Trabajo Final de Seminario de Tesis. Cliserio Alejandro Oramas Hernández

Cámara Mexicana de la Industria de la
Construcción
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA
CONSTRUCCIÓN
CONSTRUCCIÓN DE VIALIDADES UTILIZANDO GRAVAPLENES, PARA EL
CONTROL DEL COMPORTAMIENTO DE SUELOS DE ALTA PLASTICIDAD. CASO:
VIALIDAD NO. 26 EN EL FRACCIONAMIENTO ALTOZANO, CENTRO, TABASCO.
TRABAJO FINAL DE SEMINARIO DE TESIS
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:
LICENCIATURA EN
INGENIERÍA DE CONSTRUCCIÓN
PRESENTA:
Cliserio Alejandro Oramas Hernández
MATRICULA; 13-10819
DOCENTE:
Rafael Izquierdo
ESTUDIOS CON RECONOCIMIENTO OFICIAL POR LA SECRETARÍA DE
EDUCACIÓN PÚBLICA, CONFORME AL ACUERDO No. 2004355 DE FECHA 2 DE
SEPTIEMBRE DE 2004
México, D. F.
Diciembre 2015
INDICE
DEDICATORIA .......................................................................................... 1
JUSTIFICACIÓN ....................................................................................... 2
OBJETIVO .................................................................................................. 3
1. MECÁNICA DE SUELOS ..................................................................... 4
1.1 Importancia de la Mecánica de Suelos en la Ingeniería Civil ........................... 4
1.2 El Suelo y sus Características .............................................................................. 5
1.2.1. Tamaño ........................................................................................................................ 6
1.2.2. Textura ........................................................................................................................ 6
1.2.3. Color ............................................................................................................................ 6
1.2.4. Estructura .................................................................................................................... 6
1.3 Exploración Geotécnica ........................................................................................ 7
1.3.1 Sondeos de Pozo a Cielo Abierto ................................................................................. 7
1.4 Clasificación e identificación de Suelos ............................................................... 8
1.4.1 Identificación de Suelos ............................................................................................... 8
1.4.3 Carta de Plasticidad .................................................................................................... 10
1.5 Pruebas Índice de Clasificación de Suelos ........................................................ 11
1.5.1 Contenido de Agua ..................................................................................................... 11
1.5.2 Densidad de Sólidos o Gravedad Específica .............................................................. 12
1.5.3 Análisis Granulométrico ............................................................................................ 12
1.4.4 Limites de Consistencia ............................................................................................. 12
1.6 Comportamiento de Suelos e Índices Mecánicos ............................................. 13
1.6.1 Consolidación unidimensional ................................................................................... 13
1.6.2 Expansión Volumétrica .............................................................................................. 14
1.6.2 Comportamiento Esfuerzo - Deformación ................................................................. 14
2. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN ............... 15
2.1 Uso del suelo para estructuras de pavimento ................................................... 15
2.2 Pavimentos ........................................................................................................... 15
2.2.1 Definición ................................................................................................................... 15
2.2.2 Pavimentos Rígidos .................................................................................................... 16
2.2.3 Estructura de los Pavimentos ..................................................................................... 17
I
2.3 Fallas en los Pavimentos Relacionadas al Comportamiento de Suelos .......... 18
2.3.1 Tipos de Fallas Estructurales...................................................................................... 18
2.3.2 Complementos Ingenieriles en los Pavimentos .......................................................... 20
3. ALTOZANO TABASCO...................................................................... 21
3.1 Antecedentes y Objetivos ................................................................................... 21
3.1.1 Características Generales de la Zona de Estudio........................................................ 21
3.1.2 Descripción y Reconocimiento del Sitio en Estudio .................................................. 23
3.3 Programa de Exploración .................................................................................. 25
3.3.1 Sondeos a Cielo Abierto (PCA) ................................................................................. 25
3.3.2 Bancos de Materiales ................................................................................................. 27
3.4 Análisis y Diseño de la Estructura de Pavimento ............................................ 28
3.4.1 Determinación de Parámetros de Diseño ................................................................... 28
3.4.1 Diseño de la Sección Estructural ................................................................................ 30
3.4.1 Comportamiento Esfuerzo – Deformación del Terreno de Desplante ....................... 31
3.5 Conclusiones y Recomendaciones ...................................................................... 33
3.5.1 Conclusiones .............................................................................................................. 33
3.5.2 Recomendaciones Constructivas ................................................................................ 34
3.6 Alcances y Limitaciones ..................................................................................... 40
BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................... 41
ANEXOS .................................................................................................... 42
II
DEDICATORIA
Para quien a través de todas sus experiencias vividas y largas charlas, me ha
mostrado lo lejos que se puede llegar con fuerza de voluntad.
Gracias Gloria González García.
Para quien me enseñó que teniendo un papel y un bolígrafo, la imaginación es el
único límite para crear ingeniería.
Gracias Cliserio Hernández García.
Para quienes me enseñaron que con trabajo y esfuerzo se pueden conseguir
muchas. Los años han transcurrido y siempre tendré algo para aprender de ellos. No
puedo nombrar todas las razones para darles gracias. Para mi madre y padre.
Gracias Agripina Hernández González y Francisco R. Oramas Silva.
Nuestros hermanos están ahí desde el amanecer de nuestras historias personales
hasta la inevitable oscuridad.-Susan Merrell-. Siempre están ahí. Para mis hermanos.
Gracias Gerardo R. Oramas Hernández y Francisco R. Oramas Hernández.
Agradecimiento especial a la Empresa SOILSOLUTION S.A DE C.V por la
oportunidad del incremento de mi desarrollo como Ingeniero Constructor, así mismo
por brindar a un servidor parte del material profesional aquí presentado.
Trabajo dedicado a mi aún joven mente de ingeniero.
Cliserio Alejandro Oramas Hernández. Diciembre 2015
1
JUSTIFICACIÓN
Debido al desarrollo del conjunto habitacional Altozano El Nuevo Tabasco,
existe la necesidad de construir una diversificación de vialidades a fin de permitir el
tránsito de vehículos a través del
fraccionamiento. Conforme el desarrollo del
fraccionamiento y como sucede en todo tipo de obra surgieron diversas problemáticas
que afectan el correcto funcionamiento y finalización de la misma.
Debido a la construcción de los desarrollos Valle 3 y Valle 4 del Fraccionamiento
Altozano, El Ing. Salvador Zepeda solicitó a la empresa SOILSOLUTION S.A DE C.V
la realización de un estudio de geotecnia para el diseño del pavimento rígido (concreto
hidráulico) que contemple las mejores alternativas de estructuración debido a la
presencia de suelos expansivos en la zona. De esta manera el presente estudio está
enfocado a determinar la sección estructural del pavimento requerido para la
construcción de la Avenida No. 26 proyectada en una longitud de 900 m, con base en las
características del terreno de cimentación, el tránsito vehicular esperado y los niveles de
proyecto requeridos en la zona.
En lo siguiente, se detallan los objetivos del trabajo, generalidades del área en
estudio, la descripción de los trabajos de exploración, el diseño y la revisión estructural
del pavimento; así como las conclusiones y recomendaciones pertinentes para el proceso
constructivo de las vialidades.
2
OBJETIVO
Como objetivos del presente estudio se plantean los siguientes:

Determinar las características estratigráficas del área en estudio.

Definir las propiedades índice y mecánicas de las formaciones encontradas.

Diseñar la estructura de pavimento rígido en función de las características de
tránsito esperado, materiales de construcción disponibles y del comportamiento
esfuerzo – deformación del terreno de desplante.

