UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL
TESIS
ESTABILIZACIÓN DE SUELOS ARCILLOSOS CON CEMENTO Y CAL EN EL MANTENIMIENTO DE LA CARRETERA CENTRAL TRAMO SAN JERONIMO DE TUNAN – CAJAS CAJAS DEL DEPARTAMENTO DE JUNÍN, 2013.
TESIS PRESENTADO POR:
Bach. MARCOS JOSUÉ RUPAY VARGAS PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE INGENIERO CIVIL HUANCAYO - PERU 2013
HOJA DE CONFORMIDAD DE JURADOS
PRESIDENTE
JURADO
JURADO
JURADO
SECRETARIO DOCENTE
v
ASESOR:
vi
DEDICATORIA Dedicó el presente proyecto de tesis a mi facultad de Ingeniería Civil, y a mi alma mater la Universidad Peruana Los Andes, también a todas las cátedras que me brindaron sus conocimientos, y a mis padres por su apoyo incondicional.
vii
INDICE
RESUMEN ............................................................................................................................ xv INTRODUCCION ................................................................................................................ xvi CAPITULO I ASPECTOS GENERALES DE LA INVESTIGACION 1.1.
TíTULO DE LA TESIS .................................................................................................... 1
1.2.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .......................................................................... 1
1.3.
DESCRIPCIÓN Y DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA ............................................. 10
1.3.1.
Delimitación espacial: ........................................................................................... 10
1.3.2.
Delimitación temporal: .......................................................................................... 10
1.3.3.
Delimitación conceptual: ....................................................................................... 10
1.3.4.
Delimitación cuantitativa: ...................................................................................... 11
1.4.
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ............................................................................ 11
1.4.1.
Problema General ................................................................................................. 11
1.4.2.
Problemas Específicos ......................................................................................... 11
1.5.
OBJETIVOS DEL ESTUDIO ........................................................................................ 11
1.5.1.
General .................................................................................................................... 11
1.5.2.
Específicos ............................................................................................................. 11
1.6.
JUSTIFICACIÓN ............................................................................................................ 12
1.6.1.
Teórica: ................................................................................................................... 12
1.6.2.
Social: ...................................................................................................................... 12
1.6.3.
Metodológica: ......................................................................................................... 12
1.7.
HIPÓTESIS .................................................................................................................... 13
1.7.1.
General .................................................................................................................... 13
1.7.2.
Específicos ............................................................................................................. 13
1.8.
VARIABLES .................................................................................................................... 14
viii
1.8.1.
Variable Independiente ......................................................................................... 14
1.8.2.
Variable Dependiente ........................................................................................... 14
1.9.
METODOLOGÍA DEL ESTUDIO ................................................................................ 15
1.9.1.
Método científico: ................................................................................................... 15
1.9.2.
Tipo de investigación: ........................................................................................... 15
1.9.3.
Nivel de investigación: .......................................................................................... 15
1.9.4.
Método de investigación: ...................................................................................... 15
1.9.5.
Diseño de investigación ........................................................................................ 15
1.9.6.
Técnicas de recolección de información: ........................................................... 16
1.9.7.
Técnicas de procesamiento de la información: ................................................ 16
1.9.8.
Procedimiento a seguir en la prueba de hipótesis ........................................... 17
1.10.
DIAGNOSTICO SOCIO ECONÓMICO DE LA TRAMO SAN JERÓNIMO DE
TUNAN - CAJAS ........................................................................................................................ 18 1.10.1.
Ubicación ............................................................................................................ 18
1.10.2.
Limites ................................................................................................................. 21
1.10.3.
Clima .................................................................................................................... 21
1.10.4.
Temperatura ....................................................................................................... 21
1.10.5.
Topografía........................................................................................................... 21
1.10.6.
Suelos .................................................................................................................. 21
1.11.
SERVICIOS PÚBLICOS ........................................................................................... 21
1.11.1.
Salud .................................................................................................................... 21
1.11.2.
Educación ........................................................................................................... 22
1.11.3.
Viviendas ............................................................................................................. 23
1.11.4.
Energía eléctrica ................................................................................................ 24
1.12.
VÍAS DE COMUNICACIÓN ..................................................................................... 24
1.12.1. 1.13.
