ÍNDICE

Página

INTRODUCCIÓN i OBJETIVOS ii

CAPÍTULO I

1. INVESTIGACIÓN 1

1.1 CARACTERISTICAS DE LA POBLACIÓN 1

1.1.1 Aspectos Generales 1

1.1.1.1 Localización geográfica 1

1.1.1.2 Vías de comunicación 2

1.1.2 Aspectos sociales 2

1.1.2.1 Población 3

1.1.2.2 Educación 3

1.1.2.3 Vivienda 3

1.1.3 Aspectos económicos y de infraestructura básicos 3

1.1.3.1 Servicios públicos con que cuenta 4

1.1.3.2 Actividades económicas 4

1.1.4 Aspectos culturales y de participación social 4

CAPÍTULO II

2. SERVICIO TÉCNICO PROFESIONAL 5

2.1 ESTUDIO PRELIMINAR DE CAMPO 5

2.1.1 Planimetría 5

2.1.2 Altimetría 6

2.2 DISEÑO GEOMÉTRICO DE CARRETERAS 7

2.2.1 Elementos geométricos del alineamiento transversal 8

2.2.2 Alineamiento horizontal y vertical 8

2.2.2.1 Alineamiento horizontal 10

2.2.2.1.1 Diseño de curvas horizontales 11

2.2.2.2 Alineamiento vertical 12

2.2.2.2.1 Diseño de curvas verticales 13

2.2.3 Diseño de localización 13

2.2.4 Diseño de subrasante 14

2.3 DRENAJE PLUVIAL 16

2.3.1 Normas de diseño 16

2.3.1.1 Diámetros mínimos 17

2.3.1.2 Velocidades mínimas y máximas 18

2.3.1.3 Profundidad de la tubería 19

2.3.1.4 Pozos de visita 20

2.3.1.5 Tragantes 21

2.3.1.6 Periodo de diseño 22

2.3.2 Diseño hidráulico 22

2.3.2.1 Coeficiente de escorrentía 30

2.3.2.2 Intensidad de lluvia 33

2.3.2.3 Áreas tributarias 34

2.3.2.4 Tiempo de concentración 34

2.3.2.5 Pendiente del terreno 34

2.3.2.6 Caudal de diseño 36

2.3.2.7 Velocidad de flujo a sección llena 37

2.4 ESTUDIOS DE SUELOS 38

2.4.1 Ensayos para la clasificación del suelo 39

2.4.1.1 Análisis granulométrico 40

2.4.1.2 Límites de consistencias 41

2.4.1.2.1 Límite liquido 41

2.4.1.2.2 Límite plástico 41

2.4.1.2.3 Índice plástico 42

2.4.2 Ensayos para el control de la construcción 42

2.4.2.1 Determinación del contenido de humedad 42

2.4.2.2 Densidad máxima y humedad óptima 43

2.4.2.3 Ensayo de equivalencia de arena 44

2.4.3 Ensayos para la determinación de la resistencia del suelo 45

2.4.3.1 Ensayo de valor soporte del suelo (CBR) 45

2.3.3 Análisis de resultados 47

2.5 PAVIMENTOS RIGIDOS 57

2.5.1 Generalidades 57

2.5.1.1 Definición de pavimento 58

2.5.1.2 Capas de pavimento rígido 59

2.5.2 Factores de diseño 60

2.5.3 Diseño del pavimento rígido 61

2.6 PRESUPUESTO 63

2.6.1 Cantidades de trabajo 66

2.6.2 Costos 67

2.6.2.1 Precios unitarios 67

PLANOS

CONCLUSIONES iii

RECOMENDACIONES iv

BIBLIOGRAFÍA v

ANEXOS

ABREVIATURAS

Km. Kilómetro

Mts. Metros

Lb. Libra

PT Principio de tangente

PC Principio de curva

POT Punto de observación en tangente

LCV Longitud de curva vertical

PIV Punto de intersección vertical

Seg. Segundos

m³ Metros cúbicos

m² Metros cuadrados

m/s Metros sobre segundo

cm. Centímetros

Tc. Tiempo de concentración

% Porcentaje

Pg. Pulgada

mm Milímetro

kg. Kilogramo

ml. Metro lineal

Gal. Galón

Doc. Docena

U Unidad

qq Quintal

i

INTRODUCCIÓN

Toda población para desarrollarse y prosperar, necesita de carreteras diseñadas

adecuadamente, para permitir el traslado de personas, mercancías y productos a los

diferentes núcleos urbanos, centros escolares, mercados etc.

El presente trabajo de investigación recoge las prácticas del Ejercicio

Profesional Supervisado que se realizó en el municipio de San José del Golfo,

Guatemala.

De acuerdo a las prioridades que la corporación Municipal y el Comité Pro-

Mejoramiento en un diagnóstico sobre los servicios básicos que requerían de solución

inmediata para realizar fue: El diseño de el tramo carretero acceso a la aldea Puente

Barranquilla, Colonia Santa Luisa – San José del Golfo, 2ª. Calle zona 3 – San José del

Golfo, obra que se diseñó con los conocimientos técnicos efectuando un EPS de

ingeniería civil.

El contenido de este trabajo de graduación se fundamenta sobre la planificación

y diseño de las obras mencionadas cuyo contenido se divide en dos capítulos. En el

Capítulo I se encuentran las características principales de la comunidad del municipio

de San José del Golfo. El capítulo II recoge el trabajo realizado, documentación

bibliografía y el desarrollo del proyecto propiamente incluyendo el presupuesto

ii

OBJETIVOS

GENERAL

• Diseñar el tramo carretero acceso a la aldea Puente Barranquilla, Colonia Santa

Luisa – San José del Golfo, 2ª. Calle zona 3 – San José del Golfo, del Municipio

de San José del Golfo, del departamento de Guatemala.

ESPECÍFICOS

• Diseñar una carretera capaz de soportar la carga de los ejes tándem del

transporte pesado que transita por ese sector.

• Diseñar una carpeta de rodadura técnicamente funcional, que a la vez su sistema

constructivo sea económico.

1

1. INVESTIGACIÓN

1.1 CARACTERÍSTICAS DE LA POBLACIÓN

La población de San José del Golfo, pertenece al grupo Ladino, ya que en estos

lugares no existieron grupos indígenas que lo habitaran.

1.1.1 ASPECTOS GENERALES

El municipio de San José del Golfo, fue creado durante el gobierno del General Justo

Rufino Barrios, por Decreto No. 638 del 17 de marzo de 1,882; por problemas

jurisdiccionales San José del Golfo, fue anexado al departamento de El Progreso el 13 de

Abril de 1,908, sin embargo, años más tarde por decreto No. 756 el 9 de Junio de 1, 920

pasó a formar parte del departamento de Guatemala.

El nombre de SAN JOSÉ DEL GOLFO se debe a que, esté lugar fue durante mucho

tiempo de la época colonial, ruta obligada de tránsito y escala de descanso en el viaje hacia

el Golfo de Izabal y el Castillo de San Felipe, cuya comunicación era necesaria con el reino

de Guatemala y San José, y que en este lugar se fundó una Iglesia asignada al señor San

José.

1.1.1.1 LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA

San José del Golfo es uno de los 17 Municipios del Departamento de Guatemala,

está situado en la parte Norte de este Departamento, la cabecera municipal está a 28

Kilómetros de la Ciudad Capital de Guatemala; los cuales son asfaltados.

Los suelos del municipio de San José del Golfo son generalmente calizos, con

excepciones de algunos lugares que son arenosos.

San José del Golfo, limita al Norte con el municipio de Sanarate; al Este con San

Antonio la Paz (ambos Municipios del Departamento de El Progreso); al Sur con Palencia

y al Oeste con Chuarrancho y San Pedro Ayampúc (Municipios del Departamento de

Guatemala).

La extensión territorial de San José del Golfo, es de 84 Km.² divididos en: Cabecera

Departamental, un pueblo, 7 aldeas y 12 caseríos.

2

San José del Golfo está situado a 1,080 metros sobre el nivel del mar, por lo tanto el

clima es generalmente cálido, con algunas variaciones en la época de fin de año, cuando las

temperaturas tienen un descenso a nivel nacional.

La topografía es generalmente quebrada, difícil de encontrar una planicie que sea

extensa, posee algunos cerros como: Del Ocote Rajado, que alcanza una altura de 1.700

metros; y también existen algunos valles.

El territorio de San José del Golfo cuenta con los ríos: Las Cañas, los Plátanos y las

Vacas, cuenta también con un riachuelo las Navajas y con las Quebradas: Azacualpilla,

Las Guacamayas, los Acoles, la Barranca, el Pozón y Poza Viva; no son aptas para el

consumo humano ya que la contaminación de sus aguas han ido en aumento.

1.1.1.2 VÍAS DE COMUNICACIÓN

San José del Golfo, cuenta con carreteras de acceso a cada una de sus aldeas y caseríos,

el 80% de ellos son de terracería y en mal estado, el interior de cada una de las

comunidades se encuentran con diversidad de materiales tales como: adoquín, empedradas,

con concreto etc.

1.1.2 ASPECTOS SOCIALES

Eventualmente se organizan Comités con fines específicos, se profesan las Religiones

Católica y Evangélica, siendo mayoritaria la primera. Ambas cuentan con varios Templos

en el municipio. Se practican con entusiasmo algunos deportes, principalmente Football y

Basketball, cuenta con varias canchas deportivas en diferentes lugares; Canchas de

Basketball situadas en: la Escuela Rural de Aldea Loma Tendida, Escuela Urbana de

Cabecera Municipal, Instituto Mixto Cabecera Municipal, y salón Municipal. Canchas de

Football se encuentran en: Aldea la Choleña, Aldea El caulote, Aldea Joya de los Terneros,

Aldea Loma tendida, Aldea Javillal, y Estadio Municipal.

3

1.1.2.1 POBLACIÓN

San José del Golfo, Cuenta con aproximadamente 12,010 habitantes, entre ellos el 1%

de origen indígena.

1.1.2.2 EDUCACIÓN

Este Municipio cuenta con: Educación Primaria y Educación Básica, no cuenta con otro

nivel académico pues el presupuesto municipal no se los permite, si alguna persona desea

seguir su nivel educativo debe viajar hacia la ciudad capital.

Algunas de las actividades que realizan son: la artesanía, ganadería y agricultura.

1.1.2.3 VIVIENDA

La vivienda con la que cuenta este Municipio es: un 75% es de block, con terrazas de

concreto y lamina de zinc, un 20% de adobe y teja y un 5% es de madera y lamina de zinc.

1.1.3 ASPECTOS ECONÓMICOS Y DE INFRAESTRUCTURA BÁSICOS

Una de las actividades que se realizan a pesar que no cuenta con las condiciones para

desarrollar una agricultura tecnificada, debido a la topografía de los terrenos, la estructura

de los suelos y la escasez de agua, se aprovecha la época de invierno para realizar en mayor

parte de los cultivos tradicionales como lo son: maíz, fríjol, maicillo, de los cuales se hacen

dos siembras, la primera en Mayo y la otra en agosto, se cosecha también en este Municipio

el loroco y algunas frutas tales como: la mandarina, mango, nance, naranja, jocote,

papaya, etc.

Cuenta también este Municipio con poca crianza de: bovinos, equinos y porcinos, en los

últimos años se ha incrementado la avicultura y se han construidos algunas instalaciones

formales.

Con respecto a su infraestructura, cuenta con: puentes, las carreteras el 100% son de

terrecería y de difícil acceso, con excepción de el acceso de la carretera al atlántico Km.

18.5 hasta la cabecera municipal, cuenta también con algunos tanque de captación.

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1.1.3.1 SERVICIOS PÚBLICOS CON QUE CUENTA:

Agua potable, energía eléctrica, drenajes, telégrafo, teléfono, correos, centro de salud en

la cabecera municipal, puestos de salud en: aldea Pontezuelas, y aldea Loma Tendida,

canchas deportivas para Football y Basketball; cementerios ubicados en: la cabecera

municipal, aldea Loma Tendida, aldea Pontezuelas, aldea El Planeta, un salón municipal y

salones comunales en: Aldea la Choleña, Aldea Javillal, un parque municipal. No existe un

lugar específico para depositar la basura y tampoco cuenta con mercado, limitándose al

funcionamiento de pequeñas tiendas de víveres y mercadería. Cuenta con los puentes: El

chato, quebrada de los coches, Barranquilla y Agua Sarca.

1.1.3.2 ACTIVIDADES ECONÓMICAS

Las actividades económicas de este municipio son: agricultura, ganadería, avicultura,

y la artesanía, pues en este municipio se encuentran algunas minas de barro para la

fabricación de: teja, ollas, cómales, etc.

1.1.4 ASPECTOS CULTURALES Y PARTICIPACIÓN SOCIAL

San José del Golfo, celebra su feria titular el día 19 de Marzo en honor a San José y se

extiende por varios días ofreciendo solemnes actos religiosos, también realiza eventos

deportivos y sociales con gran entusiasmo popular.