Emitir las recomendaciones pertinentes en torno a los procesos constructivos
que habrán de llevarse en la construcción de la estructura de pavimento rígido.
De esta manera el presente estudio está enfocado a determinar la sección
estructural del pavimento requerida para la construcción de dicha obra con base en las
características del terreno de desplante.
3
1. MECÁNICA DE SUELOS
1.1 Importancia de la Mecánica de Suelos en la Ingeniería Civil
La Mecánica de suelos es la aplicación de conocimientos físicos y químicos que
sirven para estudiar y obtener datos confiables sobre las condiciones del suelo para
realizar obras civiles. Es estudiar el comportamiento del suelo para usar como material
de construcción.
Si no se toma en cuenta la Mecánica de Suelos existirán problemas de
deformación, fisuras, grietas o hasta el colapso de la obra. Con la Mecánica de suelos se
pueden definir los materiales y procedimientos que se utilizarán para la obra en curso.
El tipo de suelo identificado se tomará en cuenta para el diseño de puentes, carreteras,
edificaciones, obras hidráulicas, vías férreas, túneles, canales, puertos y todo tipo de
obra civil.
En un principio definirá el sistema de cimentación requerido para el adecuado
funcionamiento de las futuras obras. En consecuencia, las condiciones del suelo como
elemento de sustentación y construcción y las del cimiento como dispositivo de
transición entre aquel y la estructura, serán siempre observadas, aunque esto se haga en
proyectos pequeños fundados sobre suelos normales a la vista de datos estadísticos y
experiencias locales, y en proyectos de mediana a gran importancia o en suelos dudosos,
infaliblemente, al través de una correcta investigación de mecánica de suelos.
A la ingeniería le interesa identificar y determinar la conveniencia o no de usar
el suelo como material para construir. Los ingenieros pronosticarán las características de
carga-deformación de rellenos naturales o compactados, que soportan cualquier
construcción o como estructura de suelo. Para esto es necesario obtener muestras
representativas del suelo que se someten a pruebas de laboratorio, tomando en cuenta
que el muestreo y los ensayos se realizan necesariamente sobre pequeñas muestras de
población, es necesario emplear algún método estadístico para estimar la viabilidad
técnica de los resultados.
Karl von Terzaghi, padre de la Mecánica de Suelos, definiría su existencia como
disciplina principal de la Ingeniería Civil al usar los suelos como material de
construcción.
4
1.2 El Suelo y sus Características
Desde el punto de vista de la ingeniería, suelo es el sustrato físico sobre el que se
realizan las obras, del que importan las propiedades físicas y químicas, especialmente
las propiedades mecánicas.
Es común creencia la de que el suelo es un agregado de partículas orgánicas e
inorgánicas, no sujetas a ninguna organización. Pero en realidad se trata de un conjunto
con organización definida y propiedades que varían “vectorialmente”.1
El suelo en la naturaleza, al ser un conjunto de partículas, presenta y se le
distinguen tres fases: la sólida, conformada por las partículas minerales, la liquida, que
generalmente
es
agua
y
la
gaseosa,
que
generalmente
es
aire.
Fuente: FUNDAMENTOS DE LA INGENIERIA GEOTECNICA
En definición: Una muestra de suelo está formada por un conjunto de muchas
partículas individuales y por el aire o agua que rellena los huecos entre ellas.2
Las partículas que conforman el suelo presentan una serie de características
apreciables físicamente con las cuales se puede concluir una precaria identificación de
los mismos.
1
2
Juarez Badillo Página 34
MS LAMBE, recordad hacer bien la nota al pie. Pág 53
5
1.2.1. Tamaño
El significado de tamaño de la dimensión medida y de la forma de medición.
Métodos habituales para la determinación de los tamaños de las partículas de un suelo
son el análisis granulométrico por tamizado o por sedimentación de partículas muy
pequeñas. En el análisis por tamizado, las partículas se hacen pasar mediantes agitación
por las aberturas de mallas o también llamados tamices con tamaños específicos.
Entonces en dicho caso el tamaño se basa en la medida registrada por el orificio de un
tamiz. En el análisis por sedimentación, el tamaño de una partícula es el diámetro de la
misma depositado en el agua a cierta velocidad.
1.2.2. Textura
La textura se representa mediante el porcentaje en que se encuentran los
elementos que constituyen el suelo; arena gruesa, arena media, arena fina, limo, arcilla
ya que estos generan cierta sensación que es apreciable al contacto con las porciones de
suelos estudiadas. Para describir la textura se utilizan términos como pulimentados,
lisos, rugosos, estriada, mate, etc.
1.2.3. Color
El color es una característica que puede llegar a ser escaso valor para el
ingeniero de suelos. Sin embargo este utiliza frecuentemente el color para describir un
conjunto de partículas cuando se identifica visualmente en el campo. Las descripciones
de color de una masa de suelo pueden variar con la humedad. Con esto, el color
proporciona la capacidad de identificar los materiales minerales presentes en la porción
de suelo estudiada, conocimiento que ha sido adquirido a través de años de estudio en el
ramo.
INSERTAR IMAGEN QUE ESQUEMATICE LA VARIEDAD DE COLORES
1.2.4. Estructura
Se la define como el arreglo de las partículas del suelo. Se debe entender por
partículas, no solo las que fueron definidas como fracciones granulométricas (arena,
arcilla y limo), sino también los agregados o elementos estructurales que se forman por
la agregación de las fracciones granulométricas. Por lo tanto, «partícula» designa a toda
unidad componente del suelo, ya sea primaria (arena, limo, arcilla) o secundaria
(agregado o unidad estructural).
6
El arreglo entre las partículas del suelo, la estructura, determina el espacio entre
las mismas. IMAGEN SOBRE LA ESTRUCTURA DEL SUELOS
1.3 Exploración Geotécnica
1.3.1 Sondeos de Pozo a Cielo Abierto
Este método consiste en hacer excavaciones de tamaño suficiente para que una
persona (en este caso un técnico) pueda introducirse en él y pueda examinar los distintos
estratos en su estado natural, y de este modo poder saber las características que cada uno
presenta en cuanto a la cantidad de agua contenida. La desventaja de este es que no se
puede realizar a grandes profundidades debido a que si se excava mucho puede haber
derrumbes, incluyendo que no se puede controlar el flujo del agua si se pasa al nivel
freático. Se debe tener mucho cuidado para poder distinguir las características que
presenta la naturaleza, ya que a causa de la excavación pueden ser modificadas. Cuando
se realiza un sondeo a pozo abierto, es bueno llevar un registro de las condiciones que
presenta el suelo durante la excavación, por los motivos anteriormente comentados.
El método de pozo a cielo abierto consiste en realizar una excavación de sección
cuadrada que debe contar con el diámetro suficiente para que un técnico pueda entrar y
extraer la muestra a la profundidad que se requiera o hasta donde se encuentre el nivel
freático. Por medios manuales el equipo para la excavación se íntegra por picos, palas,
botes, escaleras y herramienta para carpintería y albañilería. También se pueden
emplear métodos mecánicos durante el uso de maquinaria para realizar la excavación.
En cuanto a los resultados obtenibles se pueden obtener muestras de dos tipos:
1. Alteradas: Son partes de suelo las cuales se protegen contra las pérdidas de
humedad, colocando las muestras alteradas en recipientes que cumplan con este
objetivo o en bolsas emparafinadas.
2. Inalteradas: Deben tomarse con calma y mucho cuidado, se toma labrando una o
oquedad en la pared del pozo. Esta muestra debe de protegerse más contra las
pérdidas de humedad colocándolas en capas de manta impermeabilizada con
brea y parafina.
7
El objetivo de la obtención de muestras es de investigación en laboratorio. Las mismas
serán
manipulas por distintos medios y métodos de prueba para la obtención de
diversos parámetros e índices y así determinar las características del lugar en estudio.
1.4 Clasificación e identificación de Suelos
1.4.1 Identificación de Suelos
El problema de la identificación de suelos es de importancia fundamental en la
ingeniería; identificar un suelo es, en concreto, colocarlo dentro de un sistema previo de
clasificación. De manera precisa es colocarlo en alguno de los grupos de un sistema de
clasificación de suelos según correspondan sus características. La identificación permite
conocer, en forma cualitativa, las propiedades mecánica e hidráulicas del suelo,
atribuyéndole las del grupo en que se sitúe. Para efecto de esta identificación se puede
juzgar la constitución de los suelos de manera visual siendo esto un método inexacto,
por ello se desarrollaron diversos sistemas capaces de agrupar los suelos según sus
características.
1.4.2 Sistema Unificado de Clasificación de Suelos
El suelo es la base física sobre la cual se realizan las edificaciones, por ello en el
ramo de la ingeniería importa el conocimiento de sus propiedades físicas, químicas y las
mecánicas.
La variación en la porción de la relación volumétrica que los suelos presenten
definirá el comportamiento de los mismos lo cual representa un dato de vital
importancia para la planeación de la construcción. Dada la complejidad y prácticamente
la infinita variedad con que los suelos se presentan en la naturaleza, cualquier intento de
sistematización científica, debe ir precedido por otro de clasificación completa.3
Durante el largo proceso de la aparición y perfeccionamiento de la Mecánica de
Suelos fue creado un complejo sistema científico de clasificación, fue Arthur
Casagrande capaz de hacer dicho sistema útil que serviría para normar los criterios
técnicos respecto a los suelos estudiados. Originalmente fue llamado Sistema de
Clasificación de Aeropuertos por ser orientado a este tipo de obras. El sistema da la
capacidad de reconocer que las propiedades mecánicas e hidráulicas de los suelos
Juárez Badillo, Eulalio y Rico Rodríguez, Alfonso, Mecánica de suelos, México, Limusa, 2005, Tomo
1, pág. 149.
3
8
formados por partículas menores que la malla Nº 200, pueden saberse a partir de sus
características de plasticidad y los suelos formados por partículas mayores que la malla
Nº200 utilizan el criterio granulométrico para su clasificación debido a ser materiales de
tipo granular. Años más tarde el sistema fuera modificado a como se conoce en la
actualidad.
Fundamentalmente un sistema precario de clasificación de suelos los identifica
principalmente en dos fracciones, una fracción gruesa y una fracción fina y estos a su
vez se dividen en más grupos según sea su naturaleza. Más subdivisiones toman en
cuenta la naturaleza de los finos así como características de graduación.
Las propiedades mecánicas e hidráulicas más importantes de las que el ingeniero
precisa tener datos, primero cualitativa y después cuantitativamente son: características
de esfuerzo; deformación y resistencia, compresibilidad, permeabilidad, velocidad de
variación volumétrica, etc.4
Las continuas investigaciones de Arthur Casagrande permitieron lograr un
sistema de mayor complejidad llamado Sistema Unificado de Clasificación de Suelos
(SUCS) el cual cubre suelos gruesos y finos, separando ambos al ser cribados a través
de la malla Nº 200, las partículas gruesas son mayores que dicha malla y las finas,
menores. Entonces el suelo será considerado grueso si más del 50% de sus partículas
son gruesas, y fino, si más de la mitad de sus partículas, en masa, son finas. INSERTAR
IMAGEN DEL SUCS.
4
IBIDEM, pág. 150.
9
1.4.3 Carta de Plasticidad
La carta de plasticidad elaborada por el profesor Arthur Casagrande es un
elemento básico en la identificación y clasificación de los suelos. La labor que realizó
Casagrande fue llevar a un gráfico una cantidad de muestras con solo dos parámetros, el
límite líquido y el índice plástico. Observó que los materiales homólogos se agrupaban,
existiendo así posiciones y fronteras para los distintos tipos de suelo.
En la carta de plasticidad, hay 4 zonas claramente diferenciables. Estan zonas se
encuentran delimitadas por tres lineas denomindas A, B y C.
La linea A se define por la ecuación IP= 0.73 (LL-20). Los suelos en
correspondecia con puntos que se encuentra por encima de la línea A, se clasificarán
como arcillas inorgánicas. De manera análoga, los suelos inorgánicos que correspondan