Vías de acceso................................................................................................... 24
ASPECTOS PRODUCTIVOS ECONÓMICOS ..................................................... 25
ix
CAPITULO II MARCO TEORICO 2.1. ANTECEDENTES: ........................................................................................................ 27 2.1.1.
Antecedente internacional: ................................................................................... 27
2.1.2.
Antecedente nacional: .......................................................................................... 29
2.1.3.
Antecedente local: ................................................................................................. 32
2.2.
BASES TEÓRICAS: ...................................................................................................... 33
2.2.1.
“Estabilización de suelos arcillosos con cal y cemento” .................................. 33
2.2.2.
Clasificación del suelo MCT ................................................................................. 35
2.2.3.
“Mantenimiento de carreteras” ............................................................................ 44
2.2.4.
Administración de la Red de Carreteras a Escala Mundial ............................. 46
2.2.5.
Países de Europa .................................................................................................. 46
2.2.6.
Países de Iberoamérica ........................................................................................ 57
2.2.7.
Países de Norteamérica. ...................................................................................... 79
2.2.8.
Conclusiones de la Revisión De Los MGAMC A Nivel Mundial ..................... 91
2.3.
MARCO NORMATIVO: ............................................................................................... 103
2.4.
DEFINICIÓN DE CONCEPTOS CLAVES: .............................................................. 103
CAPITULO III MARCO METODOLÓGICO ................................................................... 105 3.1.
HIPÓTESIS .................................................................................................................. 105
3.1.1.
General .................................................................................................................. 105
3.1.2.
Específicos ........................................................................................................... 105
3.2.
DEFINICIÓN OPERACIONAL ................................................................................... 106
3.3.
MÉTODO CIENTÍFICO: ............................................................................................. 109
3.4.
TIPO DE INVESTIGACIÓN: ...................................................................................... 109
3.5.
NIVEL DE INVESTIGACIÓN: .................................................................................... 109
3.6.
MÉTODO DE INVESTIGACIÓN: .............................................................................. 109
3.7.
DISEÑO DE INVESTIGACIÓN ................................................................................. 109
x
3.8.
UBICACIÓN Y ESTUDIO DE LOS SUELOS COHESIVOS (ARCILLOSOS) A
ESTABILIZAR. ......................................................................................................................... 109 3.8.1.
Descripción de los suelos a estabilizar. ........................................................... 110
3.8.2.
Lugares de procedencia de los suelos cohesivos .......................................... 110
3.8.3.
Mapa de área de extracción de muestras ....................................................... 111
3.8.4.
Fotografías de los lugares de extracción de muestras de arcillas ............... 114
3.8.5.
Normas utilizadas en los ensayos de laboratorio realizados a las muestras
de suelos cohesivos a estabilizar ..................................................................................... 115 3.8.6. 3.9.
Estudios de laboratorio a los suelos cohesivos .............................................. 116
Ensayo de mezclas con arenas volcánicas para la estabilización de suelos
cohesivos .................................................................................................................................. 121 3.9.1.
Descripción de las muestras a utilizar .............................................................. 121
3.9.2.
Descripción de las proporciones de las mezclas a utilizar para la
estabilización de los suelos cohesivos ............................................................................. 121 3.9.3.
Ensayos de laboratorio realizados a las mezclas .......................................... 122
3.9.4.
Normas a utilizar en cada uno de los ensayos de las mezclas .................... 124
3.9.5.
Cronograma de ensayos de laboratorio de mezclas con arcilla 1 ............... 125
3.9.6.
Cronograma de ensayos de laboratorio de mezclas con arcilla 2 .............. 126
3.9.7.
Resultados de los ensayos de laboratorio de las mezclas a utilizar con
arcilla 1
................................................................................................................................ 128
3.9.8.
Resultados de los ensayos de laboratorio de las mezclas a utilizar con
arcilla 2
................................................................................................................................ 139
CAPITULO IV ANÁLISIS DE RESULTADOS ......................................................................................... 151 4.1. Análisis de resultados obtenidos en los ensayos de laboratorio en la estabilización de suelos cohesivos ....................................................................................... 151 4.2.
Gráficas de resultados de las estabilizaciones obtenidas con las mezclas ....... 152
4.2.1.
Gráfica de los valores obtenidos estabilizando la muestra de arcilla 1 con
cal.
................................................................................................................................ 153
xi
4.2.2.
