03.00 Memoria De Cálculo Calle Cajabamba.pdf

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MEMORIA DE CÁLCULO 1.00

DISEÑO DE VIAS

1.01

ESTUDIOS GEOTECNICOS Con la finalidad de determinar el perfil estratigráfico del área de estudio fueron extraídas muestras para el posterior ensayo de laboratorio para determinar las propiedades físicas y mecánicas del suelo en la zona pavimentación. En una primera investigación, se ha realizado en total seis (6) calicatas a cielo abierto con una profundidad de 1.50m, distribuido convenientemente en el área de estudio. Los ensayos físicos arrojaron los siguientes resultados: Los ensayos físicos arrojaron los siguientes resultados:

CALICATA

P1

P2

P3

P4

P5

P6

MUESTRA PROFUNDIDAD (m)

M1

M1

M1

M1

M1

M1

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

% Gravas % Arena

41.81 34.21 23.98 26.51

42.03 35.02 22.95 27.14

42.87 35.76 21.38 26.01

41.93 34.34 23.74 25.62

43.02 34.35 22.63 27.59

41.69 34.18 24.13 29.04

9.29

8.82

9.57

8.6

9.93

8.38

SC

SC

SC

SC

SC

SC

% Finos LL IP SUCS

De acuerdo a los trabajos de campo y los ensayos de laboratorio se describe el siguiente perfil de suelo y de acuerdo a las zonas investigadas, conformantes del proyecto en cuestión de las doce calicatas: En general en la calicata el suelo está conformado por un material areno arcilloso con grava, de plasticidad baja, medianamente compacta, material parcialmente húmedo, de color marrón, de partículas sub angulosas, según la excavación hecha hasta un 1.50m. Se ejecutó el ensayo CBR al 100% y al 95% de las doce muestras que es una arena arcillosa. Los valores obtenidos son resumidos en la siguiente tabla:

CALICATA

P1

P3

P5

CLASIFICACION MAX DENSIDAD SECA (g/cm3) OPTIMO CONT. HUMEDAD (% ) CBR (100% ) CBR (95% )

SC 2.15 8.53 44.33 35.50

SC 2.07 9.55 39.27 36.40

SC 2.03 9.58 38.00 34.90

La evaluación de sales en el suelo de cimentación se ha estimado en base a los resultados de ensayos realizados son:

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CALICATA

P1

P2

P3

P4

P5

P6

MUESTRA PROFUNDIDAD (m)

M1 1.5

M1 1.5

M1 1.5

M1 1.5

M1 1.5

M1 1.5

SST (ppm) VALORES MAX AGRES. (ppm)

800 1500

800 1500

500 1500

600 1500

800 1500

600 1500

Con la finalidad de determinar el perfil estratigráfico del área de estudio fueron extraídas muestras para el posterior ensayo de laboratorio para determinar las propiedades físicas y mecánicas del suelo en la zona pavimentación. En una primera investigación, se ha realizado en total cuatro (03) calicatas a cielo abierto con una profundidad de 1.40m, distribuido convenientemente en el área de estudio. 1.02

CONSIDERACIONES DE DISEÑO Para el diseño del pavimento de las calles se estableció el método americano AASHTO, es uno de los métodos más utilizados a nivel internacional para el diseño de estas vías. Las variables que intervienen en el diseño de la estructura de la vía constituyen en realidad la base del diseño, por lo que es importante conocer las consideraciones más importantes que tienen que ver con cada una de ellas para así poder realizar diseños confiables y óptimos al mismo tiempo. VARIABLES DE DISEÑO Espesor: Es la variable que pretendemos determinar al realizar un diseño, el resultado del espesor se ve afectado por todas las demás variables que intervienen en los cálculos. Es importante especificar lo que se diseña, ya que a partir de espesores regulares una pequeña variación en el espesor puede significar una variación importante en la vida útil. Serviciabilidad: El procedimiento de Diseño AASHTO predice el porcentaje de pérdida de serviciabilidad (∆ PSI) para varios niveles de tráfico y cargas de ejes. Entre mayor sea el ∆ PSI, mayor será la capacidad de carga del pavimento antes de fallar. Capacidad Original

