Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniera Escuela de Ingeniera Civil

DISEO DE SALN COMUNAL ALDEA NUEVA LIBERTAD Y DISEO DE PAVIMENTO RGIDO DE LA CALLE AL REGARGAR DEL MUNICIPIO DE EL ADELANTO, JUTIAPA

Ral Samuel Lemus Colocho Asesorado por el Ing. Manuel Alfredo Arrivillaga Ochaeta

Guatemala, junio de 2006

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

FACULTAD DE INGENIERA

DISEO DE SALN COMUNAL ALDEA NUEVA LIBERTAD Y DISEO DE PAVIMENTO RGIDO DE LA CALLE AL REGARGAR DEL MUNICIPIO DE EL ADELANTO, JUTIAPA TRABAJO DE GRADUACIN PRESENTADA A LA JUNTA DIRECTIVA DE LA FACULTAD DE INGENIERA POR

RAL SAMUEL LEMUS COLOCHO ASESORADO POR EL ING. MANUEL ALFREDO ARRIVILLAGA OCHAETA AL CONFERRSELE EL TTULO DE INGENIERO CIVIL GUATEMALA, JUNIO DE 2006

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENERIA

NMINA DE JUNTA DIRECTIVA DECANO: VOCAL I: VOCAL II: VOCAL III: VOCAL IV: VOCAL V: SECRETARIA: Lic. Amahn Snchez lvarez Ing. Julio David Galicia Zelada Br. Keneth Issur Estrada Br. Elisa Yazminda Vides Leiva Inga. Marcia Ivonne Vliz Vargas Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos

TRIBUNAL QUE PRACTIC EL EXAMEN GENERAL PRIVADO DECANO: EXAMINADOR: EXAMINADOR: EXAMINADOR: SECRETARIA: Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos Ing. Ronald Estuardo Galindo Cabrera Ing. Manuel Alfredo Arrivillaga Ochaeta Ing. Oswaldo Romeo Escobar lvarez Inga. Marcia Ivonne Vliz Vargas

HONORABLE TRIBUNAL EXAMINADOR

Cumpliendo con los preceptos que establece la ley de la Universidad de San Carlos de Guatemala, presento a su consideracin mi trabajo de graduacin titulado:

DISEO DE SALN COMUNAL ALDEA NUEVA LIBERTAD Y DISEO DE PAVIMENTO RGIDO DE LA CALLE AL REGARGAR DEL MUNICIPIO DE EL ADELANTO, JUTIAPA,

tema que me fuera asignado por la Direccin de la Escuela de Ingeniera Civil, con fecha 1 de septiembre de 2005.

Ral Samuel Lemus Colocho

ACTO QUE DEDICO A:

DIOS NUESTRO SEOR

Gracias por las bendiciones recibidas a lo largo de mi vida. Ral Lemus Hernndez Consuelo Elizabeth Colocho Siliezar Por iluminarme en el camino correcto de la vida y por el sacrificio realizado para obtener ste triunfo. Reyna Elizabeth Lemus Colocho Vivian Guisela Lemus Colocho Sinthia Patricia Lemus Colocho Gracias por su apoyo incondicional. Que este trabajo sea un ejemplo para alcanzar sus metas y logros en la vida. Hctor Amilcar Cmbara

MIS PADRES

MIS HERMANAS

MIS SOBRINOS MI CUADO MIS TOS PRIMOS USTED

AGRADECIMIENTO ESPECIAL A:

Ing. Manuel Alfredo Arrivillaga Ochaeta Ing. Francisco Ramos Ing. Ronald Galindo Municipalidad de El Adelanto, Jutiapa

MIS COMPAEROS Y AMIGOS: Roberto Sequn Alejandro Gudiel Osvaldo Flores Marco Menndez Clver Muralles Ferdy Juarez (Q.E.P.D) Mlvin Axpuac Ronald Gmez Samuel Colocho Pablo Carrillo

Todas las personas que de una u otra forma elaborar ste trabajo de graduacin.

han colaborado para

NDICE GENERAL

NDICE DE ILUSTRACIONES LISTA DE SMBOLOS GLOSARIO RESUMEN OBJETIVOS INTRODUCCIN 1

V VII IX XI XIII XV

MONOGRAFA DESCRIPCIN DE LA REGIN 1.1 Descripcin geogrfica del municipio de El Adelanto 1.2 Poblacin 1.3 Aspectos climticos 1.4 Aspectos sociales 1.5 Suelo y topografa 1.6 Condiciones sanitarias existentes 1.6.1 Disposicin de excretas 1.6.2 Abastecimiento de agua potable 1.7 Energa Elctrica 1.8 Materiales de construccin 1.9 Vas de comunicacin 1.10 Servicios Pblicos 1.11 Produccin 1.12 Descripcin fsica de las aldeas de El Adelanto 1.12.1 Aldea El Trapiche 1.12.2 Aldea Nueva Libertad 1.12.3 Aldea El Zarn 1.12.4 Aldea Chinamas 1.12.5 Casero El Ixcanalar 1.12.6 Casero Las Trojas 1.12.7 Casero Cerro de Piedra 1.12.8 Casero Los Godoy

1 4 6 6 7 8 8 9 9 10 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 16

2

DISEO DE SALN COMUNAL ALDEA NUEVA LIBERTAD, EL ADELANTO JUTIAPA 2.1 Estudio de suelos para cimentaciones 17 2.1.1 Valor soporte del suelo 17 2.2 Diseo de saln comunal 18

I

2.3

Diseo arquitectnico Distribucin de espacios Alturas Tipo de estructura Anlisis Estructural 2.2.5.1 Predimensionamiento de elementos estructurales 2.2.5.2 Cargas de diseo 2.2.6 Diseo estructural 2.2.6.1 Diseo de cubierta (techo) 2.2.6.2 Diseo de vigas 2.2.6.3 Diseo de columnas 2.2.6.4 Diseo de cimiento (zapata) Presupuesto 2.3.1 Cronograma de ejecucin

2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5

18 19 19 20 21 21 21 23 23 38 40 43 48 50

3

DISEO DE PAVIMENTO RGIDO DE LA CALLE AL REGARGAR DEL MUNICIPIO DE EL ADELANTO 3.1 Levantamiento topogrfico 51 3.1.1 Planimetra 51 3.1.2 Altimetra 51 3.1.2.1 Nivelacin 52 3.1.3 Diseo en planta 52 3.1.3.1 Diseo de curvas simples 52 3.1.4 Diseo en perfil 52 3.1.4.1 Diseo de rasante 52 3.1.4.2 Diseo de curvas verticales 53 3.2 Estudio de suelos en pavimentos 53 3.2.1 Descripcin de los principales ensayos de suelos para diseos de pavimentos 54 3.2.1.1 Granulometra 54 3.2.1.2 Lmites de consistencia 58 3.2.1.3 Compactacin 62 3.2.1.4 Ensayo de capacidad soporte del suelo (CBR) 66 3.2.1.5 Hinchamiento 69 3.2.1.6 Determinacin de la resistencia a la penetracin 70 3.3 Teora y diseo sobre pavimentos rgidos 71 3.3.1 Estructura del pavimento rgido 74 3.3.1.1 Subrasante 74 3.3.1.2 Requisitos de construccin 75

II

3.3.2

Tolerancias y aceptacin de subrasante 3.3.1.4 Subbase 3.3.1.5 Requisitos de construccin Capa de rodadura 3.3.2.1 Especificaciones para los materiales del concreto

3.3.1.3

75 76 77 77 77 78 79 80 85 91 92 93 95 97 99

3.3.3 3.3.4 3.3.5 3.3.6 3.3.7

Juntas Trafico Descripcin del mtodo de diseo Maquinaria y equipo Presupuesto 3.3.7.1 Cronograma de ejecucin

CONCLUSIONES RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFA ANEXOS

III

NDICE DE ILUSTRACIONES

FIGURAS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 Ubicacin del municipio de El Adelanto Ubicacin de las comunidades de El Adelanto, Jutiapa Clculo de rea tributaria Modelo matemtico de costanera Reacciones en los apoyos Deflexin de costanera rea tributaria de tendales Esquema cargas actuantes en los nudos Diagrama de cuerpo libre de tendal Diagrama de corte de tendal Diagrama de momento flexionante de tendal Seccin de tendal Detalle de armado de columna Esquema de zapata Esquema de zapata Esquema de zapata Esquema de zapata Armado final de zapata Procedimiento de tamizado Representacin de curva granulometrica Aparato de Casagrande Llenado de la copa de Casagrande Procedimiento para obtener limite plstico Equipo para ensayo de compactacin Procedimiento de compactacin Curvas de Compactacin Equipo para ensayo C.B.R. Colocacin del medidor de deformacin Prensa para C.B.R. Punto critico en una losa de concreto de pavimento rgido Seccin tpica del pavimento Bulldozer Cargador Frontal Camin de volteo Vibro compactador Motoniveladora (Patrol) Mezcladora de Concreto (Concretera) 2 3 23 25 27 28 30 32 33 33 34 35 42 43 45 45 46 47 55 57 59 60 61 63 64 66 67 69 71 73 84 85 86 87 88 89 90

V

TABLAS I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII XIII XIV XV XVI XVII XVIII XIX XX XXI XXII Distribucin de la Poblacin por sitio poblado. Distribucin total de la poblacin por edad y sexo Uso actual del suelo Cobertura de servicio de desecho de excretas Cobertura del servicio de agua entubada en el municipio Cobertura del servicio de energa elctrica en el municipio Materiales de construccin Distancia de la cabecera municipal a comunidades Valor soporte permisible, segn tipo de suelo Alturas recomendadas de techos o entrepisos Cargas Muertas para cubiertas de lamina Propiedades de costaneras Clculo de momento de inercia de tendal Presupuesto del Saln Comunal Cronograma de ejecucin Resistencias a diferentes penetraciones en piedra triturada Clasificacin del suelo C.B.R. Categoras de carga por eje Tipos de suelos de sub-rasantes y valores aproximados de K Efectos de la sub-base no tratada sobre los valores de K Diseo de espesor de losa Presupuesto de pavimento rgido 5 5 7 8 9 10 11 12 18 20 22 26 36 48 50 67 69 81 82 83 84 91

VI

LISTA DE SMBOLOS

A As Ash Asv Asmnimo Ast Asrequerido bo C C1-3 Dr. E F FCU fc Fy I Ix Iy L L.L L.P M Mu N

rea de la seccin rea de acero rea de acero mnimo horizontal rea de acero mnimo vertical rea de acero mnimo rea de acero mnimo total rea de acero requerido Permetro de seccin critica de punzonamiento Distancia del centro al extremo Cargas puntuales actuantes Deflexin real Mdulo de elasticidad del material Fuerza Factor de carga ltima Resistencia del concreto Limite de fluencia del acero Momento de inercia Momento de inercia en el eje X Momento de inercia en el eje Y Longitud Lmite lquido Lmite plstico Momento flexionante Momento ltimo Numero de golpes

VII

PBH PBS PNH PUH PNS PUS Pu P Ps Pcol Pz qu S T V Vs Vactuante Vresistente Vcilindro W Wc Wx %H

Peso bruto hmedo Peso bruto seco Peso neto hmedo Peso unitario hmedo Peso neto seco Peso unitario seco Carga ltima Carga de trabajo Peso del suelo Peso de columna Peso de zapata Presin de diseo Mdulo de seccin Esfuerzo cortante Corte mximo actuante Valor soporte del suelo Corte actuante Corte resistente Volumen del cilindro Carga uniformemente distribuida Peso especfico del concreto Peso especfico del suelo Sumatoria Porcentaje de humedad

VIII

GLOSARIO

Altimetra

Parte de la topografa que trata de la medida de longitud vertical del terreno. Es la fuerza producida por la velocidad del viento. Carga que permanece constante en el tiempo. Carga no permanente en la estructura. Es la suma de las cargas afectadas por factores de seguridad. Cada una de las vigas menores, que cargan sobre la viga principal que forman la cubierta o techo de un edificio. Accin y efecto de doblar un cuerpo o algn miembro. Propiedad de los cuerpos de no modificar su estado de reposo o movimiento si no es por la accin de una fuerza. Magnitud resultante del producto del valor de una fuerza por su distancia a un punto de referencia. Pared de cualquier material con que se divide o cierra un espacio. Parte de la topografa que trata de la medida de superficies horizontales del terreno. Efecto producido por una fuerza que insiste sobre una superficie de rea pequea. Nivel de superficie de rodadura de una carretera. Instrumento formado por cedazo de diferentes tamaos utilizado para separar el suelo de varios tamaos. Viga principal formada por una seccin de dos costaneras, donde descansa el techo.

