ÍNDICE I.
CAPITULO I ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... 4 1.1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA PROBLEMA ................................................................................ ............................................................................... 4 ................................................................. 4 1.1.1. IDENTIFICACIÓN Y LOCALIZACIÓN LOCALIZACIÓN .................................................................. 1.1.2. UBICACIÓN POLÍTICA ........................................................................................ POLÍTICA ........................................................................................ 5 ....................................................................................................... 6 1.1.3. PATRIMONIO PATRIMONIO ........................................................................................................ 1.2. DIAGNOSTICO ............................................................................................................. DIAGNOSTICO ............................................................................................................. 6 ............................................................................. 8 1.3. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA PROBLEMA .............................................................................. 1.3.1 PROBLEMA GENERAL ................................................................................................ ................................................................................................ 8 1.3.2. PROBLEMAS ESPECÍFICOS ..................................................................................... ..................................................................................... 8 1.4. OBJETIVOS GENERAL ............................................................................................... GENERAL ............................................................................................... 8 1.5. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................................. ESPECÍFICOS ............................................................................................. 8 1.6. JUSTIFICACIÓN JUSTIFICACIÓN ........................................................................................................... .......................................................................................................... 9 ............................................................................................................ 9 1.7. LIMITACIONES LIMITACIONES ............................................................................................................. 1.8. DELIMITACIÓN DELIMITACIÓN ........................................................................................................... .......................................................................................................... 10
CAPITULO II.......................................................... .......................................................................................................................... ...................................................................... ...... 11 2.1 MARCO TEÓRICO ...................................................................................................... ............................................................................................................ ...... 11 2.1.1. ANTECEDENTES ...................................................................................... ...................................................................................................... ................ 11 2.2. BASES TEÓRICAS ......................................................... .......................................................................................................... ................................................. 13 2.3. MARCO CONCEPTUAL ............................................................ ................................................................................................... ....................................... 20 2.3.1. POLIESTIRENO ............................................................... ...................................................................................................... ....................................... 20 2.3.2. BASE.............................................................. .......................................................................................................................... ............................................................ 20 2.3.3..- SUB-RASANTE ....................................................................................................... ....................................................................................................... 21 2.3.3. SUB BASE ................................................................................................................. ................................................................................................................. 21 2.3.4. SUPERESTRUCTURA DE D E UNA CARRETERA ........................................................ 22 2.3.5. SUELO ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... 22 2.3.6 CAPA DE RODADURA ........................................................ ............................................................................................... ....................................... 22 2.3.7. VOLUMEN ........................................................................................................... ................................................................................................................. ...... 22 2.3.8. VÍA........................................................ VÍA........................................................................................................................ ...................................................................... ...... 22 2.3.9. CALZADA................................................................... ................................................................................................................... ................................................ 23 2.3.10. PAVIMENTO RÍGIDO .............................................................................................. 23 2.3.11. ACERA ................................................................................ ..................................................................................................................... ..................................... 23 2.3.12. PAVIMENTO FLEXIBLE .......................................................................................... .......................................................................................... 23 2.4. HIPÓTESIS ....................................................................... ....................................................................................................................... ................................................ 23 2.5. HIPÓTESIS ESPECÍFICAS ....................................................... .............................................................................................. ....................................... 23 2.6. VARIABLES DE ESTUDIO ........................................................ ............................................................................................... ....................................... 24 2.7. OPERALIZACION DE VARIABLES ................................................................................. 25 CAPITULO III......................................................... ......................................................................................................................... ...................................................................... ...... 26 3.1. MÉTODO .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 26 3.1.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN ....................................................................................... 26 3.1.2. DISEÑO DE INVESTIGACIÓN .................................................................. .................................................................................. ................ 26 1
3.1.3. UNIDAD DE INVESTIGACIÓN .................................................................. .................................................................................. ................ 26 3.1.4. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE INVESTIGACIÓN ............................................ ............................................ 26 3.1.5. TÉCNICA ............................................................................................................. ................................................................................................................... ...... 26 3.1.6. INSTRUMENTO: ................................................................... ........................................................................................................ ..................................... 26 3.1.7. PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE DATOS D ATOS ........................................................... ........................................................... 26 3.1.8. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES ......................................................................... ......................................................................... 27 3.1.9. PRESUPUESTO ........................................................................................ ........................................................................................................ ................ 28 ¡Error! Marcador no definido. CAPITULO IV ................................................................................ ................................................................................¡Error! RESULTADOS...........................................................................¡Error! RESULTADOS........................................................................... ¡Error! Marcador no definido. 4.1 DESCRIPCIÓN ................................................................ ................................................................ ¡Error! Marcador no definido. 4.2. DIAGNOSTICO DEL ÁMBITO DE ESTUDIO ................. ¡Error! Marcador no definido. 4.3. VERIFICACIÓN DE LAS L AS OBSERVACIONES ................ ¡Error! Marcador no definido. 4.4. APLICACIONES........................................................... .............................................................. ... ¡Error! Marcador no definido. CONCLUSIONES............................................................ .......................................................................... .............. ¡Error! Marcador no definido. BIBLIOGRAFÍA............................................................................................................ BIBLIOGRAFÍA........................................... ................................................................................. ................ 29 ANEXO .................................................................. ..................................................................................................................................... ...................................................................... ... 30 FOTOS .................................................................. ..................................................................................................................................... ...................................................................... ... 32
2
PRESENTACIÓN Directora de la Escuela Profesional de Ingeniería Civil Presento el siguiente trabajo de tesis cuyo título es: CAMBIO DE CARPETA ASFÁLTICA DE LA VÍA AVENIDA COLLASUYO COLLASUYO DE ALTO VOLUMEN DE TRÁNSITO VEHICULAR DISTRITO Y PROVINCIA DE CUSCO EMPLEANDO POLIESTIRENO EXPANDIDO La Ingeniería Civil es una profesión que presta grandes servicios al ser humano, a través de obras encaminadas a ofrecerle protección, abrigo, energía para diversos fines, medios de transporte, ambientes de salubridad, medios de producción agrícola, entre otros; que son el resultado de una planificación con creatividad creatividad e imaginación, imaginación, de cálculos cuidadosos cuidadosos y de un proceso constructivo y supervisión que busca el máximo de seguridad, economía, funcionalidad funcional idad y buena apariencia. apariencia. En ese entender deseo incorporar el empleo poliestireno expandido para la construcción de vías de transporte y así tener nuevas alternativas constructivas y lograr mejores resultados en cuanto a durabilidad y sea económicamente rentable en el tiempo de uso para beneficio de nuestra región por ende en nuestro País. Cabe señalar también que el presente trabajo de investigación ha sido desarrollado
de
acuerdo
a
la
Metodología
y Técnicas
de
investigación científica. Pido disculpas por los posibles errores que podrían encontrarse en el presente trabajo. El estudiante
