RESUMEN EJECUTIVO ASPECTOS GENERALES OBJETIVO El objetivo del estudio es determinar las características geométricas y topográficas del lugar para lograr la construcción de una vía, mejora las condiciones técnicas de este en donde se requiera y adecuar el nivel de transitabilidad de la carretera que facilitara el acceso al área, a fin de contribuir eficazmente al desarrollo y la integración. Asimismo, en la elaboración del presente expediente técnico para la ejecución a nivel de carpeta asfáltica de la carretera Huaje – Huerta Huaraya UBICACIÓN DEL PROYECTO
UBICACIÓN GEOGRAFICA La zona de estudios se encuentra ubicada entre las coordenadas UTM, en dirección Noreste del distrito de Puno.
Km 0+600 Este Norte 8250735.77 393608.832 7
Altitud 3885.288
Km 1+200 Este Norte Altitud 8250831.5 394028.083 2 3894.18297
UBICACIÓN POLITICA La zona de estudio políticamente se encuentra ubicado en: Departamento : Puno Provincia : Puno Distrito : Puno ACCESO A LA ZONA DEL PROYECTO El acceso a la zona del proyecto por vía terrestre es, utilizando un medio de transporte urbano con ruta Universidad Nacional del Altiplano – Isla Estévez; o por la vía Puno-Juliaca viceversa, desvió Huerta Huaraya.
INFORMACION TOPOGRAFICA El terreno presenta físicamente pendientes moderadas y en tramos puntuales presenta topografía accidentada, en los cuales en épocas de lluvias se observa presencia de aguas pluviales, lodo y demás a causa de la escorrentía. Esto generalmente en los meses de Diciembre a Marzo.
MEMORIA DESCRIPTIVA
ESTADO ACTUAL DE LA CARRETERA
La carretera Huaje - Huerta Huaraya actualmente en el tramo II atraviesa un camino de herradura aproximadamente hasta la mitad del tramo a partir del cual es una carretera afirmada en regular estado de transitabilidad. Transcurre por terrenos de topografía ondulada y accidentada, no cuenta con un adecuado drenaje de las aguas pluviales, causando que el estado de la carretera empeore paulatinamente. CARACTERISTICAS TECNICAS Velocidad Directriz: 30 Km. /h Longitud Total:
2Km
Ancho de superficie de rodadura: 5.00 m. promedio Bermas laterales: Sin bermas Cunetas triangulares: Sin cunetas Radio Mínimo: 45.00 m. Pendiente Máxima: 9.00 %. Bombeo: Menor a 2.0% (en algunos sectores) CLIMA La zona de intervención del proyecto presenta un clima frío, con periodos de congelamiento en los meses de Mayo y Junio de duración variable en determinadas épocas del año. Lluvias en los meses comprendidos entre Diciembre y Marzo. DISEÑO EN PERFIL La carretera actual tiene pendientes moderadas llegando en algunos puntos Solo al 8% en 40 m por lo que no existe problema en la proyección Longitudinal o altura: La pendiente promedio es 2.53%. DISEÑO EN SECCION TRANSVERSAL El ancho promedio de la carretera se puede estimar en 5 m; en algunos puntos este ancho es de 6 m. Permitiendo cruzar y adelantar con relativo cuidado pero también hay lugares donde la carretera tiene 5.00 m. de ancho que permite cruzar y/o adelantar con ciertas restricciones.. La carretera actual no tiene pavimento, solamente tiene lastrado. No tiene bermas porque no tiene pavimento y el bombeo transversal es mínimo.
POBLACIÓN El área geográfica del proyecto tiene una concentración de la población en ambas zonas, paralelo al Km. 0+600 al 0+700. En la parte final del tramo, metros más abajo se encuentra el Centro Poblado de Uros-Chulluni.
ESPECIFICACIONES TECNICAS ASPECTOS TÉCNICOS DEL ESTUDIO GENERALIDADES El Estudio Definitivo para el Mejoramiento y Habilitación de la carretera Huaje – Huerta Huaraya, tramo II Km. 0+600 – Km. 1+200 transcurre sobre terreno de Topografía ondulada a accidentada. La longitud del trazo es de 610m. DISEÑO GEOMETRICO Y EJE DE VIA POLIGONAL DE APOYO La poligonal de apoyo fue una poligonal abierta con 4 estaciones (A, B, C, D) medida en su totalidad con el teodolito, realizando mediciones angulares verticales y horizontales. En cuanto a las cotas de los puntos de la poligonal estas fueron ajustadas de acuerdo a los valores obtenidos con el GPS y en gabinete. Los puntos de la poligonal de apoyo fueron señalizados con hitos de piedra firme, la ubicación de los puntos fue tal que pueda permitir una mayor visibilidad del área a levantar.
