomendados por INVIAS en Colombia. ........... 17

Tabla 5. TPD para diseño pavimento ........................................................ 19

Tabla 6. Factor Camión para diferentes vehículos. ...................................... 19

Tabla 7. Proyección Vehicular. ................................................................. 20

Tabla 8. Nivel de confiabilidad por clasificación funcional ............................ 23

Tabla 9. Agua removida por calidad del drenaje ......................................... 31

Tabla 10. Coeficientes de drenaje (Cd) recomendados para pav. Asfalticos ... 31

LISTA DE FIGURAS




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LISTA DE ANEXOS

ANEXO 1. RESUMEN RESULTADOS DE LABORATORIO. ............................... 42

ANEXO 2. ESPECIFICACIONES TECNICAS ESTABILIZACION DE SUELOS CONCAL. ..................................................................................................... 43

ANEXO 3. AFOROS VEHICULARES. ........................................................... 64




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INTRODUCCIÓN

Los pavimentos de concreto asfáltico o flexibles, posibilitan la construcción decarreteras de mejor calidad con niveles de desempeño cada vez más

satisfactorios. El diseño de estructuras de pavimentos ha evolucionado

gradualmente, los mecanismos empíricos aún en estos días juegan un papel

importante. Con la experiencia adquirida a través de los años y una mayor

comprensión de los factores que intervienen en el comportamiento de unpavimento, han sido desarrollados diferentes métodos por distintas

organizaciones para determinar de forma más precisa la estructura de

pavimento que mejor se comporte ante una demanda de tráfico y condiciones

de sitio existentes.

La vía que conecta Yondó hasta los pozos de producción de Casabe Sur,




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En este informe se presenta el Diseño de Pavimento flexible para la vía que

comunica Yondó con Casabe sur, con una longitud aproximada de 7.1 Km. El

diseño ha sido desarrollado atendiendo las condiciones técnicas del proyecto

bajo la metodología AASHTO 93 establecidas en la GUIA PARA EL DISEÑO DE

ESTRUCTURAS DE PAVIMENTO, 1993, a partir de los resultados del Estudio de

Tráfico del Proyecto y ensayos de laboratorio de Suelos.




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1. GENERALIDADES

1.1 LOCALIZACIÓN

La vía que conecta a Casabe Sur se encuentra localizada con una latitud Norte

de 7°00´00´´y una longitud oeste de 73°56´00´´ aproximadamente. En la

Error! Reference source not found. se muestra la localización general la Vía

a diseñar. La longitud de la vía en estudio es aproximadamente de 7.1Km.

Figura 1. Localización general de la Vía.




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1.2 CARACTERISTICAS DEL TERRENO

La vía se encuentra localizada en un terreno relativamente uniforme y un pocomontañoso, presenta una pendiente general del 3% desde el acceso hasta los

pozos de producción a 7 Km. El tipo de suelo predominante sobre la vía son

arcillas y limos expansivos con alta plasticidad, sus niveles de humedad en

promedio son del 19%. (Ver Anexo 1. Resultados de Laboratorio)

Se debe tener en cuenta que los materiales encontrados en la subrasante de la

vía no son muy beneficiosos para el proyecto, ya que por naturaleza las arcillas

de este tipo provocan efectos nocivos sobre las obras propuestas, presentando

altos niveles de deformación, bajas resistencias, susceptibilidad al agua entre

otras, y afectaría notablemente la estructura de pavimento en este caso.




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1.3 TRATAMIENTO DE SUBRASANTE

Existen muchas formas de estabilizar un material, uno de los métodos

utilizados es mezclar a un material de granulometría gruesa con otro quecarece de esa característica. Sin embargo el proceso en campo es complicado a

la hora de remover el material del terreno. Las opciones más utilizadas en las

subrasantes de vías es mezclar cemento, cal, asfalto entre otros.

El uso de cal para mejorar suelos con plasticidad, aparte de conseguir ese fin,

aumenta también su resistencia a la compresión en función del tiempo. Lacantidad de cal varía en función de la necesidad que se tenga y de las

propiedades del suelo utilizado en la estabilización. Generalmente los

porcentajes de cal utilizados en una estabilización variaran de un 2 a 8% en

peso. Para que la cal reaccione adecuadamente se necesita que el suelo

presente plasticidad (IP>10), y se pueda lograr así la acción puzolánica, que

aglomerara adecuadamente las partículas del suelo. (ASTM C977, 2010)

Para determinar las características del suelo de la vía en estudio, se tuvieron




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En el diseño propuesto se plantea mejorar la subrasante del terreno, para

optimizar los espesores de la estructura de pavimento, utilizando el 4% y 5%

de Cal hidratada en Polvo. Las especificaciones del tratamiento de necesario

para la subrasante se presentan como anexo 2 al final del informe.