a puntos que se encuentran por debajo de la línea A se clasificaran como limos.
La línea U se encuentra paralela al eje de las ordenadas en el punto 50 % del eje
de las abscisas, respectivamente. Esta recta divide la carta en 2 franjas verticales
correspondientes de izquierda a derecha a materiales de baja y alta plasticidad. Las
zonas II y VI indicadas en la carta, tienen el inconveniente de que clasifican tambien
limos orgánicos y arcillas orgánicas respectivamente.
10
Afortunadamente los materiales orgánicos son facilmente identificables por su
color obscuro, estructura esponjosa y ciertas veces olor caracteristico.
De esta manera, quedan definidas las zonas de la forma siguiente:
I.
II.
Limo inorgánico de baja plasticidad
Limo inorgánico de alta plasticidad o limo orgánico
III.
Arcilla inorgánica de baja plasticidad
IV.
Arcilla inorgánica de alta plasticidad o arcilla orgánica
INSERTAR CARTA DE PLASTICIDAD
1.5 Pruebas Índice de Clasificación de Suelos
Las propiedades índices desempeñan el papel importante para la clasificación de
un suelo, para la interpretación de pruebas mecánicas y complemento de las propiedades
físicas de un suelo. Dentro de las pruebas índice de mayor relevancia podemos incluir
las siguientes: contenido de agua, densidad de sólidos o gravedad específica de los
sólidos, el análisis granulométrico y límites de consistencia (utilizados principalmente
para clasificar el suelo según el SUCS).
Las pruebas índices sirven para clasificar y caracterizar los suelos, conocer sus
usos ingenieriles generales, evaluar su aptitud como material de trabajo y estimar su
potencial para mejora de sus características. Básicamente, las pruebas de laboratorio
utilizadas para la clasificación de suelos generan datos más exactos sobre las
propiedades del suelo que la simple identificación de campo, bajo la estricta necesidad
de que las muestras sean en verdad representativas las condiciones “in situ”. El análisis
de las pruebas índice en laboratorios de mecánica de suelos se ha convertido entonces
en una herramienta de alta importancia para la ingeniería, además cuenta con una vasta
variedad de criterios y métodos.
1.5.1 Contenido de Agua
Es la relación que existe entre la masa que pierde la muestra al someterla a un
proceso d secado en horno o estufa a una temperatura de 383 K ± 5 K (110 ºC ± 5 ºC) y
la masa de las partículas sólidas que tiene la muestra después de someterla a dicho
proceso hasta lograr la masa constante.5 La finalidad del procedimiento realizado es la
determinación de la cantidad en masa de agua alojada en una porción de muestra
Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, Norma
Mexicana NMX-C-416-ONNCCE-2003, México, ONNCCE, 2003, pág. 16.
5
11
obtenida mediante el muestreo realizado en campo. La determinación del contenido de
agua del suelo es expresada en porciento de la masa de suelo seco con el fin de
clasificarlo y poder estimar su comportamiento según correlaciones ya existentes.
IMAGEN DE LA PRUEBA
1.5.2 Densidad de Sólidos o Gravedad Específica
La gravedad específica de Sólidos del suelo. Es la relación de la masa de un
volumen unitario de sólidos de suelo entre la masa del mismo volumen de agua
destilada libre de gas a una temperatura apropiada. La gravedad especifica de un suelo
es usada en el cálculo de las relaciones gravimétricas del suelo como la relación de
vacíos y grado de saturación.
1.5.3 Análisis Granulométrico
En cualquier masa de suelo, los tamaños de los granos varían en forma
considerable. Para la obtención de una clasificación apropiada de un suelo se debe
conocer la distribución granulométrica, su finalidad es obtener la distribución por
tamaño de las partículas presentes en una muestra de suelo. El ensayo es importante, ya
que gran parte de los criterios de aceptación de suelos para ser utilizados en bases o
subbases de carreteras, presas de tierra o diques, drenajes, etc., depende de este análisis.
Para obtener la distribución de tamaños, se emplean tamices normalizados y
numerados, dispuestos en orden decreciente. El análisis se lleva a cabo vaciando una
porción medida de suelo seco, bien disgregado en los tamices ordenados con un
recipiente en el fondo. Se miden las porciones retenidas en cada malla y se cálcula el
porcentaje acumulado de suelo que pasa a través de cada malla. IMAGEN DE LA
PRUEBA
1.4.4 Limites de Consistencia
También son llamados límites de Atterberg, generan indicadores capaces de ser
graficados en la carta de plasticidad creada por Arthur Casagrande para determinar el
tipo de suelo que se está manipulando, por lo tanto se utilizan con el principal objetivo
de identificación y clasificación de suelos. IMAGEN DE LA PRUEBA
12
El límite liquido es el contenido de agua (expresado en porciento de la masa
seca), que debe tener un suelo remoldeado húmedo para una muestra del mismo, que se
haya practicado una ranura de dimensiones estándar, al someterla al impacto de 25
golpes en una longitud de 13mm.6 El límite plástico lo fija el contenido de agua con el
que comienza a agrietarse un rollo formado con el suelo, de aproximadamente 3,2 mm
de diámetro, al rodarlo con la mano sobre una superficie lisa que puede ser una placa
lisa de material no absorbente.7 La determinación de ambos límites genera la capacidad
de determinar el índice de plasticidad o de consistencia, es el resultado de la diferencia
que existe entre el límite líquido y el límite plástico. La obtención de estos parámetros
es necesaria para ser graficados en la carta de plasticidad y determinar el tipo de suelo
ensayado. IMAGEN DE LA CARTA DE PLASTICIDAD
1.6 Comportamiento de Suelos e Índices Mecánicos
1.6.1 Consolidación unidimensional
La consolidación de un suelo se puede ejemplificar con el depósito de un
material suave en el fondo de una masa de agua, por ejemplo un lago, el suelo reducirá
su volumen conforme pasa el tiempo y las cargas sobre este aumentan.
A un proceso de disminución de volumen, que tenga lugar en un lapso, provocado por
un aumento de las cargas sobre el suelo, se le llama proceso de consolidación.8
Las características de consolidación de un suelo pueden investigarse realizando
la prueba de consolidación unidimensional en laboratorio. Se puede así calcular la
magnitud y la velocidad de los asentamientos probables debidos a alas cargas aplicadas.
Las pruebas de laboratorios hechas con muestras pequeñas se producen la consolidación
en tiempos muy cortos en comparación con el tiempo de consolidación de los suelos en
la naturaleza. Con este hecho, en la aplicación de las teorías a la práctica de la mecánica
de suelos, se supone que todas las constantes de consolidación son las mismas en el
proceso rápido de laboratorio que en el mucho más lento que tiene lugar en la
naturaleza. Esto posibilita que influya en el hecho observado de que los asentamientos
predichos son mayores que los reales.
IBIDEM, pág. 23
IBIDEM, pág. 23
8
Juare badillo 247
6
7
13
1.6.2 Expansión Volumétrica
La expansividad de suelos es una propiedad física de los suelos que puede
evaluarse en una cimentación. Es muy común que en las estructuras constructivas
exista dicha expansión del suelo cuando aumenta su cantidad de agua y que cuando
disminuya se retraiga. En las vías se presentan ascensos y descensos que afectan su
funcionamiento. También, estos suelos expansivos se retraen y los taludes fallan.
La expansión de suelo a través de la experiencia de los ingenieros geotecnistas
ha demostrado que es factor importante en el diseño de la cimentación de cualquier
estructura, y sobre todo para la prevención de la inestabilidad en el horizonte de su vida
útil.
1.6.2 Comportamiento Esfuerzo - Deformación
Todos los materiales experimentan deformación cuando se les sujeta a un
cambio en sus condiciones de esfuerzo.9 La deformación de los suelos aún bajo cargas
pequeñas puede llegar a ser significativa. La deformación de los suelos se produce al
interactuar con las cargas que recibe y así mismo se desarrolla en un transcurso de
tiempo.
El proceso de deformación de un suelo puede ocurrir mucho tiempo después de
haber empezado a trabajar en conjunto con una estructura, edificación o proyecto. Si el
comportamiento del suelo que resiste dicha estructura es tomado en cuenta se podrán
estimar las adecuaciones necesarias para que la misma no sufra ningún percance. La
deformación presentada genera un cambio volumétrico
9
Juarez badillo pagina 245
14
2. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN
2.1 Uso del suelo para estructuras de pavimento
El suelo es el material de construcción más abundante del mundo y en muchas
zonas constituye, de hecho, el único material disponible localmente. Desde el periodo
neolítico, la tierra se ha utilizado para la construcción de monumentos, tumbas,
viviendas, vías de comunicación y estructuras de retención de agua.
Cuando el ingeniero emplea el suelo como material de construcción debe
seleccionar el tipo adecuado de suelo, así como el método de colocación y, luego,
controlar su colocación en la obra. Una parte esencial de la tarea del ingeniero es
cerciorarse que las propiedades del material colocado correspondan a las supuestas en el
proyecto, o modificar el proyecto durante la construcción, teniendo en cuenta cualquier
diferencia entre las propiedades de la obra construida y las que se consideraron en el
proyecto.
Uno de los usos más comunes y extendidos del suelo como material de
construcción es en pavimentos.10
2.2 Pavimentos
2.2.1 Definición
Se llama pavimento al conjunto de capas de material seleccionado que reciben
en forma directa las cargas del tránsito y las transmiten a los estratos inferiores en forma
disipada, proporcionando una superficie de rodamiento, la cual debe funcionar
eficientemente.
Las condiciones necesarias para un adecuado funcionamiento son las siguientes:
anchura, trazo horizontal y vertical, resistencia adecuada a las cargas para evitar las
fallas y los agrietamientos, además de una adherencia adecuada entre el vehículo y el
pavimento aún en condiciones húmedas. Deberá presentar una resistencia adecuada a
los esfuerzos destructivos del tránsito, de la intemperie y del agua. Debe tener una
adecuada visibilidad y contar con un paisaje agradable para no provocar fatigas. Puesto
que los esfuerzos en un pavimento decrecen con la profundidad, se deberán colocar los
materiales de, mayor capacidad de carga en las capas superiores, siendo de menor
calidad los que se colocan en las terracerías, además de que son los materiales que más
10
LAMBE PAGINA 21
15
comúnmente se encuentran en la naturaleza, y por consecuencia resultan los más
económicos.
2.2.2 Pavimentos Rígidos
Los pavimentos rígidos son aquellos formados por una losa de concreto,
comúnmente Pórtland, sobre una base hidraúlica o directamente sobre la sub-rasante.
Transmite directamente los esfuerzos al suelo en una forma minimizada, es autoresistente y la cantidad de concreto debe ser controlada. En función a lo señalado
anteriormente; el concreto absorbe gran parte de los esfuerzos que las ruedas de los
vehículos ejercen sobre el pavimento.
Debido a que los pavimentos de concreto trabajan principalmente a flexión es
recomendable que su especificación de resistencia sea acorde con ello, por eso el diseño
considera la resistencia del concreto trabajando a flexión, que se le conoce como
resistencia a la flexión por tensión (S´c) ó Modulo de Ruptura (MR) normalmente
especificada a los 28 días.
En el diseño de los pavimentos rígidos se involucran factores como: el valor
soporte de los suelos de subrasante, los tipos, espesores y módulos de las distintas capas
(kc), las propiedades mecánicas del hormigón (Módulo de Resistencia, Módulo de
Elasticidad), el período de diseño, tránsito que consta de la configuración de cargas por
eje, además del crecimiento vehicular y su distribución, etc.
La superior durabilidad del concreto en comparación con el asfalto garantiza
costos de mantenimientos bajos y predecibles. Tomando a consideración el ciclo de vida
completo del proyecto, el concreto tiene costos considerablemente menores en
comparación con el asfalto, a pesar de su ligeramente mayor costo de construcción. Las
carreteras de concreto pueden ser diseñadas para 50 años o más y duran alrededor de
tres veces más que las de asfalto, antes de requerir trabajos importantes de
rehabilitación.
16
2.2.3 Estructura de los Pavimentos
Los diferentes métodos de diseño, como AASHTO 93,
consideran al menos las
siguientes capas para el diseño estructural de los pavimentos de concreto:

Subrasante
Se considera como la cimentación del pavimento y una de sus funciones
principales es la de soportar las cargas que transmite el pavimento y darle sustentación,
así como evitar que el terraplén contamine al pavimento y que sea absorbido por las
terracerías. La subrasante puede ser suelo natural, debidamente perfilado y compactado;
o material de préstamo, cuando el suelo natural es deficiente o por requerimiento del
diseño geométrico de la vía a proyectar.
Los materiales que pueden ser empleados como subrasante serán de preferencia
materiales de tipo granular.
El espesor de pavimento dependerá en gran parte de la calidad de la subrasante,
por lo que ésta debe cumplir con los requisitos de resistencia, incompresibilidad e
inmunidad a la expansión y contracción por efectos de la humedad, por consiguiente, el
diseño de un pavimento es esencialmente el ajuste de la carga de diseño por rueda a la
capacidad de la subrasante.

Subbase Hidraúlica
Es la capa que está apoyada sobre la subrasante, compuesta por materiales
granulares de buena gradación. Destinada fundamentalmente a soportar, transmitir y
distribuir con uniformidad las cargas aplicadas a la superficie de rodadura de
pavimento, de tal manera que la capa de subrasante la pueda soportar absorbiendo las
variaciones inherentes a dicho suelo que puedan afectar a la subbase. La subbase debe
controlar los cambios de volumen y elasticidad que serían dañinos para el pavimento.
Se utiliza además como capa de drenaje y contralor de ascensión capilar de agua,
protegiendo así a la estructura de pavimento, por lo que generalmente se usan materiales
granulares.
Deberá ser perfilada y compactada entre el 95% y 100% de su máxima densidad
seca mediante el ensayo proctor estándar. El empleo de una subbase implica mejorar la
capacidad de soporte de suelo que se traduce en una reducción del espesor de carpeta de
rodadura.
17

Base Hidraúlica
La base constituye la capa intermedia entre la subbase hidraúlica y la carpeta de
rodadura y utiliza materiales granulares de excelente gradación.
Las bases suelen estar constituidas por una mezcla bien graduada de diferentes
tipos de suelos y agregados. El criterio principal para emplear una base granular en un
pavimento de hormigón es el de limitar el contenido de finos para evitar que la capa
acumule agua y que estos sean erosionados por el fenómeno de bombeo.
Así mismo se pueden realizar procedimientos de estabilización de bases
hidráulicas con cemento. Las bases estabilizadas permiten el empleo de materiales
locales y reciclados, teniendo como ventajas: subbases menos erosionables, reducción
de esfuerzos de tensiones y de flexiones, mejoramiento de la transferencia de carga
entre paños, entre otras. Se podrá estabilizar con cemento siempre y cuando el material
a estabilizar sea libre de partículas orgánicas

Carpeta de Rodamiento
Está conformada por mezcla de concreto hidráulico. Su objetivo es el de soportar
las cargas flexionantes generadas por el tránsito vehicular diario. Como todo pavimento
debe cumplir con las características de textura, visibilidad, anchura y confort para el
libre tránsito. Los métodos de diseño especifican como requerimiento diseños de mezcla
con Módulo de Rotura a la Flexión (MR) y Módulo de Elasticidad (E).
La losa de concreto hidráulico es muy susceptible a los efectos de la expansión y
contracción generados por los cambios de temperatura, la expansión y asentamientos de
los suelos sobre los que se encuentran apoyados. Suele requerirse de extrema
precaución y control de conservación en el sellado de juntas para evitar problemas
posteriores.
2.3 Fallas en los Pavimentos Relacionadas al Comportamiento de Suelos
2.3.1 Tipos de Fallas Estructurales
La palabra “falla” se no define a la perfección, ya que se puede utilizar para
referirse a colapsos, desastres o en deterioros simples. Para que dichas fallas se
minoricen la supervisión juega un papel muy importante ya que son los responsables de
que los errores estén dentro de las tolerancias especificadas y que las posibles fallas de
18
concepción y de ejecución queden reducidas a un mínimo. La supervisión no solo se
realizará durante la concepción de la obra, si no se continuará durante toda la vida útil
del pavimento, haciendo evaluaciones periódicas de su comportamiento y estableciendo
las bases del mantenimiento.
La determinación de las causas que producen las fallas en los pavimentos
rígidos, pueden ser tan simples que solo baste un reconocimiento superficial de la falla,
o tan compleja, que se requiera un examen profundo de la falla, auxiliado de ensayes de
laboratorio.

Deterioro del concreto. Durante el servicio del pavimento se va presentando un
desgaste normal en la superficie de concreto que provoca una superficie pulida y
posteriormente el descubrimiento del agregado. Por ciertas insuficiencias en las
propiedades del concreto, se presenta un desgaste superficial mayor,
acompañado de fisuras superficiales más abundantes muy abundantes y de un
desprendimiento de fragmentos de concreto con la posibilidad de que el concreto
llegue a la falla estructural. Según sea el tiempo en el que se presente el desgaste
el problema será adjudicado a un mal diseño o a un mal procedimiento
constructivo.

Agrietamiento de la losa. Su principal causa es la contracción natural del
concreto, así mismo se debe a los malos apoyos sobre la estructura de pavimento
sobre la que se encuentra. De entre las causas se encuentran:
1. Distancias muy largas entre las juntas de apoyo
2. Presencia de arcillas expansivas
3. Mal elaboración del aserramiento de las losas

Rompimiento de la losa. Se debe a la incapacidad de la losas de soportar las
cargas del tránsito o a la fragilidad de los apoyos. Se genera cuando las cargas de
tránsito son mayores que la resistencia a la flexión a la cual fue diseñada la losa.

Movimiento de las losas. Debido a las fuerzas verticales y horizontales del
tránsito, a una mala calidad de juntas y un apoyo frágil, las losas de concreto
están sujetas a movimientos de deslizamiento, sobreelevaciones en las juntas,
dando una superficie irregular e incómoda para el paso de los vehículos.
19

Drenaje deficiente. Aun cuando la subase funciona adecuadamente como filtro
para evitar las saturaciones de agua del material que apoya el pavimento, si no
existe un buen sistema de drenaje lateral no sé podrá evitar dicha saturación, que
puede producir desde fuertes cambios volumétricos en el apoyo, hasta fallas de
talud y fragilidad excesiva que causen fallas totales en el pavimento.

Fatiga. Se ha determinado que la repetición de cargas, que someten a la losa a
esfuerzos críticos inferiores a sus resistencia a la flexión, la harán fallas de
manera dúctil, presentando un agrietamiento gradual más o menos concéntrico al
punto crítico y si esto sucede en el tiempo previsto, significará que el pavimento
se diseñó se construyó y se conservó adecuadamente. Puede decirse que la falla
de fatiga a su debido tiempo, es la falla natural en el buen comportamiento de un
pavimento.
2.3.2 Complementos Ingenieriles en los Pavimentos

Juntas transversales y longitudinales
Es necesario para controlar la fisuración en la losa y permitir el movimiento
relativo entre paños adyacentes. Las juntas son longitudinales y transversales y tienen el
rol de inducir fisuras por contracción del concreto, aislar el movimiento de los paños de
elementos ajenos al pavimento, como buzones por ejemplo, y siendo incluso parte del
procedimiento constructivo.

Barras de amarre
Son barras de acero corrugadas que controlan el movimiento lateral de los
carriles, las mismas que sirven de anclaje.