DISEÑO EN PLANTA Se tendrá la presencia de un PI inaccesible en la tercera curva debido a la presencia de una vivienda en dicho punto.
NIVELACION La nivelación se realizó cada 20 metros longitudinales en tangentes y cada 10 metros. Se trabajo con Nivel en la totalidad de la nivelación contando con las respectivas miras. Siendo la cota del punto de inicio para el
presente estudio, el BM ubicado paralelo al Km. 0+600 con cota 3905.000 m.s.n.m. EJE DE VIA El trazado del eje, ha sido ejecutado tratando de trazar una ruta corta, pero eficiente y también tratando de aprovechar la plataforma de la carretera dispuesta en el tramo final cumpliendo los parámetros establecidos en el Manual de Diseño Geométrico de Carreteras (DG-2001). La manifestación física de las progresivas del eje de la carretera se puede apreciar en el terreno por medio de hitos de piedra y clavos referenciados con pintura y codificados. La ubicación del PI y su referenciación fue la actividad desarrollada en primera instancia, de manera tal que se logre el alineamiento adecuado, contando con un PI inaccesible. El eje propiamente dicho de la carretera se ha materializado en campo mediante jalones a una distancia de 20 m en tangentes y 10 metros en curva. Las mediciones de los ángulos de deflexión y distancias, se realizaron con ayudade equipos electrónicos como el Teodolito, los datos fueron trasladados a equipos de cómputo para los cálculos de los respectivos elementos de curvas y coordenadas. Una vez procesado el eje en gabinete, en donde se determinó el radio para la curva a partir de la velocidad de diseño asignada, se procedió a desarrollar los datos, para realizar el estacado respectivo del eje en campo (progresivas). DESCRIPCION DE EJE Ubicación Geográfica El tramo Geográficamente se inicia en la progresiva Km. 0+600 con coordenadas: Norte 8250735.777 y Este 393608.832 a 3885.288 m.s.n.m. de la carretera Huaje – Huerta Huaraya tramo II y finaliza en el Km. 1+200 con coordenadas: Norte 8250831.52 y Este 394028.083, a 3894.18297 m.s.n.m. Descripción del Trazo del Proyecto El trazo discurre sensiblemente en forma ascendente y descendente, por terrenos de topografía ondulada del Km. 0+600 hasta el Km. 1+200 y en tramos puntuales sobre terrenos de topografía accidentada. El trazado en perfil longitudinal parte a una altitud de 3885 m.s.n.m, ubicada en el Km. 0+600 de la carretera, transcurre sensiblemente en
forma ascendente hasta la progresiva Km. 0+990, llegando con una cota igual a 3905 m.s.n.m. de donde empieza a descender hasta el final del tramo en la progresiva Km 1+210 con una cota igual a 3895.301 m.s.n.m. La clasificación de los materiales en este tramo mayoritariamente es material suelto en 71%, 25% en roca suelta y 4% en roca fija, los taludes de corte a proyectar son 1:2 a 1:4 (H:V material suelto), 1:6 y 1:8 (H:V roca suelta y 1: 10 (V:H roca fija). SECCION TRANSVERSAL DE LA VIA Las secciones transversales fueron tomadas en el campo con eclímetro en cada progresiva del eje, 20 metros a cada lado del eje sobre la topografía que atraviesa el eje. Las características de la sección es el siguiente: Plataforma: 8.4m. Ancho de calzada: 6.60 m. Cuneta: 1:2 (V: H). Talud de Corte: 1: 3 (H: V). Talud de Terraplén: 1: 1.5 (V: H). Bermas: 0.90 m. Bombeo: 2.0 % Peralte: De acuerdo a las Normas DG - 2001. Sobreancho: De acuerdo a las Normas DG – 2001 Curvas Verticales: De acuerdo a las Normas DG-2001.