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2. SERVICIO TÉCNICO PROFESIONAL

2.1 ESTUDIO PRELIMINAR DE CAMPO

La topografía se ocupa, principalmente, de la representación de una porción de LA

TIERRA. Es una ciencia técnica prima hermana de materias como GEODESIA,

CARTOGRAFÍA, FOTOGRAMETRÍA, etc. Un levantamiento o topografía consiste en

dotar de coordenadas a puntos de la superficie para representarlas visualmente; estas

coordenadas están referidas a un sistema preestablecido y determinado. Topografía es, por

tanto, diseñar un modelo semejante al terreno, con unas deformaciones y parámetros de

transformación perfectamente acotados. El producto final suele ser un PLANO o un

MAPA. El soporte de esta representación solía ser una hoja de papel pero está siendo

sustituido por un soporte magnético. Es fundamental el concepto de ESCALA, es el

coeficiente de proporcionalidad entre las medidas lineales del mapa y la realidad.

Desarrollando una investigación monográfica la que presenta las características

socioeconómicas, se efectuaron visitas de campo para conocer las condiciones actuales que

influyeron en el desarrollo del proyecto.

2.1.1 PLANIMETRÍA

Estudia los procedimientos para fijar posiciones de puntos, proyectados en un plano

horizontal sin importar sus elevaciones.

Hasta hace unos años se venían empleando métodos estadimétricos para medir

distancias, basados en el acortamiento aparente de los objetos al alejarnos de ellos.

Actualmente la medida de distancias se realiza mediante distanciómetros electrónicos.

Estos aparatos miden la distancia contando el número de longitudes de onda que entran en

el segmento definido por los dos extremos del segmento a medir. Se consiguen errores

menores que el centímetro a muy largas distancias (varios kilómetros) con los aparatos

convencionales y se puede llegar a precisión superior al milímetro con algunos aparatos

especiales

6

2.1.2 ALTIMÉTRIA

La medida de ángulos empezó al mismo tiempo que la topografía. Los instrumentos

topográficos convencionales miden dos tipos: Orientaciones y Elevaciones. Las

orientaciones se miden en un círculo horizontal, paralelo al plano del horizonte. Las

elevaciones se miden en un círculo vertical paralelo a la dirección de la gravedad en el

punto, perpendicular por tanto al horizonte.

Para conocer el desnivel entre dos puntos a través de un instrumento que mida

ángulos y distancias se puede calcular el cateto del ángulo rectángulo formado por la

proyección sobre la superficie de referencia, el segmento que une a los dos puntos y el

desnivel que buscamos. Este método adolece de una pérdida muy rápida de precisión en

cuanto las distancias y/o el ángulo de elevación crecen.

Para obtener precisión de milímetros en el desnivel entre dos puntos se emplean los

Niveles; estos aparatos nos dan una visual rigurosamente horizontal, la diferencia de

lecturas a dos miras o reglas verticales nos dará el desnivel entre los puntos donde se

apoyen dichas miras. Si encadenamos desniveles parciales podemos calcular un desnivel

total entre dos puntos muy alejados.

7

2.2 DISEÑO GEOMÉTRICO DE CARRETERAS

Para la construcción de una carretera es necesario pasar por las siguientes etapas:

a) Planificación

b) Anteproyecto

c) Proyecto

d) Construcción.

Existen partes de estas etapas que sé logran con el auxilio de la Topografía, las

cuales son:

a) Estudio de las rutas

b) Estudio del trazado

c) Anteproyecto

d) Proyecto

El Estudio de las rutas es el proceso preliminar de acopio de datos y

reconocimiento de campo, hecho con la finalidad de seleccionar la faja de estudio que

reúna las condiciones óptimas para el desenvolvimiento del trazado. En esta etapa se

obtiene información, se elaboran croquis, se efectúan los reconocimientos preliminares y se

evalúan las rutas.

El Estudio del trazado consiste en reconocer minuciosamente en el campo cada

una de las rutas seleccionadas. Así se obtiene información adicional sobre los tributos que

ofrecen cada una de estas rutas y se localizan en ellas la línea correspondiente a posibles

trazados en la carretera.

En el Anteproyecto se fija en los planos la línea que mejor cumpla los requisitos

planimétricos y altimétricos impuestos a la vía. En esta etapa se elaboran planos por medios

aéreos o terrestres y se establece la línea tentativa del eje.

El Proyecto es el proceso de localización del eje de la vía, su replanteo del trazado

y de sus áreas adyacentes, establecimiento de los sistemas de drenaje, estimación de las

cantidades de obras a ejecutar y redacción de los informes y memorias que deben

acompañar a los planos.

Durante cada una de las etapas de la construcción de la vía, se toman en cuenta

muchos factores, entre los mismos se encuentra el Movimiento de Tierras, el cual es uno

8

de los más importantes, por el peso económico que tiene en el presupuesto. El movimiento

de tierra engloba todas aquellas actividades de excavación y relleno necesarias para la

construcción de la carretera.

2.2.1 ELEMENTOS GEOMÉTRICOS DEL ALINEAMIENTO

TRANSVERSAL

Los elementos de alineación de una carretera es la proyección de un plano en donde

se pueden localizar los elementos que integran una carretera los cuales son: tangentes,

curvas circulares y curvas de transición.

Tangentes: Son las proyecciones sobre un plano horizontal de las rectas que unen

una curva; la longitud es la distancia que une la curva anterior y el principio de la siguiente.

Curvas circulares: Son los segmentos de círculo que forman la proyección

horizontal de las curvas empleadas para unir dos tangentes consecutivas. Y estas pueden

ser: simples y compuestas, las simples son aquellas que están diseñadas con un solo radio el

cual pertenece a un solo arco de círculo, mientras las curvas compuestas como su nombre lo

indica se componen de dos radios pertenecientes a dos arcos de círculos.

Curvas de transición: Se utilizan para proporcionar un cambio gradual de

dirección al pasar un vehículo de un tramo en tangente a un tramo de curva circular.

2.2.2 ALINEAMIENTO HORIZONTAL Y VERTICAL

El alineamiento horizontal y vertical es la forma en que la carretera queda ya

terminada y que se destina a ser ocupada por vehículos en movimiento o estacionados.

No deberá diseñarse independientemente, pues ambos se complementan uno al otro

y es uno de los elementos más importantes para el diseño, la mejor combinación dará como

resultado la utilidad y seguridad fomentando una velocidad uniforme y mejorando la

apariencia de la carretera.

El ancho del alineamiento horizontal y vertical esta condicionado al tipo de carretera

y al número de vehículos que por ella deben transitar.

El diseño del alineamiento horizontal y vertical requiere de una experiencia y

visión amplia para contemplar situaciones futuras a la vez deberá proporcionar el tamaño

conveniente para su construcción económica y explotación adecuada.

9

El principal enemigo con que cuenta una carretera para su buen desempeño

estructural es el exceso de humedad. El diseño debe proveer los medios adecuados para

que el agua pueda ser desalojada rápidamente; el alineamiento horizontal y vertical

proporcionará el dispositivo necesario para la evacuación.

Este dispositivo es el valor de la pendiente transversal en la capa de rodadura y es

del 3% a ambos lados de la línea central. Este valor se juzga adecuado a las condiciones

de nuestro medio, pero se ve poco eficiente cuando se trata de pendientes longitudinales

pronunciadas ya que el agua corre por la línea de máxima pendiente y en este caso la línea

quedaría apoyada a lo largo de la vía. Cuando una carretera está en pendiente el agua

superficial corre mayor distancia antes de llegar a la cuneta, no conviene que el agua llegue

a la cuneta en un punto que diste más de dos veces el semiancho de la carretera, a contar

desde el punto en que alcanzaría la cuneta si no existiera pendiente longitudinal. Esto es

función del bombeo, que, si es demasiado pequeño, puede dar como resultado el que el

agua de lluvia baje por la carretera entera paralelamente a su eje. Por tanto es preciso

aumentar y nunca disminuir el bombeo en pendientes, puesto que el agua seguirá siempre la

línea de máxima pendiente.

La localización general de la carretera, es el diseño especifico y armonización de las

líneas vertical y horizontal, de tal manera que la carretera terminada sea agradable,

económica, y segura. Los controles o influencias físicas que determinan el tipo de

alineamiento son: categoría de la carretera justificada por el tráfico, topografía y

condiciones del suelo, carreteras existentes y desarrollo cultural de los extremos de la

carretera.

La curvatura vertical superpuesta sobre curvatura horizontal, generalmente resulta

en una mejor facilidad, pero deberá analizarse cuidadosamente por su efecto en el tráfico.

Deberá buscarse que la curvatura y las pendientes se encuentren en adecuado

balance.

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2.2.2.1 ALINEAMIENTO HORIZONTAL

El alineamiento horizontal es la proyección sobre un plano horizontal del eje de

la subcorona del camino. Los elementos que integran el alineamiento horizontal son:

tangentes, curvas circulares y curvas de transición.

Las tangentes: son la proyección sobre un plano horizontal de las rectas que

unen las curvas, así la tangente es la longitud comprendida entre el fin de curva de anterior

(PT) y el principio siguiente (PC); a cualquier punto preciso del alineamiento horizontal

localizado en el terreno sobre una tangente, se le denomina: punto de observación en

tangente (POT).

La curva circular: son arcos de círculo que forman la proyección horizontal de

las curvas empleadas para unir dos tangentes consecutivas. Las curvas circulares pueden ser

simples o compuestas según se trate de un solo arco de círculo o de dos o más sucesivos de

diferente radio.

Existen ciertas normas generales que están reconocidas por la práctica y que son

importantes para lograr una circulación cómoda y segura, entre las cuales se citan:

La seguridad al tránsito que debe ofrecer el proyecto es la condición que debe tener

preferencia.

La topografía condiciona especialmente los radios de curvatura y velocidad del

proyecto.

La distancia de visibilidad debe ser tomada en cuenta en todos los casos, porque con

frecuencia, la visibilidad requiere radios mayores que la velocidad en sí.

El alineamiento debe ser tan direccional como sea posible. Sin dejar de ser consistente

con la topografía. Una línea que se adapta al terreno natural es preferible a otra con

tangentes largas, pero con repetidos cortes y terraplenes.

11

Para una velocidad de proyecto dada, debe evitase dentro de lo razonable, el uso de

curvatura máxima permisible. El proyectista debe tender, por lo general, a usar curvas

suaves, y dejar las de curvatura máxima para las condiciones más críticas.

El alineamiento deberá ser uniforme, que no tenga quiebres bruscos en su desarrollo,

por lo que tiene que evitarse curvas forzadas después de tangentes largas o pasar

repentinamente de tramos de curvas suaves a otro de curvas forzadas.

En terraplenes altos y largos sólo son aceptables alineamientos rectos o de muy suave

curvatura, pues es muy difícil para un conductor percibir alguna curva forzada y ajustar

su velocidad a las condiciones prevalecientes.

Debe evitarse el empleo de tangentes excesivamente largas, debido a que la atención del

conductor se concentra durante largo tiempo en puntos fijos, lo que causa somnolencia,

especialmente, en la conducción nocturna, por lo que es preferible proyectar un

alineamiento ondulado con curvas amplias.

Para anular la apariencia de distorsión, el alineamiento horizontal y el alineamiento

vertical deben tener un armonioso balance de uniformidad.

2.2.2.1.1 DISEÑO DE CURVAS HORIZONTALES

El diseño de una curva horizontal es el enlace de dos tangentes consecutivas del

alineamiento horizontal, la tangente de entrada y la tangente de salida, debe dar por

resultado un camino de operación seguro y confortable, de apariencia agradable y con

características de drenajes adecuadas.

Así mismo no deben de quedar alojadas en corte o que tengan obstáculos en su parte

inferior que limiten la distancia de visibilidad, debe tenerse presente que esa distancia sea,

cuando menos equivalente a la distancia de visibilidad de parada. Si la curva no cumple

con ese requisito deberán tomarse las providencias necesarias para satisfacerlo, ya sea

recortando o abatiendo el talud del lado inferior de la curva o bien modificando el grado de

curvatura o eliminando el obstáculo.

12

2.2.2.2 ALINEAMIENTO VERTICAL

Se define por medio del perfil longitudinal de una carretera, y la subrasante, que es

la línea de referencia para el alineamiento vertical. La posición de la subrasante, depende

principalmente de la topografía, existen otros factores que deben considerarse y que a

continuación se mencionan:

Las condiciones topográficas del terreno influyen en diversas formas al definir la

subrasante. Así, en terrenos planos la altura de la subrasante sobre el terreno es

regulada, generalmente, por el drenaje. En terrenos en lomerío se adaptan

subrasantes onduladas, las cuales convienen, tanto en razón de la operación de los

vehículos como por la economía del costo de las carreteras. En terrenos

montañosos la subrasante es controlada estrictamente por las restricciones y

condiciones de la topografía.

Las subrasantes suaves con cambios graduales es lo que debe pretenderse en

cualquier tipo de camino, debe evitarse quiebres y pendientes en longitudes cortas.

Tomando en cuenta los valores de diseño tales como: pendiente máxima, y longitud

critica, estos deben de adaptarse al terreno para formar una línea continua.

Debe evitarse vados formados por curvas verticales muy cortas, pues el perfil

resultante se presta a que las condiciones de seguridad y estética sean muy pobres.