3
I. 1.1.
CAPITULO I
DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
El crecimiento de los mercados emergentes, la creciente urbanización, los cambios demográficos de la población, los retos que plantea el cambio climático son nuevos factores a tomar en cuenta en la construcción. El sector de la construcción tiene singular importancia en el crecimiento económico mundial. El sector construcción en Perú es muy importante ya que este sector da impulso a la economía Peruana así como brinda trabajo a muchas personas. En el Cusco se están haciendo obras importantes las cuales llevan desarrollo a todos en general. Pero muchas de estas obras tienen deficiencias constructivas desde el diseño, problemas legales, procedimientos constructivos. Y muchas de ellas no son rentables económicamente. Es así que en el empleo de vías de comunicación existen deficiencias. Por ello planteo una nueva alternativa para la construcción de vías de transporte transporte empleando el material denominado denominado "poliestireno expandido"
1.1.1. IDENTIFICACIÓN Y LOCALIZACIÓN LOCALIZACIÓN Se encuentra entre los cruces de Av. Argentina y continúa hasta llegar a la intersección con la Avenida Manantiales Atravie Atraviesa sa o su recorrido recorrido es es por las urbani urbanizac zacione ioness de Marisca Mariscall Gamarra, Gamarra, Ucchull Ucchullo o Grande, Los Andenes, Universidad San Antonio Abad de Cusco, Guadalupe, Primero de Mayo, Manuel Prado Y magisterio.
4
1.1.2. UBICACIÓN POLÍTICA La avenida Collasuyo se encuentra ubicada en la Provincia de Cusco, Distrito de Cusco CLIMA El clima cusqueño es relativamente fresco. La temperatura promedio anual fluctúa entre los 10.3°C y los 13°C (entre 50.54° y 52.34° Fahrenheit). Hay un poco de uniformidad en la temperatura entre verano e invierno. Normalmente hace frío en la noche y durante las primeras horas de la mañana aumenta considerablemente la temperatura hasta el mediodía. En los días soleados la temperatura alcanza los 20°C Cusco se halla bajo la influencia macro-climática de grandes masas de aire provenientes de la selva sur oriental, del Altiplano, e incluso de la lejana región de la Patagonia. Los vientos que llegan del Altiplano peruano-boliviano son más bien fríos y secos, al igual que los que provienen de la Patagonia, ingresando por la zona sur oriental y que por lo general suponen eventos climáticos de mayor escala. Por otro lado, los vientos locales que se generan en sus valles y en sus llanuras tienen la función de distribuir calor y humedad a lo largo del día. Los vientos de la selva sur implican inmensas masas de aire cargadas de humedad, que son 5
impulsadas por los vientos alisios del oriente. La altitud en la que se encuentra el Cusco y su proximidad al ecuador generan una variedad de climas en los que se distinguen dos estaciones bien definidas: La estación de lluvias, que va de noviembre febrero o marzo. La media de las precipitaciones anuales fluctúa entre los 600 a 1000 mm. La estación de secano, de febrero o marzo hasta octubre. Durante el mes de junio la temperatura cae frecuentemente hasta 5 o ó 7°C (23° ó 19.4°F) e inclusive puede llegar a bajo cero.
1.1.3. PATRIMONIO La Casona de Accomoco, existe esta casona colonial que se debe reubicar, en otras partes la transposición de edificaciones es una alternativa que se aplica en diversos países del mundo, para garantizar la preservación de los monumentos históricos como es el caso de la Casona de Accomoco.
1.2.
DIAGNOSTICO
La avenida Collasuyo que se encuentra ubicada en una zona estratégica para la circulación vehicular en el distrito y provincia del Cusco, esta muy dañada, presentando deformaciones que afectan la seguridad de los usuarios así también presenta fisuras muy abiertas y ramificadas, se ve claramente la insuficiencia en la capacidad estructural de la calzada por diseño constructivo, aforamiento de agua en diferentes épocas del año, desintegración de bordes del pavimento, carencia de sistema de señalización, ausencia de sumideros y alcantarillado, presencia hundimientos,
desplazamiento
del
a
carpeta
asfáltica,
de
Inadecuado
espaciamiento de veredas, inadecuada evacuación de aguas fluviales, deficiente diámetro de tuberías para aguas servidas ya que la población creció desde ese momento que se construyó la vía, deficiente sistema de abastecimiento de agua potable, presencia de abultamientos, pérdida de agregado, falla tipo piel de cocodrilo, descascaramientos y deterioro de parches Estos problemas en esta vía se deben a tráfico intenso, deficientes materiales constructivos, clima , falla en la capa y o sub capa, carencia de un sistema de drenaje adecuado, falta de espacio territorial, deficiente diseño de construcción de la mescla asfáltica o concreto, falta de mantenimiento de la vía por la entidad competente, 6
crecimiento poblacional no planificado (planificación urbana), deficiente compactación durante la construcción, excesiva plasticidad de uno de los componentes del pavimento, escaso presupuesto y habilidad constructiva, poca experiencia de los profesionales en la construcción, colapso de las alcantarillas da mayor desgaste de la carpeta asfáltica, colapso de las tuberías de aguas servidas y contaminara a los habitantes del lugar, problema social y descontento de los moradores, incomodidad para los conductores, transportistas pasajeros y peatones, desgaste debido a la acción repetida de las cargas de tránsito, depresiones por el uso de materiales inadecuados, deficiencia de liga con la capa sub yacente e insuficiente espesor de la carpeta En tal entender para una solución de estos hechos se debe emplear nuevos elementos y técnicas constructivas como el empleo de poliestireno expandido en el proceso constructivo, reubicación de la casona de Accomoco, implementar en el proyecto de construcción de la vía Collasuyo un sistema de drenaje de aguas fluviales, dar un mantenimiento periódico y rutinario de la vía, ampliar y cambiar el diámetro de tubería del sistema de aguas servidas, dotar de una óptima y adecuada señalización, ampliar el número de carriles para el uso vehicular y proponer un mayor espesor de la carpeta asfáltica por el tráfico intenso que circula, el clima, De continuar esta vía (Avenida Collasuyo) sin ser cambia o renovada se suscitaran accidentes, incomodidad, prejuicio económico a transportistas, conductores, peatones y comunidad en general para lo cual planteo la renovación o cambio de la carpeta asfáltica utilizando el POLIESTIRENO EXPANDIDO para mejorar la transitabilidad, comodidad, durabilidad en beneficio de la población en general. En esta vía denominada Av. Collasuyo se aprecia el abandono por parte de las autoridades puesto que se encuentra en un pésimo estado de conservación lo cual perjudica a los moradores por los baches, hundimientos y demás problemas que se viene dando. En época de lluvias la Av. Collasuyo presenta inundaciones en diferentes puntos o cruces con otras vías secundarias así como se aprecia la falta de alcantarillado y drenaje para evacuar las aguas fluviales, también podemos tener en cuenta para mejorar y cambiar los sistemas de agua potable, como también el alcantarillado de aguas servidas ya que por el crecimiento no planificado de las viviendas; se necesita cambiar los diámetros de tuberías otro aspecto importante es que las veredas para ambos carriles de la vía son muy estrechas y es muy 7
angosta para el tránsito peatonal. Poniendo a los transeúntes en Peligro por falta de espaciamiento para el tránsito peatonal.