ESTUDIOS DE INGENIERIA BASICA
ESTUDIO DE HIDROLOGIA INDICE
1.0 ESTUDIO DE HIDROLOGIA 1.1 GENERALIDADES 1.2 INTRODUCCIÓN 2.0 HIDROLOGÍA 2.1 FACTORES HIDROLÓGICOS EN EL DISEÑO HIDRÁULICO DE LAS OBRAS DE DRENAJE 2.2 ÁREA DEL PROYECTO - ESTUDIO DE LAS CUENCAS HIDROGRÁFICA 2.3 RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN 2.4 PRECIPITACION 2.4.1 TEMPERATURA DEL AIRE (Cº)| 2.4.2 HUMEDAD RELATIVA (Hr) 2.4.3 PRESION ATMOSFERICA 2.4.4 PRECIPITACION 2.4.5 VIENTOS 2.4.6 NIVELES DEL LAGO TITICACA 3.0 PARAMETROS GEOMORFOLOGICOS DE LAS MICROCUENCAS 3.1 PRECIPITACION AREAL 3.2 COEFICIENTE DE ESCORRENTIA 4.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 4.1 SOLUCIONES PLANTEADAS
ESTUDIO DE HIDROLOGIA CARRETERA: HUAJE- HUERTA HUARAYA
ESTUDIO DE HIDROLOGIA 1. GENERALIDADES El objetivo del presente estudio es conocer la hidrología que tiene la zona, para el sector de la carretera Huaje-Huerta Huaraya, que es del tramo: km. 0+000 – km.1+200, con la finalidad de poder evaluar el comportamiento de las quebradas existentes en dicho tramo, para así conocer las diferentes necesidades y requerimientos de obras de drenaje. Para conocer las características hidrológicas, y desarrollar los criterios adecuados y necesarios de las quebradas que presenta la zona, se realizaron los siguientes estudios. 1.2 INTRODUCCIÓN Una carretera debe estar siempre en un buen estado, y para ello se realizan todos los estudios para que no presente problemas, en el estudio Hidrológico, se toma en consideración el problema de acumulación de aguas sobre la calzada, esta procedente de las precipitaciones, aunque en pequeñas cantidades presenta un peligro para el tráfico y la estructura del pavimento, las cunetas colmatadas, todas estas dependen fundamentalmente de un sistema de drenaje. La infiltración de agua a través de la superficie de pavimento puede producir el reblandecimiento de esta y deteriorarlas la estructura de la vía carrosable, lo cual obligara a su reparación, que en muchos casos resulta ser muy costosas. 1.0 HIDROLOGIA Trata temas relacionados a las metodologías que permiten estimar los caudales de diseño de las obras que constituyen el sistema de drenaje proyectado de la carretera Partiendo del análisis de la información hidrológica y meteorológica disponible en el área de estudio, se presentan criterios de diseño y límites de aplicación de los métodos considerados, El registro y estudio de las máximas avenidas anuales permite determinar, bajo cierto supuestos, la probabilidad de ocurrencia de avenidas de una cierta magnitud. 2.1 FACTORES HIDROLÓGICOS EN EL DISEÑO HIDRÁULICO DE LAS OBRAS DE DRENAJE El factor a considerar se refiere al tamaño de la cuenca como factor hidrológico, donde el caudal aportado estará en función a las condiciones climáticas, fisiográficas, topográficas, tipo de cobertura vegetal, tipo de manejo de suelo y capacidad de almacenamiento. 2.2 ÁREA DEL PROYECTO - ESTUDIO DE LAS CUENCAS HIDROGRÁFICA
El estudio de cuencas está orientado a determinar sus características hídricas y geomorfológicas respecto a su aporte y el comportamiento hidrológico. El mayor conocimiento de la dinámica de las cuencas permitirá tomar mejores decisiones respecto al establecimiento de las obras viales. 2.3 RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN Comprende la recolección, evaluación y análisis de la documentación existente como cartografía, hidrometeorología, pluviometría en el área de estudio.
2.3.1. Información Hidrometeorológica utilizadaen el estudio. Pluviometría Las estaciones pluviométricas, localizadas en la zona de estudio o cercanas a ella, están siendo administradas por Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI), y la que se encuentra en la zona de estudio es la estación de MUÑANI Y ANANEA. Hidrometría Las quebradas que cortan el trazo de la carretera no cuentan con estaciones de medición de caudales de los ríos y sus afluentes que se ubican en el área de influencia de la carretera en casi toda su longitud, se constituyen en las principales fuentes de agua y en los principales drenes colectores. Fase de Gabinete Consiste en el procesamiento, análisis, determinación de los parámetros hidrológicos para el diseño y dimensionamiento de las obras.
2.4. PRECIPITACIÓN En el tramo en estudio no existen estaciones de aforo que permitan estimar directamente los caudales, estas serán calculadas en base a la información de las precipitaciones máximas diarias registradas en las estaciones ubicadas en el ámbito de la zona de estudio, para un periodo de 32 años. Se analizó la información de precipitaciones máximas diarias registradas en la estación meteorológica de PUNO.
