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DISEÑO DE PAVIMENTO CALLE MIGUEL ALEMAN
DISEÑO DE PAVIMENTO “PAVIMENTACIÓN DE CALLE MIGUEL ALEMAN EN COMUNIDAD COLONIA
NUEVA DE GUANTES, VALLE DE SANTIAGO, GTO.” LOCALIZACION: VALLE DE SANTIAGO, GTO
CONTRATISTA: Soluciones de Ingeniería Civil, Topografía E Hidráulica S.A de C.V
INF-DISPAV-003-137
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DISEÑO DE PAVIMENTO CALLE MIGUEL ALEMAN
Tabla de contenido ANTECEDENTES. .......................................................................................................................... 3 LOCALIZACIÓN .............................................................................................................................. 4
CROQUIS DE LOCALIZACIÓN .................................................................................................... 5
USO DEL SUELO. ........................................................................................................................... 6 CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS ACTUALES. .................................................................. 6
VELOCIDADES. .............................................................................................................................. 6
VOLÚMENES DE TRÁNSITO. ..................................................................................................... 6 CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DEL PROYECTO. ........................................................ 7
CONCLUSIONES. ............................................................................................................................ 8 RECOMENDACIONES. .................................................................................................................. 9
PROYECTO .................................................................................................................................. 10 ESTUDIO GEOTECNICO ..................................................................................................................... 10 EXPLORACION DEL SUB-‐SUELO: .................................................................................................... 11 ESTRATIGRAFIA. ................................................................................................................................. 12 ESTUDIOS DE BANCOS DE MATERIALES. .................................................................................... 14
DISEÑO DE PAVIMENTOS ACCESO (VIALIDAD CARPETA ASFALTICA) ................... 16 ESTRUCTURA DE PAVIMENTO ACCESO (VIALIDAD CARPETA ASFALTICA) .................... 20 Especificaciones de materiales. ..................................................................................................... 21 SUBBASE ................................................................................................................................................ 22 BASE HIDRAULICA .............................................................................................................................. 22 ADEMAS, LA GRANULOMETRIA DE LA SUBBASE Y BASE HIDRAULICA ESTARAN UBICADAS EN LA ZONA I COMO MINIMO ............................................................................................................ 23 CARPETA ASFALTICA ........................................................................................................................ 24 PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO: .............................................................................................. 26 ESTRUCTURA PARA LA BANQUETA: ............................................................................................ 29
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ANTECEDENTES. Actualmente, el crecimiento poblacional del estado demanda una comunicación terrestre más directa y eficiente, capaz de satisfacer la movilidad de personas, bienes y servicios. Así, pues el incremento del tránsito, presenta demoras, la diversidad de vehículos que transitan por las carreteras y vialidades urbanas, el incremento en el número de accidentes, las velocidades de operación, el incremento en los tiempos de recorrido y la disminución en el nivel operativo de las vías, generados por dicho crecimiento poblacional, demandan una atención prioritaria para que la ciudadanía cuente con calles cómodas, seguras y eficientes. Dado que al urbanizar las vialidades donde transitan personas y vehículos disminuye sustancialmente y en gran medida la delincuencia y las enfermedades gastrointestinales al desaparecer los focos de infección. Se Ha visto la necesidad de llevar a efecto la urbanización de la calle Miguel Aleman. dado que este camino presenta deficiencias en su operación debido a lo intransitable por la deficiente superficie de rodamiento y peatonal que presenta el arroyo además de los focos de infección que se desarrollan durante la época de lluvias.
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LOCALIZACIÓN La calle anteriormente señalada en este estudio se desarrolla sobre un terreno sensiblemente plano, debido a la topografía del lugar entre ambos extremos de esta calle, que una vez realizada permitirá a los vecinos gozar de un tránsito vehicular y peatonal cómodo y aspecto agradable y principalmente se anularan los focos infecciosos.
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CROQUIS DE LOCALIZACIÓN
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USO DEL SUELO. En los que se refiere a este apartado se realizó una evaluación física mediante recorridos a la zona de influencia, detectándose que el uso del suelo del tramo en estudio 100 % habitacional. Al encontrarse dentro de la mancha urbana de esta comunidad.
CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS ACTUALES. Actualmente el camino tiene superficie de rodamiento, sin pavimento, ni guarniciones, se observa que la capa superficial está conformada por materia vegetal proveniente de sembradíos.
VELOCIDADES. En lo que respecta a las velocidades se detectó que la velocidad del proyecto de la calle es de 40 km./hr., pero la operación real del tramo oscila entre los 10 y los 15 km./hr, lo anterior por lo deteriorado de la calle.
VOLÚMENES DE TRÁNSITO. Para determinar los volúmenes de transito con los que opera actualmente la calle se llevó a cabo una visita al lugar, observándose un aforo vehicular mínimo, únicamente con tránsito local para los usuarios y los servicios requeridos por los mismos. Por lo anterior y para efectos del diseño de pavimentos esta empresa determino un aforo vehicular de 380 vehículos por día.
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Por ultimo para extrapolar los volúmenes actuales de su vida util se estimo una tasa de crecimiento anual del 4.0% para los análisis operacionales.
CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DEL PROYECTO. La alternativa para el proyecto de modernización propuesta en camino tipo A2 el cual se justifica con una solicitación de volúmenes del orden de 250 vehículos a 1500 vehículos, con transito promedio diario anual observándose que el volumen con el que opera actualmente (propuesto) la calle es de 409 veh./día y que cae dentro de este rango y su periodo de previsión (vida útil) es de 20 años, entonces el volumen de operación al termino de este lapso será de 1187 veh/día, con la tasa de crecimiento del 4%
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CONCLUSIONES. *en la calle actual se desarrollan velocidades más bajas que las del proyecto debido a la falta de una buena estructura de pavimento que soporte el transito actual. *requiere mantenimiento a lo referente a la señalización ya que generalmente carece del preventivo y restrictivo. *la calle actual presenta una deficiente circulación vehicular y peatonal por la deficiente nivelación y baches en el área de rodamiento ocasionando desperfectos a los automóviles y accidentes a las personas principalmente a los niños y personas de la tercera edad. *con la modernización de la calle se integran en forma más cómoda todos los movimientos que se generan en la zona. *la calle brindara mayor comodidad y seguridad a los usuarios al contar con áreas de trafico estables. *la modernización tendera a incrementar la actividad económica así como, el desarrollo social de la zona de influencia además de incrementar el valor de las viviendas. *se disminuirá considerablemente los riesgos de accidentes
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RECOMENDACIONES. *programar oportunamente el mantenimiento de la calle (en todos sus elementos) para conservarla en buenas condiciones de operación y para lograr la vida útil con que fue diseñada. *implementar el señalamiento vertical y horizontal adecuado que garantice la seguridad y buena operación de la calle. *tener especial cuidado en proteger adecuadamente con el señalamiento y dispositivos necesarios los cruces de peatones.
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PROYECTO
ESTUDIO GEOTECNICO En el presente estudio de mecánica de suelos, efectuado en la zona donde se realizara la pavimentación de la calle se reportan las características físicas y mecánicas de los materiales existentes en el desarrollo de la misma. Además se describen los trabajos que se realizaron durante dicho estudio, se reportan los resultados de los materiales localizados en el sitio, los posibles bancos a utilizar, así como, el diseño estructural del pavimento requerido. Finalmente se concluye la propuesta más adecuada de estructuración de pavimento en arroyo y banquetas, y las especificaciones de los materiales a emplear en su construcción.
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EXPLORACION DEL SUB-‐SUELO: la exploración de campo realizada consistió en la obtención de muestras alteradas mediante 2 sondeos Por otro lado se realizó la localización de bancos de material para su posible uso en la estructura del pavimento, efectuando el muestreo correspondiente de materiales representativos del mismo. Los trabajos de laboratorio consistieron en la realización de las pruebas necesarias para la obtención de los parámetros índice, que permiten clasificar los suelos detectados en el trabajo de exploración de campo, así como, la obtención de lo parámetros de resistencia y deformación de los mismos. dichas pruebas son las siguientes : análisis granulométrico, peso volumétrico seco suelto, peso volumétrico seco máximo, humedad optima, limite líquido, limite plástico, contracción lineal, valor relativo de soporte estándar, expansión y equivalente de arena. En el anexo no.1 se presentan los informes de calidad de los materiales analizados en laboratorio.
