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Geociencias Aplicadas
Estudio Geotécnico con Fines de Pavimentación: “CONSTRUCCION PUENTE CARROZABLE SECSENCALLA EN LA C.C. DE SECSENCALLA DEL DISTRITO DE ANDAHUAYLLILLAS”
PPR RO OY YEEC CTTO O::
CONSTRUCCION DEL PUENTE CARROZABLE SECSE ENCALLA DE LA C. C. DE SECSENCALLA DEL DISTRITO DE ANDAH HUAYLLILLAS U UBBIIC CA AC CIIÓ ÓN N
::
Provincia Distrito
QUISPICANCHIS ANDAHUAYLLILLAS
EEN NEERRO O -- 22001122
Urb. Ttio W – 26 Wanchaq
Tel. 084 9737162-9949370 / 228803
Ing° Esp. Rosendo Y. Motta Zevallos Especialista en Geociencias Aplicadas Consultor C-4229
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Estudio Geotécnico con Fines de Pavimentación: “CONSTRUCCION PUENTE CARROZABLE SECSENCALLA EN LA C.C. DE SECSENCALLA DEL DISTRITO DE ANDAHUAYLLILLAS”
1.- GENERALIDADES. OBJETIVOS Y ALCANCES. Se ha realizado el Estudio Geotécnico correspondiente al suelo de subrasante y cantera del proyecto : “ Construcción del Puente carrozable Secsencalla “ , con el objetivo de determinar sus características físicas y propiedades estructurales en aplicación al diseño del pavimento de la vía. OBJETIVOS. Son objetivos del presente estudio:
Establecer el perfil geotécnico del suelo que conforma el área del proyecto.
Determinar las propiedades físicas y características de comportamiento mecánico del suelo ( resistencia y deformabilidad ), hasta la profundidad donde las cargas externas ( peso propio y tránsito ) sean de consideración.
Determinar los parámetros del material de subrasante y cantera de base granular.
Realizar las recomendaciones que sean necesarias para la correcta elaboración, estructuración y materialización del proyecto.
ALCANCES. UBICACIÓN DEL PROYECTO Y PUNTOS DE INVESTIGACIÓN.
El proyecto se encuentra ubicado dentro del distrito de Andahuayllillas. Durante la visita preliminar, se ha identificado un tipo de suelo de subrasante que principalmente conforma la zona, estos corresponden a suelos gravosos consolidados. ENCUADRE GEOLOGICO La zona en estudio pertenece al valle del Cusco, ubicada en la parte meridional de la cordillera de los andes, con orientación S – E. Morfológicamente conforma una superficie depresiva a manera de una cuenca cerrada y alargada delimitada por las laderas del valle del Huatanay, esta zona presenta una superficie plana de origen glacio-fluvial. El modelado del valle es consecuencia de la actividad geomórfica fluvial y coluvial-aluvial de las quebradas tributarias ubicadas en esta zona. Urb. Ttio W – 26 Wanchaq
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La zona en estudio se encuentra incluida en la hoja 2543 - ( 28-s )del cuadrángulo del Cusco, del mapa geológico editado por el Instituto Geologico, Minero y Metalurgico ( INGEMMET ), quedando caracterizada bajo el epígrafe Qpl – ss correspondiente a la Formación San Sebastian. En general los terrenos de la ciudad del Cusco y su entorno son cuaternarios, con origen en las aportaciones del río Huatanay y subcuencas, y mantos de arroyadas procedentes de los relieves próximos. Depósitos Aluviales. Litológicamente
esta
constituido
por
depósitos
de
gravas,
arenas
correspondientes a conos de deyección, flujos de barro, diatomitas extendidas en toda la unidad litoestratigrafica, limos, arcillas intercalados con horizontes de paleosuelos de colores claros, también se encuentra turba.
El ambiente de sedimentación de esta
secuencia correspondería a una cuenca lagunar con influencia de sedimentación fluvial, donde en sus bordes se acumularon sedimentos organogenos ( turba) que en muchos casos fueron sepultados por depósitos de conos de deyección. ERATEMA Cenozoico
SISTEMA Cuaternario
SERIE Pleistoceno
UNIDADES LITOESTRATIGRAFICAS Depósitos aluviales
SIMBOLOGIA Qh - al
Fuente: INGEMMET
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2.- INVESTIGACION EXPLORATORIA Y MUESTREO Los trabajos de campo siguieron el siguiente procedimiento: PROFUNDIDAD DE PROSPECCIONES SEGÚN CARGA DE VEHICULO CRITICO. El análisis de presiones en el subsuelo ante una carga exterior, nos indica que generalmente es suficiente conocer las propiedades del suelo hasta una profundidad de 1.20m. por debajo de la rasante del proyecto, esto se explica considerando que los esfuerzos mínimos que contribuyen a producir deformaciones permanentes en el suelo están en el orden de los 0.2 Kg/cm², y es a partir de esta profundidad cuando los esfuerzos se disipan y son mínimos. A continuación verificamos dichas condiciones críticas para el caso de un vehículo Simple con dos ruedas (C2) . VEHICULO
CARGA MAX. CARGA POR AREA DE TIPO
POR EJE
LLANTA
CONTACTO
11,000 Kg.
5,500 Kg.
514 cm2
2 ejes rígidos SIMPLE
El punto bajo el cual se producen los esfuerzos máximos en ambos casos se denomina A◦. Para el caso de eje Simple el esfuerzo máximo se presentará bajo el centro del área de contacto entre la llanta y el pavimento; para el caso llantas de eje Tandem , el esfuerzo máximo se presentará entre las dos áreas de contacto tal como se observa en las figuras:
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Evaluando ambos casos podemos determinar que la profundidad más recomendable de prospecciones es de 1,50m. debido a que a partir de ahí , los esfuerzos son mínimos en ambos casos. TENSION INDUCIDA EN EL SUBSUELO. ( Boussinesq )
Distancia al punto de aplicación de la carga :
r = 0,125m.
Carga concentrada :
Q = 5,1 Tn.
Prospecciones.- Se realizaron los muestreos a partir de calicatas a cielo abierto (04 ) hasta los 1,50m. de profundidad para la subrasante, según nos muestra el diagrama de presiones inducidas en el suelo ( Boussinesq ) en función a la carga crítica del proyecto. SONDEOS
UBICACION
SUELO DE SUBRASANTE
Calicata 01
Subrasante
Grava arcillosa limosa con arena GC - GM
Calicata 02
Subrasante
Grava arcillosa limosa con arena GC - GM
Muestreo.- Se tomaron muestras alteradas por estrato identificado para determinar sus propiedades índice, y a una profundidad de 1,50 m. muestras para determinar su resistencia ( CBR ). Estratigrafía.- Se realizó la descripción de las capas de sedimentación del suelo excavado y observado en los cortes existentes de la plataforma de la vía. Urb. Ttio W – 26 Wanchaq
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TÉCNICAS AUXILIARES
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NORMAS APLICABLES
Pozos o Calicatas y Trincheras
ASTM D 420, UNE 7-371:1975
Técnicas de muestreo
ASTM D 420
Descripción Visual de Suelos y Rocas
ASTM D 2487 - ISRM Methods
Standard Practice for Soil Investigation and Sampling by Auger Borings
ASTM D1452-80(2000)
Ubicación de calicatas.