1.3.
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
1.3.1 PROBLEMA GENERAL ¿Cuál es el comportamiento del poliestireno expandido en la construcción de la vía Avenida Collasuyo de alto volumen de tránsito vehicular Distrito y Provincia de Cusco?
1.3.2. PROBLEMAS ESPECÍFICOS ¿Cuál es el nivel de comportamiento al utilizar poliestireno expandido al ser usado como base de la carpeta asfáltica de la vía Avenida Collasuyo de alto volumen de tránsito vehicular Distrito y Provincia de Cusco? ¿Cuál es el nivel de comportamiento al utilizar poliestireno expandido al ser usado como sub-base de la carpeta asfáltica de la vía Avenida Collasuyo de alto volumen de tránsito vehicular Distrito y Provincia de Cusco? ¿Qué beneficios trae utilizar el poliestireno expandido en la construcción de la vía Avenida Collasuyo de alto volumen de tránsito vehicular Distrito y Provincia de Cusco?
1.4.
OBJETIVOS GENERAL
Determinar el comportamiento del poliestireno expandido en la construcción de la vía Collasuyo de alto volumen de tránsito vehicular Distrito y Provincia de Cusco
1.5. 1. 5.
OBJETIVOS OBJETIVOS ESPECÍFICOS ESPECÍFICOS
Identificar el nivel de comportamiento al utilizar poliestireno expandido al ser usado como base de la carpeta asfáltica de la avenida Collasuyo de alto volumen de tránsito vehicular Distrito y Provincia Pr ovincia de Cusco Identificar el nivel de comportamiento al utilizar poliestireno expandido al ser usado como sub-base de la carpeta asfáltica de la avenida Collasuyo de alto volumen de tránsito vehicular Distrito y Provincia de Cusco Establecer los beneficios que trae utilizar el poliestireno expandido en la 8
construcción de la avenida Collasuyo de alto volumen de tránsito vehicular Distrito y Provincia de Cusco.
1.6.
JUSTIFICACIÓN
El presente trabajo de investigación tiene como objetivo principal el interés de conocer como el POLIESTIRENO EXPANDIDO tiene un gran potencial para ser empleado en nuestra región ya que puede ser económicamente rentable y también beneficioso ya que el Cusco presenta diferentes tipos de suelo tal es el caso de la Avenida Collasuyo. El desarrollo constante y el incremento de las vías de alto volumen de tránsito en el Perú y el Cusco se está llevando cada vez más por tal motivo planteo el empleo del uso de poliestireno expandido La importancia de la investigación investigación radica en que con el uso de este material se obtiene buenos resultados sobre todo empleando en suelos pobres y /o de baja capacidad de soporte que ara que el terreno donde se construya la estructura sea de mayor productividad y mejor rendimiento , porque este material tiene muchas ventajas partiendo de su economía , fácil transporte por maquinaria y personas en obra, así mismo este tipo de construcción contribuirá al desarrollo planificado y duradero de nuestra vías de transporte , teniendo mayores alternativas constructivas en el caso de diseño y construcción de vías de alto volumen de tránsito vehicular. También la presente investigación será un aporte para futuras investigaciones que se realicen sobre este tema en particular. Así como en futuras vías similares que se proyecte a largo de nuestra región de Cusco El presente trabajo se realiza para mejorar el sistema constructivo en vías de alto volumen de tránsito vehicular vehicular y así así lograr un mejor
nivel de vida de los
pobladores En el aspecto metodológico se contrastará la aplicación aplicación secuencial
y
metodológica del estudio a partir de la observación del objeto en la realidad, la precisión de una muestra, su análisis y contrastación en laboratorio.
1.7.
LIMITACIONES
Toda investigación tiene limitación y algunas pueden quedar implícitamente discretas en otros aspectos de la formulación del problema, pero es necesario plantear estas limitaciones con la mayor claridad posible. Las limitaciones pueden obedecer a varias razones entre las cuales estarían: área geográfica, 9
época o periodo
tiempo disponible, recursos utilizados, Método o técnicas
empleadas, tipo cantidad y calidad de los datos e información obtenida. Etc. La presente investigación
tiene las siguientes limitaciones: instrumentos
tecnológicos para realizar pruebas in situ y en laboratorios especializados. También acceso a tesis y trabajos de investigaciones similares y confiables Las conclusiones a las que arribé son generalizables solo al ámbito de estudio y /o situaciones similares
1.8.