Dos curvas verticales sucesivas y en la misma dirección, separadas por una tangente

vertical corta, deben ser evitadas, particularmente en columpios donde la vista

completa de ambas curvas verticales ocasionan incertidumbre. Este efecto, es muy

notable en caminos divididos con coberturas espaciadas en la faja separadora

central.

El perfil escalonado es preferible en una sola pendiente sostenida, porque permite

aprovechar el aumento de la velocidad previo al ascenso y el correspondiente

13

impulso, este sistema solo puede adaptarse para vencer desniveles pequeños cuando

no hay limitaciones en el desarrollo horizontal.

2.2.2.2.1 DISEÑO DE CURVAS VERTICALES

Las curvas verticales son las que enlazan dos tangentes consecutivas del

alineamiento vertical, y debe de dar como resultado un camino de operación seguro y

confortable, de apariencia agradable y con características adecuadas.

La finalidad de una curva vertical es proporcionar suavidad al cambio de una

pendiente a otra, estas curvas pueden ser cóncavas hacia arriba o hacia abajo, llamándoseles

de acuerdo a la concavidad, curvas en columpio o en cresta, respectivamente.

Al diseñarse deben considerarse las longitudes mínimas permisibles en curvas, con

el objeto de evitar su traslape y dejar la mejor visibilidad posible a los conductores. Estas

curvas pueden ser calculadas con la siguiente fórmula.

L = K x A

Donde:

L = Longitud mínima de la curva vertical.

K = Constante que depende de la velocidad de diseño.

A = Diferencia algebraica de pendiente.

Para el diseño de curvas verticales se toma en cuenta los siguientes factores:

o Apariencia

o Comodidad

o Drenaje

o Seguridad

14

Los valores de “k” según la tabla de especificaciones y la velocidad son las siguientes:

Valor de “k” según Tipo de Curva Velocidad de Diseño

K.P.H. CÓNCAVA CONVEXA

10 1 0

20 2 1

30 4 2

40 6 4

50 9 7

60 12 12

70 17 19

80 23 29

90 29 43

100 36 60

2.2.3 DISEÑO DE LOCALIZACIÓN

Es un procedimiento de tanteos y comparaciones. Lo primordial en el diseño, será la

seguridad al tránsito, el uso de tangentes largas, pero no excesivas, ofrece seguridad al

tránsito; sin embargo, no debe vacilarse en quebrarse para alejarse de terrenos pantanosos,

en lugares donde el derecho de vía es muy costoso o para reducir costos del movimiento de

tierras.

Debe evitarse pasar por ríos, ya que la colocación de un puente eleva

considerablemente el costo de un proyecto, siempre y cuando el no colocarlo, no sacrifique

el alineamiento horizontal con curvas de grados y pendientes máximas.

Se recomienda seguir los siguientes lineamientos para un mejor diseño de

localización:

Evitar curvas de radios mínimos antes de entrar a un cruce de caminos o

algún otro elemento que pueda originar condiciones desfavorables a la

seguridad.

15

Evitar curvas demasiado largas al emplear radios muy pequeños,

especialmente cuando edificaciones, árboles o taludes de corte puedan

reducir la visibilidad.

Diseñar un alineamiento uniforme que no tenga quiebres bruscos en su

desarrollo.

En el diseño para terrenos ondulados es preferible un alineamiento con

curvas amplias continuas en lugar de tangentes largas.

2.2.4 DISEÑO DE SUBRASANTE

Se define como la capa de carretera que soporta la estructura del pavimento y se

extiende hasta una profundidad en la que le afecte la carga de diseño que corresponde al

tránsito previsto y que, una vez compactada y afinada, tiene las secciones transversales y

pendientes especificadas en los planos de diseño.

Lo primordial en el diseño es no exceder la pendiente máxima que está en la sección

típica y al tipo de terreno, encontrándose esta pendiente en tablas de diseño.

Para el diseño de la subrasante deberá tomarse en cuenta lo siguiente:

a. Coeficiente de contracción e hinchamiento.

b. Pendiente máxima.

c. Pendiente mínima.

d. Longitud crítica de una tangente del alineamiento vertical.

e. Condiciones topográficas.

Para el cálculo de la subrasante debe efectuarse en dos fases:

Cálculo de subrasante en rollo de perfil longitudinal.

Cálculo de subrasante en hojas de movimiento de tierras.

En rollo de perfil longitudinal consiste en calcular las elevaciones de los puntos de

intersección vertical, en base a la pendiente y a las estaciones de las PIV del diseño de

subrasante.

16

2.3 DRENAJE PLUVIAL

El objetivo fundamental del drenaje en los caminos, es reducir al máximo la cantidad de

agua que de una u otra forma llegan al mismo, y pueda perjudicar la carretera dando salida

al agua que llegue al camino.

Para que un camino tenga buen drenaje, debe evitarse que el agua circule en cantidades

grandes por el mismo destruyendo los pavimentos, con la formación de baches, también el

agua que corre por las cunetas se estanque.

Los drenajes se clasifican de la siguiente forma:

o Transversal

o Longitudinal

o Subdrenaje

A éstos también se les denomina obras de arte. Los drenajes ayudan a efectuar un

mejor control, transportando rápidamente las aguas y alejándolas de las carreteras. La

determinación de un período de diseño óptimo conlleva a disminuir los costos de inversión

de un sistema, se hace factible la realización de proyectos de drenajes, en especial para

poblaciones donde los fondos son limitados.

2.3.1 NORMAS DE DISEÑO

Para determinar el diseño de drenajes longitudinales y transversales uno de los

elementos primarios esenciales en el desarrollo de un proyecto carretero es la verificación

de el corrimiento de las aguas que existen en el área de construcción, donde a partir de los

datos obtenidos se podrá determinar las dimensiones apropiadas de las obras recolectoras

de las aguas, provenientes de fenómenos hidrometeorológicos.

Los parámetros que se deben considerar para su construcción son los siguientes:

a. Intensidad media de lluvia

b. Tiempo de concentración

c. Tiempo de concentración superficial

d. Tiempo de velocidades medias a cada tramo

e. Coeficiente de escurrimiento

El área recomendable para obtener resultados representativos es de hasta 200

hectáreas con una duración máxima de 30 minutos. Por lo general el área se mide en los

17

mapas cartográficos, anotando a la vez las características de las superficies que van a

incidir en la determinación del coeficiente de escurrimiento y el tiempo de concentración.

2.3.1.1 DIÁMETROS MÍNIMOS

Según las normas del Instituto Nacional de Fomento Municipal, se debe utilizar para

sistemas de drenaje sanitario un diámetro mínimo de 8” cuando se utilice tubería de

cemento y de 6” cuando la tubería sea de P.V.C.; para las conexiones domiciliares el

diámetro mínimo con tubería de cemento de 6” y de 4” para P.V.C.

Los diámetros mínimos en entradas de pozos es la siguiente:

DIÁMETROS DE LA TUBERÍA DIÁMETRO MÍNIMO DEL POZO

0.25 mts. 1.50 mts.

0.30 mts. 1.50 mts.

0.35 mts. 1.50 mts.

0.40 mts. 1.50 mts.

0.45 mts. 1.50 mts.

0.50 mts. 1.50 mts.

0.55 mts. 1.75 mts.

0.60 mts. 1.75 mts.

0.65 mts. 1.75 mts.

0.70 mts. 1.75 mts.

0.75 mts. 1.75 mts.

0.90 mts. 2.00 mts.

1.00 mts. 2.00 mts.

1.25 mts. 2.25 mts.

1.50 mts. 2.50 mts.

18

2.3.1.2 VELOCIDADES MÍNIMAS Y MÁXIMAS

El alcantarillado debe de diseñarse de modo que la velocidad mínima de flujo a

cualquier sección, debe ser 0.6 mts/seg. No siempre es posible mantener esa velocidad,

debido a que existen ramales que sirven a sólo unas cuantas casas y producen flujos

bastante bajas, en tales casos, se proporcionará una pendiente que de la velocidad mínima

es de 0.60 mts/seg., a la descarga máxima estimada, y una velocidad no menor de 0.40

mts/seg., durante escurrimientos bajos. Las velocidades mínimas fijadas no permiten la

decantación de los sólidos; pero también, las velocidades altas producen efectos dañinos,

debido a que los sólidos en suspensión hacen un efecto abrasivo a la tubería, por tal razón

se recomienda que la velocidad máxima sea de 3.00mts/seg.

Para efecto de cálculo se considera el régimen permanente uniforme, esto es flujo

permanente, en el cual la velocidad media permanece constante, las ecuaciones

fundamentales son las de MANNING las que se derivan de la formula de CHEZY y a

continuación se muestran:

Q=VA Rh=A/p

En donde:

Q= caudal (m³/s)

A= area hidráulica (m²)

P= perímetro mojado (m)

Rh= radio hidráulico (m)

V= velocidad (m/s)

La mayor parte de alcantarillados se proyectan como canales abiertos, en los cuales

el agua circula por la acción de la gravedad y sin ninguna presión, pues la superficie libre

del líquido esta libre en contacto con la atmósfera. Puede suceder que el canal este

cerrado, como el caso de los conductos que sirven de alcantarillado para que circule el

agua de desecho, y que eventualmente se produzca alguna presión debido a la formación de

gases.

19

2.3.1.3 PROFUNDIDAD DE LA TUBERÍA

La ubicación de la tubería debe hacerse a una profundidad en la cual no sea afectada

por las inclemencias del tiempo, y principalmente por las cargas transmitidas por el tráfico

y evitar con esto rupturas en los tubos; la profundidad mínima recomendable es 1.22

metros.

La cota invert es la distancia existente entre el nivel de la rasante del suelo y el

nivel inferior interior de la tubería, debe verificarse que la cota invert sea al menos igual a

la que asegure el recubrimiento mínimo necesario de la tubería. Para calcular las cotas

invert se toma como base la pendiente del terreno y la distancia entre pozos, deben seguir

las siguientes reglas para el cálculo invert:

1. La cota invert de salida de un pozo se coloca al menos tres centímetros más

abajo que la cota invert de la tubería más baja que llegue al pozo.

2. Cuando el diámetro de la tubería que entra a un pozo es menor la cota invert

de entrada debe ser más alta, que la de los otros diámetros de entrada.

PROFUNDIDADES MÍNIMAS DE LAS COTAS INVERT PARA EVITAR

RUPTURAS cm.

DIÁMETRO 8” 10” 12” 16” 18” 21” 24” 30” 36” 42” 48” 60” TRÁFICO

NORMAL 122 128 138 141 150 158 166 184 199 214 225 255

TRÁFICO

PESADO 142 148 158 151 170 178 186 204 219 234 245 275

20

o NORMAS Y RECOMENDACIONES

ANCHO LIBRE DE ZANJA SEGÚN LA PROFUNDIDAD Y EL DIÁMETRO DE LA TUBERÍA A INSTALAR

DIÁMETRO HASTA De:1.31 De 1.86 De:2.36 De: De: De: De: De: De: De:

NOMINAL 1.30 m A:1.85m A:2.35m A:2.85m A:3.35m A:3.85m A:4.35m A:4.85m A:5.35m A:5.85m A:6.35m

PULGADAS cm. cm. cm. cm. cm. cm. cm. cm. cm. cm. cm. 6” 60 60 65 65 70 70 75 75 75 80 80

8” 60 60 65 65 70 70 75 75 75 80 80

10” 70 70 70 70 70 75 75 75 80 80

12” 75 75 75 75 75 75 75 75 80 80

15” 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90

18” 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110

21” 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110

24” 135 135 135 135 135 135 135 135 135 135

30” 155 155 155 155 155 155 155 155 155 155

36” 175 175 175 175 175 175 175 175 175

42” 190 190 190 190 190 190 190 190

48” 210 210 210 210 210 210 210 210

60” 245 245 245 245 245 245 245 245

72” 280 280 280 280 280 280 280

84” 320 320 320 320 320 320 320

2.3.1.4 POZOS DE VISITA

Los pozos de visita son parte de las obras, accesorios de un alcantarillado y son

empleadas como medio de inspección y limpieza. Según las normas para construcción de

alcantarillados, se recomienda colocar pozos de visita en los siguientes casos:

o En toda intercepción de colectores.

o Al comienzo de todo colector.

o En todo cambio de sección o diámetro.

o En todo cambio de dirección o de pendiente.

21

o En tramos rectos, a distancias no mayores de 100 a 120 metros

o En las curvas de colectores visitables, a no mas de 30 metros.

La forma constructiva de los pozos de visita se ha normalizado considerablemente y se

han establecido diseños que se adoptan de un modo general.

Los pozos tienen en su parte superior un marco y una tapa de hierro fundida o

concreto, con una abertura neta de 0.50 a 0.60 mts. El marco de descarga sobre las paredes

que se ensanchan hasta alcanzar un diámetro de 1.0 a 1.50 mts. de la boca del pozo,

continuando con este diámetro hasta llegar a la alcantarilla, su profundidad es variable y sus

paredes suelen ser construidas de ladrillo (barro cocido), cuando son pequeños; y de

hormigón cuando son muy grandes y profundos.

El fondo de los pozos de visita se hace regularmente de hormigón, dándole a la cara

superior una ligera pendiente hacia el canal abierto o a los canales que forman la

continuación de los tubos de la alcantarilla.