Gráfica de los valores obtenidos estabilizando la muestra de arcilla 1 con
cemento ................................................................................................................................ 154 4.2.3.
Gráfica de los valores obtenidos estabilizando la muestra de arcilla 2 con cal ................................................................................................................................ 155
4.2.4.
Gráfica de los valores obtenidos estabilizando la muestra de arcilla 2 con
cemento ................................................................................................................................ 156 4.2.5.
Interpolación de las gráficas obtenidas con las estabilizaciones ................. 157
CONCLUSIONES ............................................................................................................. 158 REFERENCIA BIBLIOGRAFÍCA: ................................................................................... 159 5.1.
Bibliografía: ................................................................................................................... 159
5.2.
Páginas web: ................................................................................................................ 160
ANEXOS ............................................................................................................................. 161
xii
RESUMEN La investigación parte de la problemática: ¿En qué nos beneficia la estabilización de suelos arcillosos con cemento y cal en el mantenimiento de la carretera central tramo San Jerónimo de Tunan – Cajas del departamento de Junín al año 2013? El objetivo general consiste en: Demostrar los beneficios importantes y positivos en la estabilización de suelos arcillosos con cemento y cal en el mantenimiento de la carretera central tramo San Jerónimo de Tunan – Cajas del departamento de Junín al año 2013; e hipótesis general: La estabilización de suelos arcilloso con cal y/o cemento nos beneficia, mejorando la estructura de un pavimento o la superficie de rodadura del mantenimiento de la carretera central tramo San Jerónimo de Tunan-Cajas, departamento de Junín, 2013. Respecto a la metodología, el tipo de investigación utilizado será la básica – teórica, de nivel descriptivo – explicativo, de metodología: general teórica y diseño: Cuasi Experimental; de muestreo Probabilístico. Como conclusiones del presente proyecto de investigación, se tiene que la estabilización de suelos arcilloso con cal y/o cemento son los métodos mas adecuados para lograr mejorar la estructura de un pavimento, y así la superficie de rodadura del mantenimiento de la carretera central tramo San Jerónimo de Tunan-Cajas, departamento de Junín, por lo que no es muy utilizado en los habituales mantenimientos de vías en nuestro país.
Bach. Marcos Josué Rupay Vargas
xv
INTRODUCCION Dentro la problemática del mantenimiento de carreteras en el tramo San Jerónimo de Tunan – Cajas del Departamento de Junín tiene enorme importancia la estabilización de suelos arcillosos, cualquier tramo de carretera por pequeña que este sea, debería de contar con una adecuada estabilización de suelos en su mantenimiento, ya sea con cemento o cal, lo cual va depender del tipo de arcilla, si se espera de ella un desarrollo social y económico. Con el objetivo de identificar los beneficios de estabilizar el suelo arcilloso en el mantenimiento de carreteras, también de determinar como influye el tipo de suelo arcilloso en la estabilización con cemento y cal en el mantenimiento de la carretera central tramo San Jerónimo de Tunan – Cajas del departamento de Junín al año 2013. Determinar la relación del ensayo CBR en la estabilización de suelos arcillosos con cemento y cal en el mantenimiento de la carretera central tramo San Jerónimo de Tunan – Cajas del departamento de Junín al año 2013. Analizar el tipo de suelo arcilloso para elegir la dosificación correcta de cal o cemento para la estabilización en el mantenimiento de la carretera central tramo San Jerónimo de Tunan – Cajas del departamento de Junín al año 2013. En nuestro caso el tramo San Jerónimo de Tunan - Cajas presenta un suelo arcilloso, pero carece de adecuados métodos y estudios técnicos para la estabilización del suelo arcilloso principalmente en mantenimientos de carreteras, razón por el cual es nuestro gran interés de investigar, el tipo de arcilla existente en el tramo citado arriba, y teniendo definido el tipo de arcillado, realizaremos el análisis de la dosificación de cal o cemento que requiere el tipo de suelo arcilloso. El indicado estudio presenta aspectos generales como: Diagnóstico socio – económico del tramo citado arriba, servicios públicos que nos brinda el xvi
tramo, las vías de comunicación y aspectos productivos. Y como aspectos técnicos se tomara en cuenta lo siguiente, en base al marco teórico, marco metodológico: el desarrollo de la investigación, análisis de los resultados, plan de mejoramiento, especificaciones técnicas, Metrados y presupuesto del estudio, fundamental describir el estudio de impacto ambiental, que nos servirá para mitigar los impactos ambientales negativos que el proyecto de tesis producirá y son dañinos para la población del tramo citado arriba. Se finaliza el estudio en base a los aspectos generales y técnicos del proyecto de tesis, discutiendo los resultados se llegamos a dar las conclusiones y recomendaciones del estudio del proyecto de tesis ejecutado. También mencionando al final la bibliografía utilizada para el presente estudio; y anexando fotografías, resultados de los ensayos y planos del tramo de carretera en estudio.