Estación
Latitud Sur
Longitud Oeste
Altitud msnm
PUNO
15° 50’ 20.37”
01’ 17.65”
3875
’
En el cuadro N°1 se presenta la relación de las precipitaciones máximas registradas en estas estaciones y en la Figura Nº1, los valores de precipitación CUADRO N°01
ESTACIO N Nª
AÑOS
1
1971
31.00
2
1972
17.20
3
1973
24.20
4
1974
23.20
5
1975
18.80
6
1976
16.70
7
1977
30.40
8
1988
41.80
9
1989
52.20
10
1990
25.80
11
1991
30.30
12
1992
27.50
13
1993
17.60
14
1994
40.40
15
1995
23.60
16
1996
27.60
17
1997
24.30
18
1998
27.70
19
1999
26.60
PUNO
20
2000
31.00
21
2001
28.30
22
2002
31.00
23
2003
20.80
24
2004
24.50
25
2005
26.00
26
2006
29.20
27
2007
38.20
28
2008
21.80
29
2009
30.20
30
2010
20.70
31
2011
32.70
32
2012
20.40
2.4.1 TEMPERATURA DEL AIRE (Cº)|a temperatura del aire en la superficie es la temperatura comprendida entre 1.25 y 2 metros, sobre el nivel del suelo y es diferente a la temperatura del suelo. Generalmente se admite que esta temperatura es representativa de las condiciones a que están sometidos los seres vivos en la superficie de la tierra.
2.4.2 HUMEDA RELATIVA (%) La humedad relativa en general es baja en la cuenca del lago Titicaca con un promedio de 54%. El área de estudio que se encuentra en forma cercana a las riberas del lago Titicaca, la humedad relativa desde 62 - 65%. Durante los meses de junio a octubre la humedad del aire es por lo general igual o inferior al 50% en toda la región, mientras que en la estación de lluvias (diciembre a marzo) puede alcanzar hasta el 70%. A nivel diario, en general, la humedad relativa tiene un comportamiento inverso a la temperatura, baja al comienzo de la tarde y más elevada en la noche.
2.4.3 PRESIÓN ATMOSFÉRICA (MB) La presión atmosférica en un punto coincide numéricamente con el peso de una columna estática de aire de sección recta unitaria que se extiende desde ese punto hasta el límite superior de la atmósfera. Como la densidad del aire disminuye conforme aumenta la altura, no se puede calcular ese peso a menos que seamos capaces de expresar la variación de la densidad del aire ρ en función de la altitud z o de la presión p. Por ello, no resulta fácil hacer un cálculo exacto de la presión atmosférica sobre un lugar de la superficie terrestre; por el contrario, es muy difícil medirla, por lo menos, con cierta exactitud ya que tanto la temperatura como la presión del aire están variando continuamente.
2.4.4 PRECIPITACIÓN (mm) Las lluvias violentas pueden ocasionar importantes daños, degradación de la estructura del suelo, erosión, inundaciones, daños mecánicos en cultivos, daños de vías construidas, etc. La precipitación máxima en 24 horas, son los datos disponibles, sin recurrir a localizar las bandas de pluviógrafo, en ocasiones son más interesantes las precipitaciones máximas en períodos de tiempo más cortos, por lo que se debe acudir a sistemas de estimación.
2.4.5 VELOCIDAD DEL VIENTO (N) En la región los vientos de superficie son principalmente el resultado de los patrones locales de relieve, los cuales tienden a canalizar los vientos en direcciones específicas. En la zona del Lago Titicaca se genera además una circulación lago – tierra – lago, resultado de las diferencias de temperatura entre la tierra y la superficie acuática. Durante el día, los vientos soplan del lago hacia las riberas, debido a que la tierra se calienta más que el lago, generándose así una zona de más baja presión sobre la primera. Durante la noche se invierte la circulación, debido a que la tierra se enfría más que el lago.
2.4.6 NIVELES DEL LAGO TITICACA
Cota "0" 3809.92 m.s.n.m. Enero 1914 - Setiembre 2011
3.0 PARAMETROS GEOMORFOLOGICOS DE LAS MICROCUENCAS En lo que respecta a los parámetros geomorfológicos de las microcuencas, asociados a su capacidad de respuesta a la precipitación en forma de escorrentía superficial, se tiene como principales parámetros que contribuirá para determinar las máximas avenidas de cada microcuenca encontrada en el área de estudio, tales como son: el área de drenaje, longitud, cota máxima, cota mínima y pendiente del cauce principal. ÁREA (A) El área de la cuenca o área de drenaje es el área cerrada que está comprendido dentro del límite o divisoria de agua. El área de la cuenca es el elemento básico para el cálculo de las otras características físicas y es determinado normalmente con planímetro y expresado en kilómetros o hectáreas. Es importante mencionar que las cuencas hidrográficas con la misma área pueden tener comportamientos hidrológicos completamente distintos en función de los otros factores que intervienen. Tabla Nº 3.0 clasificación superficial de una unidad hidrográfica UNIDAD HIDROGRAFICA Microcuenca Subcuenca Cuenca
AREA (Km2) hasta 100 101 - 700 más de 700
LONGITUD DEL CAUCE PRINCIPAL (L) Es la longitud mayor de recorrido que realiza el río, desde la cabecera de la cuenca, siguiendo todos los cambios de dirección o sinuosidades, hasta un punto fijo de interés, puede ser una estación de aforo o desembocadura, expresado en unidades de longitud. PENDIENTE DEL CAUCE PRINCIPAL (S) El agua de lluvia se concentra en los lechos fluviales después de escurrir superficialmente y subterráneamente por la superficie de la cuenca en dirección a la desembocadura o salida. La pendiente del curso de agua influye en los valores de descarga de un rio de forma significativa, pues la velocidad con que la contribución de la cabecera alcanza la salida depende de la pendiente de los canales fluviales. Así, cuanto mayor la pendiente,
mayor será la velocidad de flujo y más pronunciados y estrechos los hidrogramas de avenidas. La pendiente media del cauce principal, según TAYLOR Y SCHUWARZ es la relación entre la diferencia de alturas y la longitud del curso principal.