Los canales se recubren, a veces con tubos partidos o seccionados por su diámetro.

Los cambios de dirección se hacen en los canales. Hay que hacer notar que el pozo de

visita tiene un fondo plano sólo en los casos en que todos los tramos arranquen en él y que

cuando el pozo sea usado a la vez para tuberías que pasan a través y otras de arranque, la

diferencia de cotas invert entre el tubo de arranque y el que pasa tiene que ser como

mínimo el diámetro de la tubería mayor.

Los pozos de visita profundos se disponen escalones para que se pueda bajar a su

inspección y limpieza. Estos escalones suelen ser de varillas de hierro, empotrados en las

juntas de ladrillos.

2.3.1.5 TRAGANTES

Son las aberturas que en las superficies de las calles o en los bordillos, dan acceso a

las aguas pluviales a los tubos de drenaje.

Los tragantes se colocarán en todos los puntos bajos o simas de las calles, así como

en las intersecciones de éstas, y no podrán estar separadas por una distancia mayor de 100

mts.

22

Cuando el trafico es intenso no se podrán usar tragantes aunque la entrada este

formada por depresiones en la carretera.

El tipo de tragantes a usarse depende de las circunstancias pero deberá estar

deacuerdo con los modelos establecidos por la municipalidad correspondiente.

Los tragantes podrán ser construidos de concreto o ladrillo de barro cocido; si son

construidos de concreto la proporción mínima será de 1:2:4 y un espesor de 0.10mts.

Si son construidos con ladrillo de barro cocido, estos deberán unirse con un mortero

de cemento y arena de la proporción 1:3 y revestidos en su interior con una capa del mismo

mortero y un espesor de 0.02 mts.

El fondo se construirá siempre de concreto, debiendo ser la mezcla de una

proporción mínima de 1:2:4 y espesor mínimo de 0.20 mts.

2.3.1.6 PERIODO DE DISEÑO

El número de años que media entre la fecha del proyecto y la fecha estimada en que

se alcanzarán las condiciones del proyecto, también se llama período de vida o período

económico del proyecto.

El período de diseño es el funcionamiento eficiente de un sistema, pasado este

período, es necesario rehabilitarlo.

Los sistemas de alcantarillado son proyectados normalmente para llenar

adecuadamente su función durante un período de 30 a 40 años a partir de la fecha de

construcción.

Para seleccionar el período de diseño de una red de alcantarillado sanitario o

cualquier obra de ingeniería, se deben considerar factores como la vida útil de las

estructuras y equipo componente, tomando en cuenta la antigüedad, el desgaste y el daño;

así como la facilidad para hacer ampliaciones a las obras planeadas, también la relación

anticipada de crecimiento de la población, incluyendo en lo posible el desarrollo

urbanístico, comercial o industrial de las áreas adyacentes.

Para el diseño del sistema de drenajes se tomarán como base las normas ASTM

3034 y las normas que establece la Dirección General de Obras Públicas.

23

2.3.2 DISEÑO HIDRÁULICO

El primer paso para diseñar una estructura de drenaje, es calcular el volumen de

agua que llegará a la estructura en determinado instante. Su determinación debe realizarse

con el mayor grado de precisión a fin de diseñar económicamente el tamaño de la estructura

de drenaje requerida, y así poder dirigir el agua de precipitación, evitando que ocurran

daños a la carretera.

Existen varios métodos para la determinación de caudales de diseño. La selección

del método adecuado depende del tipo de información obtenida.

Dependiendo del método matemático que se aplique, será la información necesaria

a recopilar. Mientras más complicado sea el método que se utilice mas amplia y detallada

será la información hidrológica, topográfica, etc.

Si se analizan técnicamente los métodos, cada uno de ellos tiene limitantes, desde su

consideración, como por ejemplo: extensión máxima recomendable de diseño en área

topográfica, consideraciones de contribuciones parcial o total de elementos constituyentes

del método y compatibilidad del modelo a la región o zona donde se realice el estudio. En

la práctica el mayor problema que se presente es la limitación de información existente,

porque dependiendo de la cantidad, calidad y localización de los instrumentos

meteorológicos e hidrológico será la información disponible para la confiabilidad de los

cálculos.

• MÉTODOS PARA LA OBTENCIÓN DE CAUDALES DE DISEÑO

a) Métodos empíricos.

b) Métodos hidrológicos

c) Métodos estadísticos

a) Métodos empíricos

Se caracterizan por basarse en observaciones o estimaciones directas en el lugar, con las

cuales se plantea un modelo para la cuenca y puntos así observados. El modelo obtenido

24

incluye uno o varios coeficientes dependiendo de la confiabilidad de este método de la serie

de observaciones que se realicen. Las principales modalidades de esta clase de método

son:

Análisis de crecidas observadas.

Se basa principalmente en encontrar o conocer los niveles máximos obtenidos por

una corriente en el punto que se quiera estudiar, para así mediante este nivel la aplicación

de fórmulas encontrar los caudales que por esos puntos pasan. También incluye un estudio

completo del lugar donde se llevó a efecto la medida, es decir, hay que tomar medidas de

secciones, pendientes, etc. Para obtener los niveles máximos en los puntos deseados, es

necesaria la movilización inmediatamente después de que deja de pasar el agua en dichos

puntos; además hay que buscar señales en muros, puentes o cualquier otra estructura

existente, se consulta a vecinos, o personas que tengan mayor antigüedad de vivir en el

lugar.

El caudal se estima en base a una ecuación de flujo uniforme y que toma en

consideración secciones características del canal o cauce, el perfil de la superficie del agua

y el coeficiente de rugosidad. La ecuación de fácil aplicación como lo es la de Manning y

por su simplicidad y resultados obtenidos, es muy utilizada.

La ecuación de Manning se expresa de la siguiente manera:

Q= AR^(2/3) S^(1/2)

n

Donde:

Q= caudal o descarga en metros cúbicos por segundo

A= área de la sección transversal en metros cuadrados

R= radio hidráulico en metros

S= pendiente del cauce o canal

n= coeficiente de rugosidad

25

Vale la pena observar que la ecuación de Manning a pesar de que fue deducida para

un flujo uniforme, en el cual el gradiente de energía y la superficie del agua permanecen

paralelos al fondo del canal, el radio hidráulico y la sección transversal mantiene valores

constantes, sin embargo en la práctica da resultados aceptables introduciéndole una

alteración a la pendiente de acuerdo a las perdidas por fricción.

Si se tiene un tramo de cauce o canal se puede establecer la ecuación entre dos

puntos ejemplo entre P1 y P2.

(h + hv) 1 = (h + hv)2 + hf1-2 + k ( ∆hv)1-2

Donde:

h= elevación de la superficie del agua respecto al plano de referencia

hv= altura de velocidad en la sección respectiva y es igual a:

V^2

2g

hf= pérdida de energía por fricción en el tramo

∆hv= pérdida de energía por aceleración a causa de la expansión del canal.

k= coeficiente

La pendiente a ser usada en la ecuación de Manning es:

S= hf = ∆h + ∆hv – k (hv)

L L

En la cual h es la diferencia de nivel del agua entre las secciones 1 y 2 y L es la

longitud del tramo.

Para la aplicación de la ecuación de la sección de Manning en una sección

determinada el Q en esa sección se puede llamar k así el caudal que se desea encontrar será:

Q=√k1 k2 S

26

Donde:

k1 = Q1 y k2 = Q2 respectivamente para las secciones en P1 Y P2

Formulas Empíricas.

Las fórmulas empíricas son la de Talbot y la de Creager y la más utilizada es la

de Talbot y se representan como sigue:

• Formula de Talbot

Ah = C(A) ^ (3/4)

Donde: Ah =Área Hidráulica de la alcantarilla que se va a diseñar.

A = Área de drenaje o de la cuneta.

C = Coeficiente de escorrentía

La fórmula asume que el área hidráulica es directamente proporcional al caudal, el

cual varia a la potencia ¾ del área de drenaje.

• Fórmula de Creager

La fórmula de Creager calcula la crecida máxima en base a ciertos coeficientes, y es

bastante utilizada en diversos servicios hidrológicos, y se expresa de la siguiente manera:

^ -0.048

Q = 1.3 C (A) ^ 0.936A

2.59

Donde: Q= Caudal máximo en m³/seg.

A = Área de la cuneta en Km².

C = Coeficiente de Creager.

Puede escribirse también Q = C * K utilizándose una curva para la determinación de K

para áreas entre 10 y 1000 Km². Dicha figura sirve también en la determinación del valor

de C de la creciente para comprobación.

27

b) Método Hidrológico

Estos métodos relacionan la lluvia y escorrentía pico, para poder determinar el caudal

que servirá para diseñar el drenaje.

Fórmula Racional.

Esta formula es muy simple y muy utilizada para la obtención de caudal de diseño,

se representa de la siguiente manera:

Q = CIA

Donde: Q = Caudal de m³/ seg.

C = Coeficiente de escorrentía dependiendo de las características del área de

Drenaje.

I = Intensidad de lluvia en mm/hora

A= Área de drenaje en hectáreas.

Esta fórmula se basa en el hecho de que una lluvia continua sobre toda el área de

drenaje producirá al cabo de cierto tiempo forme un caudal constante, cuando las pérdidas

por infiltración alcancen también una gota constante. Entonces si “d” es la precipitación

promedio efectiva sobre la hora y T el tiempo de concentración el caudal resultante estará

dado por:

q = d A/T

La intensidad promedio es d/T entonces

q = i A

Si en lugar de utilizar la precipitación promedio efectiva se usa la precipitación total

se llega a la forma final de la ecuación utilizando el coeficiente de escorrentiílla C.

Q = C I A

Cuando se usa esta formula se debe considerar que la máxima razón de flujo debido

a una cierta intensidad de lluvia sobre el área de drenaje es producido por la lluvia cuya

duración es igual al tiempo de concentración del flujo al punto considerado.

28

El tiempo de concentración es el tiempo requerido por la corriente para viajar desde

el punto hidráulico más remoto hasta el punto en consideración.

c) Método Estadístico.

Es un proceso lógico basado en predicciones de fenómenos naturales con registros

estadísticos pasados. No hay dudas de cuando este método se aplica a la determinación de

la máxima creciente esperada de una corriente con una frecuencia dada, el resultado es

correcto siempre y cuando se disponga de suficientes datos de aforo y que no haya cambios

importantes en el régimen del río durante o después de periodos de registro.

Estos métodos consisten en clasificar los datos de caudales de avenida en orden

creciente dentro de cierto número de intervalos de descarga, para obtener una curva de

probabilidad en donde las ordenadas son los caudales y las abscisas el porcentaje de

ocurrencias que igualaron o excedieron el correspondiente caudal de ordenada.

El procedimiento utilizado en los métodos estadísticos es de la manera siguiente:

1) Obtención de todo el registro limnigráfico disponible para una

estación de aforo.

2) Eliminación de aquellos valores que resulten evidentemente erróneos

o que no tengan utilidad para la investigación.

3) Obtención de las ordenadas de la curva de frecuencias , lo cual pede

hacerse de dos maneras:

• Método de la serie parcial, que consiste en escoger aquellos

valores de caudal máximo instantáneo, que sobrepase al determinado valor. Se debe tener

mucho cuidado al establecer este criterio de selección, de manera que la cantidad de valores

que se separen sea un buen número y esté de acuerdo al propósito de la investigación.

• Método de la serie anual, que consiste en escoger el valor del

caudal máximo instantáneo para cada uno de los años de registro, se obtendrán pues, tantos

valores como años de registro se tengan.

4) Obtención de las abscisas de la curva de frecuencias para lo cual

existen dos enfoques principales.

29

• Asumir que los valores máximos de caudal obtenido se

distribuyen de acuerdo a una ley probabilística conocida, a la cual se puede aplicar alguna

transformación con el objeto de que la curva de frecuencias plotee en línea recta y facilite la

extracción de valores (lo cual siempre es arriesgado). Para este enfoque existen varias

distribuciones de probabilidad que pueden emplearse, siendo las más utilizadas las de

Gumbel o de los valores extremos y la de Pearson tipo III.

• Utilizar la curva de frecuencia obtenida directamente de los

datos. Para lo cual existen tres métodos principales de cálculo de las abscisas todas las

cuales parten de un ordenamiento en sentido descendente de los valores máximos de

caudal. Estos métodos son los siguientes:

CALIFORNIA: P = 1/ T ó P= m/ n

CALIFORNIA MODIFICADO: P = (2m – 1) / 2n

MODAL: P= m/ (n+1)

P= Es la probabilidad de que una magnitud de caudal de crecida determinada sea

igualada o excedida.

T= Es el intervalo de ocurrencia de la crecida.

n= Es el número de valores de crecida seleccionados.

m= Rango de cada crecida

30

2.3.2.1 COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA

Es la relación entre el porcentaje de agua que se escurre y el porcentaje de agua

precipitada.

La escorrentía por su trayectoria puede ser:

Superficial: Es la que se mueve a través de la tierra con flujo sobre la misma.

