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FELIX ANDRES CONTRERAS GONZALEZ

JUAN CAMILO MUÑOZ HERNANDEZ

PLACA HUELLAS PARA RED TERCIARIA UN ACERCAMIENTO PARA EL DISEÑO Y

CONSTRUCCIÓN

FELIX ANDRÉS CONTRERAS GONZALEZ


UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD TECNOLÓGICA

TECNOLOGÍA EN CONSTRUCIONES CIVILES

BOGOTA

2015



2

PLACA HUELLAS PARA RED TERCIARIA UN ACERCAMIENTO PARA EL DISEÑO Y

CONSTRUCCIÓN

FELIX ANDRÉS CONTRERAS GONZALEZ


Trabajo presentado como requerimiento para optar por el título de Tecnólogo en

Construcciones Civiles.

Tutor

Ing. HERNANDO VILLOTA POSSO

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD TECNOLÓGICA

TECNOLOGÍA EN CONSTRUCIONES CIVILES

BOGOTA

2015

AGRADECIMIENTOS



3

A mi madre que siempre estuvo conmigo apoyándome, a mi abuela que aun sin

estar presente sé que estuvo conmigo en cualquier circunstancia a mi familia que

fue gran ayuda en este proceso, a mis amigos que sin lugar a duda también

aportaron un grano de arena en este proceso,

Felix Andrés Contreras González

A Dios por ser mi guía, a mi madre por brindarme su sabiduría, a mi padre por

siempre apoyarme con su ánimo, a mi hijo por ser mi razón para realizar cada

proyecto nuevo, y a mis amigos por ser la mejor compañía.

Juan Camilo Muñoz Hernández



4

NOTA DE ACEPTACION

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

FIRMA DEL JURADO

___________________________

FIRMA DEL JURADO

BOGOTÁ D.C., 2015

TABLA DE CONTENIDO



5

1. INTRODUCCIÓN ...................................................................................... 14

1.1 ANTECEDENTES ................................................................................................ 14

1.2 PROBLEMA ......................................................................................................... 15

1.3 METODOLOGIA .................................................................................................. 15

1.4 JUSTIFICACIÓN. ................................................................................................. 16

1.5 OBJETIVOS ......................................................................................................... 16

1.5.1 OBJETIVO GENERAL............................................................................................... 16

1.5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ..................................................................................... 17

1.6 ALCANCE ............................................................................................................ 17

2. MARCO TEORICO. .................................................................................. 17

2.1 DEFINICION DE VIA ............................................................................................ 17

2.2 CLASIFICACION DE VIAS .................................................................................. 17

2.2.1 VIAS TERCIARIAS .................................................................................................... 18

2.2.1.1 PLACA HUELLA. ..................................................................................... 18

2.3 TIPOS DE OBRAS QUE SE REALIZAN EN UNA VIA ........................................ 18

2.4 MATERIALES UTILIZADOS. ............................................................................... 19

2.5 EJECUCION GENERAL DE LOS TRABAJOS EJECUTADOS ........................... 19

2.6 OBRAS DE ARTE. ............................................................................................... 20

3. PAVIMENTOS RIGIDOS. ......................................................................... 21

3.1 ELEMENTOS QUE CONFORMAN EL PAVIMENTO RIGIDO. ............................ 22

3.1.1 SUBRASANTE .......................................................................................................... 22

3.1.2 Sub-Base. .................................................................................................................. 22

3.1.3 Losa ........................................................................................................................... 23

3.2 METODO DE DISEÑO ASSTHO ......................................................................... 23

3.2.1 FACTORES DE DISEÑO. ......................................................................................... 23

3.2.2 VARIABLES DE DISEÑO .......................................................................................... 24

3.2.2.1 VARIABLES DEL TIEMPO ...................................................................... 24

3.2.2.2 VARIABLES DE TRANSITO. ................................................................... 25

3.2.2.3 CONFIABILIDAD. .................................................................................... 26

3.3 METODO DE DISEÑO DE LA PCA ..................................................................... 26



6

3.3.1 ANALISIS DE FATIGA. ............................................................................................. 26

3.3.2 ANALISIS DE EROSION ........................................................................................... 27

3.3.3 FACTORES DE DISEÑO DEL PAVIMENTO ............................................................ 27

3.3.4 CONSIDERACIONES DE DISEÑO .......................................................................... 27

3.3.4.1 SOPORTE DEL PAVIMENTO .................................................................. 27

3.3.4.2 RESISTENCIA DEL CONCRETO. ........................................................... 28

3.3.4.3 CARGAS DE TRANSITO ......................................................................... 29

3.3.4.4 OTROS FACTORES ................................................................................ 29

4. CARACTERISTICA DE LOS FRENES VISITADOS. ............................... 29

4.1 FRENTE No 1 GALAN ......................................................................................... 30

4.1.1 LOCALIZACION DE PROYECTO ............................................................................. 30

4.1.2 MUESTRA ................................................................................................................. 31

4.1.3 CARACTERISTICAS DEL PROYECTO. .................................................................. 31

4.1.4 DESCRIPCION RESUMIDA DE ACTIVIDADES EJECUTADA EN OBRA. ............. 31

4.1.5 REGISTO FOTOGRAFICO ....................................................................................... 32

4.2 Frente No 2 GAMBITA. ....................................................................................... 34

4.2.1 LOCALIZACION ........................................................................................................ 34

4.2.2 MUESTRA ................................................................................................................. 35

4.2.3 CARACTERISTICAS TECNICAS DEL PROYECTO ................................................ 35

4.2.4 MATERIALES ............................................................................................................ 35

4.2.5 EJECUCION DE TRABAJOS. ................................................................................... 36

4.2.6 REGISTRO FOTOGRAFICO .................................................................................... 37

4.3 FRENTE nO 3. EL HATO. .................................................................................... 37

4.3.1 LOCALIZACION. ....................................................................................................... 37

4.3.2 MUESTRA. ................................................................................................................ 38

4.3.3 ACTIVIDADES TECNICAS. ...................................................................................... 39

4.3.3.1 PLACA HUELLA ...................................................................................... 39

4.3.3.2 ALCANTARILLA ...................................................................................... 39

4.3.4 ACTIVIDADES AMBIENTALES. ............................................................................... 39

4.3.5 REGISTRO FOTOGRAFICO. ................................................................................... 40

4.4 . frente no 4 oiba ................................................................................................. 40

4.4.1 LOCALIZACION. ....................................................................................................... 40



7

4.4.2 MUESTRA ................................................................................................................. 41

4.4.3 ACTIVIDADES TECNICAS ....................................................................................... 42

4.4.3.1 PLACA HUELLA ...................................................................................... 42

4.4.3.2 MUROS DE CONTENCIÓN ..................................................................... 42

4.4.4 REGISTRO FOTOGRÁFICO. ................................................................................... 43

4.5 FRENTE NO 5 palmas del socorro .................................................................... 45

4.5.1 LOCALIZACION. ....................................................................................................... 45

4.5.2 MUESTRA ................................................................................................................. 45

4.5.3 Actividades técnicas .................................................................................................. 45

4.5.3.1 PLACA HUELLA ...................................................................................... 46

4.5.3.2 ALCANTARILLAS ................................................................................... 46

4.5.4 REGISTRO FOTOGRAFICO .................................................................................... 46

5. DISEÑO DE PAVIMENTO RIGUIDO. ...................................................... 47

5.1 METODO DE DISEÑO AASTHO ......................................................................... 48

5.1.1 Desviación Normal Estándar ..................................................................................... 48

5.1.2 Error estándar combinado. ........................................................................................ 48

5.1.3 Índice de Servicio Final y variación, en el índice de servicio. ................................... 49

5.1.4 Coeficiente de Drenaje .............................................................................................. 49

5.1.5 Coeficiente de transmisión de cargas, J ................................................................... 50

5.1.6 Módulo de elasticidad del concreto. .......................................................................... 51

5.1.7 Factor de pérdida de soporte. ................................................................................... 52

5.2 METODO PCA. .................................................................................................... 72

5.2.1 PASO 1 ...................................................................................................................... 72

5.2.2 PASO 2. ..................................................................................................................... 74

5.2.3 PASO 3 ...................................................................................................................... 74

5.2.4 PASO 4 ...................................................................................................................... 75

5.2.5 PASO 5 ...................................................................................................................... 75

5.2.6 RESULTADOS .......................................................................................................... 76

5.2.7 PASO 6 ...................................................................................................................... 77

6. ANALISIS DE RESULTADOS. ................................................................ 81

7. CONCLUSIONES. .................................................................................... 82

8. BIBLIOGRAFIA ........................................................................................ 83



8

9. CARTILLA “DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PLACA HUELLA” ......... 84



9

ANEXOS

ANEXO NO 1 LABORATORIOS GALAN

ANEXO NO 2 LABORATORIOS GAMBITA

ANEXO NO 3 LABORATORIOS EL HATO

ANEXO NO 4 LABORATORIOS OIBA

ANEXO NO 5 LABORATORIOS PALMAS DEL SOCORRO



10

LISTADO DE TABLAS

Tabla 1. Periodos de análisis 25

Tabla 2. Niveles de confiabilidad a adoptar en función del tipo de carretera 48

Tabla 3 Valores de Coeficiente de drenaje 50

Tabla 4. Valores del coeficiente del valor de carga 50

Tabla 5. Correlación entre la resistencia a la compresión y el módulo de rotura 51

Tabla 6. Valores del factor de pérdidas de soporte Ls en función del tipo de base o

subbase 52

Tabla 7. Evaluación del Diseño Ecuación AASTHO 93 54

Tabla 8. Iteración con CBR=1% 55





Tabla 13. Iteración No 1 60

Tabla 14. Iteración 2 CBR 1% 61



Tabla 17Iteracion 2 CBR 4% 63




Tabla 21. Iteración con CBR 2% 66

Tabla 22. Iteración CBR 3% 66




Tabla 26. Iteración de los N evaluables 69

Tabla 27. Categorías de cargas por eje 74

Tabla 28. Tipos de suelo de Subrasante y Valores Aproximados de k 75



11

Tabla 29. TPD-C admisible, Categoría 1 de carga por Eje – Pavimentos con Trabazón

de agregados. 75

Tabla 30. Resultados Iteración No 1. PCA 76

Tabla 31. TPD-C admisible, Categoría 2 de carga por Eje – Pavimentos con Trabazón