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3.- ENSAYOS DE LABORATORIO Para determinar la caracterización del terreno en cuanto a sus propiedades índices y estructurales, se realizaron los siguientes ensayos normalizados: ENSAYO DE LABORATORIO
NORMAS APLICABLES
Preparación de Muestras
ASTM D 420-69, UNE 103-100-95
Análisis Granulométrico
ASTM D 422, UNE 103-101-95
Determination of Water (Moisture) Content of Soil and Rock
ASTM D 4643, WK14112
Límite Líquido y Plástico
ASTM D 4318, UNE 103-103-94
Clasificación Unificada de Suelos SUCS - AASHTO
ASTM D 2487/00
Ensayo de Compactación Proctor Modificado
ASTM D 1557 AASHTO T-180
Standard Test Method for CBR (California Bearing Ratio) of Laboratory-Compacted Soils
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ASTM D 1833 -05 AASHTO T-193
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4.- DESCRIPCION ESTRATIGRAFÍCA. CALICATA 01
Una primera capa superficial desde la cota 0+00m. hasta la cota -0,35m. de material granular de relleno constituido por piedras, gravas y arenas en matriz arcillosa.
Un segundo estrato se ubica dentro de las cotas -0,35 y -1,50m., este material de color marrón
claro ha sido identificado como una FRAGMENTOS DE ROCA, GRAVA Y
ARENA A-1-b(0) según AASHTO y como una GRAVA ARCILLOSA LIMOSA CON ARENA GC - GM según SUCS.
No se ha evidenciado un Nivel Freático superficial.
CALICATA 02
Una primera capa superficial desde la cota 0+00m. hasta la cota -0,30m. de material granular de relleno constituido por piedras, gravas y arenas en matriz arcillosa.
Un segundo estrato se ubica dentro de las cotas -0,30 y -1,50m., este material de color marrón
claro ha sido identificado como una FRAGMENTOS DE ROCA, GRAVA Y
ARENA A-1-b(0) según AASHTO y como una GRAVA ARCILLOSA LIMOSA CON ARENA GC - GM según SUCS.
No se ha evidenciado un Nivel Freático superficial.
5.0.- CBR
DE DISEÑO.
Para el presente proyecto se ha determinado el CBR en laboratorio del suelo de subrasante extraído de las calicatas, los valores determinados en laboratorio son: UBICACION
LL
IP
SUCS
AASHTO
Dmax
CBR
Calicata 02
19,24
6,48
GC-GM
A-1-b (0)
2,002
27,1 %
Calicata 03
19,12
6,24
GC-GM
A-1-b (0)
2,000
23,50 %
Consecuentemente el valor considerado para la vía será:
CBR DE DISEÑO = 23.0 %
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6.0.- MATERIAL DE CANTERA PARA BASE GRANULAR Para el presente proyecto se ha determinado el CBR en laboratorio del material de cantera ubicada en Andahuayllillas, los valores determinados en laboratorio son: UBICACION
LL
IP
SUCS
AASHTO
Dmax
CBR
DESGASTE
Cantera 01
20,18
6,81
GC-GM
A-2-4 (0)
2,004
41,5%
42,8 %
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7.0 DISEÑO DEL PAVIMENTO RIGIDO. A.- GENERALIDADES. La situación actual de las vías se describe como sigue:
Superficie de tierra con baches y muy irregular, especialmente en los costados por la erosión y transporte de material durante la época de lluvias. No hay veredas.
CONSIDERACIONES DE DISEÑO. En general ninguna vía deberá ser diseñada para tráfico ligero, puesto que los vehículos de pasajeros pueden llevar grandes cargas y su rutina de paradas y arranques sucesivos pueden transmitir al pavimento esfuerzos de consideración. La resistencia a la abrasión y durabilidad de la superficie es otro aspecto que generalmente es subestimado, al no considerarse los cambios de gradiente térmica y la presencia de grava y arenilla acumulada en la vía luego de las precipitaciones pluviales, estos factores contribuyen al desgaste de la superficie del pavimento.
B.- ESTIMACION DEL TRÁFICO DE DISEÑO. EQUIVALENT SINGLE AXLE LOADS (ESALD) El ESALD de diseño es calculado usando la siguiente ecuación: y=x
ESALD = Σ (AADT x T24 x DF x LF x E18 x 365) y=1
Donde: ESALD = Número acumulado de Cargas Equivalentes por Eje Simple en el carril de diseño para un período de diseño ( 20 años ). 18-kip(80 kilonewton) y = Año de proyección del cálculo ( 2032 ) Las demás variables son constantes a excepción del AADT que cambia cada año. x = Año del diseño ( 2012 ) AADT = Average Annual Daily Traffic.( Promedio de Tráfico Diario Anual ) T24 = Porcentaje de camiones pesados durante un período de 24 horas.Se consideran camiones de mas de 6 llantas. DF = Factor de Distribución direccional. Usar 1.0 para vías de una sola dirección, 0,5 si es de doble dirección. LF = Factor carril . ( Tabla C. 2 ) Urb. Ttio W – 26 Wanchaq
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E18 = Factor de equivalencia, ( Tabla C. 3 )
CALCULO DE ESAL ( Tráfico Moderado). Podemos considerar aproximadamente los siguientes valores. T24 = 10 % AADT estimado en el 2012 = 8000 AADT estimado en el 2032 = 18000 Urb. Ttio W – 26 Wanchaq
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Calculando el ESAL para 20 años empezando el 2012 y terminando el 2032, tenemos: y = 2025
ESALD = Σ (AADT x T24 x DF x LF x E18 x 365) y = 2005 y = 2025
ESALD = Σ (AADT x 0.10 x 0.50 x LF x 1.35 x 365) y = 2005
ESALD = 6’000,000 repeticiones
C.- DISEÑO DEL PAVIMENTO RIGIDO. CALCULO DEL ESPESOR. El cálculo de los espesores de la losa de concreto con base de piedra (semirigido) y la base se realiza verificando el nivel de esfuerzos en la losa de modo tal que no causen fatiga durante las condiciones más críticas de posición de carga y repetición. Siguiendo las recomendaciones de diseño de la AASHTO, se procede al cálculo del espesor de la losa de concreto, según la ecuación:
Para calcular el espesor de la losa, emplearemos la fórmula, cuyo valor final deberá ser redondeado a una media pulgada de incremento. Después, este valor deberá ser confrontado con la tabla de espesores mínimos en función de la Serviciabilidad, donde el valor mas alto deberá ser considerado. Los valores de diseño considerados para la vía son : Perdida de Serviciabilidad: 4,2 – 2,0 = 2,2 ESTADO Muy malo Malo Regular Bueno Muy bueno
INDICE SERVICIABILIDAD 0–1 1–2 2–3 3–4 4-5
ESAL de diseño : 6 000 000 repeticiones. Nivel de Confiabilidad : 75%
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CLASIFICACION FUNCIONAL Interestatal y otras vías libres Arterias principales Colectoras Locales
URBANO
RURAL
85 – 99,9 80 – 99 80 – 95 50 - 80
80 – 99,9 75 – 95 75 – 95 50 – 80
Teniendo en cuenta que a mayor confiabilidad, se tendrá mayor estructura del pavimento y conociendo nuestras condiciones locales; para la vía en estudio consideramos una confiabilidad de 75%.