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ESTRATIGRAFIA. pozo a cielo abierto no. 1 existe la presencia de una capa de relleno no controlado hasta una profundidad de 25 cm. un segundo estrato de arcilla negra de alta plasticidad 100 cm.
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pozo a cielo abierto no. 2 existe la presencia de una capa de relleno no controlado y presencia de raices hasta una profundidad de 30 cm. un segundo estrato de arcilla negra de alta plasticidad hasta la profundidad explorada de 120 cm.
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ESTUDIOS DE BANCOS DE MATERIALES. Paralelamente a los trabajos de muestreo de materiales existentes en el trazo de la calle se localizaron posibles bancos de material requeridos para la estructura del pavimento, estos se muestran en el siguiente cuadro. de acuerdo con el informe de calidad del material encontrado en el sondeo, se tiene como posibles bancos para terracerías los siguientes bancos: Material para base. Triturados salmanca y triturados Azacan. Ubicados en comunidad la Azacan en la comunidad la Ordeña al norte de salamanca: https://www.google.com.mx/maps?q=La+Orde%C3%B1a-‐Umaps&ie=UTF8&ll=20.689965,-‐101.131554&spn=0.047776,0.084543&t=m&cid=0x6fe56785212ba139&z=14&iwloc=A Banco de las antenas. Material granular, tezontle, base preparada.Ubicado en libramiento salamanca, sin bajarse del libramiento pasando desviación hacia valle, 2 km adelante girar a la derecha, por un costado de gasolinera. https://www.google.com.mx/maps?t=m&ll=20.5376073,-‐101.1888851&z=15&output=classic&dg=ntvo Banco desconocido, material arenoso gris tipo de mina Ubicado carretera salamanca valle desviación hacia pueblo nuevo pasando comunidad de labor de Valtierra https://www.google.com.mx/maps/place/Labor+de+Valtierra,+GTO/@20.495938,-‐101.2541762,14z/data=!4m2!3m1!1s0x842c892afdc0c149:0xb644344df3e158e2
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banco desconocido. Ubicado en comunidad la tinaja material arenoso gris ideal para capas de subrasante. (antes de llegar a plaza coliseo) https://www.google.com.mx/maps/place/La+Tinaja,+GTO/@20.4912566,-‐101.217008,15z/data=!3m1!4b1!4m2!3m1!1s0x842c8f02bd900663:0xa0ad76671697af1a banco desconocido. Ubicado en salida de libramiento hacia Celaya . https://www.google.com.mx/maps?t=m&ll=20.5376073,-‐101.1888851&z=15&output=classic&dg=ntvo
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DISEÑO DE PAVIMENTOS ACCESO (VIALIDAD CARPETA ASFALTICA) el diseño de pavimento flexible se realizó utilizando la metodología del instituto de ingeniería de la unam, la cual considera la distribución multicapa. Datos del diseño: Camino: tipo a2 el tránsito vehicular obtenido mediante aforos del estudio de ingenieria de transito: TDPA = 409 vehículos Tasa de crecimiento = 4 % Periodo de diseño de 20 años Factor de distribución de carril de 0.5 Con los datos del tránsito se calcularon los ejes equivalentes a 8.2 ton para diferentes profundidades, los resultados se muestran en la siguiente tabla Cabe mencionar que en el tramo del acceso y plataforma de diseño, existe nulo tráfico por lo que no es posible realizar una ingeniería de transito adecuada según la normativa para dicho diseño por lo que el siguiente aforo se estima el aforo vehicular y ejes equivalentes a los que estará sometido la estructura de pavimento, además se contempla que de acuerdo a su función las velocidades de diseño serán bajas.