de agregados. 77

Tabla 32. Espesor con TPD-C=100 78

Tabla 33.Espesor con TPD-C=600 79

Tabla 34. Espesor con TPD-C=600 80



12

LISTADO DE FIGURAS

Figura 1. Tipos de cunetas 20

Figura 2 Dimensiones cuneta tipo estándar 21

Figura 3. Esfuerzo pavimento rígido y Pavimento flexible 22

Figura 4. Diseños de muro 42



13

LISTADO DE REGISTROS FOTOGRÁFICOS

Ilustración 1. Box coulvert incorporado a sistema placa huella 21

Ilustración 2. Modelo de cargas 28

Ilustración 3Localizacion del municipio de Galán 30

Ilustración 4. Estado inicial de la via Municipio de GALAN 32

Ilustración 5. Afirmado y ubicación de formaleta. 32

Ilustración 6. Armado de formaleta, figurado y armado de Acero 32

Ilustración 7. Fundida de concreto 33

Ilustración 8. Construcción de piedra pegada 33

Ilustración 9. Municipio GAMBITA 34

Ilustración 10. Antes y después 37

Ilustración 11. Antes y después 37

Ilustración 12. Ubicación municipio el hato. 38

Ilustración 13. Visita entes de la ejecución. 40

Ilustración 14. Después de la ejecución. 40

Ilustración 15. Localización del municipio de Oiba 41

Ilustración 16. Adecuación de material. 43

Ilustración 17. Ubicación de formaletas 43

Ilustración 18. Figurado de concreto 44

Ilustración 19. Muero de contención 44

Ilustración 20ubicación del Municipio palmas del socorro 45

Ilustración 21. Vías a intervenir 46

Ilustración 22. Proyecto ejecutado 47

14

1. INTRODUCCIÓN

Las placas huellas se están implementando en Colombia con un gran auge, debido a la inclusión que se le está dando a los grupos de personas que viven en las zonas rurales, el gobierno está incurriendo en una vasta inversión a nivel nacional en mejorar la infraestructura vial en todos sus rangos, tanto en el primario, secundario y terciario, el enfoque que se dará en este proyecto será directamente y puntualmente en la red terciaria nacional. En Colombia en Instituto Nacional de Vías (INVIAS) es uno de los entes gubernamentales que más ha entregado recursos a disposición de la ejecución de placa huella en acompañamiento con el Fondo Nacional de Desarrollo (FONADE). La placa huella en estos momentos lleva una inversión superior a los 3.5 billones de pesos en el mejoramiento de “trochas a caminos de la prosperidad”1. En una ejecución de proyectos de tal envergadura en donde se está invirtiendo gran parte del dinero de los colombianos en general, se están incurriendo en varias falencias con el procedimiento, control y ejecución de los proyectos de red terciaria nacional. El mejoramiento a la red vial terciaria nacional se está ejecutando sin algún estándar especifico, la gran mayoría de los proyectos de construcción de placa huella se están ejecutando sin un criterio establecido, sin diseño y sin una regulación estandarizada por parte de las entidades, en donde la construcción y el diseño se ejecuta a criterio del constructor y con la aprobación del interventor de cada uno de ellos, esto no quiere decir que sea errado pero tampoco que sea acertado elaborar la construcción, diseño y sobretodo ejecutar la inversión de nuestros recursos sin algún estándar de construcción o manual competente de diseño. Es por estos antecedentes que se pretende estandarizar el modelo constructivo y de diseño de acuerdo a los parámetros establecidos por el manual de interventoría de INVIAS, generando propuestas de construcción en donde se implementaran todos los parámetros pertinentes para la debida ejecución del mismo, así semejantemente se tendrá en cuenta el diseño de la loza de concreto (placa huella) proponiendo diseños teniendo en cuenta todos los factores necesarios para ello como tipo de suelo, temperatura, tipo de tráfico y densidad del mismo.

1.1 ANTECEDENTES

En desarrollo socio, político y económico de Colombia es de vital importancia la creación de canales de comunicación entre las zonas rurales y las cabezas municipales aledañas. En la creación de estos canales de comunicación nace el desarrollo de vías terciaras, de las cuales en Colombia no existen grandes publicaciones del diseño y construcción de las mismas, por lo cual en la actualidad no se tienen especificaciones estandarizadas para el desarrollo de las mismas. Es de resaltar la falta de inversión presupuestal que se les ha dado a diferentes municipios para el desarrollo de las vías terciarias, cosa que ha venido cambiando con la ejecución del proyecto “caminos de la prosperidad”, que ha demostrado que el alcance de los proyectos que se están desarrollando y que se prevén es de gran magnitud.

1 http://uriel.mininterior.gov.co/sala-de-prensa/noticias/25-billones-inversion-del-gobierno-nacional-

para-las-vias-que-unen-al-campo

15

Debido a esta incursión constructiva en el desarrollo del país, se determina la necesidad de implementar una normativa para la construcción de dichos proyectos, creando un acercamiento enfocado al diseño y el debido proceso de construcción de placa huellas para sistema de red terciaria en Colombia.

1.2 PROBLEMA

Debido a la ardua inversión y partiendo de la necesidad social, económica y política de

crear vías de acceso adecuado, que permitan una interacción entre las personas que viven

en las zonas rurales con las cabezas municipales y grandes urbes del país.

En Colombia surge con gran auge la construcción de placa huella como principal solución a

la problemática que se vive en las cabeceras rurales y sus conexiones con las

correspondientes cabeceras municipales.

El Gobierno nacional como ente promotor de la gran Inversión realizada, así como el INVIAS,

FONADE, FONDO DE ADAPTACION…, entidades que aportaron gran cantidad de sus

recursos para la implementación de la red terciara nacional, incurriendo en una gran falencia

no se posee un diseño base, ni un sistema constructivo estándar para la construcción de

placa huella, es por ello se está construyendo de forma empírica y a un criterio muy subjetivo

sin la debida regularidad que deberían tener proyectos de esta envergadura y de tal

inversión.

1.3 METODOLOGIA

Dentro del desarrollo de la investigación se realizara mediante las siguientes fases:

Inicialmente se recopilara información sobre las metodologías de diseño y

construcción de placas huellas.

Identificar las metodologías de diseño y de construcción que se están utilizando para

la construcción de placa huellas en la actualidad, tomando como referencia los 11

frentes de obra a visitar.

Realizar un seguimiento a la construcción de las placas huellas de los 11 frentes de

obra a visitar.

Comparar las metodologías utilizadas en los frentes de obra visitados, y basado en la

comparación determinar cuáles son las actividades que están permitiendo una

práctica constructiva adecuada en el proceso de diseño y construcción de las placas

16

huellas; y cuáles son las actividades que están afectando la construcción de placa

huellas.

Proponer metodologías de diseño para la adecuada construcción de placas huellas.

Realizar una cartilla en donde se recomiende la metodología de diseño más

adecuada de la construcción de placa huellas y se muestre el paso a paso del

proceso constructivo de la placa huella.

1.4 JUSTIFICACIÓN.

Dentro del desarrollo socio, político-económico del país es de vital importancia establecer el acercamiento de las veredas o zonas rurales con las cabeceras municipales. Estos acercamientos se realizan a través de vías que faciliten el acceso de los residentes de las veredas a alimentación, educación, seguridad y demás servicios y beneficios, sin generar costos adicionales derivados de transportes en lugares de difícil circulación.

Habitualmente los accesos a las zonas rurales se realizan a través de trochas, mediante terrenos inestables y que generalmente son de pendientes elevadas; para los vehículos que ascienden o descienden sobre estos tramos destapados, generando riesgos para los conductores, pasajeros y residentes de las viviendas aledañas.

Según lo anterior se debe realizar los diseños y construcciones de estructuras vehiculares, que mejoren la comunicación, transitabilidad y comercialización de mercados; basados en la reglamentación del INVIAS para las construcción viales, generando propuestas puntuales de construcción y diseño de pavimentos en los que se pretende subsanar la falencia de las construcciones de placa huella que se han venido ejecutando sin alguna estandarización ni criterio fijo.

Por dichas razones en el siguiente proyecto se pretende proponer una cartilla en la cual se describirá en un principio el método constructivo más adecuado con una estandarización de cada uno de los procesos implementados desde el inicio de la ejecución del proyecto hasta su entrega a la comunidad, de igual manera y en complementación al sistema constructivo se propondrá un diseño constructivo para la correcta ejecución de placa huella, generando así una contribución al progreso e investigación de la placa huella como solución constructiva en la Red Terciaria Nacional.

1.5 OBJETIVOS

1.5.1 OBJETIVO GENERAL

Generar un avance en la construcción Colombiana realizando una cartilla para el diseño y

construcción de placa huellas, como solución a las falencias que se vienen presentando.

17

1.5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Identificar la forma en que se construye placa huellas en la actualidad, tomando como

referencia los 11 frentes de obra a visitar.

Realizar las recomendaciones técnicas constructivas que sean necesarias en cada

una de las estructuras tratadas dentro del proyecto

Determinar cuáles son las actividades que están permitiendo una práctica

constructiva adecuada en el proceso de construcción de placa huella, y cuáles son

las actividades que están afectando la construcción de placa huellas.

Proponer metodologías de diseño para placa huella.

Diseñar y elaborar una cartilla en donde se vea efectuado pasó a paso el proceso

constructivo de la placa huella así como su correspondiente diseño de pavimento

rígido

1.6 ALCANCE

Santander, Colombia es uno de los 32 departamentos que constituyen el orden nacional, en

él se encuentran ubicados 87 municipios en los cuales para este proyecto relacionaremos los

siguientes, municipio de galán, municipio de gambita y el municipio del hato, en estos

lugares se construyeron placa huellas, será punto de partida de cómo se construyó, ejecuto y

elaboro cada uno de los proyectos, así mismo será la base de seguimiento para el

planteamiento del diseño y construcción de las obras de acercamiento entre los cascos

urbanos con las cabeceras municipales denominados placa huella

2. MARCO TEORICO.

2.1 DEFINICION DE VIA

Una vía es cualquier espacio de dominio común por donde transitan los peatones o circulan

los vehículos. Las vías públicas se rigen por la normativa internacional, nacional y local en su

construcción, denominación, uso y limitaciones; con el objetivo de preservar unos derechos

esenciales (a la vida, a la salud, a la libertad, a la propiedad, a transitar, etc.). 2

2.2 CLASIFICACION DE VIAS

Se clasifican según su funcionalidad y el tipo de terreno, para este caso se involucrara

netamente su funcionalidad la cual se determinada según la necesidad operacional de la

carretera o de los intereses de la nación en sus diferentes niveles:

2 http://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%ADa_p%C3%BAblica

http://es.wikipedia.org/wiki/Peatones

18

PRIMARIAS

SECUNDARIAS

TERCIARIAS

2.2.1 VIAS TERCIARIAS

Son aquellas vías de acceso que unen las cabeceras municipales con sus veredas o unen

veredas entre sí. Las carreteras consideradas como Terciarias deben funcionar en afirmado.

En caso de pavimentarse deberán cumplir con las condiciones geométricas estipuladas para

las vías Secundarias.3

2.2.1.1 PLACA HUELLA.

Se refiere a la elaboración, transporte, colocación y vibrado de una mezcla de concreto

hidráulico reforzado, dispuesto en dos placas separadas por piedra pegada (concreto

ciclópeo), de acuerdo con los lineamientos, cotas, secciones y espesores indicados o

determinados por el interventor y/o en estas especificaciones.

2.3 TIPOS DE OBRAS QUE SE REALIZAN EN UNA VIA

Generalmente en las carreteras Colombianas se realizan obras de construcción,

mejoramiento y rehabilitación.

OBRAS DE CONSTRUCCIÓN: Se refiere al arte o técnica de fabricar infraestructuras de

gran envergadura, como la construcción de carreteras o la construcciones de puentes o

cualquier obra pública o privada donde se efectúen trabajos de construcción o ingeniería

civil, para el desarrollo de estas se llevan a cabo algunas actividades como excavación,

movimiento de tierras, construcción montaje y desmontaje de elementos prefabricados,

acondicionamiento o instalaciones, transformación, rehabilitación, reparación,

desmantelamiento, derribo, mantenimiento, conservación, trabajos de pintura, limpieza y

saneamiento.