Carga de Viento Carga muerta Carga viva Carga ltima

Costanera

Flexin Inercia

Momento

Muro

Planimetra

Punzonamiento

Rasante Tamz

Tendal

IX

RESUMEN

El presente trabajo de graduacin fue desarrollado en el Ejercicio Profesional Supervisado (EPS), realizado en el municipio de El Adelanto del departamento de Jutiapa. El trabajo se divide en tres captulos de inters como son: la monografa del municipio, el diseo de un saln comunal y diseo del pavimento rgido de un sector de dicho municipio. El primer captulo se enfoca bsicamente en la descripcin de la regin, donde podemos obtener datos censados de la poblacin, el clima, los servicios pblicos con que cuenta el municipio, as tambin se hace una breve descripcin de las comunidades y caseros que conforman el municipio. El segundo captulo comprende el diseo de un saln comunal para la comunidad Nueva Libertad, en l se detalla el proceso constructivo de dicho saln as como el diseo estructural que comprende desde el techo de cubierta de lmina hasta su cimentacin, utilizando las normas estructurales (FHA) de nuestro pas. El ltimo captulo es un diseo de pavimento rgido para un sector de la cabecera municipal conocida como la calle Al Regargar. En ste captulo se hace la descripcin de los diferentes ensayos que deben realizarse en el diseo de pavimento, as como, el mtodo utilizado para el diseo PCA (Prtland Cement Association), adems se incluye la maquinaria y equipo utilizada para llevar a cabo dichos proyectos.

XI

OBJETIVOS

General Contribuir y fortalecer el desarrollo del pas por medio del diseo de proyectos de infraestructura para las comunidades rurales, llevando a cabo la aplicacin de las ciencias de la ingeniera civil.

Especficos 1. Disear y calcular un Saln Comunal para la aldea Nueva Libertad del municipio de El Adelanto, Jutiapa, mediante las estructurales de seguridad utilizadas en Guatemala. 2. Solucionar el problema del mal estado de la calle Al Regargar del municipio de El Adelanto Jutiapa. por medio del diseo de pavimento rgido. normas

XIII

INTRODUCCIN

El presente trabajo de graduacin, es un resumen del Ejercicio Profesional Supervisado (EPS), realizado en el municipio de El Adelanto, Jutiapa, donde se aport los conocimientos tcnicos y cientficos adquiridos para encontrar la mejor solucin a los problemas de infraestructura que all se presentaron. El municipio de El Adelanto se encuentra actualmente en una fase de crecimiento demogrfico y econmico, por lo que es necesario la construccin de proyectos que beneficien a la poblacin del municipio y sus comunidades como: salud, educacin, vivienda, infraestructura, etc. Las comunidades del municipio han solicitado diversos proyectos; pero se evalu la solicitud de la aldea Nueva Libertad y de la calle Al Regargar que desde hace mucho tiempo necesitan la construccin de un saln comunal y un pavimento respectivamente, debido a que en poca de invierno las calles se encuentran en mal estado, por lo tanto, se vuelve intransitable el paso vehicular por dicha calle.

XV

1.

MONOGRAFA DESCRIPCIN DE LA REGIN

La regin se ubica en el departamento de Jutiapa, que pertenece a la regin sur oriente del pas; tambin es uno de los 17 municipios que componen este departamento.

1.1

Descripcin geogrfica del municipio de El Adelanto

El Adelanto es uno de los municipios ms jvenes del departamento de Jutiapa, fue creado por Acuerdo Gubernativo del 23 de agosto de 1882. Antiguamente El Adelanto perteneca al Municipio de Zapotitln con el nombre de Aldea El Sitio. Municipio. El municipio de El Adelanto se encuentra en la regin sur oriente del departamento (ver figura 1). El ttulo de Municipio se registr a favor de la municipalidad de El Adelanto bajo el asiento nmero 80, folio 28, tomo segundo Diario del Sur, derecho nmero 2, dado en el departamento de Chiquimula, el da 9 de mayo de 1893, con su respectivo registro en la propiedad inmueble contando con 4 aldeas cuya localizacin geogrfica se indica en la figura 2. El 23 de marzo de 1893 se otorga el ttulo de

1

Figura

1 Ubicacin del municipio de El Adelanto

Fuente: OMP. Municipalidad de El Adelanto

2

Figura 2

Ubicacin de las comunidades de El Adelanto, Jutiapa

Fuente: OMP, Municipalidad de El Adelanto.

3

El municipio de El Adelanto se encuentra ubicado en el departamento de Jutiapa, sus colindancias son: Al Norte: con el municipio de Jutiapa del departamento de Jutiapa. Al Sur: con los municipios de Zapotitln y Comapa del departamento de Jutiapa. Al Este: con el municipio de Yupiltepeque del departamento de Jutiapa. Al Oeste: con el municipio de Comapa del departamento de Jutiapa. El banco de marca, ubicado en el parque central del municipio de El Adelanto por el Instituto Geogrfico Nacional (IGN), indica una altura de 1025 m sobre el nivel del mar (SNM) con una latitud norte de: 141006 y una longitud oeste de: 894337.

1.2

Poblacin

El municipio est organizado territorialmente en 12 centros poblados que incluye la cabecera municipal, cuatro aldeas, seis caseros y una finca. La distribucin de la poblacin por edad y sexo es la siguiente: el total de poblacin masculina representa el 49.3% y la poblacin femenina el 50.7% haciendo una relacin hombre: mujer, 0.97:1.0. Con un total de 1320 familias, ubicadas en 1348 viviendas la poblacin total asciende a 6398 habitantes. (Ver tabla I) y una distribucin de los grupos erarios distribuidos de la siguiente forma: nios hasta cinco aos 21.4%; de 6 a 19 aos 31.8% y de 20 aos o ms 46.8%. (Ver tabla II)

4

Tabla I

Distribucin de la Poblacin por sitio poblado. No. De familias 452 327 169 91 193 29 5 12 16 10 10 6 1320 Poblacin Total 2048 1494 937 457 1029 145 15 69 80 42 48 34 6398 No. De Casas 485 323 166 96 193 29 5 10 15 10 10 6 1348

Comunidad El Adelanto El Trapiche Nueva Libertad El Zarn Chinamas Cerro de Piedra El Hato El Ixcanalar Las Trojas Ro Chiquito Los Godoyes El Porvenir Total

Fuente: Municipalidad de El Adelanto. Plan de desarrollo municipal. Pg. 22

Tabla II

Distribucin total de la poblacin por edad y sexo Hombres 98 574 548 252 214 1295 173 3154 % 3.1 18.2 17.4 8 6.8 41 5.5 49.3 Mujeres 123 575 551 246 220 1351 178 3244 % 3.8 17.7 17 7.6 6.8 41.6 5.5 50.7 Total 221 1149 1099 498 434 2646 351 6398

Rango de Edad 65 Total

Fuente: Municipalidad de El Adelanto. Plan de desarrollo municipal. Pg. 23

5

1.3

Aspectos Climticos

Por la altitud moderada del municipio de El Adelanto, el clima es agradable, ya que la temperatura es ligeramente baja en los meses de noviembre a febrero (12 25 C), siendo los meses ms calidos de marzo a septiembre, para luego entrar a la poca de lluvias, donde en algunas ocasiones se tienen inviernos con poca precipitacin o bien perodos secos prolongados. Los vientos fuertes se hacen sentir en periodos discontinuos, especialmente en los meses de noviembre a marzo. La temperatura media anual en el municipio es de 23 centgrados y una precipitacin anual de 1100 milmetros.

1.4

Aspectos Sociales

Las comunidades del municipio de El Adelanto tienen comits llamados Consejos Comunitarios de Desarrollo (COCODES), con el afn de impulsar el bienestar colectivo, social y desarrollo econmico de los habitantes de las comunidades que representan. en el rea urbana como rural. Los consejos comunitarios se conformaron en El municipio cuenta con autoridades civiles, asamblea comunitaria y de barrio de acuerdo al nmero de sitios poblados tanto religiosas que aportan ideas para el engrandecimiento del municipio. La convivencia entre la poblacin es pacfica. Se organizan todos los aos actividades deportivas, tales como campeonato de ftbol inter-aldeas, y algunas veces campeonatos de bsquetbol y papi-ftbol, adems encuentros deportivos entre diferentes municipios.

6

1.5

Suelo y topografa

Las caractersticas bsicas del suelo en el municipio de El Adelanto, son en su mayora terrenos arcillosos de tipo pedregoso e inclinado, solamente apto para pastos y bosques. Aunque el rea es demasiado seca para una produccin provechosa de granos bsicos, el 95% de la poblacin se dedican a la agricultura. El suelo est distribuido de la siguiente manera: 1.29% para centros poblados; el 64.53% para agricultura; 0.32% para hortalizas; 4.58% para caf; 0.32% para pastos cultivados; 7.1% pastos naturales; 11.8% est constituido en matorrales; y 6.45% bosque natural de latifoliadas y rocas expuestas 3.54%. (Ver tabla III) Tabla III Uso actual del suelo Hectreas 40 2000.6069 10 142.0385 10 220 367.3546 200 110 3110.3465

Descripcin de usos de la tierra Centros Poblados Agricultura limpia anual Hortalizas Caf Pastos cultivados Pastos Naturales Charral o Matorral Bosque natural de latifoliadas Rocas expuestas Total

Fuente: Municipalidad de El Adelanto. Plan de desarrollo municipal. Pg. 18

7

1.6

Condiciones sanitarias existentes

1.6.1

Disposicin de excretas

La cabecera municipal es la nica que cuenta con un sistema de drenaje con colectores pblicos, aunque dicho sistema no cubre la totalidad del rea urbana y no cumple con las normas de alcantarillado debido a que tiene varios aos de funcionamiento. De las comunidades de El Adelanto solamente cinco cuentan con algn tipo de servicio (ver tabla IV) para la disposicin final de excretas por lo que se ven en la necesidad de construir letrinas o simplemente realizar sus necesidades fisiolgicas al aire libre causando enfermedades gastrointestinales y la contaminacin del manto fretico. Tabla IV Cobertura de servicio de desecho de excretasLetrinas u otro sistema 300 1 2 1 20 0 0 0 0 0 0 0 324 % 60 2 6 1.7 8.5 0 0 0 0 0 0 0 24

Lugar Poblado Cabecera municipal Aldea Chinamas Aldea El Zarn Aldea Nueva Libertad Aldea El Trapiche Casero Las Trojas Casero Los Godoyes Finca El Porvenir Casero El Ixcanalar Casero Ro Chiquito Casero El Hato Casero Cerro de Piedra TotalFuente: OMP. Municipalidad de El Adelanto.

8

1.6.2

Abastecimiento de agua potable

En el rea urbana la mayor parte de la poblacin posee agua en sus casas, distribuida en sectores que son abastecidos alternadamente cada dos das debido a la escasez de agua en las pocas de estiaje cuando los afluentes descienden de nivel. En el rea rural solamente las comunidades de El Trapiche, Nueva Libertad, El Zarn y casero Cerro de Piedra cuentan con agua entubada y potable para consumo humano. (Ver tabla V) Tabla V Cobertura del servicio de agua entubada en el municipio Cobertura (%) 90 0 90 75 85 0 0 0 0 0 0 90 50.25

Lugar Poblado Cabecera municipal Aldea Chinamas Aldea El Zarn Aldea Nueva Libertad Aldea El Trapiche Casero Las Trojas Casero Los Godoyes Finca El Porvenir Casero El Ixcanalar Casero Ro Chiquito Casero El Hato Casero Cerro de Piedra TotalFuente: OMP. Municipalidad de El Adelanto.