HM
S
Hm L
Donde:
S L
=
pendiente media del cauce principal (m/m).
=
longitud del cauce principal (m).
H M ,H m
=altura máxima y mínima del lecho del río principal, referidos al nivel medio de las aguas del mar (msnm). 3.1 PRECIPITACION AREAL
1 Pm AT
n
(A * P ) i 1
i
i
Es aquella precipitación hidrológica que cae sobre una cuenca determinada. Esta precipitación se puede calcular mediante los métodos de polígono de Thiessen (Th), Polígonos de Thiessen Modificado (ThM), las Isoyetas (Iso), la media aritmética (Ma), el Inverso de la distancia al Cuadrado (IDC), los más usados en hidrología.En este caso la precipitación máxima areal, se ha determinado utilizando el método de los polígonos de Thiessen (Th), por polígonos de influencia de las estaciones meteorológicas en la zona del proyecto, teniendo en cuenta la gradiente de la pluviosidad calculada a partir de datos de las mismas estaciones.
Dónde: Pm = Pi Ai
precipitación areal. =
=
precipitación registrada en la estación i. área de influencia de la estación i.
AT n
= =
área total de la zona de estudio. número de estaciones de análisis.
Con la ubicación de las estaciones y la zona de proyecto se ha elaborado los polígonos de Thiessen. En el % ÁREA DE cuadro Nº 3.1.1, se muestran Nº ESTACIÓN INFLUENCIA los porcentajes de área de LOS influencia de cada estación en 1 UROS 25.10% la zona de estudio. 2 PUNO 74.90% Cuadro Nº 3.1.1 Porcentaje TOTAL 100% de área de influencia de las estaciones
3.2 COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA (C) La escorrentía, es decir, el agua que llega al cauce de evaluación representa una fracción de la precipitación total. A esta fracción se le denomina coeficiente de escorrentía, que no tiene dimensiones y se representa por la letra C. C
Vescorrent iaSuperfic ialTotal VprecipitadoTotal
El valor de C depende de factores topográficos, edafológicos, cobertura vegetal, etc. En la Tabla Nº 3.2.1 se presenta valores del coeficiente de escorrentía en función de la cobertura vegetal, pendiente y textura. En la Tabla Nº 3.2.2, se muestran coeficientes de escorrentía para zonas urbanas, los cuales son bastante conservadores, para que puedan ser usados para diseño. Tabla Nº 3.1 Valores del coeficiente de escorrentía Tipo de vegetación Forestal
Pendiente (%) 0-5 05-oct oct-30
Praderas
0-5 05-oct oct-30
Terrenos
0-5
Franco arenosa 0.1 0.25 0.3 0.1 0.15 0.2 0.3
Textura Franco arcillolimosa franco limosa
Arcillos a 0.3 0.35 0.5 0.3 0.35 0.4 0.5
0.4 0.5 0.6 0.4 0.55 0.6 0.6
Cultivados 05-oct oct-30
0.4 0.5
0.6 0.7
0.7 0.8
Fuente: Manual de Conservación del suelo y del agua, Chapingo, México, 1977
Tabla Nº 3.2 Valores del coeficiente de escorrentía para zonas urbanas TIPO DE AREA DRENADA Áreas comerciales Céntricas Vecindarios Áreas residenciales Familiares simples Multifamiliares separadas Multifamiliares concentrados Semi - urbanos Casas de habitación Áreas industriales Densas Espaciadas Parques, cementerios Campos de juego Patios de ferrocarril Zonas sub-urbanas Calles Asfaltadas De concreto hidráulico Adoquinadas Estacionamientos Techados
COHEFICIEN TE C 0.70 - 0.95 0.50 - 0.70 0.30 - 0.50 0.40 - 0.60 0.60 - 0.75 0.25 - 0.40 0.50 - 0.70 0.60 - 0.90 0.50 - 0.80 0.10 - 0.25 0.10 - 0.35 0.20 - 0.40 0.10 - 0.30 0.70 - 0.95 0.80 - 0.95 0.70 - 0.85 0.75 - 0.85 0.75 - 0.95
n
C A C 2 A2 ... C n An C 1 1 A1 A2 ... An
C A i 1 n
i
i
A i 1
i
Cuando la cuenca se compone de superficies de distintas características, el valor de C, se obtiene como una media ponderada, es decir:
Donde: C = coeficiente de escorrentía ponderado Ci = coeficiente de escorrentía para el área Ai Ai = área parcial i n
= numero de áreas parciales
4.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES El paisaje está cubierto con vegetales de la zona (ichu y paja), y con plantaciones de árboles de eucalipto es común la crianza de ganado ovino. El régimen de precipitación pluvial en la zona es de Diciembre a Febrero, meses en donde las precipitaciones pluviales son las más fuertes y oscilan entre 250 mm/mes – 300 mm/mes. El agua de los cursos proviene de los escurrimientos de las precipitaciones, de las escorrentías superficiales y sub superficiales. Se ha considerado la instalación de una alcantarilla, entre el km 0+600 – km 1+200. De tipo TMC, Con diámetro comercial ₵48”. La instalación horizontal de la alcantarilla deberá seguir la orientación de la quebrada pero con diferente pendiente. Se deja a consideración del jefe de proyecto la decisión de modificar o ampliar los resultados del presente estudio.