Desviación Standard : So = 0,29
Módulo de Reacción de la Subrasante : 246 pci
Módulo de Elasticidad del Concreto : 5000000 psi.
Módulo de Ruptura del Concreto : 650 psi.
Coeficiente de Drenaje: Cd = 1,15 ;Considerando un drenaje regular, con un % de 1,15 expuesto a niveles de humedad.
Coeficiente de Transferencia de Carga: J = 3,0 a) Datos a.1) Tránsito Años de Servicio: E.Equivalentes:
20 6000000
a.2) Serviciabilidad Nivel Inicial : Nivel Final :
4.20 2.00
a.3) Suelos CBR Subrasante: CBR Sub-base: Espesor Sub-base: Coef. Drenaje: a.4) Nivel de Confianza:
26.00 % 41.00 % 20.00 cm. 1.50 75.00 %
a.5) Hormigón Módulo Elástico : Resistencia FlexoTracción:
29000.00 Mpa 4.60 Mpa
b) Resultados
Distribución en altura de las Capas
45
20.00 cm. 20.00 cm.
c) Verificación E.Equiv. Finales :
30498237 Ok
40 35 Altura (cm.)
Espesor Sub-base : Espesor Hormigón :
30
Hormigón
25 20 15 10
Sub-base
5 0
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La estructuración del pavimento rígido queda de la siguiente manera:
D- DISEÑO DEL REFUERZO ( BARRAS DE CONEXIÓN) TRANSFERENCIA DE CARGAS. Cada tipo de junta provee una habilidad diferente para transferir carga . Esta habilidad es eficiencia llamada transferencia de carga. Es determinada como se muestra en la figura. Note cómo se doblan ambos lados de la junta en eficiencia de transferencia de carga del 100 %.
La transferencia de carga es importante para la longevidad del pavimento. La mayoría de problemas de desempeño con el pavimento de concreto son resultado de una deficiente utilización de las juntas y no se debe echar la culpa al bombeo y la debilidad de las esquinas. Todos estos problemas se empeoran cuando las juntas se doblan grandemente bajo las cargas. Los dowels proveen una conexión mecánica entre losas sin restringir el movimiento unido horizontal. También mantienen a las losas en alineación horizontal y Urb. Ttio W – 26 Wanchaq
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vertical. Cuando la losa está, los dowels disminuyen la deflexión y los esfuerzos en el concreto y reducen los problemas con las articulaciones por la eficiencia creciente de transferencia de cargas. AREA DE REFUERZO. Empleando el siguiente ábaco con: L = 3,00m. = 25 ft. (pies); Factor de Fricción F = 1,5 ; Esfuerzo de Trabajo del Acero fs = 30 000psi.
Obtenemos un Ps = 0,065 % Correspondiente a un área transversal de la losa de : 3,00 x 0,20 = 0,6 m². Convirtiendo el % en área: 0,6 m² = 930pulg². ------------->100% X -------------> 0,065% X = 0,6045 pulg². Por lo tanto el refuerzo que cumple esta área es el refuerzo de 1” de diámetro.
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DIMENSIONAMIENTO DE JUNTAS. El comportamiento de los pavimentos de concreto depende en gran medida del desempeño satisfactorio de las juntas. Las fallas en pavimentos de concreto no articulado empiezan en las juntas, bombeo, fragmentaciones, las suspensiones de la esquina, etc. El desempeño satisfactorio del pavimento depende de la calidad de los materiales de construcción, del apropiado diseño y de adecuados procedimientos de construcción y de mantenimiento. Las juntas son discontinuidades producidas por diversas razones en el pavimento rígido, cuyas funciones son las de disipar las tensiones en la estructura del pavimento. Estos esfuerzos máximos se producen por la contracción del concreto durante el fraguado, dilatación y contracción térmica, flexión termodiferencial, variaciones higroscópicas en el material y deformaciones que pudiera transmitir la subrasante. Es decir que la losa adquiere cierta flexibilidad en su conjunto debido a las juntas, que pueden ser longitudinales o transversales por su ubicación en planta , y por su función se dividen en juntas de contracción y juntas de dilatación. ESPESOR J. TRANSV. J. TRANSV. J. LONG. (T) S.V. C.V. ESPAC. MAX < 9 pulg.= 22cm. 15 pies=4.41m. 15 pies 12.5 pies=3.67m. 9 pulg. 15 pies* 15 pies 14.5 pies=4.26m. > 9 pulg. 15 pies** 15 pies 14.5 pies* * 16pies=4.70m.para rampas. **Pavimentos menores de 8"=19.6cm. de espesor Espaciamiento màximo de juntas transversales y longitudinales
ESPESOR (pulg.)
DIAMETRO (pulg.)
LONGITUD (pulg.)
7,0=17,15cm.
¾ ¾
16 =39,2cm.
7,5=18,37cm. 8= 19,6cm. 9=22,05cm. 10=24,5cm 11=26,95cm. 12=29,4cm.
1¼ 1¼ 1½ 1½ 1½
16 =39,2cm. 18=44,1cm. 18=44,1cm. 18=44,1cm. 18=44,1cm. 18=44,1cm.
Dimensiones de Dowels
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DISEÑO DE JUNTAS 1.1 CONCEPTOS FUNDAMENTALES Las juntas son discontinuidades producidas adrede en el concreto para disipar las tensiones en la estructura del pavimento. Tensiones excesivas se producen debido a contracción de fraguado del concreto, dilatación y contracción térmica, flexión termodiferencial, variaciones giroscópicas en el material y deformaciones que pudiera transmitir la subrasante. Es decir, la losa de concreto adquiere cierta flexibilidad en su conjunto debido a las juntas. Estas son longitudinales y transversales por su ubicación en planta y por su función se dividen en juntas de contracción y juntas de dilatación.