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De donde se determina un tránsito equivalente acumulado de: 248,710.54 ≈ 2.5 x 105
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PCA VR S % VR S ME D . V R S -‐ V R S MED (V R S -‐ V R S MED)2
1 3.0000 3.5000 -0.5000 0.25002 4.0000 3.5000 0.5000 0.2500
TOTAL= 2 7.0000 0.5000PROM.= 3.5000
n= 2DESVEST= 0.5000
COEF DE VAR= 0.142857143VRS DISEÑO CALCULADO= 3.08%
VRS DISEÑO= 3.00%
ANALISIS ESTADISTICO DE LOS VRS DEL TERRENO NATURAL
Calculo para el espesor mínimo requerido
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De lo anterior se desprende que el mínimo espesor requerido por arriba del terreno natural es igual a 65 cm. Del cual 60 cm corresponden a capas de terracería y los 5 cm restantes a la carpeta asfáltica. la estructura del pavimento estará conformada por una capa de Subrasante de 20 cm, Subbase de 20 cm una capa de Base Hidráulica de 20 cm y una carpeta de 5 cm de espesor. Para obtener el espesor en grava equivalente necesario sobre cada capa se consideraron los siguientes valores relativos de soporte: material para capa de:
vrs (%)
Subrasante 30 SubBase 50 Base Hidráulica 80 Los VRS para el diseño de cada una de las capas sobre el terreno natural se considera tomando en cuenta los VRS mínimos especificados por la normatividad de la s. c. t. en el libro 4 de especificaciones de calidad de los materiales, se considera además que los bancos y/o mezclas propuestos cumplan dichos parámetros, como se indica en el respectivo estudio (norma n-cmt-4-02-001/04). Para el diseño se considera un nivel de confianza de qu =0.8 previniendo un mantenimiento normal de la vialidad y considerando un control de calidad adecuado. Los resultados obtenidos son los siguientes. De acuerdo a los resultados obtenidos y utilizados un factor de 2 para la equivalencia de la estructura de pavimento la grava equivalente de considerar los espesores mínimos que recomienda la metodología de la UNAM (1999) para cada una de las capa resulta la siguiente estructura:
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ESTRUCTURA DE PAVIMENTO ACCESO (VIALIDAD CARPETA ASFALTICA)
5.00 cm Carpeta Asf 20.00 cm
Base Hidraulica
20.00 cm
Sub Base
20.00 cm
Sub Rasante
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Capa Grado de Compactación Terreno Natural 90% Sub Rasante 95% Sub Base 95% Base Hidráulica Carpeta Asfaltica
100% 95%
Especificaciones de materiales. Las siguientes especificaciones tendrán que cumplir con la calidad y parametros establecidos en las siguientes tablas de acuerdo a cada capa.
Sub Rasante
Norma Oficial
Mexican
a de
Re
ferencia: N
-‐CMT-‐4-‐
02-‐002
/11
Caracteristica Valor Tamaño Maximo mm 76 mm (3") Limite Liquido % max 40.0% Indice plastico % max 12.00% Valor de Soporte California %min 30.00% Expansión % max 2.00%
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SUBBASE
Norma Oficial
Mexican
a de
Re
ferencia: N
-‐CM
T-‐4-‐02
-‐00
1/11
Caracteristica ΣL<106 Limite liquido, maximo 30 % Indice plastico maximo 10 % Equivalente de arena minimo 30 % Valor Soporte de California min 50 %
BASE HIDRAULICA
Granulometría:
Malla Porcentaje que pasa Abertura
mm Designación
75 3” 100
50 2” 85 - 100
37.5 1 ½" 75 - 100
25.0 1" 62 - 100
19.0 ¾" 54 - 100
9.5 ⅜" 40 - 100
4.75 N4 30 - 80
2.00 N10 21 - 60
0.85 N20 13 - 44
0.425 N40 8 - 31
0.250 N60 5 - 23
0.150 N100 3 - 17
0.075 N200 0 - 10
23/29
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DISEÑO DE PAVIMENTO CALLE MIGUEL ALEMAN
Norma Oficial
Mexican
a de
Re
ferencia: N
-‐CM
T-‐4-‐02
-‐00
2/11
Caracteristica ΣL<106 Limite liquido, maximo 25 % Indice plastico maximo 6 % Equivalente de arena minimo 40 % Valor Soporte de California min 80 %
ADEMAS, LA GRANULOMETRIA DE LA SUBBASE Y BASE HIDRAULICA ESTARAN UBICADAS EN LA ZONA I COMO MINIMO
0.075 0.150 0.250 0.425 0.850 2.00 4.75 9.5 19 25 37.5 75