Subsuperficial: Se infiltra sólo en las capas superiores del suelo sin unirse al

cuerpo freático principal, tiene movimiento lateral por lo que se puede avanzar por debajo

de la tierra, hasta que retorna a la superficie y continúa el flujo sobre tierra.

Subterránea: Es el aporte producido por la percolación profunda, es el flujo del

cuerpo freático principal y es el que ocasiona que sigan corriendo los ríos en tiempo seco y

permanece constante durante una tormenta.

Los valores de coeficiente de escorrentía reflejan las diferentes características de las

cuencas tales como: topografía, tipo de suelo, vegetación y uso de la tierra; las cuales

influyen en la escorrentía.

La selección del valor apropiado del coeficiente de escorrentía c depende de varios

aspectos, de los cuales el más importante pueda ser la experiencia del diseñador.

Puede usarse un promedio ponderado en cuencas complejas, en las diferentes áreas

que la componen y los valores correspondientes de c y determinar un valor representativo

del coeficiente de escorrentía. Los valores de c pueden cambiarse para el diseño del periodo

de vida de la estructura o si durante el diseño y la construcción de la estructura ocurrieran

cambios determinantes en la cuenca en estudio o si el área es deforestada y hay mayor

exposición de suelo, entonces aumenta la escorrentía y por la tanta el valor de c.

31

COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA

TIPO DE SUPERFICIE C

Superficie impermeable de techos 0.75 0.95

Pavimentos asfálticos 0.80 0.95

Pavimentos de Hormigón 0.70 0.90

Pavimentos de piedra o ladrillo 0.35 0.70

Suelos impermeables * 0.40 0.65

Suelos impermeables con césped * 0.30 0.55

Suelos ligeramente permeables * 0.15 0.40

Suelos ligeramente permeables con césped * 0.10 0.30

Suelos moderadamente permeables * 0.05 0.20

Suelos moderadamente permeables con césped * 0.01 0.10

* Pendientes entre 1% - 2% Fuente: Armco Internacional

32

Método Racional: valores de coeficiente de escorrentía “C”

USO DE LA TIERRA VALOR C

Agricultura

Suelo desnudo

Liso 0.30 – 0.60

Áspero 0.20 – 0.50

Suelo cultivado

Suelo pesado sin cultivos 0.30 – 0.60

Suelo pesado con cultivos 0.20 – 0.50

Suelo arenoso sin cultivos 0.20 – 0.40

Suelo arenoso con cultivos 0.10 – 0.25

Pasto

Suelo pesado 0.15 – 0.45

Suelo arenoso 0.05 – 0.25

Bosques

Bosques en áreas de terreno plano y pradera 0.05 – 0.25

Bosques en áreas con mucha pendiente 0.15 – 0.40

Suelo desnudo en áreas inclinadas y rocosas 0.70 – 0.90

Caninos

Pavimentos de asfalto 0.80 – 0.90

Pavimentos empedrados o adoquines 0.75 – 0.85

Pavimento de macadán 0.25 – 0.80

Camino de acceso

Con balasto 0.40 – 0.80

Sin balasto 0.20 – 0.80

Áreas desarrolladas

Zonas comerciales o en el centro de ciudades 0.70 – 0.95

Zonas residenciales 0.30 – 0.70

Parques y campos deportivos 0.10 – 0.30

33

2.3.2.2 INTENSIDAD DE LLUVIA

Es uno de los factores más difíciles de obtener y está expresado como el promedio

de intensidad de lluvia en milímetros por hora para una selección de frecuencia de

recurrencia y una duración igual al tiempo de concentración de la cuenca. Al inicio de la

tormenta, la escorrentía parte desde la distancia más lejana de la cuenca, que no alcanza el

punto de descarga, y cuando el agua alcanza el punto de descarga, se encuentra el tiempo de

concentración, entonces, puede suceder un paso de corriente permanente. Este período

inicial es el Tiempo de Concentración Tc. Para cuencas pequeñas, un tiempo de

concentración recomendad es de 5 minutos, para encontrar la intensidad utilizando una

determinada descarga de diseño.

En cuencas pequeñas el tiempo de concentración puede determinarse basándose en

la longitud de viaje y la altura del punto más lejano de la cuenca. Para cuencas grandes, el

tiempo de concentración puede ser obtenido de los datos de la corriente o de una inspección

de campo.

Cuando los datos locales no se pueden obtener, el tiempo de concentración puede

ser determinado usando la ecuación empírica desarrollada por Kirpich.

Tc = 0.00013 (3.28 L )

S

Donde: Tc = Tiempo de concentración, en segundos (s)

L = Distancia máxima de flujo de agua, en metros (m)

S = pendiente promedio del cauce (H/L), donde H es la máxima diferencia de

Altura en la cuenca.

Cuando se ha obtenido el tiempo de concentración, éste es usado con la curva

intensidad- duración – frecuencia de lluvia desarrollada para una región determinada o área

específica, basada en datos hidrológicos frecuentemente obtenibles.

Cuando el tiempo de concentración es muy pequeño, deberá diseñarse para eventos

relativamente de alto valor de intensidad.

La frecuencia o período de retorno para el diseño debe ser también tomado en

cuenta, como los períodos de retorno estadísticamente se incrementan, el período de

34

retorno normal utilizado para las estructuras de drenaje menor es de 10 a 25 años. Sí se

usa un período de retorno más grande, se tendrá el riesgo de que ocurra un evento grande

que el diseño no ha considerado durante la vida útil de la estructura.

2.3.2.3 ÁREAS TRIBUTARIAS

Son las que contribuyen con la escorrentía del agua de la estructura de drenaje. Los

límites van desde la divisoria de aguas a los pies de talud de la alcantarilla, cuando se trata

de cuencas. En una carretera el “Área de Drenaje” es la parte alta del talud de corte y la

superficie de rodadura, área que está entre las cunetas. El área de una cuenca natural se

puede determinar utilizando un mapa topográfico de la región y determinar los puntos mas

altos o límites de la divisoria de aguas.

2.3.2.4 TIEMPO DE CONCENTRACIÓN

Tiempo en el cual se estima que el proyecto proporcione un servicio eficiente, para

cuencas muy pequeñas, el tiempo mínimo de concentración recomendado es de 5 minutos

como anteriormente se ha mencionado y se puede determinar utilizando la tabla de tiempo

de concentración para cuencas pequeñas elaborado por Civil Engineering, 1,940.

2.3.2.5 PENDIENTE DEL TERRENO

La pendiente ideal para una alcantarilla es la que no ocasiona sedimento ni

velocidades excesivas, es aquella que exige menor longitud y facilita el reemplazo de

conducto en caso necesario.

Las velocidades de más de 3 metros por segundo causan una erosión destructora

aguas abajo, y el tubo mismo si no se le protege. La capacidad de una corriente para

arrastrar sedimento, varia en razón directa al cuadrado de la velocidad.

La capacidad de un tubo con DESCARGA LIBRE, no aumenta al darle a una

pendiente mayor que la “critica”, (aproximadamente el 1% para un tubo de 2.44 m (96”) de

diámetro); la capacidad se rige por la cantidad de agua que puede entrar al conducto.

Se recomienda un declive de 1 a 2% para que resulte una pendiente igual o mayor

que la critica, con tal que sea beneficiosa, se permiten desviaciones de este principio, como

sigue:

35

1. En zonas recientemente niveladas y declive relativamente suave puede haber

sedimentación; la alcantarilla puede colocarse unos centímetros mas alta que

el lecho de la corriente pero conservando la misma pendiente.

2. Cuando la altura sea limitada y la alcantarilla se coloca mas baja que el

lecho de la corriente se produce sedimentación y reduce el área hidráulica;

debe usarse una estructura ancha y de poca altura como un tubo abovedado

en algunos casos puede elevarse la cota del camino.

3. En terraplenes altos generalmente ocurre mayor asentamiento en el centro

que en los taludes; la alcantarilla debe combarse, colocando la mitad de

aguas arriba casi al nivel y dando el resto de la caída necesaria a la mitad de

aguas abajo.

4. En terraplenes altos no es siempre necesario colocar el conducto al mismo

nivel que el fondo de la corriente; si puede admitirse en remanso, la

alcantarilla se coloca a veces en terreno firma u en nivel alto, reduciendo así

su longitud, y simplificando la construcción.

5. En terrenos con pendientes fuertes con las laderas, no es siempre necesario

dar a las alcantarillas la misma pendiente abrupta; puede dársele la

pendiente crítica y una salida con vertedero o murete que evite la

socavación; esta acorta el conducto y rebaja la cubierta.

6. En pendientes fuertes también es posible colocar bajo el terraplén un tubo

con codo, aunque generalmente esto no se aconseja; una entrada a un pozo

colector permite también dar a una alcantarilla, una pendiente correcta.

Debe tenerse presente que una pendiente igual, impide la sedimentación, velocidad

excesiva y socavación.

36

2.3.2.6 CAUDAL DE DISEÑO

El caudal con que se diseña un tramo de cualquier sistema es la suma de: caudal

máximo de origen doméstico, caudal de infiltración, caudal de conexiones ilícitas, y caudal

de industrias y comercios.

El caudal de diseño es igual a multiplicar el factor medio, el factor harmon y el

número de habitantes a servir, que en este caso será la población actual y futura.

• Caudal Domiciliar:

Es el agua que una vez ha sido usada por los humanos, para limpieza o

producción de alimentos, es desechada y conducida hacia la red de

alcantarillado, es decir, que el agua de desecho doméstico está relacionada con

la dotación del suministro del agua potable, menos una porción que no será

vertida al drenaje de aguas negras como los jardines y lavado de vehículos.

Para tal efecto, la dotación de agua potable es afectada por un factor que puede

variar entre 0.7 a 0.8 de esta forma el caudal domiciliar o doméstico quedará

integrado de la forma siguiente

Q dom= Dotación * No. De habitantes * factor/ 86,400

• Caudal de infiltración:

El caudal de infiltración que entra a las alcantarillas, toma en cuenta la

profundidad del nivel freático de agua subterránea, con relación a la profundidad

de las tuberías, la permeabilidad del terreno, el tipo de juntas usadas en las

tuberías y la calidad de mano de obra. En el caso más favorable, se considera

que hay un caudal de infiltración de 12,000 litros diarios por kilómetro de

tubería. Para este fin la longitud total incluye, además de las líneas principales,

la suma de los tramos de las conexiones domiciliares, desde la caja de registro

hasta su empotramiento en la línea principal.

Qinf.= (F. inf. * (m de tubería + No. De casas *6m) 71,000) /86400

37

• Caudal por conexiones ilícitas:

Este caudal es producido por las viviendas que conectan las tuberías de sistema

de agua pluvial al alcantarillado sanitario. Para efecto de diseño se puede

estimar que un porcentaje de las viviendas de una localidad puede hacer

conexiones ilícitas, lo que puede variar de 0.5 a 2.5 por ciento.

Para el caudal de conexiones ilícitas va directamente relacionado con el caudal

producido por las lluvias para su cómputo, se utiliza el método racional.

Q c. ilícitas = CiA/360= Ci (A * %) / 360

Q= caudal (m³/s)

C=coeficiente de escorrentía

i= intensidad de lluvia (mm/hora)

A= área que es factible conectar ilícitamente (hectáreas).

• Factor de caudal medio (fqm):

Este caudal regula la aportación de caudal en la tubería, es la suma de los

caudales: doméstico de infiltración, por conexiones ilícitas y caudal comercial e

industrial. Este factor debe estar dentro de los rangos de 0.002 a 0.005, si da un

valor menor se tomará 0.002 y si fuera mayor se tomará 0.005.

El cálculo del factor de caudal medio es el siguiente:

fqm = Q medio/No. De habitantes

Q medio= Q doméstico + Q infiltración + Q conexiones ilícitas

2.3.2.7 VELOCIDAD DE FLUJO A SECCIÓN LLENA

La velocidad ideal es la que el agua lleva sin causar obstrucción ni erosión. No

existe una diferencia bien marcada, pero se supone cierta distinción entre los varios

tipos de lechos de canales ya gastados y otra clase de superficies. Existen tablas que

38

nos dan las velocidades admisibles para lechos de canales que han tenido bastante

tiempo de uso.

Se notará que las corrientes que llevan arenas, gravas o fragmentos de rocas son más

erosivas que el agua limpia o el agua que lleva limo coloidal.

La velocidad de flujo a sección llena esta dada en (V m/s)

V= (0.003429*D ^ 2/3) * (S^ ½) / n

Donde:

V= velocidad de flujo a sección llena (m/s)

D= Diámetro de la sección circular (plg.)

S= Pendiente de la gradiente hidráulica (m/m)

n= Coeficiente de rugosidad de Manning

n = 0.015 para tubos de 24 pulgadas y menores

n= 0.013 para tubos mayores de 24 pulgadas

2.4 ESTUDIOS DE SUELOS

El estudio de los suelos es muy importante pues este garantiza el equilibrio de una

estructura; ya que al someter los suelos naturales a ciertos tratamientos se aprovechan sus

mejores cualidades, de manera que pueden soportar las condiciones desfavorables de clima

y uso, para poder rendir en todo tiempo un buen servicio a los usuarios.