Durante el proceso constructivo se recomienda realizar ensayos de laboratorio

para determinar el porcentaje óptimo de Cal que garantice un buen

comportamiento del suelo, equilibrando niveles de Ph superiores a 12 y que el

índice de plasticidad disminuya a 0. (ASTM D6276, 2006) Los valores de CBR

de la subrasante deben ser superiores al 5% en cualquiera de los casos de lo

contrario los espesores de las estructuras de pavimento serían muy grandes y

costosos.

Una vez se ha analizado la subrasante se procede estudiar el tránsito vehicular

que circula por la zona, en el siguiente capítulo se presenta el estudio

correspondiente.




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2. TRANSITO VEHICULAR

El conocimiento del Volumen y tipo de vehículos que circulan en la red de

carreteras, permite determinar el grado de ocupación, las condiciones en que

opera cada segmento de la red y las cargas que soporta el pavimento. Para

conocer la magnitud y variación de volúmenes de transito se realizan conteos

vehiculares o aforos en determinado periodo del año. En vías de alto flujo

Vehicular se realizan constantemente conteos con el fin de determinar la rata

de crecimiento ya que muchas veces depende del tránsito atraído por nuevas

construcciones, nuevos centros de desarrollo, turismo entre otros.

Para determinar el tipo de vía a diseñar en Casabe Sur se realizaron aforos

vehiculares con el fin de poder determinar el tipo de tránsito y las cargas de

diseño.




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Figura 2. Localización de aforo Vehicular.

Como se puede observar no se realizaron aforos al extremo de la vía donde se

localizan los pozos de Casabe Sur, teniendo en cuenta que para salir del sector

los carros retornan por la misma vía.

a. Protocolo de los conteos

Una vez se determina el punto principal de aforo, se ubican dos personas en




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punto de referencia para todas las clases de vehículos, hace que los conteos

por duplicado sean más exactos y eventos como trancones o vehículos

detenidos no afecten el conteo.

3. Realizar una pequeña prueba: Esto con el objetivo de familiarizar al personalcon el trabajo que debe realizar, y de solucionar dudas o preguntas que

puedan surgir.

4. La toma de datos se realiza en el formato que se muestra en el anexo 3

b. Resumen registros vehiculares

Una vez registrados los vehículos en determinado periodo de tiempo se

procede a calcular el transito promedio diario (TPD) en la zona de estudio, en

la Tabla 2 se presenta el resumen de resultados de los aforos realizados en los

7 días. En el Anexo 3 se presentan los formatos y los registros de lainformación tomada en campo.




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tipo de vehículo registrado. A finalizar se calcula el TPD para cada clase de

vehículo.

Es importante resaltar que en el aforo no se tienen en cuenta otros vehículos

de carga pesada que pasan por la vía durante los procesos de movilización delos equipos de workover de los pozos, sin embargo se investigó en la zona con

los ingenieros de operaciones de Ecopetrol e informaron que al menos una

semana durante el mes se realiza la movilización de dichos vehículos pesados.

A continuación se muestran los vehículos de carga utilizados que se deben

adicionar al análisis de cargas vehiculares.

Tracto mulas – Cama bajas: Son los vehículos utilizados para

transportar las retro excavadoras, grúas entre otros. Este tipo de

vehículo es considerado como un camión T3-S2-R2.




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Figura 4. Grúa utilizada eventualmente.

Este tipo de vehículo tiene 2 ejes simples y un eje tándem de rueda doble,

cuenta con 10 llantas, se puede considerar en la clasificación como camión C3

– C4. Se incrementará en un 5% el uso de esto tipo de camión para el diseño.

El TPD obtenido se incrementará en un 10% con el fin de garantizar volúmenes

vehiculares altos que se presentan en determinados periodos del año cuando

aumenta el trabajo en los pozos petroleros, ya que no se tienen registros

históricos del comportamiento vehicular de la vía.

A continuación se presenta en la




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El cálculo tiene como objetivo la cuantificación del número acumulado de ejes

simples equivalentes de 8.2 toneladas (N), que circulan por el carril de diseño

durante un determinado período. Para determinar el periodo de diseño de esta

vía se tuvo en cuenta el TPD y las recomendaciones del INVIAS para

pavimentos Asfálticos como se muestra en la Tabla 4.

Tabla 4. Periodos de diseño recomendados por INVIAS en Colombia.

Como se puede apreciar la vía que comunica a casabe sur se puede considerar




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DD= Distribución direccional del tránsito de vehículos comerciales (en cifrasdecimales)

DC= Proporción de los vehículos comerciales circulantes en una dirección, que

utilizan el carril de diseño (en cifras decimales)FC= Factor camión

365 = Número de días de un año

Para el cálculo de ejes equivalentes, por carril de diseño, se tuvo en cuenta, la

distribución porcentual de vehículos pesados de acuerdo con las condiciones de

tránsito, con una distribución direccional (Fd) del 50%.