Barras pasajuntas
Se pueden dar mediante la trabazón de los agregados o mediante el empleo de
pasadores en las juntas de contracción transversal. Los pasadores son barras de acero
lisas y con los bordes redondeados que se colocan en el plano perpendicular al corte de
la junta transversal. Deben estar centrados con respecto al espesor de la losa y permitir
el movimiento entre paños adyacentes, no deben restringir su movimiento.
20
3. ALTOZANO TABASCO
3.1 Antecedentes y Objetivos
3.1.1 Características Generales de la Zona de Estudio
Localización. El Fraccionamiento Altozano es un desarrollo habitacional que se
encuentra ubicado al oriente de la ciudad de Villahermosa a unos 17 km
aproximadamente de la cabecera municipal del municipio de Centro (figura 1 del anexo
2). Por su parte, el municipio de Centro se localiza en la región del río Grijalva, y forma
parte de los 17 municipios que integran al estado de Tabasco y uno de los más
importantes de la región tabasqueña. Colinda al norte con los municipios de Centla y de
Nacajuca, al sur con los municipios de Jalapa y de Teapa y con el estado de Chiapas, al
este los municipios de Centla, Jalapa y Macuspana y al oeste con el municipio de
Reforma perteneciente al estado de Chiapas. Su territorio está comprendido entre los
paralelos; 17° 59' 21”latitud norte y 92° 55' 41”longitud oeste.
Figura 2. Ubicación del Fraccionamiento Altozano dentro del Municipio de Centro.
Extensión territorial, orografía e hidrografía.
La extensión territorial del
municipio del Centro es de 1,612.11 kilómetros cuadrados, los cuales corresponden al
6.59 % respecto del total del estado y ocupa el séptimo lugar en la escala de extensión
municipal, y se encuentra ubicado a una altura promedio de 10 metros sobre el nivel del
mar (msnm). El municipio presenta el aspecto de una vasta planicie cortada a trechos
21
por lomeríos bajos de naturaleza arcillosa, limos plásticos, de color más o menos rojizo
y bajos pantanosos diseminados en su superficie cubiertos por maleza y plantas
acuáticas. Asimismo, el municipio cuenta con una variada cantidad de recursos
hidrológicos, entre los principales se encuentran, las aguas del río Grijalva, los ríos
Samaria, Carrizal y El Viejo. Sus lagunas más importantes también son; la laguna de las
Ilusiones, la de Chilapa, El Campo, El Horizonte, Puché y Maluco, que en su conjunto
ocupan alrededor de 13,000 hectáreas, mismas que representan el 6.4 % del área
municipal del estado.
Clima y precipitación. El municipio de Centro, cuenta con dos tipos de clima en
el transcurso del año, ya que la mayor parte de su territorio tiene un clima cálido
húmedo con abundantes lluvias en verano, su temperatura máxima promedio es de 35.9
grados centígrados en el mes de Julio y la mínima promedio mensual de 21.7 grados
centígrados en los meses de Diciembre y Enero. Tiene una precipitación pluvial anual
promedio de 2.237 mm., siendo el mes de Septiembre el más lluvioso y el mes de Abril
el que registra menor precipitación. Los vientos dominantes se dan en dirección noreste,
generalmente están acompañados de lluvias continuas a las que se les conoce como
nortes, los cuáles se hacen más frecuentes durante los meses de Octubre y Marzo.
Taxonomía de los suelos. La mayoría de los suelos que forman la superficie del
municipio del Centro están clasificados como gleysoles, que son suelos generalmente de
texturas arcillosas o francas, y presentan problemas de exceso de humedad, por drenaje
deficiente. En la región sureste y limitando con los municipios de Macuspana y Jalapa
se tienen suelos cambisoles y vertisoles, estos últimos son muy arcillosos y presentan
agrietamientos en la época de secas y problemas de drenaje.
Zonificación geotécnica. El municipio de Centro actualmente se encuentra
caracterizado geotécnicamente en tres zonas: La zona alta, la zona media y la zona baja.
Por su parte el Fraccionamiento Altozano se encuentra ubicado en la correspondiente
Zona I o Zona Alta, que a diferencia de las demás, esta zona se caracteriza por ser la
más competente del municipio; superficialmente podemos encontrar limos de baja
compresibilidad y arcillas de baja compresibilidad, de consistencia blanda a media.
Generalmente, el estrato competente se puede localizar máximo hasta los 10 metros,
22
donde a partir de esa profundidad subyacen arenas limosas y arenas arcillosas de
compacidad densas a muy densas.
Figura 3. Localización de la zona de estudio dentro de la Zonificación Geotécnica del Municipio
de Centro (Ref. 7).
3.1.2 Descripción y Reconocimiento del Sitio en Estudio
El área de interés que ocupa este estudio corresponde a la Avenida 26 del
Fraccionamiento Altozano, específicamente a la zona comprendida a partir del
cadenamiento 0+260 al 1+160. Esta avenida es una de las vialidades principales del
fraccionamiento ya que es la encargada de colectar y dirigir el tránsito hacia cada uno
de los clusters o privadas que conforman la parte sur de este desarrollo habitacional
(Valles 1 al 6).
23
Av. No. 26, tramo
comprendido entre el Cad.
0+260 al 1+160
Av. No. 23
Valle 5 y
Valle 6
Figura 4. Localización general del tramo estudiado.
Por su parte, la avenida consta de 2 cuerpos (uno por sentido), con un ancho de
calzada de 7 m cada uno y un camellón central de 2.5 m de ancho destinado únicamente
para la colocación de áreas verdes a lo largo de la misma. A su vez, cada cuerpo consta
de dos carriles y en los extremos de las calzadas se prevé la construcción de
guarniciones y banquetas laterales para dotar de confinamiento lateral al pavimento.
Figura 5. Sección transversal de la Avenida No. 26.
En lo referente a la topografía por la que atraviesa la avenida, ésta se encuentra
configurada en los primeros 200 m por una zona plana y baja, donde se pueden esperar
algunos problemas para el desalojo de agua durante la época de lluvia. Por su parte, los
700 m restantes muestra una configuración del terreno un poco más variada con algunas
elevaciones (con pendientes hasta del 4%) y zonas bajas en las que para fines de
proyecto se contempla la colocación de algunos terraplenes.
24
Por último, es importante mencionar que actualmente los primeros 260 m de la
avenida ubicados frente a los desarrollos Valle 5 y Valle 6 (Cad. 0+000 al 0+260), se
encuentran ya construidos. A su vez, el pavimento rígido en dicho tramo se observa en
buen estado de conservación, sin embargo, en algunos puntos es posible identificar
algunas fallas del tipo estructural principalmente aquellas ubicadas en las esquinas de
los tableros.
3.3 Programa de Exploración
3.3.1 Sondeos a Cielo Abierto (PCA)
Para definir la estratigrafía del sitio y obtener muestras de los materiales que la
constituyen, se realizaron cinco sondeos exploratorios a cielo abierto con equipo
mecánico (retroexcavadora). La profundidad promedio a la que se llevaron dichos
sondeos fue del orden del metro con cincuenta centímetros (1.5 m) contados a partir del
nivel del terreno natural. Sin embargo, en uno de los sondeos fue posible la
identificación de capas de materiales hasta una profundidad de dos metros (2.0 m).
Los sondeos exploratorios fueron distribuidos a todo lo largo de la avenida
proyectada a cada 200 m aproximadamente contados a partir del cadenamiento 0+300.
De los perfiles definidos en ellos, se observó que la estratigrafía de la zona se encuentra
compuesta principalmente por tres formaciones; la primera de ellas, una capa de suelo
vegetal de 20 cm de espesor compuesta principalmente por arcillas inorgánicas de alta
plasticidad (CH) color negro de consistencia media, subyaciendo a dicha formación se
identificó un estrato de transición con un espesor de 40 a 60 cm y compuesto
principalmente por una arcilla inorgánica de alta plasticidad (CH) color gris obscuro con
café de consistencia firme a dura. Por último, a una profundidad de 0.8 m en promedio,
y extendiéndose hasta una profundidad máxima de exploración de 2.0 m (PCA-V4) se
localiza una formación de origen residual compuesta principalmente por una arcilla
inorgánica de alta plasticidad color ocre y betas color gris-verdoso de consistencia dura
a firme. El valor de CBR determinado para esta formación resulto del 2.5% en
promedio.
25
Figura 6. Perfil estratigráfico definido a lo largo del tramo estudiado.
Por su parte, es importante mencionar que de acuerdo al Buró de Reclamaciones
de los Estados Unidos (USBR, por sus siglas en inglés) casi la totalidad de las muestras
recuperadas muestran tendencia a la expansión dada las condiciones in situ que
presentan tanto por su contenido de agua natural como por su propio peso volumétrico.
Lo anterior ratifica el hecho de que la zona estudiada - al igual que otras pertenecientes
al mismo fraccionamiento – pudiera llegar a generar problemas en las diferentes
estructuras de pavimento rígido consideradas.
0.7
COLAPSABLE
Peso volumétrico seco, gd (t/m3)
0.9
COLAPSABLE
1.1
ESTABLE
1.3
1.5
1.7
EXPANSIVO
1.9
PCA-V1
PCA-V2
PCA-V3
2.1
PCA-V4
2.3
PCA-V5
2.5
0
20
40
60
80
100
120
Límite líquido, wL (%)
Figura 7. Criterio del Buró de Reclamaciones de los Estados Unidos, aplicado a muestras
recuperadas de los sondeos.
Finalmente, el resumen de las propiedades de los materiales recuperados aparece
en la tabla 1 anexada al final de este documento. Por su parte, los perfiles estratigráficos
26
definidos en cada uno de los sondeos pueden ser consultados en el anexo 2 de este
documento. Asimismo, la ubicación de cada uno de ellos se esquematizo en el siguiente
orden. ANEXAS PERFILES ESTATIGRAFICOS AV 26.
PCA-V5
PCA-V4
PCA-V3
PCA-V2
PCA-V1
Figura 8. Ubicación espacial de los pozos a cielo abierto (PCA).
3.3.2 Bancos de Materiales
Debido a que en los alcances del presente informe no se contempló el estudio de
bancos de materiales para el suministro a la obra (en especial aquellos a utilizar en la
conformación de la capa de base y/o sub-base del pavimento), no fue posible determinar
la conveniencia del uso de materiales de un banco en particular. Sin embargo, y dado
que los materiales de la región presentan características de calidad muy similares entre
sí, fue posible analizar algunas alternativas propuestas por el cliente, especialmente para
materiales utilizados en la conformación de la capa de base que se han venido
empleando en la estructuración de los pavimentos al interior del fraccionamiento.
De esta manera, las propiedades de calidad obtenidas para los materiales a
emplear en la construcción de la capa de base pueden consultarse en los anexos 3 y 4.
De acuerdo con dichos reportes, es claro notar la conveniencia de emplear materiales
con propiedades muy similares a las reportadas en la muestra uno (M-1), la cual cumple
de forma general con los requerimientos solicitados por la normativa actual de la SCT
(Secretaría de Comunicaciones y Transportes) para su utilización en la conformación de
27
dicha capa. De igual forma, es importante que – en su momento – el laboratorio de
control que se designe para la obra verifique y apruebe el material del banco propuesto
en el presente informe. ANEXAR REQURIMIENTOS DE LA NORMA DE SCT
PARA BASE HCA. 5
Asimismo, los valores de CBR que se introducirán al método de diseño de
pavimentos, serán del orden de los reportados en las calidades de los materiales arriba
mencionadas.
3.4 Análisis y Diseño de la Estructura de Pavimento
3.4.1 Determinación de Parámetros de Diseño
Módulo de reacción de la subrasante, k.
Por lo que corresponde a la obtención del módulo de reacción del terreno de
soporte (k), su determinación se realizó en función de los valores de CBR obtenidos
tanto de la capa de sub-base como el estimado para los estratos de arcilla localizados
bajo ella. De esta manera, los valores considerados fueron del 80% y 3%. Tomando en
cuenta dichos valores y correlacionándolos con sus respectivos módulos de reacción, el
valor de k asignados a cada material fue de 21 y 3 kg/cm3, respectivamente.
INSERTAR CORRELACIÓN DE MODULOS DE REACCIÓN
Asimismo, como no es posible precisar un solo valor del módulo de reacción, se
propusieron valores en base al grado de participación que tiene cada una de las capas
(sub-base y terreno natural) en la disipación de esfuerzos al interior de la estructura del
pavimento. De esta manera, se consideraron tres: uno, considerando el 100% del valor
de k de la sub-base, asumiendo que dicha capa proporciona toda la capacidad de
respuesta del terreno donde se encuentra apoyada la losa; el segundo, tomando un
promedio ponderado de los valores de k para la sub-base y la k correspondiente al
terreno natural (80 y 20%, respectivamente); y el último y más crítico, en el caso de que
la relación de espesores de capas juegue un papel más importante a la hora de trabajar
conjuntamente, por lo que en este caso se consideró que ambas capas aporten el 50% de
su correspondiente valor de módulo de reacción.
Resistencia a la tensión por flexión o módulo de ruptura del concreto, MR.
28
El valor del módulo de ruptura considerado para el diseño del pavimento fue de
42 kg/cm2. De esta manera, si consideramos dicho valor, la resistencia a la compresión
del concreto (f’c) debería fluctuar para fines prácticos entre 300 y 350 kg/cm2 de
acuerdo a la correlación presentada de los módulos de reacción.
Asimismo, el módulo de elasticidad (Ec) contemplado para la revisión del
espesor de la losa de concreto fue estimado del orden de 2.6 x 106 kg/cm2.
INSERTAR REVISIÓN.
Características del tránsito.
El tránsito de diseño fue definido a partir del número de viviendas a construir en
cada uno de los clusters (600 en total, aproximadamente); de esta manera, se realizó un
pronóstico del tránsito diario promedio anual (TDPA) tomando en consideración que las
viviendas – una vez habitadas - contaran con al menos 2 vehículos y el número de
movimientos asociados a cada uno de ellos fuera del orden de 3 por día. Una vez
determinado el número de vehículos ligeros proyectados, se estimó un porcentaje de
éstos por concepto de vehículos de carga que estarán circulando por la avenida para
dotar de los diferentes servicios a los desarrollos (gas, camiones recolectores de basura,
pipas de agua, etc.). De esta manera el TDPA analizado resultaría de al menos 3780
vehículos.
Consideraciones generales para la determinación del TDPA de diseño.
TRÁNSITO PROMEDIO DIARIO ANUAL (TPDA)
1
2
3
4
Número de
casas
Número de
vehículos por
casa
Movimientos
del vehículo al
día
Vehículos por
día (VPD)
600
2
3
3600
5
6
Porcentaje de
TPDA
vehículos de
(vehículos)
servicios
5%
3780
Cabe señalar que dichas consideraciones son válidas una vez que las viviendas
de los clusters involucrados se encuentren totalmente habitadas. Sin embargo, dicho
aforo se estima pudiera llegar a presentar hasta 10 años después de haberse construido el
pavimento. Por lo anterior, fue necesario realizar un análisis para determinar el
comportamiento del tránsito antes y después de haber alcanzado los primeros 10 años.
29
Para ello, la composición vehicular del tránsito quedó definida tal y como lo muestra el
anexo 6. De acuerdo a dicha tabla, la composición vehicular quedaría integrada por un
95% de vehículos ligeros y un 5% de vehículos pesados. Además, se ha considerado
que sobre el carril de proyecto circulará el 50% de los vehículos ligeros y el 80% de los
vehículos pesados, ambos para una tasa de crecimiento del 35% (primeros 10 años) y
0.1% (últimos 10 años).
Por lo que corresponde al análisis del TDPA de los vehículos de construcción, el
anexo 7 muestra el resumen del aforo vehicular estimado, así como su correspondiente
composición. Asimismo, el periodo de construcción para la avenida y de los clusters
asociados a la misma, fue estimado del orden de 3 años.
Finalmente, el resto de las consideraciones para estimar el tránsito de diseño, así
como los resultados de los ejes equivalentes acumulados para distintos horizontes de
proyecto, son señalados en las tablas del anexo 8
3.4.1 Diseño de la Sección Estructural
Con base en las consideraciones anteriores y después de introducir los datos en
una hoja de cálculo – en la cual se programó la ecuación fundamental para el diseño de
pavimentos rígidos propuesto por la AASHTO (1993) - se definió el espesor de losa
necesario para soportar el tránsito de proyecto analizado.
Tabla 11. Variación del espesor de losa en función del tránsito de proyecto.
No. de ejes
equivalente
esperados
(miles)
1000
2300
3600
Módulo de reacción
del terreno de
soporte, k
3
(kg/cm )
Espesor de
losa, D
(cm)
21.0
---
17.4
12
12.0
14
21.0
15
17.4
16
12.0
17
21.0
17
17.4
18
12.0
19
Vida útil esperada del
pavimento
(años)
10
15
20
30
De acuerdo a la tabla anterior, los resultados indican que un espesor de 15 cm
podría ser suficiente para soportar la carga vehicular esperada en los primeros 10 años
del pavimento (incluyendo el paso de los vehículos de construcción) y 5 años después
de estar operando a toda su capacidad. Sin embargo, lo anterior es posible toda vez que
el valor del módulo de reacción (k) pudiera mantenerse con un valor de 21 kg /cm3
durante todo el periodo de vida considerado.
Por su parte, el anexo 9 muestra los resultados de un análisis realizado con
ayuda del programa KENPAVE
así como la ubicación donde se genera dicho esfuerzo y la deflexión máxima en la
esquina de la losa. A partir de dicho análisis, se pudo determinar la factibilidad del
espesor propuesto tomando en cuenta el criterio de la PCA (Portland Cement
Association) para determinar el número de repeticiones permisibles en función de la
relación de esfuerzos generados sobre la misma.
Estimación de la vida previsible del pavimento en función del número de repeticiones de carga
permisibles.
Espesor de Esfuerzo de tensión Relación de
la losa
esfuerzos,
actuante, s t (kPa)
(cm)
SR
No. de repeticiones de
carga permitidas
(miles)
No. de repeticiones de
carga esperadas para el
año 2036
(miles )
Vida previsible
del pavimento
(años)
1933
0.46
13937
3600
Mayor a 20
1990
0.47
3792
3600
hasta 20
2083
0.50
933
3600
hasta 10
15.0
Por lo anterior, es claro notar que el pavimento con un espesor de losa de 15 cm
contaría con la suficiente capacidad estructural para soportar el número de repeticiones
de un eje de carga equivalente (8.2 t) para un periodo de al menos 10 años.
Por último, tanto la memoria de cálculo para el diseño del pavimento, como las
pantallas de impresión generadas por el programa KENPAVE para la revisión del
mismo, son presentadas en el anexo 9.
3.4.1 Comportamiento Esfuerzo – Deformación del Terreno de Desplante
De acuerdo a los ensayes de expansión efectuados sobre materiales recuperados
de los sondeos 3 y 4 (PCA-V3 y PCA-V4), en las formaciones arcillosas se prevén
expansiones de 7 y hasta 12%, así como presiones de expansión mayores a los 5
kg/cm2. Por lo que, aún y con el peso que transmite la estructura de pavimento
31
contemplada, dichas formaciones podrían presentar desplazamientos verticales por
procesos de expansión de al menos 2.1 cm. Cabe señalar, que dichos desplazamientos
son atribuibles únicamente a los primeros 30 cm a partir del corte de excavación y de no
controlarse, el espesor de losa definido no contaría con la suficiente capacidad para
absorber dichos movimientos.
Relación de vacíos, e
1.05
P. Exp. = 5 kg/cm²
Expansión = 6.9%
P. sitio = 0.16 kg/cm2
0.95
0.85
Proyección
0.75
0.00
0.01
0.10
1.00
10.00
100.00
Esfuerzo, s (kg/cm2)
Figura 11. Curva de expansión de la muestra 1 del PCA-V3 (Prof. 0.8 a 1.0 m).
Relación de vacíos, e
1.10
P. Exp. = 7 kg/cm²
Expansión = 11.9%
P. sitio = 0.16 kg/cm2
1.00
0.90
0.80
0.70
0.00
0.01
0.10
Esfuerzo, s
1.00
10.00
100.00
(kg/cm2)
Figura 12. Curva de expansión de la muestra 1 del PCA-V4 (Prof. 0.4 a 0.6 m).
32
Por último, las figuras plasmadas, muestran las curvas de compresibilidad
definidas en los ensayes arriba mencionados.
3.5 Conclusiones y Recomendaciones
3.5.1 Conclusiones
Con base en lo desarrollado en el presente diseño, se concluye lo siguiente:

La estratigrafía de la zona se encuentra compuesta principalmente por tres
formaciones; la primera de ellas, una capa de suelo vegetal de 20 cm de espesor
compuesta principalmente por arcillas inorgánicas de alta plasticidad (CH) color
negro de consistencia media, subyaciendo a dicha formación se identificó un
estrato de transición con un espesor de 40 a 60 cm y compuesto principalmente
por una arcilla inorgánica de alta plasticidad (CH) color gris obscuro con café de
consistencia firme a dura. Por último, a una profundidad de 0.8 m en promedio,
y extendiéndose hasta una profundidad máxima de exploración de 2.0 m (PCAV4) se localiza una formación de origen residual compuesta principalmente por
una arcilla inorgánica de alta plasticidad color ocre y betas color gris-verdoso de
consistencia dura a firme.

De acuerdo a los ensayes de laboratorio realizados, el valor de CBR del terreno
de desplante se determinó del orden de 2.5% para todo el tramo en estudio,
tomando en cuenta que se trata – principalmente – de formaciones de arcillas de
alta compresibilidad (CH).

A partir de los ensayes de expansión efectuados, se prevén cambios
volumétricos en las formaciones de arcilla del orden de 7 y hasta 12%. De esta
manera, los movimientos diferenciales asociados a los mismos, se estiman
pudieran llegar a los 3.6 cm.