1.7

Energa Elctrica

Actualmente muchas viviendas ubicadas en el rea rural no hacen uso de ste servicio, debido que para ellos no es una necesidad principal y el costo elevado de la energa elctrica no les permite contar con el servicio.

9

La energa elctrica fu introducida en el municipio por la empresa DEORSA.

por el Instituto

Nacional de Electrificacin (INDE), en 1970, actualmente el servicio es prestado

El servicio de energa elctrica en el municipio de El Adelanto tiene una cobertura del 94% (Ver tabla VI) en el rea urbana y rural. Tabla VI Cobertura del servicio de energa elctrica en el municipio Empresa que brinda servicio DEORSA DEORSA DEORSA DEORSA DEORSA DEORSA DEORSA DEORSA DEORSA DEORSA DEORSA DEORSA Usuarios 500 345 185 160 341 12 8 9 14 6 7 29 1616 Cobertura (%) 94 94 97 85 98 92 95 95 93 85 87 95 92.5

Lugar Poblado Cabecera municipal Aldea Chinamas Aldea El Zarn Aldea Nueva Libertad Aldea El Trapiche Casero Las Trojas Casero Los Godoyes Finca El Porvenir Casero El Ixcanalar Casero Ro Chiquito Casero El Hato Casero Cerro de Piedra Total

Fuente: Municipalidad de El Adelanto. Ao 2005

1.8

Materiales de Construccin

Los materiales que predominan para construccin de las paredes es el adobe 60%, para el techo es la teja de barro cocido 85% y la lmina. En su mayora las viviendas tienen piso de tierra compactada. (Ver tabla VII)

10

Tabla VII

Materiales de construccin Formal 35 60 5 ----85 15 --Rancho ------50 50 25 25 50

Materiales para paredes y techo Block Adobe Ladrillo Bajareque Envarillado Teja Lmina PajaFuente: Censo OMP-INCIDE

1.9

Vas de Comunicacin

La principal va de comunicacin de la ciudad capital hacia el municipio es una carretera de 150 kilmetros de longitud en total, 142 kilmetros de carretera asfaltada (hasta el municipio de Yupiltepeque), y 8 kilmetros de carretera de terracera. Comprende 118 kilmetros que corresponden a la carretera Centroamericana ruta CA-1, hasta la cabecera departamental de Jutiapa; y los 32 kilmetros restantes corresponden a la ruta nacional No. 23. Las vas de acceso a las comunidades en su totalidad son de terracera con una extensin total de 41 kilmetros, de los cuales 25 son transitables por vehculo, principalmente de doble traccin o motocicleta. El resto solamente son transitables a pie o con bestia de carga. (Ver tabla VIII)

11

Tabla VIII

Distancia de la cabecera municipal a comunidades

Comunidad El Trapiche Nueva Libertad El Zarn Chinamas Cerro de Piedra El Hato El Ixcanalar Las Trojas Ro Chiquito Los Godoyes El Porvenir TotalFuente: Municipalidad de El Adelanto. Ao 2005

Distancia (Km) 2 2.5 8 16 1.5 2 13 14 11.4 14.5 15.5 41

1.10

Servicios Pblicos

La cabecera municipal y sus aldeas tienen acceso a la educacin, contando con escuela de pre-primaria, primaria e instituto de educacin bsica, cuenta adems con Centro de Salud, Correos y Telgrafos, Estacin Polica Nacional Civil (PNC), Supervisin Educativa, Juzgado de Paz Local, Tribunal Supremo Electoral.

1.11

Produccin

El municipio de El Adelanto bsicamente se dedica a la actividad agrcola, siendo los principales cultivos el maz, frjol, maicillo, tomate que son los cultivos que generan la mayor parte de ingresos en la economa familiar.

12

En el municipio existe la produccin pecuaria como es la crianza de ganado vacuno y porcino en menor escala que son fuentes de ingreso en pocas de verano.

1.12

Descripcin fsica de las aldeas de El Adelanto

El municipio de El Adelanto est organizado territorialmente en 12 centros poblados que incluye la cabecera municipal, cuatro aldeas, seis caseros y una finca.

1.12.1

Aldea El Trapiche

Se localiza en parte oriente del municipio y es la aldea ms grande con l a que cuenta el municipio de El Adelanto. Est situada en la orilla de la carretera de acceso a la cabecera departamental, colinda al norte con la aldea El Calvario del municipio de Yupiltepeque, al este y al sur con la aldea Cerro Redondo del municipio de Zapotitln, al oeste con la cabecera municipal de El Adelanto. La distancia a la cabecera municipal es de 2 km aproximadamente, cuenta con servicios de camionetas y microbuses extraurbanos con recorrido diario, hacia la cabecera departamental de Jutiapa y hacia la ciudad capital. poblacin promedio se estima en 1494 habitantes. La economa en la que se basa la aldea el trapiche es bsicamente a la produccin agrcola como son: Maz, frjol, maicillo. Cuenta con un nacimiento de agua que surte a la cabecera municipal y a las aldeas El Zarn y El Trapiche. Su

13

1.12.2

Aldea Nueva Libertad

La aldea Nueva Libertad se ubica al norte de la cabecera municipal de El Adelanto, colinda al norte con la aldea Pueblo Viejo del municipio de Yupiltepeque, al sur con la cabecera municipal de El Adelanto, al este con la aldea El Tabln del municipio de Yupiltepeque, al oeste con la aldea El Zarn del municipio de El Adelanto y con la aldea Santa Rosita del municipio de Jutiapa. Dista de la cabecera municipal aproximadamente 2.5 km por medio de una carretera de terraceria en regulares condiciones. La poblacin de la aldea se estima aproximadamente en 937 habitantes. Cuentan con servicio de agua potable por medio de conexiones domiciliares, energa elctrica, telefona celular. Los habitantes se dedican a la agricultura como es el maz, frjol, maicillo.

1.12.3

Aldea El Zarn

Se encuentra ubicada en la parte occidental de la cabecera municipal de El Adelanto, colinda al norte con la aldea Ixtacapa del municipio de Jutiapa, al sur con el municipio de Comapa, al este con la cabecera municipal y al oeste con el casero Ro Chiquito del municipio de El Adelanto. La aldea cuenta con una poblacin aproximada de 457 habitantes, y

dista aproximadamente 8 km de la cabecera municipal por medio de carretera de terracera. Cuenta con los servicios bsicos como: Agua potable domiciliar, energa elctrica, telefona celular, escuela primaria, etc.

14

La poblacin de la aldea se estima en 457 habitantes aproximadamente. La produccin agrcola es la fuente de ingresos de los habitantes como son: maz, frijol, maicillo, tomate, etc.

1.12.4

Aldea Chinamas

La comunidad de chinamas se encuentra ubicada en la regin nor-oeste de la cabecera municipal, colinda al norte con la aldea Potrero Grande del municipio de Jutiapa, al sur con el municipio de Comapa, al este con los caseros, las trojas, los Godoy, el Ixcanalar, del municipio de El Adelanto, al oeste con los municipios de Comapa y Jutiapa. La aldea cuenta con una poblacin de 1029 habitantes aproximadamente y su actividad econmica se basa en la agricultura como es: maz, frijol, maicillo, etc. 1.12.5 Casero El Ixcanalar

Ubicado al en la regin nor-oeste de la cabecera municipal de El Adelanto, colinda al norte con con el casero las trojas, al sur con el casero el porvenir, al oeste con la aldea chinamas, al este con el casero ro chiquito. Con una poblacin de 69 habitantes distribuidas en 12 familias. Cuentan con servicios de energa elctrica, escuela primaria, telefona celular, y dista de la cabecera municipal 14 kilmetros aproximadamente por camino de terracera en regulares condiciones. Su economa se basa en el cultivo de frijol, maz y maicillo en las pocas de invierno.

15

1.12.6

Casero Las Trojas

El casero se encuentra en la regin nor-oeste de la cabecera municipal, con sus colindancias: al norte y al oeste con aldea chinamas, al sur y al este con el casero el Ixcanalar. De acuerdo al censo realizado tiene una poblacin de 80 habitantes distribuidos en 16 familias. Los habitantes de este casero solamente cuentan con servicio de energa elctrica y telefona celular, y la actividad principal es la agricultura como es maz, frijol, maicillo, etc.

1.12.7

Casero Cerro de Piedra

El casero cerro de piedra se encuentra ubicado al lado sur-oeste de la cabecera municipal de El Adelanto, colinda al norte con la cabecera municipal y la aldea Nueva Libertad, al sur con la aldea San Luis Ilopango del municipio de Zapotitln, al este con la aldea El Tabln del municipio de Zapotitln, al oeste con el casero El Hato del municipio de El Adelanto. El casero cuenta con servicios de agua potable domiciliar, energa elctrica, telefona celular, escuela primaria. Dista de la cabecera municipal aproximadamente 1 km por camino de terracera en buen estado.

1.12.8

Casero Los Godoyes

Tiene una poblacin aproximada de 48 habitantes, 10 familias y 10 casas. Est situado al nor oeste de la cabecera municipal. Dista de la cabecera municipal 14.5 kilmetros aproximadamente por camino de terracera. y telefona celular. 16 Este casero produce maz, frijol, maicillo y cuenta con servicios de energa elctrica

2.

DISEO DE SALN COMUNAL ALDEA NUEVA LIBERTAD EL ADELANTO, JUTIAPA

2.1

Estudio de suelos para cimentaciones

2.1.1

Valor soporte del suelo

El valor soporte del suelo, tambin llamado Capacidad de carga o apoyo de los cimientos es una caracterstica de cada sistema de suelo-cimentacin, y no solo una cualidad intrnseca del suelo. Los distintos tipos de suelo difieren en capacidad de carga, pero tambin ocurre que en un suelo especfico dicha capacidad vara con el tipo, forma, tamao y profundidad del elemento de cimentacin que aplica la presin. La resistencia de los suelos a la deformacin depende, sobre todo, de su resistencia a la fuerza cortante. Esta resistencia equivale a su vez, a la suma de dos componentes, friccin y cohesin. La resistencia friccional surge de la irregularidad de los contactos entre partculas y es proporcional a la fuerza perpendicular entre ellas. La cohesin, que es la resistencia mxima a la tensin del suelo, es resultado de las fuerzas de atraccin que hay entre grumulos en contacto ntimos y no depende de la presin normal. Cuando se quiere hacer el calculo de la capacidad soporte de cimentaciones, es necesario conocer la distribucin de los esfuerzos dentro de los estratos del suelo por medio del ensayo triaxial. Cuando no se cuenta con un estudio triaxial de suelo, se sugiere hacer una inspeccin visual del suelo para lograr determinar la capacidad soporte del suelo. (Ver tabla IX) 17

Tabla IX

Valor soporte permisible, segn tipo de suelo ton/m 645 430 215 22-86 90 32-64 22-43 53 22 32 16 Compactados, buena granulometra Densos Densa Duros Solidez mediana Densos Densidad mediana Observaciones

Material del suelo Roca sana Roca regular Roca intermedia Roca agrietada o porosa suelos gravillosos Suelos arenosos Arena fina Suelos arcillosos Suelos arcillosos Suelos limosos Suelos limosos

Fuente: Crespo Villalaz. Mecnica de suelos y cimentaciones. Pagina 193.

2.2

Diseo de saln comunal

El saln comunal tiene capacidad para albergar aproximadamente a 100 personas, con dimensiones de 10.00 m de ancho por 19.65 m de largo, muros de mampostera, cubierta de metal y lmina.

2.2.1

Diseo arquitectnico

El diseo arquitectnico de un edificio social depende generalmente del clima y de los materiales disponibles en la regin para llevar a cabo su construccin.

18

El movimiento de las personas que habitaran el saln comunal demanda espacios adecuados para llevar a cabo cada una de sus actividades. decoracin y los ambientes funcionales influyen en los sentimientos . La

2.2.2

Distribucin de espacios comunal podr ser utilizado para actividades sociales,

El saln

espirituales, seminarios, conferencias, albergue, bodega, etc. El requerimiento mnimo de espacio para un saln comunal siguiente: Escenario Taquilla Bodega Tienda es el

2.2.3

Alturas (secciones)

El diseo arquitectnico y estructural est condicionado por el clima, especialmente la altura de entrepisos o techos para evitar el excesivo calor en pocas de verano. Siendo el saln comunal un edificio de tipo pblico y la aldea se ubica en una altura aproximada de 1300 msnm por lo que se puede considerar un clima templado y hmedo, se determin que la altura ser de 4.00 m (ver tabla X).