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Tabla 5. TPD para diseño pavimento

El porcentaje de camiones que pasan por la zona es bajo, sin embargo se bebe

tener en cuenta que el daño que producen a la vía es mucho mayor que el

paso de los vehiculos normales (automoviles y Camionetas). Por esta razon se

utilizará el factor camion para vehiculos C3 S3 (para el caso de las tractomulas

Cama baja). Según estudios del Invias se recomienda utilizar un FC = 4.4. Ver

Tabla 6.




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d. Proyección del Tráfico

La tasa de crecimiento para la vía se estima en un 2% teniendo en cuenta que

las condiciones del terreno no presentan características aptas para crecimientode viviendas o comercio. No obstante, se espera que en la medida que

t l d ió d t ól t bié t l t áfi hi l E l




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3. DISEÑO DE PAVIMENTO

El diseño de pavimento que se propone en este estudio considera las

condiciones del terreno natural, sin embargo tiene en cuenta las

recomendaciones de estabilización de suelo con cal; incluye las cargar

vehiculares producto del análisis vehicular realizado en el capítulo anterior. La

metodología de diseño ha atendido las condiciones técnicas del proyecto bajo

la metodología AASHTO 93 establecidas en la GUIA PARA EL DISEÑO DE

ESTRUCTURAS DE PAVIMENTO, 1993. (AASHTO, 1993)

A partir de lo anterior se procede a diseñar la estructura de pavimento

requerida para este nivel de carga:

3.1. NIVEL DE CONFIABILIDAD




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Tabla 8. Nivel de confiabilidad por clasificación funcional

Considerando la tabla anterior la via se puede considerar como una arteria

Colectora Rural. Se establece para el presente diseño una confiabilidad de 80%

y un Coeficiente de confiabilidad (Zr) de 0.841. Donde Zr es tomado de la

fuente: (Guía para diseño de estructuras de pavimentos, AASTHO, 1993, valor

Zr en función de confiabilidad (R).




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Efectos ambientales

Los factores ambientales pueden afectar el comportamiento de la estructura depavimento en diferentes formas. Los cambios de temperatura y humedad

afectan la resistencia, durabilidad y la capacidad de carga del pavimento y de

la subrasante; por otra parte el envejecimiento, sequedad y el deterioro de los

materiales debido a la intemperie son considerados en la Guía AASHTO 93 en

función de su influencia inherente en los modelos de predicción y

comportamiento adoptados. En el presente diseño, se considerara la utilización

de materiales apropiados y condiciones de drenaje superficial y subterráneo

propicias que minimicen la posibilidad de los efectos ambientales en la

estructura diseñada.

3.3. SERVICIABILIDAD




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El índice de serviciabilidad inicial para pavimento flexible será de 4.2 y el índice

final será de 2.0.

Serviciabilidad Inicial: 4.2

Serviciabilidad Inicial: 2.0PSI = Po – Pf = 2.2

Dónde:

PSI = Es la perdida de servicialidad

3.4. MÓDULO RESILIENTE EFECTIVO DE LASUBRASANTE.

Actualmente los métodos utilizados más comúnmente para el diseño de

pavimentos, como el método AASHTO (American Association of State Highway

and Transportation Officials) consideran que la propiedad fundamental para

caracterizar los materiales que constituyen la sección de un pavimento de una




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cuales van provocando deformaciones en toda la estructura del pavimento. El

módulo resiliente es determinado a partir del Método de Ensayo AASHTO TP

46-94, sin embargo la AASHTO, en su Guía de Diseño de 1993, reconociendo

que muchas agencias no cuentan con el equipo para realizar este ensayo,

recomienda la siguiente correlación para estimar el módulo de resiliencia en

función del CBR, Mr (psi) = 1.500 * (CBR), la cual es considerada razonable

únicamente para suelos de grano fino con un CBR menor de 10%.

En este diseño no se tienen en cuenta los CBR obtenidos en campo por que el

material de la subrasante presenta efectos nocivos sobre la via ya que en su

mayoría son arcillas expansivas con alta plasticidad.

Sin embargo se propone estabilizar el suelo con Cal como se indica en el

capítulo 1 y en las especificaciones técnicas del anexo 2.

3.5. COEFICIENTE DE CAPA EN PAVIMENTOS ASFÁLTICOS.




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3.5.1. Caracterización de los materiales de las capas en pavimento.

Carpeta asfáltica (MDC-2).

Se propone la utilización de una carpeta asfáltica con una mezcla Densa

en Caliente MDC-2 según especificaciones técnicas del INVIAS (artículo450 -02), que presente un Coeficiente estructural, a1 = 0.44 promedio.