Con base en las consideraciones tomadas para el diseño de la estructura del
pavimento y los criterios definidos por el método de la AASHTO (1993), el
espesor de la carpeta de concreto hidráulico resultó de 15 cm para un periodo de
vida útil del pavimento de 15 años.
33
Es importante que en el proyecto se contemplen las obras de drenaje superficial
y subdrenaje correspondientes (cunetas, bordillos, lavaderos, subdrenes, etc.) a fin de
impedir que los escurrimientos pluviales permanezcan sobre la carpeta, generen la
erosión de la estructura del pavimento o la filtración hacia ella y protejan los terraplenes
y/o cortes que se hayan realizado.
3.5.2 Recomendaciones Constructivas
En lo que sigue, se presentan algunas recomendaciones constructivas para cada una de
las capas del pavimento y el proceso constructivo en general.
a) Cajeo y terreno natural.
Para el desplante de la estructura del pavimento, será necesario un cajeo que
deberá garantizar la colocación total de la sección del pavimento, además de que la
formación de desplante corresponda – en general - a la arcilla color café-amarillento
(ocre) identificada en la zona.
Losa de concreto
15 cm
Base hidráulica
20 cm
Gravón o pedraplén
40 cm
Terreno natural
Figura 13. Sección de pavimento definida con el método de la AASHTO (1993).
Es necesario recalcar que deberá garantizarse la colocación total de la estructura
definida en el presente informe, sin la omisión de capa alguna. De igual forma, el nivel
de rasante deberá garantizar que la estructura del pavimento quede por arriba del nivel
de terreno natural para permitir un buen drenaje de la superficie del pavimento y evitar
la entrada del agua a su estructura.
34
Por otro lado, en los tramos donde se contemple la construcción de terraplenes
(Cad. 0+660 al 0+960), es importante retirar toda la capa vegetal antes del desplante de
la estructura. Sin embargo, para cada caso particular, el laboratorio de control definirá con base en las formaciones que se descubran al momento del cajeo - si la formación
expuesta es o no conveniente para tal fin.
Dada la naturaleza de los estratos de arcilla localizados y a la susceptibilidad que
presentan al humedecimiento y secado, es importante realizar excavaciones
programadas y por etapas; de tal manera que cuando se corte y se llegue al piso de la
excavación, éste sea protegido de la desecación de manera inmediata colocando una
capa del material de terraplén o pedraplén (según sea el caso) de un espesor de 5 a 10
cm en estado suelto. Dicho espesor protegerá el fondo de la excavación de la desecación
y podrá formar parte de la primera capa de terraplén que se compacte.
b) Terraplenes.
En el caso de ser necesarios, los terraplenes se colocarán para lograr los niveles
de proyecto y se construirán en capas de 20 o 15 cm, ambos compactos. Las capas que
constituyan el espesor de terraplén deberán alcanzar – como mínimo – el 95 % del peso
volumétrico seco máximo obtenido en el ensaye AASHTO estándar o Porter estándar y,
al momento de compactarlo, el material deberá tener el contenido de agua
correspondiente al óptimo del ensaye de referencia.
Es conveniente emplear, para el proceso de densificación mecánica, rodillos
lisos del tipo vibratorio; con la intención de aumentar la eficiencia en dicho proceso.
Asimismo, es importante que el material sea procesado con motoconformadora para que
se garantice la homogeneidad del contenido de agua en el material por compactar.
Por su parte, es importante indicar que la calidad del material deberá ser
verificada con antelación a su traslado a la obra, por parte del laboratorio de control y/o
supervisión; quien – con base en los resultados de los ensayes de laboratorio –
dictaminará si es conveniente o no para tal uso.
c) Base hidráulica.
La capa de base hidráulica se colocará con un espesor de 20 cm compactos y
deberá considerarse durante su construcción tanto la pendiente transversal como la
longitudinal. Lo anterior para evitar que se realicen correcciones sobre la losa de
concreto.
35
Es recomendable que el peso volumétrico seco mínimo al que se lleve esta capa
corresponda al 100 % del máximo obtenido en el ensaye de compactación AASHTO
modificada. Asimismo, el material deberá contar con la humedad óptima del ensaye de
referencia al momento de compactarlo.
Los siguientes son los requisitos de calidad que deben cumplir los materiales
para base hidráulica, Por su parte, también se muestra la zona granulométrica en donde
debe encontrarse la curva de distribución de tamaños del material que se vaya a emplear
en dicha capa.
Tabla 14. Requisitos de calidad para materiales de base hidráulica.
Característica
Valor
Límite líquido, %; máximo
25
Índice plástico, %; máximo
6
Equivalente de arena, %; mínimo
40
Valor de soporte de California (CBR)[1], %; mínimo
80
Desgaste de Los Ángeles, %; máximo
35
Partículas alargadas y lajeadas, %; máximo
40
compactación[2],
100
Grado de
%; mínimo
[1] En especímenes compactados dinámicamente al porcentaje de compactación indicado en esta tabla, con un contenido de agua
igual al óptimo del ensaye de referencia.
[2] Respecto a la masa volumétrica seca máxima obtenida en el ensaye AASHTO modificada, del material compactado con el
contenido de agua óptimo de la prueba.
Tabla 15. Requerimientos granulométricos del material pétreo para base hidráulica.
Malla
Abertura (mm)
Designación
37.5
25.0
19.0
9.5
4.75
2.0
0.85
0.425
0.25
0.15
0.075
1 ½”
1”
¾”
3/8”
No.4
No.10
No.20
No.40
No.60
No.100
No.200
Porcentaje que pasa
100
70 - 100
60 - 100
40 - 100
30 - 80
21 - 60
13 - 44
8 - 31
5 - 23
3 - 17
0 - 10
Para el proceso de construcción de la base hidráulica, el material se abrirá y
extenderá con motoconformadora y enseguida se procederá a agregar el agua necesaria
para lograr la humedad óptima de compactación y se homogenizará la mezcla con ayuda
de la misma. Finalizado este proceso de homogenización, se extenderá para proceder a
36
realizar la densificación mecánica de la base hidráulica. Para este último proceso es
necesario compactar el material con ayuda de un compactador vibratorio de rodillo liso.
Es conveniente que en la capa de base hidráulica sea considerada una pendiente
transversal de al menos 2 %, de tal suerte que cuando se coloque la losa de concreto,
ésta última mantenga este mismo bombeo transversal; o aquella que indique el proyecto.
De no ser así, deberá considerarse dicha pendiente al momento de colocarse la carpeta
de concreto hidráulico.
Por su parte, previo a la colocación de la losa de concreto, la superficie de la
base deberá estar debidamente terminada dentro de las líneas y niveles, libre de materias
extrañas, polvo, grasa o encharcamientos, y sin irregularidades o baches. Asimismo, se
recomienda aplicar un riego de impregnación a la superficie expuesta a razón de 1.2
litro/m2. Dicho riego de impregnación deberá realizarse con una emulsión catiónica de
rompimiento rápido del tipo ECR-60 o una emulsión catiónica de impregnación (ECI60); cuyas características sean las indicadas en la tabla 16 del anexo 3. De igual forma,
el riego de impregnación puede ser sustituido por la colocación de una capa de
polietileno sobre la misma.
d) Carpeta de concreto hidráulico.
La carpeta de concreto hidráulico del pavimento se construirá con un espesor de
15 cm y se utilizará un concreto con un módulo de ruptura (MR) de al menos 42
kg/cm2.:
37
Figura 14. Modulado de tableros para la construcción de las losas de concreto.
Asimismo el modulado y colado de las losas quedará sujeto a lo siguiente:
Pasajuntas y barras de amarre
La dimensión de las losas en el sentido longitudinal será de 3.5 m, coincidiendo
siempre el aserrado de las juntas transversales con el punto medio longitudinal de las
pasajuntas.
Se colocaran pasajuntas en las juntas transversales de contracción, a base de
barras lisas de 19 mm (3/4 in) de diámetro y 60 cm de longitud; con sus extremos libres
de rebabas cortantes y espaciadas a cada 40 cm en toda la junta. Se colocaran antes del
colado del concreto hidráulico, mediante silletas o canastas de sujeción que las aseguren
en la posición correcta durante el colado y el vibrado del concreto, sin impedir sus
movimientos longitudinales. Una vez colocadas, la superficie expuesta de las pasajuntas
se someterá a un tratamiento antiadherente, con grasa, una funda de plástico u otro
procedimiento, para garantizar el libre movimiento longitudinal de las losas en la junta.
De igual forma, en las juntas longitudinales se consideraran barras de amarre a
base de varillas corrugadas de 12.5 mm (1/2 in) de diámetro y 60 cm de longitud;
espaciadas a cada 60 cm. Se colocaran mediante silletas, o insertadas por vibración si se
38
usa equipo de cimbra deslizante. En una longitud de 45 cm antes y después de una junta
transversal, no se colocaran barras de amarre.
Colado y vibrado del concreto hidráulico
El concreto deberá ser colocado extendiéndolo y consolidándolo con el equipo
más apropiado, de tal manera que se obtenga una capa de material de espesor uniforme.
Cada franja de concreto se colará cubriendo como mínimo el ancho total del carril (3.5
m) o, de preferencia o el ancho total de la calzada. De ser así, el uso de barras de amarre
podría omitirse.
La longitud del colado del concreto será determinará tomando en cuenta que no
se colará tramos mayores a los que puedan ser terminados y curados de inmediato, así
como aserrados oportunamente.
Inmediatamente después de colado el concreto hidráulico, se consolidará
mediante vibrado, asimismo, éste se hará uniformemente en todo el volumen de la
carpeta, utilizando vibradores mecánicos, cuidando que no entren en contacto con la
cimbra.
Acabado y curado del concreto hidráulico
El acabado de la carpeta de concreto hidráulico, se hará pasando sobre su
superficie la rastra de texturizado y la texturizadora, o bien, mediante el método de
denudado químico, que consiste en rociar un retardante de fraguado sobre la superficie
del concreto fresco y, después de que la masa de concreto ha endurecido, aplicar un
cepillado enérgico con un dispositivo de cerdas metálicas para eliminar el mortero de la
superficie. En cualquier caso, el acabado superficial deberá proporcionará una superficie
de rodadura con la resistencia a la fricción adecuada.
Después de terminado el texturizado, cuando el concreto empiece a perder su
brillo superficial, se aplicará el material adecuado para formar la membrana de curado
en la superficie de la carpeta. En el caso de juntas aserradas, sus caras expuestas serán
curadas inmediatamente después de que se concluya el corte.
Aserrado y sellado de juntas
39
Una vez que el concreto haya endurecido lo suficiente para que no se despostille
y antes de que se formen grietas naturales por contracción, se aserrará la carpeta para
formar una junta como las mostradas en las figuras del anexo 10, dependiendo del caso
que se trate.
Primero se aserrarán las juntas transversales de contracción e inmediatamente
después las longitudinales. Las losas que se agrieten por aserrado inoportuno serán
demolidas y reemplazadas.
Finalmente, el momento en que el pavimento se ponga en operación deberá
definirse en base a la resistencia que haya alcanzado el concreto y no especificando que
hubiere transcurrido un determinado tiempo. Para ello, se recomienda que el pavimento
se abra al tránsito cuando éste haya alcanzado por lo menos el 80% de su resistencia de
proyecto.
3.6 Alcances y Limitaciones
Los resultados, conclusiones y recomendaciones indicadas en el presente
informe; han sido obtenidos con base en los resultados de los ensayes así como de la
información del tránsito obtenida por este despacho y las consideraciones de la
distribución vehicular presentados en el desarrollo del presente documento. En caso de
emplear materiales con características diferentes o de modificar los espesores propuestos
en el presente informe, será necesario realizar un rediseño de la estructura de pavimento
rígido, mismo que deberá ser evaluado y aprobado por este despacho o por un
especialista en la materia.
40
BIBLIOGRAFÍA
1.
Lambe, William, T. Mecánica de Suelos. Editorial Limusa. México 1999.
2.
AASHTO (1993). Guide of Design of Pavement Structures. American Association of State
Highway and Transportation Officials, Washington, D.C., USA.
3.
Huang, Y. (2004). Pavement Analysis and Design. Segunda edición, Prentice Hall, EUA.
4.
Garnica, P., J. Gómez y J. Sesma (2002). Mecánica de Materiales para Pavimentos.
Documento Técnico No. 197, Instituto Mexicano del Transporte (IMT). Sanfandila, Qro.,