19

Tabla X

Alturas recomendadas de techos o entrepisos Tipo de proyecto Clima templado o fro 2.65 Clima clido 3

Edificio municipal Mercado Locales fijos Piso de plaza cubierto Centro de uso comunitario Saln social Saln social + deportivo Otros ambientes Rastro rea de faenado areo Otros ambientes

2.65 3.5

3 3.50 - 5.00

4 6.00 libres en cancha 2.75

5.00 - 5.75 igual criterio 3.2

4.5 2.85

4.5 3

Fuente. Mario Ren Jordn Zabaleta. Propuesta de normas de diseo para edificios de uso pblico en los municipios de la repblica de Guatemala. Pg. 49

2.2.4

Tipo de estructura

La seleccin del tipo de estructura, se hizo tomando en cuenta lo siguiente: El techo no tiene soportes intermedios, la estructura tiene una luz de 10.00 metros y la longitud de las columnas estructurales es de aproxidamente 5 metros. Por lo que la estructura estar conformada por: cubierta de lmina galvanizada acanalada con armadura de acero tipo costanera, paredes de mampostera (block) y columnas de concreto reforzado con sus respectivas zapatas para apoyo de la estructura metlica.

20

2.2.5

Anlisis estructural

2.2.5.1

Predimensionamiento de elementos estructurales

Para los largueros de la armadura de la cubierta se propone el uso de costaneras de 2 pulgadas de base por 4 pulgadas de peralte y espesor de 1/16, para los tendales se propone el uso de una seccin cerrada formada por dos costaneras de 6 pulgadas de peralte por 2 pulgadas de base, para las columnas estructurales de concreto armado se utilizaran columnas cuadradas de 25cm de lado. Las vigas de concreto armado sern de 15 cm por 20 cm para soleras, la solera de corona tendr como base 15 cm por 30 cm de peralte, columnas de cuadradas de 25 cm de lado, las zapatas se disearn en forma cuadrada de 80 cm de lado por 30 cm de espesor.

2.2.5.2

Cargas de diseo

Las cargas de diseo en el anlisis estructural se dividen en cargas vivas y cargas muertas. Las cargas vivas son las causadas por los pesos de objetos colocados temporalmente sobre una estructura, por vehculos en movimiento o por fuerzas naturales. Las cargas muertas consisten en los pesos de los diversos miembros estructurales tabla XI) y en los pesos de cualesquiera objetos que estn permanentemente unidos a la estructura como son: cubierta, muros, etc. (ver

21

Tabla XI

Cargas Muertas para cubiertas de lmina Tipo de lmina Peso lb/pie 1.09 0.82 0.68 2 3 1.8 3 4

Lamina corrugada Calibre 28 Calibre 26 Calibre 24 Calibre 20 Calibre 18 Lamina duralita Costalita de 3 mm de espesor Ondalita de 6 mm de espesor Canaleta extra

Fuente: Luis Arnoldo Mrquez Vsquez. Consideraciones en el diseo de edificios industriales en acero. Pag 44-45.

Para el diseo de costaneras se utilizarn las siguientes cargas: Carga muerta Peso de lmina galvanizada calibre 28 mm Carga viva Carga por un obrero Carga total Los tendales con las siguientes cargas: Carga muerta Peso de lmina galvanizada calibre 28 mm Peso propio de la armadura Carga viva Carga vertical equivalente de viento Carga total 18.00 lb/pie 21.09 lb/pie 1.09 lb/pie 2.00 lb/pie 8.00 lb/pie 9.09 lb/pie 1.09 lb/pie

22

2.2.6

Diseo estructural

2.2.6.1

Diseo de cubierta (techo)

Las cubiertas o techos sirven de defensa contra las inclemencias del tiempo o cualquier otro agente exterior perturbador. En su construccin tiene que tomarse en cuenta las caractersticas que deben poseer, para hacerlas ms idneas al clima o medio ambiente imperante. Las cubiertas sern de lmina galvanizada corrugada calibre 28 mm que estar apoyada sobre una armadura formada por costaneras y tendales. Para calcular la carga uniformemente distribuida (W) que acta sobre cada costanera, es necesario determinar el rea tributaria (ver figura 3) sobre cada costanera y las cargas por unidad de superficie del techo. Figura 3 Clculo de rea tributaria

TENDAL AREA TRIBUTARIA COSTANERA

23

Si los ejes longitudinales de las costaneras estn separados a 1.28 m = 4.20 pie, y los ejes longitudinales de las vigas superiores estn a 2.70 m = 5.20 pie, entonces el rea que acta sobre la costanera se calcula de la siguiente manera:

8.85 4.20 x 2x rea tributaria = 2x 2 2 rea tributaria = 8.85 pie x 4.20 pie rea tributaria = 37.17 pie// Clculo de carga uniformemente distribuida (W) Datos: rea tributaria = 37.17 pie Carga total = 9.09 lb/pie Longitud de costanera = 8.85 pieCarga total x rea tributaria Longitud de costaneralb x37.17pie 2 2 pie 8.85pie

W=

9.09 W=

W = 38.18

lb lb = 3.18 pie p lg

El modelo matemtico de la costanera se puede asumir que se comporta como una viga simplemente apoyada en sus extremos con una carga uniformemente distribuida como se ve en el siguiente esquema (ver figura 4).

24

Figura 4

Modelo matemtico de costanera

W = 38.18 lb/pieCOSTANERA

Clculo de momento El momento para una viga simplemente apoyada se calcula con la siguiente ecuacin: WL2 M= 8

donde: M = momento flexionante W = carga uniformemente distribuida L = longitud de costanera lb 2 x(8.85pie ) pie 8

38.18 M=

M = 373.79 lb-pie = 4485.53 lb-plg //

25

Diseo por flexin Para disear una viga con base en la resistencia, se requiere que los esfuerzos de flexin reales en la viga no excedan los valores permisibles correspondientes para el material. Un diseo por flexin requiere la determinacin del mdulo de seccin que resulta de dividir el momento flexionante entre el esfuerzo permisible, se dice que una viga soportar la flexin si el mdulo de seccin de la viga calculado es menor que el mdulo de seccin de la costanera del acero calculado en tablas (ver tabla XII). El mdulo de seccin se calcula con la siguiente ecuacin:S=S=

M F4485.53lb p lg 24000 lb p lg 2

S = mdulo de seccin M = momento flexionante

S = 0.1869p lg3

F = esfuerzo del acero = 24000 lb/plg

Tabla XII

Propiedades de costaneras Espesor t (plg) 0.0625 0.0625 0.0625 0.0625 0.0625 0.0625 0.0625 rea (plg) 0.44 0.5 0.56 0.63 0.69 0.75 0.81 Ix Iy (pulg^4) (pulg^4) Sx (plg) Sy (pulg) 1.79 2.67 3.8 5.21 6.93 9 11.44 0.0001 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0003 0.51 0.67 0.84 1.04 1.26 1.5 1.76 0 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01

Medidas de costanera a = 4 b= 2 c= 1/2 a = 5 b= 2 c= 1/2 a = 6 b= 2 c= 1/2 a = 7 b= 2 c= 1/2 a = 8 b= 2 c= 1/2 a = 9 b= 2 c= 1/2 a = 10 b= 2 c= 1/2

Fuente: Ivn Alejandro Cot Daz. Diseo de saln de usos mltiples, rea recreativa y deportes y pavimento del acceso principal para la colonia el maestro, Quetzaltenango. Pag. 10

26

El mdulo de seccin obtenido S = 0.1869 pulg es mucho menor que el mdulo de seccin para una costanera de 4 x 2 x que tiene un mdulo de seccin Sx = 0.51 pulg por lo tanto la costanera elegida si cumple con la resistencia a la flexin. Diseo por corte El corte mximo en una viga con carga uniformemente distribuida ocurre en las reacciones de los apoyos por lo tanto debemos determinar los valores de las reacciones de la siguiente forma: Figura 5 Reacciones en los apoyos

W = 38.18 lb/pie

Ra

Rby

F

=0

R a + R b = 38.18 lb

pie

8.85pie

M

a

=0

38.18 lb

8.85pie = Rb pie 2

27

Rb = 168.95 lb V A 168.95lb 0.44p lg 2

Ra = 168.95 lb

El esfuerzo cortante de la costanera se calcula con la siguiente ecuacin: = T = esfuerzo cortante V = corte mximo actuante = A = rea de la seccin

= 384 lb

pu lg 2

= 384psi < 14500psi

Por lo tanto la costanera resiste los esfuerzos de corte que se producen. Diseo por deflexin La distancia perpendicular del eje neutro de la costanera hasta el punto ms lejano de la curva elstica se conoce como deflexin (ver figura 6). La deflexin real debe ser menor que la deflexin permisible. Figura 6 Deflexin de costanera

W = 38.18 lb/pie

Ra

Rb

28

Deflexin real Dr = 5 WL3 384EI Dr = deflexin real W = carga uniformemente distribuida L = longitud de costanera E = mdulo de elasticidad del acero 29000 ksi = 29000x10 lb/plg I = inercia de la costanera Datos W = 38.18 lb/pie = 3.18 lb/pulg L = 8.85 pie = 106.2 pulg E = 29000x10 lb/pulg I = 1.79 pulg4 (ver tabla XII)x(106.2pu lg) pu lg Dr = 384 x 29000 x10 3 lb x1.79p lg 4 pu lg 2 5 3.18 lb3

D r = 0.000955pu lg

Deflexin permisible L Dp = 360 106.20pu lg Dp = 360 D p = 0.295pu lgDr < Dp

L = longitud de costanera

0.00955pu lg < 0.295pu lg

Como la deflexin real es menor que la deflexin permisible la costanera elegida es correcta.

29

Diseo de tendales Los tendales son las estructuras que soportan todo el peso de la cubierta, son conocidos con el nombre de cuerdas superiores. Estn formados por una seccin cerrada de dos costaneras dobles tipo c como se ver ms adelante. rea tributaria El rea tributaria en cada nudo de la armadura es igual al rea tributaria de las costaneras (ver figura 7). Figura 7 rea tributaria de tendales

TENDAL

COSTANERA

A1

A2

30

A 1 = 4.20pie + 1pie 8.85pie + 6.56pie 2 2 2 A 1 = 3.10pie 7.71pie A 1 = 23.90pie 2 //

A 2 = 4.20pie 8.85pie + 6.56pie 2 2 A 2 = 4.20pie 7.71pie A 2 = 32.38pie 2 //

Estimacin de cargas Para el diseo de la armadura, se tomarn en cuenta cargas por peso de lmina galvanizada, carga por peso propio y carga de viento. Carga muerta Peso de lmina galvanizada calibre 28 mm Peso propio de la armadura Carga viva Carga vertical equivalente de viento Carga total Cargas en los nudos La carga en cada nudo de la armadura es igual al rea tributaria por carga total. C1 = A 1 21.09 lb pie 2 pie 2 18.00 lb/pie 21.09 lb/pie 1.09 lb/pie 2.00 lb/pie

C1 = 23.90pie 2 21.09 lb C1 = 504lb //

31

C 2 = A 2 21.09 lb

pie 2 pie 2

C 2 = 32.38pie 2 21.09 lb C 2 = 683lb // Figura 8

Esquema cargas actuantes en los nudos

C1

C2

C2

C2

C1

C2

C2

C2

C1

CO STAN ERA TEN DAL

C1 = 504 lb & C2 = 683 lb Los tendales de la armadura de techo se analizarn como un modelo matemtico de una viga simplemente apoyada en sus extremos con cargas puntuales. Es necesario conocer el corte y momento flexionante mximo que acta en el tendal para conocer el mdulo de seccin y determinar la capacidad resistente del elemento.

