tesis de ceniza de trigo

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
Mejoramiento del diseño estructural de pavimentos de concreto utilizando sobrecapas
de refuerzo en el distrito de Cajamarca, provincia de Cajamarca, departamento de
Cajamarca.
TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO CIVIL
AUTOR:
MERLY ELENITH CARRERA COSAVALENTE
ASESOR:
CAJAMARCA, PERÚ
2020

2. INTRODUCCIÓN
Se desarrollará la evaluación del estado actual de un determinado tramo de pavimento en el
distrito de Cajamarca, para después proponer una posible solución de rehabilitación.
Posteriormente se procederá a realizar el diseño de las sobrecapas de refuerzo de concreto
asfáltico aplicando el Método Aashto que permitirán llegar al cálculo de los espesores
buscados para las sobrecarpetas.
ASPECTOS GENERALES
TITULO
Mejoramiento del diseño estructural de pavimentos de concreto utilizando sobrecapas de
refuerzo en el distrito de Cajamarca, provincia de Cajamarca, departamento de Cajamarca.
CAPITULO I
1.1.Planteamiento del problema
Actualmente un problema que afecta a Cajamarca, es el mal estado de sus calles, es decir
de los pavimentos urbanos, ya sean flexibles, rígidos o mixtos, es común encontrar en
estos pavimentos baches y fisuras, ocasionando dificultad en la circulación de vehículos.
Hay varios factores causantes de este problema, como por ejemplo el mal diseño
estructural del pavimento, la mala calidad de materiales empleados, errores durante el
proceso constructivo y la falta de mantenimiento.
La rehabilitación a través de capas de refuerzo de concreto asfáltico es utilizando capas
de concreto asfáltico en caliente, el concreto asfáltico es la mezcla de agregados pétreos,
cemento asfáltico y filler, el filler aumenta la cohesión interna del ligante y mejora el
comportamiento a fatiga del mismo.
1.2.Formulación del problema
¿Cuál es el comportamiento estructural del pavimento usando capas de refuerzo de
concreto asfálticos, a base de cemento asfáltico, agregados pétreos y filler?

3. 1.3.Justificación de la investigación
La justificación es que este Proyecto permitirá proporcionar una alternativa de solución
al mal estado de la superficie de rodadura y mejorar así la deficiente circulación vehicular,
favoreciendo las necesidades de la población
1.4.Alcances o delimitación de la investigación
Alcance:
La investigación se desarrollará en el distrito de Cajamarca, provincial de Cajamarca,
departamento de Cajamarca, planteando una propuesta de rehabilitación de pavimento la
cual se diseñará utilizando sobrecapas de refuerzo.
Delimitación:
Se evaluará la condición actual del pavimento para determinar el espesor de la sobrecapa
de refuerzo y analizar esta solución como una buena técnica de rehabilitación.
1.5.Limitaciones
La presente investigación se limitará a estudiar el Diagnóstico Situacional del pavimento
y así presentar como propuesta de Rehabilitación con el diseño de una Sobrecapas de
Refuerzo.
1.6.Objetivos
Objetivo General
Desarrollar una propuesta de rehabilitación de pavimento con el Diseño de Sobrecapas
de Refuerzo.
Objetivos específicos
 Realizar una evaluación y diagnóstico del pavimento existente.
 Realizar el estudio de tráfico
 Explicar las características y el beneficio del uso de la sobrecapa de refuerzo

4. CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
2.1 ANTECEDENTES HISTÓRICOS
Antecedentes Internacionales
Según el Instituto de Desarrollo Urbano IDU (2008), el procedimiento más utilizado en
la rehabilitación de pavimentos flexibles y rígidos ha sido la colocación de sobre-carpetas
de concreto asfáltico.
Antecedentes Nacionales
José Andrés Bermeo (2003), explica el Diseño de sobrecapas asfálticas de refuerzo en
pavimentos que, además señala que existen otros métodos, no solamente trata el uso de
sobrecapas asfálticas como alternativa de rehabilitación, sino también el uso de
sobrecapas de refuerzo de concreto de cemento portland que, según sea el caso, pueden
ser adheridas y no adheridas al pavimento por rehabilitar.
2.2. BASES HISTÓRICAS
Un pavimento de una estructura, asentado sobre una fundación apropiada, tiene por finalidad
proporcionar una superficie de rodamiento que permita el tráfico seguro y confortable de
vehículos, a velocidades operacionales deseadas y bajo cualquier condición climática. Hay
una gran diversidad de tipos de pavimento, dependiendo del tipo de vehículos que transitaran
y del volumen de tráfico.
TIPOS DE PAVIEMENTOS
PAVIMENTOS CON TRATAMIENTO SUPERFICIAL
Los tratamientos superficiales dobles o triples pueden ser utilizados como capas de
revestimiento en carreteras de tráfico leve a medio. Se construyen mediante la aplicación de
capas de ligante bituminoso sobre las cuales se conforman capas de materiales pétreos
compactados.