OBRAS DE MEJORAMIENTO: Esta intervención se refiere a mejoras de los caminos

relacionadas con el ancho, el alineamiento, la curvatura o la pendiente longitudinal, incluidos

los trabajos relacionados con la renovación de la superficie de rodamiento. El objetivo de

estas labores es incrementar la capacidad del camino y la velocidad y seguridad de los

vehículos que por él transitan.

De acuerdo a las características de los suelos subyacentes a la plataforma del camino,

incluye la estabilización de éstos mediante algún agente estabilizador que por lo general es

cemento o cal. Se incluye, en muchos casos, la revisión del drenaje menor existente con el

objetivo de sustituir aquellas alcantarillas que cuentan con insuficiencia hidráulica por

tuberías de mayor diámetro,

3 Manual de Diseño Geométrico INVIAS 2008

19

OBRAS DE REHABILITACIÓN: Consiste en la reparación selectiva y refuerzo del pavimento

o de la calzada, previa demolición, en algunos casos, parcial de la estructura existente. Este

tipo de intervención se efectúa cuando el camino se encuentra demasiado deteriorado como

para poder resistir una mayor cantidad de tránsito en el futuro, pudiendo incluir, además,

algunos mejoramientos del drenaje. La rehabilitación tiene el objeto de restablecer la

capacidad estructural y la calidad de rodadura. El costo de la rehabilitación puede variar en

dependencia de las características del tratamiento que se le haya diseñado a la estructura de

pavimento incluyendo el tipo de construcción de la carpeta de rodamiento.4

2.4 MATERIALES UTILIZADOS.

Los materiales estándar recomendados por el INVIAS y los que generalmente son utilizados

para la construcción de placas huella son mezcla de concreto, hierro y sus debidas

formaletas.

CONCRETO: Para las cintas o huellas, viguetas intermedias, placas de acceso y

vigas inicial y final, el concreto será clase D con una resistencia a la compresión de

3.000 PSI; para las cunetas, el concreto será clase E con una resistencia de 2.500

PSI ò “Cuneta de concreto fundida en sitio” y para las placas o franjas centrales y

sobre anchos será una placa en concreto ciclópeo clase G, materiales estos que

deben cumplir las Especificaciones Generales de Construcción de Carreteras,

INVIAS.

HIERRO: La cinta o huella llevará una armadura o parrilla en hierro de 3/8 de

pulgada cada 0.20 metros en ambos sentidos; cuando la pendiente es pronunciada,

se reemplazarán 3 de los hierros longitudinales de 3/8 de pulgada, por 3 de ½

pulgada. Las placas de acceso llevarán igualmente hierro de 3/8 de pulgada en

ambos sentidos.

En cuanto al hierro de las viguetas intermedias y vigas extremas, se colocará flejes

rectangulares cada 0.20 metros y 4 varillas longitudinales, ambos de 3/8 de pulgada.

2.5 EJECUCION GENERAL DE LOS TRABAJOS EJECUTADOS

Como primer paso se debe realizar la adecuación de la subrasante al terreno natural donde

debe estar debidamente instalado el afirmado en un espesor de 0.10 metros el cual debe

cumplir con el CBR AL 95%, es por ello que se debe realizar compactación del material.

COLOCACIÓN DE FORMALETA Y HIERRO: Después de realizada la adecuación

del terreno y que se encuentre en óptimas condiciones de conformación y afirmado,

4 (Manual de especificaciones técnicas para carreteras y puentes, Nicaragua, 23

Pág. 31,2008).

20

se hará la colocación debida de la formaleta longitudinalmente guardando la

separación entre módulos de tres metros (3.0), con el acero se realizara la armadura

respectiva que va en ambos sentidos de las cintas, a continuación se colocara hierro

en las viguetas transversales para proceder a fundir.

CONSTRUCCIÓN DE LOS ELEMENTOS EN CONCRETO: Después de realizar el

paso anterior a satisfacción, se procede a hacer la fundición del concreto CLASE D,

comenzando por los extremos copando la parte inferior de la placa y así mismo

avanzando en sentido ascendente de la misma.

2.6 OBRAS DE ARTE.

CUNETAS: Las cunetas se ubican en las zonas donde la vía se ejecuta en corte del

terreno natural para evacuar las aguas de la rasante, El dimensionamiento de las

cunetas varía con la sección hidráulica, la pendiente de la vía y el caudal de diseño,

por lo que se han definido sectores críticos para su diseño así: baja pendiente y

mayor área de drenaje y mayor pendiente con mayor área de drenaje.

La sección requerida de las cunetas es triangular, su descarga se debe realizar a

alcantarilla con poceta en caso de requerirse el cruce de la calzada para la

evacuación y con ventanas en la aleta de la alcantarilla para verter lateralmente sobre

ese mismo costado.

Figura 1. Tipos de cunetas

En este caso de cuneta tipo 1, se usa explícitamente, cuando va adosada a

la berma y al talud.

21

Figura 2 Dimensiones cuneta tipo estándar

Se observa la variación de dimensiones de profundidad y ancho de la cuneta con

respecto a la pendiente de la vía5.

BOX CULVERT: Los box culvert se calculan con control hidráulico de entrada, con

una lámina de agua aguas arriba igual a la cota clave de la estructura, la expresión

utilizada para su dimensionamiento es6:

5.1**35.1 hbQ

Dónde:

Q= Caudal en (m³/s)

b= Base en (m)

h=Altura (m)

Ilustración 1. Box coulvert incorporado a sistema placa huella

3. PAVIMENTOS RIGIDOS.

5 SILVA M. G. A., Hidrología Básica. Universidad Nacional de Colombia. 1998 6 UNITED STATES DEPARTMENT OF THE INTERIOR BUREAU OF RECLAMATION, Design Of

Small Dams, a Water Resources Technical Publication. Section 9.12 Pag. 369, Section 9.27 (a, b, c)

Pag.421, Sections 10.12 y 10.13 Pag. 453. Third Edition,1987

22

Un pavimento de concreto o pavimento rígido consiste básicamente en una losa de concreto

simple o armado, apoyada directamente sobre una base o subbase. La losa, debido a su

rigidez y alto módulo de elasticidad, absorbe gran parte de los esfuerzos que se ejercen

sobre el pavimento lo que produce una buena distribución de las cargas de rueda, dando

como resultado tensiones muy bajas en la subrasante. Todo lo contrario sucede en los

pavimentos flexibles, que al tener menor rigidez, transmiten los esfuerzos hacia las capas

inferiores lo cual trae como consecuencia mayores tensiones en la subrasante, como se

pude apreciar en la figura7 a continuación:

Figura 3. Esfuerzo pavimento rígido y Pavimento flexible

Los elementos que conforman el pavimento rígido son subrasante, subbase y la losa de

concreto.

3.1 ELEMENTOS QUE CONFORMAN EL PAVIMENTO RIGIDO.

3.1.1 SUBRASANTE

La subrasante es el soporte natural, preparado y compactado, en la cual se puede construir

un pavimento. La función de la subrasante es dar un apoyo razonablemente uniforme, sin

cambios bruscos en el valor soporte, es decir, mucho más importante es que la subrasante

brinde un apoyo estable a que tenga una alta capacidad de soporte. Por lo tanto, se debe

tener mucho cuidado con la expansión de suelos8.

3.1.2 Sub-Base.

La capa de subbase es la porción de la estructura del pavimento rígido, que se encuentra

entre la subrasante y la losa rígida. Consiste de una o más capas compactas de material

granular o estabilizado; la función principal de la subbase es prevenir el bombeo de los

suelos de granos finos. La subbase es obligatoria cuando la combinación de suelos, agua, y

tráfico pueden generar el bombeo.

7 MÉTODO AASHTO 93 PARA EL DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS, capítulo I 1993. 8 Subrasantes y subbases para pavimentos de concreto de la American Concrete Pavement

Association (ACPA)

23

3.1.3 Losa

La losa es de concreto de cemento portland. El factor mínimo de cemento debe determinarse

en base a ensayos de laboratorio y por experiencia previas de resistencia y durabilidad. Se

deberá usar concreto con aire incorporado donde sea necesario proporcionar resistencia al

deterioro superficial debido al hielo-deshielo, a las sales o para mejorar la trabajabilidad de la

mezcla.

3.2 METODO DE DISEÑO ASSTHO

3.2.1 FACTORES DE DISEÑO.

El diseño del pavimento rígido involucra el análisis de diversos factores: tráfico, drenaje,

clima, características de los suelos, capacidad de transferencia de carga, nivel de

serviciabilidad deseado, y el grado de confiabilidad al que se desea efectuar el diseño acorde

con el grado de importancia de la carretera. Todos estos factores son necesarios para

predecir un comportamiento confiable de la estructura del pavimento y evitar que el daño del

pavimento alcance el nivel de colapso durante su vida en servicio.

La ecuación fundamental AASHTO para el diseño de pavimentos rígidos es:

Ecuación 1. AASHTO

Dónde:

W18 = Número de cargas de 18 kips (80 kN) previstas.

ZR = Es el valor de Z (área bajo la curva de distribución) correspondiente a la curva

estandarizada, para una confiabilidad R.

So = Desvío estándar de todas las variables.

D = Espesor de la losa del pavimento en pulg.

∆PSI = Pérdida de serviciabilidad prevista en el diseño.

Pt = Serviciabilidad final.

24

‘S = Módulo de rotura del concreto en psi.

J = Coeficiente de transferencia de carga.

Cd = Coeficiente de drenaje.

Ec = Módulo de elasticidad del concreto, en psi.

K = Módulo de reacción de la subrasante (coeficiente de balastro), en psi (psi/pulg).

Para una mejor descripción de las variables, éstas se han clasificado de la siguiente manera:

Variables de diseño. Esta categoría se refiere al grupo de criterios que debe ser

considerado para el procedimiento de diseño.

Criterio de comportamiento. Representa el grupo de condiciones de fronteras

especificado por el usuario, dentro del que un alternativa de diseño deberá

comportarse.

Propiedades de los materiales para el diseño estructural. Esta categoría cubre todas

las propiedades de los materiales del pavimento y del suelo de fundación, requeridas

para el diseño estructural.

Características estructurales. Se refiere a ciertas características físicas de la

estructura del pavimento, que tienen efecto sobre su comportamiento.

3.2.2 VARIABLES DE DISEÑO

3.2.2.1 VARIABLES DEL TIEMPO

Se consideran dos variables: período de análisis y vida útil del pavimento. La vida útil se

refiere al tiempo transcurrido entre la puesta en operación del camino y el momento en el

que el pavimento requiera rehabilitarse, es decir, cuando éste alcanza un grado de

serviciabilidad mínimo. El período de análisis se refiere al período de tiempo para el cual va a

ser conducido el análisis, es decir, el tiempo que puede ser cubierto por cualquier estrategia

de diseño. Para el caso en el que no se considere rehabilitaciones, el período de análisis es

igual al período de vida útil; pero si se considera una planificación por etapas, es decir, una

estructura de pavimento seguida por una o más operaciones de rehabilitación, el período de

análisis comprende varios períodos de vida útil, el del pavimento y el de los distintos

refuerzos. Para efectos de diseño se considera el período de vida útil, mientras que el

período de análisis se utiliza para la comparación de alternativas de diseño, es decir, para el

análisis económico del proyecto. Los períodos de análisis recomendados son mostrados en

la tabla.

