ACTUALIZACIN DE LOS ESTUDIOS DE MEJORAMIENTO Y

ELABORACIN DE LOS ESTUDIOS A NIVEL DE FASE III DE LA VA PASO DE LA TORRE MULAL - LOBOGUERRERO

ESTUDIO GEOTCNICO PARA El DISEO DEL PAVIMENTO

CONTENIDO

5INTRODUCCIN

51OBJETIVO Y ALCANCES

62LOCALIZACIN Y DESCRIPCIN DEL PROYECTO

223INFORMACIN EXISTENTE

224TRABAJOS DE CAMPO

224.1TRABAJOS DE CAMPO

234.2ENSAYOS DE LABORATORIO

245CARACTERSTICAS GEOTCNICAS

245.1PERFIL ESTRATIGRFICO

305.2CAPACIDAD DE SOPORTE

316ESTUDIO DE TRNSITO

347FUENTES DE MATERIALES

357.1Canteras existentes o que han sido explotadas

377.2Posibles Canteras para el proyecto

378DISEO DE PAVIMENTO

388.1TRAMOS EN PAVIMENTO FLEXIBLE

438.1.1Trnsito

438.1.2Confiabilidad

438.1.3ndice de servicio

438.1.4Caracterizacin de los materiales de las capas de pavimento

448.1.5Coeficiente de drenaje

448.1.6Mdulo de la subrasante

458.1.7Nmero estructural (Sn)

468.2RESULTADOS OBTENIDOS

468.3VERIFICACIN DEL DISEO

498.4TRAMOS EN PAVIMENTO RGIDO

518.5RESULTADOS OBTENIDOS

528.6MODULACIN DE LOSAS

528.6.1Aspectos Generales

538.6.2Corte y sellado de junta de contraccin transversal con pasajuntas (Tipo 1)

548.6.3Corte y sellado de junta longitudinal de construccin con pasajuntas (Tipo 2)

558.6.4Corte y sellado de junta transversal de construccin con pasajuntas (Tipo 3)

568.6.5Corte y sellado de junta transversal de construccin con pasajuntas (Tipo 3)

568.6.6Junta de Expansin (Tipo 4)

588.6.7Modulacin en Intersecciones y Losas Reforzadas

598.7DISEO DE ANDENES Y CICLO-RUTA

598.8ESPECIFICACIONES

598.8.1Concreto asfltico

598.8.2Concreto hidrulico

608.8.3Base Granular

608.8.4Subbase Granular

609SECCIONES TRANSVERSALES TPICAS

6010CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

ANEXOS

ANEXO 1REGISTROS DE CAMPO

ANEXO 2DETALLE ENSAYOS DE LABORATORIO

ANEXO 3MEMORIAS DE CLCULO

ANEXO 4SECCIONES TRANSVERSALES TPICA

ANEXO 5PLANOS CON MODULACIN DE LOSAS

LISTADO DE CUADROS

9Cuadro No. 1 Tramos de estudio

23Cuadro No. 2 Localizacin de los apiques

28Cuadro No. 3 Resumen ensayos de laboratorio

29Cuadro No. 4 Resumen ensayos de laboratorio (Continuacin)

30Cuadro No. 5 Resultados ensayos de CBR inalterado

31Cuadro No. 6 Valores de CBR de diseo

33Cuadro No. 7 Composicin vehicular

33Cuadro No. 8 Factores de dao

34Cuadro No. 9 Numero de repeticiones de carga por eje

36Cuadro No. 10 Canteras que han sido explotadas, cercanas al proyecto

38Cuadro No. 11 Tipo de pavimento para cada tramo

40Cuadro No. 12 Estaciones pluviomtricas analizadas

41Cuadro No. 13 Coeficientes de capa de diseo con mtodo Invias

42Cuadro No. 14 Coeficientes de drenaje de diseo con mtodo Invias

44Cuadro No. 15 Coeficientes de capa de diseo con mtodo AASHTO

44Cuadro No. 16 Coeficientes de drenaje de diseo con mtodo AASHTO

45Cuadro No. 17 Mdulos de la subrasante de diseo

46Cuadro No. 18 Espesores de tramos en pavimento flexible mtodo AASHTO

47Cuadro No. 19 Niveles de confiabilidad empleados

48Cuadro No. 20 Espesores de pavimento obtenidos en la verificacin

48Cuadro No. 21 Espesores de pavimento recomendados

61Cuadro No. 22 Resumen de estructuras de pavimento recomendadas

LISTADO DE FIGURAS

7Figura No. 1 Localizacin del proyecto

8Figura No. 2 Alternativa de trazado seleccionada

10Figura No. 3 Seccin Tpica Va en Superficie. Va bidireccional.