1.2 JUNTAS LONGITUDINALES DE ARTICULACIÓN Las juntas longitudinales se instalan para controlar el agrietamiento longitudinal; su ubicación en el presente proyecto coincide con el eje de la vía; ésta junta debe llevar barras de unión de modo que impidan la separación de sus bordes. Funciona como rotula, impidiendo que los momentos se propaguen de una placa a otra, aliviando los esfuerzos provenientes del alabeo de las losas por variación no uniforme de la temperatura. a) Espaciamiento:
L=
π * d 2 * fs 4 * a * h * Yc * f
Donde: ¶
= 3.1416
d2 = Diámetro al cuadrado de la varilla. fs = Esfuerzo de trabajo del acero. fs = 0.50 * fy fs = 0.50 * 4200 fs = 2100 Kg/cm2
f
= Coeficiente de fricción entre paño y suelo; f = 2
Yc = Peso específico del C°; Yc = 2.4 Ton/m3 = 0.0024 Kg/m3 L = Esfuerzo de trabajo del acero. a
= Distancia de la junta al borde del pasador (cm)
h
= Espesor de losa (cm)
Reordenando la fórmula:
L=
d 2 * (3.1416 * 2100) 4 * 300 * 20 * 0.0024 * 2
L = d 2 *57.24 d3/8 =
0.98
cm
L3/8 =
d1/2 =
1.27
cm
L1/2 =
d5/8 =
1.59
cm
L5/8 =
d3/4 =
1.91
cm
L3/4 =
54.9733 cm = 92.3224 cm =
0.55 0.92
m m
144.7084 cm = 208.8172 cm =
1.45
m
2.09
m
b) Longitud del Pasador:
b =
d * fs 4 * u
Donde: u
= Esfuezo de adherencia por flexo tracción. u = 29 Kg/cm2 para barras corrugadas. u
= 14 Kg/cm2 para barras lisas.
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u =1.6* f ' c
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Según el RNC
u = 1 .6 *
210
u = 23 . 19 Kg / cm
2
Luego:
b =
d * 2100 4 * 23 . 19
b = d * 22.64 L TOTAL = 2 * b d3/8 d= 1/2
0.98
cm
b3/8 =
22.19 * 2 =
44.37
cm =
44
cm
d= 5/8 d= 3/4
1.27
cm
b1/2 =
28.75 * 2 =
57.51
cm =
60
cm
1.59
cm
b5/8 = 35.998 * 2 =
72.00
cm =
70
cm
1.91
cm
b5/8 =
86.48
cm =
85
cm
=
43.24 * 2 =
En base a los datos de espaciamiento y longitud, se asume: Varilla corrugada de 1/2" @ 0.75 m, con una longitud de 60 cm
1.3 JUNTAS DE DILATACIÓN Las juntas de dilatación, tienen por objeto disminuir las tensiones de compresión, proveyendo un espacio entre losas que permita el movimiento del pavimento cuando se expande; éstas juntas se colocan a distancias de 130 a 240 metros. A efectos de integrar el pavimento nuevo con los existentes, se está considerando las juntas de dilatación en la intersección con las calles o vías existentes. a) Número de Barras Necesarias (n):
P LLANTA C
n = Donde:
C = Capacidad de transmición de carga por barra. PLLANTA = Peso por llanta. PLLANTA = CD * FS * 0.5
Eje Simple
PLLANTA = 11 * 1 * 0.5 PLLANTA = 5.5 Ton
n
=
5500 600
n = 9.17 n = 10 barras
b) Espaciamiento entre Barras:
e
=
1 .8 * L ( n − 1)
Donde: L = 2*b
b =
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d * fs 4 * u
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Donde: fs = Esfuerzo de trabajo del acero. fs = 0.50 * fy fs = 0.50 * 4200 fs = 2100 Kg/cm2 u = Esfuezo de adherencia por flexo tracción. 2
u = 29 Kg/cm para barras corrugadas. 2
u = 14 Kg/cm para barras lisas.
u = 14 Kg
/ cm
2
Luego: b =
d * 2100 4 * 14
b = d * 37.50 d5/8 = d3/4 = d1 =
1.59 1.91 2.54
= 59.625*2 = 71.625*2 = L1 = 95.250*2 =
cm cm cm
L5/8
L3/4 =
119.25 cm 143.25 cm 190.50 cm
e = 0.2 * L b5/8 = b3/4 = b1 =
0.2 * 0.2 * 0.2 *
119.25
b5/8 =
23.85
= 20
cm
143.25
b3/4 =
28.65
= 25
cm
190.50
b1 =
38.10
= 30
cm
Se asume 0.30 para una distribución uniforme en toda la junta La longitud recomendada por la PCA para barras lisas de 1" es de 60 cm
En base a los datos, se asume: Varilla lisa de 1" @ 0.30 m, con una longitud de 60 cm 1.4 JUNTAS TRANSVERSALES DE CONTRACCIÓN, CONSTRUCCIÓN Las juntas de construcción se practicarán cuando el trabajo se interrumpa por más de 30 minutos o a la terminación de cada jornada de trabajo; se procurará que las juntas de construcción coincidan con las juntas de contracción. La junta de contracción controla el agrietamiento transversal al disminuir las tensiones de tracción que se originan cuando la losa se contrae.
El cálculo es similar al de las juntas de dilatación, asumimos una separación de 30 cm; el diámetro de la barra es:
φ=
φ =
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h 8
16 8
Ø =
2 cm
Ø =
3/4"
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Sin embargo, para juntas transversales en las que el objeto es transmitir cargas de una losa a otra, permitiendo que las losas se puedan abrir y cerrar, pero manteniendose a la misma altura; se han tenido experiencias1 que han demostrado que la longitud de las varillas debe estar comprendida entre 30 y 60 cm de tal manera que penetren de 15 a 30 cm en cada una de las losas. En el mismo acápite indican la tabla obtenida por Bengt F. Friberg (autor de las fórmulas utilizadas anteriormente), en la que recomienda longitudes de pasadores de acuerdo al diámetro de la varilla; observándose que para varillas de 3/4" la longitud mínima recomendada es de 30 cm; por lo que se asume que el acero para las juntas transversales será: Fierro liso de 3/4" @ 0.30 m con una longitud de 60 cm Se indica además que las juntas transversales tendrán una inclinación de 15 grados sexagesimales 1.5 ACERO DE TEMPERATURA Según el RNE, norma E-060 indica que el refuerzo por contracción y temperatura deberá colocarse a una separación menor o igual a 5 veces el espesor de la losa, sin exceder a 45 cm. Ast = 5 * 20 Ast = 75 cm > 45 cm
Por lo que se asume acero liso de 1/4", espaciado a 0.40 m. en ambos sentidos; colocados a 5 cm de la cara superior de la losa. No debe cruzar las juntas libres del pavimento.
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7.-CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. 1. Para la elaboración del presente informe se tomaron muestras de dos calicatas a cielo abierto hasta una profundidad de 1,50m. 2. El suelo de subrasante del proyecto ha sido identificado como una GRAVA ARCILLOSA LIMOSA CON ARENA GC - CM . Este suelo presenta características buenas como suelo de subrasante. 3. La estratigrafía encontrada es homogénea. 4. El CBR de diseño es de 26 %. 5. La subrasante de todo el tramo deberá ser nivelada y compactada antes del colocado del material de Base Granular. 6. El espesor de la Base granular deberá ser de 20 cm. como mínimo, deberá ser compactado al 95% de la densidad máxima del material de cantera y deberá presentar un CBR de 40% como mínimo.