- Estabilidad Marshall

- Capa de rodadura: 9000 N (2000lb)

- Capa intermedia: 8100 N (1800lb)- Módulo resiliente: 3102.64 MPa (450,000psi)

Base granular

Para la base granular a ser utilizada en la estructura de pavimento se propone

un CBR mínimo de 80% para una densidad mínima del 95% con relación a la

máxima obtenida en el ensayo proctor Modificado. Utilizando la carta




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Hugh A. Wallace y J. Rogers Martin en su libro Asphalt Pavement Engineer,

recomiendan un CBR mínimo de 20% para las capas de subbase, sin embargo,

experiencias en nuestro pais han demostrado que una subbase granular con

materiales apropiados y construida de manera adecuada dan como resultado

valores de CBR superiores a 30%. Por lo anterior, se propone un CBR mínimo

de 30% para la capa de subbase, con lo cual se obtiene:

- Coeficiente estructural, a3 = 0.10

El espesor mínimo para una Sub-base granular debe ser de 15 cm.

3.5.2. Características estructurales del pavimento

Número estructural

La resistencia del pavimento se representa por SN, el cual es función delespesor de las capas, de los coeficientes estructurales de ellas y del coeficiente

de drenaje




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Figura 6. Componentes estructurales del pavimento

Fuente: Elaboración propia

SN = a1*D1+ a2*D2*m2+ a3*D3*m3

D1,2,3 = espesores de capas asfálticas, base y subbase respectivamente

(pulgadas)

ai = coeficiente estructural de capa i, dependiente de su módulo:

mi = coeficientes de drenaje para capas no estabilizadas, dependiente deltiempo requerido para drenar y del tiempo en que la humedad se encuentre en

niveles cercanos a la saturación C.




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pavimento. Para evitar que el agua penetre en la estructura de soporte deben

considerarse los siguientes aspectos:

Mantener perfectamente selladas las juntas del pavimento.

Sellar las juntas entre pavimento y acotamiento o cuneta.

Utilizar cunetas, bordillos, lavaderos, contracunetas, subdrenajes, etc.

Tener agua atrapada en la estructura del Pavimento produce efectos nocivos

en el mismo, como pueden ser:

Reducción de la resistencia de materiales granulares no ligados Reducción de la resistencia de la subrasante

Expulsión de finos

Levantamientos diferenciales de suelos expansivos

El valor del coeficiente de drenaje utilizado en el diseño de pavimento está

dado por variables que son:

a) La calidad del drenaje, que viene determinado por el tiempo que tarda el




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Se establecen a partir de la calidad del drenaje y del tiempo que se considera

que el pavimento puede encontrarse con una cantidad de agua cercana a la

saturación

Tabla 9. Agua removida por calidad del drenaje

Calidaddeldrenaje

El agua seremueve en

Excelente 2 - 4 horas

Bueno 12 - 24 horas

Normal 3 - 6 días

Malo 18 - 36 díasMuy Malo Más de 36 Días

Fuente: Elaboración propia

Teniendo en cuenta la tabla anterior se escoge el coeficiente de drenaje con la

siguiente tabla:

Tabla 10. Coeficientes de drenaje (Cd) recomendados para pav. Asfalticos




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4. DIMENSIONAMIENTO ESTRUCTURAS DEPAVIMENTO PROPUESTAS

En este estudio se proponen tres estructuras diferentes de pavimento flexible

que dependen del comportamiento del suelo de la subrasante. Como se explicó

en el Capítulo 1 el tipo de suelo predominante en la zona son arcillas

expansivas con altos índices de plasticidad, y pueden generar altas

deformaciones sobre la vía. No se recomienda trabajar el suelo en estado

natural por que los espesores de la base y sub base resultarían muy costosos

para el proyecto.

Se espera que al mezclar el suelo con Cal, según las especificaciones del anexo

2. Dentro de las especificaciones se debe tener en cuenta que el CBR mínimo

de diseño es del 5%, sin embargo este valor puede aumentar, dependiendo de

la reacción química entre el suelo y la Cal, hasta obtener un CBR del 8%, para




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Psi Final 2

So 0.45

Teniendo en cuenta la ecuación de la AASHTO 93 se procede al calcular losespesores requeridos para las estructuras recomendadas: (CBR de la sub-

Rasante 5%, 6% y 8%).

Diseño Estructura 1: CBR Sub-rasante = 5%

Teniendo en cuenta los resultados anteriores se observa que la estructura




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Figura 8. Esquema general de Estructura 2





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Figura 9. Esquema general de Estructura 2

Se espera que el tratamiento del suelo con Cal entre el 4% y el 5% presente




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5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

La vía que comunica Yondó y casabe Sur, presenta solicitaciones de

carga medias, sin embargo el mal estado actual de la vía se debe

atribuir en mayor proporción al tipo de material encontrado en la

subrasante actual.