11Figura No. 4 Seccin Tpica Tramo Inicial. Se incorpora un andn con cicloruta

12Figura No. 5 Seccin Tpica Puentes Va bidireccional.

13Figura No. 6 Seccin Tpica Tneles Cortos.

14Figura No. 7 Seccin Tpica en Tneles Largos

15Figura No. 8 Seccin Tpica en cercanas a la va de acceso a Mulal

15Figura No. 9 Seccin Tpica en inmediaciones del corregimiento de Pavas

26Figura No. 10 Perfil Estratigrfico

27Figura No. 11 Perfil Estratigrfico (Continuacin)

ELABORACIN DE LOS ESTUDIOS A NIVEL DE FASE III DE LA VA PASO DE LA TORRE MULAL - LOBOGUERRERO

ESTUDIO GEOTCNICO PARA El DISEO DEL PAVIMENTO

INTRODUCCIN

En el siguiente informe se presentan y describen las actividades de campo y laboratorio y los anlisis y resultados obtenidos durante el desarrollo del Estudio Geotcnico para el diseo del pavimento de la Carretera Paso de la Torre Mulal Loboguerrero, desde el K0+000, Interseccin Panorama, hasta el K31+820, en cumplimiento del contrato suscrito entre el Consorcio DIS S.A. - EDL LTDA y el Instituto Nacional de Vas cuyo objeto es: Elaboracin de los Estudios a Nivel de Fase III de la va Paso de la Torre Mulal Loboguerro.

Los estudios presentados a continuacin y el desarrollo de los mismos se efectuaron dando alcance a lo establecido en los Requerimientos Tcnicos del Concurso de Mritos No CM-SGT-SAT-033-2008, Mdulo 2, especficamente en el Captulo III, Descripcin detallada de los servicios requeridos, resultados y/o productos esperados, Volumen VI, Estudio geotcnico para el diseo del pavimento.

1 OBJETIVO Y ALCANCES

Los trabajos adelantados tuvieron como objetivo general determinar con base en la resistencia de la subrasante, el trnsito proyectado que utilizar la va y el estudio de fuentes de materiales el tipo de estructura de pavimento ms apropiada para el proyecto y los espesores de cada una de las capas que la componen.

Para tal efecto se definieron los siguientes objetivos y alcances:

1. Por medio de la ejecucin de investigaciones de campo, consistentes en apiques cada 500 m, y ensayos de laboratorio, identificar y caracterizar los materiales que conforman la subrasante en toda la longitud del proyecto.

2. Determinar y caracterizar mediante ensayos de laboratorio las propiedades fsicas y mecnicas ms importantes de los suelos representativos de la subrasante y homogenizar mediante los resultados de CBR, sectores para el diseo de la estructura del pavimento.

3. Determinar las posibles fuentes de materiales cercanas al proyecto, su localizacin y posible utilizacin

4. Con base en lo anterior y con los resultados del estudio de trnsito presentar el tipo de pavimento ms apropiado para el proyecto y el diseo del mismo que consistir en la definicin del tipo de material que conforma cada una de las capas, su espesor y la especificacin del mismo.2 LOCALIZACIN Y DESCRIPCIN DEL PROYECTO

El proyecto se desarrolla en su totalidad en el Departamento del Valle del Cauca y se inicia en el cruce de la va Yumbo Buga con la carretera que conduce a la poblacin de Mulal, en la Interseccin Panorama. En el sector comprendido entre K0 y el portal de entrada del tnel Cresta de Gallo se desarrolla sobre en un terreno ondulado montaoso, mejorando las condiciones geomtricas del carreteable existente, tanto en planta como en perfil. Posteriormente, entre el portal de salida del tnel Cresta de Gallo y Pavas el proyecto se desarrolla sobre un terreno plano ondulado y finalmente entre Pavas y Loboguerrero, se desarrolla en un terreno montaoso en un trazado completamente nuevo

Desde el punto de vista geolgico el proyecto se encuentra en su totalidad en formaciones de origen volcnico que dan lugar a suelos residuales de poco espesor entre el K0 y el tnel de Cresta de Gallo, de espesor considerable entre la salida del tnel Cresta de Gallo y el paso por el corregimiento de Pavas y nuevamente con poco espesor entre el paso por Pavas y el final del proyecto.