Es mi Informe.
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PPR RO OY YEEC CTTO O::
CONSTRUCCION DEL PUENTE CARROZABLE SECSE ENCALLA DE LA C. C. DE SECSENCALLA DEL DISTRITO DE ANDAH HUAYLLILLAS U UBBIIC CA AC CIIÓ ÓN N
::
Provincia Distrito
QUISPICANCHIS ANDAHUAYLLILLAS
EEN NEERRO O -- 22001122
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1.- GENERALIDADES. OBJETIVOS Y ALCANCES. Se ha realizado el Estudio Geotécnico correspondiente al suelo de subrasante y cantera del proyecto : “ Construcción del Puente carrozable Secsencalla “ , con el objetivo de determinar sus características físicas y propiedades estructurales en aplicación al diseño del pavimento de la vía. OBJETIVOS. Son objetivos del presente estudio:
Establecer el perfil geotécnico del suelo que conforma el área del proyecto.
Determinar las propiedades físicas y características de comportamiento mecánico del suelo ( resistencia y deformabilidad ), hasta la profundidad donde las cargas externas ( peso propio y tránsito ) sean de consideración.
Determinar los parámetros del material de subrasante y cantera de base granular.
Realizar las recomendaciones que sean necesarias para la correcta elaboración, estructuración y materialización del proyecto.
ALCANCES. UBICACIÓN DEL PROYECTO Y PUNTOS DE INVESTIGACIÓN.
El proyecto se encuentra ubicado dentro del distrito de Andahuayllillas. Durante la visita preliminar, se ha identificado un tipo de suelo de subrasante que principalmente conforma la zona, estos corresponden a suelos gravosos consolidados. ENCUADRE GEOLOGICO La zona en estudio pertenece al valle del Cusco, ubicada en la parte meridional de la cordillera de los andes, con orientación S – E. Morfológicamente conforma una superficie depresiva a manera de una cuenca cerrada y alargada delimitada por las laderas del valle del Huatanay, esta zona presenta una superficie plana de origen glacio-fluvial. El modelado del valle es consecuencia de la actividad geomórfica fluvial y coluvial-aluvial de las quebradas tributarias ubicadas en esta zona. Urb. Ttio W – 26 Wanchaq
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La zona en estudio se encuentra incluida en la hoja 2543 - ( 28-s )del cuadrángulo del Cusco, del mapa geológico editado por el Instituto Geologico, Minero y Metalurgico ( INGEMMET ), quedando caracterizada bajo el epígrafe Qpl – ss correspondiente a la Formación San Sebastian. En general los terrenos de la ciudad del Cusco y su entorno son cuaternarios, con origen en las aportaciones del río Huatanay y subcuencas, y mantos de arroyadas procedentes de los relieves próximos. Depósitos Aluviales. Litológicamente
esta
constituido
por
depósitos
de
gravas,
arenas
correspondientes a conos de deyección, flujos de barro, diatomitas extendidas en toda la unidad litoestratigrafica, limos, arcillas intercalados con horizontes de paleosuelos de colores claros, también se encuentra turba.
El ambiente de sedimentación de esta
secuencia correspondería a una cuenca lagunar con influencia de sedimentación fluvial, donde en sus bordes se acumularon sedimentos organogenos ( turba) que en muchos casos fueron sepultados por depósitos de conos de deyección. ERATEMA Cenozoico
SISTEMA Cuaternario
SERIE Pleistoceno
UNIDADES LITOESTRATIGRAFICAS Depósitos aluviales
SIMBOLOGIA Qh - al
Fuente: INGEMMET
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2.- INVESTIGACION EXPLORATORIA Y MUESTREO Los trabajos de campo siguieron el siguiente procedimiento: PROFUNDIDAD DE PROSPECCIONES SEGÚN CARGA DE VEHICULO CRITICO. El análisis de presiones en el subsuelo ante una carga exterior, nos indica que generalmente es suficiente conocer las propiedades del suelo hasta una profundidad de 1.20m. por debajo de la rasante del proyecto, esto se explica considerando que los esfuerzos mínimos que contribuyen a producir deformaciones permanentes en el suelo están en el orden de los 0.2 Kg/cm², y es a partir de esta profundidad cuando los esfuerzos se disipan y son mínimos. A continuación verificamos dichas condiciones críticas para el caso de un vehículo Simple con dos ruedas (C2) . VEHICULO
CARGA MAX. CARGA POR AREA DE TIPO
POR EJE
LLANTA
CONTACTO
11,000 Kg.
5,500 Kg.
514 cm2
2 ejes rígidos SIMPLE
El punto bajo el cual se producen los esfuerzos máximos en ambos casos se denomina A◦. Para el caso de eje Simple el esfuerzo máximo se presentará bajo el centro del área de contacto entre la llanta y el pavimento; para el caso llantas de eje Tandem , el esfuerzo máximo se presentará entre las dos áreas de contacto tal como se observa en las figuras:
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Evaluando ambos casos podemos determinar que la profundidad más recomendable de prospecciones es de 1,50m. debido a que a partir de ahí , los esfuerzos son mínimos en ambos casos. TENSION INDUCIDA EN EL SUBSUELO. ( Boussinesq )
Distancia al punto de aplicación de la carga :
r = 0,125m.
Carga concentrada :
Q = 5,1 Tn.
Prospecciones.- Se realizaron los muestreos a partir de calicatas a cielo abierto (04 ) hasta los 1,50m. de profundidad para la subrasante, según nos muestra el diagrama de presiones inducidas en el suelo ( Boussinesq ) en función a la carga crítica del proyecto. SONDEOS
UBICACION
SUELO DE SUBRASANTE
Calicata 01
Subrasante
Grava arcillosa limosa con arena GC - GM
Calicata 02
Subrasante
Grava arcillosa limosa con arena GC - GM
Muestreo.- Se tomaron muestras alteradas por estrato identificado para determinar sus propiedades índice, y a una profundidad de 1,50 m. muestras para determinar su resistencia ( CBR ). Estratigrafía.- Se realizó la descripción de las capas de sedimentación del suelo excavado y observado en los cortes existentes de la plataforma de la vía. Urb. Ttio W – 26 Wanchaq
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TÉCNICAS AUXILIARES
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NORMAS APLICABLES
Pozos o Calicatas y Trincheras
ASTM D 420, UNE 7-371:1975
Técnicas de muestreo
ASTM D 420
Descripción Visual de Suelos y Rocas
ASTM D 2487 - ISRM Methods
Standard Practice for Soil Investigation and Sampling by Auger Borings
ASTM D1452-80(2000)
Ubicación de calicatas.