Serviciabilidad

1.03

? PSI

Capacidad de falla

ESALS

La serviciabilidad se define como la habilidad de la superficie de rodadura de servir al tipo de tráfico (autos y camiones) que circulan en la vía, se mide en una escala del 0 al 5 en donde 0 (cero) significa una calificación para vías intransitables y 5 (cinco) para una vía excelente. La serviciabilidad es una medida subjetiva de la calificación de la superficie de rodadura, sin embargo la tendencia es poder definirla con parámetros medibles como los son: el índice de perfil, índice de rugosidad internacional, coeficiente de fricción, distancias de frenado, visibilidad, etc.

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Serviciabilidad Inicial (Po). Es la condición que tiene un pavimento inmediatamente después de la construcción del mismo. Los valores recomendados por AASHTO para este parámetro son: 

Para pavimento de Concreto = 4.5



Para pavimento de Asfalto = 4.2

Usando buenas técnicas de construcción, el pavimento puede tener una serviciabilidad Po = 4.5 Mientras mejor se construya inicialmente un pavimento, o bien, mientras mejor índice de serviciabilidad inicial tenga mayor será su vida útil, esto es debido a que las curvas de deterioro se comportan de manera paralela o con el mismo gradiente para unas condiciones determinadas, como se muestra a continuación:

Po = 4.8 (3 pulg./milla) Po = 4.5 (7 pulg./milla)

Po

Indice de Servi cio

Po = 4.3 (12pulg./milla)

Pt Rehabilitación Requerida

Vida Util (Tráfi co Acumulado)

Para nuestro diseño tendremos que la servicialidad inicial (Po) es 4.5, que corresponde a pavimentos Rígidos. Serviciabilidad Final (Pt). La serviciabilidad final tiene que ver con la calificación que esperamos tenga el pavimento al final de su vida útil. Los valores recomendados de Serviciabilidad Final Pt para el caso de Perú, son: -

Para Autopistas Para Carreteras Para Zonas Industriales Pav imentos Urbanos Principales Pav imentos Urbanos Secundarios

2.5 2.0 1.8 1.8 1.5

Para nuestro diseño tendremos que la servicialidad final (Pt) es 1.8, que corresponde a pavimentos urbanos principales. Tráfico: El Tráfico es una de las variables más significativas del diseño de pavimentos y sin embargo es una de las que más incertidumbre presenta al momento de estimarse. Es importante hacer notar que debemos contar con la información más precisa posible del tráfico para el diseño, ya que de no ser así podríamos tener diseños inseguros o con un grado importante de sobre diseño. La metodología AASHTO considera la vida útil de un pavimento relacionada el número de repeticiones de carga que podrá soportar el pavimento antes de llegar a las condiciones de servicio final predeterminadas para el camino. El método AASHTO utiliza en su formulación el número de repeticiones esperadas de carga de Ejes Equivalentes, es

" MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y PEATONAL EN VARIAS CALLES DE LA ZONA URBANA DEL DISTRITO DE CAJABAMBA - PROVINCIA DE CAJABAMBA - REGIÓN CAJAMARCA " decir, que antes de entrar a las fórmulas de diseño, debemos transformar los Ejes de Pesos Normales de los vehículos que circularán por el camino, en Ejes Sencillos Equivalentes de 18 kips (8.2 Ton) también conocidos como ESAL’s. Lo conducente es realizar los cálculos para el carril de diseño, seleccionado para estos fines por ser el que mejor representa las condiciones críticas de servicio de la calle o camino. Existen algunos factores que nos ayudan a determinar con precisión el tráfico que circulará por el carril de diseño. Los pavimentos flexibles el AASHTO los diseña por fatiga. La fatiga la podemos entender como el número de repeticiones o ciclos de carga y descarga que actúan sobre un elemento. En realidad al establecer una vida útil de diseño, en realidad lo que estamos haciendo es tratar de estimar, en un período de tiempo, el número de repeticiones de carga a las que estará sometido el pavimento. La vida útil mínima con la que se debe diseñar un pavimento flexible es de 10 años. Adicionalmente se deberá contemplar el crecimiento del tráfico durante su vida útil, que depende en gran medida del incremento de la producción de la zona en cuestión, del mejoramiento de las características del pavimento se puede generar tráfico atraído e igualmente se debe considerar la capacidad de tráfico de la vía. Tvu = Tpa x FCT Tvu: Tráfico en la vida útil Tpa: Tráfico durante el primer año FCT: Factor de crecimiento del tráfico, que depende de la Tasa de Crecimiento Anual y de la Vida Útil