Los procesos o tratamientos a los que se somete el suelo deben llenar ciertos requisitos,

de los que hace mención:

a. El material básico que se debe usar es el suelo; ya sea en un estado natural

incorporándole otros materiales, o transportándolo totalmente de bancos de préstamo, lo

más cerca posible al lugar donde se está trabajando.

39

b. Es necesario que se desarrolle suficiente cohesión y fricción interna en los suelos

para que pueda soportar, satisfactoriamente, la acción de los agentes atmosféricos y su

uso, para conservar sus propiedades, todo el tiempo.

c. Deben seleccionarse los materiales y métodos constructivos adecuados, para que la

obra tenga un bajo costo y características satisfactorias, en donde el resultado cumpla

con las especificaciones establecidas según las normas de ingeniería vigentes.

Para poder mejorar los suelos se tendrán que conocer las características y propiedades

internas de los mismos, pues para poder aplicar alguna de las técnicas de estabilización de

suelos, deberán regirse por las Especificaciones Generales para construcción de carreteras

y puentes de la Dirección General de Caminos, en ellas se encontrará, por ejemplo, que los

suelos a estabilizar en la subrasante no deberán contener piedras mayores de 5 cm., material

vegetal, basura, terrones de arcilla o sustancias que incorporadas causen fallas, a criterio

del profesional etc.

2.4.1 ENSAYOS PARA LA CLASIFICACIÓN DEL SUELO

Las pruebas o ensayos que se llevan a cabo en los suelos, se reúnen en tres grupos

que son:

a. Para la clasificación general de los suelos.

b. Para el control de la construcción.

c. Para determinar la resistencia del suelo.

Se usan para identificar suelos de modo que puedan ser descritos y clasificados

adecuadamente, conociendo adecuadamente las propiedades de cada uno de ellos tales

como: plasticidad, consistencia, densidad relativa, resistencia al corte, compresibilidad,

permeabilidad etc.

La plasticidad que es la habilidad que posee un suelo para deformarse rápidamente,

sin agrietarse o desboronarse, manteniendo la deformación después de que la carga ha sido

retirada.

La consistencia de los suelos conocida como los límites de Atterberg, y tienen por

objeto analizar el cambio de consistencia de la masa de un suelo en estado remoldeado al

variar su contenido de agua.

40

La densidad relativa que es el comportamiento mecánico de un suelo de estructura

simple, típica de los suelos de grano grueso, como las gravas y las arenas limpias, se define

por su capacidad soporte, propiedad que indica el grado de acomodo alcanzando por sus

partículas, las que dejan entre ellas una cantidad mayor o menor de vacíos.

La resistencia al esfuerzo cortante que es la resistencia que las partículas de un suelo

oponen al desplazamiento, cuando se aplica una carga o presión ya sea estática o de

impacto. Esta propiedad se determina por dos factores independientes uno del otro: uno a

fricción interna y la cohesión, o sea, la resistencia que las partículas oponen a su

separación.

La resistencia al corte no es constante; ésta varía con el tipo de suelo, densidad,

contenido de humedad, presión de confinamiento, el tiempo de aplicación y la magnitud de

la carga. Los suelos muy rara vez están sujetos a esfuerzos simples de tensión y

compresión; los esfuerzos a que se ven sometidos son normalmente tridimensionales.

La compresibilidad que es la deformación volumétrica permanente que un suelo,

bajo la acción de una carga, experimenta como resultado de la expulsión del aire y de agua

que ocupan los vacíos; el grado de deformación depende de la estructura del suelo, de la

relación inicial de vacíos y de la facilidad de acomodo de las partículas.

Y la permeabilidad que es la que poseen los suelos y que está directamente

relacionado con la facilidad de flujo del agua a través de sus vacíos, bajo la acción de la

gravedad o de la presión hidrostática. Depende de la estructura primaria del suelo, de la

textura, la graduación y del grado de densificación.

2.4.1.1 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

Este consiste en separar y clasificar por tamaños los granos que componen un

determinado suelo, para el conocimiento de la composición granulométrica de un suelo

existen diferentes procedimientos y se puede hacer el análisis en dos etapas:

a. Utilizando un tamizador mecánico, se coloca una muestra seca de suelo

preparada previamente se efectúa la granulometría gruesa y fina.

b. Utilizando el método del hidrómetro, este proceso se hace generalmente en los

laboratorios de campo y solo eventualmente en el laboratorio central.

41

2.4.1.2 LÍMITE DE CONSISTENCIA

Atterberg, desarrolló un método para describir cuantitativamente el efecto de la

variación de humedad en la consistencia de los suelos de granos finos. Él estableció los

estados de consistencia de los suelos y fijó límites definidos aunque arbitrariamente, para

cada estado.

Cada límite se define por la humedad que produce una consistencia determina, la

diferencia entre los límites presentan la variación en el contenido de agua o humedad dentro

de la cual el suelo se mantiene en un cierto estado.

Los cambios de estado se producen gradualmente y los límites fijados

arbitrariamente entre ellos se denominan: Límite líquido, límite plástico y límite de

contracción. El primero fija el cambio entre el estado líquido y el estado plástico; el

segundo entre el plástico y el semisólido y finalmente, el tercero, el cambio entre los

estados semisólido, quebradizo y el sólido de gran resistencia.

2.4.1.2.1 LÍMITE LÍQUIDO AASHTO T-89

Definición “Standard” es el contenido de agua de un suelo (expresado en porcentaje

de peso seco), que posee una consistencia tal, que una muestra a la que se le ha practicado

una ranura, al sujetarse al impacto de varios golpes fuertes, se cierra sin que el suelo resbale

sobre su apoyo.

La formula de límite líquido es la siguiente:

L.L. = (w/25) (n) ^0.121

Donde:

W = % de humedad

N = número de golpes

2.4.1.2.2 LÍMITE PLÁSTICO AASHTO T-90

Definición “Standard” el límite plástico se define como el contenido de agua

(expresado en porcentaje del peso seco), con el cual se agrieta un cilindro de material de

3 mm (1/8”), de diámetro, al rodarse con al palma de la mano sobre una superficie lisa.

42

2.4.1.2.3 ÍNDICE PLÁSTICO

Es la diferencia numérica entre el limite liquido y el limite plástico, el más

importante y usado.

Representa la variación de humedad que puede tener un suelo que se conserva en

estado plástico. Tanto el límite líquido como el límite plástico dependen de la calidad y

del tipo de arcilla; sin embargo, el índice de plasticidad depende generalmente de la

cantidad de arcilla del suelo.

I.P. = L.L. - L.P.

2.4.2 ENSAYOS PARA EL CONTROL DE LA CONSTRUCCIÓN

La compactación de los suelos es el mejoramiento artificial de sus propiedades

mecánicas por medios mecánicos. Se distingue de la consolidación de los suelos en que el

proceso del peso específico de material crece gradualmente bajo la acción natural de

sobrecargas impuestas que provocan expulsión de agua por un proceso de difusión; ambos

procesos involucran disminución de volumen, por lo que en fondo son equivalentes.

La importancia de la compactación o mejoramiento de los suelos estriba en el

aumento de resistencia y disminución de capacidad de deformación que se obtiene al

sujetar el suelo a técnicas convenientes que aumenten su peso específico seco,

disminuyendo sus vacíos.

Para que un suelo cumpla con las condiciones y normas impuestas en cualquier

proyecto deberá ser sometido a los ensayos para asegurar una compactación adecuada para

la construcción.

2.4.2.1 DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD

Este ensayo es el que mas frecuentemente se efectúa en los laboratorios de suelos y

es necesario para efectuar las demás pruebas tales como: proctor, C.B.R., limites, y

densidades de campo.

El contenido de humedad es la relación entre el peso de agua contenida en la

muestra y el peso de la muestra después de ser secado al horno y se expresada en

porcentaje.

43

2.4.2.2 DENSIDAD MÁXIMA Y HUMEDAD ÓPTIMA

El método de mejorar los suelos es el más antiguo y por ello se puede decir que

es el más importante de todos; dependiendo del tipo de problema, puede ser el más

económico, ya que por si solo, da al suelo las características necesarias en la construcción

de una gran variedad de obras y cimentaciones.

Se entiende por compactación de los suelos al incremento artificial de su peso

específico seco por medios mecánicos. Se distingue de la consolidación de los suelos en

que, en este último proceso el peso especifico del material crece gradualmente bajo la

acción natural de sobre cargas impuestas que provocan expulsión de agua por un proceso de

difusión los procesos involucran, disminución de volumen, por lo que se puede decir que en

el fondo son equivalentes.

Históricamente, el primer método, en el sentido de la técnica actual, es debido a

R.R. Proctor y es conocido hoy día como prueba Proctor Estándar o A.A.S.H.O. Estándar.

La prueba consiste en compactar el suelo en cuestión en tres capas, dentro de un molde de

dimensiones y forma especificadas, por medios golpes de un pisón, también especificado,

que se deja caer libremente desde una altura prefijada.

El molde es un cilindro de 1/30 pie³ y 4 pulgadas de diámetro y 4.6 de altura,

provisto de una extensión desmontable de igual diámetro y de 2 pulgadas de altura. El

molde puede fijarse a una base metálica con tornillos de mariposa.

El pisón es de 5.5 libras de peso y consta de un vástago en cuyo extremo inferior

hay un cilindro metálico de 2 pulgadas de diámetro. Los golpes se aplican dejando caer el

pisón desde una altura de 12 pulgadas.

Dentro del molde deben colocarse 3 capas de suelo que se compactan dando 25

golpes, repartidos en el área del cilindro, a cada una de ellas.

Los datos que determina la energía específica en la prueba es de 12,300 libras pie/

pie³, y fueron establecidos originalmente por proctor como los adecuados para reproducir

los pesos específicos secos que pueden lograrse económicamente con el equipo disponible.

Con este procedimiento de compactación Proctor estudió la influencia que ejercía el

proceso de contenido inicial de agua del suelo, encontrando que tal valor era de

fundamental importancia en la compactación lograda. Observo que a contenidos de

44

humedad crecientes, a partir de valores bajos, se obtenían más altos pesos específicos secos

y, por lo tanto mejores compactaciones del suelo, pero que esta tendencia no se mantenía

indefinidamente, sino que al pasar la humedad de un cierto valor, los pesos específicos

secos obtenidos diminuían, resultando peores compactaciones en la muestra.

Es decir Proctor puso de manifiesto que, para un suelo dado y usando el

procedimiento descrito existe una humedad inicial, llamada “optima” que produce el

máximo peso específico seco que puede lograrse con este procedimiento de compactación.

Debido al rápido desenvolvimiento del equipo de compactación de campo

disponible, la energía específica de compactación en la prueba Proctor Estándar empezó a

no lograr representar en forma adecuada las compactaciones mayores que podían lograrse

con dicho equipo, esto condujo a una modificación de la prueba, aumentando la energía de

compactación, de modo que conservando el numero de golpes por capa se elevó el número

de éstas de 3 a 5, aumentando al mismo tiempo el peso del pisón y la altura de caída del

mismo. Las nuevas dimensiones son: 10 libras Y 18 pulgadas respectivamente y

aproximadamente. La energía específica de compactación es ahora de 56,200 libras

pie/pie³.

Esta prueba modificada es conocida como prueba Proctor Modificada o A.A.S.H.O.

Modificada; y la norma es AASHTO T – 180 para el proctor modificado y para el estándar

AASHTO T- 190.

2.4.2.3 ENSAYO DE EQUIVALENCIA DE ARENA

Se hace con el fin de conocer el porcentaje relativo de finos plásticos que contienen

los suelos y los agregados pétreos. El procedimiento analítico se rige por la norma AASHO

T-176.

La formula par encontrar el equivalente de arena es la siguiente:

E.A.= (Lectura de arena / Lectura de la arcilla) * 100

El porcentaje permitido según el instituto de asfalto es:

Para bases 30% mínimo

Para sub bases 25% mínimo

45

Si el equivalente de arena da un valor inferior, entonces deben efectuarse dos pruebas más y

tomarse el promedio de las tres como E.A. del material.

2.4.3 ENSAYOS PARA LA DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA

DEL SUELO

La propiedad que tienen los suelos que les permite resistir la penetración o el

escurrimiento lateral cuando se les aplica una carga y depende de la habilidad que tenga el

suelo a la resistencia al corte se le conoce como el valor soporte de los suelos.

Los ensayos más usados en nuestro medio para encontrar el valor soporte de los

suelos son dos:

a. Ensayo de California Bearing Ratio, “C.B.R.” o relación de Soporte California.

Que mide la capacidad soporte del suelo.

b. Ensayo de California Bearing Ratio, “C.B.R.” en el Terreno.

Que mide la fricción interna del suelo

Existen otros métodos, tales como el estabilómetro de Hveen, que da el valor de

resistencia; el del cono de North Dakota, etc.