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3.- ENSAYOS DE LABORATORIO Para determinar la caracterización del terreno en cuanto a sus propiedades índices y estructurales, se realizaron los siguientes ensayos normalizados: ENSAYO DE LABORATORIO
NORMAS APLICABLES
Preparación de Muestras
ASTM D 420-69, UNE 103-100-95
Análisis Granulométrico
ASTM D 422, UNE 103-101-95
Determination of Water (Moisture) Content of Soil and Rock
ASTM D 4643, WK14112
Límite Líquido y Plástico
ASTM D 4318, UNE 103-103-94
Clasificación Unificada de Suelos SUCS - AASHTO
ASTM D 2487/00
Ensayo de Compactación Proctor Modificado
ASTM D 1557 AASHTO T-180
Standard Test Method for CBR (California Bearing Ratio) of Laboratory-Compacted Soils
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ASTM D 1833 -05 AASHTO T-193
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4.- DESCRIPCION ESTRATIGRAFÍCA. CALICATA 01
Una primera capa superficial desde la cota 0+00m. hasta la cota -0,35m. de material granular de relleno constituido por piedras, gravas y arenas en matriz arcillosa.
Un segundo estrato se ubica dentro de las cotas -0,35 y -1,50m., este material de color marrón
claro ha sido identificado como una FRAGMENTOS DE ROCA, GRAVA Y
ARENA A-1-b(0) según AASHTO y como una GRAVA ARCILLOSA LIMOSA CON ARENA GC - GM según SUCS.
No se ha evidenciado un Nivel Freático superficial.
CALICATA 02
Una primera capa superficial desde la cota 0+00m. hasta la cota -0,30m. de material granular de relleno constituido por piedras, gravas y arenas en matriz arcillosa.
Un segundo estrato se ubica dentro de las cotas -0,30 y -1,50m., este material de color marrón
claro ha sido identificado como una FRAGMENTOS DE ROCA, GRAVA Y
ARENA A-1-b(0) según AASHTO y como una GRAVA ARCILLOSA LIMOSA CON ARENA GC - GM según SUCS.
No se ha evidenciado un Nivel Freático superficial.
5.0.- CBR
DE DISEÑO.
Para el presente proyecto se ha determinado el CBR en laboratorio del suelo de subrasante extraído de las calicatas, los valores determinados en laboratorio son: UBICACION
LL
IP
SUCS
AASHTO
Dmax
CBR
Calicata 02
19,24
6,48
GC-GM
A-1-b (0)
2,002
27,1 %
Calicata 03
19,12
6,24
GC-GM
A-1-b (0)
2,000
23,50 %
Consecuentemente el valor considerado para la vía será:
CBR DE DISEÑO = 23.0 %
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6.0.- MATERIAL DE CANTERA PARA BASE GRANULAR Para el presente proyecto se ha determinado el CBR en laboratorio del material de cantera ubicada en Andahuayllillas, los valores determinados en laboratorio son: UBICACION
LL
IP
SUCS
AASHTO
Dmax
CBR
DESGASTE
Cantera 01
20,18
6,81
GC-GM
A-2-4 (0)
2,004
41,5%
42,8 %
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7.0 DISEÑO DEL PAVIMENTO RIGIDO. A.- GENERALIDADES. La situación actual de las vías se describe como sigue:
Superficie de tierra con baches y muy irregular, especialmente en los costados por la erosión y transporte de material durante la época de lluvias. No hay veredas.
CONSIDERACIONES DE DISEÑO. En general ninguna vía deberá ser diseñada para tráfico ligero, puesto que los vehículos de pasajeros pueden llevar grandes cargas y su rutina de paradas y arranques sucesivos pueden transmitir al pavimento esfuerzos de consideración. La resistencia a la abrasión y durabilidad de la superficie es otro aspecto que generalmente es subestimado, al no considerarse los cambios de gradiente térmica y la presencia de grava y arenilla acumulada en la vía luego de las precipitaciones pluviales, estos factores contribuyen al desgaste de la superficie del pavimento.
B.- ESTIMACION DEL TRÁFICO DE DISEÑO. EQUIVALENT SINGLE AXLE LOADS (ESALD) El ESALD de diseño es calculado usando la siguiente ecuación: y=x
ESALD = Σ (AADT x T24 x DF x LF x E18 x 365) y=1
Donde: ESALD = Número acumulado de Cargas Equivalentes por Eje Simple en el carril de diseño para un período de diseño ( 20 años ). 18-kip(80 kilonewton) y = Año de proyección del cálculo ( 2032 ) Las demás variables son constantes a excepción del AADT que cambia cada año. x = Año del diseño ( 2012 ) AADT = Average Annual Daily Traffic.( Promedio de Tráfico Diario Anual ) T24 = Porcentaje de camiones pesados durante un período de 24 horas.Se consideran camiones de mas de 6 llantas. DF = Factor de Distribución direccional. Usar 1.0 para vías de una sola dirección, 0,5 si es de doble dirección. LF = Factor carril . ( Tabla C. 2 ) Urb. Ttio W – 26 Wanchaq
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E18 = Factor de equivalencia, ( Tabla C. 3 )
CALCULO DE ESAL ( Tráfico Moderado). Podemos considerar aproximadamente los siguientes valores. T24 = 10 % AADT estimado en el 2012 = 8000 AADT estimado en el 2032 = 18000 Urb. Ttio W – 26 Wanchaq
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Calculando el ESAL para 20 años empezando el 2012 y terminando el 2032, tenemos: y = 2025
ESALD = Σ (AADT x T24 x DF x LF x E18 x 365) y = 2005 y = 2025
ESALD = Σ (AADT x 0.10 x 0.50 x LF x 1.35 x 365) y = 2005
ESALD = 6’000,000 repeticiones
C.- DISEÑO DEL PAVIMENTO RIGIDO. CALCULO DEL ESPESOR. El cálculo de los espesores de la losa de concreto con base de piedra (semirigido) y la base se realiza verificando el nivel de esfuerzos en la losa de modo tal que no causen fatiga durante las condiciones más críticas de posición de carga y repetición. Siguiendo las recomendaciones de diseño de la AASHTO, se procede al cálculo del espesor de la losa de concreto, según la ecuación:
Para calcular el espesor de la losa, emplearemos la fórmula, cuyo valor final deberá ser redondeado a una media pulgada de incremento. Después, este valor deberá ser confrontado con la tabla de espesores mínimos en función de la Serviciabilidad, donde el valor mas alto deberá ser considerado. Los valores de diseño considerados para la vía son : Perdida de Serviciabilidad: 4,2 – 2,0 = 2,2 ESTADO Muy malo Malo Regular Bueno Muy bueno
INDICE SERVICIABILIDAD 0–1 1–2 2–3 3–4 4-5
ESAL de diseño : 6 000 000 repeticiones. Nivel de Confiabilidad : 75%
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CLASIFICACION FUNCIONAL Interestatal y otras vías libres Arterias principales Colectoras Locales
URBANO
RURAL
85 – 99,9 80 – 99 80 – 95 50 - 80
80 – 99,9 75 – 95 75 – 95 50 – 80
Teniendo en cuenta que a mayor confiabilidad, se tendrá mayor estructura del pavimento y conociendo nuestras condiciones locales; para la vía en estudio consideramos una confiabilidad de 75%.