Tasa de Crecimiento Anual: Dependiendo de muchos factores, tales como el desarrollo económico de la empresa y por consiguiente del flujo de transporte de materias primas y productos terminados, dentro del área. Se espera que el tráfico vehicular se incremente. Como no se tiene parámetros de crecimiento de los centros poblados, se puede estimar este valor en similar circunstancia a un crecimiento normal. Es importante investigar adecuadamente la tasa de crecimiento apropiada para el caso en particular que se esté considerando. A continuación se muestran algunos valores típicos de tasas de crecimiento, sin embargo estos pueden variar según el caso.

Valores comune s de tasa s de crecimiento Caso Tasa de Crecimiento Crecimiento Normal Vías Completamente Saturadas

1% a 3% 0% a 1%

Con tráfico inducid o *

4% a 5%

Alto crecimiento *

mayor al 5% * sola mente durante 3 a 5 años

Para nuestro diseño consideramos un crecimiento normal, por lo que La Tasa de Crecimiento es de 3%. Factor de Crecimiento del Tráfico: El factor de crecimiento del tráfico considera los años de vida útil más un número de años adicionales debidos al crecimiento propio de la vía.

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FCT = ((1+g) – 1)/g g: Tasa de Crecimiento n: Años de Vida Útil

Factor de Sentido: Del total del tráfico que se estima para el diseño del pavimento deberá determinarse el correspondiente a cada sentido de circulación, esto se realiza mediante la introducción del Factor de Sentido, cuyos valores recomendados son: 

Un sentido de circulación = 1.0



Doble Sentido de Circulación = 2.00

Para nuestro diseño tendremos que el factor de sentido es de 2, que corresponde a una vía de doble sentido. Factor de Carril: El factor de Carril es un coeficiente que nos permite estimar que tanto del tráfico en el sentido de diseño circula por el carril de diseño. En una vía de un solo carril en el sentido de circulación de diseño, obviamente el 100% del tráfico circulará por ese carril que al mismo tiempo será nuestro carril de diseño. Una vía con dos carriles en el sentido de diseño, dependiendo del tipo de camino: carretero o urbano, y de que tan saturada esté la vía, pueda ser que sobre el carril de diseño circule entre un 50% a un 80% del tráfico en ese sentido. El AASHTO recomienda algunos valores, sin embargo no necesariamente deben utilizarse: Número de Carriles 1 2 3 4

Factor de Carril 1.00 0.80 a 1.00 0.60 a 0.80 0.50 a 0.75

Nota: estos se asemejan más a los de carreteras

Para nuestro diseño tendremos que el factor de carril es 1, que corresponde a una vía de un carril. Factor de Equivalencia del Tráfico: Las fórmulas que permiten convertir el número de ejes de pesos normales a ejes equivalentes dependen del espesor del pavimento, de la carga del eje, del tipo de eje y de la serviciabilidad final que pretendemos para el pavimento. A continuación se muestran dichas fórmulas:

Wt18

Fec = -

Log

W tx W t18

Wtx = 4.62 Log (18+1) - 4.62 Log (Lx + L2) + 3.28 Log (L2) +

Gt = Log

4.5 - Pt 4.5 - 1.5

βx = 1 +

Gt βx

3.63 (Lx + L2) 5.20 ( D + 1 ) 8.46 ( L2 ) 3.52

En Donde: Wtx = # Aplicaciones de carga definida al final del tiempo t Wt18 = # Aplicaciones de carga equivalente al final del tiempo t