4.1 SOLUCIONES PLANTEADAS El presente Estudio ha contemplado el reemplazo de todas las obras de drenaje existentes y la proyección de nuevas estructuras que garanticen el funcionamiento del sistema de drenaje en concordancia a la demanda hidrológica y característica geomorfológica de la zona en estudio. Desde el punto de vista hidráulico se proponen diseños que proporcionen obras de drenaje lo más eficiente posible, cumpliendo con los requerimientos según
sea el caso, de durabilidad y de una adecuada capacidad hidráulica, que al mismo tiempo guarden una relación entre rentabilidad y conservación con el medio ambiente. Estas obras están destinadas a constituirse, en conjunto, como los sistemas que drenarán los flujos de agua libres de la zona.
ESTUDIO DE SUELOS Y PAVIMENTOS CARRETERA: HUAJE- HUERTA HUARAYA INDICE 1.0GENERALIDADES 1.1 INTRODUCCION 1.2 OBJETIVO 1.3 UBICACIÓN DEL PROYECTO 1.4 CLIMA 2.0 CARACTERISTICAS DEL TRAMO EN ESTUDIO 2.1 EVALUACION DEL TRAMO II 3.0 ESTUDIO DE SUELOS 3.1TRABAJO DE CAMPO 3.2 ENSAYOS A LAS MUESTRAS DE SUELO
ESTUDIO DE SUELOS Y PAVIMENTOS PARA EL MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA: HUAJE- HUERTA HUARAYA TRAMO II: Km 0+600 – Km 1+200 1.0 GENERALIDADES 1.1INTRODUCCION La plataforma conformada por la capa de Afirmado y los suelos de subrasante del actual Tramo: Km. 0+600 - Km. 1+200, perteneciente a la nueva habilitación empalmando con un afirmado existente de la carretera Huaje – Huerta Huaraya, están compuestos por suelos variables (finos, arenas y gravas), presentando características físico-mecánicas y químicas diferentes, asimismo los materiales de las canteras y fuentes de agua, por ello se han realizado trabajos de campo, laboratorio y gabinete, con la finalidad de procesar, identificar e interpretar cada uno de los resultados, los cuales formarán parte del Expediente Técnico del Estudio de la presente habilitación. Ante lo expuesto, el presente proyecto ha considerado igual periodo de vida útil para todas las estructuras proyectadas entre ellas los pavimentos materia del presente estudio, sin embargo ante la posibilidad de incremento del tráfico desviado, ya que la carretera debe funcionar como una vía de evitamientode la ruta Puno-Juliaca y Juliaca-Puno, se recomienda diseñar el pavimento considerando este aspecto asi como para una vida útil acorde con el periodo de vida de la vía que se ejecuta por tramos. 1.2
OBJETIVO El objetivo del presente estudio, es tener los elementos básicos para diseñar un pavimento con una estructura resistente, para permitir una adecuada serviciabilidad a los usuarios durante el período de vida de diseño, teniendo en cuenta las características geométricas, el comportamiento del terreno natural, el aporte estructural (SN) del afirmado de la carretera existente y el tránsito pasante actual y el generado en el futuro dentro del lapso de tiempo de diseño. En este caso el nivel de la superficie de rodadura será contemplando una Carpeta Asfáltica en Caliente (MACS) y los denominados sectores críticos por problemas de Geotecnia a nivel de reemplazo del suelos inapropiado por un enrocado o relleno estructural.