México.
5.
Robles, F. y O. González (2005). Aspectos fundamentales del Concreto Reforzado. Cuarta
Edición. Editorial Limusa, México.
6.
Rico, A. y H. Del Castillo (1989). La Ingeniería de Suelos en las Vías Terrestres. Tomo II,
Editorial Limusa, México.
7.
SCT (2006). Carpetas de concreto hidráulico. Título No. 4. Pavimentos. Tema Carreteras.
Libro Construcción. Normativa de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes. NCTR-CAR-1-04-009. México.
8.
Soilsolution (2014). Zonificación Geotécnica y Geológica del Municipio de Centro,
Tabasco. Fideicomiso para el Desarrollo Empresarial de Tabasco (FIDET) a través del
Consejo Coordinador Empresarial (CCET).
41
55
45
45
55
70
73
75
95
97
90
97
93
94
97
91
90
w nat = Contenido de agua natural
IP = Índice de plasticidad
32
43
65
48
65
101
96
85
94
85
85
87
85
81
76
93
101
-
%
wL
19
15
19
15
18
24
24
23
20
20
23
20
20
20
20
20
21
-
%
wP
E = Módulo de elasticidad secante no drenado
qU = Resistencia a la compresión simple
g d = Peso volumétrico seco
0
0
30
27
25
3
2
8
3
6
6
3
9
10
90
97
98
98
%
Finos
g m = Peso volumétrico natural
0.4
0.4
0
0
0
2
1
2
0
1
0
0
0
0
10
3
2
2
%
Arenas
w L = Límite líquido
1.2 - 1.6
0.4
0.2
0.2
1.2
0.6
0.2
1.0
0.4
0.2
0.4
0.4
0.2
0
0
0
0
%
Gravas
w P = Límite plástico
0.8 - 1.2
4
0.2 - 0.4
1
3
0.0 - 0.2
C.V.
0.4 - 0.8
0.8 - 2.0
2
2
0.2 - 0.8
1
0.0 - 0.2
0.0 - 0.2
C.V.
C.V.
0.8 - 1.2
3
0.6 - 1.6
0.4 - 0.8
2
2
0.2 - 0.4
1
0.2 - 0.6
0.0 - 0.2
1
0.4
0.8 - 1.2
2
C.V.
0.2
0.6
0.2
m
m
0.0 - 0.2
Espesor
Profundidad
0.2 - 0.8
1
C.V.
Estrato
NOMENCLATURA:
PCA-V5
PCA-V4
PCA-V3
PCA-V2
PCA-V1
Sondeo
13
28
46
33
47
77
72
62
74
65
62
67
65
61
56
73
80
-
%
IP
1.96
1.92
1.89
1.95
1.97
1.82
1.81
1.82
1.91
1.89
1.80
1.91
1.89
1.94
1.82
1.91
1.81
1.82
1.51
1.52
1.48
1.56
1.60
1.34
1.39
1.39
1.48
1.48
1.35
1.49
1.52
1.53
1.40
1.50
1.43
1.37
gd
t/m3
gm
t/m3
2.73
2.68
2.66
2.63
2.65
2.74
2.64
2.65
2.69
2.74
2.64
2.75
2.70
2.68
2.64
2.75
2.70
2.64
Ss
C.V. = Capa vegetal
PCA = Pozo a cielo abierto
SUCS = Sistema Unificado de Clasificación de Suelos
SC
CL
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
SUCS
Clasificación
CBR = Prueba de valor de soporte de California
30
26
28
25
23
36
31
31
29
28
33
28
24
27
30
27
27
33
%
w nat
-
2.9
2.6
-
-
1.4
-
-
2.52
-
-
2.6
-
-
-
2.6
2.4
-
%
CBR
ANEXOS
1. Resumen de pruebas índices y de resistencia realizadas.
42
2. Perfiles Estratigráficos
43
CALIDAD DE MATERIALES PARA BASES HIDRÁULICAS
Norm a de referencia:
No. Folio:
N·CMT·4·02·002/11
Nombre del proyecto:
Fecha:
Estudio de Geotecnia para diseño de pavimento
Identificación del proyecto:
SOI-21-15 /ALTOZANO
Descripción de la muestra:
Grava limpia con poca arena (t.m.a. 3")
Profundidad del muestreo:
Superficial
Ubicación del banco:
GRUESA
FINA
GRUESA
Estado:
Tabasco
Municipio:
001
10/09/2015
Centro
Nombre del banco:
La Victoria
Fecha del muestreo:
05/09/2015
Carretera Vhsa - Escárcega, km 54+000, Macuspana, Tab.
MEDIA
FINA
FINOS
GRAVA
GRANULOMETRÍA
100
Abertura (m m ) % Que pasa
100.0
92.2
81.0
59.0
50.6
35.8
30.0
19.5
12.3
9.2
6.6
6.0
5.3
4.6
90
80
Porcentaje que pasa, %
76.2
50.8
38.1
25.4
19.05
12.7
9.52
4.75
2.00
0.84
0.425
0.25
0.149
0.074
ARENA
70
60
50
40
30
20
10
0
1000
100
10
1
0.1
0.01
0.001
Tamaño de partículas, mm
D10 =
1.00
Cu=
26.0
Gravas (%) =
80.5
D30 =
10.00
Cc =
3.85
Arenas (%) =
14.9
D60 =
26.00
S.U.C.S:
GP
Finos (%) =
4.6
Valor
Normativa SCT
Especificación
Caracteristica del material
Estatus del material
Límite líquido (%)
20
25
Máx
CUMPLE
Índice plástico (%)
Equivalente de arena
8
6
Máx
NO CUMPLE
---
40
Mín
---
Valor Soporte de California (CBR) [1]
118
80
Mín
CUMPLE
Desgaste de Los Angeles
28
35
Máx
CUMPLE
Partículas alargadas y lajeadas
35
40
Máx
CUMPLE
Grado de Compactación [2]
---
100
Mín
---
2253
---
---
---
5.7
---
---
---
Peso Volumetrico Seco Máximo (PVSM), kg/m3
Contenido de agua óptimo (%)
[ 1]
En especimenes compactados dinámicamente al porcentaje de compactación y con un contenido de agua igual al óptimo del ensaye indicado en esta tabla.
[ 2]
Respecto ala masa volumétrica seca máxima obtenida mediante la prueba AASTHO M odificada.
O bs e rv a c io ne s :
Clasificación SUCS: GP. Grava mal gradada con arena. En términos generales, el material CUMPLE con los requerimientos
mínimos para su uso como capa de base. Proporcionamiento en banco: 70% Grava y 30% que pasa la malla No.4 a finos.
Ing. Daniel Lavariega Aguirre
M. I. Héctor de la Fuente Utrilla
Jefe de laboratorio
Autorizó
3. Características de calidad del material propuesto para base hidráulica (M-1).
44
CALIDAD DE MATERIALES PARA BASES HIDRÁULICAS
Norm a de referencia:
No. Folio:
N·CMT·4·02·002/11
Nombre del proyecto:
Fecha:
Estudio de Geotecnia para diseño de pavimento
Identificación del proyecto:
SOI-21-15 /ALTOZANO
Descripción de la muestra:
Grava - arena y pocos finos color crema (t.m.a. 3")
Profundidad del muestreo:
Superficial
Ubicación del banco:
GRUESA
FINA
GRUESA
Estado:
Tabasco
Municipio:
002
15/09/2015
Centro
Nombre del banco:
La Victoria
Fecha del muestreo:
12/09/2015
Carretera Vhsa - Escárcega, km 54+000, Macuspana, Tab.
MEDIA
FINA
FINOS
GRAVA
GRANULOMETRÍA
100
Abertura (m m ) % Que pasa
100.0
96.5
84.1
64.0
55.9
41.6
35.6
23.7
15.8
12.5
9.8
9.1
8.1
7.2
90
80
Porcentaje que pasa, %
76.2
50.8
38.1
25.4
19.05
12.7
9.52
4.75
2.00
0.84
0.425
0.25
0.149
0.074
ARENA
70
60
50
40
30
20
10
0
1000
100
10
1
0.1
0.01
0.001
Tamaño de partículas, mm
D10 =
0.50
Cu=
44.0
Gravas (%) =
76.3
D30 =
7.00
Cc =
4.45
Arenas (%) =
16.5
D60 =
22.00
S.U.C.S:
Finos (%) =
7.2
Valor
Normativa SCT
Especificación
Caracteristica del material
GP-GC
Estatus del material
Límite líquido (%)
23
25
Máx
CUMPLE
Índice plástico (%)
Equivalente de arena
11
6
Máx
NO CUMPLE
---
40
Mín
---
Valor Soporte de California (CBR) [1]
56
80
Mín
NO CUMPLE
Desgaste de Los Angeles
27
35
Máx
CUMPLE
Partículas alargadas y lajeadas
38
40
Máx
CUMPLE
Grado de Compactación [2]
---
100
Mín
---
2243
---
---
---
6.2
---
---
---
Peso Volumetrico Seco Máximo (PVSM), kg/m3
Contenido de agua óptimo (%)
[ 1]
En especimenes compactados dinámicamente al porcentaje de compactación y con un contenido de agua igual al óptimo del ensaye indicado en esta tabla.
[ 2]
Respecto ala masa volumétrica seca máxima obtenida mediante la prueba AASTHO M odificada.
O bs e rv a c io ne s :
Clasificación SUCS: GP-GC. Grava mal gradada con arcilla y arena. En terminos generales, el material NO CUMPLE con los
requerimientos mínimos para su uso como capa de base. Material denominado con calidad de base.
Ing. Daniel Lavariega Aguirre
M. I. Héctor de la Fuente Utrilla
Jefe de laboratorio
Autorizó
4. Características de calidad del material propuesto para base hidráulica (M-2).
45
5 .Requerimientos
por la normativa actual de la SCT
46
6 Tabla 3. Estimación del aforo y composición vehicular para la Av. 26.
TIPO DE VEHÍCULO
SUMA
PORCENTAJE
VEHÍCULOS POR DÍA
76
2873
19
718
5
189
100
3780
47
7 Tabla 4. Estimación del aforo y composición vehicular para vehículos de construcción.
TIPO DE VEHÍCULO
PORCENTAJE
VEHÍCULOS POR DÍA
90
11
6
1
4
0
48
8 Consideraciones generales del tránsito para la determinación de los ejes equivalentes
acumulados (primeros 10 años).
Consideración
Tasa de crecimiento anual del transito (%)
TDPA en un sentido (en vehiculos)
TDPA en el carril de diseño (en vehiculos)
Tipo de vialidad
Porcentaje de vehiculos cargados (%)
Porcentaje de vehiculos con sobrecarga (%)
Porcentaje de sobrecarga maxima (%)
Valor
35
188
105
Colectora urbana
100
0
0
Tabla 6. Consideraciones generales del tránsito para la determinación de los ejes equivalentes
acumulados (10 años posteriores).
Consideración
Tasa de crecimiento anual del transito (%)
TDPA en un sentido (en vehiculos)
TDPA en el carril de diseño (en vehiculos)
Tipo de vialidad
Porcentaje de vehiculos cargados (%)
Porcentaje de vehiculos con sobrecarga (%)
Porcentaje de sobrecarga maxima (%)
Valor
0.5
3783
1950
Colectora urbana
100
0
0
Tabla 7. Consideraciones generales del tránsito para la determinación de los ejes equivalentes
acumulados (vehículos de construcción).
Consideración
Tasa de crecimiento anual del transito (%)
TDPA en un sentido (en vehiculos)
TDPA en el carril de diseño (en vehiculos)
Tipo de vialidad
Porcentaje de vehiculos cargados (%)
Porcentaje de vehiculos con sobrecarga (%)
Porcentaje de sobrecarga maxima (%)
Valor
0.5
12
10
Colectora urbana
80
20
30
Tabla 8. Determinación de la variación del tránsito en miles de ejes acumulados para los
primeros 10 años de construido del pavimento.
DETERMINACIÓN TRÁNSITO EN MILES DE EJES ACUMULADOS (ƩL)
Ʃ Lcl
Ʃ Lcc
AÑO
TDAPn
CAT
0
2016
188
------1
2017
254
365
17
17
2
2018
343
858
41
41
3
2019
463
1523
72
72
4
2020
625
2421
115
115
5
2021
844
3633
173
173
6
2022
1139
5270
250
250
7
2023
1538
7480
355
355
8
2024
2076
10462
497
497
9
205
2802
14489
688
688
10
2026
3783
19925
946
946
49
Tabla 9. Determinación de la variación del tránsito en miles de ejes acumulados para los últimos
10 años de construido del pavimento.
DETERMINACIÓN TRÁNSITO EN MILES DE EJES ACUMULADOS (ƩL)
Ʃ Lcl
Ʃ Lcc
AÑO
TDAPn
CAT
0
2026
3783
------1
2027
3787
365
258
258
2
2028
3791
730
517
517
3
2029
3795
1096
776
776
4
2030
3798
1462
1035
1035
5
2031
3802
1829
1295
1295
6
2032
3806
2195
1555
1555
7
2033
3810
2563
1815
1815
8
2034
3814
2930
2075
2075
9
2035
3817
3298
2336
2336
10
2036
3821
3666
2596
2596
Tabla 10. Determinación de la variación del tránsito en miles de ejes acumulados para los
vehículos de construcción considerados.
DETERMINACIÓN TRÁNSITO EN MILES DE EJES ACUMULADOS (ƩL)
Ʃ Lcl
Ʃ Lcc
AÑO
TDAPn
CAT
0
2016
12
------1
2017
12
365
20
21
2
2018
12
730
39
41
3
2019
12
1096
59
62
4
2020
12
1462
79
82
5
2021
12
1829
99
103
50
9 memoria de cálculo
ECUACIÓN FUNDAMENTAL PARA EL DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS AASHTO (1993)
DATOS DE DISEÑO
Consideración
ESAL's (ejes equiv. 8.2t)
1.00E+06
Horizonte de proyecto = 10 años
Índice de serviciabilidad inicial, P 0
4.0
Muy bueno
Índice de serviciabilidad final, P t
1.5
Pavimento urbano secundario
Diferencia de serviciabilidad, Δpsi
2.5
Desviación estándar global, So
0.39
Coeficiente de transferencia de carga, J
Predicción del tránsito con errores
2.7
Con soporte lateral y pasajuntas
Coeficiente de Drenaje, Cd
0.9
Calidad de drenaje medio
Módulo de ruptura del concreto, M R (psi)
597
Módulo de elasticidad concreto, Ec (psi)
3.7E+06
Desviación estándar normal, Zr
-1.04
Módulo de reacción de la subrasante , k (pci)
Para una confiabilidad R = 85%
434
D
5.56 in
D
14.13 cm
ECUACIÓN FUNDAMENTAL PARA EL DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS AASHTO (1993)
DATOS DE DISEÑO
Consideración
ESAL's (ejes equiv. 8.2t)
2.30E+06
Horizonte de proyecto = 15 años
Índice de serviciabilidad inicial, P 0
4.0
Muy bueno
Índice de serviciabilidad final, P t
1.5
Pavimento urbano secundario
Diferencia de serviciabilidad, Δpsi
2.5
Desviación estándar global, So
0.39
Predicción del tránsito con errores
Coeficiente de transferencia de carga, J
2.7
Con soporte lateral y pasajuntas
Coeficiente de Drenaje, Cd
0.9
Calidad de drenaje medio
Módulo de ruptura del concreto, M R (psi)
597
Módulo de elasticidad concreto, Ec (psi)
3.7E+06
Desviación estándar normal, Zr
-1.04
Módulo de reacción de la subrasante , k (pci)
D
6.72 in
D
17.07 cm
Para una confiabilidad R = 85%
434
51
ECUACIÓN FUNDAMENTAL PARA EL DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS AASHTO (1993)
DATOS DE DISEÑO
Consideración
ESAL's (ejes equiv. 8.2t)
3.60E+06
Horizonte de proyecto = 20 años
Índice de serviciabilidad inicial, P 0
4.0
Muy bueno
Índice de serviciabilidad final, P t
1.5
Pavimento urbano secundario
Diferencia de serviciabilidad, Δpsi
2.5
Desviación estándar global, So
0.39
Predicción del tránsito con errores
Coeficiente de transferencia de carga, J
2.7
Con soporte lateral y pasajuntas
Coeficiente de Drenaje, Cd
0.9
Calidad de drenaje medio
Módulo de ruptura del concreto, M R (psi)
597
Módulo de elasticidad concreto, Ec (psi)
3.7E+06
Desviación estándar normal, Zr
-1.04
Módulo de reacción de la subrasante , k (pci)
D
7.36 in
D
18.69 cm
Para una confiabilidad R = 85%
434
Pantalla de impresión de los resultados de las corridas realizadas con el programa KENPAVE,
para la revisión del pavimento rígido.
52
53
10
Figura 15. Juntas transversales de contracción (Tipo A) con pasajuntas [Ref. 6].
54
Figura 16. Juntas longitudinales de construcción (Tipo B) con barras de amarre [Ref. 6].
55
Figura 17. Juntas transversal de construcción o de emergencia (Tipo C) con pasajuntas [Ref. 6]
56
11.
57