-

Gt β18

" MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y PEATONAL EN VARIAS CALLES DE LA ZONA URBANA DEL DISTRITO DE CAJABAMBA - PROVINCIA DE CAJABAMBA - REGIÓN CAJAMARCA " Lx = Carga del eje en kips L2 = Código de eje cargado: L2 = 1 Para eje Sencillo L2 = 2 Para eje Tándem L2 = 3 Para eje Tri dem El tráfico pesado es el que mayor daño produce a los pavimentos por lo que deberá estimarse con la mayor precisión posible. Otro factor importante a considerar es la sobrecarga, debemos conocer con la mayor certeza posible los pesos de los ejes de los vehículos que estarán circulando sobre el pavimento que estamos diseñando, ya que las sobrecargas generan un daño muy importante al pavimento y su crecimiento es de orden exponencial. Transferencia de Cargas: La transferencia de carga es la capacidad que tiene un pavimento de transmitir fuerzas cortantes, con el objeto de minimizar las deformaciones y los esfuerzos en la estructura del pavimento, mientras mejor sea la transferencia de cargas mejor será el comportamiento de la superficie del pavimento. Resistencia de la Sub Rasante: La resistencia de la sub rasante es considerada dentro del método por medio del Módulo de Reacción del Suelo K que se puede obtener directamente mediante la prueba de placa. El módulo de reacción de suelo corresponde a la capacidad portante que tiene el terreno natural en donde se soportará el cuerpo del pavimento. El valor del módulo de reacción (K) se puede obtener directamente del terreno mediante la prueba de placa ASTM D1195 y D1196. El valor de K representa el soporte (terreno natural y terraplén si lo hay) y se puede incrementar al tomar la contribución de la sub-base. Cuando se diseña un pavimento es probable que se tengan diferentes valores de K a lo largo del tramo por diseñar, el método AASHTO recomienda utilizar el valor promedio de los módulos K para el diseño estructural. Esquema de la prueba de placa

Tipo de Suelo

G r av a Arena Grues a Arena Fi na

SUCS

Densidad Seca

CRB

K*

lb/ft3

%

pci

60 a 80 35 a 60 20 a 40 15 a 25

300 a 450 300 a 400 200 a 400 150 a 300

S u el os Gra nu lare s 125 a 140 GW , GP 120 a 130 SW 110 a 130 SP 105 a 120

Suelos de Material Granular con Grava - Li mos a GM Grava - Areno - Li mos a Arena - Li m os a SM Arena - Limo - Gr av os a Grava - Ar cillos a GC Grava - Areno - A r cillos a Arena - Arcillosa SC Li m o Limo - Arenoso Limo - Gravoso Limo Mal Graduado Arcilla Plástica Arcila Medianamente Plástica Arcilla Altamente Plástica

Alto Contenido de Finos 130 a 145

40 a 80

300 a 500

120 a 135

20 a 40

300 a 400

120 a 140

20 a 40

200 a 450

105 a 130

10 a 20

150 a 350

Suelos de Material Fino ** 90 a 105 ML, OL 100 a 125

4a8

25 a 165

5 a 15

40 a 220

4a8 5 a 15 4 a 15 3a5

25 a 190 25 a 255 25 a 215 40 a 220

MH CL CL, OL CH, OH

80 a 100 100 a 125 95 a 125 80 a 110

" MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y PEATONAL EN VARIAS CALLES DE LA ZONA URBANA DEL DISTRITO DE CAJABAMBA - PROVINCIA DE CAJABAMBA - REGIÓN CAJAMARCA " Drenaje: En cualquier tipo de pavimento, el drenaje, es un factor determinante en el comportamiento de la estructura del pavimento a lo largo de su vida útil, y por lo tanto lo es también en el diseño del mismo. Es muy importante evitar que exista presencia de agua en la estructura de soporte, dado que en caso de presentarse esta situación afectará en gran medida la respuesta estructural del pavimento. Aspectos que debemos de cuidar para evitar que el agua penetre en la estructura de soporte: 

Colocar barreras rompedoras de capilaridad (en donde se requiera)



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

Tener agua atrapada en la estructura del Pavimento produce efectos nocivos en el mismo, como pueden ser: 

Reducción de la resistencia de materiales granulares no ligados.