Se tomaron muestras de material de la sub-rasante a lo largo de la vía a

una profundidad de 1m y 1.2m aproximadamente, y se analizaron 2

muestras por kilómetro obteniendo un total de 14 muestras, distribuidas

uniformemente a lo largo de la vía; este proceso se realizó el fin de

caracterizar por sectores la vía existente y proponer los diseños de

pavimento requeridos. Sin embargo al analizar los resultados de

laboratorio se observó que el tipo de suelo a los largo de los 7.1Km no




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Se recomienda realizar los ensayos de laboratorio de la mezcla de suelo

y Cal para los cuatro tramos propuestos, con el fin de optimizar el

porcentaje de Cal y garantizar las condiciones de la subrasante

estabilizada. Se espera que con porcentajes entre el 4% y 5% de Cal los

cuatro tramos alcancen las condiciones ideales. (Ver Figura 10 –

Tramos sectorizados)

Figura 10. Tramos de Vía – Ensayos de laboratorio




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Hidráulico) con el fin de garantizar el buen comportamiento de la

estructura y su vida útil.

Se recomienda hacer mantenimiento rutinario a la vía (Limpieza de

cunetas, alcantarillas, entre otros) para evitar el deterioro por efecto

ambiental; adicionalmente se recomienda señalizar todos los tramos

para garantizar la seguridad en la misma.

Se recomienda hacer pruebas de calidad a los materiales puestos en

obra para que el comportamiento de las estructuras sea el esperado.




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6. BIBLIOGRAFIA

ASTM C977, I. (2010). Standard Specification for Quicklime and Hydrated Limefor Soil Stabilization. USA & CANADA: ASTM.

ASTM D6276, I. (2006). Standard Test Method for Using pH to Estimate the

Soil-Lime Proportion Requirement for Soil Stabilization. USA & CANADA:

ASTM.

HUEZO MALDONADO, H. M., & ORRELLANA MARTINEZ, A. C. (2009). Guíabasica para estabilización de suelos de cal en caminos de baja intensidad

vehicular. San Salvador: Universidad de el Salvador.

AASHTO – American Association of State Highway and Transportation Officials.

(1993). Guide for Design of Pavement Structures, Washington, D. C.




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ANEXO 1. RESUMEN RESULTADOS DE LABORATORIO.




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ANEXO 2. ESPECIFICACIONES TECNICAS ESTABILIZACION DE SUELOSCON CAL.

ESTABILIZACIÓN CON CAL

OBJETIVO

Este trabajo consiste en el mejoramiento de suelos de subrasante, subbases o

bases con cal, la determinación de las características que deben cumplir los

materiales involucrados y el proceso constructivo de acuerdo con las cotas de

diseño. La cal se puede aplicar para mejorar suelos demasiado húmedos,mejorar la plasticidad de un “suelo no tolerable” y convertirlo en un “suelo

adecuado”, aumentar la resistencia mecánica del mismo, aumentar la

trabajabilidad del suelo y reducir su potencial de hinchamiento.

ALCANCE

Presentar las características de los materiales que hacen parte de una




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El Constructor es el responsable de los materiales que suministre para la

ejecución de los trabajos y deberá realizar todos los ensayos que sean

necesarios, en adición de los que taxativamente se exigen en esta Sección,

para garantizarle al Instituto de Desarrollo Urbano la calidad e inalterabilidad

de los agregados por utilizar. En el caso de suelos granulares el tamaño

máximo no podrá ser mayor de setenta y cinco milímetros (75 mm), ni

superior a la mitad (1/2) del espesor de la capa compactada.

TABLA A1. 1. Características que debe cumplir el material in situ para

estabilizarlo con cal




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TABLA A1. 2. Granulometría del material pulverizado para estabilizar con cal

PROPIEDADES FÍSICO QUÍMICAS DE LA CAL

La cal recomendada para procesos de estabilización es la Cal hidratada

(Hidróxido de calcio- Ca[OH]2 que se puede adicionar como lechada de cal o

en forma granulada. La cal hidratada reacciona con las partículas de arcilla del

suelo o material y desarrolla una condición cementante en esta mezcla. En los

suelos finos la cal disminuye la susceptibilidad al agua.

La cantidad de cal se debe determinar según las normas de ensayo INV E-805-

07 e INV E 804 07 según la necesidad de aplicación La esistencia de me clas




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Si por alguna razón la cal ha fraguado parcialmente o contiene terrones del

producto endurecido, no podrá ser utilizada.

PROPIEDADES DEL AGUA

El agua que se requiera para la estabilización deberá ser limpia y libre de

materia orgánica, álcalis y otras sustancias perjudiciales. Su pH, medido de

acuerdo con norma de ensayo ASTM D-1293, deberá estar entre cinco y medioy ocho (5.5 y 8.0).