A continuacin se presenta el esquema de localizacin del proyecto:

Figura No. 1 Localizacin del proyecto

Se estudiaron varias alternativas para el trazado, la alternativa seleccionada se presenta a continuacin:

Figura No. 2 Alternativa de trazado seleccionada

De acuerdo con el diseo geomtrico se presentan 10 tneles a lo largo del tramo vial estudiado, lo que define los siguientes sectores de estudio:

Tramo No.DesdeHastaTipoLongitud (m)

1K0+000K2+045Cielo abierto2045

2K2+045K2+710Tnel 1665

3K2+710K2+905Cielo abierto195

4K2+905K3+690Tnel 2785

5K3+690K5+370Cielo abierto1680

6K5+370K5+645Tnel 3275

7K5+645K6+650Cielo abierto1005

8K6+650K9+880Tnel 43230

9K9+880K16+640Cielo abierto6760

10K16+640K17+912Tnel 51272

11K17+912K19+280Cielo abierto1368

12K19+280K19+438Tnel 6158

13K19+438K20+175Cielo abierto737

14K20+175K20+486Tnel 7311

15K20+486K20+596Cielo abierto110

16K20+596K20+931Tnel 8335

17K20+931K23+730Cielo abierto2799

18K23+730K29+120Tnel 9 5390

19K29+120K31+821Cielo abierto2701

Cuadro No. 1 Tramos de estudio

Las caractersticas de diseo geomtrico que definirn la va sern las siguientes:

A continuacin se describen las secciones tpicas a lo largo de la va:

Seccin Tpica va en superficie: La seccin tpica para la va en superficie presenta una va bidireccional, con carriles de 3.65m. y bermas de 1.80 m, tal como se muestra en la siguiente figura:

Figura No. 3 Seccin Tpica Va en Superficie. Va bidireccional.

En el tramo inicial, en el cual el trazado se desarrolla por la va existente al corregimiento de Mulal (K0+000 K0+710) presenta una va bidireccional con carriles de 3.65 m y bermas de 1.80 m, de los cuales 0.50 m son berma-cuneta. Adicionalmente se incorpora en el costado izquierdo una cicloruta de 2.40 m y un andn de 1.60 m. En la siguiente figura se ilustra este caso:

Figura No. 4 Seccin Tpica Tramo Inicial. Se incorpora un andn con cicloruta

en el costado izquierdo.

Seccin Tpica va en Puente: En los puentes se tiene el mismo concepto que para la va en superficie, es decir una va bidireccional con carriles de 3.65m. La siguiente figura ilustra la seccin:

Figura No. 5 Seccin Tpica Puentes Va bidireccional.

Seccin Tpica va en Tnel: En los tneles cortos, la seccin presenta un (1) carril de ascenso y un (1) carril de descenso, cada uno de 3.65m. y bermas de 0.50 m.

Figura No. 6 Seccin Tpica Tneles Cortos.

En los tneles largos la seccin tpica presenta una va bidireccional con carriles de 3.65 m. y bermas de 0.50 m. Para este tnel se incorpora adems un tnel de escape. En la siguiente figura se muestra esta seccin:

Figura No. 7 Seccin Tpica en Tneles LargosEl tramo del proyecto en la zona de acceso a Mulal consta de tres calzadas, la interna cuenta con dos carriles, uno para cada sentido de 3.65m de ancho cada uno y berma a cada lado de 1.80m, las dos calzadas externas constan de dos carriles cada una, la calzada izquierda corresponde a la salida de Mulal y la derecha al acceso. En el costado izquierdo se desarrolla la ciclova y va peatonal. A continuacin se presenta la seccin descrita:

Figura No. 8 Seccin Tpica en cercanas a la va de acceso a MulalEl paso por inmediaciones del corregimiento de Pavas consta de cuatro calzadas, las dos externas (una por sentido) corresponden a vas de servicio de 7.0m de ancho y dos carriles, las calzadas internas cuentan cada una con dos carriles de 3.65m, bermas externas de 1.80m, bermas internas de 0.50m, finalmente, se cuenta con dos calzadas peatonales y de ciclova localizadas en los costados externos de las vas de servicio, a continuacin se presenta la seccin descrita:

Figura No. 9 Seccin Tpica en inmediaciones del corregimiento de PavasEl proyecto se localiza en la Cordillera Occidental Andina, entre las poblaciones de Mulal y Loboguerrero, y tiene una longitud aproximada de 31,8 km. De acuerdo a la geologa y topografa del corredor, para efectos de su estudio geolgico-geotcnico, este se ha dividido en cinco sectores comprendidos entre dichas poblaciones. La descripcin de cada sector de oriente a occidente es la siguiente:

Un sector inicial que corre casi paralelo al valle del Ro Mulal por la ladera izquierda, hasta el borde occidental de la serrana denominada Cresta de Gallo. Al inicio del sector y en un corto trayecto, se presenta un bajo porcentaje de rocas sedimentarias calcreas de la formacin Vijes (Tv), que dan lugar a laderas moderadas. La mayora del sector est conformado por rocas de la Formacin Volcnica (Kv), basalto y diabasa, ligeramente meteorizados, con una morfologa de pendientes moderadas a altas. A travs de la serrana de Cresta de Gallo, que sobresale en la topografa, se propone excavar un tnel de 3230m, de lado a lado. El corredor est cruzado, por fallas normales pertenecientes al sistema de Cali-Pata.