Reducción de la resistencia de la sub rasante.



Expulsión de finos



Levantamientos diferenciales de suelos expansivos



Expansión por congelamiento del suelo

Algunos de estos fenómenos se pueden minimizar cuando se utilizan bases estabilizadas con cemento o bases de relleno fluido. Los valores recomendados para el coeficiente de drenaje deberán estar entre 1.0 y 1.10 Para nuestro cálculo se consideró un Coeficiente de Drenaje de 1.0. Confiabilidad: La confiabilidad está definida como "la probabilidad de que un pavimento desarrolle su función durante su vida útil en condiciones adecuadas para su operación" Otra manera de entender la confiabilidad, por ejemplo es:

si se considera una confiabilidad "R" del 80%

estaríamos permitiendo que el 20% de la superficie del pavimento alcancen al final de su vida útil una serviciabilidad igual a la serviciabilidad final seleccionada en el diseño. Tipo de Pavimento Autopistas Carreteras Rurales Zonas I ndustriales Urbanas Principales Urbanas Secundarias

Confiabilidad R 95 % 80 % 70 % 65 % 60 % 50 %

Para nuestro cálculo se consideró una Confiabilidad de 60%. Como se menciona anteriormente la confiabilidad puede relacionarse con un Factor de Seguridad, a continuación se presentan los factores de seguridad aproximados a los que corresponde la confiabilidad. Estos factores de seguridad van asociados con la Desviación Estándar "So".

" MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y PEATONAL EN VARIAS CALLES DE LA ZONA URBANA DEL DISTRITO DE CAJABAMBA - PROVINCIA DE CAJABAMBA - REGIÓN CAJAMARCA " D esvi ac ió n Está n d ar So

50%

60%

0.30 0.35 0.39 0.40

1.00 1.00 1.00 1.00

1.19 1.23 1.26 1.26

Confiabilidad "R" 70% 80% 1.44 1.53 1.60 1.62

1.79 1.97 2.13 2.17

90%

95.00%

2.42 2.81 3.16 3.26

3.12 3.76 4.38 4.55

Para nuestro cálculo se consideró una Desviación Estándar de 0.40 1.04

CALCULO DEL EALS DE DISEÑO CÁLCULO DE EJES EQUIVALENTES: se ha adoptado como eje estándar o de referencia un eje simple de 8.2 toneladas (18,000 libras), determinándose los factores de equivalencia siguiendo la metodología AASHTO PROYECCIÓN DEL TRÁFICO FUTURO adoptando el del criterio económico que asume como Tasa el mismo del crecimiento del P.B.I. de los datos del Instituto Nacional de Estadística e Informática (INEI).

N.EE = 365 (IMDO 2E x Fe O 2E + IMDO 3E x Fe O 3E) x FC x Σ (1 + r)^i…………(1) Donde: N.EE = Número de repeticiones de ejes de 8.2 Tn. para un período de i años (en una dirección). IMDO 2E = Índice Medio Diario de Omnibuses de 2 ejes correspondiente al año base. IMDO 3E = Índice Medio Diario de Omnibuses de 3 ejes correspondiente al año base. FC = Factor Carril. De acuerdo a la siguiente tabla, se tiene:

Número de Carriles en Ambas Direcciones

Coeficiente de Distribución para el Carril de Proyecto (% )

2

50

4

40 - 50

6

30 - 40

Σ (1 + r)^i = Sumatoria desde el primer año del período a partir del año base al último año del período a partir del año base. r = Tasa de Crecimiento del Tráfico de Omnibuses =