25

Tabla 1. Periodos de análisis

3.2.2.2 VARIABLES DE TRANSITO.

En el método AASHTO los pavimentos se proyectan para que éstos resistan determinado

número de cargas durante su vida útil. El tránsito está compuesto por vehículos de diferente

peso y número de ejes que producen diferentes tensiones y deformaciones en el pavimento,

lo cual origina distintas fallas en éste. Para tener en cuenta esta diferencia, el tránsito se

transforma a un número de cargas por eje simple equivalente de 18 kips (80 kN) o ESAL

(Equivalent Single Axle Load), de tal manera que el efecto dañino de cualquier eje pueda ser

representado por un número de cargas por eje simple. La información de tráfico requerida

por la ecuación de diseño utilizado en este método son: cargas por eje, configuración de ejes

y número de aplicaciones. Para la estimación de los ejes simples equivalentes (ESALs), se

debe tener en cuenta los siguientes conceptos:

A) La conversión se hace a través de los factores equivalentes de carga (Fec), que es el

número de aplicaciones ESALs aportadas por un eje determinado. Así, el Fce es un

valor numérico que expresa la relación entre la pérdida de serviciabilidad causada por

la carga de un eje estándar de 18 Kips y la carga producida por otro tipo de eje.

Ecuación 2. Ecuación de Factor equivalente de carga

Por ejemplo, la aplicación de un eje simple de 12 kips causa un daño

aproximadamente igual a 0.23 aplicaciones de una carga por eje simple de 18 kips,

por lo tanto se necesitan cuatro aplicaciones de un eje simple de 12 kips para

provocar el mismo daño (o reducción de la serviciabilidad), que el de una aplicación

de un eje simple de 18 kips.

26

B) El factor camión (FC) da una manera de expresar los niveles equivalentes de daño

entre ejes, pero para el cálculo de ESALs es conveniente expresar el daño en

términos del deterioro producido por un vehículo en particular, es decir los daños

producidos por cada eje de un vehículo son sumados para dar el daño producido por

ese vehículo. Así nace el concepto de factor camión que es definido como el número

de ESALs por vehículo. El factor camión, puede ser computado para cada

clasificación general de camiones o para todos los vehículos comerciales como un

promedio para una configuración dada de tránsito, pero es más exacto considerar

factores camión para cada clasificación general de camiones.

3.2.2.3 CONFIABILIDAD.

La confiabilidad es la probabilidad de que el pavimento se comporte satisfactoriamente

durante su vida útil o período de diseño, resistiendo las condiciones de tráfico y medio

ambiente dentro de dicho período. Cabe resaltar, que cuando hablamos del comportamiento

del pavimento nos referimos a la capacidad estructural y funcional de éste, es decir, a la

capacidad de soportar las cargas impuestas por el tránsito, y asimismo de brindar seguridad

y confort al usuario durante el período para el cual fue diseñado. Por lo tanto, la confiabilidad

está asociada a la aparición de fallas en el pavimento.

La confiabilidad (R) de un pavimento puede definirse en términos de ESALs como:

R (%) = 100 P(Nt > NT)9

3.3 METODO DE DISEÑO DE LA PCA

El método de la Portland Cement Association, se utiliza para determinar los espesores de las

losas que son apropiados para soportar las cargas de tráfico en calles, caminos y carreteras

de hormigón. Fue publicado en el año 1966 “Thickness Desing for Concrete Highway and

Street Pavaments” editado en 1984.

3.3.1 ANALISIS DE FATIGA.

Se debe reconocer que el pavimento puede fallar por fatiga

Se basa en el cálculo de esfuerzos por cargas en el borde de las losas, y a

medio camino entre las juntas

Los esfuerzos debidos al alabeo no se consideran en el diseño del PCA

La magnitud de los esfuerzos críticos se reduce si las bermas se anclan al

pavimento

9 Guía AASHTO “Diseño de estructuras de pavimentos, 1993”

27

El análisis de fatiga controla los diseños de pavimentos delegados para bajo

tránsito, independientemente del tipo de transferencia de carga en las juntas

transversales.

La resistencia a la fatiga se basa en la relación de esfuerzos (ESFUERZO

PRODUCIDO POR LA CARGA POR EJE / MODULO DE ROTURA DEL

CONCRETO)

Se considera que la resistencia a fatiga no consumida por una carga queda

disponible para ser consumida por las repeticiones de otras cargas (Ley de

Miner)

3.3.2 ANALISIS DE EROSION

Considera que el pavimento fallado por bombeo, por erosión del soporte y por

escalonamiento de las juntas.

La deflexión más crítica ocurre en la esquina de la losa, cuando la carga está

situada en la junta, en cercanía de las esquina.

La deflexión en la esquina se la losa se reduce si la berma está anclada al

pavimento o si la losa es lo suficientemente ancha para que las llantas de los

vehículos circulen lejos del borde de la losa.

El análisis de la erosión controla el diseño de los pavimentos espesos para

transito medio y pesado cuando la transferencia de carga en por trabazón de

agregados y controla el diseño para tránsito pesado cuando la transferencia

es por aceros.

3.3.3 FACTORES DE DISEÑO DEL PAVIMENTO

SOPORTE. Módulo de reacción (k) de la subrasante o del conjunto subrasante –

subbase, si esta última se coloca.

RESISTENCIA DEL CONCRETO. Resistencia de tracción por flexión con carga en

los tercios medios. Se utiliza una resistencia de diseño a 28 días de curado de la

mezcla y se denomina módulo de rotura.

CARGAS DE TRANSITO. Se debe conocer el espectro de cargas por eje y

proyectarlo durante el periodo de diseño del pavimento. Las cargas incluyen un factor

de seguridad según la intensidad de tránsito (1.0, 1.1, 1.2)

OTROS FACTORES. Tipo de transferencia de carga en juntas transversales.

Presencia de bermas de concreto ancladas al pavimento.

3.3.4 CONSIDERACIONES DE DISEÑO

3.3.4.1 SOPORTE DEL PAVIMENTO

La resistencia de cada suelo se debe expresar en términos del módulo de reacción

(k).

No se requiere realizar correcciones de “k” por efectos estacionales.

28

Se permite la determinación de “k” por correlación con el CBR

La colocación de una subbase para prevenir el bombeo (granular o estabilización) y

para brindar un apoyo más uniforme a las losas, se traduce en un incremento del

módulo de reacción del soporte (k), el cual se aprovecha en el diseño del espesor de

las losas.

3.3.4.2 RESISTENCIA DEL CONCRETO.

Los esfuerzos que sufre un pavimento rígido bajo carga son de compresión y tensión

Los esfuerzos de compresión son muy bajos respecto de la resistencia a la

compresión del concreto.

Los esfuerzos de tensión pueden representar una fracción importante de resistencia a

flexión, razón por la cual son estos los que se consideran en el diseño del pavimento.

El diseño hace uso del valor de fatiga del concreto bajo flexión repetida

El criterio de fatiga se basa en la hipótesis de que la resistencia a fatiga no

consumida por las repeticiones de una determinada carga queda disponible para

repeticiones de las demás y el consumo total de fatiga no deberá exceder el 100%.

Ecuación 3 Relación CBR vs K

CBR (%) 3 4 5 8 10 20

K (psi) 100 120 140 175 200 250

Ilustración 2. Modelo de cargas

29

3.3.4.3 CARGAS DE TRANSITO

El método exige el conocimiento del espectro de cargas por eje, discriminado por tipo

de eje (simple, tandem, triple).

El espectro actual debe proyectarse al futuro de acuerdo con la tasa de crecimiento

anual de tránsito, para determinar el número esperado de aplicaciones de cada grupo

de carga por eje durante el periodo de diseño que generalmente es de 20 años.

Las magnitudes de las cargas por eje se deben afectar por un factor de seguridad :

o Vías con un flujo importante de tránsito pesado, FSC=1.2

o Vías con moderado volumen de tránsito de vehículos pesados, FSC=1.1

o Vías residenciales y otras con bajo volumen de tránsito, FSC=1.0

3.3.4.4 OTROS FACTORES

Tipo de transferencia de carga en las juntas transversales

o Este método considera dos sistemas: por varillas para la transferencia de

carga (pasadores) y por trabazón de agregados.

o La inclusión de varillas para la transferencia de carga (pasadores) en la juntas

trasversales de contracción mejora el comportamiento del pavimento en

relación con la posibilidad de falla por escalonamiento, en particular cuando

los volúmenes de tránsito son elevados

Uso de bermas de concreto

o El empleo de bermas de concreto ancladas al pavimento produce alguna

transferencia de carga que da lugar a reducciones en los esfuerzos de flexión

y en las deflexiones producidas por las cargas de los vehículos, las cuales se

pueden traducir en una disminución del espesor de diseño10.

4. CARACTERISTICA DE LOS FRENES VISITADOS.

Los frentes visitados se encuentran ubicados en su totalidad en el departamento de

Santander el cual está ubicado en el Nororiente del país, allí se realizaron las adecuaciones

a vías terciarias en diferentes municipios los cuales fueron: Galán, Gambita, Hato, Oiba,

Palmas del socorro, Simacota I, Simacota II, Socorro I, Socorro II, Socorro III y Suaita. En la

visita de dichos frentes, se pudo observar las implementaciones de la PLACA HUELLA para

el cumplimento de cada uno de los objetos del contrato, el cual involucra directamente el

proyecto estatal “CAMINOS DE LA PROSPERIDAD”.

10 DISEÑO DE ESPESORES PARA PAVIMENTOS DE HORMIGÓN EN CARRETERAS Y CALLES

MÉTODO DE LA PORTLAND CEMENT ASSOCIATION,

30

4.1 FRENTE NO 1 GALAN

4.1.1 LOCALIZACION DE PROYECTO

El proyecto se encuentra ubicado en el Municipio de Galán, el cual está localizado en la

Provincia Comunera del Departamento de Santander, entre las coordenadas: X= 1'218.000 a

la X = 1'242.000; y la Y = 1'075.000 a la Y = 1'090.000, su territorio municipal está

conformado en un 27% por pendientes planas a leves y el 73% restante con pendientes

inclinadas a muy empinadas; territorialmente limita por el norte con el municipio de Zapatoca

separados por la quebrada Pao, por el sur con el municipio de Palmar por la quebrada

Chirigua, y el municipio del Hato por el oriente con los municipios de Barichara y Cabrera,

separados por el río Suarez y por el occidente con

Los municipios del San Vicente de Chucurí y El Carmen de Chucurí, lindando físicamente

con la serranía de los Yariguíes.

El proyecto está localizado en la zona rural del Municipio de Galán en la Vereda "Las

Vueltas" sobre la vía Rural que comunica al Municipio de Galán con los Municipios del

Palmar, El Hato, El Socorro y Simacota.

Ilustración 3Localizacion del municipio de Galán

31

Los sitios que se intervinieron tienen en común la presencia de múltiples problemas de

deterioro por factores como el clima y la falta de mantenimiento periódico, que genera gran

dificultad en el tránsito de los usuarios en la vía, además la topografía del sector genera que

sea difícil la intervención manual, es por ello que se realizó uso de maquinaria pesada,

para retirar las rocas de gran tamaño que se encontraron para estabilizar el acceso y allí

colocar la placa huella requerida.

4.1.2 MUESTRA

Dos frentes de obra.