PROPIEDADES DEL AGREGADO DE ADICIÓN

Cuando se requiera ajustar granulométricamente la capa estabilizada, elmaterial de mejoramiento deberá cumplir con las características establecidas

en la sección 400 de las presentes especificaciones




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- Límites de Atterberg

- CBR del material que se va a mejorar

- El contenido óptimo de cal

- La resistencia a la compresión inconfinada (Rd)

- El valor máximo de la densidad (De)

- CBR del material mejorado

- Resistencia a la compresión simple después de la estabilización

- Tiempo y condiciones de curado

La aprobación por parte del Interventor, del porcentaje óptimo de agua para

mezcla y compactación, del diseño y de la fórmula de trabajo, no exime alConstructor de su plena responsabilidad de alcanzar con base en ellos la

calidad exigida.

La fórmula de trabajo establecida en el laboratorio se podrá ajustar con los

resultados de las pruebas realizadas durante la fase de experimentación.

Igualmente, si durante la ejecución de las obras varía la procedencia de alguno

de los componentes de la mezcla, se requerirá el estudio de una nueva fórmula




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la prueba de expansión, para verificar el cambio del índice de Soporte en el

material estabilizado en relación con el del material sin estabilizar. Esta será la

mezcla de referencia para la elaboración de probetas para el diseño y la

medición de los diferentes ensayos de control de calidad.

TABLA A1. 4. Condiciones recomendados en la preparación previa de mezclacon cal para determinar la proporción aproximada de la misma.

Preparación de probetas

La elaboración de la mezcla, el curado y la evaluación de la resistencia se

realizará de acuerdo con la norma de ensayo INV E-801-07.




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TABLA A1. 5. Condiciones de calidad de las capas estabilizadas con cal

Curado de probetas

Una vez preparadas las probetas, se deben curar dentro de los moldes en la

cámarahúmeda, la cual debe ser capaz de mantener una temperatura de 23.0

± 1°C (73.4 ± 2.0°F) y una humedad relativa no menor del 96%. El curado

inicial se debe realizar por 24 horas o más si es necesario, para permitir la

utilización del extractor de las probetas compactadas. Devuélvanse las

probetas luego de extraídas, a la cámara húmeda y evítese que goteen durante




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a) Las probetas para compresión inconfinada deben ser sumergidas por 4

horas en agua a temperatura entre 22 y 25oC antes de la prueba.

b) La aplicación de carga para medir la resistencia a la compresión inconfinada

debe hacerse a una tasa de aplicación de carga de 140 +/- 70 kPa/s (norma de

ensayo INV E-809-07).

c) El valor de la resistencia a la compresión inconfinada se calcula mediante la

siguiente

Fórmula:

Dónde: RCI = resistencia a la compresión inconfinada, MPa

P = carga máxima aplicada, N

d = diámetro de la probeta, mm

230.4.5 Ensayos complementarios

Una vez se tenga definida la mezcla de diseño se debe realizar el ensayo de




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Si la utilización de la capa existente en la vía está prevista, deberá contarse

con elementos apropiados para su escarificación. Salvo autorización escrita del

Interventor, la motoniveladora no podrá emplearse en trabajos de mezcla sino

únicamente en los de conformación.

Si los documentos del proyecto, en virtud de la magnitud de la obra, exigen la

preparación de la mezcla en una planta, dichos documentos deberán establecer

en detalle las características de la planta y el procedimiento para la ejecución

de los trabajos.

REQUERIMIENTOS DE EJECUCIÓN DE LOS TRABAJOS

La estabilización con cal considera básicamente el siguiente proceso

constructivo:

Pulverización del suelo

Esparcimiento de cal

Adición de agua y mezclado




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Preparación de la superficie existente

La ejecución de los trabajos se realizará con cal hidratada mezclada con el

material que se va a estabilizar (subrasante, subbase o base) en sitio o en

planta. Es conveniente que la superficie que se va a mejorar no tenga

sobretamaños o elementos extraños como materia orgánica, para lo cual se

recomienda su remoción. El alistamiento de la superficie contempla la

escarificación de la misma para que exista una mayor área de contacto

superficial de suelo o material granular con la cal en el momento de la

estabilización.

Si se emplea una recicladora para el proceso de estabilización este paso se

omite, porque el equipo realiza la pulverización directamente.

Es conveniente realizar un premezclado del material que se va a estabilizar con

la cal hidratada sin adición de agua, ésta solo se le adicionará cuando los dos

anteriores se hayan integrado. Esto con el ánimo de una mezcla más

homogénea.