3.00%

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Periodo

(1 + r)^i

1

1.03000

2

1.06090

3

1.09273

4

1.12551

5

1.15927

6

1.19405

7

1.22987

8

1.26677

9

1.30477

10

1.34392

11

1.38423

12

1.42576

13

1.46853

14

1.51259

15

1.55797

16

1.60471

17

1.65285

18

1.70243

19

1.75351

20

1.80611 27.67649

NUMERO DE EJES

TIPO DE VEHÍCULO

2

Automóvil

120.00

2

Camioneta

70.00

2

Camioneta Rural

5.00

2

Microbús

2

Ómnibus 2E

12.00

2

Camión 2E

59.00

3

Camión 3E

15.00

4

Camión 4E

-

5

Semitrailer

-

6

Tráiler

-

TOTAL

281.00

N.EE = ESAL's =

3,924,594.87 3,924,594.87

IMD

IMDO

266

15

281

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DATO DE DISEÑO: CARGA POR EJE TASA DE CRECIMIENTO PERIODO DE DISEÑO TIPO DE VEHICULO

= = =

8.2 3 20

Tn. % AÑOS

VEHICULOS POR DIA

%

POR AÑO

FACTOR CAMION

FACTOR CRECIMI.

AUTOS

120.00

42.70

43,800.00

0.0001

26.87

117.69

CAMIONETAS CAMIONES 2E. 4R.

75.00 12.00

26.69 4.27

27,375.00 4,380.00

0.0002 0.03

26.87 26.87

147.12 3,530.77

CAMIONES 2E. 6R. CAMIONES 3E o MAS

59.00 15.00

21.00 5.34

21,535.00 5,475.00

0.26 1.03

26.87 26.87

150,449.91 151,528.76

0 0 0

0.00 0.00 0.00

0.00 0.00 0.00

0.47 0.89 1.02

26.87 26.87 26.87

0.00 0.00 0.00

100.00

102,565.00

SEMI TRAYLER 3E SEMI TRAYLER 4E TRAYLER 5E EAL 8.2 TM.

281.00

305,774.25

De acuerdo a la recomendación de la AASTHO para vias de un solo carril se tomará el 100% de vehiculos Por tanto el ESALs de diseño es: ESAL's =

1.05

EAL DE DISEÑO

305,774.25

CALCULO DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO

Tren de cargas: CBR Para el diseño PERIODO DE DISEÑO EAL DE DISEÑO INDICE DE CONFIANZA INDICADOR DE SERVICIO INICIAL INDICADOR DE SERVICIO FINAL DESVIACION ESTANDAR

Donde: W18 = Zr = So = ΔPSI = Mr =

80 kN

18KIP

38.00 20 años

%

18000 LB

ESAL's = R = Po = Pt = Zr

305,774.25 60 % 4.5 1.8 0.4

Numero de carga Equibalente 18 KIP (18000 lb)

0.4 Para el 60% de confiabilidad

Desviacion Estandar =

1.26 2.7

Error estandar combinado trafico proyectado y del comportamiento proyectado Diferencia del indicador de servicio inicial y final Modulo de rescilencia

Primero calcular el modulo de resilencia de la sub rasante Mr Para CBR < ó = 7 Para 7 < CBR < ó = 20 Para CBR > 20 Para CBR =

Mr = 1,500 CBR (psi) Mr = 3,000 CBR ^ 0.65 (psi) Mr = 4326 ln CBR + 241 (psi) 38.00 %

a. b. c.

Mr= Mr= Mr=

Para nuestro caso el modulo de resilencia de la subrasante es:

psi psi 15,977.20 psi 15,977.20 psi

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Calculos Mk-SubRasante-corregido log(Esal) Zr x So log(ΔPsi/(4.5-1.5))

f(x) =

Losa Rígida 20.00 pci 5.50760 -0.10120 -0.04576

-1.83E-07

Cálculo del Espesor "D" Espesor de PAVIMENTO

Cálculo

ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO RÍGIDO-AASHTO 93 proyecto: “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y PEATONAL EN LAS CALLES VARIAS DE LLUCHUBAMBA, DISTRITO DE SITACOCHA - PROVINCIA DE CAJABAMBA - CAJAMARCA

Características del suelo de fundación Características de los Materiales Mr-Sub CBR-Sub Rasante 38 Rasante(psi)

Mr-SubBase (psi)

25000

Espesor de Sub Base =

*Mr: módulo resiliente

14252

8.00 in

DETERMINACIÓN DEL MÓDULO DE REACCIÓN EFECTIVO

Mk=

600.00 pci

Datos de Diseño ESAL's (ejes equiv. 8.2t)