32

Los cortes y momentos actuantes en el tendal se obtienen por medio de diagramas de corte y diagramas de momento. (ver figuras 9-11) Figura 9 Diagrama de cuerpo libre de tendal

504 lb

683 lb

683 lb

683 lb

504 lb

Ra

Rb

Figura 10

Diagrama de corte de tendal

1063.65 lb 380.65 lb

-504 lb

-302.35 lb -985.35 lb -1489.35 lb

33

Figura 11

Diagrama de momento flexionante de tendal

166.32 lb-pie

491.40 lb-pie 4301.01 lb-pie 4692.87 lb-pie 5899.74 lb-pie

Momento mximo = 5899.74 lb-pie = 70796.88 lb- pulg// Clculo de mdulo de seccin de costaneras Datos Base b = 2 pulg Altura h = 6 pulg Espesor t = 1/8 pulg Labio c = 1/2 pulg Para encontrar el mdulo de seccin del tendal, es necesario conocer el momento de inercia en el eje x de la seccin formada por dos costaneras de perfil C con medidas de 6 x 2 (ver figura 12)

34

Figura 12

Seccin de tendal

1 2

3

Y X

4

5

7 6 8

35

El momento de inercia del tendal se calcula dividiendo la seccin de tendal en figuras geomtricas de rea conocida, en este caso rectngulos, y luego encontrar la distancia del eje x al centroide de cada figura para luego utilizar el teorema de ejes paralelos. (ver tabla XIII). Tabla XIII Figura 1 2 3 4 5 6 7 8 Clculo de momento de inercia de tendal Yc 2.875 2.75 2.875 0 0 -2.875 -2.75 -2.875 Yc 8.2656 7.5625 8.2656 0 0 8.2656 7.5625 8.2656 AYc 1.9375 0.9453 1.9375 0 0 1.9375 0.9453 1.9375 Io 0.000305 0.002604 0.000305 1.9803 1.9803 0.000305 0.002604 0.000305 Inercia Io + AYc 1.9378 0.9479 1.9378 1.9803 1.9803 1.9378 0.9479 1.9378 13.6076

rea (pulg) 0.2344 0.1250 0.2344 0.7187 0.7187 0.2344 0.1250 0.2344

Con el momento de inercia I = 13.61 pulg4 procedemos a calcular el mdulo de seccin con la siguiente ecuacin: S= I C S = mdulo de seccin I = momento de inercia C = distancia del centro al extremo13.6076pu lg 4 S= 3.00pu lg

S = 4.53pu lg3 //

36

El momento mximo que soporta la seccin formada por dos costaneras de 6x2 se calcula de la siguiente forma:M = SF

M = momento mximo que resiste la seccin. S = mdulo de seccin F = 0.6 Fy M = 4.53pu lg3 0.6 32000 lb M = 86976lb pu lg pu lg 2

El momento actuante en el tendal es menor que el momento mximo resistente, por lo tanto la seccin propuesta es correcta. Mactuante < Mresistente 70796.88 lb- pulg < 86976 lb pulg Diseo de muros Los muros del saln se disearn de mampostera de 0.14 x 0.19 x0.39m y se utilizarn las normas del Instituto de Fomento de Hipotecas Aseguradas (FHA), las cuales recomiendan poner columnas principales cada 2 metros con un armado mnimo longitudinal de 4 varillas No. 3 y estribo No. 2 @ 0.20m. Asv = As mnimo vertical Ast = As mnimo total Donde: d = longitud del muro t = ancho de la pared del muro = 0.0007 x d x t = 0.002 x d x t

Ash = As mnimo horizontal = 0.0013 x d x t

37

Diseo a flexin Muro del eje X A sx = 0.0007 d t d = longitud del muro = 10 m t = ancho de la pared del muro = 15 cm A sx = 0.0007 1000cm 15cm = 10.5 cm As = 4 x 1.27 cm = 5.08 cm x 5 = 25.4 cm > 10.5 cm requeridos. En el muro de 10 m de longitud, se usarn 5 columnas con un armado mnimo longitudinal de 4 varillas No. 4 en cada columna. Muro del eje Y A sv = 0.0007 d t d = longitud del muro = 19.65 m t = ancho de la pared del muro = 15 cm A sv = 0.0007 1965cm 15cm = 20.63 cm As = 4 x 1.27 cm = 5.08 cm x 10 = 50.8 cm > 20.63 cm requeridos En el muro de 19.65 m de longitud se usarn 10 columnas con un armado mnimo longitudinal de 4 varillas No. 4 en cada columna.

2.2.6.2

Diseo de vigas

Las vigas de concreto reforzado del saln se disearn utilizando el mtodo del Instituto de Fomento de Hipotecas Aseguradas (FHA) que establece que el nmero de mnimo de varillas es de cuatro en toda su longitud.

38

Las vigas estn sometidas nicamente a cargas gravitacionales es decir a resistir su propio peso, por lo tanto el acero a utilizar ser el mnimo. Muro del eje X A sv = 0.0013 d t d = longitud del muro = 10.00 m t = ancho del muro = 15 cm A sv = 0.0013 1000cm 15cm = 19.5 cm Se colocarn 5 soleras con 4 varillas No. 3 cada una y estribo No. 2 @ 0.15 m, el cimiento corrido que tambin trabaja como solera, completar el refuerzo horizontal. Muro del eje Y A sv = 0.0013 d t d = longitud del muro = 19.65 m t = ancho del muro= 15 cm A sv = 0.0013 1965cm 15cm = 38.32 cm Se colocarn 5 soleras con 4 varillas No. 3 cada una y estribo No. 2 @ 0.15m, el cimiento corrido que tambin trabaja como solera, completar el refuerzo horizontal.

39

2.2.6.3

Diseo de columnas

Para el diseo de columnas, el cdigo ACI establece las siguientes condiciones: El rea mnima de la seccin de la columna debe ser como mnimo de 400 cm. La columna debe tener como mnimo 4 varillas de acero longitudinales. El recubrimiento mnimo es de 2.5 cm. La separacin entre varillas debe ser mayor o igual al dimetro de las barras principales. La cuanta de acero para un elemento a compresin no debe ser menor que 0.01, ni mayor que 0.08 veces el rea bruta Ag de la seccin. Las columnas del saln soportan las cargas de la armadura, peso de las vigas y columnas. Carga de la cubierta = R1 + R2 = 1567.65 lb+ 1489.35 lb = 3057 lb = 1400 kg Carga de viga Carga de peso propio de la columna Total = 350 kg = 600 kg = 2350 kg

40

Clculo de acero mnimo La seccin de la columna es de 25 cm por 25 cm de seccin, el rea mnima de acero longitudinal es: Asmn = 0.01 Ag Asmn = 0.01 x 25 cm x 25 cm Asmn = 6.25 cm // El armado longitudinal de la columna se propone 4 varillas No. 5 con un rea total de acero de 8 cm. Clculo de carga ltima de la columna La carga ltima que resiste una columna se calcula con la siguiente ecuacin: Pu = 0.7(0.85f c A g + A s Fy ) Pu = carga ltima fc = resistencia del concreto As = area de acero Fy = lmite de fluencia del acero Pu = 0.7 0.85 210 kg 2 25cm 25cm + 8cm 2 2810 kg 2 cm cm Pu = 93829.75 kg 93 ton // La carga que se aplica en la columna es mucho menor a la carga ltima, ( 2350 kg 93829.25 kg) por lo tanto el acero propuesto es correcto. Ag = rea bruta de la seccin transversal

41

Para el armado transversal el cdigo ACI estable los siguientes parmetros: El tamao del estribo no debe ser menor que una varilla del No. 3. La separacin vertical de los estribos no debe exceder a: Cuarenta y ocho veces el dimetro del estribo. Diecisis veces el dimetro de la varilla longitudinal La menor dimensin lateral de una columna. El armado transversal o estribo se propone varilla No.3 confinados a 15cm. (ver figura 13). Figura 13 Detalle de armado de columna

2 No. 5

2 No. 5

S E C C IO N A - AA A

R e f. 4 N o 5 e strib o N o . 3 @ 0 .1 5m

42

2.2.6.4

Diseo de cimiento (zapatas)

La funcin de una zapata de cimentacin es distribuir la carga total que transmite una columna, pila o muro, incluyendo su propio peso, sobre suficiente rea de terreno, de modo que la intensidad de las presiones que transmita se mantenga dentro de los limites permitidos para el suelo que la soporta. (Ver figura 14) Figura 14 Esquema de zapata

43

Datos: Pu = 2.35 ton fc = 210 kg/cm Fy = 2810 kg/cm Vs = valor soporte del suelo = 22 t/m Wc = peso especifico del concreto = 2.4 ton/m Wx = peso especifico del suelo = 1.5 ton/m Seccin de columna = 25 cm x 25 cm FCU = 1.5 Chequeo por valor soporte del suelo Carga de trabajo (P) = 2.35 ton / 1.5 = 1.57 ton Peso del suelo (Ps) = 1.00 m x 0.80m x 0.80m x 1.5 ton/m = 0.96 ton Peso de columna (Pcol) = 0.25 m x 0.25 m x 4.90 m x 2.4 ton/m Peso de columna (Pcol) = 0.74 ton Peso de zapata (Pz) = 0.80m x 0.80m x 0.30m x 2.4 ton/m = 0.46 ton Total de cargas = 3.73 ton// La presin sobre el suelo = total de cargas / rea de zapata Presin sobre el suelo = 3.73 ton / 0.64 m = 5.83 ton/m El valor de la presin sobre el suelo es menor que la capacidad soporte del suelo, por lo que el rea de la zapata si es adecuada. La presin de diseo = presin del suelo x factor de carga ltima Presin de diseo qu = 5.83 tonm2 1.5 = 8.75 ton m2

44

Chequeo por corte simple (ver figura 15) Figura 15 Esquema de zapata

Vactuante = qu A ashurada = 8.75 ton

m2

0.80m 0.05m = 0.35 ton

Vresistente = 0.85 0.53 f c b d 1000 Vresistente = 0.85 0.53 210 80 22.5 1000 = 11.33ton

Como Vactuante < Vresistente la zapata resiste el corte simple. Chequeo por corte punzonante (ver figura 16) Figura 16 Esquema de zapata

45

Vactuante = [(0.80 0.80 ) (0.25 + 0.225 ) (0.25 + 0.225 )] 8.75 Vactuante = 3.63ton Calculando el corte punzonante resistente Vresistente = 0.85 1.06 f c b o d 1000 Donde bo = permetro de seccin critica de punzonamiento Vresistente = 0.85 1.06 210 4(47.5 ) 80 22.5 Vresistente = 55.82ton Como Vactuante < Vresistente la zapata resiste el corte punzonante. Diseo del refuerzo por flexin Para el acero por flexin, es el mismo valor en ambos sentidos. (ver figura 17) Figura 17 Esquema de zapata

Vactuante = A ashurada qu

1000

46

Datos:ton (0.275m)2 WL2 8.75 m = Mu = 2 2 Mu = 0.33 ton m m b = 100 cm d = 27.5 cm Fy = 2810 kg/cm fc = 210 kg/cm

As requerido =

0.85f c bd Fy

(bd)2

Mb 0.003825 f `c

Asrequerido = 0.004 cm Asmnimo = 0.002 x b x d = 0.002 x 100 x 27.5 = 5.5 cm Como el acero requerido es menor que el acero mnimo, entonces utilizamos el acero mnimo. Proponiendo varillas No. 4 As = 1.27 cm No. Varillas = Asmnimo / AsNo. 4 = 5.5 cm / 1.27 cm = No. Varillas = 4.33 varillas 4 varillas Espaciamiento = 65 cm / 4 varillas = 16 cm (ver figura 18) Figura 18 Armado final de zapata