DELIMITACIÓN
El presente proyecto de tesis estará enmarcado en el ámbito regional del departamento de Cusco. En el área de vías de comunicación de alto volumen de tránsito vehicular en los sectores denominados Mariscal Gamarra, Ucchullo Grande, Los Andenes, Universidad San Antonio Abad de Cusco, Guadalupe, Primero de Mayo, Manuel Prado Y magisterio, todos pertenecientes al distrito de Cusco.
10
CAPITULO II 2.1 MARCO TEÓRICO 2.1.1. ANTECEDENTES ANTECEDENTES 1.- tesis presentada por: Carlos Geovanny Almeida Ávila, intitulado: “uso de bloques de poliestireno expandido en terraplenes” año 2014
Universidad central De Ecuador, Carrera de Ingeniería Civil. Cuyo trabajo concluye (se escogió las 3 conclusiones mas representativas) I.- Se concluye que los bloques bloques de de poliestireno poliestireno expandido expandido
(GEOFOAM),
pueden ser por sus características aplicadas a una variedad de problemas de ingeniería, en particular sobre terrenos blandos. II.- Se realizaron evaluaciones de asentamientos generados por dos terraplenes, el primero conformado por materiales convencionales y el segundo conformado por los bloques de poliestireno, concluyendo que los asentamientos disminuyen considerablemente alrededor del 65 % -70 % III.- Los procesos de construcción utilizando los GEOFOAM son menos complicados, más rápidos y causan menor impacto. IV.- Por su costo es importante evaluar su uso en la construcción de terraplenes, analizando las facilidades constructivas, tiempos, y comportamiento a largo plazo. 2.- Libro de título: GEOFOAM en la ingeniería Vial: Una alternativa A Considerar. Por: Ing. Carlos Brum, Profesor de mecánica en la universidad de Montevidec De lo cual podemos resumir: El EPS es extremadamente durable en la tierra. Esto ha sido confirmado en experiencias durante más de 20 años con EPS en aplicaciones como relleno liviano. El EPS no es peligroso para aguas freáticas, no actúa como un factor contaminante El método GEOFOAM ha sido probado durante más de treinta años en el mundo y ha dado lugar a proyectos exitosos en todo el mundo Miles de kilómetros de carreteras se han construido con este procedimiento estando sometidas a intensas cargas de tráfico tanto en magnitud como en frecuencia de aplicación y prestan servicio en la actualidad en excelentes 11
condiciones estructurales 3.- Tesis presentada por: Francisco Javier González Madariaga; tesis cuyo tema es: CARACTERIZACIÓN DE MEZCLAS DE RESIDUOS DE POLIESTIRENO EXPANDIDO (EPS) CONGLOMERADOS CON YESO O ESCAYOLA, SU USO EN LA CONSTRUCCIÓN UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE CATALUNYA Escuela
Técnica
Superior
de
Ingenieros
Industriales
de
Barcelona
Departamento de Proyectos de Ingeniería Doctorado en Proyectos de Innovación Tecnológica en la Ingeniería del Producto y Proceso Barcelona, diciembre del 2005. Se concluye: El ensayo comprobó la mayor tendencia a absorber agua de los nuevos materiales comparada con la absorción de las probetas de referencia (25% o más) y las comerciales (2,5% o más). Por otra parte la migración del agua absorbida hacia el exterior se da más rápidamente en los nuevos materiales, lo cual puede representar una ventaja para la recuperación de sus propiedades de resistencia cuando ha terminado la inmersión 4.- REVISTA: El uso de poliestireno expandido en obras de ingeniería civil. El EPS se puede emplear en en muchas muchas aplicaciones aplicaciones constructivas como, por ejemplo, aligerarte en proyectos de ingeniería civil o como relleno ligero en la construcción de carreteras y ferrocarriles. Se menciona o concluye lo siguiente: I.- El EPS está indicado para terrenos de poca capacidad portante. Con su aplicación, además de reducirse los asentamientos, se evitan los trabajos de consolidación del terreno. II.- El relleno con EPS evita riesgos de asentamientos diferenciales y disminuye la presión del terreno (fuerzas (f uerzas horizontales) sobre la estructura (en puentes) III.- Se utiliza para absorber otras vibraciones producidas por transportes urbanos, como tranvías. Los bloques de EPS se colocan bajo la grava en la que se asientan las vías, facilitando el drenaje y minimizando las vibraciones. IV.- Esta es la aplicación más antigua y experimentada del uso del EPS en el campo de la ingeniería civil. El poliestireno expandido evita fenómenos de hinchamiento por congelación (protección frente a heladas). V.- Con el uso de EPS se reducen los movimientos de tierra y se minimiza el 12
impacto ambiental sobre el terreno. Asimismo, permite construir taludes verticales (construcción de carreteras de montaña) VI.- En estos casos, el poliestireno expandido evita riesgos de asentamiento diferenciales. También permite realizar taludes verticales cuando hay poca disponibilidad de espacio. (Aplicación de carreteras)
2.2. BASES TEÓRICAS POLIESTIRENO EXPANDIDO (EPS) Se define técnicamente como: "Material plástico celular y rígido fabricado a partir del moldeo de perlas pre expandidas de poliestireno expandible o uno de sus copolímeros, que presenta una estructura estructura celular cerrada y rellena de aire". (1) Gibson y Ashby, 1999 1999 Se confirma confirma el concepto dado por
Carlos G. Almeida Almeida A. donde dice:
Poliestireno expandible que se denomina habitualmente como perlas o resina, es de forma esférica con diámetros en el intervalo de 3,0 mm a 0,2 mm (de grano grueso a la arena fina de tamaño). Las perlas translúcidas tienen una consistencia sólida con una gravedad especifica ligeramente mayor que uno. Las cuales se la clasifican en varias categorías de dimensión de venta final a los moldeadores. El tamaño de la perla no afecta a las propiedades mecánicas geotécnicamente pertinentes del producto final (EPS), sin embargo si se afecta a la apariencia del EPS y que indirectamente puede afectar a las propiedades térmicas.