Desviación Standard : So = 0,29
Módulo de Reacción de la Subrasante : 246 pci
Módulo de Elasticidad del Concreto : 5000000 psi.
Módulo de Ruptura del Concreto : 650 psi.
Coeficiente de Drenaje: Cd = 1,15 ;Considerando un drenaje regular, con un % de 1,15 expuesto a niveles de humedad.
Coeficiente de Transferencia de Carga: J = 3,0 a) Datos a.1) Tránsito Años de Servicio: E.Equivalentes:
20 6000000
a.2) Serviciabilidad Nivel Inicial : Nivel Final :
4.20 2.00
a.3) Suelos CBR Subrasante: CBR Sub-base: Espesor Sub-base: Coef. Drenaje: a.4) Nivel de Confianza:
26.00 % 41.00 % 20.00 cm. 1.50 75.00 %
a.5) Hormigón Módulo Elástico : Resistencia FlexoTracción:
29000.00 Mpa 4.60 Mpa
b) Resultados
Distribución en altura de las Capas
45
20.00 cm. 20.00 cm.
c) Verificación E.Equiv. Finales :
30498237 Ok
40 35 Altura (cm.)
Espesor Sub-base : Espesor Hormigón :
30
Hormigón
25 20 15 10
Sub-base
5 0
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Geociencias Aplicadas
Estudio Geotécnico con Fines de Pavimentación: “CONSTRUCCION PUENTE CARROZABLE SECSENCALLA EN LA C.C. DE SECSENCALLA DEL DISTRITO DE ANDAHUAYLLILLAS”
La estructuración del pavimento rígido queda de la siguiente manera:
D- DISEÑO DEL REFUERZO ( BARRAS DE CONEXIÓN) TRANSFERENCIA DE CARGAS. Cada tipo de junta provee una habilidad diferente para transferir carga . Esta habilidad es eficiencia llamada transferencia de carga. Es determinada como se muestra en la figura. Note cómo se doblan ambos lados de la junta en eficiencia de transferencia de carga del 100 %.
La transferencia de carga es importante para la longevidad del pavimento. La mayoría de problemas de desempeño con el pavimento de concreto son resultado de una deficiente utilización de las juntas y no se debe echar la culpa al bombeo y la debilidad de las esquinas. Todos estos problemas se empeoran cuando las juntas se doblan grandemente bajo las cargas. Los dowels proveen una conexión mecánica entre losas sin restringir el movimiento unido horizontal. También mantienen a las losas en alineación horizontal y Urb. Ttio W – 26 Wanchaq
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vertical. Cuando la losa está, los dowels disminuyen la deflexión y los esfuerzos en el concreto y reducen los problemas con las articulaciones por la eficiencia creciente de transferencia de cargas. AREA DE REFUERZO. Empleando el siguiente ábaco con: L = 3,00m. = 25 ft. (pies); Factor de Fricción F = 1,5 ; Esfuerzo de Trabajo del Acero fs = 30 000psi.
Obtenemos un Ps = 0,065 % Correspondiente a un área transversal de la losa de : 3,00 x 0,20 = 0,6 m². Convirtiendo el % en área: 0,6 m² = 930pulg². ------------->100% X -------------> 0,065% X = 0,6045 pulg². Por lo tanto el refuerzo que cumple esta área es el refuerzo de 1” de diámetro.
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DIMENSIONAMIENTO DE JUNTAS. El comportamiento de los pavimentos de concreto depende en gran medida del desempeño satisfactorio de las juntas. Las fallas en pavimentos de concreto no articulado empiezan en las juntas, bombeo, fragmentaciones, las suspensiones de la esquina, etc. El desempeño satisfactorio del pavimento depende de la calidad de los materiales de construcción, del apropiado diseño y de adecuados procedimientos de construcción y de mantenimiento. Las juntas son discontinuidades producidas por diversas razones en el pavimento rígido, cuyas funciones son las de disipar las tensiones en la estructura del pavimento. Estos esfuerzos máximos se producen por la contracción del concreto durante el fraguado, dilatación y contracción térmica, flexión termodiferencial, variaciones higroscópicas en el material y deformaciones que pudiera transmitir la subrasante. Es decir que la losa adquiere cierta flexibilidad en su conjunto debido a las juntas, que pueden ser longitudinales o transversales por su ubicación en planta , y por su función se dividen en juntas de contracción y juntas de dilatación. ESPESOR J. TRANSV. J. TRANSV. J. LONG. (T) S.V. C.V. ESPAC. MAX < 9 pulg.= 22cm. 15 pies=4.41m. 15 pies 12.5 pies=3.67m. 9 pulg. 15 pies* 15 pies 14.5 pies=4.26m. > 9 pulg. 15 pies** 15 pies 14.5 pies* * 16pies=4.70m.para rampas. **Pavimentos menores de 8"=19.6cm. de espesor Espaciamiento màximo de juntas transversales y longitudinales
ESPESOR (pulg.)
DIAMETRO (pulg.)
LONGITUD (pulg.)
7,0=17,15cm.
¾ ¾
16 =39,2cm.
7,5=18,37cm. 8= 19,6cm. 9=22,05cm. 10=24,5cm 11=26,95cm. 12=29,4cm.
1¼ 1¼ 1½ 1½ 1½
16 =39,2cm. 18=44,1cm. 18=44,1cm. 18=44,1cm. 18=44,1cm. 18=44,1cm.
Dimensiones de Dowels
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DISEÑO DE JUNTAS 1.1 CONCEPTOS FUNDAMENTALES Las juntas son discontinuidades producidas adrede en el concreto para disipar las tensiones en la estructura del pavimento. Tensiones excesivas se producen debido a contracción de fraguado del concreto, dilatación y contracción térmica, flexión termodiferencial, variaciones giroscópicas en el material y deformaciones que pudiera transmitir la subrasante. Es decir, la losa de concreto adquiere cierta flexibilidad en su conjunto debido a las juntas. Estas son longitudinales y transversales por su ubicación en planta y por su función se dividen en juntas de contracción y juntas de dilatación.