3.22E+05

Serviciabilidad Inicial (pi)

4.5

Serviciabilidad Final (pt)

1.8

Confiabilidad ( R) Desviación Estándar Total (So)

60 0.40

Coeficiente de Transferencia de Carga (J)

3.2

Resistencia a Compresión Cº (f'c)

210

Coeficiente de Drenaje (Cd)

(Desplegable)

Pavimentos Rígidos entre 0.30 y 0.40 Kg/cm2 =

412

lb/pulg2

Módulo de Elasticidad Concreto (Ec)

3,115,195.77

lb/pulg2

Diferencia de Serviciabilidad (Δpsi)

2.7 -0.253

Módulo Ruptura (S'c)

Desviación Estándar Normal (Zr)

2986.90 lb/pulg2 (psi)

1

3.E+06 psi

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2.00. DISEÑO DE OBRAS DRENAJE 2.01

CONSIDERACIONES INICIALES El presente Estudio, en el Capítulo de Hidrología y Drenaje, persigue alcanzar los siguientes objetivos: 

Evaluar desde el punto de vista hidráulico, de las estructuras de drenaje existentes.



Evaluar las características hidrológicas y geomorfológicas de las quebradas y/o sub cuencas que interceptan las vías de la localidad.



Proponer las diversas obras de drenaje que requieran ser proyectadas de acuerdo a la evaluación de las estructuras existentes y a la exigencia hidrológica e hidrodinámica del área del Proyecto Vial, con la finalidad de garantizar su estabilidad y permanencia.

.02

INFORMACION METEOROLOGICA Como no se cuenta con Estación Meteorológica en la Provincia de Cajabamba, Los datos de identificación climática son los proporcionados por la Estación Meteorológica de Cajabamba: Características Climáticas de Cajabamba

MES

TEMPERATURA MEDIA AMBIENTAL MAXIMA

MINIMA

MEDIA

HUMEDAD MEDIA %

PRECIPITACION MEDIA (mm) MENSUAL

ENERO

28.70 °C

8.50 °C

18.60 °C

73.00

73.39

FEBRERO

25.50 °C

7.10 °C

16.30 °C

76.00

73.33

MARZO

32.10 °C

10.10 °C

21.10 °C

78.00

87.35

ABRIL

23.80 °C

9.30 °C

16.55 °C

78.00

51.40

MAYO

24.20 °C

9.20 °C

16.70 °C

74.00

24.88

JUNIO

25.30 °C

6.60 °C

15.95 °C

75.00

9.42

JULIO

25.60 °C

6.50 °C

16.05 °C

67.00

4.09

AGOSTO

26.40 °C

7.30 °C

16.85 °C

68.00

5.84

SEPTIEMBRE

27.60 °C

14.40 °C

21.00 °C

67.00

20.38

OCTUBRE

28.50 °C

9.20 °C

18.85 °C

71.00

63.49

NOVIEMBRE

26.70 °C

7.20 °C

16.95 °C

72.00

53.96

DICIEMBRE

27.70 °C

10.00 °C

18.85 °C

74.00

40.94

FUENTE: SENAMHI -Estación Cajabamba (Año 2016)

" MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y PEATONAL EN VARIAS CALLES DE LA ZONA URBANA DEL DISTRITO DE CAJABAMBA - PROVINCIA DE CAJABAMBA - REGIÓN CAJAMARCA " Cajabamba, tiene el privilegio de un clima variado, sus valles y sus cumbres participan de climas enteramente opuestos. En unos como dice Stiglich, se hiela el agua en los matinales; en otros se hace insoportable la vida por el calor en una y en otra se levantan pueblos como Cajabamba, de clima delicioso y parejo, que en estaciones extremas sólo acusa una variante que oscila entre los 12 y 16ºC. Los vientos fríos que bajan de 4000 m de altura como Yahuarcocha y los vientos cálidos que suben de 1000 m como Santa Rosa y demás valles, se unen a 2000 ó 3000m, neutralizando sus rigores, creando un nuevo clima, que protege grandemente la salud y favorece la producción de ricas mieses y sabrosas frutas. Existe en Cajabamba tres tipos de clima: frío, templado y cálido. En las alturas llamadas Jalcas o Punas en que la elevación pasa sobre los 3500 m, el clima es riguroso, el termómetro desciende en las noches hasta 0 y son pocas las personas que habitan en los repliegues más abrigados del terreno. Prescindiendo del peligro de las neumonías, gripe, etc.; esos climas fríos son; por lo general muy saludables.