La distribución de esferas y celdas del poliestireno expandido es similar en todas las direcciones, por esto se considera que el material es estructuralmente isotrópico. Sin embargo, embargo, durante el proceso de moldeo de los bloques, bloques, las esferas cercanas a la superficie pueden sufrir deformaciones diferentes en cada dirección (Masso Moreu and Mills, 2004). La abreviatura EPS deriva del inglés Expanded PolyStyrene. Este material es 13
conocido también como Telgopor o Corcho Blanco. Poliestireno Historia En 1831 un líquido incoloro, el estireno, fue aislado por primera vez de una corteza de árbol. Hoy día se obtiene mayormente a partir del petróleo. El poliestireno fue sintetizado por primera vez a nivel industrial en el año 1930. Hacia fines de la década del 50, la firma f irma BASF (Alemania) por iniciativa del Dr. F. Stastny, desarrolla e inicia la producción de un nuevo producto: poliestireno expandible, bajo la marca Styropor. Ese mismo año fue utilizado como aislante en una construcción dentro de la misma planta de BASF donde se realizó el descubrimiento. Al cabo de 45 años frente a escribanos y técnicos de distintos institutos europeos, se levantó parte de ese material, y se lo sometió a todas las pruebas y verificaciones posibles. La conclusión fue que el material después de 45 años de utilizado mantenía todas y cada una de sus propiedades intactas. Propiedades y características poliestireno expandido Densidad Los productos y artículos terminados en poliestireno expandido se caracterizan por ser extraordinariamente ligeros aunque resistentes. En función de la aplicación las densidades se sitúan en el intervalo que va desde los 10kg/m3 hasta los 35kg/m3. Color El color natural de poliestireno expandido es blanco, esto se debe a la refracción de la luz. Resistencia mecánica La densidad del material guarda una estrecha relación con las propiedades de resistencia mecánica. Los gráficos a continuación muestran los valores alcanzados sobre estas propiedades en función de la densidad aparente de los materiales de poliestireno expandido. Aislamiento térmico Los productos y materiales de poliestireno expandido presentan una excelente capacidad de aislamiento térmico. De hecho, muchas de sus aplicaciones están directamente relacionadas con esta propiedad: por ejemplo cuando se utiliza como material aislante de los diferentes cerramientos de los edificios o en el 14
campo del envase y embalaje de alimentos frescos y perecederos como por ejemplo las cajas de pescado. Esta buena capacidad de aislamiento térmico se debe a la propia estructura del material que esencialmente consiste en aire ocluido dentro de una estructura celular conformada por el poliestireno. Aproximadamente un 98% del volumen del material es aire y únicamente un 2% materia sólida (poliestireno), siendo el aire en reposo es un excelente aislante térmico. La capacidad de aislamiento térmico de un material está definida por su coeficiente de conductividad térmica que en el caso de los productos de EPS varía, al igual que las propiedades mecánicas, con la densidad aparente. Comportamiento frente al agua y vapor de agua. El poliestireno expandido no es higroscópico, a diferencia de lo que sucede con otros materiales del sector del aislamiento y embalaje. Incluso sumergiendo el material completamente en agua los niveles de absorción son mínimos con valores oscilando entre el 1% y el 3% en volumen (ensayo por inmersión después de 28 días). Al contrario de lo que sucede con el agua en estado líquido el vapor de agua sí puede difundirse en el interior de la estructura celular del EPS cuando entre ambos lados del material se establece un gradiente de presiones y temperaturas. Estabilidad dimensional. Los productos de EPS, como todos los materiales, están sometidos a variaciones dimensionales debidas a la influencia térmica. Estas variaciones se evalúan a través del coeficiente de dilatación térmica que, para los productos de EPS, es independiente de la densidad y se sitúa en los valores que oscilan en el intervalo 5-7 x 10 -5 K -1, es decir entre 0,05 y 0,07 mm. Por metro de longitud y grado Kelvin. A modo de ejemplo una plancha de aislamiento térmico de poliestireno expandido de 2 metros de longitud y sometida a un salto térmico de 20 º C experimentará una variación en su longitud de 2 a 2,8 mm. Estabilidad frente a la temperatura. Además de los fenómenos de cambios cambios dimensionales por efecto de la variación de temperatura descritos anteriormente el poliestireno expandido puede sufrir variaciones o alteraciones por efecto de la acción térmica. t érmica. 15
El rango de temperaturas en el que este material puede utilizarse con total seguridad sin que sus propiedades se vean afectadas no tiene limitación alguna por el extremo inferior (excepto las variaciones dimensionales por contracción). Con respecto al extremo superior el límite de temperaturas de uso se sitúa alrededor de los 100ºC para acciones de corta duración, y alrededor de los 80ºC para acciones continuadas y con el material sometido a una carga de 20 kPa. Comportamiento frente a factores atmosféricos. La radiación ultravioleta es prácticamente es el único factor que reviste importancia. Bajo la acción prolongada de la luz UV, la superficie del EPS se torna amarillenta y se vuelve frágil, de manera que la lluvia y el viento logran erosionarla. Dichos efectos pueden evitarse con medidas sencillas, en las aplicaciones de construcción con pinturas, revestimientos y recubrimientos. Propiedades biológicas de EPS El poliestireno expandido no constituye substrato nutritivo alguno para los microorganismos. Es imputrescible, no enmohece y no se descompone. No obstante, en presencia de mucha suciedad el EPS puede hacer de portador de microorganismos, sin participar en el proceso biológico. Tampoco se ve atacado por las bacterias del suelo. Los productos de EPS cumplen con las exigencias sanitarias, con lo que pueden utilizarse con seguridad en la fabricación de artículos de embalaje de alimentos. El EPS no tiene ninguna influencia medioambiental perjudicial, no es peligroso para las aguas. Se pueden adjuntar a los residuos domésticos o bien ser incinerados. Comportamiento frente al fuego Las materias primas del poliestireno expandido son polímeros de estireno que contienen una mezcla de hidrocarburos de bajo punto de ebullición como agente de expansión. Todos ellos son materiales combustibles. El agente de expansión se volatiliza progresivamente en el proceso de transformación. El 10 % residual requiere de una fase de almacenamiento durante un tiempo función de las especificaciones del producto: dimensiones, 16