Bach. Marcos Josué Rupay Vargas
xvii
CAPITULO I ASPECTOS GENERALES DE LA INVESTIGACION 1.1. TíTULO DE LA TESIS Estabilización de suelos arcillosos con cemento y cal en el mantenimiento de la carretera central tramo San Jerónimo de Tunan – Cajas del departamento de Junín, 2013.
1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Los esfuerzos del hombre para convertir el suelo en una estructura resistente, estable y duradera se remontan a las civilizaciones más primitivas. Algunas tradiciones que perduran en nuestros días son ejemplo de estos procesos. En España puede considerarse como inicio de las estabilizaciones, en el concepto moderno de la mejora in situ de un suelo mediante la incorporación de cemento o cal mediante maquinaria adecuada, el amplio programa de afirmado de caminos, comenzado en el año 1963, por el Instituto Nacional de Colonización (posteriormente IRYDA), y que afectó a una longitud superior a 260 km. En 1974, en la autopista de Navarra se estabilizaron en unos 20 km los suelos de la explanada, y en 1985, unos 15 km en la carretera N-I, entre Cerezo y Boceguillas. Es a partir de 1996 cuando la estabilización empieza a ser una alternativa habitualmente considerada (1,8 millones de m2 en la Autovía León – Burgos, 1,5 millones en la Autovía del Noroeste, 1,4 millones en la de las Rías Bajas en la provincia de León, 1,9 millones en la Autovía de Castilla en Salamanca o más de un millón en la Autovía de la Plata a su
2
paso por Badajoz); cifras que se han visto incluso incrementadas posteriormente. A estas obras incluidas en el Plan de Autovías se suman muchas otras carreteras autonómicas o provinciales, que a finales de 2010 sumaban una superficie total estabilizada superior a 80 millones de metros cuadrados. En ellos, en el 54% aproximadamente utilizó cemento (principalmente en Castilla y León) y en el 46% restante cal (sobre todo en Andalucía y Madrid).
CUADRO N° 01
Fuente: Estabilización de suelos arcillosos
plásticos
mineralizadores
en
con
ambientes
sulfatados. Añ o : 2010 - Madrid Interpretación:
Limites
consistencia adecuados- p42
de
3
Normalmente cuando se realiza el estudio para la estabilización de un suelo para una carretera; se considerarán como materiales aptos para las capas de la subrasante suelos con CBR ≥ 6%. En caso de ser menor (subrasante pobre o subrasante inadecuada), o se presenten zonas húmedas locales o áreas blandas, será materia de un Estudio Especial para la estabilización, mejoramiento o reemplazo, donde el Proyectista analizará diversas alternativas de estabilización o de solución, como: Estabilización mecánica, Reemplazo del suelo de cimentación, Estabilización con productos o aditivos que mejoran las propiedades del suelo, Estabilización con geosintéticos (geotextiles, geomallas u otros), Pedraplenes, Capas de arena, Elevar la rasante o cambiar el trazo vial sí las alternativas analizadas resultan ser demasiado costosas y complejas. Cuando la capa de subrasante sea arcillosa o limosa y, al humedecerse, partículas de estos materiales puedan penetrar en las capas granulares del pavimento contaminándolas, deberá proyectarse una capa de material anticontaminante de 10 cm. de espesor como mínimo o un geotextil. Los factores que se considerarán al seleccionar el método más conveniente de estabilización son: a. Tipo de suelo a estabilizar b. Uso propuesto del suelo estabilizado c. Tipo de aditivo estabilizador de suelos d. Experiencia en el tipo de estabilización que se aplicará e. Disponibilidad del tipo de aditivo estabilizador f. Disponibilidad del equipo adecuado g. Costos comparativos
4
CUADRO N° 02
Fuente: ENSAYOS DE ESTABILIZACIÓN DE SUELOS CON EL ADITIVO RBI-81 Añ o : 2001 - Puno
Resultados del ensayo Interpretación: CBR para arcillas.