5. PAVIMENTOS FLEXIBLES
Son aquellos que tienen un revestimiento asfáltico sobre una capa base granular. La
distribución de tensiones y deformaciones generadas en la estructura por las cargas de rueda
del tráfico, se da de tal forma que las capas de revestimiento y base absorben las tensiones
verticales de compresión del suelo de fundación por medio de la absorción de tensiones
cizallantes. En este proceso ocurren tensiones de deformación y tracción en la fibra inferior
del revestimiento asfáltico, que provocará su fisuración por fatiga por la repetición de las
cargas de tráfico. Al mismo tiempo la repetición de las tensiones y deformaciones verticales
de compresión que actúan en todas las capas del pavimento producirán la formación de
hundimientos en la trilla de rueda, cuando el tráfico tiende a ser canalizado, y la ondulación
longitudinal de la superficie cuando la heterogeneidad del pavimento fuera significativa.
PAVIMENTOS RÍGIDOS
Son aquellos en los que la losa de concreto de cemento Portland (C.C.P.) es el principal
componente estructural, que alivia las tensiones en las capas subyacentes por medio de su
elevada resistencia a la flexión, cuando se generan tensiones y deformaciones de tracción de
bajo la losa producen su fisuración por fatiga, después de un cierto número de repeticiones
de carga. La capa inmediatamente inferior a las losas de C.C.P. denominada sub-base, por
esta razón, puede ser constituida por materiales cuya capacidad de soporte sea inferior a la
requerida por los materiales de la capa base de los pavimentos flexibles.
PAVIMENTOS SEMIRÍGIDOS
En términos amplios, un pavimento semirígido ó compuesto es aquel en el que se combinan
tipos de pavimentos diferentes, es decir, pavimentos “flexibles” y pavimentos “rígidos”,
normalmente la capa rígida está por debajo y la capa flexible por encima. Es usual que un
pavimento compuesto comprenda una capa de base de concreto o tratada con cemento
Portland junto con una superficie de rodadura de concreto asfáltico.
La estabilidad de suelos por medio de ligantes hidráulicos (cemento Portland) permite que se
obtengan materiales con capacidad de soporte suficiente para construir capas para base en
pavimentos sujetos a cargas pesadas como ser camiones o aeronaves.

6. REHABILITACION DE PAVIMENTOS CON REFUERZOS MÉTODO AASHTO-93
Para diseñar el espesor de una sobrecapa de refuerzo utilizando el método AASHTO 93, es
necesario conocer las propiedades de la subrasante. Aun cuando se disponga de los registros
de los diseños originales, es recomendable efectuar algunas pruebas de carácter limitado.
REFUERZO DE CONCRETO ASFÁLTICO SOBRE PAVIMENTOS DE
CONCRETO ASFÁLTICO
Previo a la colocación del refuerzo deben hacerse las siguientes tareas:
1. Reparación de áreas deterioradas y mejoramiento del drenaje.
2. Corrección del ahuellamiento superficial por fresado de la capa superficial o colocación
de una capa de nivelación.
3. Ensanche, si está previsto.
4. Aplicación del riego de liga.
5. Colocación del refuerzo de concreto asfáltico (incluyendo tratamiento de control de fisuras
si fuera necesario).
Por este motivo, uno de los primeros pasos en el procedimiento de dicho método es recolectar
especímenes de suelo para verificar o determinar los valores de resistencia sobre el cual basar
el diseño del espesor total requerido. Se deberá seleccionar especímenes aleatoriamente por
cada tipo de suelo encontrado, los cuales pueden clasificarse de la siguiente manera:
a) Suelos pobres, los que se vuelven blandos y plásticos cuando se humedecen. Incluye los
suelos que tienen cantidades apreciables de arcilla y limo fino. Propiedades típicas: Módulo
resiliente = 30 MPa (4500 psi), CBR = 3%.
b) Suelos medios, son los que retienen un moderado grado de resistencia bajo condiciones
adversas de humedad. Incluye suelos tales como: arenas arcillosas, arenas limosas y gravas
arenosas. Módulo resiliente = 80 MPa (12000 psi), CBR = 8%.