densidad, etc. En caso de manipulación de productos sin esta fase de almacenamiento se tomarán medidas de prevención pr evención contra incendios. Al ser expuestos a temperaturas superiores a 100 ºC, los productos de EPS empiezan a reblandecerse lentamente y se contraen, si aumenta la temperatura se funden. Si continua expuesto al calor durante un cierto tiempo el material fundido emite productos de descomposición gaseosos gaseosos inflamables. En ausencia de un foco de ignición los productos de descomposición descomposición térmica no se inflaman hasta alcanzar temperaturas del orden de los 400 - 500 ºC. PROPIEDADES QUÍMICAS DEL POLIESTIRENO EXPANDIDO El poliestireno expandido es estable frente a muchos productos químicos. Si se utilizan adhesivos, pinturas disolventes y vapores concentrados de estos productos, hay que esperar un ataque de estas substancias. En la siguiente tabla se detalla más información acerca de la estabilidad química del poliestireno expandido. SUSTANCIA ACTIVA
ESTABILIDAD
Solución salina/ Agua de mar
Estable: el EPS no se destruye con una acción prolongada
Jabones
y
soluciones
de Estable: el EPS no se destruye con una acción
tensioactivos
prolongada
Lejías
Estable: el EPS no se destruye con una acción prolongada
Ácidos diluidos
Estable: el EPS no se destruye con una acción prolongada
Ácido clorhídrico (al 35%), Estable: el EPS no se destruye con una acción ácido nítrico (al 50%) Ácidos
concentrados
prolongada (sin No estable: El EPS se contrae o se disuelve
agua) al 100% 17
Soluciones alcalinas
Estable: el EPS no se destruye con una acción prolongada
Disolventes
orgánicos No estable: El EPS se contrae o se disuelve
(acetona, esteres,..) Hidrocarburos
alifáticos No estable: El EPS se contrae o se disuelve
saturados Aceites de parafina, vaselina vaselina
Relativamente
estable:
en
una
acción
prolongada, el EPS puede contraerse o ser atacada su superficie Aceite de diesel
No estable: El EPS se contrae o se se disuelve
Carburantes
No estable: El EPS se contrae o se disuelve
Alcoholes (metanol, etanol)
Estable: el EPS no se destruye con una acción prolongada
Aceites de silicona
Relativamente
estable:
en
una
acción
prolongada, el EPS puede contraerse o ser atacada su superficie
Resistencia de los diferentes tipos de poliestireno expandido a los agentes químicos Agentes
EPS Standard
Tipo EPS
EPS
Difícilmente
Resistente
Inflamable
a los Aceites Diesel
Agua
+
+
+
Agua de mar
+
+
+
18
Ácido Clorhídrico al 36%
+
+
-
Ácido sulfúrico al 95%
+
+
-
Ácido fosfórico al 90%
+
+
-
Ácido nítrico al 68 %
+
+
-
Acido fórmico al 80 %
+
+
-
Ácido acético al 70 %
+
+
-
Hidróxido sódico al 40 %
+
+
+
Hidróxido potásico al 50 %
+
+
+
Agua amoniacal al 25 %
+
+
+
Alcohol metílico
+
+
+
Alcohol etílico
+
+
+-
Alcohol propílico
+
+
+-
Bencina para barnices, aceite +
+
+-
contiene -
-
+
Éter acético
-
-
-
Benceno
-
-
-
Tetracloruro de carbono
-
-
-
Éter y disolventes orgánicos
-
-
-
Diesel Carburante
que
benceno
+
Estable
19
+-
Limitadamente Estable
-
Inestable
2.3. MARCO CONCEPTUAL 2.3.1. POLIESTIRENO El poliestireno (PS) es un polímero termoplástico que se obtiene de la polimerización del estireno monómero. Existen cuatro tipos principales: el PS cristal o GPPS (del inglés: General Purpose Polystyrene), que es transparente, rígido y quebradizo; el poliestireno de alto impacto o HIPS (del inglés: High Impact Polystyrene), resistente al impacto y opaco blanquecino, el poliestireno expandido o EPS (del inglés: Expandable Polystyrene; PSE en francés), muy ligero, y el poliestireno extruido, similar al expandido pero más denso e impermeable. Las aplicaciones principales del PS anti choque y el PS cristal son la fabricación de envases mediante extrusión-termoformado, y de objetos diversos mediante moldeo por inyección. Las formas expandidas y extruida se emplean principalmente como aislantes térmicos en construcción y para formar coquillas de protección en los embalajes de objetos frágiles para protegerlos. El EPS también es utilizado para la producción de cajas de pescado o neveras para el transporte de vacunas, por su capacidad aislante.
2.3.2. BASE Esta capa tiene por finalidad, la de absorber los esfuerzos trasmitidos por las cargas de los vehículos y, además, repartir uniformemente Estos esfuerzos a la sub - base y por medio de esta al terreno de fundación. Las bases pueden ser granulares, o bien estar constituidas por mezclas bituminosas o mezclas estabilizadas con cemento u otro ligante. El material pétreo que se emplea en la base, debe llenar los siguientes requisitos: a) Ser resistente a los cambios de humedad y temperatura. b) No presentar cambios de volumen que sean perjudiciales. c) El porcentaje de desgaste, según el ensayo de " Los Ángeles " debe ser inferior a 50. d) La fracción del material que pase el tamiz No. 40, ha de tener un Limite Liquido 20
del 25 %, y un Índice de Plasticidad inferior a 6. e) La fracción que pasa el tamiz No. 200, no podrá exceder de 1/2 y en ningún caso los 2/3 de la fracción que pasa el tamiz No. 40. f) La graduación del material de la base, es menester que se halle dentro de los límites establecido en las normas o en el pliego de especificaciones técnicas. g) El C.B.R. de diseño debe ser superior al 50 %.
2.3.3..- SUB-RASANTE a) Si el terreno de fundación es pésimo, debe desecharse el material que lo compone siempre que sea posible, y sustituirse este por un suelo de mejor calidad. b) Si el terreno de fundación es malo, habrá que colocar una sub - base de material seleccionado antes de colocar la base. c) Si el terreno de fundación es regular o bueno, podría prescindirse de la sub base.