5
Conservación Rutinaria Tramo III: Villa Rica- San Juan de Cacazu.
CUADRO N° 03
Fuente: Unidad zonal IX Junín-Pasco Año: 2011 Interpretación: Estabilización de suelo en el tramo citado
6
La estabilización de suelos es una técnica cuyo fin es modificar sus características
mediante
la
incorporación
de
un
conglomerante
(normalmente cal y/o cemento) para permitir su aprovechamiento. Los objetivos directos que se obtienen suelen ser: -
Permitir el aprovechamiento de suelos de la traza de deficiente calidad, evitando su extracción y transporte a vertedero así como el tener que aportar otros diferentes que en ocasiones pueden hallarse a distancias importantes.
-
Se trata de una técnica especialmente adaptada al empleo de cementos con alto contenido de adiciones. Esto se traduce en una disminución de las emisiones durante su fabricación, al reducir la cantidad de clinker empleado e incorporar subproductos industriales como escorias o cenizas volantes.
-
Es una técnica en frío que consume poca energía. Se disminuyen con ello notablemente la contaminación y las emisiones de vapores nocivos.
Los aspectos que genera la realización de una estabilización de suelos arcillosos con cemento o cal, son los siguientes: -
Desde hace unos años la coyuntura socio-económica ha empujado al sector de la obra pública a buscar alternativas a los materiales convencionales empleados en los firmes.
-
Uno de los avances más significativos lo encontramos en el empleo de la técnica de estabilización de suelos. La estabilización de suelos es una técnica que puede contribuir notablemente a la reducción del impacto ambiental en las obras de carretera.
-
De hecho, sustituye a dos unidades de gran impacto: por un lado, ahorra llevar a vertedero enormes volúmenes
7
de material de excavación, y por otro, traer enormes volúmenes de material de préstamo. Materiales, que por otra
parte,
suelen
proceder
de
canteras.
En
consecuencia, el avance en dicha técnica contribuye notablemente a reducir el impacto ambiental. Las consecuencias que genera la realización de una estabilización de suelos arcillosos con cemento o cal, son los siguientes: -
El cemento, mezclado íntimamente con el suelo desarrolla una red de enlaces durante las reacciones de hidratación que proporciona a la mezcla, una buena capacidad de soporte e incluso, con la dotación adecuada, una cierta resistencia mecánica a corto plazo, y mejora tanto su durabilidad, entendiendo por tal la resistencia a los agentes físicos y químicos agresivos, como su estabilidad dimensional.
-
La gama de suelos que se pueden estabilizar con cemento es muy amplia. Aunque son los suelos granulares los que presentan una mejor y más rápida mejora de resultados ante una reducida aportación de cemento, no se debe a priori eliminar otros tipos, pues se dan casos de suelos de elevada plasticidad cuyo comportamiento es mejor al ser mezclados con cemento que con cal (por la presencia, por ejemplo, de carbonatos como sucedió en tramos de la autovía de Castilla).