200 100 60 40 20 10 4 3/8" 3/4" 1" 1 1/2" 2" Denominación de la malla
3"
50
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CARPETA ASFALTICA
Para su utilización, se deberá cumplir con los requisitos indicados en la Normativa para la Infraestructura del Transporte de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes, particularmente lo indicado en el Título N·CMT·4·05·003/08 Calidad de Mezclas Asfálticas para Carreteras, en el inciso B, sub-inciso B.1.1 e inciso D, sub-inciso D.1.1.1. A continuación se indican los requerimientos referidos:
Requisitos de granulometría del material pétreo para mezclas asfálticas de granulometría densa (para cualquier valor de ΣL)
Malla Tamaño nominal del material pétreo mm (plg)
Abertura mm
Designación Nominal
9.5 (⅜)
12.5 (½)
19 (¾)
25 (1)
37.5 (1 ½)
Porcentaje que pasa 50 2” --- --- --- --- 100
37.5 1 ½” --- --- --- 100 90 – 100 25 1” --- --- 100 90 – 100 74 – 90 19 3/4” --- 100 90 – 100 79 – 90 62 – 79
12.5 1/2” 100 90 – 100 72 – 90 58 – 71 46 – 60 9.5 3/8” 90 – 100 76 – 90 60 – 76 47 – 60 39 – 50 6.3 1/4” 70 – 81 56 – 69 44 – 57 36 – 46 30 – 39 4.75 N° 4 56 – 69 45 – 59 37 – 48 30 – 39 25 – 34
2 N° 10 28 – 42 25 – 35 20 – 29 17 – 24 13 – 21 0.85 N° 20 18 – 27 15 – 22 12 – 19 9 – 16 6 – 13 0.425 N° 40 13 – 20 11 – 16 8 – 14 5 – 11 3 – 9 0.25 N° 60 10 – 15 8 – 13 6 – 11 4 – 9 2 – 7 0.15 N° 100 6 – 12 5 – 10 4 – 8 2 – 7 1 – 5 0.075 N° 200 2 – 7 2 – 6 2 – 5 1 – 4 0 –3
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La curva granulométrica deberá quedar alojada dentro de la zona definida por el límite inferior y el superior correspondiente al Tamaño Nominal que se proponga de la tabla anterior.
Se deberá cumplir con los requisitos de calidad siguientes:
Requisitos de calidad del material pétreo para carpetas asfálticas de granulometría densa (para cualquier valor de ΣL)
Característica Valor
Densidad relativa, mínimo 2,4
Desgaste de los Ángeles; %, máximo 30
Partículas alargadas y lajeadas; %, máximo 35
Equivalente de arena; %, mínimo 50
Desprendimiento por Fricción; %, máximo 25
Requisitos de calidad para mezclas de granulometría densa, diseñadas mediante el método Marshall
Características Especificación [SI (Sistema
inglés)]
Compactación; número de golpes por cara de la probeta 75
Estabilidad; N (lbf), mínimo 8000 (1,800)
Flujo; mm (10-2 plg) 2-3.5 (8-14)
Vacíos en la mezcla asfáltica (VMC); % 3-5
Vacíos ocupados por el asfalto (VFA); % 65-75
Desprendimiento por Fricción; %, máximo 25
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PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO: Terreno natural: Se conformara y nivelara de acuerdo al proyecto de rasantes con una tolerancia de +/- 3 cm. mediante la escarificación, humedecimiento optimo y compactación del terreno natural al 90% de su p. v. s. m. en un espesor de 20 cm. Es importante lograr que la humedad sea ligeramente mayor a la óptima y con un mínimo de 24 hrs antes de compactar, para evitar sobre esfuerzos por expansividad del terreno natural por posibles futuros cambios en el contenido de humedad SUB RASANTE: Una vez alcanzados las especificaciones de niveles y compactación de la capa anterior, se procede a aplicar un riego ligero de agua para ligar la primera capa de terreno natural con la capa de Subrasante, posterior a esto conformar, nivelar y compactar al grado de compactación correspondiente a 95% de su p.v.s.m. porter estándar. SUB BASE: Una vez alcanzados las especificaciones de niveles y compactación de la capa anterior, se procede a aplicar un riego ligero de agua para ligar la primera capa de subrasante con la capa de SubBase, posterior a esto conformar, nivelar y compactar al grado de compactación correspondiente a 95% de su p.v.s.m. porter estándar. Esta capa podra formarse a partir de una mezcla de tezontle-“Tepetate” 80%-20%.