2.3.3. SUB BASE a) Servir de drenaje al pavimento. b) Controlar o eliminar en lo posible, los cambios de volumen de elasticidad y plasticidad perjudiciales que pudiera tener el material de la sub - rasante. c) Controlar la ascensión capilar del agua proveniente de las capas friáticas cercanas o de otras fuentes, protegiendo así el pavimento contra los Hinchamientos que se producen en Épocas de helada. Este hinchamiento es causado por el congelamiento del agua capilar, fenómeno que se observa especialmente en suelos limosos, donde la ascensión del agua capilar es grande. El material de la sub - base debe ser seleccionado y tener mayor capacidad de soporte que el terreno t erreno de fundación compactado. Este material puede ser arena, grava, escoria de altos hornos o residuos r esiduos de material de cantera. Si la función principal de la sub - base es de servir de capa de drenaje, el material m aterial a emplearse debe ser granular, y la cantidad de material fino (limo y arcilla) que pase el tamiz No. 200 no será mayor del 8%.
21
2.3.4. SUPERESTRUCTURA DE UNA CARRETERA Es el conjunto de capas ejecutadas con materiales seleccionados que son colocados sobre la explanada para permitir la circulación en las debidas condiciones de seguridad y comodidad. Consta de carpeta de rodadura, base, sub-base y sub-rasante mejorada, pudiendo no existir la última capa. Para usar un material en estas capas debe cumplir con ciertos parámetros que se logran mediante algunos ensayos de control de calidad.
2.3.5. SUELO Se denomina suelo a la parte superficial de la corteza terrestre, biológicamente activa, que proviene de la desintegración o alteración física y química de las rocas y de los residuos r esiduos de las actividades de seres vivos que se asientan sobre ella.
2.3.6 CAPA DE RODADURA Su función primordial será proteger la base impermeabilizando la superficie, para evitar así posibles infiltraciones del agua de lluvia que podría saturar total o parcialmente las capas inferiores. Además evita que se desgaste o se desintegre la base a causa del tránsito de los vehículos.
2.3.7. VOLUMEN Cantidad de vehículos que pasa sobre una sección de vía durante un periodo de tiempo
2.3.8. VÍA Una carretera o ruta es una vía de dominio y uso público, proyectada y construida fundamentalmente para la circulación de vehículos automóviles. Existen diversos tipos de carreteras, aunque coloquialmente se usa el término carretera para definir a la carretera convencional que puede estar conectada, a través de accesos, a las propiedades colindantes, diferenciándolas de otro tipo de carreteras, las autovías y autopistas, que no pueden tener pasos y cruces al mismo nivel. Las carreteras se distinguen de un simple camino porque están especialmente concebidas concebidas para la circulación de vehículos de transporte. La vía pública es el espacio por el que se desplazan los conductores, conductores, peatones y 22
animales. Para que estos desplazamientos se puedan realizar con la máxima seguridad, es necesaria la colaboración entre todos los usuarios.
2.3.9. CALZADA Se denomina calzada a la parte de la calle o de la carretera destinada a la circulación de los vehículos. Se compone de un cierto número de carriles y su zona exterior (donde no se debe circular excepto en circunstancias especiales) especiales) son los arcenes o las aceras, que no pertenecen a la calzada.
2.3.10. PAVIMENTO RÍGIDO Se conoce como pavimento rígido aquél que contiene como carpeta de rodadura material de Hormigón. También podemos decir que es aquel que está constituido por una losa de hormigón que se apoya en una capa de sub-base, constituida por grava, esta capa descansa en una capa de suelo.
2.3.11. ACERA Zona longitudinal de la carretera, elevada o no, destinada al tránsito de peatones.
2.3.12. PAVIMENTO FLEXIBLE Es aquel que está elaborado por una carpeta asfáltica, construida sobre una capa de base y una capa de sub-base.
2.4. HIPÓTESIS El nivel de comportamiento del poliestireno expandido en la construcción de la vía Avenida Avenida Collasuyo es adecuada adecuada y buena para un alto volumen volumen de tránsito vehicular del Distrito y Provincia de Cusco
2.5. HIPÓTESIS ESPECÍFICAS 1.-
El nivel de comportamiento al utilizar poliestireno expandido al ser usado
como base de la carpeta asfáltica de la vía Avenida Collasuyo de alto volumen de tránsito vehicular Distrito y Provincia de Cusco es buena 2.-
El nivel de comportamiento al utilizar poliestireno expandido al ser usado 23
como sub-base de la carpeta asfáltica de la vía Avenida Collasuyo de alto volumen de tránsito vehicular Distrito y Provincia de Cusco es excelente 3.-
Los beneficios trae utilizar el poliestireno expandido en la construcción de
la vía Avenida Collasuyo de alto volumen de tránsito vehicular Distrito y Provincia de Cusco son suficientes
2.6. VARIABLES DE ESTUDIO VARIABLE INDEPENDIENTE El comportamiento del poliestireno expandido VARIABLE DEPENDIENTE Alto volumen de tránsito vehicular vehicular
24
2.7. OPERALIZACION DE VARIABLES VARIABLES
DEFINICIÓN
DIMENSIONES INDICADORES
CONCEPTUAL V1
Comportamiento
del El
poliestireno expandido
poliestireno -propiedades
expandible
se físicas
.densidad .color
produce mediante
.aislamiento
la
térmico
polimerización
de un monómero de
estireno
presencia peróxido
Propiedades .imputresible
en biológicas
. no enmohece
de
.
como
no
descompone
catalizador. V2
Comportamiento de la Esta capa tiene por -Resistencia
. solidez
base
finalidad absorber
.rigidez
los esfuerzos
. elasticidad
transmitidos
por -calidad
Simetría
las cargas de los
Fineza
vehículos
Espesor
y, -peso
además,
Humedad
repartir
agua
uniformemente estos esfuerzos a la sub-base y al Terreno
de
fundación. V3
Comportamiento de la Es la capa de Resistencia
. solidez
sub base
material
.rigidez
seleccionado que Calidad
. elasticidad
se coloca encima
Simetría
de la subrasante.