-
En los suelos estabilizados con cemento, el tipo de conglomerante
tiene
una
importancia
menor
en
comparación con la dotación del mismo o la densidad mínima alcanzada en la compactación. -
Con ello se limita el efecto de la retracción. Son muy apropiados también los denominados conglomerantes hidráulicos para carreteras, regulados por la norma
8
UNE-EN 13282, pero su disponibilidad en España es escasa hasta el momento. “La estabilización de suelos para el diseño y construcción de pavimentos se define como un mejoramiento de los materiales de subrasante, subbase y base, incrementando de manera notoria su resistencia y capacidad de carga y disminuyendo su sensibilidad al agua y a los cambios volumétricos durante el ciclo de humedecimiento y secado. Existen diversas formas de estabilización de suelos, desde las mecánicas que utilizan la combinación de diferentes materiales hasta las químicas que utilizan diversos aditivos, tales como cemento, cal, asfalto y estabilizadores líquidos.”1 Las vías de comunicación terrestre se han convertido en el medio físico de interconexión entre localidades y países, convirtiéndose en un tema de atención tanto de la gerencia pública como de la empresa privada. Entre las vías de comunicación terrestre se encuentran las carreteras, que en el transcurrir del tiempo han ocupado importantes extensiones de espacio físico y en su evolución reflejan niveles de calidad de vida de la población, desarrollo socioeconómico de los pueblos y condiciones medioambientales. Esta importancia que tienen las carreteras para los países ha hecho que los Estados diseñen políticas y estrategias e inviertan grandes sumas de dinero, especializando la función pública para su ampliación y mantenimiento. Es así como existen diversas organizaciones encargadas de la red de vías, las cuales han tenido que diseñar modelos de gestión para cumplir sus objetivos. Este tema es el eje central de la presente tesis y se plantea hacer una revisión de la situación actual de diferentes modelos de gestión para el mantenimiento de carreteras a nivel mundial, en Venezuela y en el Estado Lara para luego construir un modelo que sirva de propuesta y para contribuir al mejoramiento de la calidad en la presentación del servicio del mantenimiento de las carreteras.
1
Facultad de Ingeniería Civil, Universidad Nacional de Ingeniería, 2011, p 8.
9
CUADRO N° 04
Fuente: EL PRESENTE TRABAJO INVESTIGACIÓN BASADA EN INFORMACIÓN OBTENIDA DE ROA.
DE LA
Añ o : 2004 Interpretación: Revisión
del modelo de gestión administrativa del Mantenimiento de carreteras a escala mundial
“El mantenimiento vial consiste en prever y determinar las fallas, daños e imperfecciones que se presentan en una determinada vía y en cada uno de los elementos que la componen, para así rehabilitarla de una manera óptima y con una previa planificación con la finalidad de sostenerla en el tiempo mejorando así su calidad y nivel de servicio para el beneficio de sus usuarios, proporcionado comodidad, seguridad y economía en la circulación de los vehículos que utilizan los caminos. Así mismo, el mantenimiento de una carretera consiste en prever y solucionar los problemas que se presentan, a causa de su uso, y así brindar al usuario el nivel de servicio
10
para el que la carretera fue diseñada. La vida de un camino está en función de una adecuada respuesta al mantenimiento para prolongar su vida útil” 2.
1.3. DESCRIPCIÓN Y DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA 1.3.1. Delimitación espacial: El tramo que elegí fue porque es un tramo de la carretera central que no se encuentra en buenas condiciones, porque en épocas calurosas, las altas temperaturas pueden dar lugar a una desecación del material que altera desfavorablemente las relaciones de hidratación del cemento. Y en época fría no se debe extender el material cuando la temperatura ambiente descienda por debajo de 5ºC y exista fundado temor de heladas, ya que la ganancia de resistencia es muy débil y prácticamente inexistente por debajo de dicha temperatura. En caso de que la temperatura tienda a aumentar, se puede fijar este límite en 2ºC.
1.3.2. Delimitación temporal: Elegí el año 2013 por hasta la actualidad en la región Junín no existe mucha información sobre el plan de tesis citado, y tener en cuenta lo siguiente, en caso de lluvia la ejecución de la estabilización debe suspenderse, tanto por la gran dificultad para compactar el material al incrementarse considerablemente la humedad por encima de la óptima, como por el peligro de que se produzca un lavado de la superficie. No obstante, se puede trabajar cuando haya una lluvia fina y ligera, que tienda a desaparecer.
1.3.3. Delimitación conceptual: Las variables que propuse, son: Estabilización de suelos arcillosos con cal y cemento, y Mantenimiento de carreteras; porque son temas relacionados con nuestra carrera profesional.
2
Plan de mantenimiento correctivo general de la carretera El Progreso ubicada en el Municipio El Hatillo de Caracas, 2012, p 23.
11
1.3.4. Delimitación cuantitativa: Los temas citados en el párrafo anterior, son temas de investigación, y a la vez son medibles y verificables.
1.4. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 1.4.1. Problema General ¿En qué nos beneficia la estabilización de suelos arcillosos con cemento y cal en el mantenimiento de la carretera central tramo San Jerónimo de Tunan – Tunan – Cajas Cajas del departamento de Junín al año 2013?