K3+165 hasta K3+935

K5+105 hasta K5+856

4.1.3 CARACTERISTICAS DEL PROYECTO.

Las especificaciones técnicas de construcción se sujetan en lo respectivo a los reglamentos

vigentes establecidos por el INVIAS y en lo demás de acuerdo con los diseños y documentos

de especificaciones por parte del consultor encargado del contrato de Obra.

4.1.4 DESCRIPCION RESUMIDA DE ACTIVIDADES EJECUTADA EN OBRA.

Excavaciones varias en material común seco a mano como replanteo de la

vía, descapote y limpieza de sector, para ubicación de las placa huellas en

los tramos dispuestos en el contrato.

Excavaciones varias en roca en seco con taladro y compresor para la

finalización del replanteo vial en los tramos del objeto del contrato.

Construcción de placa huella tipo INVIAS competa en los tramos del contrato

así:

Concreto clase D de 3000 psi para cintas vehiculares, cunetas y

bordillos.

Concreto clase G de 2500 psi para piedra pegada central y sobre

anchos.

Acero de refuerzo para cintas, vigas, bordillos y cunetas.

Afirmado con material seleccionado.

Relleno para estructuras detrás de los bordillos con material seleccionado,

esparcido y compactado vial.

32

4.1.5 REGISTO FOTOGRAFICO

Ilustración 4. Estado inicial de la via Municipio de GALAN

Ilustración 5. Afirmado y ubicación de formaleta.

Ilustración 6. Armado de formaleta, figurado y armado de

Acero

33

Ilustración 7. Fundida de concreto

Ilustración 8. Construcción de piedra pegada

34

4.2 FRENTE NO 2 GAMBITA.

4.2.1 LOCALIZACION

El casco urbano Lo que hoy llamamos el centro fue establecido por la construcción de la

primera Iglesia llamada La Capilla la cual fue trasladada de sitio, aun hoy en día no se sabe

por qué de este cambio de lugar. La Plazuela principal sitio donde se encuentra la sede

Administrativa del Municipio data 1923, fue el lugar donde se intercambian miel, azúcar y la

sal traída desde el Municipio de Villa de Leiva, por productos Agrícolas con los indígenas

Chachaneguas (familia de los Guanes), también se intercambiaba madera con el Municipio

de Paipa.

Sobre territorios montañosos cuyo relieve pertenece a la vertiente occidental de la cordillera

oriental se ubica este imponente y majestuoso paraíso perdido entre tanta belleza llamado

GÁMBITA.

Ilustración 9. Municipio GAMBITA

El Municipio de Gámbita, se encuentra localizado al sur del Departamento de Santander, en

la provincia comunera.

35

Límites del municipio:

- Norte: Con los municipios de Charala y Suaita con un acceso vial por el corregimiento Vado

real (Suaita).

- Sur: Con los municipios de Sotaquira y Togüi Depatamento de Boyacá con un acceso vial

por Arcabuco.

- Este: Con el municipio de Paipa Departamento de Boyacá, con un acceso vial con el

corregimiento de Palermo (Paipa).

- Oeste: Con el municipio de Chitaraque Departamento de Boyacá.11

4.2.2 MUESTRA

Se realizó visita a los siguientes tramos:

- PR5+525 hasta PR6+115

- PR15+135 hasta PR16+200.

4.2.3 CARACTERISTICAS TECNICAS DEL PROYECTO

Los trabajos de las estructuras de la placa huella se realizaron acorde a los requerimientos

INVIAS, aprobación de la interventoría, supervisión del contrato a cargo de la alcaldía

municipal de Gambita y conjunto con la comunidad. Las cintas en placa de concreto se

colocaron en módulos de 3.0 metros, con las siguientes dimensiones: Ancho de 0.90 metros,

espesor de 0.15 metros y una longitud entre centros de viguetas transversales de 3.0 metros.

4.2.4 MATERIALES

- Concreto

-

Para las cintas o huellas, viguetas intermedias, placas de acceso, cunetas, vigas inicial y

final, se usó concreto clase D con una resistencia a la compresión de 3000 psi, para las

placas o franjas centrales se usó concreto ciclópeo clase G.

- Hierro o Acero

La cinta o huella lleva una armadura o parilla en hierro de 3/8 de pulgada cada 0.20

metros en ambos sentidos, las placas de acceso tienen igualmente hierro de 3/8 en

ambos sentidos.

11 http://gambita-santander.gov.co/mapas_municipio.shtml?apc=bcxx-1-&x=1984123

36

En cuanto al hierro de las viguetas intermedias y externas se colocó flejes rectangulares

cada 0.20 metros y 4 varillas longitudinales, ambos de 3/8 de pulgada.

- Cunetas de Concreto

Con el fin de evitar la socavación de los lados laterales de las cintas o placa huella, por

acción de las aguas lluvias y garantizar la durabilidad de las obras, se construyeron

cunetas en concreto reforzado con acero de 3/8 de pulgadas.

4.2.5 EJECUCION DE TRABAJOS.

- Acondicionamiento de la subrasante y excavación

Se realizó excavación de 0.25 metros, se realizó conformación y compactación de

terreno y se instaló el afirmado en un espesor de 0.10 metros el cual se compacto

hasta cumplir con la especificación CBR al 95%.

- Colocación de formaleta y hierro.

Una vez realizada la adecuación de la subrasante y en condiciones óptimas de

conformación y afirmado, se formaletio longitudinalmente guardando la separación

entre módulos de 3.0 metros, y se colocó la armadura en ambos sentidos de las

cintas de la placa huella, así también el hierro en las viguetas transversales para

proceder a fundir.

- Construcción de los elementos en concreto.

Colocada la armadura respectiva en la placa huella, viguetas transversales y cunetas

se fundieron en concreto clase D, comenzando por el extremo inferior de la placa

huella y avanzando en sentido ascendente de la misma y se verifico el espesor de

0.15 metros.

Las placas o franjas centrales y sobre anchos en ciclópeo clase G, se fundieron

posterior a la fundición de citas.

- Textura

Se dejó un estriado final tipo espina de pescado en la placa de concreto reforzado,

con el fin de proporcionar una buena adherencia de los neumáticos y permitir una

rápida evacuación del agua que pueda circular sobre la placa huella.

37

4.2.6 REGISTRO FOTOGRAFICO

4.3 FRENTE NO 3. EL HATO.

4.3.1 LOCALIZACION.

El municipio tiene una geografía ideal para realizar ecoturismo y paseos ecológicos, como

por ejemplo en la serranía de los Yariguíes, la cueva "La Perica": sitio impresionante y

atractivo, pues sus galerías y columnas permiten un fácil acceso. Está ubicada en la vía

hacia el Municipio de El Palmar a unos 1200 metros de la cabecera municipal de El Hato. El

Mirador sobre la vía hacia la vereda Santo Domingo; ofrece una vista panorámica que

extasía, pues de allí se pueden observar los Municipios de El Palmar, Socorro, Cabrera,

Barichara y Galán y las juntas de los ríos Fonce y Suárez. La quebrada La Vega sobre la vía

a Simacota, que con sus aguas frescas son un tónico para el alma y el cuerpo. La Cascada

Ilustración 10. Antes y después

Ilustración 11. Antes y después

38

de El Salto: se encuentra por la vía a la vereda Paramito, a 4.8 kilómetros, en el sitio

denominado La Máquina.

Límites del municipio:

El Hato limita al norte con el municipio de Galán, al sur con el municipio de Simacota, al

oriente con el municipio de El Palmar y al occidente con el municipio de El Carmen.

Extensión total: 180.3 Km2

Extensión área urbana: 1.7 Km2

Extensión área rural: 178.6 Km2

Altitud de la cabecera municipal (metros sobre el nivel del mar): 1370

Temperatura media: 21º C

Distancia de referencia: 120 Km de Bucaramanga12

4.3.2 MUESTRA.

Sector Salitre

- PR10+900 142 MTS LINEALES

- PR13+900 85 MTS LINEALES

- PR13+950 1 ALCANTARILLA EN TUBERIA DE 36”

- PR13+300 1 ALCANTARILLA EN TUBERIA DE 36”

- PR13+300 1 MURO PANTALLA EN CONCRETO REFORZADO

Sector Lagunas

- PR8+300 97 MTS LINEALES DE PLACA HUELLA

- PR10+100 97 MTS LINEALES DE PLACA HUELLA

12 http://hato.gov.co/index.php/nuestra-alcaldia

Ilustración 12. Ubicación municipio el

hato.

39

4.3.3 ACTIVIDADES TECNICAS.

El contrato tuvo como objeto principal la adecuación, mantenimiento y mejoramiento de la

vía, mediante la realización de obras de arte como alcantarillas y la construcción de placa

huellas.

4.3.3.1 PLACA HUELLA

Se construyeron placa huellas con un ancho de 90 cm, y un centro de piedra de igualmente

90 cm, sobre anchos a ambos lados de las huellas con un ancho promedio de 45 cm,

cunetas a ambos costados de la vía, con un ancho promedio de 80 cm.

Las cintas o superficies de rodamiento se construyó con un espesor de 15 cm, reforzadas

con varilla de hierro prd60 dispuestas en forma de malla cada 20 cm. Estas cintas se

reforzaran con vigas cada 3 metros las cuales sirven de arriostramiento a la estructura.

Para la construcción de este elemento se empleó concreto clase D (3000 psi).

Los sobre anchos se construyeron con un espesor de igual manera que la cinta de placa

huella, empleando concreto clase G, siendo estos sobre anchos, igualmente arriostrados por

las vigas pero en secciones cada 9 metros.

4.3.3.2 ALCANTARILLA

Se construyeron dos alcantarillas en tubería de concreto de 36”, con 6 tubos cada una.

Estas estructuras llevan su caja de recolección de agua lluvia, en concreto clase D con un

espesor promedio de 20cm, y una profundidad de 1.3 metros aproximadamente, de igual

manera cada alcantarilla cuenta con una estructura de entrega, con sus correspondientes

aletas de descole y cabezote, en concreto clase D y un espesor promedio de 20 cm.

Las dos alcantarillas construidas son recubiertas en su totalidad en concreto y se construyó

una placa de concreto clase D, bajo la superficie de rodamiento, con el fin de que estas

obras de arte no quedaran tan profundas y así fuese más fácil su mantenimiento.

4.3.4 ACTIVIDADES AMBIENTALES.

A nivel de actividades ambientales, el proyecto implemento varios sistemas de manejo

ambiental como fue la recolección de residuos, así como el manejo integral de las bolsas de

cemento.

Adicionalmente dentro de las actividades ambientales se han verificado los permisos de

explotación minera, tal cual como se indica en el manual de interventoría del INVIAS.

40

4.3.5 REGISTRO FOTOGRAFICO.

En el anterior registro fotográfico se puede evidenciar la adecuación del terreno como las

obras realizadas, entre ellas cunetas, cintas en concreto clase D, y estructuras en concreto

ciclópeo clase G, así como Box Culvert para generar desagüe de la posible filtración de

aguan que pueda tener la estructura en concreto.

4.4 . FRENTE NO 4 OIBA

4.4.1 LOCALIZACION.

Se localiza a unos 1.420 m de altitud, en una cañada que desciende hacia el valle del

río San Bartolomé (también denominado Oibita o Llano del Burro), un afluente del Suárez,

tributario, a su vez, del Magdalena. La comarca sobre la que se asienta Oiba forma parte de

un área con forma de meseta que se extiende entre dos de los ramales que conforman la

cordillera Oriental colombiana en su tramo central.