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La cantidad de cal necesaria para estabilizar el suelo se determina en

laboratorio con anterioridad y se aplica en el terreno la fórmula de trabajo. Si

la proporción de cal y suelo es apropiada el PH del suelo debe aumentar por

encima de 10,5. Este valor se puede controlar en campo con ayuda de un

peachimetro.

Colocación de Lechada de Cal

Cuando el proceso de estabilización se realiza con lechada de cal se coloca

directamente del carro o equipo (estabilizadoras) que realizará la operación.Igualmente se puede realizar el mezclado en un mezclador compacto con

motor cargando agua a 70 p.s.i. y cal hidratada en una proporción agua:cal en

peso aproximada de 65:35. Con este proceso queda realizada la lechada y lista

para bombear en el sitio.

Si la lechada se elabora en planta el tanque se transporta en un remolque

adaptado para ello tráiler convencional y se bombea en el sitio.




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Durante el proceso constructivo se recomienda adicionar de 2 a 3% más de

agua a partir del valor óptimo obtenido en el ensayo de proctor estándar o

modificado según el caso. Esta condición aplica para los dos procesos de

adición: en forma granulada o en forma de lechada. Cuando se tiene suelos

con plasticidades muy altas (arcillas plásticas) se recomienda realizar el

mezclado en dos etapas, de tal manera que exista entre una y otra una

diferencia de 24 a 48 horas para permitir un fraguado inicial y facilitar la

pulverización

de estas arcillas. Finalmente se debe dar el acabado final y compactar paraevitar el la pérdida de agua por evaporación. Una vez se logra la

homogenización del material suelo-cal, se debe tomar el PH en campo. Esto es

posible con un peachimetro que indique los valores por coloración, la mezcla

será homogénea cuando el PH sea uniforme y tenga el valor mínimo estipulado

en esta especificación.

Material granular de aporte en su totalidad




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con lo que se prescribe en la unidad de obra correspondiente, el Constructor

realizará las correcciones necesarias, a satisfacción del Interventor.

Material granular del sitio

Antes de iniciar el proceso de construcción de la capa de material estabilizado

con cal, deberá comprobarse que el material que queda debajo del espesor por

estabilizar presenta adecuadas condiciones de capacidad de soporte, densidad

y espesor, siguiendo los procedimientos y requisitos que se indiquen en los

documentos del Contrato.

Si estas condiciones no se cumplen, el constructor deberá efectuar las mejoras

en los materiales de apoyo. El costo de las labores de mejoramiento de los

materiales de apoyo o de modificaciones en el diseño de la estabilización se

pagarán según otro ítem definido o acordado en el Contrato.

El material del sitio por estabilizar se deberá escarificar en todo el ancho de la




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permitan obtener la sección compactada indicada en los planos u ordenada por

el Interventor.

El material granular se dispondrá en un cordón de sección uniforme, donde

será verificada su homogeneidad. Si la capa se va a construir mediante

combinación de varios agregados granulares, éstos deberán haber sido

mezclados en la planta, por cuanto no se admite su combinación en la

superficie de la vía; se exceptúa el caso en que se requiera mezcla de material

de aporte con material del sitio, situación en la cual se puede efectuar la

mezcla en el sitio. En caso de que sea necesario humedecer o airear el materialpara lograr la humedad de compactación, el Constructor empleará el equipo

adecuado y aprobado, de manera que no perjudique a la capa subyacente y

deje una humedad uniforme en el material.

Una vez pulverizado y homogenizado, el agregado granular deberá

conformarse a la sección transversal aproximada de la calzada, con el empleo

de moto niveladora.

Para obtener mejores resultados en el proceso de mezclado se recomienda




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de cuatro horas desde el inicio de la preparación de la superficie hasta la

compactación.

Producción de la mezcla en planta

Las operaciones de almacenamiento, manejo de agregados en patio,

transporte y la colocación en las tolvas de la planta, deberán efectuarse

tomando todas las medidas necesarias para evitar segregaciones o

contaminación de los mismos. Así mismo, el proceso de alimentación de las

tolvas deberá buscar que el contenido de éstas se encuentre siempre entre el

cincuenta y el cien por ciento (50% a 100%) de su capacidad, sin rebosar su

capacidad máxima.

Los dispositivos de mezcla en la planta deben ser capaces de garantizar la

completa homogenización de los componentes. El tiempo mínimo de mezclado

se fijará de acuerdo con los resultados obtenidos en las primeras pruebas deelaboración de mezcla.




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variaciones de humedad. La mezcla podrá transportarse en camiones

mezcladores o en volquetas; en este último caso, la mezcla se cubrirá siempre

con lonas o cobertores adecuados para evitar emisión de partículas finas de

cal.

COMPACTACIÓN

La mezcla suelo–cal se debe compactar de acuerdo con la energía de

compactación determinada en laboratorio y el porcentaje óptimo de agua del

proctor estándar (suelo fino) o modificado (bases y Subbases granulares)

según el tipo de material que se esté estabilizando.