Fineza Peso
Espesor Humedad agua 25
CAPITULO III 3.1. MÉTODO 3.1.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN La presente investigación es de carácter cuantitativo, de nivel aplicativo
3.1.2. DISEÑO DE INVESTIGACIÓN La presente investigación asume el diseño experimental propositivo, en cuanto se probará y comprobara la influencia de una variable sobre la otra con pruebas sucesivas
3.1.3. UNIDAD DE INVESTIGACIÓN En el presente estudio se tomara como unidad de investigación la muestra de poliestireno expandido en la zona de la vía Avenida Collasuyo Distrito y Provincia de Cusco.
3.1.4. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE INVESTIGACIÓN La presente investigación asume técnicas e instrumentos de investigación lo siguiente:
3.1.5. TÉCNICA La observación objetiva
3.1.6. INSTRUMENTO: En la presente investigación se tiene como instrumento de recojo de datos los siguientes: Guía de observación Ficha de verificación
3.1.7. PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE DATOS Se efectuara mediante la estadística descriptiva y la estadística inferencial cuyos resultados se presentan mediante tablas y figuras.
26
3.1.8. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES ACTIVIDADES FECHA 2015 JUN Elección
de x
JUL
AGO
SET
OCT
NOV
DIC
x
tema Diagnostico
x
x
P.O.I.
x
Definición del
x
problema
x
de
investigación Análisis
de
x
de
x
Redacción del
x
objetivos Análisis variables borrador final
27
3.1.9. PRESUPUESTO RECURSOS
P.U.
PRESUPUESTO TOTAL
1
Materiales
de
400
escritorio 2
laboratorios
5
2500
3
Laptop
1
3500
4
Tramites
5
anillados
6
Movilidad
350
7
Cámara
350
1500 6
120
fotográfica 8 total
otros
100 8820
28
BIBLIOGRAFÍA WWW.USO-DEL-EPS-EN-OBRAS-DE-INGENIERIA-CIVIL.pdf WWW.T-UCE-0011-131-POLIESTIRENO%20EN%20TERRAPLENES.pdf WWW.web_descarga_161_geofoam%20EN%20ING.%20VIAL.pdf WWW.UNICEL-CONCEPTOS%20BASICOS%20DE%20POLIESTIRENO.pdf Ciencia De Los Materiales, Tema: Poliestireno Expandido [EPS] (Unicel) AÑO 2012 PAVIMENTOS CON POLÍMEROS RECICLADOS
PAVIMENTOS CON
POLÍMEROS RECICLADOS. DE LINA MARCELA RAMÍREZ JIMÉNEZ .ESCUELA
DE
INGENIERÍA
DE
ANTIOQUIA-INGENIERÍA
CIVIL-ENVIGADO-2011 UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE CATALUNYA- Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de Barcelona -Departamento de Proyectos de Ingeniería Doctorado en Proyectos de Innovación-Tecnológica en la Ingeniería del Producto y Proceso-CARACTERIZACIÓN DE MEZCLAS DE RESIDUOS DE POLIESTIRENO EXPANDIDO (EPS) CONGLOMERADOS CON YESO O ESCAYOLA, SU USO EN LA CONSTRUCCIÓN-Tesis presentada por: Francisco Javier González Madariaga-2005
Program, N. C. "Guidilene " Guidilene and Recommended Standard for geofoam applications". Washington, (2004).
29
DIAGNOSTICO 1.-
La carpeta asfáltica está muy dañada
2.-
Deformación que afecta la seguridad de los usuarios (peatones y
conductores) 3.-
Fisuras muy abiertas y ramificadas
4.-
Insuficiencia en la capacidad estructural de la calzada
5.-
Afloramiento de agua
6.-
desintegración de bordes del pavimento
7.-
carencia de sistema de señalización
8.-
Ausencia de sumideros y alcantarillado
9.-
presencia de hundimientos
10.-
desplazamiento del a carpeta asfáltica
11.-
Inadecuado espaciamiento de veredas
12.-
deficiencias constructivas
13.-
Inadecuada evacuación de aguas fluviales
14.-
Inadecuado y deficiente diámetro de tuberías para aguas servidas
15.-
deficiente sistema de abastecimiento de agua potable
16.-
Presencia de abultamientos
17.-
pérdida de agregado
18.-
Falla tipo piel de cocodrilo
19.-
Descascaramientos
20.-
deterioro de parches
PRONOSTICO 1.
Debido al tráfico intenso, materiales constructivos y clima del lugar
2.
debido a los materiales constructivos y el clima
3.
Falla en la capa y sub capa y diseño
4.
Falta de espacio territorial
5.
Carencia de un sistema de drenaje adecuado
6.
Problema de origen constructivo, deficiente diseño de construcción de la
mésela asfáltica o concreto 7.
Falta de mantenimiento de la vía por la entidad competente 30
8.
Crecimiento poblacional no planificado (planificación urbana)
9.
Deficiente compactación durante la construcción
10.
Excesiva plasticidad de uno de los componentes del pavimento
11.
Escaso presupuesto y habilidad constructiva
12.
Poca experiencia de los profesionales en la construcción
13.
Colapso de las alcantarillas da mayor desgaste de la carpeta asfáltica
14.
Colapso de las tuberías de aguas servidas y contaminara a los habitantes
del lugar 15.
Problema social y descontento de los moradores
16.
Incomodidad para los conductores, transportistas pasajeros y peatones
17.
Desgaste de la carpeta asfáltica
18.
Desgaste debido a la acción repetida de las cargas de transito
19.
Depresiones por el uso de materiales inadecuados, inadecuados, deficiencia de liga con
la capa sub yacente, insuficiente espesor de la carpeta 20.
Deterioro debido al tráfico intenso y el uso regular por un largo tiempo
CONTROL DEL PRONÓSTICO 1.
Emplear el poliestireno expandido en el proceso constructivo
2.
Reubicación de la casona de Accomoco
3.
Implementar en el proyecto de construcción de la vía Collasuyo un
sistema de drenaje de aguas fluviales 4.
Dar un mantenimiento periódico y rutinario de la vía
5.
Ampliar y cambiar el diámetro de tubería del sistema de aguas servidas
6.
Dotar de una óptima y adecuada señalización
7.
Ampliar el número de carriles para el uso vehicular
8.
Proponer un mayor espesor de la carpeta asfáltica
31
.
32
33