Un segundo sector comprende desde las faldas occidentales de la serrana de Cresta de Gallo hasta el corregimiento de Pavas, donde el alineamiento corre paralelo al Ro Pavas. El sector est conformado por depsitos fluviolacustres y suelos residuales asociados a la alteracin de diabasa y lava basltica, que dan lugar a una morfologa suave, semi-plana y plana. El ro Pavas vierte sus aguas hacia al noroeste en la cuenca del Ro Bitaco, que all tiene un rumbo al norte. El corredor est cruzado por las fallas de la Cumbre-Aguas Claras y Pavas-Quebrada Seca.

Un tercer sector forma parte de la ladera derecha en cuenca del Ro Bitaco, con direccin al norte, conformado por diabasa y lava basltica, ligeramente meteorizadas, con una morfologa de laderas y lomas altas y localmente agrestes, las cuales estn parcialmente cubiertas por suelos residuales y algunos coluviones. El corredor se encuentra bajo el campo de deformacin tectnica de la falla de Bitaco.

Un cuarto sector se desarrolla sobre lomas altas a escarpadas generadas por diabasa y lava basltica, entre el Ro Bitaco y el ro Dgua. A lo largo de este sector, por su topografa agreste, se contempla la construccin de un tnel que alcanza los 5.390 metros de longitud, que entra por la ladera izquierda baja del ro Bitaco y sale por la ladera derecha del ro Dagua. El corredor se inicia cerca de las fallas del ro Bitaco y Frutillo, y en el otro extremo, hacia el final, en la cuenca del ro Dgua, est cruzado por las fallas del Pial, que hacen parte del sistema de fallas de Dgua-Calima

Y, finalmente, un quinto sector, a lo largo de la ladera oriental del ro Dgua, que transcurre por rocas volcnicas bsicas (Kv), y, hacia el final del alineamiento, por rocas sedimentarias fracturadas de la Formacin Espinal (Ke), donde adems ocurren varios depsitos colgados de coluviones y algunos aluviones antiguos, en un sector de lomas bajas. El corredor se encuentra bajo la influencia de las fallas del Pial y es cortado por una de las fallas del sistema de Dgua-Calima.

Estos macizos rocosos han sido afectados por tectnica regional; sus rocas presentan niveles fallados y fracturados y localmente meteorizados, que forman bloques alargados limitados por lineamientos tectnicos regionales de direccin preferencial N a NNE y NNW a W, los cuales pueden incidir sobre la construccin; estabilidad, desarrollo, durabilidad y costo de la va que se propone.

Figura No. 1 Perfil esquemtico estructural de la cordillera occidental entre el can del Ro Dagua y el Valle del Cauca.

En las lomas y topografas altas se presentan rocas duras de origen volcnico. En las laderas de pendiente moderada y suave, se presentan por lo general unidades geolgicas de

rocas meteorizadas, localmente transformadas en saprolito y parcialmente cubiertas por coluvin, y suelo residual.

Se presenta a continuacin los planos geolgicos del proyecto.

Figura No. 2 Geologa del corredor actual

Figura No. 3 y Figura No. 4 Geologa del corredor actual (Continuacin)

Figura No. 5 Convenciones planos geolgicos3 INFORMACIN EXISTENTE

Para el desarrollo del presente estudio, se tuvo en cuenta la informacin contenida en:

INSTITUTO NACIONAL DE VAS, Manual de diseo de pavimentos asflticos en vas con medios y altos volmenes de trnsito

AASHTO. Guide for Design of pavement structures. 1993

HOLTZ, Robert, KOVACS, William. An Intoduction to Geotechnical Engeineering. 1981

HUANG, Yang. Pavement Anlisis and Design, 1993

4 TRABAJOS DE CAMPO

Con el fin de determinar las caractersticas del subsuelo se llevaron a cabo los trabajos de campo y ensayos de laboratorio que se describen a continuacin:

4.1 TRABAJOS DE CAMPO

Dentro de los trabajos de campo hasta la fecha se han realizado 42 apiques con separacin de 500m y profundidad de 1.50m, localizados de la siguiente manera:

Cuadro No. 2 Localizacin de los apiques

En cada investigacin se elabor el perfil estratigrfico determinando los espesores de las diferentes capas encontradas y registrando el nivel fretico si se llegase a encontrar.