Ilustración 13. Visita entes de la ejecución.

Ilustración 14. Después de la ejecución.

41

La carretera Panamericana atraviesa su territorio y conecta su cabecera por el norte con las

ciudades santanderinas de Socorro, Floridablanca y Bucaramanga (ésta última la capital

departamental), en tanto que por el sur la comunica con Tunja, cabecera del departamento

de Boyacá, y Bogotá, la capital de Colombia de la que dista 235 kilómetros

Ilustración 15. Localización del municipio de Oiba

El municipio limita territorialmente por el Norte con los Municipios de Guapotá y Confines; por

el Oriente con el Municipio de Charalá; por el Occidente con los Municipios de Guadalupe y

Guapotá; y por el sur con el Municipio de Suaita. El municipio tiene una extensión de

27.534,9809 Has, distancia desde la capital del departamento (Bucaramanga) a 151 Km y de

la capital del país (Bogotá) a 270 Km.

Extensión total: 287 Km2

Extensión área urbana: 3 Km2

Extensión área rural: 284 Km2

Altitud de la cabecera municipal (metros sobre el nivel del mar): 1420

Temperatura media: 19º C

Distancia de referencia: 158 km. de Bucaramanga

4.4.2 MUESTRA

Se realizó visita a los frentes de obra que van desde

K0+155 hasta K0+850

K3+135 hasta K0+520

42

4.4.3 ACTIVIDADES TECNICAS

En este periodo de ejecución se realizaron actividades como la revisión del proyecto, planos,

ubicación de los tramos de asignados para las obras, fuentes de materiales, especificaciones

técnicas, programación de lo obro, revisión de cantidades, descripción de lo ejecución de

coda actividad, excavaciones en material común y excavaciones varios en roca, aplicación

de concreto, afirmado y estructuras de relleno

Las actividades ejecutadas corresponden a la construcción de placo Huellas en las vías de

Oiba - Poozoque - lo Charco - Matadero del municipio de Oiba Santander.


Se realizó la adecuación a las vías que cumplen con la muestra tomada en placa huella, en

donde se ejecutaron actividades de excavación, adecuación del terreno natural, colocación

de formaleta, fundida de cintas de concreto con resistencia de 3000 psi, así como se realizó

la fundición de la franja intermedia como los bordes en ambos sentidos en concreto ciclópeo

con piedra pegada.

4.4.3.2 MUROS DE CONTENCIÓN

Para este proyecto se realizó un muro de contención el cual prevé recoger material que se

encuentra altamente poroso y denso (detritos) el cual genera un deslizamiento a la altura del

PR K0+380, toda vez que se dispone a evitar taponamientos de cunetas, quienes recibirán la

gran cantidad de agua que se mueve debido a los cauces fluviales del sector.

Figura 4. Diseños de muro

43

4.4.4 REGISTRO FOTOGRÁFICO.

Ilustración 16. Adecuación de material.

Ilustración 17. Ubicación de formaletas

44

Ilustración 18. Figurado de concreto

Ilustración 19. Muero de contención

45

4.5 FRENTE NO 5 PALMAS DEL SOCORRO

4.5.1 LOCALIZACION.

Descripción Física: El Municipio de Palmas del Socorro está localizado a 6º25' latitud norte y

a 73º17' longitud oeste del meridiano de Greenwich, sobre un plano inclinado de oriente a

occidente, donde predominan los pisos térmicos medio y cálido, con pequeñas ondulaciones.

Su altura promedio es de 1200 M.s.n.m. y varía entre 800 m y 1900 m.

Ilustración 20ubicación del Municipio palmas del socorro

Límites del municipio: Palmas del Socorro, es un municipio con un área total 57.02 Km

cuadrados limitando por el norte con el Socorro, por el oriente con Confines, por el sur con

Guapota y Confines y por el occidente con Simacota y Chima. Dista a 127 Km de

Bucaramanga, Capital del Departamento de Santander y a 9 Km del Socorro.

Extensión total: 57.02 kilómetros cuadrados Km2

Extensión área urbana: 0.18 kilómetros cuadrados Km2

Extensión área rural: 56.79 kilómetros cuadrados Km2

Altitud de la cabecera municipal (metros sobre el nivel del mar): 1200 metros

4.5.2 MUESTRA

Se realizó visita a los frentes de obra que van desde

K2+955 hasta K3+850

K3+135 hasta K3+580

K1+120 hasta K1+380

4.5.3 Actividades técnicas

46


Se construyó placa huella con cintas de una medida de 0,9, cunetas con 0.70 y sobre anchos

con una medida variable ya que estala determina la composición de la curva, para dicho

hundimiento en los tres sectores visitados se usó Concreto clase D en las cintas de 0.90

metros de ancho, para los carriles de sobran, se construirá con concreto clase G (ciclópeo).

4.5.3.2 ALCANTARILLAS

Para las alcantarillas se diseñaron obras de arte tales como cunetas y alcantarillas, se

crearon cajas de inspección en donde va a ser más fácil las revisiones así como el

mantenimiento de la misa.

4.5.4 REGISTRO FOTOGRAFICO

Ilustración 21. Vías a intervenir

47

5. DISEÑO DE PAVIMENTO RIGUIDO.

De acuerdo a la necesidad que se tiene por establecer rangos, parámetros y condiciones

básicas para la correcta ejecución de los proyectos en los que se incursiona hoy en día en

Colombia más enfocadamente la Red terciaria nacional con la ejecución de placa huella,

para ello se tienen dispuestos diseños completamente diferentes los cuales nos darán

espesores de diseño no homogéneos ya que ellos tienen diferente tipo de empleos, es decir

algunos pueden ir desde cuanto está fallando el pavimento o simplemente hasta cuando

cumplió su vida útil, por ejemplo el método de falla que tiene la Portland Cement Association-

PCA, son muy diferentes a los que tiene los de la American Association of State Highway

and Transportation Officials-AASHTO, por mencionar los dos métodos de diseño de

pavimentos más usuales, para la primera entidad el pavimento ha cumplido su vida útil

cuando se da ruptura al concreto por fatiga a causa de repetición de cargas, para la segunda

el cumplimiento de la vida útil está asociada a una calificación más o menos subjetiva, de

las características del pavimento.

Es por esta razón que cuando se diseña un pavimento de concreto por varios métodos se

obtienen diferentes espesores sin que se pueda decir que hay una respuesta correcta o

verdadera.

Según lo anterior el diseñador debe ser cuidadoso, pues no queremos obtener pavimentos

con espesores excesivos y mucho menos queremos tener espesores deficientes.

Para finalizar y como dicen al hacer la introducción del método PCA “Un criterio sano de

ingeniería, implica la elección de espesores de diseño que equilibren adecuadamente los

costos iniciales y los de mantenimiento”.

Ilustración 22. Proyecto ejecutado

48

5.1 METODO DE DISEÑO AASTHO

El método AASTHO es uno de los métodos más dinámicos y más específicos que se tiene

para el diseño de pavimento rígido, pues en el influyen muchas variables tales como:

Desviación normal estándar.

Error estándar combinado

Índice de servicio final y variación en el índice de servicio

Coeficiente de drenaje

Coeficiente de trasmisión de cargas

Módulo de elasticidad

Factor de perdida de soporte

Módulo de reacción K de la superficie en la que se apoya el pavimento.

Determinación del espesor del pavimento.

Utilizando todos los factores mencionados anteriormente, se dará progreso a la evaluación y

debido diseño de la placa de concreto para la Placa Huella.

5.1.1 Desviación Normal Estándar

La guía sugiere los niveles de confiabilidad R indicados en la siguiente tabla de acuerdo con

el tipo de carretera que se trate.

Como se muestra anteriormente existen cuatro tipos de carretera según el método de diseño

AAstho del 93, para el caso aplicable en la ejecución de placa huella y tomando como base

que es red terciaria tomaremos el dato de 70 ya que se encuentra en tipo de carretera Local

y de nivel de confiabilidad Urbana.

𝑅 = 70

5.1.2 Error estándar combinado.

Representa la desviación estándar conjunta que conjuga la desviación estándar de la ley de

predicción de tránsito en el periodo de diseño con la desviación estándar de la ley de

predicción del comportamiento del pavimento.

Tabla 2. Niveles de confiabilidad a adoptar en función del

tipo de carretera

49

La guía Aastho recomienda adoptar para So valores comprendidos entre los siguientes

intervalos:

Pavimentos rígidos: 0.30- 0.40

o 0.35= Construcción nueva

o 0.40= Sobre capas.

𝑆𝑜 = 0.35

5.1.3 Índice de Servicio Final y variación, en el índice de servicio.

La sección de índice de servicio final, se debe basar en el índice ms bajo que pueda ser

tolerado antes de que sea necesario efectuar una rehabilitación, un esfuerzo o una

reconstrucción.

La guía Aastho recomienda adoptar el valor de 2.0 para tráficos lentos.

En cuanto al índice de servicio inicial que a su vez interviene para determinar la variación de

serviciabilidad y que depende de la calidad de la construcción

𝑃0 = 4.50

𝑃𝑇 = 2.0

5.1.4 Coeficiente de Drenaje

La calidad del drenaje que viene determinada por el tiempo que tarda el agua infiltrada en

ser evacuada del pavimento y el porcentaje del tiempo a lo largo del año durante el cual el

pavimento está expuesto a niveles de humedad aproximándose a la saturación.

50

Tabla 3 Valores de Coeficiente de drenaje

Según la tabla 3 extraída del diseño de pavimentos AASTHO 93 para un terreno en donde su

nivel de saturación es mayor al 5% pero menor que 10% según los frentes visitados para

toma de datos, y la calidad del drenaje varía entre malo, bueno y mediano se optara por

tomar un valor que se encuentre en la media de lo anteriormente señalado.

𝐶𝑑 = 1.0

5.1.5 Coeficiente de transmisión de cargas, J

Este factor se introduce para tener en cuenta la capacidad del pavimento de concreto para

trasmitir las cargas a través de las discontinuidades.

Los casos de carreteras de poco tráfico, soportando un tráfico reducido de camiones, pueden

irse a los valores más bajos de J, puesto que entonces habrá menos pérdida del efecto de la

trabazón de los agregados.

Para los valores dispuestos en la tabla 4 se tomara como según lo indica la norma loa

valores menores, en este caso tomaremos un valor medio entre un dispositivo de transición

de cargas “Reforzado Continuo” en donde al caso de nuestra placa huella se tendrá Berma

de concreto

𝐽 = 2.7

Tabla 4. Valores del coeficiente del valor de carga

51

5.1.6 Módulo de elasticidad del concreto.

Según el código colombiano de construcciones sismo resistentes indica que para cargas

instantáneas el valor del módulo de elasticidad puede considerarse igual a las expresiones

citadas en la siguiente tabla (Tabla No 5).

Tabla 5. Correlación entre la resistencia a la compresión y el módulo de rotura

Para efectos de este ejercicio ya que no contamos con la información suficiente con respecto

al tipo de agregado y su origen se tomara el último ítem utilizando la expresión de:

𝐸𝐶 = 8300√𝑓𝑐´

Como anteriormente se mencionó se tiene un concreto de 3000 psi de resistencia a la

compresión optaremos por modificarlo a Mpa para facilidad en la ejecución de la formula

expresada anteriormente.