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Base hidráulica: Una vez alcanzados las especificaciones de niveles y compactación de la capa anterior, se tiende y prepara la capa de base hidráulica, con espesor de 20 cm. que posterior al tendido, conformado y nivelado se compactara al 100% de su p.v.s.m. porter estándar. Riego de impregnación: Posteriormente se aplicara un riguroso barrido sobre la capa de base hidráulica terminada, y/o un riego mata polvo con rodillo muerto según sea la necesidad de acuerdo a la textura de la superficie de la base terminada todo esto con la finalidad de permitir una mejor adherencia y penetración entre emulsión y la capa de base hidráulica. se realizara un riego de impregnación utilizando emulsión de tipo de rompimiento lento a razón de 1.5 lts/m2 Poreo: En caso de ser necesario abrir la circulación se deberá mantear con arena la superficie impregnada para permitir el paso del tráfico de manera provisional. Riego de liga y carpeta asfáltica: En caso de haberse realizado el manteo con arena (poreo) este deberá retirarse en su totalidad por medio de un riguroso barrido antes del tendido del riego de liga. Sobre la base impregnada y debidamente barrida se deberá aplicar un riego de liga. Con emulsión de rompimiento rápido y se aplicara un manteo de carpeta
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asfáltica para la protección del riego de impregnación, en seguida se proseguirá a colocar la carpeta asfáltica en caliente con un espesor de 5.0 cm., con una temperatura mínima de 120°c o mas se procederá a compactar la carpeta asfáltica con una temperatura mínima de 100° c, con el adecuado equipo (finisher, vibro compactador de rodillo y posteriormente de neumáticos). y abrir al tránsito vehicular inmediatamente para reforzar la compactación. Banquetas: Con respecto a los elementos de tránsito peatonal (banquetas) no existe un procedimiento técnico para su diseño. sin embargo de acuerdo a la experiencia en la ejecución de banquetas en la zona de Valle de Santiago, gto. algunas banquetas han presentado inestabilidad y/o deformaciones por la presencia o ausencia de humedad en el terreno que las soportan. por lo que esta empresa incluyo estudios de mecánica de suelos en estas áreas para prevenir los efectos del terreno natural ante los cambios de humedad en estas áreas. en los estudios realizados a pozo a cielo abierto en el área de banquetas a una profundidad de 70 cm. se encontró un relleno con material de cascajo y escombro en un espesor de 60 cm. por lo que se recomienda el sacar cuando menos 30 cm de este material, escarificar y humedecer ligeramente arriba de la óptima 24 hrs. antes de compactar el terreno natural en banquetas al 85% para provocar una expansividad del terreno natural y reducir el riesgo de losas levantadas. Posterior a lo anterior se recomienda el colocar una base de tepetate para el desplante del concreto, con calidad mínima de sub base para terracerías en caminos, según la norma de la s. c. t. de acuerdo a funcionabilidad de las banquetas también se encuentra la entrada y salida de vehículos a cocheras de casa – habitación por lo cual pueden clasificarse como tipo iii. lo cual su espesor mínimo requerido por especificación es de 10 cm. y se considera un concreto de 200 kg./cm2 con tma de ¾”.
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ESTRUCTURA PARA LA BANQUETA:
La resistencia F’c de la guarnición será de 200 kg cm2. IRAPUATO, GTO. A 05 DE JUNIO DEL 2016.
_________________________________ ING. CARLOS ALI RODRIGUEZ ORTEGA LABORATORIO ROCA DIRECCIÓN.
LOSA DE CONCRETO DE 10 CM DE ESPESOR, f'c=200 Kg/cm2
BASE PARA BANQUETA DE 15 CM. A TEPETATE CALIDAD MINIMO DE SUB BASE (NORMA S. C. T.)
TERRENO NATURAL COMPACTADO AL 90 % DE SU PVSM