Se debe cumplir con la densidad seca máxima de laboratorio de la mezcla

suelo-cal. La compactación debe iniciar una vez termine la mezcla final

previendo que no demore más de dos horas para evitar deshidratación

acelerada de la mezcla. Si por alguna razón el proceso se demora más tiempose recomienda realizar una compactación ligera y mantener la mezcla




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durante siete días en una dosificación de 0,4 a 1,4 l/m2. Durante el tiempo de

curado no se debe permitir el paso de vehículos sobre la capa estabilizada.

Cuando el proceso de curado finaliza el equipo de transporte no debe dejar

ahuellamiento ni señales de daños (fisuras).

RECEPCIÓN Y SELECCIÓN DE LA BASE ESTABILIZADA CON CAL

Compactación

La compactación se realizará como se describe a continuación. Para el control

de la calidad tanto en la producción como en el producto terminado de lascapas granulares o subrasantes estabilizadas con cal, se considerará como

"lote", que se aceptará o rechazará en bloque, la menor área construida que

resulte de los siguientes criterios:

- Doscientos cincuenta metros lineales (250m) de capa estabilizada con cal

compactada.

- Un mil setecientos cincuenta metros cuadrados (1750 m2) de capa




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hectómetro lineal. Se deberán efectuar, como mínimo, cinco (5) ensayos por

lote. Para el control de la compactación de una capa de subrasante, subbase o

base estabilizada con cal, la densidad promedio de la muestra que representa

al lote (Dm), se deberá comparar con la máxima (De), obtenida sobre una

muestra representativa del mismo material

Si se Acepta el lote

Si se Rechaza el lote

Siendo:

Dm = Valor promedio de los resultados de los ensayos de densidad en el

terreno que integran la muestra que representa al lote.

∑

Di =Resultado de un ensayon = Número de ensayos de densidad en el terreno que integran la muestra.




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De= Valor máximo de la densidad, obtenido según la norma de ensayo INV E-

806-07

“Relaciones humedad-masa unitaria de mezclas de suelo-cal”, realizado

durante el diseño de la mezcla.

La densidad de la capa compactada podrá ser determinada por cualquier

método aplicable de los descritos en las normas de ensayo INV E-161-07, E-

162-07 y E-164-07, que permita hacer la corrección por presencia de

partículas gruesas, si el material lo requiere.Las verificaciones de compactación se deberán efectuar en todo el espesor de

la capa que se está controlando.

Si el lote es rechazado, el Constructor deberá levantar la capa mediante

fresado y reponerla, a costa y cargo suyo, a satisfacción plena del Interventor.

El material fresado será de propiedad del Constructor.




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El incumplimiento de alguno de estos requisitos trae como consecuencia el

rechazo del lote.

Lisura

La uniformidad de la superficie de la obra ejecutada, se comprobará con una

regla de tres metros (3 m) de longitud, colocada tanto paralela como

normalmente al eje de la vía, no admitiéndose variaciones superiores a quince

milímetros (15 mm) para cualquier punto que no esté afectado por un cambio

de pendiente según el proyecto geométrico.

Todas las áreas de capas granulares estabilizadas con cal donde los defectos

de calidad y terminación excedan las tolerancias de esta especificación,

deberán ser corregidas por el Constructor, a su costa, de acuerdo con las

instrucciones del Interventor y a plena satisfacción de éste.

MEDIDA Y PAGO




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El precio unitario de la capa de material granular estabilizado con cal deberá

cubrir, además, los permisos y licencias de toda índole que sean requeridos

para la obtención de los materiales, su transporte y la correcta ejecución de los

trabajos, así como los costos de la fase de experimentación y los costos de

todos los muestreos y ensayos, con excepción de aquellos ensayosconsiderados especiales para los cuales se establecen ítems de pago

específicos o en las especificaciones particulares del proyecto; los costos del

riego de curado y todo costo adicional en el cual se incurra para la realización

completa y a satisfacción de los trabajos descritos en la presente Sección.

La preparación de la superficie existente se considera incluida en el ítem

referente a la ejecución de la capa a la cual corresponde dicha superficie y, por

lo tanto, no habrá lugar ítem de pago separado por este concepto. Si aquel

ítem no está previsto en el Contrato suscrito, el Constructor igualmente deberá

considerar el costo de la preparación de la superficie existente dentro del ítem

objeto del pago de la presente Sección.




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ANEXO 3. AFOROS VEHICULARES.



Ingeniería de Proyectos y Montajes IPM Ltda NIT: 900323108-8Calle 72 No. 23-46 Oficina 101 Barrancabermeja Teléfonos 6224127 - 313-5736322 [email protected]

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