2.4.3.1 ENSAYO DE VALOR SOPORTE DEL SUELO (CBR)

Definición:

El C.B.R. se expresa como un porcentaje del esfuerzo requerido para hacer penetrar

un pistón en el suelo que se ensaya, en relación con el esfuerzo requerido para hacer

penetrar el mismo pistón hasta la misma profundidad de una muestra patrón de piedra

triturada bien graduada; o es la carga unitaria correspondiente a 0.1” (2.54 mm) ó 0.2”

(5.09mm) de penetración, expresada en por ciento de su respectivo “Valor Estándar”. Estos

valores son:

Para 0.1” de penetración…….1, 000 lbs/ pg² (70 Kg. / cm²)

Para 0.2” de penetración……. 1,500 lbs/pg² (105 kg. /cm²)

46

Para determinar el C.B.R. se toma, como material de comparación o patrón, “la

piedra triturada” bien graduada, que tiene un C.B.R. = 100%; la norma es AASHTO T -

193.

La resistencia a la penetración que presenta la piedra triturada (material patrón) a la

hinca del pisón (valores Standard), son las siguientes:

PENETRACIÓN EN PLG. PENETRACIÓN EN MM RESISTENCIA C.B.R. EN LBS. RESISTENCIA C.B.R. EN KG.

0.1 2.54 1,000 lb./ plg.² 70 Kg./cm²

0.2 5.08 1,500 lb./ plg.² 105 Kg./cm²

0.3 7.62 1,9000 lb./ plg.² 133 Kg./cm²

0.4 10.16 2,300 lb./ plg.² 161 Kg./cm²

0.5 12.70 2,600 lb./ plg.² 182 Kg./cm²

El C.B.R. es un índice del valor a capacidad soporte de un suelo. Un C.B.R. de 2%

ó 3%, indicará que el material tiene una capacidad muy baja; otro C.B.R. de 60% ó 70%

nos mostrará un material de buena resistencia, apto para capa de base.

El C.B.R. es la relación entre la resistencia a la penetración de un suelo, y su

capacidad soporte como base de sustentación para pavimentos flexibles.

Esta prueba comprende tres ensayos que son:

a. Determinación de la densidad y humedad de la muestra compactada.

b. Determinación de las propiedades expansivas del material, (porcentaje de

hinchamiento o “swelling”).

c. Determinación a la resistencia a la penetración.

47

2.4.1 ANÁLISIS DE RESULTADOS

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57

2.5 PAVIMENTOS RÍGIDOS

En la práctica existen dos grupos de pavimentos; los pavimentos bituminosos o

flexibles y pavimentos de concreto Pórtland o pavimentos rígidos.

Los pavimentos bituminosos son los que están compuestos solamente por agregado

mineral y asfalto; y el pavimento de concreto, que consiste en una mezcla de cemento,

arena de río, agregado grueso y agua teniendo en una sola capa.

Cuando se diseña y se construye el pavimento de concreto apropiadamente, tiene

una larga vida y un costo de mantenimiento relativamente bajo y fácil de efectuar.

El empleo de pavimentos de concreto en la construcción de carreteras se inicio en

Londres en el año de 1895 y poco después en París; en América se usó por primera ves en

Estados Unidos de Norte América en 1894, sin embargo no fue sino hasta 1909 que los

pavimentos de concreto comenzaron a salir del período de ensayo y se construyó una calle

de 7 Km. de longitud. En Guatemala, se usó en 1931 siendo colocado en la 7ª. Av. Entre

14 y18 calles de la zona uno de la capital.

2.5.1 GENERALIDADES

El material conocido bajo la denominación de hormigón o concreto, es una mezcla

de materiales inertes, cemento y agua. Las reglas fundamentales que gobiernan la selección

de los materiales básicos, deben observarse para obtener un buen concreto para los

pavimentos.

Cada uno de estos elementos (agregados), cemento y agua deben tener

características determinadas para que la mezcla produzca, después de endurecimiento o

fraguado, un elemento sólido comparable en resistencia a los agregados.

Los agregados deben cumplir con las especificaciones de agregados de la ASTM C

33 ó AASHO M6 Y M80 51, y para carreteras y caminos deberán basarse en las

especificaciones de libro azul elaboradas por el Ministerio de Comunicaciones e

Infraestructura.

58

2.5.1.1 DEFINICIÓN DE PAVIMENTO

Se puede definir por pavimento, a toda estructura artificial con o sin refuerzo alisada

en su superficie y destinada a transmitir a la subrasante, sobre la que descarga, los efectos

de las cargas estáticas o en movimiento y de los agentes atmosféricos.

Los factores que afectan al espesor de un pavimento rígido son principalmente el

nivel de carga que ha de soportar (tipo de vehículos y número), el módulo de reacción del

suelo de apoyo y las propiedades mecánicas del concreto.

Los pavimentos rígidos están constituidos generalmente por las dos capas

siguientes:

1. BASE: Es una capa relativamente delgada de materiales seleccionados o

especificados de un espesor definido, colocado entre la subrasante y

pavimento rígido para los propósitos de mejorar el drenaje, reducir los daños

por las heladas, prevenir el bombeo del pavimento o controlar la humedad

del suelo para subrasante de altos cambios volumétricos.

Al quedar debidamente compactada la subrasante, se procede al acarreo de

material selecto para la base, cuando ya se encuentre suficiente material

acumulado en las calles se procede a esparcirlo con una moto niveladora

más o menos a la altura necesaria, los materiales que se usan en las bases de

los pavimentos de concreto, deben llenar las especificaciones de ASSHO

147.

2. LOSA: Es una capa de concreto hidráulico la cual constituye el elemento

fundamental del pavimento. Por la naturaleza del concreto hidráulico es

necesario interrumpir la continuidad del pavimento por medio de juntas,

cuyo espaciamiento es un punto muy importante para el diseño de los

pavimentos rígidos. Las juntas sirven para disminuir los esfuerzos

provocados por la dilatación y contracción de la losa.

El concreto que se debe usar en las losas debe de ser de una resistencia

mínima de 210 Kilogramo/ centímetro cuadrado a los 28 días, el espesor

debe ser de 15 centímetros mínimo y con una pendiente de 2% hacia las

cunetas.

59

2.5.1.2 CAPA DE PAVIMENTO RÍGIDO

El pavimento de concreto se construye con equipo y mano de obra especializado,

todo el trabajo debe organizarse cuidadosamente, asignando áreas definidas a cada

participante de la elaboración del pavimento. La inspección realizada por el ingeniero debe

de ser precisa, el resultado de estos esfuerzos es un pavimento de muy buena calidad,

uniforme y una textura excelente.

La fabricación y calidad del concreto está íntimamente ligado a la calidad de los

agregados o materiales que se utilicen, la arena y la grava debe de ser de alta calidad y debe

usarse en las proporciones adecuadas para que la resistencia del pavimento sea la óptima.

Así mismo el agua a utilizar debe estar libre de materia orgánica, no contener asidos

que puedan dañar la calidad y resistencia del mismo.

Para el control de grietas en pavimentos rígidos, es común colocar juntas

longitudinales entre vías y juntas transversales a intervalos frecuentes. Por consiguiente,

el pavimento se convierte en filas de losas rectangulares colocadas a tope. Otra solución

alternativa requiere el refuerzo de acero distribuido en los pavimentos, para controlar el

agrietamiento, esto permite una separación más amplia de las juntas transversales.

También pueden producir agrietamientos, los efectos de temperatura y humedad,

falta de uniformidad en la base y la mala compactación. Por lo que pistas mayores de 5mts

de ancho es conveniente poner juntas longitudinales en el centro.

Las juntas más usadas son:

a. junta plana o a tope.

b. junta machihembrada (que ayuda a la transmisión de las cargas).

Las juntas longitudinales, le sirven al pavimento de concreto como amortiguador y a

la vez la distribución de esfuerzos es compartida igualmente las juntas transversales sirven

par la distribución de esfuerzos.

60

2.5.2 FACTORES DE DISEÑO

Después de seleccionar el tipo de pavimento de concreto, tipo de subbase, si ésta es

necesaria y tipo de hombros (con o sin hombros de concreto, cunetas, bordillos integrados),

el espesor de diseño es determinado con base a los siguientes factores de diseño:

• Resistencia a la flexión de concreto (modulo de ruptura MR).

• Resistencia de la subrasante, o combinación de la subrasante y la subbase

(K)

• Los pesos, frecuencia y tipo de carga por eje de camión que el pavimento

tiene que soportar.

• Período de diseño, el cual en éste u otro procedimiento de diseño de

pavimento es usualmente tomado de 20 años, pero puede ser mayor o

menor.

1. Resistencia a la flexión del concreto

Las consideraciones sobre la resistencia la flexión del concreto son aplicables en el

procedimiento de diseño para el criterio de fatiga, el cual controla el agrietamiento del

pavimento bajo cargas de camión repetitivas.

La flexión de un pavimento de concreto bajo cargas de eje, produce tanto esfuerzo

de flexión como de compresión. Sin embargo, la relación de esfuerzos compresivos a

resistencia a la compresión es bastante pequeña como para influenciar el diseño del espesor

de la losa.

El ensayo del modelo de ruptura es comúnmente hecho a los 7, 14, 28 y 90 días. El

resultado del ensayo a los 28 días, es comúnmente usado par el diseño de espesores de

autopistas y calles; es el recomendado a usar en este procedimiento.

2. Soporte de la subrasante y de la base

El soporte de la subrasante y de la base, está definido por el módulo de Westergard

de reacción de la subrasante (K). Éste es igual a la carga en libras por pulgada cuadrada

en un área cargada, dividida entre la deflexión, en pulgadas, para dicha carga. El valor de

“K” está expresado en libras por pulgada cuadrada (psi-in) o más comúnmente en libras por

pulgada cúbica (psi).

61

Dado que la prueba de carga es tardada y cara, el valor de “K”, es usualmente

estimado por correlación a una prueba simple, tal como la de California Bearing Ratio

(CBR), o una prueba de valor “R”. El resultado dado que no se requiere una determinación

exacta de valor de “K”, las variaciones normales de un valor estimado no afectan

apreciablemente los requerimientos del espesor del pavimento.

2.5.3 DISEÑO DEL PAVIMENTO RÍGIDO

Existen varios métodos para el diseño de pavimentos rígidos, en el presente trabajo

solamente serán descritos los métodos de la Asociación de Cemento Pórtland (P.C.A.).

a. Procedimiento de diseño con posibilidades de obtener datos de carga eje. Este

método se deberá usar cuando los datos detallados de distribución de carga eje, puede ser

determinados.

b. Procedimientos simplificados de diseño: sin posibilidades de obtener datos de

carga por eje, usando tablas basadas en distribución compuesta de transito clasificado en

diferentes categorías de carreteras y tipos de calles.

El método descrito anteriormente es el recomendado para el diseño de estos tramos

carreteros y lo pasos son como sigue:

TIPO C-I

1. La categoría de vía es 2 según tabla 1 (ver anexo) que equivale a calles colectoras,

carreteras rurales y secundarias (alta), carreteras primarias y calles arteriales (bajo).

2. Establecer el tipo de junta a utilizar. El tipo de junta para este proyecto es del tipo

dovelada (macho-hembra).

3. para este proyecto se decidió incluir hombros tipo bordillo

4. Determinar el módulo de ruptura el cual está definido como el esfuerzo máximo en

la fibra externa de una viga de concreto. Una buena aproximación para la

resistencia de la tensión será dentro de un 10% a un 20% de su resistencia a la

compresión, por lo que se elige un 15%.

5. Determinación del módulo de reacción “K” de la subrasante. Generalmente obtener

el módulo de reacción de la subrasante es difícil, por no decir imposible, primero

por la carencia del equipo necesario para la prueba, el cual es muy especial y

costoso y segundo por que la subrasante no ha sido construida todavía. Dado las

62

limitaciones del ensayo, el valor de k, puede darse como la clasificación SCU,

P.R.A. o el número C.B.R., para determinar el módulo de reacción de la subrasante

(ver anexo tabla No. 6). Para este proyecto se determinó un valor C.B.R. de

10.15%, de la muestra analizada, con este valor de C.B.R. se encuentra el valor de

“K”. En este caso k=200 lb. /Pulg². El dato anterior, se localiza en el rango de

valores en la tabla 2 (ver anexo), la cual determina ese valor como “Alto”,

catalogando al tipo de suelo como arenas y mezclas de arena con grava,

relativamente libre de finos.

6. determinar el volumen de tránsito promedio diario de camiones o su porcentaje de

tránsito promedio diaria de vehículos. El tránsito promedio diario (T.P.D.), es

determinado por conteos periódicos del tránsito. Del total de vehículos que pasan

por la vía (T.P.D.) se determina el transito de camiones (T.P.D.C.), el cual será el

parámetro a manejar en las tablas de diseño. El transito servirá para dos propósitos

principales, catalogar la vía según tabla No. 1(ver anexo) y localizar el número de

vehículos tipo pesado en las tablas de diseño. El T.P.D. estimado es de 1,000

vehículos y el T.P.D.C. es del 18 % (900 camiones para tránsito pesado.). para

diseño de un carril el número de vehículos se reduce a la mitad (450 camiones como

tránsito pesado).

7. Determinar el espesor final de la losa según la tabla de diseño determinada con los

parámetros anteriores. Para una categoría de vía 2 y juntas doveladas, la tabla de

diseño es la No. 5 (ver anexo). Se busca en el lado derecho para incluir bordillo al

diseño de losa. El espesor que dicta la tabla corresponde según al M.R. de 600 PSI

y al T.P.D.C. de 450 es 6.5” aproximadamente 17 cms. El valor de la base del

pavimento, puede ser estimada por las características y consideraciones del método,

recomendado un valor de 4” como mínimo.