47

2.3

Presupuesto

Para la elaboracin del presupuesto se utilizaron precios de materiales colocados en obra. (Ver tabla XIV) Tabla XIV Presupuesto del Saln ComunalMaterial Cemento Arena de ro Piedrn Hierro No. 2 (1/4) Hierro No. 3 (3/8) Hierro No. 4 (1/2) Hierro No. 5 (5/8) Alambre de amarre Block de 0.15x0.20x0.40m Madera Costanera de 4x2x1/16 de 20 pie Costanera de 6x2x1/8 de 20 pie Lmina de 10 pie calibre 28 Tornillos x 8 Capote para cumbrera Pintura de aceite para estructura Lmparas de 2 x40 W con difusor Plafoneras Reflectores dobles Tablero de distribucin Apagadores dobles Apagadores simples Tomacorrientes dobles Flipones de 30 Alambre calibre 10 Alambre calibre 12 Unidad saco m m quintal quintal quintal quintal quintal unidad pie-tabla unidad unidad unidad unidad ml galn unidad unidad unidad unidad unidad unidad unidad unidad rollo rollo cantidad 585 42 34.2 12.3 33 14 18.1 3 5156 510 40 32 85 550 20 5 10 3 2 1 3 4 17 4 6 10 Precio Unitario Q41.00 Q150.00 Q175.00 Q240.00 Q270.00 Q270.00 Q270.00 Q400.00 Q3.00 Q4.25 Q175.00 Q250.00 Q82.00 Q1.25 Q20.00 Q115.00 Q300.00 Q6.00 Q125.00 Q150.00 Q30.00 Q20.00 Q30.00 Q50.00 Q275.00 Q200.00 Total Q23,985.00 Q6,300.00 Q5,985.00 Q2,952.00 Q8,910.00 Q3,780.00 Q4,887.00 Q1,200.00 Q15,468.00 Q2,167.50 Q7,000.00 Q8,000.00 Q6,970.00 Q687.50 Q400.00 Q575.00 Q3,000.00 Q18.00 Q250.00 Q150.00 Q90.00 Q80.00 Q510.00 Q200.00 Q1,650.00 Q2,000.00

48

ContinuacinPoliducto de Cajas rectangulares Cajas Octogonales Puerta de 1 hoja Puerta de 2 hojas Total de materiales Mano de Obra limpieza del terreno trazo y nivelacin excavacin relleno y compactacin armadura para zapatas fundicin de zapatas armado de cimiento fundicin de cimiento armado de columnas formaleteado de columnas fundicin de columnas desencofrado de columnas levantado de block armadura de soleras formaleteado de soleras fundicin de soleras desencofrado de soleras nivelacin de piso fundicin de piso de cemento lquido fundicin de acera hechura de gradas tallado de soleras y columnas instalacin elctrica colocacin de cubierta incluye armadura colocacin de puertas Total de materiales Unidad m ml m m m m ml ml ml ml ml ml m ml ml ml ml m m m global m global global unidad cantidad 375 76.4 76 62 17.3 17.3 76 76 175 175 175 175 367 330 330 330 330 259.8 196.5 63.3 1 209.18 1 1 1 Precio Unitario Q5.00 Q7.00 Q25.00 Q20.00 Q15.00 Q40.00 Q15.00 Q18.00 Q22.00 Q25.00 Q40.00 Q15.00 Q40.00 Q22.00 Q25.00 Q40.00 Q15.00 Q25.00 Q50.00 Q45.00 Q1,000.00 Q20.00 Q8,000.00 Q20,000.00 Q5,000.00 rollo unidad unidad unidad unidad 4 23 15 3 2 Q100.00 Q3.00 Q5.00 Q1,000.00 Q2,500.00 Q400.00 Q69.00 Q75.00 Q3,000.00 Q5,000.00 Q115,759.00 Total Q1,875.00 Q534.80 Q1,900.00 Q1,240.00 Q259.50 Q692.00 Q1,140.00 Q1,368.00 Q3,850.00 Q4,375.00 Q7,000.00 Q2,625.00 Q14,680.00 Q7,260.00 Q8,250.00 Q13,200.00 Q4,950.00 Q6,495.00 Q9,825.00 Q2,848.50 Q1,000.00 Q4,183.60 Q8,000.00 Q20,000.00 Q5,000.00 Q132,551.40

49

El costo total del proyecto de construccin del saln comunal asciende aun total de Q248310.40 (doscientos cuarenta y ocho mil trescientos diez con cuarenta centavos).

2.3.1

Cronograma de ejecucin

Para la elaboracin del cronograma de ejecucin se tomaron en cuenta los rendimientos y el nmero de trabajadores que deben laborar en la construccin del saln. (Ver tabla XV) Tabla XV Cronograma de ejecucinMES 1 MES 2 TIEMPO MES MES 3 4 MES 5 MES 6

Rengln 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Descripcin Limpieza y Nivelacin Excavacin Cimiento Corrido Solera de Humedad Solera Intermedia Solera de corona Solera de mojinete Columnas Tipo c-1 Columnas Tipo c-2 Levantado de muro Puertas tipo 1 Puertas tipo 2 Piso de cemento lquido Banqueta Estructura y cubierta de techo Electricidad fuerza Electricidad iluminacin

50

3.

DISEO DE PAVIMENTO RGIDO DE LA CALLE AL REGARGAR DEL MUNICIPIO DE EL ADELANTO

3.1

Levantamiento topogrfico 3.1.1 Planimetra

En el levantamiento topogrfico, se utiliz el siguiente equipo topogrfico: 1 teodolito Wild T-1 1 cinta mtrica de 30 m 1 plomada 1 estadal 1 machete y estacas. Se procedi a levantar el eje de central de la calle, como una poligonal abierta, utilizando el mtodo de deflexiones simples, como la calle se construir sobre una ruta existente, el levantamiento tuvo que acondicionar a las caractersticas de la misma, tomando en consideracin todos los pormenores y aspectos importantes como la ubicacin de las viviendas, zanjones, etc.

3.1.2

Altimetra

Para la altimetra o perfil del terreno se utiliz el mismo equipo topogrfico anteriormente descrito, el procedimiento se detalla en la nivelacin.

51

3.1.2.1

Nivelacin

Despus de haber realizado el levantamiento planimtrico de la lnea central se tomaron radiaciones a cada 20 metros y en lugares donde fuera necesario para determinar por medio de nivelacin taquimtrica el nivel de la subrasante.

3.1.3

Diseo en planta

3.1.3.1

Diseo de curvas simples

Debido a que la ruta ya estaba seleccionada, las curvas horizontales se adecuaron al terreno existente, respetando las viviendas aledaas y las normas de diseo, entre las cuales podemos mencionar: a) La seguridad al trnsito, que debe ofrecer el proyecto, es la condicin de mayor preferencia. b) La distancia de visibilidad, debe considerarse conjuntamente con la topografa, ya que la visibilidad requiere radios mayores.

3.1.4

Diseo en perfil

3.1.4.1

Diseo de rasante

La rasante es el nivel de la superficie de rodadura y se dise adaptndola lo ms posible al perfil natural del terreno, aplicando el criterio de la rasante ms econmica consistente en que el rea de corte sea aproximadamente igual al rea de relleno.

52

3.1.4.2

Diseo de curvas verticales

Las curvas verticales se emplean para pasar gradualmente de un tramo en que la subrasante tiene una pendiente determinada a otro en que la pendiente es diferente, pudiendo presentarse dos casos: uno en que vamos subiendo y luego bajamos, denominado cresta, y el otro en el cual primero se baja y luego se sube llamado columpio. Para el diseo de las curvas es importante tomar las siguientes recomendaciones: a) Cuando la diferencia algebraica entre la pendiente de la entrada de una curva y la pendiente de salida de la misma curva es menor al 0.5%, no es necesario disear la curva vertical, debido a que la pendiente es muy pequea y resulta complicado el trazo en el campo. b) Evitar dos curvas sucesivas con la misma direccin, separadas por una tangente vertical muy corta, especialmente en curvas cncavas donde la distancia de visibilidad no es agradable.

3.2

Estudio de suelos en pavimentos

Para disear cualquier tipo de pavimento, es necesario hacer un estudio completo de las caractersticas del suelo de la subrasante para determinar que tan bueno o malo es el material que va soportar el pavimento cumpliendo con las normas establecidas por la American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO). Entre los ensayos que deben realizarse podemos mencionar los siguientes:

53

a) Granulometra b) Lmites de consistencia (Lmites de Atterberg) c) Compactacin (Proctor) d) Ensayo de capacidad soporte (CBR) e) Hinchamiento f) Resistencia a la penetracin

3.2.1

Descripcin de los principales ensayos de suelos para diseo de pavimentos

3.2.1.1

Granulometra

El conocimiento de la composicin granulomtrica de un suelo grueso sirve para discernir la influencia que puede tener en la densidad del material compactado. El anlisis granulomtrico se refiere a la determinacin de la de los diversos tamaos de las partculas que Para el conocimiento de la composicin granulomtrica cantidad en porcentaje constituyen el suelo.

de un determinado suelo existen diferentes procedimientos. Para clasificar por tamaos las partculas gruesas el procedimiento ms expedito es el del tamizado. Sin embargo, al aumentar la finura de los granos el tamizado se hace cada vez ms difcil, teniendo entonces que recurrir a procedimientos por sedimentacin. Conocida la composicin granulomtrica del material, se le representa grficamente para formar la llamada curva granulomtrica del mismo. Como tamao de las partculas puede considerarse el dimetro de ellas cuando es indivisible bajo la accin de una fuerza moderada, como la producida por un mazo de madera golpeando ligeramente.

54

El procedimiento para realizar el ensayo granulomtrico es el siguiente: a) Se toma una muestra representativa de unos 20 kg y se seca al sol o en horno durante unas 12 horas. b) Por medio de cuarteos a la muestra mencionada se sacan unos 2 kg. c) Se pasan los 2 kg por las mallas de 2, 1 , 1, , 3/8 y No. 4 y se pesa el retenido en cada una de dichas mallas. (Ver figura 19 ) Figura 19 Procedimiento de tamizado

Fuente: Crespo Villalaz. Mecnica de suelos y cimentaciones. Pagina 47.

d) Del material que pasa la malla No. 4 se toma una cierta cantidad generalmente 200g y se colocan en un vaso de agua, dejando que el material se remoje unas 12 horas.

55

e) Con un agitador metlico se agita el contenido del vaso durante un minuto y se vaca luego sobre la malla No. 200, se vaca nuevamente el material al vaso lavando de la malla en posicin invertida, se agita nuevamente el agua del vaso y se repite el procedimiento tantas veces como sea necesario hasta que no se enturbie el agua al ser agitada. f) Se elimina el agua y se pone la muestra a secar en un horno a temperatura constante. g) Se pesa y por diferencia a los 200 g se obtiene el porciento que pas la malla No. 200. h) Se vaca el material que pas la malla No. 4 y se retuvo en la No. 200 para que pase lo correspondiente por las mallas No. 10, 20, 40, 60, 100, y 200 pesando los retenidos. i) Conociendo los pesos parciales retenidos desde la malla de 2 hasta la No. 200 se obtienen los porcientos retenidos parciales, los porcientos retenidos acumulativos y los porcientos pasando. Es necesario aclarar que los retenidos parciales en cada malla debern expresarse como porcentajes de la muestra total, y para calcular los porcientos retenidos en las mallas 10 a 200 se divide el peso en gramos retenido en cada malla entre el peso seco de la muestra para la prueba de lavado (200g generalmente) y se multiplica este cociente por el porciento que pasa la malla No. 4, determinado en el anlisis del material grueso. El retenido acumulativo en la malla No. 10 se calcula sumando el retenido parcial en dicha malla al retenido acumulativo en la malla No. 4. El retenido acumulativo en la malla No. 20 es igual al retenido acumulativo en la malla No. 10 ms el retenido parcial en la malla No. 20. De igual manera se calculan los dems retenidos acumulativos hasta la malla No. 200.

56

j) Se traza la curva de la composicin granulomtrica del material en una grfica que tiene por abscisas, a escala logartmica, las aberturas de las mallas y por ordenadas los porcentajes de material que pasa por dichas mallas, a escala aritmtica. k) La curva resultante se compara con las que se tengan como especificaciones (ver figura 20), o se obtienen de ella relaciones entre ciertos porcentajes pasando que dan idea de la graduacin del material. Adems, la forma de la curva granulomtrica del suelo. As, un suelo que est formado por partculas de un mismo tamao quedar representado por una lnea vertical y un suelo con curva granulomtrica bien tendida indicar gran variedad de tamaos. Figura 20 Representacin de curva granulomtrica

Fuente: Jurez Badillo. Mecnica de suelos. Tomo 1. Pagina 100.