3000 𝑝𝑐𝑖 = 20.68 𝑀𝑝𝑎

Al evaluarlo en la fórmula de Modulo de rotura obtenemos lo siguiente:

𝐸𝑐 = 8300√20.68 = 37744.47 𝑀𝑝𝑎

Para efectos de mantener un sistema de unidades Homogéneo durante el ejercicio

pasaremos los Mpa a psi.

37744.47 𝑀𝑝𝑎 = 5474371,12 𝑝𝑐𝑖

Por lo tanto tenemos que él 𝐸𝑐 expresado en psi es igual a 5474371.12.

52

5.1.7 Factor de pérdida de soporte.

Este factor viene a indicar la pérdida del apoyo del apoyo potencial debido bien a la erosión

de la subbase o bien al asentamiento diferencial de la subrasante.

Para ello el método AASTHO nos indica en una tabla el tipo de base o subbase contra el

Factor de perdida de soporte como se indica a continuación en la Tabla 6.

Tabla 6. Valores del factor de pérdidas de soporte Ls en función del tipo de base o

subbase

Según la anterior tabla se tendrá en cuneta el “MATERIALES GRANULARES SIN TRATAR”

para lo que nos da un Factor promedio de 2.

𝐿𝑠 = 2.0

Para hallar el espesor como resultado final vamos a asumir datos como el CBR de la base y

la cantidad de ejes equivalentes W18 como se muestra a continuación:

CBR = 4% Y W18= 50.000.

En consideraciones para realizar la respectiva operación necesitamos hallar el coeficiente K

con respecto al CBR asumido de la siguiente expresión:

53

𝐾 = 5𝐿𝑂𝐺𝐶𝐵𝑅 + 0.80

Evaluando el CBR asumido en la expresión anteriormente mencionada obtenemos lo

siguiente:

𝐾 = 5 𝐿𝑂𝐺4 + 0.80

𝐾 = 3.81𝐾𝑔

𝑐𝑚3= 32.47 𝑀𝑝𝑎/𝑚

Para mejor ejecución del sistema manejaremos unidades homogéneas, es por ello que

pasaremos el K en sistema de presión Ingles.

𝐾 = 136.91 𝑝𝑠𝑖

Según el método Aastho del 93 el módulo de rotura del concreto para pavimento rígido ideal

debe estar en los 4 Mpa o para nuestra conveniencia lo representaremos en psi como.

𝑀𝑟 = 580.15 𝑝𝑠𝑖

Donde Mr es el módulo de rotura del concreto.

54

Para el cálculo final y el diseño del espesor del pavimento obtenemos los siguientes datos:

𝑅 = 70

𝑆𝑜 = 0.35

𝑃0 = 4.50

𝑃𝑇 = 2.0

𝐶𝑑 = 1.0

𝐽 = 2.7

𝐸𝑐 = 5474371,12 𝑝𝑠𝑖

𝐿𝑠 = 2.0

𝐾 = 136.91 𝑝𝑠𝑖

𝑀𝑟 = 580.15 𝑝𝑠𝑖

𝑊18 = 50000

Tabla 7. Evaluación del Diseño Ecuación AASTHO 9313

El resultado según la evaluación del método AASTHO es de 3.4 pulgadas de espesor.

Es decir obtenemos un espesor 𝐷 = 8.64 𝑐𝑚

13 Calculo del numero estructural AASTHO 1993 Elaborado por Ing. Luis Ricardo Vasquez Varela

Manizales. Octubre 2000

55

Se Evaluaran valores de CBR del suelo que se encuentran en un intervalo de (1%-5%) y

elaborar una representación gráfica con valores N (ejes equivalentes) en orden ascendente

para prever posibles situaciones que se puedan presentar en ejecuciones de trabajos en

Placa Huella.

Con N= 50.000.

Para CBR=1%

Tomamos la fórmula para hallar la constante K del suelo en función del CBR a evaluar.

𝐾 = 5 𝐿𝑂𝐺1 + 0.80

𝐾 = 0.8

Para efecto de cálculo se evaluara en psi es decir:

𝐾 = 28.74 𝑝𝑠𝑖

En congruencia con el diseño base efectuada en el literal 5.1 se sostienen los valores de

diseño para pavimento rígido por método AASTHO.

Tabla 8. Iteración con CBR=1%

56

Con CBR=1% y ejes equivalentes W18=50.000 se obtiene un espesor de 4.1 pulgadas, es

decir 10.41 cm.

Para CBR= 2%


𝐾 = 5 𝐿𝑂𝐺2 + 0.80

𝐾 = 2.30


𝐾 = 83.20 𝑝𝑠𝑖




Con CBR=2% y ejes equivalentes W18=50.000 se obtiene un espesor de 3.7 pulgadas, es

decir 9.39 cm.

57

Para CBR= 3%


𝐾 = 5 𝐿𝑂𝐺3 + 0.80

𝐾 = 3.18


𝐾 = 114.47 𝑝𝑠𝑖




Con CBR= 3 % y ejes equivalentes W18=50.000 se obtiene un espesor de 3.5 pulgadas, es

decir 8.89 cm.

58

Para CBR= 4%


𝐾 = 5 𝐿𝑂𝐺4 + 0.80

𝐾 = 3.81


𝐾 = 136.92 𝑝𝑠𝑖





decir 8.63 cm.

59

Para CBR= 5%


𝐾 = 5 𝐿𝑂𝐺5 + 0.80

𝐾 = 5.09


𝐾 = 183.09 𝑝𝑠𝑖





decir 4.318cm

60

Resultados primera iteración.

ITERACION No 1

N CBR ESPESOR (cm)

50000 1,00% 10,41

50000 2,00% 9,39

50000 3,00% 8,89

50000 4,00% 8,63

50000 5,00% 4,31 Tabla 13. Iteración No 1

Grafica 1. Espesor vs CBR Primera iteración

Para N= 50.000 se puede observar que cuando es suelo es de mejor calidad o posee un

CBR mayor el espesor baja, de igual manera cuando el suelo tiene características pobres y

su CBR tiende a ser bajo el espesor del pavimento debe aumentar.

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

1 2 3 4 5

ESPESOR (cm) VS CBR

61

Como segunda iteración se tendrá en cuenta un N (Ejes equivalentes) =100.000 en 5 tipos

diferentes de CBR.

Con N= 100.000

De acuerdo a la iteración anteriormente inmediata contamos con los valores del CBR en 5

puntos porcentuales importantes para esta representación.

𝐶𝐵𝑅 = 1% = 𝐾 = 28.74 𝑝𝑠𝑖

𝐶𝐵𝑅 = 2% = 𝐾 = 83.20 𝑝𝑠𝑖

𝐶𝐵𝑅 = 3% = 𝐾 = 114.47 𝑝𝑠𝑖

𝐶𝐵𝑅 = 4% = 𝐾 = 136.92 𝑝𝑠𝑖

𝐶𝐵𝑅 = 5% = 𝐾 = 183.09 𝑝𝑠𝑖

Con CBR= 1%

Tabla 14. Iteración 2 CBR 1%

Para CBR 1% y N =100.000 Se obtiene un espesor de 11.68 cm.

62

Con CBR=2%



Con CBR= 3%


Para CBR 3% y N =100.000 Se obtiene un espesor de 10.16cm.

Con CBR=4%

63

Tabla 17Iteracion 2 CBR 4%


Con CBR= 5%



64

Resultado segunda iteración.

ITERACION No 1

N CBR % ESPESOR (cm)

100000 1,00% 11,68

100000 2,00% 10,63

100000 3,00% 10,16

100000 4,00% 9,9


Grafica 2. Iteración No 2

Para N= 100.000 se puede observar que cuando es suelo es de mejor calidad o posee un

CBR mayor el espesor baja, de igual manera cuando el suelo tiene características pobres y

su CBR tiende a ser bajo el espesor del pavimento debe aumentar, en la composición de la

gráfica se nota que tuvo el mismo comportamiento que en la interacción.

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

1 2 3 4 5

ESPESOR (cm) VS CBR

65

Como Tercera iteración se tendrá en cuenta un N (Ejes equivalentes) =500.000 en 5 tipos

diferentes de CBR.

Con N= 500.000

De acuerdo a la iteración anteriormente inmediata contamos con los valores del CBR en 5

puntos porcentuales importantes para esta representación.

𝐶𝐵𝑅 = 1% = 𝐾 = 28.74 𝑝𝑠𝑖

𝐶𝐵𝑅 = 2% = 𝐾 = 83.20 𝑝𝑠𝑖

𝐶𝐵𝑅 = 3% = 𝐾 = 114.47 𝑝𝑠𝑖

𝐶𝐵𝑅 = 4% = 𝐾 = 136.92 𝑝𝑠𝑖

𝐶𝐵𝑅 = 5% = 𝐾 = 183.09 𝑝𝑠𝑖

Con CBR= 1%



66

Con CBR=2%

Tabla 21. Iteración con CBR 2%


Con CBR= 3%

Tabla 22. Iteración CBR 3%

67


Con CBR= 4%



Con CBR= 5%


68


Resultado Tercera iteración.

ITERACION No 1

N CBR % ESPESOR (cm)

500000 1,00% 14,98

500000 2,00% 13,97

500000 3,00% 13,46

500000 4,00% 13,46


Grafica 3. Iteración No 3

En esta iteración se puede evidenciar y verificar en la gráfica de “ESPESOR VS CBR” tiene

el mismo comportamiento, que las iteraciones No 1 y No 2 es por ello que proseguir

ejecutando valores para N (Ejes equivalentes) incurriría en el mismo diagrama y por ende en

la misma interpretación.

No obstante se procederá a graficar el No de ejes equivalentes vs espesor, en pro de

verificar el comportamiento de N contra el espesor D.

12,00

12,50

13,00

13,50

14,00

14,50

15,00

15,50

1 2 3 4 5

ESPESOR (cm) VS CBR

69

Para la gráfica correspondiente se tendrá en cuenta los N evaluados anteriormente y como

se muestra en la tabla No 26:

ITERACION No 1

CBR % N ESPESOR (cm)

1,00% 50000 10,41

1,00% 100000 11,68

1,00% 500000 14,98

ITERACION No 2


2,00% 50000 9,39

2,00% 100000 10,63

2,00% 500000 13,97

ITERACION No 3


3,00% 50000 8,89

3,00% 100000 10,16

3,00% 500000 13,46 Tabla 26. Iteración de los N evaluables

70

Grafica 4. Espesor Vs N Iteración 1



0

5

10

15

20

50000 100000 500000

ESPESOR (cm) vs N (Ejes)

0

5

10

15

50000 100000 500000


0

5

10

15

50000 100000 500000


71

Como se puede evidenciar en las gráficas 4, 5 y 6 el comportamiento en base a CBR del

suelo tiene la misma tendencia, en donde se puede evidenciar que a mejor terreno y menor

transitabilidad en referencia a los ejes equivalentes el espesor es menor, de igual manera e

inversamente proporcional al tener un terreno con características no favorables y

transitabilidad alta el espesor aumenta en rasgos considerables como se muestra en la

iteración 1.