En consecuencia, el diseño que da de la siguiente manera:

Base granular…………………….5.0 pulg. = 12 cm.

Losa de concreto…………………6.5 pulg. = 17 cm.

Espesor total………………………11.5 pulg. = 29 cm.

63

2.6 PRESUPUESTO

PRESUPUESTO DE PAVIMENTO RÍGIDO

DE ACCESO A LA ALDEA PUENTE DE BARRANQUILLA

SAN JOSÉ DEL GOLFO DESCRIPCIÓN CANTIDAD UNIDAD P/UNIT TOTAL

Escarificación, homogenización y compactación

de subrasante

2,133

m²

12.00

25,596.00

Base de selecto de 12 cm. 300 m³ 200.00 60,000.00

Losa de concreto de 17 cm.

Cemento 2,700 Sacos 37.00 99,900.00

Arena de río lavada 150 m³ 80.00 12,000.00

Piedrín clasificado de ¾” a 1” 150 m³ 135.00 29,250.00

Madera para formaleta de 1”*8”*9` 30 Doc. 432.00 12,960.00

Clavo de 3” 125 Lb. 3.50 437.50

Antisol rojo para curado 120 Gal. 60.00 7,200.00

Sello de juntas Sikaflex 100 Cartucho 55.00 5,500.00

Bordillo de 10*30 cm. 580 m.l. 22.00 12,760.00

Tragantes 6 u. 1,125.00 6,750.00

Mano de obra 2133 m² 40.00 85,320.00

Equipo para fundir 2133 m² 45.00 95,985.00

453,658.50

Gastos administrativos 5% 1 Global 22,682.93 22,682.93

Imprevistos 5% 1 Global 22,682.93 22,682.93

Supervisión 5% 1 Global 22,682.93 22,682.93

TOTAL 521,707.29

64

PRESUPUESTO DE PAVIMENTO RÍGIDO

2ª. CALLE ZONA 3

SAN JOSÉ DEL GOLFO

DESCRIPCIÓN CANTIDAD UNIDAD P/UNIT TOTAL

Escarificación, homogenización y compactación

de subrasante

1,309

m²

12.00

15,600.00

Base de selecto de 12 cm. 160 m³ 200.00 32,000.00

Losa de concreto de 17 cm.

Cemento 1,800 Sacos 37.00 66,600.00

Arena de río lavada 100 m³ 80.00 8,000.00

Piedrín clasificado de ¾” a 1” 100 m³ 135.00 13,500.00

Madera para formaleta de 1”*8”*9` 25 Doc. 432.00 10,800.00

Clavo de 3” 100 Lb. 3.50 350.00

Antisol rojo para curado 70 Gal. 60.00 4,200.00

Sello de juntas Sikaflex 60 Cartucho 55.00 3,300.00

Bordillo de 10*30 cm. 375 m.l. 22.00 8,250.00

Tragantes 2 u. 1,125.00 2,250.00

Mano de obra 1,309 m² 40.00 52,360.00

Equipo para fundir 1,309 m² 45.00 58,905.00

276,115.00

Gastos administrativos 5% 1 Global 13,805.75 13,805.75

Imprevistos 5% 1 Global 13,805.75 13,805.75

Supervisión 5% 1 Global 13,805.75 13,805.75

TOTAL 317,532.25

65

PRESUPUESTO DE PAVIMENTO RÍGIDO

2a. CALLE ZONA 6 COLONIA SANTA LUISA

SAN JOSÉ DEL GOLFO

DESCRIPCIÓN CANTIDAD UNIDAD P/UNIT TOTAL

Escarificación, homogenización y compactación

de subrasante

1,204

m²

12.00

14,448.00

Base de selecto de 12 cm. 155 m³ 200.00 31,000.00

Losa de concreto de 17 cm.

Cemento 1800 Sacos 37.00 66,600.00

Arena de río lavada 100 m³ 80.00 8,000.00

Piedrín clasificado de ¾” a 1” 100 m³ 135.00 13,500.00

Madera para formaleta de 1”*8”*9` 25 Doc. 432.00 10,800.00

Clavo de 3” 100 Lb. 3.50 350.00

Antisol rojo para curado 61 Gal. 60.00 3,660.00

Sello de juntas Sikaflex 56 Cartucho 55.00 3,080.00

Bordillo de 10*30 cm. 345 m.l. 22.00 7,590.00

Tragantes 2 u. 1,125.00 2,250.00

Mano de obra 1,204 m² 40.00 48,160.00

Equipo para fundir 1,204 m² 45.00 54,180.00

263,618.00

Gastos administrativos 5% 1 Global 13,180.90 13,180.90

Imprevistos 5% 1 Global 13,180.90 13,180.90

Supervisión 5% 1 Global 13,180.90 13,180.90

TOTAL 303,160.70

66

2.6.1 CANTIDADES DE TRABAJO

No. ACTIVIDAD UNIDAD CANTIDAD

MOVIMIENTO DE TIERRAS

1 Limpia y chapeo Ha. 2

ESTRUCTURAS DE DRENAJE

2 Tragantes U 10

3 Cunetas de concreto tipo V ml 1,320

PAVIMENTACIÓN

4 Reacondicionamiento de sub-base m² 4,300

5 Sub- base 12 cm. m² 4,300

6 Losa de concreto 15 cm. m³ 750

7 Bordillos ml 1,320

DISPOSITIVOS PARA EL CONTROL DE TRAFICO

8 Pintura termoplástico línea central ml 660

REGLONES VARIOS

9 Trabajos por administración Global 5%

67

2.6.2 COSTOS

Son los gastos e inversiones que ejerce el contratista para ejecutar los trabajos que

forman parte de una obra, para la determinación del costo probable de la construcción de un

proyecto se necesita preparar una estimación de gastos físicos, administrativos etc.

2.6.2.1 PRECIOS UNITARIOS

No. Descripción del material Unidad Precio Unitario

1 Cemento Pórtland de 42.5 kg. Saco 37.00

2 Arena de río m³ 80.00

3 Piedrín clasificado ¾” a 1” m³ 135.00

4 Clavo de 3” Lb. 3.50

5 selecto m³ 200.00

6 Ladrillo cocido de 9*19*14 U 1.50

7 Pintura termoplástico Gal. 150.00

8 Madera para formaleta de 1”*8”*9` Pie 4.25

9 Antisol rojo para curado Gal. 60.00

10 Sello de juntas Sikaflex Cartucho 55.00

11 Hierro ½” qq 242.00

12 Hierro ¼” qq 193.00

13 Alambre de amarre Lb. 4.50

14 Cal saco 14.00

15 Mano de obra no calificada m² 40.00

16 Mano de obra calificada m² 70.00

17 Camión de volteo de 5 m³ hora 105.00

18 Retroexcavadora cargadora motor de 75 HP hora 158.00

19 Pick up hora 60.00

iii

CONCLUSIONES

• Lo más importante en este proceso es la estabilización de los suelos que

garantizará el equilibrio de la estructura; el material básico que debe usarse es el

suelo ya sea en su estado natural, o incorporándole otros materiales, o

transportándolo totalmente de banco de préstamo. Así mismo deberán

seleccionarse los materiales y los métodos constructivos adecuados para que la

obra tenga un bajo costo con características satisfactorias, en donde el resultado

cumpla con las especificaciones según las normas de ingeniería vigentes.

• Las losas de concreto Pórtland simple o reforzadas, comparándolas con las de

concreto asfáltico, soportan mayores cargas en toda su superficie, aunque la

intensidad de tránsito sea la máxima, su mantenimiento es más económico y la

durabilidad o vida útil es mucho mayor. Aunque su elaboración y uso lleva más

tiempo, los resultados son mucho más satisfactorios, ya que al llevar juntas

longitudinales y transversales que son las que evitan grietas, estableciendo a la

vez una unión entre ellas, que asegura la continuidad de la superficie de

rodadura y la buena conservación del pavimento.

iv

RECOMENDACIONES

• Se recomienda a la Municipalidad de San José del Golfo que contrate los

servicios profesionales de un ingeniero civil con experiencia y capacidad para

elaborar los trabajos de pavimentación de carreteras, para que esté trabajo se

realice con éxito brindándole a la población un servicio que les permita vivir en

mejores condiciones.

• Se recomienda la supervisión de esté trabajo, para que se realice siguiendo las

normas constructivas de esté trabajo de tesis, tomando los criterios de control de

calidad, y la adecuada proporcionalidad de los materiales a utilizar en la obra ya

que de ello depende el éxito de esté proyecto.

• Darle mantenimiento preventivo, que consiste en todas aquellas actividades

destinadas a prevenir fallas en la vía antes de que ocurra, brindándole vida a la

carretera y manteniéndola en condiciones óptimas en toda época del año.

v

BIBLIOGRAFIA

Ingenieros consultores, Sowers, George B., Sowers, George F., Introducción a la

Mecánica de Suelos y Cimentaciones. 8ª. Edición; Editorial Limusa S.A. 1,994.

T. William Lambe, Roert V Whitman, Mecánica de Suelos 8ª. Edición; Editorial

Limusa S.A. , 1,991.

Ingeniero Crespo Villalaz, Carlos, Mecánica de Suelos y Cimentaciones. 4 a.

Edición; Editorial Limusa S.A. 1,995.

Dirección General de Caminos, Ministerio de Comunicaciones infraestructura y

vivienda, Republica de Guatemala. Especificaciones Generales Para

Construcción de Carreteras y Puentes. Cámara Guatemalteca de la

Construcción. Septiembre 2,001.

Dubón Xitumul, Marco Antonio. Consideraciones Generales de Drenaje Menor

para Carreteras; Tesis Ing. Civil. Guatemala, Universidad de San Carlos de

Guatemala, Facultad de Ingeniería. 1,998.

Leal Gálvez, Herbert Dagoberto. Diseño de Estructura de Pavimento del

Proyecto Palin – Escuintla; Tesis Ing. Civil. Guatemala, Universidad de San

Carlos de Guatemala, Facultad de Ingeniería. 1,994.

Búcaro Wong, Bryan Francisco. Factor de Corrección en Granulometría Para el

Proporcionamiento de Mezcla de Concreto; Tesis Ing. Civil. Guatemala,

Universidad de San Carlos de Guatemala, Facultad de Ingeniería. 1,994.

TABLA 1

CATEGORÍAS DE CARGA POR EJE TRÁFICO

CARGA POR

DESCRIPCIÓN

DE EJE

DESCIPCIÓN TP DC [ KIP ]

CATEGORÍA TPD % POR DÍA EJE

SENCILLO

EJE

TANDÉM

1 Calles residenciales, carreteras

rurales y secundarias (bajo a medio)

200

a

800

1

a

3

Arriba de

25

22

36

2 Calles colectoras rurales y

secundarias (altas), carreteras

primarias y calles arteriales (bajo

700

a

500

5

a

18

De

40

a

1000

26

44

3 Calles arteriales, carreteras primarias

(medio), super carreteras o

interestatales urbanas y rurales (bajo

y medio)

3000 a 12000

(dos carriles)

3000 a 50000

(4 carriles)

8

a

30

De

500

a

5000

30

52

4 Calles arteriales, carreteras primarias,

super carreteras (altas ) interestatales

urbanas y rurales (medio a alto)

3000 a 20000

(2 carriles)

3000 a 20000

(4 carriles)

8

a

30

De

1500

a

8000

34

60

Nota: Las descripciones de alto, medio y bajo, se refieren al peso relativo de las cargas

por eje para el tipo de calle o carretera.

TPD: Tránsito promedio diaria en el período de diseño.

TPDC: Tránsito promedio diario de camiones

TABLA 2

TIPOS DE SUELOS DE SUBRASANTE Y

VALORES APROXIMADOS DEL MÓDULO DE REACCIÓN K

TIPOS DE SUELOS SOPORTE RANGO DE VALORES DE K

[psi]

Suelos de grano fino, en el cual el

tamaño de partícula de limo y arcilla

predomina

Bajo

75 - 120

Arenas y mezclas con grava, con una

cantidad considerable de limo y

arcilla

Medio

130 - 170

Arenas y mezclas de arena con

grava, relativamente libre de finos

Alto

180 – 220

Subbases tratadas con cemento. Muy alto 250 – 400

TABLA No. 3

Valores de K para diseño sobre

Bases no tratadas (de PCA)

Valor de K de la

Subrasante [lb. /pl. ]

Valores de K sobre la base [ lb./ pl. ² ]

Espesor 4 plg. Espesor 6 plg. Espesor 9 plg. Espesor 12 plg.

50 65 75 85 110

100 130 140 160 190

200 200 230 270 320

300 320 330 370 430

TABLA No. 4

Valores de K para diseño sobre

Bases de suelo cemento

Valor de K de la

Subrasante [lb. /pl. ]

Valores de K sobre la base [ lb./ pl. ² ]

Espesor 4 plg. Espesor 6 plg. Espesor 9 plg. Espesor 12 plg.

50 170 230 310 390

100 280 400 520 640

200 470 640 830 ----

TABLA No. 5