1.3 UBICACION DEL PROYECTO UBICACIÓN GEOGRAFICA La zona de estudios se encuentra ubicada entre las coordenadas UTM, en dirección Noreste del distrito de Puno. Km 0+600 Este Norte Altitud 393608.83 8250735.77 3885.28 2 7 8
Km 1+200 Este Norte Altitud 394028.08 8250831.5 3894.1829 3 2 7
UBICACIÓN POLITICA La zona de estudio políticamente se encuentra ubicado en: Departamento : Puno Provincia : Puno Distrito : Puno ACCESO A LA ZONA DEL PROYECTO El acceso a la zona del proyecto por vía terrestre es, tomando una combi de la ruta Universidad Nacional del Altiplano – Isla Estévez; o por la vía Puno-Juliaca viceversa, desvió Huerta Huaraya. 1.4 CLIMA El clima es frío con dos estaciones climáticas características, las cuales son modificadas por la topografía, dando un clima cordillerano y un clima altiplánico. EL CLIMA ALTIPLANICO De abril a noviembre período seco, con un clima frígido principalmente por la noche, con descensos de temperatura muy fuertes que llegan hasta -10°C en forma normal, por lo que se da el fenómeno común de las heladas; en el día es soleado y tibio, pero los vientos son intensos y provienen del sur, las precipitaciones son muy esporádicas. De diciembre a marzo con fuertes precipitaciones pluviales, acompañado de tempestad, nevadas y granizo, temperaturas medias de 03 y 12°C. El promedio de precipitación es de 300 a1,000 mm, notándose una elevación de la temperatura ambiental. EL CLIMA CORDILLERANO Puede ser sub dividido en dos tipos Puna y valle:
El clima puna tiene un régimen de estaciones similares al altiplano, teniendo los meses más fríos entre mayo y setiembre con temperaturas que descienden hasta los -15ºC bajo cero. Durante el transcurso de este periodo, se registró una temperatura mínima de 22ºC bajo cero. Las precipitaciones pluviales máximas se dan entre setiembre y marzo y entre abril y agosto se registra la menor pluviosidad.
2.0 CARACTERISTICAS DEL TRAMO EN ESTUDIO 2.1 EVALUACION DEL TRAMO II 0+600 al 1+200: Las evaluaciones se han realizado en época de lluvias, es decir en el estado más crítico que podrá soportar la nueva habilitación de carretera que se encontrara a nivel de superficie de rodadura compuesto de material granular. Las evaluaciones superficiales de campo nos indican que el tramo tiene varios subtramos, según el estado de deterioro observado ocularmente de la capa de rodadura existente, en este caso a lo largo de todo el tramo la capa de rodadura existente tiene el mismo comportamiento, debido a la falta de mantenimiento. 3.0 ESTUDIO DE SUELOS 3.1 TRABAJOS DE CAMPO Los trabajos de campo consistieron en la toma de muestras y datos de los suelos mediante calicatas a cielo abierto, definiendo los estratos y la subrasante (terreno natural o relleno), teniendo como referencia el estacado del trazo actual de la carretera, con la finalidad de
evaluar y establecer las características físico-mecánicas de la subrasante (terreno natural) sobre la cual se apoyará la rasante (estructura del pavimento). Las calicatas (C) fueron ejecutadas con un espaciamiento de 500 ml y a una profundidad mínima de 1.50 m., identificando los estratos y sus espesores. Adicionalmente se han ejecutado calicatas tipo (CA) y calicatas por Geotecnia (CG), en los taludes tanto superior como inferior con fines de complementar el estudio de suelos y realizar los mejoramientos en las zonas de corte y en menor escala en las zonas de relleno dependiendo de las alturas y los números estructurales definidos en el diseño del pavimento. Resumen de trabajos de campo:
Calicatas cada 100 m. y muestreo de los suelos de cada estrato encontrado (Superficie de rodadura y subrasante). Las calicatas se han realizado alternadamente de derecha a izquierda por el ahuellamiento que deja el tráfico. Densidades de campo a la capa de subrasante y toma de muestras de suelos para el CBR cada 400m. Identificación de subtramos críticos (por suelos, drenaje, y deterioros en la actual Superficie de Rodadura). Identificación de la Napa Freática. Identificación de Subtramos de roca en la subrasante. Las muestras disturbadas de suelos, debidamente identificadas con el kilometraje y protegidas mediante recipientes adecuados (bolsas plásticas), se han trasladado y ensayado en el laboratorio de Mecánica de Suelos de la Escuela Profesional de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional del Altiplano y se han analizado y ensayado con las Normas del MTC y ASTM vigentes. 3.2 ENSAYOS A LAS MUESTRAS DE SUELOS Las muestras disturbadas extraídas en la investigación de campo, fueron procesadas en el Laboratorio de Mecánica de Suelos de la Escuela Profesional de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional del Altiplano, empleando las normas ASTM y MTC vigentes. El programa de ensayos comprendió en lo siguiente: Determinación del contenido de humedad D-2216) Análisis Granulométrico por tamizado MTC 422) Determinación del límite Líquido MTC 423) Determinación del límite Plástico D-424) Determinación Humedad-Densidad(P. Modificado) D-1557) (CBR) Método del Cuerpo de Ingenieros D-1883) Densidad de Campo (ASTM-D-1556) Clasificación de SUCS Clasificación AASHTO
MTC E 108 (ASTME 107 (ASTM-DE 110 (ASTM-DMTC E 111 (ASTMMTC E 115 (ASTM MTC E 132 (ASTMMTC E 117 ASTM-D-2487 ASTM D-3282
En cuanto a los ensayos a ejecutar, se puede realizar una breve explicación de los ensayos y los objetivos de cada uno de ellos. Cabe
anotar que los ensayos físicos corresponden a aquellos que determinan las propiedades índices de los suelos y que permiten su clasificación.