7. c) Suelos buenos, son los que retienen una cantidad sustancial de su capacidad de soportar
cargas cuando se humedecen. Están incluidas las arenas limpias, gravas arenosas y angulosas,
particularmente las que son bien graduadas, y suelos libres de cantidades perjudiciales de
materiales plásticos. Módulo resiliente = 170 MPa (25 000 psi), CBR = 17 %.
CONDICIONES IMPORTANTES EN EL DISEÑO DE UN REFUERZO
Esta tarea incluye muchos ítems: reparaciones previas al refuerzo, control de reflexión de
fisuras, cargas de tránsito, drenaje, fresado del pavimento existente, reciclado del pavimento
existente, materiales, etc. A continuación, se nombran dichos ítems.
 Reparaciones previas al refuerzo.
 Control de reflexión de fisuras.
 Cargas de tránsito.
 Drenaje.
 Ahuellamiento en pavimentos de concreto asfáltico.
 Fresado de capa de concreto asfáltico.
 Reciclado del pavimento existente.
 Refuerzos Funcionales vs. Estructurales.
 Materiales para refuerzos.
 Banquinas.
 Durabilidad de la losa de hormigón.
 Juntas de refuerzo de hormigón.
 Armaduras en refuerzos de hormigón.
 Unión o separación de refuerzos de hormigón.
 Confiabilidad y desviación estándar del refuerzo.
 Ensanche de pavimentos.
FACTIBILIDAD
Este tipo de refuerzos es muy comúnmente usado, excepto cuando el pavimento existente
este tan deteriorado que justifique si remoción total. Los casos en que no es factible colocar
el refuerzo de concreto asfáltico son:

8. 1. La cantidad de fallas tipo piel de cocodrilo es muy grande.
2. Un ahuellamiento superficial excesivo que indique que los materiales del paquete tienen
poca estabilidad.
3. La base estabilizada existente muestra signos de gran deterioro y repararla sería muy
costoso.
4. La base granular debería ser removida y reemplazada debido a la infiltración y a
contaminación de material proveniente de una capa inferior (mala calidad).
5. El descascaramiento y peladuras de la carpeta indican que esta debe ser reemplazada.
REPARACIONES PREVIAS
Si de acuerdo al análisis hecho, es factible colocar un refuerzo, deben hacerse previamente
estas reparaciones que consistirán, de acuerdo al tipo de falla, en:
1. Falla tipo piel de cocodrilo. Las áreas de fallas tipo piel de cocodrilo de alta severidad
deben ser reparadas. Las áreas de fallas moderadas de piel de cocodrilo deben ser reparadas
a menos que se implemente algún tipo de control de reflexión de fisuras. La reparación debe
incluir la remoción de todo material débil que se encuentre por debajo.
2. Fisuras lineales. Las fisuras lineales de alta severidad deben ser parchadas. Las fisuras con
aberturas mayores de 0,25 pulg (6,3 mm) deben ser rellenadas con una mezcla arena-asfalto.
También debe preverse algún dispositivo de control de reflexión de fisuras para juntas
transversales que sufran apertura y cierre.
3. Ahuellamiento. Los ahuellamientos deben eliminarse mediante fresado o colocación de
una capa niveladora. Cuando el ahuellamiento sea muy severo, habrá que hacer una
investigación para determinar si se debe a fallas de capas inferiores, en cuyo caso habrá que
remover toda la estructura fallada.
4. Irregularidades superficiales. Depresiones, serruchos, etc. requieren una investigación y
tratamiento especial y, en determinados casos, remoción.

10. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Disponible en: https://civilgeeks.com/2012/06/28/descargar-libro-completo-de-pavimentos/
AYLLÓN ACOSTA, JAIME, “Guía para el Diseño de Pavimentos de Concreto Asfáltico”,
Cochabamba Bolivia, Abril del 2004.