Los registros de campo se presentan en el Anexo 1

4.2 ENSAYOS DE LABORATORIO

En cada apique y sondeo se recuperaron muestras representativas de las diferentes capas encontradas y sobre dichas muestras se realizaron ensayos de laboratorio que consistieron en:

Contenido de humedad natural

Anlisis granulomtrico por tamizado

Lmites de consistencia (lquido y plstico).

CBR inalterado en condicin de humedad natural

CBR inalterado en condicin de saturacin

El detalle de los resultados de los ensayos de laboratorio se presenta en el Anexo 2

5 CARACTERSTICAS GEOTCNICAS

De los resultados obtenidos tanto en campo como en laboratorio, se presenta a continuacin una descripcin de las condiciones del subsuelo encontradas a lo largo del proyecto

5.1 PERFIL ESTRATIGRFICO

Se presenta superficialmente en los dos primeros apiques una capa de relleno compuesto por fragmentos de roca que no aparece en los dems. la subrasante natural est compuesta principalmente en los tramos 2 a 8 y 12 a 20 por una capa granular y en los tramos 1, 9 a 11 y 21 por una capa arcillo limosa y limo arcillosa.

La descripcin de cada una de las capas encontradas es la siguiente:

Capa granular

Compuesta principalmente por grava limosa caf y amarilla, de humedad baja, se presenta en espesores hasta el final del apique. Sus caractersticas son las siguientes:

Clasificacin predominante: GM

Humedad natural: 5 23%

Porcentaje que pasa tamiz No 200: 6 45%

Lmite Liquido: NL 63%

ndice de plasticidad: NP 35%

Capa limo arcillosa

Corresponde a arcilla limosa y limo arcilloso de plasticidad media a alta y humedad media a baja. Las caractersticas geotcnicas se pueden resumir de la siguiente manera:

Clasificacin predominante: CL, ML, MH y CH

Humedad natural: 17 97%

Porcentaje que pasa tamiz No 200: 53 100%

Lmite Liquido: 33 94%

ndice de plasticidad: 10 45%

CBR en condiciones de humedad natural: 1.20 4.40%

CBR en condiciones de saturacin: 0.90 2.90%

El tramo comprendido entre el portal de salida del tnel Cresta de Gallo y el K19+000, la subrasante predominante corresponde a suelos limo arcillosos de humedad media, plasticidad alta y consistencia media.

Analizando sus parmetros se observa que en general son suelos con un lmite lquido superior al 60% y un ndice de plasticidad inferior al 35%, con lo cual se puede considerar que se trata de un material con un potencial expansivo considerable.

De acuerdo con lo anterior es necesario para este tramo tener en cuenta las siguientes recomendaciones:

Las aguas de escorrenta que recoja la va debern ser llevadas por cunetas, a las obras de hidrulicas tipo alcantarillas.

Se debe garantizar que los descoles de las alcantarillas debern llegar hasta los drenajes naturales

En caso de taludes de corte deber colocarse, debajo de la cuneta un filtro longitudinal que recoja las aguas subsuperficiales y las lleve hasta la alcantarilla ms cercana.

No se deben sembrar especies arbustivas cercanas a la va.

El resumen de las condiciones encontradas en las investigaciones se puede observar en los perfiles estratigrficos y en el cuadro resumen que se presenta a continuacin:

Figura No. 10 Perfil Estratigrfico

Figura No. 11 Perfil Estratigrfico (Continuacin)

Cuadro No. 3 Resumen ensayos de laboratorio

Cuadro No. 4 Resumen ensayos de laboratorio (Continuacin)

5.2 CAPACIDAD DE SOPORTE

Con el fin de establecer la capacidad de soporte de la subrasante se emplear el ensayo de CBR inalterado se han efectuado 12 ensayos en condiciones de humedad natural y de saturacin. Los resultados obtenidos son los siguientes:

Cuadro No. 5 Resultados ensayos de CBR inalterado

Para el ensayo de CBR en condiciones de saturacin los valores obtenidos varan entre 0.9% y 2.9%, para el mismo ensayo en condicin de humedad natural los resultados varan entre 1.2% y 4.4%, y no se presenta una gran variabilidad entre los datos de cada tramo. Para el diseo se emplearn los valores promedio de cada tramo.

A continuacin se presentan los valores de CBR de diseo empleados para los diferentes tramos.