3.2.1Análisis Granulométrico por tamizado (ASTM D-421) La granulometría es la distribución de las partículas de un suelo de acuerdo a su tamaño, que se determina mediante el tamizado o paso del agregado por mallas de distinto diámetro hasta el tamiz Nº 200 (de diámetro 0.074 milímetros), considerándose el material que pasa dicha malla en forma global. Para conocer su distribución granulométrica por debajo de ese tamiz se hace el ensayo de sedimentación. El análisis granulométrico deriva en una curva granulométrica, donde se plotea el diámetro de tamiz versus porcentaje acumulado que pasa o que retiene el mismo, de acuerdo al uso que se quiera dar al agregado. Limite Liquido (ASTM D-423) y Limite Plástico (ASTM D-424) Se conoce como plasticidad de un suelo a la capacidad de este de ser moldeable. Esta depende de la cantidad de arcilla que contiene el material que pasa la malla N° 200, porque es este material el que actúa como ligante. Un material, de acuerdo al contenido de humedad que tenga, pasa por tres estados definidos: líquidos, plásticos y secos. Cuando el agregado tiene determinado contenido de humedad en la cual se encuentra húmedo de modo que no puede ser moldeable, se dice que está en estado semilíquido. Conforme se le va quitando agua, llega un momento en el que el suelo, sin dejar de estar húmedo, comienza a adquirir una consistencia que permite moldearlo o hacerlo trabajable, entonces se dice que está en estado plástico. Al seguir quitando agua, llega un momento en el que el material pierde su trabajabilidad y se cuartea al tratar de moldearlo, entonces se dice que esta en estado semi seco. El contenido de humedad en el cual el agregado pasa del estado semilíquido al plástico es el Limite Liquido (ASTM D-423), y el contenido de humedad es el que pasa del estado plástico al semi seco es el Limite Plástico (ASTM D-424).
3.4 INTERPRETACION DE RESULTADOS Los resultados de los ensayos de Laboratorio de Mecánica de Suelos, la clasificación visual de los suelos en campo nos permiten interpretar y describir las características físico-mecánicas de los suelos identificando los estratos hallados con su respectivo espesor y plasmar un Perfil Estratigráfico de la actual carretera (Superficie de Rodadura existentesubrasante), en el que se muestra la ubicación y variación tanto horizontal como vertical de cada uno de los estratos encontrados, traslapando cada 500 m., con los suelos clasificados según AASHTO y SUCS y además
realizar un análisis de la Capacidad de Soporte de los suelos de subrasante y de los suelos desfavorables. 3.5 ANALISIS DE LA CAPACIDAD DE SOPORTE DE LOS SUELOS DE SUBRASANTE Se han utilizado valores de CBR obtenidos en laboratorio cada 750 Metros, los cuales han sido procesados mediante análisis estadísticos (Método Japonés). Los CBR de los subtramos homogéneos, de acuerdo a los resultados del método Valor Relativo de Soporte de laboratorio son los siguientes: En la Sección Km. 0+600 – km 1+200 se ha obtenido estadísticamente el CBR de Diseño:
CBR = 7.93 %
DISEÑOS GEOMETRICOS PLANOS
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ALTIPLANO FACULTAD DE CIVIL INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA
CAMINOS I TEMA:
INFORME CARRETERA HUAJE HUERTA HUARALLA DOCENTE:
Ing. GUERRA RAMOS, Cesar
Edwin PRESENTADO POR: VELASQUEZ CRUZ, Judith Madeleyne MONJE YUCRA, Dennis FORAQUITA CAHUANA, Jhon Boris BARREDA TICONA, Edson JHON ABEL
COLQUE BLAS, Carlos Gabriel
PUNO – PERU – 2015