57

3.2.1.2

Lmites de consistencia

Las propiedades plsticas de los suelos limosos y arcillosos pueden ser analizadas a travs de pruebas empricas o bien por el ensayo de lmites de Atrever o lmites de consistencia como tambin se le conoce. dilatancia, resistencia en seco, tenacidad y sedimentacin. Atterbergg son: 1) Lmite lquido 2) Lmite plstico. Un suelo arcilloso con un alto contenido de humedad, posee una consistencia semi-lquida; al perder agua por evaporacin va aumentando su resistencia hasta alcanzar una consistencia plstica. Al continuar el secado llega a adquirir un estado semi-slido y se agrieta o desmorona al ser deformado. Al intervalo de contenido de humedad en el cual un suelo posee consistencia plstica se le denomina intervalo plstico. a) El lmite lquido (L.L) es el contenido de humedad de un suelo en el lmite superior del intervalo plstico. Tambin se define como el contenido de humedad expresado en porcentaje de su peso seco, bajo el cual el suelo comienza a fluir, despus de 25 golpes, utilizando el aparato propuesto por Artur Casagrande. (Ver figura 21) Dentro de los Los lmites de primeros podemos citar los anlisis de identificacin preliminar de suelos finos:

58

Figura 21

Aparato de Casagrande

Fuente: Jurez Badillo. Mecnica de suelos. Tomo 1. Pagina 130

En el aparato de Casagrande, debe ajustarse la altura de cada, para producir un impacto estndar, colocando el material sobre el platillo de bronce del aparato, hasta llenarlo aproximadamente 1/3 de su capacidad usando la esptula para mezclar, extender el material formando una masa lisa de 1cm de espesor. Con el acanalador se divide la pasta en dos partes, haciendo un trazo firme a lo largo del dimetro, que arranque del centro del soporte, formando un surco claro y bien definido. (Ver figura 22)

59

Figura 22

Llenado de la copa de Casagrande

Fuente: Crespo Villalaz. Mecnica de suelos y cimentaciones. Pagina 71.

Luego se determina, el nmero de golpes necesarios, para que el fondo del surco se cierre una longitud de aproximadamente. Como en la prctica, ser difcil conseguir que la muestra se una a los 25 golpes, se registra un punto, con el contenido de humedad que corresponda a menos y otro a ms de 25 golpes, ploteando estos datos en papel semilogaritmico, el contenido de agua, en la escala aritmtica vertical y la cantidad de golpes en la logartmica horizontal, dando una lnea recta. interseccin con la recta a 25 golpes, indica el lmite lquido. La

60

L.L = %H

N 25

%H = porcentaje de humedad N = Nmero de golpes

b) El lmite Plstico (L.P)

se define como el contenido de humedad,

expresado en porciento respecto al peso seco de la muestra secada al horno, para el cual los suelos cohesivos pasan de un estado semislido a un estado plstico. Para determinar el lmite plstico, generalmente se hace uso del material que, mezclado con agua, ha sobrado de la prueba de lmite lquido y al cual se le evapora humedad por mezclado hasta tener una mezcla plstica que sea fcilmente moldeable. Se forma luego una pequea bola que deber rodillarse en seguida con la palma de la mano o en una placa de vidrio aplicando la suficiente presin a efecto de formar filamentos. (Ver figura 23) Figura 23 Procedimiento para obtener lmite plstico

Fuente: Crespo Villalaz. Mecnica de suelos y cimentaciones. Pagina 77.

Otra forma de describir el lmite plstico de un suelo, es el contenido de humedad, que permite cilindrarlo, haciendo bastoncitos de 3mm de dimetro sin romperse.

61

L.P =

PBH PBS 100 PBS TARA

donde: PBH = Peso bruto hmedo PBS = Peso bruto seco

c) ndice de Plasticidad (I. P) se denomina ndice de plasticidad o ndice Plstico (I.P) a la diferencia numrica entre los lmites lquido y plstico, e indica el margen de humedades dentro del cual se encuentra en estado plstico tal como lo definen los ensayos. Tanto el lmite lquido como el lmite plstico dependen de la cantidad y tipo de arcilla del suelo; sin embargo, el ndice plstico depende generalmente de la cantidad de arcilla del suelo. I.P = L.L L.P Donde: L.L = Lmite lquido L.P = Lmite plstico I.P. = 0 I.P < 7 7< I.P17 Suelo no plstico. Suelo con baja plasticidad. Suelo medianamente plstico. Suelo altamente plstico.

3.2.1.3

Compactacin (Densidad mxima y humedad ptima)

Se entiende por compactacin de los suelos el mejoramiento artificial de sus propiedades mecnicas por medios mecnicos. La importancia de la compactacin de los suelos estriba en el aumento de resistencia y disminucin de capacidad de deformacin que se obtienen al sujetar al suelo a tcnicas convenientes que aumenten su peso especfico seco, disminuyendo sus vacos.

62

Para determinar la densidad mxima, se hace por el mtodo Proctor, que consiste en la determinacin del peso por unidad de volumen de un suelo que ha sido compactado por un procedimiento definido para diferentes contenidos de humedad y tiene dos formas de ensayo: Proctor Estndar y Proctor Modificado. Proctor Standard (Caractersticas) Peso de martillo Altura de cada Capas a compactar Nmero de golpes 5.50 lbs 12 plg 3 25

Proctor Modificado (Caractersticas) Peso de martillo Altura de cada Capas a compactar Nmero de golpes Figura 24 10 lbs 18 plg 5 25

Equipo para ensayo de compactacin

Fuente: Crespo Villalaz. Mecnica de suelos y cimentaciones. Pagina 77.

63

Para realizar este ensayo, se necesitan de un equipo especial (ver figura 24) y de 2 a 3 kg de material secado al aire libre, pasndolo por el tamiz de . Es importante conocer la cantidad de agua con la que se inicia el ensayo, dependiendo de que tipo de suelo tenemos. Se suele empezar con un equivalente al 2% del peso de material que se tenga, incrementndolo a 60 cc de agua, para suelos arenosos y unos 120 cc, para suelos limosos y arcillosos. Teniendo preparada la muestra, se compactan 5 capas, con un espesor aproximadamente 2.54 cm cada una, compactndolas en toda la superficie del cilindro uniformemente con 25 golpes (ver figura 25). Se pesa el material compactado, siendo ste el peso bruto hmedo (PBH). Se toman dos muestras con la humedad de cada punto, aproximadamente de 100 gr cada una; se pesa y se ponen a secar en el horno. Figura 25 Procedimiento de compactacin

Fuente: Crespo Villalaz. Mecnica de suelos y cimentaciones. Pagina 101

64

Para obtener su contenido de humedad, se toma el promedio de las dos muestras. Para calcular la densidad mxima y la humedad ptima se utilizan las siguientes ecuaciones: PNH = PBH TARA PUH = PNH Vcilindro

%H =

PNH PNS 100 PNS PUH 100 %H

PUS =

donde: PNH = Peso neto hmedo PUH = Peso unitario hmedo PNS = Peso neto seco PUS = Peso unitario seco %H = Porcentaje de humedad Al tener los clculos, se procede a hacer la grfica %H vrs PUS. En el punto ms alto de la curva, se tiene la densidad mxima con su respectiva humedad ptima. (Ver figura 26)

65

Figura 26

Curvas de Compactacin

Fuente: Jurez Badillo. Mecnica de suelos. Tomo 1. Pagina 579

3.2.1.4

Ensayo de capacidad soporte del suelo (CBR)

El C.B.R. se expresa como un porcentaje del esfuerzo requerido para hacer penetrar un pistn en el suelo que se ensaya, en relacin con el esfuerzo requerido para hacer penetrar el mismo pistn hasta la misma profundidad de una muestra patrn de piedra triturada bien graduada. El C.B.R. generalmente se determina para 0.1 y 0.2 de penetracin o sea dividiendo el esfuerzo para cada penetracin entre un esfuerzo de 1000lbs/plg y uno de 1500 lb/plg respectivamente. De estos valores se usa el que sea mayor, generalmente el de 0.1 de penetracin. (Ver tabla XVI)

66

Tabla XVI

Resistencias a diferentes penetraciones en piedra trituradaCarga en lb/plg 1000 1500 1900 2300 Carga en lb 3000 4500 5700 6000

Penetracin 0.1 0.2 0.3 0.4

0.5 2600 7800 Fuente: Crespo Villalaz. Mecnica de suelos y cimentaciones. Pagina 112

Con el fin de duplicar en el laboratorio la condicin ms crtica que pueda presentarse en el terreno, las muestras y el equipo para ensayo del C.B.R (ver figura 27) se sumergen en agua varios das hasta obtener su saturacin. Figura 27 Equipo para ensayo C.B.R.

Fuente: Crespo Villalaz. Mecnica de suelos y cimentaciones. Pagina 108

67

Para realizar este ensayo, se necesitan de un equipo especial (ver figura 26), 3 kg, de material y teniendo los porcentajes de humedad actual y humedad ptima. Con estos datos, se calcula la cantidad de agua que hay que agregar a los 13 kg de muestra Agua(c.c.) = %Hptima %Hactual 100 + %Hactual

Los cilindros se compactan en 5 capas, para 10, 30 y 65 golpes, por cada capa. Luego se pesa el material que queda en el cilindro, siendo este el PBH. Con el peso del cilindro, se obtiene el peso neto hmedo (PNH). Luego se tiene:

PUH =

PNH Volumen cilindro

Para calcular el peso unitario seco:PUS = PNH %Hdespus + 100

Con los datos anteriores se calcula el porcentaje de compactacin, que es igual a: %C = PUS delCBR PUS mximoproctor

Con el valor del porcentaje se puede clasificar el suelo usando la tabla que indica el empleo que puede drsele al material en lo que al C.B.R se refiere. (Ver tabla XVII)

68

Tabla XVII

Clasificacin del suelo C.B.R.Clasificacin Subrasante muy mala Subrasante mala Subrasante regular a buena Subrasante muy buena Sub-base buena Base buena Base muy buena

Valores en % de CBR 0-----5 5-----10 10-----20 20-----30 30-----50 50-----80 80-----100

Fuente: Crespo Villalaz. Mecnica de suelos y cimentaciones. Pagina 113

3.2.1.5

Hinchamiento

Se coloca sobre el suelo en el molde, un papel de filtro, sobre este filtro se coloca el diseo perforado, con vstago ajustable y el disco de 4.54 kg. (10lb). Sobre el vstago ajustable, se coloca el extensmetro, montado sobre un trpode, ajustando la lectura a 0, luego se sumerge en el agua durante 4 das, tomando lecturas a cada 24 horas, controlando la expansin del material (ver figura 28). El hinchamiento, se calcula como un porcentaje de la altura inicial de la muestra, teniendo el cambio de altura cuando se tuvo la muestra sumergida. Figura 28 Colocacin del medidor de deformacin

Fuente: Crespo Villalaz. Mecnica de suelos y cimentaciones. Pagina 111

69

%Hinchamie nto =

Cambio de altura en el remojo (plg) 5 plg

Es importante tener en cuenta, que el peso de 10 lb, colocado sobre el disco perforado con vstago ajustable, corresponde aproximadamente al peso de una losa de concreto de 12.7 cm (5 plg) de espesor. El objeto de sumergir la muestra, durante 4 das en agua, es para someter a los materiales usados en la construccin, a las peores condiciones de trabajo que puede someterse el pavimento.

3.2.1.6

Determinacin de la resistencia a la penetracin

Luego de retirar la muestra que por 4 das se someti a saturacin, se le quita el tripi y el extensmetro y con todo cuidado se acuesta sin quitar las placas, dejndolo en esta posicin durante tres minutos para que escurra el agua. Se lleva a la prensa, se retiran las placas y el filtro y se colocan nuevamente las dos placas de carga. El pistn para la prueba de penetracin debe pasar a travs de los orificios de las placas hasta tocar la superficie de la muestra, se aplica una carga inicial que no sea mayor de 10 kg e inmediatamente despus, sin retirar la carga, se ajusta el extensmetro de cartula para registrar el desplazamiento vertical del pistn. (ver figura 29)

70

Figura 29

Prensa para C.B.R.