Tramo No.AbscisaEstructuraCBR (%)

InicialFinal

1K0+000K2+045-2.1

2K2+045K2+710Tnel 120

3K2+710K2+905-10

4K2+905K3+690Tnel 220

5K3+690K5+370-10

6K5+370K5+645Tnel 320

7K5+645K6+650-10

8K6+650K9+880Tnel 420

9K9+880K16+640-2.2

10K16+640K17+912Tnel 520

11K17+912K19+280-2.3

12K19+280K19+438Tnel 620

13K19+438K20+175-10

14K20+175K20+486Tnel 720

15K20+486K20+596-10

16K20+596K20+931Tnel 820

17K20+931K23+730-10

18K23+730K29+120Tnel 920

19K29+120K31+821-1.8

Cuadro No. 6 Valores de CBR de diseo

Para la Interseccin Panorama, localizada en el K0+000, se emplear el valor del CBR del sector 1.6 ESTUDIO DE TRNSITO

Para la determinacin del trnsito se tuvo en cuenta la informacin presentada en el Estudio de Trnsito, Capacidad y Niveles de Servicio realizado por el Consorcio para este proyecto.

Por tratarse de una nueva va, para el proyecto en estudio, los volmenes de Trnsito Futuro (TF), se derivan a partir de Trnsito Atrado (TAt) y del Incremento del Trnsito (IT) esperado al final del perodo o ao meta seleccionado para el diseo.

El Trnsito Atrado (TAt) depende de la capacidad y de los volmenes de las vas existentes. Los usuarios no cambian ni su origen, ni su destino, ni su modo de viaje, pero eligen otra va motivados por una mejora de tiempo de viaje, distancia, comodidad o seguridad.

Por su parte, el Incremento del Trnsito (IT) es el trnsito que se espera use la nueva va en un ao futuro seleccionado como de diseo. Este incremento es debido al Crecimiento Normal del Trnsito (CNT), ms el Trnsito Generado. El Crecimiento Normal del Trnsito (CNT) es el incremento normal en el uso de los vehculos, y el Trnsito Generado (TG) esta conformado por aquellos viajes que se realizarn una vez se construya este nuevo proyecto vial.

Los valores para las variables se definen as:

El Trnsito Atrado (TAt) se estima a partir de los resultados obtenidos en la encuesta de origen- destino realizada.El Crecimiento Normal del Trnsito (CNT) se define a partir de las series histricas de crecimiento de flujo vehicular para la regin captadas a travs de los aforos anuales que adelanta el INVIAS. Complementariamente, se incorpora en este anlisis tambin el crecimiento de la poblacin, del Producto Interno Bruto y de las expectativas de crecimiento de la actividad portuaria de Buenaventura, como se ver posteriormente.

El Trnsito Generado (TG), se establece como un porcentaje de los flujos existentes y atrados.

A partir de estas variables de crecimiento, se define una tasa de crecimiento del 4,72% para el escenario optimista y del 1,41% para el escenario pesimista y se establece para este proyecto una tasa de crecimiento del trnsito a utilizar del 3,00%.

La composicin del trnsito encontrada fue la siguiente:

TipoComposicinNmero de

vehicularvehculos

Autos48.94%9,490,209

Buses7.42%1,439,085

Buses0.97%188,291

Buseta6.45%1,250,793

Camiones43.64%8,462,620

C2P5.34%1,034,676

C2G4.72%914,759

C31.40%271,854

C45.36%1,040,327

C58.76%1,698,928

>C518.06%3,502,077

Cuadro No. 7 Composicin vehicular

Con estos valores y empleando los factores de dao recomendados en el Manual del INVIAS se calcul el nmero de ejes equivalentes.

En el siguiente cuadro se presentan los factores de dao empleados:

Vehculos comercialesFactor de dao

Bus1.00

Buseta0,50

C2-G3,44

C2-P1,14

C33,76

C46,73

C54,40

>C54,72

Cuadro No. 8 Factores de dao

Para un periodo de diseo de 10 aos el nmero de ejes equivalentes ser:

N = 7.79 * 106Para el diseo en pavimento rgido, se emplear la metodologa de la PCA. Por este motivo, se tendr en cuenta la carga por eje de cada vehculo comercial de acuerdo con el siguiente cuadro:

Con base en lo anterior, el nmero de repeticiones ser el siguiente:

Tipo de ejeCarga por eje (KN)Repeticiones

Simple401142735

603287955

801757044

90457380

Tndem2303449967

200656091

Trdem285875519

Cuadro No. 9 Numero de repeticiones de carga por eje

7 FUENTES DE MATERIALES

Al inicio del proyecto en un corto trayecto, se presenta un bajo porcentaje de rocas sedimentarias calcreas de la formacin Vijes (Tv). Posteriormente el ambiente geolgico est conformado por rocas de la Formacin Volcnica (Kv), basalto y diabasa, ligeramente meteorizados, con una morfologa de pendientes moderadas a altas hasta el tnel de Cresta de Gallo. Desde esta zona hasta la Poblacin de Pavas, donde el alineamiento corre paralelo al Ro Pavas. El sector est conformado por depsitos fluviolacustres y suelos residuales asociados a la alteracin de diabasa y lava basltica, que dan lugar a una morfologa suave, semi-plana y plana. Posteriormente se presenta nuevamente una geologa de diabasa y lava basltica, ligeramente meteorizadas, con una morfologa de laderas y lomas altas y localmente agrestes, las cuales estn parcialmente cubiertas por suelos residuales y algunos coluviones. En general esta condicin se mantiene hasta el final del proyecto.