La zona intermedia, donde se ubica la Ciudad de Cajabamba, se encuentra comprendida entre los valles y las jalcas, cuya altura varía entre los 2000 y los 35000 m; disfruta de un clima suave y primaveral; el termómetro oscila entre los 12 y 22ºC, según las horas del día y las estaciones, es clima muy sano, no reina el paludismo, y no se siente en todo el año fuertes calores no los rigores del frío. Desde el punto de vista de la pluviosidad, como en toda la región andina del Perú, se divide en dos estaciones muy marcadas: una de lluvias abundantemente fuertes durante los meses de noviembre a abril, y otra estación de sequía relativa durante el resto del año. A partir de la información consignada por la Estación Cajabamba, se tiene que el histórico pluviométrico, que en los últimos años, se han verificado variaciones significativas, con una disminución de precipitaciones que se da entre los años 2010 y 2015, situación que se ha revertido, en beneficio del agro de la provincia de Cajabamba.

" MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y PEATONAL EN VARIAS CALLES DE LA ZONA URBANA DEL DISTRITO DE CAJABAMBA - PROVINCIA DE CAJABAMBA - REGIÓN CAJAMARCA " 2.03 ANALISIS HIDROLOGICO El objetivo del presente estudio, es establecer los parámetros para el diseño del Drenaje Pluvial Urbano en EL Centro Poblado Cajabamba, que comprende la recolección, transporte y evacuación a un cuerpo receptor de las aguas pluviales que se precipitan sobre el área urbana. Consideraciones Iniciales: Para determinar el caudal de diseño se ha empleado el método racional, que es uno de los más utilizados para la estimación del caudal máximo asociado a determinada lluvia de diseño. Se utiliza normalmente en el diseño de obras de drenaje urbano y rural. Y tiene la ventaja de no requerir de datos hidrométricos para la Determinación de Caudales Máximos. La expresión utilizada por el Método Racional es:

𝑄 =

𝐶𝐼𝐴 360

Donde: 

Q: Caudal Máximo en m3/s.



C: Coeficiente de Escorrentía



I: Intensidad máxima en mm/h

Coeficientes de Escorrentía: El coeficiente de escorrentía es la relación entre la parte de la precipitación que circula superficialmente y la precipitación total, entendiendo que la parte superficial es menor que la precipitación total al descontar la evaporación, evapotranspiración, almacenamiento, etc.

" MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y PEATONAL EN VARIAS CALLES DE LA ZONA URBANA DEL DISTRITO DE CAJABAMBA - PROVINCIA DE CAJABAMBA - REGIÓN CAJAMARCA "

Para nuestro caso usaremos la tabla 1.b. Cálculo del Caudal de Diseño: 

Coeficiente de Escorrentía: Para pavimento de Concreto: C=0.80.



Intensidad Máxima: la intensidad máxima se da en el mes de marzo de acuerdo al cuadro de características climáticas de Cajabamba y es igual a 87.35 mm/día. (88mm/ (24 h). Por lo tanto I= 3.67 mm/h



Área: El área de las obras proyectadas es de 2,562.32 m2 (Calzadas Vehiculares: 4,704.58 m2; Veredas: 1,988.60 m2. Por lo tanto A= 10,000 m2 (1 Ha). Q = 0.80 x 3.67 x 1/360: 8.16 l/s

2.04 DISEÑO DE CUNETA Para el diseño de la sección de la cuneta y alcantarilla se toma como datos: Calle A: 

Q= 0.0082 m3/s



S= 0.0867m/m



B=0



Z=0.8



n=0.02



S=0.09