Planeacion y Factibilidad de Proyectos

Constructores en Vías Terrestres

CARRETERA: TUXPAN - TAMPICO

TRAMO: NARANJOS (Amatlán) - CEBADILLA

SUBTRAMO: DE KM 553+700 AL KM 606+500

ORIGEN: ENTRONQUE NARANJOS


ESTUDIO GEOTECNICO Y DISEÑO DE PAVIMENTO

CONTENIDO:

I.- GENERALIDADES.

II.- CARACTERÍSTICAS DEL PROYECTO

III.- ESTUDIO GEOTECNICO.

- Observaciones generales.- Observaciones particulares.- Informe de suelos.

IV.- BANCOS DE MATERIALES.

V.- ESTUDIO DE PAVIMENTO.

VI.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

I.-GENERALIDADES.


La empresa “Constructores

en Vías Terrestres” a fin de

mejorar la vialidad y la

intercomunicación entre

comunidades contiguas, así como

retroalimentarlas con los trazos

nuevos de autopistas, se propone

la proyección del subtramo

faltante para generar un circuito

entre la zona centro y la ciudad

de Tampico, que formara parte

integral de la carretera troncal

México-Tuxpan-Tampico, por lo que se propone la Proyección del Tramo

Tuxpan - Tampico, en su subtramo Naranjos – Cebadilla, para lo cual se

efectuarán los estudios geotécnicos y diseño de pavimento a lo largo del

eje de proyecto del subtramo mencionado con una meta de cincuenta

kilómetros.

El presente estudio forma parte del proyecto integral, cuyo

objetivo principal es proporcionar las características geotécnicas de los

materiales que forman el terreno de sustentación y recomendar su

posible utilización y tratamiento en la construcción de las terracerías.

ENTORNO GEOGRAFICO


Localización

La zona de estudio se localiza al

noreste del estado de Veracruz.

Geográficamente se encuentran

entre las coordenadas 21º 19’ y 21º

38’ de latitud norte y 97º 39’ y 97º

51’ de longitud Oeste.

Clima

La ubicación geográfica de

Veracruz le confiere características

tropicales, pero éstas son modificadas

en parte por la influencia de las

serranías, fundamentalmente en el

centro-oeste. Como consecuencia de

lo anterior, los climas se distribuyen

paralelos a la costa, en dirección

noroeste-sureste, de la siguiente

manera: cálidos, semicálidos, templados, semifríos, fríos y semisecos, en

los cuales predominan las lluvias de verano.

La zona de estudio presenta un Clima cálido húmedo y subhúmedo,

son los que comprenden una mayor área, aproximadamente un 80% de

territorio veracruzano, se distribuyen en las Llanuras Costeras del Golfo

Norte y del Golfo Sur, a una altitud máxima de 1,000 m. En estas

regiones, la temperatura del mes más frío es superior a 18° C y la media

anual mayor de 22°C.


Sismicidad

La zona en que se aloja el tramo en estudio no presenta problemas

de tectónica. En cuanto a sismicidad se refiere, de acuerdo a la

Regionalización sísmica de la República Mexicana el estado de Veracruz

se localiza en la zona Sísmica B, es decir de baja a media intensidad,

además de que no se observan zonas potenciales de inestabilidad.

Tipo de drenaje

En los lomerios por los que atraviesa el tramo en estudio, así como en

las formaciones montañosas aledañas a este, el tipo de drenaje que se

observa es el clasificado como: Dendrítico.

Fisiografía

El Estado de Veracruz abarca áreas que corresponden a siete

provincias o regiones fisiográficas del país, la zona de estudio se ubica

en la Provincia de la llanura costera del golfo norte, esta provincia se

extiende paralela a las costas del Golfo de México, desde el río Bravo

hasta la zona de Nautla, Veracruz. Los climas en esta región van de los

secos cálidos y semicálidos del norte a los cálidos subhúmedos y

húmedos del sur. La vegetación se ajusta a dicho patrón climático, con

matorrales submontanos y tamaulipecos en la porción boreal y selvas en

la austral. En territorio veracruzano se encuentran áreas que

corresponden a las subprovincias: Llanuras y Lomeríos y Llanura Costera

Tamaulipeca. La zona de estudio pertenece a la Subprovincia de las

Llanuras y Lomeríos la mayor parte del sur de esta subprovincia queda

incluida dentro de Veracruz, donde abarca 20 792.50 km cuadrados de

la superficie total estatal. En el norte de la entidad se encuentra gran

parte de la cuenca baja del Pánuco, en la que dominan llanuras aluviales

y salinas, inundables y con lagunas permanentes asociadas con

lomeríos. Hacia el sur, hasta el valle de Tuxpan, siguen extensos


sistemas de lomeríos suaves asociados con llanos y algunos con

cañadas. Junto a la sierra, al occidente, se localiza el amplio valle de

laderas tendidas por el que fluye el río Moctezuma. Al oeste, cerca de la

sierra, hay mesetas constituidas de sedimentos antiguos.