De acuerdo con lo anterior, alrededor del 65% del proyecto se desarrolla sobre rocas gneas tipo diabasa y basalto que se caracterizan por ser unos materiales de excelente calidad, con alta resistencia al desgaste, al impacto y al pulimiento, poseen baja absorcin y una excelente adherencia con los materiales bituminosos.

7.1 Canteras existentes o que han sido explotadas

Con relativa cercana al proyecto de han identificado varias canteras que han sido utilizadas en la pavimentacin de muchas carreteras en el Valle del Cauca entre las cuales se destacan: Canteras de Cachib, Cantera Dapa, Triturados Cucaln y Cantera Pubenza.

Las caractersticas de estas canteras, son las siguientes:

Informacin tomada de: INESCO LTDA, Estudio de suelos para el diseo de pavimentos y fuentes de materiales, Carretera Yumbo Loboguerrero, Sector San Marcos Pavas Departamento del Valle, Plan Vial, Enero de 1982

Cuadro No. 10 Canteras que han sido explotadas, cercanas al proyecto

Estos materiales presentan caractersticas similares a los que se van a tener a lo largo del proyecto, con excepcin del alto de Pavas entre el portal de salida del tnel Cresta Gallo y el inicio del descenso al ro Bitaco, tramo en el cual la formacin rocosa sigue siendo roca basltica pero el espesor de suelo residual y saprolito es considerable.7.2 Posibles Canteras para el proyectoDe acuerdo con lo descrito anteriormente y teniendo en cuenta que la formacin rocosa del la zona (Roca Diabsica), se encuentra superficialmente alterada y con la profundidad mejora sus propiedades geomecnicas, se recomienda utilizar el material proveniente de la excavacin de los tneles Loboguerrero y Cresta de Gallo como insumo para la fabricacin de mezclas asflticas, bases granular, subbase granular y concretos hidrulicos. La siguiente imagen muestra la ubicacin de los tneles 8 DISEO DE PAVIMENTO

La va en estudio se divide en 21 tramos, de los cuales 10 se desarrollan a travs de tneles, se ha establecido que estos ltimos se disearn con pavimento de tipo rgido y los restantes en pavimento de tipo flexible, esto se resume a continuacin:

Tramo No.AbscisaEstructuraTipo de pavimento

InicialFinal

1K0+000K2+045-Flexible

2K2+045K2+710Tnel 1Rgido

3K2+710K2+905-Flexible

4K2+905K3+690Tnel 2Rgido

5K3+690K5+370-Flexible

6K5+370K5+645Tnel 3Rgido

7K5+645K6+650-Flexible

8K6+650K9+880Tnel 4Rgido

9K9+880K16+640-Flexible

10K16+640K17+912Tnel 5Rgido

11K17+912K19+280-Flexible

12K19+280K19+438Tnel 6Rgido

13K19+438K20+175-Flexible

14K20+175K20+486Tnel 7Rgido

15K20+486K20+596-Flexible

16K20+596K20+931Tnel 8Rgido

17K20+931K23+730-Flexible

18K23+730K29+120Tnel 9Rgido

19K29+120K31+821-Flexible

Cuadro No. 11 Tipo de pavimento para cada tramo

8.1 TRAMOS EN PAVIMENTO FLEXIBLESe emplear inicialmente para el diseo el manual desarrollado por el Instituto Nacional de Vas, que se basa en la metodologa AASHTO teniendo en cuenta las condiciones prevalecientes en Colombia.

El mtodo tambin considera los siguientes parmetros y valores:

Error nominal (So): 0.44

Desviacin estndar normal (Zr): Correspondiente a una confiabilidad del 90%

ndice de servicio inicial (Po): 4.2

ndice de servicio final (Pf): 2.0

El diseo de la estructura depende adems de los siguientes factores:

Periodo de diseo

Periodo durante el cual est previsto, con alto grado de confiabilidad, que no se requerir ningn mantenimiento estructural. Para este caso se emplear un periodo de diseo de 10aos.

Trnsito

Representado por el nmero de ejes equivalentes de 8.2 toneladas que utilizarn la va en el carril de diseo durante un perodo determinado de tiempo. Segn lo descrito en el estudio de trnsito, la categora a la que pertenece el nmero de ejes equivalentes obtenido es la T5, que corresponde a un trnsito entre 6.0*106 y 10*106.