72

5.2 METODO PCA.

Se evaluara mediante el diseño simplificado (datos de carga por eje no disponible) para un

TDP-C (Transito promedio diario de vehículos comerciales, en dos direcciones) de diseño de

los siguientes valores 30, 100, 600 y 1000 en los siguientes soportes de suelo (Bajo,

Mediano, Alto), en una vía con berma y cunetas.

5.2.1 PASO 1

Con el fin de asumir un módulo de rotura (MR), se planteara una relación partiendo de la

siguiente gráfica, en donde se tendrá en cuenta la resistencia a la compresión y la

resistencia a la tensión.

14Las relaciones entre resistencias convencionales son relativamente constantes de un

material a otro.

𝑅𝑐

𝑅𝑡= 8 𝑎 12 ; 8 − 10 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎𝑠 𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎𝑑𝑎𝑠, 10 − 12 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎𝑠 𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎𝑑𝑎𝑠 (1)

14 “DISEÑO RECIONAL DE PAVIMENTOS”; Fredy Alberto Reyes Lizcano., Capitulo 2. Generalidades

sobre la fatiga de materiales. Página 139

Grafica 7. Comparación entre los resultados de diferentes ensayos (Rc, Rt, Rf, Rtb)

73

𝑅𝑓

𝑅𝑡= 1.5 𝑎 2 (2)

Donde,

Rc = Resistencia a la compresión

Rt = Resistencia a la tensión

Rf= Modulo de rotura

Con el fin de un módulo de rotura para realizar el diseño de pavimentos, asumiremos los

siguientes valores para las anteriores ecuaciones.

𝑅𝑐

𝑅𝑡= 10 (1)

𝑅𝑓

𝑅𝑡= 1.7 (2)

Procedemos a despejar Rt en la ecuación (1) y a despejar Rf en la ecuación (2)

𝑅𝑡 =𝑅𝑐

10 (3)

𝑅𝑓 = 1.7 ∗ 𝑅𝑡 (4)

Procedemos a remplazar la ecuación (3) en la ecuación (4) y asumiremos Rc = 3000Psi que

es equivalente a 20, 68 MPa

𝑅𝑓 = 0,17 ∗ 20,68

𝑅𝑓 = 3,5156 𝑀𝑝𝑎

74

5.2.2 PASO 2.

Dentro del método de PCA simplificado se debe tomara la categoría de carga por eje

correspondiente al TDP-C (Transito promedio diario de vehículos comerciales, en dos

direcciones) de diseño teniendo en cuenta la siguiente tabla.

Tabla 27. Categorías de cargas por eje

Teniendo en cuenta la anterior tabla la categoría a asignar para los TDP-C (Transito

promedio diario de vehículos comerciales, en dos direcciones) de diseño son los siguientes:

TDP-C CATEGORIA DE

CARGA POR EJE

30 1

100 2

600 2

1000 2

5.2.3 PASO 3

A continuación dependiendo del tipo de suelo se le asignara una categoría de soporte de

acuerdo a la siguiente tabla.

75

Tabla 28. Tipos de suelo de Subrasante y Valores Aproximados de k

Para el presente diseño y teniendo en cuenta que se realizó el seguimiento a 11 frentes de

obra se realizara la evaluación a los siguientes tipos de suelo en cada uno de los TDP-C

(Transito promedio diario de vehículos comerciales, en dos direcciones) de diseño.

1. Suelo arcilloso que se evalúa en soporte BAJO

2. Suelo de arena-gravas con presencia de arcillas que se evaluara en

soporte MEDIO

3. Suelo de arena-gravas que se evaluara en soporte ALTO

5.2.4 PASO 4

Tenido los anteriores datos se procederá a evaluar en la tabla correspondiente al espesor de

la placa para la categoría 1 en cada uno de los suelos.

5.2.5 PASO 5

Teniendo los anteriores datos se procederá a evaluar en la tabla correspondiente al espesor

de la placa para la categoría 1.

Tabla 29. TPD-C admisible, Categoría 1 de carga por Eje – Pavimentos con

Trabazón de agregados.

76

5.2.6 RESULTADOS

TPD-C = 30, Modulo de Rotura 3,5156 MPa evaluándose en la tabla dentro del rango de 3,8

MPa.

SOPORTE DE SUELO ESPESOR (mm)

Bajo 150

Medio 140

Alto 140

Tabla 30. Resultados Iteración No 1. PCA

Se evidencia mediante la grafica la tendencia de que a menor soporte del suelo, se debe

hacer la losa de concreto de un mayo espesor que contrarestre la poca estabilidad del

mismo. Aunque el espesor de la losa sea igual en un tráfico medio y alto, esto debido a que

la diferencia de transino no se hace muy marcado dentro de la Tabla 29.

77

5.2.7 PASO 6

Tenido los anteriores datos se procederá a evaluar en la tabla correspondiente al espesor de

la placa para la categoría 2 en cada uno de los suelos.

Tabla 31. TPD-C admisible, Categoría 2 de carga por Eje – Pavimentos con Trabazón de

agregados.

En base a la Tabla 31. Se procede a hacer el respectivo análisis en base a cada una de las

posibilidades probables de aplicar en el diseño de la loza.

TPD-C = 100, Modulo de Rotura 3,5156 MPa evaluándose en la tabla dentro del

rango de 3,8 MPa.


Bajo 180

Medio 170

Alto 160

78

Tabla 32. Espesor con TPD-C=100

Se evidencia mediante la grafica la tendencia de que a menor soporte del suelo de una

manera lineal, se debe hacer la losa de concreto de un mayo espesor que contrarestre la

poca estabilidad del mismo.


rango de 3,8 MPa.


Bajo 190

Medio 180

Alto 170

79

Tabla 33.Espesor con TPD-C=600

Se evidencia mediante la grafica la tendencia de que a menor soporte del suelo de una

manera lineal, se debe hacer la losa de concreto de un mayo espesor que contrarestre la

poca estabilidad del mismo.


rango de 3,8 MPa.


Bajo 190

Medio 180

Alto 180

80

Tabla 34. Espesor con TPD-C=600

Se evidencia mediante la grafica la tendencia de que a menor soporte del suelo, se debe

hacer la losa de concreto de un mayo espesor que contrarestre la poca estabilidad del

mismo. Aunque el espesor de la losa sea igual en un tráfico medio y alto, esto debido a que

la diferencia de transino no se hace muy marcado dentro de la Tabla 31.

81

6. ANALISIS DE RESULTADOS.

Después de evaluado el diseño de pavimento para las cintas de placa huella se

obtuvo que en los dos diseños tanto en AASTHO como en PCA el espesor no supera

los 20 cm que es la medida de espesor que se utilizó en promedio en los 11 frentes

visitados, teniendo en cuenta que se hallaron espesores de 8.7 cm y 13.97 cm

respectivamente.

De acuerdo a la información recolectada en campo en donde se puede ver una

varianza de construcción de placa huella entre los 0.15 metros y 0.20 metros; y en

relación con la información obtenida mediante los métodos AASTHO y PCA se

puede evidenciar que existe un sobre costo en la construcción de placa huella, pues

se está construyendo con un espesor mayor al mostrado en los diseños propuestos.

Se encontró que a mayor CBR el espesor de la placa disminuye, es decir son

inversamente proporcionales una a la otra como se puede evidenciar en el método

AASTHO en la segunda iteración en donde se tiene un CBR mayor al de la primera

iteración.

El sistema constructivo aunque es empírico ya que no se cuenta con especificaciones

de construcción o algún tipo de referencia bibliográfica, en términos generales se

construye de manera adecuada; sin embargo algunos de los frentes visitados y de

acuerdo al seguimiento realizado se encontró que era muy pobre y casi nulo la

intervención topográfica que en toda construcción de ingeniería se debe tener.

Los principales ensayos que se deben tener en cuenta para la debida construcción y

diseño de la placa huella son granulometría, cbr, proctor y la resistencia a la

compresión de los cilindros de concreto del diseño de la mezcla de concreto en

campo, para así poder determinar tanto el diseño adecuado como la resistencia del

concreto, cabe aclarar que el CBR y la resistencia del concreto a utilizar es clave para

el diseño del pavimento en cintas de placa huella.

82

7. CONCLUSIONES.

De acuerdo a la visita investigativa que se realizó a los 11 frentes de obra tomados como

muestra, podemos determinar que en cuestiones generales se está construyendo con un

paso a paso vigilado por interventoría y entidad competente, aunque como se evidencio la

falta de topografía en el levantamiento precio a la construcción es una de las falencias en

las que incurrieron varios de los frentes investigados.

Dentro del diseño y construcción de placa huella es de vital importancia la topografía para

la localización y replanteo que a nivel constructivo pueden evitar futuras fallas de la placa

huella por llegar a realizarse en los puntos para los cuales no se diseñó.

Se está construyendo de manera adecuada ya que se están teniendo en cuenta sistemas

de drenaje tales como cuentas, alcantarillas, box coulvert que aíslan la posible

penetración del agua en las cintas de concreto. Sin embargo se está construyendo con

un espesor sobre dimensionado teniendo en cuenta los diseños realizados frente a las

muestras tomadas en los 11 frentes visitados.

Dentro del alcance de este proyecto se evalúan dos métodos de diseño para pavimento

rígido los cuales son AASTHO Y PCA de los cuales se da una recomendación en la

cartilla “DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PLACA HUELLA”

Teniendo en cuenta el aporte del presente proyecto a la Ingeniería Civil Colombiana en el

capítulo 9 se presenta la cartilla “DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PLACA HUELLA” en

donde se encontrara el método constructivo propuesto, así como el diseño de la cinta en

concreto recomendado para proyectos de infraestructura vial en Red Terciaria Nacional.

83

8. BIBLIOGRAFIA

http://uriel.mininterior.gov.co/sala-de-prensa/noticias/25-billones-inversion-del-

gobierno-nacional-para-las-vias-que-unen-al-campo

Manual de Diseño Geométrico INVIAS 2008

(Manual de especificaciones técnicas para carreteras y puentes, Nicaragua, 23 Pág. 31,2008).

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Design Of Small Dams, a Water Resources Technical Publication. Section 9.12

Pagina. 369, Section 9.27 (a, b, c) Pag.421, Sections 10.12 y 10.13 Pag. 453. Third

Edition,1987

MÉTODO AASHTO 93 PARA EL DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS, capítulo I

1993.

Subrasantes y subbases para pavimentos de concreto de la American Concrete

Pavement Association (ACPA)

Guía AASHTO “Diseño de estructuras de pavimentos, 1993”

DISEÑO DE ESPESORES PARA PAVIMENTOS DE HORMIGÓN EN CARRETERAS

Y CALLES MÉTODO DE LA PORTLAND CEMENT ASSOCIATION,

http://gambita-santander.gov.co/mapas_municipio.shtml?apc=bcxx-1-&x=1984123

http://hato.gov.co/index.php/nuestra-alcaldia

Calculo del numero estructural AASTHO 1993 Elaborado por Ing. Luis Ricardo

Vasquez Varela Manizales. Octubre 2000

“DISEÑO RECIONAL DE PAVIMENTOS”; Fredy Alberto Reyes Lizcano., Capitulo 2.

Generalidades sobre la fatiga de materiales. Página 139

http://uriel.mininterior.gov.co/sala-de-prensa/noticias/25-billones-inversion-del-gobierno-nacional-para-las-vias-que-unen-al-campo

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http://hato.gov.co/index.php/nuestra-alcaldia

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9. CARTILLA “DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PLACA HUELLA”

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