Geología

La Provincia Llanura Costera del Golfo Norte, comprende gran parte

del norte del estado, desde el límite con Tamaulipas hasta el sur de

Papantla, donde se localizan las elevaciones del Eje Neovolcánico; su

límite occidental lo constituye la Sierra Madre Oriental y hacia el oriente

el Golfo de México. Los afloramientos más extensos corresponden a

rocas sedimentarias detríticas del Terciario, depositadas en la Cuenca

Tampico-Misantla. Las rocas más antiguas en esta región son las del

Cretácico Superior, en tanto que las más recientes son depósitos de

suelos, formados por materiales detríticos derivados de las rocas

preexistentes. En esta provincia existe una gran diversidad de rocas

representativas de los diferentes periodos geológicos, específicamente

del Cretácico Superior, Paleoceno, Eoceno, Oligoceno, Mioceno, así como

rocas volcánicas.

Vegetación

Dentro de los tipos de vegetación que se desarrollan en el estado, en

orden decreciente de abundancia, se encuentran: selvas alta

perennifolia, baja caducifolia y mediana subperennifolia; bosque

mesófilo, manglar, sabana, bosques de pino-encino, de encino-pino y de

pino; tular, palmar, popal, vegetación de dunas costeras y matorral con

izotes. Veracruz es uno de los estados que mayor aporte hace al sector

agropecuario del país. Su producción es alta y variada, ligada

principalmente al temporal. Ocupa un lugar destacado por el número

que genera de productos básicos, entre ellos arroz, chile verde, haba y


papa; de frutales, naranja, plátano y mango; y de productos

industrializables como caña de azúcar y tabaco. El pastizal cultivado se

desarrolla por todo el territorio, pero fundamentalmente en la Llanura

Costera del Golfo Norte. Las especies que se siembran frecuentemente

son: estrella africana, guinea o privilegio, pangola y jaragua.


II.- CARACTERÍSTICAS DEL PROYECTO.

La vialidad objeto de este estudio tiene como meta una longitud

de 50 Kilómetros, el Proyecto contempla la construcción del cuerpo

nuevo troncal de 12.0 metros de corona, contando con dos carriles de

circulación de 3.50 metros y acotamientos laterales de 2.50 metros.

El proyecto tiene por objeto brindar a los pobladores locales,

comerciales y turísticos, una vía de comunicación que permita la

entrada, salida y continuidad de los servicios básicos que se requieren

en las comunidades y ciudades de largo itinerario.


III. ESTUDIO GEOTÉCNICO.

OBSERVACIONES GENERALES.

1.- Los trabajos se iniciarán con el desmonte, desraíce y limpieza

general del área en donde quedará alojado la ampliación de las zonas de

liga del cuerpo del camino principal y secundario según sea el caso, de

acuerdo a lo Indicado en el proyecto.

2.- El despalme se hará hasta la profundidad indicada en las tablas de

datos y de la manera conveniente para eliminar el material

correspondiente al primer estrato.

3.- Los terraplenes desplantados en un terreno con pendiente natural

igual o mayor al 25%, se anclarán al terreno natural mediante escalones

de liga a partir de los ceros del mismo, cada escalón tendrá un ancho

mínimo de huella de 2.50 m. en material tipo “A” o “B” y en material “C”

el escalón tendrá un metro de huella; en ambos casos la separación de

dichos escalones será de 2.00 m. medidos horizontalmente, a partir de

los ceros de los mismos.

4.- En los taludes de los cortes, no se dejarán fragmentos rocosos o

porciones considerables de material susceptibles de desplazarse hacia el

camino.

5.- Con el material producto del despalme, se deberán arropar los

taludes de los terraplenes.

6.- La construcción de obras de drenaje se harán antes de iniciar la

construcción de terracerías, concluidas tales obras, deberán arroparse


adecuadamente para evitar cualquier daño a la estructura de las

mismas durante la construcción.

7.- Se deberá propiciar la forestación de los taludes de los cortes y

terraplenes con vegetación para evitar la erosión de los mismos.

8.- En todo el tramo y donde indique el proyecto las cunetas deberán

impermeabilizarse con concreto hidráulico f’c= I00 kg/cm2, con un

espesor de 8 cm. aproximadamente.