Fuente: Crespo Villalaz. Mecnica de suelos y cimentaciones. Pagina 112

Se procede a la aplicacin lenta de cargas continuas con pequeos incrementos y se anotan las cargas correspondientes a cada una de las cinco penetraciones indicadas. Luego se dibuja la curva penetracin del pistn vrs carga. La relacin de valor soporte de California (CBR) se calcula como: CBR = Carga a una penetracin dada 100 C arg a estndar a la misma penetracin

Se traza la curva CBR vrs. Compactacin, para determinar el CBR de diseo de un pavimento a 90%, 95%, 100% de compactacin de Proctor modificado.

3.3

Teora y diseo sobre pavimentos rgidos

Los pavimentos de concreto hidrulico o pavimentos rgidos como tambin se les designa, difieren de los pavimentos de asfalto o pavimentos flexibles, primero, en que poseen una resistencia considerable a la flexin, y segundo, en que son afectados grandemente por los cambios de temperatura. Los pavimentos de concreto hidrulico estn sujetos a los refuerzos siguientes:

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a) Esfuerzos directos de compresin y cortamiento causados por las cargas de las ruedas. b) Esfuerzos de compresin y tensin que resultan de la deflexin de las losas bajo las cargas de las ruedas. c) Esfuerzos de compresin y tensin causados por la expansin y contraccin del concreto. d) Esfuerzos de compresin y tensin debidos a la combadura del pavimento por efectos de los cambios de temperatura. En virtud de estar los pavimentos rgidos sujetos a los esfuerzos ya anotados, es notorio que para que estos pavimentos cumplan en forma satisfactoria y econmica la vida til que de ellos se espera, es necesario que su proyecto est basado en los factores siguientes: a) Volumen, tipo y peso del trnsito a servir en la actualidad y en un futuro previsible. b) Valor relativo de soporte y caractersticas de la subrasante. c) Clima de la regin. d) Resistencia y calidad del concreto a emplear. Si en el proyecto de estos pavimentos no se toma en cuenta alguno de los puntos mencionados, el pavimento no ser econmico. As, por ejemplo, si los espesores de las losas de concreto son muy elevados, es decir, que su capacidad de carga es superior a la que realmente soporta, su comportamiento ser satisfactorio, pero su costo de construccin ser excesivo. Por el contrario, si los espesores son menores que los requeridos para las cargas que soportar, se acortar su vida de servicio o tendr un costo de conservacin muy alto y por lo tanto antieconmico y con un comportamiento poco satisfactorio.

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En cuanto a los esfuerzos debidos a las cargas se puede decir que los de flexin son los ms importantes en las losas. Tanto los estudios tericos como los ensayes de losas han demostrado que el punto crtico de una losa de espesor uniforme, es decir, aquel en que para una carga dada se desarrollan esfuerzos ms elevados, es el correspondiente a la esquina de la misma, o sea el ngulo conformado por un borde exterior y una junta transversal tal como se ve en la figura 30. Figura 30 Punto crtico en una losa de concreto de pavimento rgido

Fuente: Carlos Crespo. Vas de comunicacin. Pag 349

Los esfuerzos que provoca la misma carga P colocada sobre un borde de la losa suficientemente alejada de la esquina, y en el centro de la misma son de una magnitud de orden decreciente con respecto a los que se manifiestan en la esquina, correspondiendo el menor valor para la posicin de la carga en el centro de la losa. Cuando el es esfuerzo total es superior al mdulo de ruptura del concreto, la losa se rompe. La observacin de los pavimentos de concreto hidrulico en servicio se lleva a las mismas comprobaciones, es decir, que el punto crtico es la esquina de las losas.

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3.3.1

Estructura del pavimento rgido

3.3.1.1

Subrasante

Es el nivel del terreno, sobre el que se asientan los diferentes elementos del pavimento de una carretera, se extiende hasta una profundidad, en la que no le afecte la carga de diseo, correspondiente al trnsito previsto. Los materiales de la subrasante deben cumplir con los siguientes requisitos: a) Tamao mximo de partculas 10 cm. b) Lmite lquido menor de 50%. c) C.B.R 5% mnimo d) Expansin 5% mximo e) Compactacin 95% mnimo. Los materiales calificados como A-8 son inapropiados para subrasante, debido a que son altamente compresibles teniendo muy baja resistencia. Se puede hacer una clasificacin, para valores de C.B.R en diferentes calidades de subrasante como lo vimos en la tabla XVII. Si la subrasante no cumple con los requisitos de calidad, debe ser tratada por algn mtodo, para que alcance las caractersticas deseables; siempre se recomienda cubrir la subrasante con una capa de sub-base, cuando va a ser expuesta al trfico y a la lluvia.

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3.3.1.2

Requisitos de construccin

Cuando se inicia la construccin de un pavimento, se debe proceder a limpiar la capa vegetal existente en toda la superficie de la subrasante a reacondicionar. El reacondicionamiento es la operacin que consiste en escarificar, homogenizar, conformar y compactar la subrasante. En las reas que se necesite reacondicionamiento, se debe proceder a escarificar el suelo de la subrasante, hasta una profundidad de 20 cm, eliminando las rocas mayores de 10 cm, seguidamente se debe proceder a ajustar y conformar la superficie, efectuando cortes y rellenos no mayores de 20 cm de espesor. El suelo de subrasante, en el rea a reacondicionarse, debe humedecerse adecuadamente antes de la compactacin. Cuando la densidad de la subrasante sea menor del 90 por ciento de la densidad mxima, sus 30 centmetros ms superficiales sern compactados hasta el 95%, y cerca del contenido ptimo de humedad. La subrasante ser previamente emparejada a fin de asegurar una compactacin uniforme, y recibir una conformacin final de acuerdo con los alineamientos y secciones transversales sealados en los planos. En este trabajo se evitar lo ms que sea posible la segregacin de los materiales. Cuando se considere necesario, las pendientes de la subrasante en las orillas debern ajustarse de acuerdo a los planos.

3.3.1.3

Tolerancias y aceptacin de subrasante

a) Compactacin: Se establece una tolerancia en menos del 2%, respecto al porcentaje de compactacin especificado.

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b) Superficie: Se establece una tolerancia de 3 cm, en ms o en menos, respecto al nivel de conformacin de superficie indicada en los planos. c) No se permite que la subrasante ya reacondicionada, quede sin recubrir, en una distancia mayor de 2 km.

3.3.1.4

Subbase

Es una capa de material selecto que se coloca sobre la subrasante y, tiene por objeto: Servir de capa de drenaje al pavimento. Controlar los cambios de volumen, elasticidad y plasticidad del material de la subrasante. Controlar la ascensin capilar del agua, protegiendo as el pavimento.

Los materiales utilizados para subbase, deben cumplir con las siguientes especificaciones: a) El material debe tener un CBR, AASHTO T-193, mnimo de 30, efectuado sobre una muestra saturada a 95% de compactacin, AASHTO T-180. b) En el caso de que contenga grava o rocas, estas no deben ser mayores de 2/3 del espesor de la subbase. c) El ndice plstico no debe ser mayor de 6, (AASHTO T-90-70). d) El lmite lquido no debe ser mayor de 25 (AASHTO T-81-68) e) No deber tener un hinchamiento mayor de 1% (AASHTO T-193-72) f) El equivalente de arena no debe ser menor de 25, (AASHTO T-196)

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g) El material que pasa el tamiz 200 no debe ser mayor que 2/3 de la fraccin que pasa el tamz No. 40. h) El agregado grueso retenido en el tamiz 10, deber tener un porcentaje de desgaste, de 50% a 500 revoluciones, segn el mtodo de los ngeles.

3.3.1.5

Requisitos de construccin

El material de subbase debe ser de buena calidad y cumplir con los requisitos de mayor CBR, menor ndice de plasticidad, que pase el tamz 200 y que tenga mayor equivalente de arena. El espesor de la subbase, puede tener un espesor variable, compactado por tramos, esto depende de las condiciones y caractersticas de la subrasante, pero dicho espesor no debe ser menor de 10 cm ni mayor de 70 cm.

3.3.2

Capa de rodadura

3.3.2.1

Especificaciones para los materiales del concreto

Cemento El cemento que se emplee en los pavimentos de concreto, deber cumplir con las especificaciones de American Society for Testing Materials (ASTM) aplicables en nuestro pas.

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Agregados El agregado grueso debe ser resistente al desgaste para los concretos utilizados en pavimentos. El tamao del agregado grueso vara desde 2.5 hasta , para este caso utilizaremos de dimetro que es el que mayormente se comercializa en la regin. El agregado fino deber estar limpio, sano, adecuadamente graduado y libre de materia orgnica que puedan reducir la resistencia del concreto. Agua El agua que se emplee, tanto en el mezclado como en el curado del concreto deber estar libre de materiales perjudiciales como aceites, sales, heces fecales, etc.

3.3.3

Juntas

Las juntas tienen por objeto principal, permitir la contraccin y dilatacin trmica del pavimento debido a los cambios de temperatura as como la construccin del pavimento por losas separadas para evitar grietas y establecer una unin adecuada entre ellas. Juntas longitudinales de contraccin Las juntas longitudinales son aquellas que se construyen paralelas al eje del camino con el fin de permitir los movimientos relativos de las diversas losas.

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En los caminos, la cantidad de juntas longitudinales depende del ancho de la corona de los mismos, escogindose, muy comnmente, en forma tal que ellas dividan a la corona en el nmero de las vas necesarias para la circulacin. Aunque las juntas longitudinales pueden ser proyectadas y construidas de diferente manera, es muy comn que se emplee el tipo macho y hembra. Juntas transversales de contraccin Las juntas transversales en los pavimentos rgidos tienen por objeto el evitar el agrietamiento debido al esfuerzo que se provoca por la contraccin y alabeo de las losas. Estas juntas estn orientadas en ngulos rectos a la lnea central y borde de los carriles o franjas del pavimento, la ranura de las juntas debe tener por lo menos del espesor de la losa y deben estar selladas con material petrificado para evitar la filtracin de agua u otros lquidos que puedan daar la subbase.

3.3.4

Trfico

El factor ms importante en el diseo de espesores de pavimento es el nmero de vehculos que circulan por dicha arteria, siendo un pueblo dedicado casi exclusivamente a la agricultura el trnsito de camiones podra incrementarse considerablemente y mejorar sus ingresos con la construccin de este proyecto, La poblacin que se espera servir no excede las 300 personas por lo que podemos considerar un transito promedio diario de camiones (TPDC) de 25 camiones.

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3.3.5

Descripcin del mtodo de diseo

El mtodo de diseo a utilizar es el mtodo de PCA (Prtland Cement Association), este mtodo es prctico y reduce considerablemente el espesor de las losas para pavimentos de concreto hidrulico, incluso podemos disear pavimentos cuando no tengamos disponible laboratorio para estudio de suelos. Para este mtodo han sido generadas tablas de diseo, basadas en la distribucin compuesta de ejes de carga que representan las diferentes categoras de carreteras y tipos de calles. Los pasos de diseo son los siguientes: a) Estimar TPDC (Trnsito promedio diario de camiones) en 2 direcciones; excluyendo camiones de 2 ejes y 4 llantas. b) Determinar mdulo de ruptura del concreto a los 28 das. c) Seleccionar categora del eje de carga. d) Seleccionar pavimento con hombros o bordillos. e) Encontrar el espesor de losa Diseo de pavimento rgido La longitud a pavimentar en este proyecto ser de 631.10 m, con un ancho de calle de 5.20 m o sea dos carriles de 2.60m cada uno. El proyecto se disear con bordillo integrado. El concreto que se usar en la construccin del pavimento debe tener un mdulo de ruptura de 600 lb/plg y su esfuerzo de compresin no deber ser menor de 4000 lb/plg.

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Datos de diseo: De acuerdo a observaciones efectuadas y la poblacin aproximada se determin que el Trnsito Promedio Diario de camiones es de 25 con una carga mxima en eje sencillo de 22000 lb y 36000 en eje Tandem. Se utilizar un mdulo de ruptura MR= 600 PSI. Suelo arcilloso de mala calidad. Perodo de diseo 20 aos.

Calculo de espesor de losa Tabla XVIII Categoras de carga por ejeTrfico Categora 1 Descripcin Calles residenciales carreteras rurales y secundarias (bajo a medio) Calles colectoras ca