1.2 JUNTAS LONGITUDINALES DE ARTICULACIÓN Las juntas longitudinales se instalan para controlar el agrietamiento longitudinal; su ubicación en el presente proyecto coincide con el eje de la vía; ésta junta debe llevar barras de unión de modo que impidan la separación de sus bordes. Funciona como rotula, impidiendo que los momentos se propaguen de una placa a otra, aliviando los esfuerzos provenientes del alabeo de las losas por variación no uniforme de la temperatura. a) Espaciamiento:
L=
π * d 2 * fs 4 * a * h * Yc * f
Donde: ¶
= 3.1416
d2 = Diámetro al cuadrado de la varilla. fs = Esfuerzo de trabajo del acero. fs = 0.50 * fy fs = 0.50 * 4200 fs = 2100 Kg/cm2
f
= Coeficiente de fricción entre paño y suelo; f = 2
Yc = Peso específico del C°; Yc = 2.4 Ton/m3 = 0.0024 Kg/m3 L = Esfuerzo de trabajo del acero. a
= Distancia de la junta al borde del pasador (cm)
h
= Espesor de losa (cm)
Reordenando la fórmula:
L=
d 2 * (3.1416 * 2100) 4 * 300 * 20 * 0.0024 * 2
L = d 2 *57.24 d3/8 =
0.98
cm
L3/8 =
d1/2 =
1.27
cm
L1/2 =
d5/8 =
1.59
cm
L5/8 =
d3/4 =
1.91
cm
L3/4 =
54.9733 cm = 92.3224 cm =
0.55 0.92
m m
144.7084 cm = 208.8172 cm =
1.45
m
2.09
m
b) Longitud del Pasador:
b =
d * fs 4 * u
Donde: u
= Esfuezo de adherencia por flexo tracción. u = 29 Kg/cm2 para barras corrugadas. u
= 14 Kg/cm2 para barras lisas.
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u =1.6* f ' c
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Según el RNC
u = 1 .6 *
210
u = 23 . 19 Kg / cm
2
Luego:
b =
d * 2100 4 * 23 . 19
b = d * 22.64 L TOTAL = 2 * b d3/8 d= 1/2
0.98
cm
b3/8 =
22.19 * 2 =
44.37
cm =
44
cm
d= 5/8 d= 3/4
1.27
cm
b1/2 =
28.75 * 2 =
57.51
cm =
60
cm
1.59
cm
b5/8 = 35.998 * 2 =
72.00
cm =
70
cm
1.91
cm
b5/8 =
86.48
cm =
85
cm
=
43.24 * 2 =
En base a los datos de espaciamiento y longitud, se asume: Varilla corrugada de 1/2" @ 0.75 m, con una longitud de 60 cm
1.3 JUNTAS DE DILATACIÓN Las juntas de dilatación, tienen por objeto disminuir las tensiones de compresión, proveyendo un espacio entre losas que permita el movimiento del pavimento cuando se expande; éstas juntas se colocan a distancias de 130 a 240 metros. A efectos de integrar el pavimento nuevo con los existentes, se está considerando las juntas de dilatación en la intersección con las calles o vías existentes. a) Número de Barras Necesarias (n):
P LLANTA C
n = Donde:
C = Capacidad de transmición de carga por barra. PLLANTA = Peso por llanta. PLLANTA = CD * FS * 0.5
Eje Simple
PLLANTA = 11 * 1 * 0.5 PLLANTA = 5.5 Ton
n
=
5500 600
n = 9.17 n = 10 barras
b) Espaciamiento entre Barras:
e
=
1 .8 * L ( n − 1)
Donde: L = 2*b
b =
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d * fs 4 * u
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Donde: fs = Esfuerzo de trabajo del acero. fs = 0.50 * fy fs = 0.50 * 4200 fs = 2100 Kg/cm2 u = Esfuezo de adherencia por flexo tracción. 2
u = 29 Kg/cm para barras corrugadas. 2
u = 14 Kg/cm para barras lisas.
u = 14 Kg
/ cm
2
Luego: b =
d * 2100 4 * 14
b = d * 37.50 d5/8 = d3/4 = d1 =
1.59 1.91 2.54
= 59.625*2 = 71.625*2 = L1 = 95.250*2 =
cm cm cm
L5/8
L3/4 =
119.25 cm 143.25 cm 190.50 cm
e = 0.2 * L b5/8 = b3/4 = b1 =
0.2 * 0.2 * 0.2 *
119.25
b5/8 =
23.85
= 20
cm
143.25
b3/4 =
28.65
= 25
cm
190.50
b1 =
38.10
= 30
cm
Se asume 0.30 para una distribución uniforme en toda la junta La longitud recomendada por la PCA para barras lisas de 1" es de 60 cm
En base a los datos, se asume: Varilla lisa de 1" @ 0.30 m, con una longitud de 60 cm 1.4 JUNTAS TRANSVERSALES DE CONTRACCIÓN, CONSTRUCCIÓN Las juntas de construcción se practicarán cuando el trabajo se interrumpa por más de 30 minutos o a la terminación de cada jornada de trabajo; se procurará que las juntas de construcción coincidan con las juntas de contracción. La junta de contracción controla el agrietamiento transversal al disminuir las tensiones de tracción que se originan cuando la losa se contrae.
El cálculo es similar al de las juntas de dilatación, asumimos una separación de 30 cm; el diámetro de la barra es:
φ=
φ =
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h 8
16 8
Ø =
2 cm
Ø =
3/4"
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Sin embargo, para juntas transversales en las que el objeto es transmitir cargas de una losa a otra, permitiendo que las losas se puedan abrir y cerrar, pero manteniendose a la misma altura; se han tenido experiencias1 que han demostrado que la longitud de las varillas debe estar comprendida entre 30 y 60 cm de tal manera que penetren de 15 a 30 cm en cada una de las losas. En el mismo acápite indican la tabla obtenida por Bengt F. Friberg (autor de las fórmulas utilizadas anteriormente), en la que recomienda longitudes de pasadores de acuerdo al diámetro de la varilla; observándose que para varillas de 3/4" la longitud mínima recomendada es de 30 cm; por lo que se asume que el acero para las juntas transversales será: Fierro liso de 3/4" @ 0.30 m con una longitud de 60 cm Se indica además que las juntas transversales tendrán una inclinación de 15 grados sexagesimales 1.5 ACERO DE TEMPERATURA Según el RNE, norma E-060 indica que el refuerzo por contracción y temperatura deberá colocarse a una separación menor o igual a 5 veces el espesor de la losa, sin exceder a 45 cm. Ast = 5 * 20 Ast = 75 cm > 45 cm
Por lo que se asume acero liso de 1/4", espaciado a 0.40 m. en ambos sentidos; colocados a 5 cm de la cara superior de la losa. No debe cruzar las juntas libres del pavimento.
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7.-CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. 1. Para la elaboración del presente informe se tomaron muestras de dos calicatas a cielo abierto hasta una profundidad de 1,50m. 2. El suelo de subrasante del proyecto ha sido identificado como una GRAVA ARCILLOSA LIMOSA CON ARENA GC - CM . Este suelo presenta características buenas como suelo de subrasante. 3. La estratigrafía encontrada es homogénea. 4. El CBR de diseño es de 26 %. 5. La subrasante de todo el tramo deberá ser nivelada y compactada antes del colocado del material de Base Granular. 6. El espesor de la Base granular deberá ser de 20 cm. como mínimo, deberá ser compactado al 95% de la densidad máxima del material de cantera y deberá presentar un CBR de 40% como mínimo.
Es mi Informe.
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