9.- Debe evitarse que la boquilla de aguas abajo de las alcantarillas

descargue sus aguas sobre el talud del terraplén construido, en estos

casos la obra de drenaje se prolongará con lavaderos, hasta los ceros

del terraplén.

10.- Cualquier ampliación de corte por requerimiento de material

únicamente, debe hacerse a partir del talud externo de la cuneta, o bien

formando una banqueta, la cual quedará debidamente drenada y de

preferencia aguas abajo.

11.- Los taludes del proyecto que deberán considerarse para terraplenes

son los siguientes:

ALTURAS INCLINACIÓN

Entre 0.00 y 1.00 m.

Entre 1.00 y 2.00 m.

Mayores de 2.00 m.

5:1

3:1

1.7:1

12.- El material que forme la capa subrasante, no deberá contener

partículas mayores de 75 mm. (3"), cuando éstas existan deberán

eliminarse mediante papeo.


13.- Al material grueso no compactable, se le dará un tratamiento de

sondeado para aumentar su acomodo; este material solo servirá para

formar el cuerpo del terraplén, construyéndose por capas sensiblemente

horizontales con espesor aproximadamente igual a la de los fragmentos

y se dará como mínimo tres pasadas a cada punto de su superficie con

tractor D-8 o similar.

OBSERVACIONES PARTICULARES.

A. En todos los casos el cuerpo de terraplén, se compactará al 90% ó se

bandeará según sea el caso; las capas de transición y subrasante se

compactarán al 95% y 100% respectivamente; los grados de

compactación indicados son con respecto a la Prueba AASHTO

dependiendo de la granulometría del material, por lo que quedará a

juicio del Laboratorio de Control aplicar la Prueba que corresponda.

B. En todos los casos, cuando no se indique otra cosa, el terreno

natural, después de haberse efectuado el despalme correspondiente, el

piso descubierto deberá compactarse al 90% de su PVSM en una

profundidad mínima de 0.20 m.; ó bandearse según sea el caso.

C. Material que por sus características, no debe utilizarse ni en

construcción del cuerpo de terraplén.

D. Material que por sus características, solo puede utilizarse en la

formación del cuerpo de terraplén, mismo que deberá compactarse al

90% de su PVSM ó bandearse según sea el caso.


E. Material que por sus características puede utilizarse en la formación

del cuerpo de terraplén y capa de transición.

F. Material que por sus características puede utilizarse en la formación

del cuerpo de terraplén, capa de transición y capa subrasante.

G. En terraplenes formados con este material, se deberá construir capa

de transición (cuerpo de terraplén) de 0.20 m. de espesor, cuando la

altura de estos sea menor de 0.80 m. y cuando sea mayor, dicha capa

será de 0.50 m.; y en ambos casos se proyectará capa subrasante de

0.30 m. de espesor.

H. En terraplenes y cortes construidos en este material, se deberá

proyectar capa de transición de 0.20 m. de espesor como mínimo y/o

0.50m dependiendo de la altura de los mismos, en ambos casos se

proyectara capa subrasante de 0.30 m. compactadas al 95% y 100%

respectivamente, las cuales se construirán con material de préstamo del

banco más cercano.

I. En cortes formados en este material, la cama de corte, se deberá

compactar al 95% de su PVSM, en una profundidad mínima de 0.20 m. y

se deberá proyectar capa subrasante de 0.30 m. de espesor,

compactándola al 100%, con material procedente del banco más

cercano.

J. En este tramo se deberá proyectar en cortes y terraplenes bajos,

capa de transición de 0.50 m. de espesor, como mínimo y capa

subrasante de 0.30 m.; en caso de ser necesario se deberán abrir cajas

de profundidad suficiente para alojar las capas citadas; ambas capas se

proyectarán con préstamo del banco más cercano.


K. En cortes, se deberán escarificar los 0.15 m. superiores y

acamellonar; la superficie descubierta, se deberá compactar al 100 %

de su PVSM respectivo en un espesor mínimo de 0.15 m. con lo que

quedará formada la 1ra. capa subrasante, con el material acamellonado

se construirá la 2da. capa subrasante, misma que deberá compactarse

también al 100 % de su PVSM.

L. En cortes formados en este material, se proyectará únicamente capa

subrasante de 0.30 m. con espesor mínimo, compactándola al 100 % y

se construirá con material de préstamo del banco más cercano.

M. En cortes formados en este material, se escarificarán los primeros

0.30 m., a partir del nivel superior de subrasante, se acamellonará el

material producto del escarificado y se compactará la superficie

descubierta al 95%, hasta una profundidad de 0.20 m. Posteriormente,

con el material acamellonado se formará la capa subrasante de 0.30 m.

de espesor.