Regiones climticas

En el Volumen VII, Estudio de Hidrolga, Hidrulica y Socavacin se llevaron a cabo los anlisis a varias estaciones pluvimtricas. Las siguientes son las estaciones analizadas a partir de datos consistentes de precipitacin. Se relacionan igualmente los perodos analizados:EstacinLatitudLongitudPeriodo

Lobo Guerrero-Pp0345N7640 W01/72-12/08

Queremal -Pp0332 N7642 W01/69/12/08

Providencia-Pp0338 N7643 W01/75/12/08

La Cumbre-Pp0339 N7633 W12/75/12/08

Agua Clara-Pp0341 N7640 W12/78/12/08

Cuadro No. 12 Estaciones pluviomtricas analizadasLa zona del proyecto se encuentra localizada en la Cuenca del Ro Blanco, afluente del Dagua, corriente que desemboca en la baha de Buenaventura. Esta corriente es la ms importante de la zona y nace aproximadamente a 2200 m sobre el nivel del mar. Est sujeta a precipitaciones fuertes que se intensifican considerablemente de oriente a occidente. En la zona de Lobo Guerrero, los inviernos son mucho ms fuertes al final del ao, y en especial entre octubre y diciembre mientras que, en La Cumbre est muy bien definido un comportamiento bimodal con una mayor incidencia de lluvias entre mayo y junio pudindose concluir que la intensidad de lluvias es mayor al occidente del proyecto

El patrn de lluvias, similar al de todo el territorio colombiano, sigue entonces un comportamiento bimodal , presentndose las pocas de estiaje principalmente en enero y febrero, aunque existen tambin registros de precipitacin cero en el mes de marzo. La precipitacin media mensual llega a 111 mm en la estacin Queremal, 103 mm. en la estacin la Cumbre, 83 mm en la estacin Agua Clara y 70.4 mm en la estacin Lobo Guerrero.

El corregimiento de Mulal se ubica en un rea correspondiente al piso trmico clido, con una temperatura media de 28C.

En la zona media del Proyecto, en el Municipio de la Cumbre, a 1581 msnm, la temperatura media anual vara entre 19.4 C y 20.1 C y las mximas para efectos de los diseos de pavimentos estn en el rango entre 27.1 C y 28.5 C . las mnimas entre 12.7 C y 13.8 C). En la zona sur, en el municipio de Dagua, por ser de menor altitud (880 mts) las temperaturas medias reportadas en Dagua son de 25C. En la localidad de Loboguerrero a 702 mt snm y en Dagua , a 828 mt snm las temperaturas medias superan los 25C.Con base en lo anterior, la regin climtica que corresponde al tramo vial es de tipo Clido seco y clido semihumedo, R3.

Resistencia de diseo de la subrasante

La resistencia de la subrasante se agrupa en cinco categoras, de acuerdo con el intervalo de CBR o mdulo de resiliencia obtenido.

Para valores de CBR menores a 3.0%, el mtodo establece que este tipo de suelos requieren tratamiento especial de estabilizacin o reemplazo parcial, con el fin de lograr valores mayores de resistencia. En este caso se har un reemplazo de 20cm con material granular tipo recebo, cuya especificacin se incluye ms adelante

De acuerdo con lo anterior, para efectos de diseo se emplearn las cartas de diseo en las cuales la resistencia de la subrasante pertenece a la categora S1.

Materiales que componen la estructura del pavimento

El coeficiente de capa para cada material ser:

Tipo de materialCdigoCoeficiente de capa (ai)

Concreto asfltico tipo MDC-2MDC0.30

Concreto asfltico tipo MDC-1MDC0.30

Capa granular tipo base granularBG0.14

Capa granular tipo subbase SBG0.12

Cuadro No. 13 Coeficientes de capa de diseo con mtodo Invias

Los valores de coeficientes de drenaje dependen de los niveles de precipitacin. Para las condiciones del proyecto, los coeficientes de drenaje sern:Tipo de materialCoeficiente de drenaje (mi)

Concreto asfltico tipo MDC-2-

Concreto asfltico tipo MDC-1-

Base estabilizada con cemento1.0

Capa granular tipo base granular1.0

Capa granular tipo subbase 1.0

Cuadro No. 14 Coeficientes de drenaje de diseo con mtodo Invias

El pavimento diseado contar con una capa asfltica apoyada sobre base, subbase granular y recebo.

De acuerdo con los parmetros descritos anteriormente la estructura dada por la carta de diseo para la regin R3, la temperatura de 20C a 30, precipitacin