V. BANCOS DE MATERIALES.

Conforme a los requerimientos del proyecto, será; Indispensable

emplear material producto de banco, para lo cual se realizará el análisis

geológico de la zona, con los datos obtenidos se procedió o ubicar los

sitios preestablecidos y/o propuestos según sea el caso, zonificando los

lugares potencialmente adecuados en cuanto a tipo de material y

cercanía se refiere para su utilización como banco, procediendo a


realizar su exploración y muestreo respectivo con el objeto de analizar

sus propiedades mecánicas, del banco que a juicio se proponga.

El listado de bancos se reporta a continuación, así como la su ubicación

descriptiva y gráfica.

.



V. PAVIMENTO.

Contemplando los datos viales de la Dependencia Normativa respectiva

se tomo el Volumen de Tránsito Diario Promedio Anual, encauzado al

subtramo en proyecto, el cual utilizaremos para diseñar la estructura a

utilizar en la Pavimentación del entronque objeto de este estudio, para

lo cual consideraremos:

T.D.P.A. = 4, 134 vehículos en ambos sentidos (2010)

Tasa de crecimiento anual = 4.0 %

Con una composición vehicular como sigue:

TIPO DE VEHÍCULO DISTRIBUCIÓN EN %

AB3C2C3

T3S2T3S3

T3S2R4

72.26.47.26.24.53.20.3

Tomando en cuenta todas las variaciones mencionadas, se realizara el

diseño, utilizando el método AASHTO.


Diseño del refuerzo del pavimento de acuerdo con el método

AASHTO

Las condiciones que se considera que prevalecen en el tramo se indican

a continuación:

Relación de servicio (reliability) 90

Módulo de elasticidad del concreto asfáltico 350,000 psi

VRS capa de base hidráulica 100%

VRS capa sub-rasante 45%

Desviación estándar por tráfico 0.40

Tránsito diario promedio anual 3,800 en ambos

Sentidos

respectivamente

Con base en los datos que han sido señalados se procede a efectuar el

cálculo de ejes equivalentes a 8.2 ton, así como el módulo de elasticidad

de la capa sub-rasante, con la finalidad de determinar el número

estructural que deba reunir el pavimento de la vialidad, para garantizar

el buen funcionamiento durante el periodo de vida útil que ha sido

considerado de 15 años.

Del cálculo de ejes equivalentes acumulado que se determinó es igual a

6.401 millones de ejes equivalentes, se muestran en tabla Anexa.

Debido a que el valor que se considera como VRS de la sub-rasante es

de 45%, se entra en la figura del Manual AASHTO y se obtiene un

módulo de elasticidad de 17,550 psi, el cual es fundamental para

conocer el número estructural. Una vez que se conocen los datos


necesarios y que se refieren al nivel de servicio relativo, la desviación

estándar por tráfico, el valor de ejes equivalentes a 8.2 ton acumulado y

el módulo de elasticidad de la sub-rasante. Con los datos que se han

descrito se entra en la gráfica correspondiente a la carta para diseño de

pavimentos flexibles basada en valores medios para cada dato. De dicha

gráfica Anexa se obtiene que el número estructural que será el mínimo

aceptable tiene un valor de:

SN = 3.39

En el punto 2.4 del Manual AASHTO se da una expresión para el cálculo

de el número estructural para una determinada estructura del

pavimento, la cual es función de los coeficientes estructurales de cada

capa, los que se obtuvieron de las tabla Anexas, para la carpeta, para la

base hidráulica y para la subbase hidráulica del Manual AASHTO. De

aquí se obtiene gráficamente que dichos coeficientes tienen los valores

La calidad del drenaje en el camino se puede decir que es regular,

además de esto considerando que con la adecuación recomendada se

recuperara la geometría de la sección, se considera un factor de

corrección por drenaje de 1.0.

La expresión para obtener la estructura del pavimento y que se define

en el Manual AASHTO es:

SN = a1D1 + a2D2m2 + a3D3m3

D = Espesor capa actual y/o propuesta (pulgadas)a = Coeficiente estructural capa actual y/o propuesta (adimensional)

Por lo que nuestra estructura propuesta será:

Alternativa 1


Carpeta de concreto asfáltica de 3.93” (10.0cm) = SN = 1.91

Base Hidráulica de 7.87” (20.0cm) = SN = 1.10

Subbase Hidráulica de 7.87” (20.0cm) = SN = 0.79

Alternativa 2


Base Estabilizada de 3.93” (10.0cm) = SN = 1.30


Alternativa 3


Base Estabilizada de 3.93” (10.0cm) = SN = 1.30


VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

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