1.4.2. Problemas Específicos a) ¿De qué manera influye el tipo de suelo arcilloso en la estabilización con cemento y cal en el mantenimiento de la carretera central tramo San Jerónimo de Tunan – – Cajas del departamento de Junín al año 2013? b) ¿Cómo se relaciona el ensayo CBR la estabilización de suelos arcillosos con cemento y cal en el mantenimiento de la carretera central tramo San Jerónimo de Tunan – – Cajas del departamento de Junín al año 2013? c) ¿De qué tipo de suelo arcilloso arcilloso depende la dosificación de cal cal o cemento para estabilizar, en el mantenimiento de la carretera central tramo san Jerónimo de Tunan – Cajas – Cajas del departamento de Junín al año 2013?
1.5. OBJETIVOS DEL ESTUDIO 1.5.1. General Demostrar los beneficios importantes importantes y positivos en la estabilización de suelos arcillosos con cemento y cal en el mantenimiento de la carretera central tramo San Jerónimo de Tunan – – Cajas del departamento de Junín al año 2013.
1.5.2. Específicos a) Determinar de como influye el tipo de suelo arcilloso en la estabilización con cemento y cal en el mantenimiento de la
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carretera central tramo San Jerónimo de Tunan – – Cajas del departamento de Junín al año 2013. b) Determinar la relación del ensayo CBR la estabilización estabilización de suelos arcillosos con cemento y cal en el mantenimiento de la carretera central tramo San Jerónimo de Tunan – – Cajas del departamento de Junín al año 2013. c) Analizar el tipo de suelo arcilloso para elegir la dosificación correcta de cal o cemento para la estabilización en el mantenimiento de la carretera central tramo San Jerónimo de Tunan – Tunan – Cajas Cajas del departamento de Junín al año 2013.
1.6. JUSTIFICACIÓN 1.6.1. Teórica: La información recopilada y procesada servirá de sustento para esta y otras investigaciones similares, ya que enriquecen el marco teórico y/o cuerpo de conocimientos sobre el tema de investigación.
1.6.2. Social: La presente investigación corrobora en el bienestar personal y social de la comunidad empresarial (empresas constructoras) de la región central del país.
1.6.3. Metodológica: Los instrumentos que se diseñarán y elaborarán para la investigación servirá para recopilar la información, i nformación, asimismo para analizar los datos, los mismos que ha sido guiado y orientados en todo momento por el método
científico.
La
metodología
utilizada
servirá
para
investigaciones análogas y con aplicación a otros temas. Teniendo algunos estudios de mecánicas de suelos y geotécnicos podemos decir que el suelo del tramo t ramo San Jerónimo de Tunan – Cajas – Cajas es variado ya que en diferentes partes podemos encontrar suelos arcillosos, granulares, limo-arcillosos, etc.
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Por lo tanto, es importante conocer los principales tipos de estabilización para suelos arcillosos, como son los siguientes estabilizadores: -
Estabilizador de cal
-
Estabilizador de cemento
Teniendo el conocimiento previo podemos decir por la estabilización adecuada en un suelo arcilloso, así de esa manera estaríamos elaborando una estabilización eficaz, eficiente y económica.
1.7. HIPÓTESIS 1.7.1. General La estabilización de suelos arcilloso con cal y/o cemento nos beneficia, mejorando la estructura de un pavimento o la superficie de rodadura del mantenimiento de la carretera central tramo San Jerónimo de Tunan-Cajas, departamento de Junín, 2013.
1.7.2. Específicos -
El tipo de suelo arcilloso influye las proporciones de cal y/o cemento para la estabilización de suelo citado en el mantenimiento de la carretera central tramo San Jerónimo de Tunan-Cajas, departamento de Junín, 2013.
-
El ensayo del CBR determina la resistencia de un suelo arcilloso de acuerdo a ello se evalúa si necesita una estabilización con cal y/o cemento en el mantenimiento de la carretera central tramo San Jerónimo de Tunan-Cajas, departamento de Junín, 2013.
-
El tipo de suelo arcilloso analizado influye de acuerdo a sus características para elegir la correcta dosificación de cal o cemento para estabilizar, en el mantenimiento de la carretera central tramo San Jerónimo de Tunan-Cajas, departamento de Junín, 2013.
14
1.8. VARIABLES 1.8.1. Variable Independiente a) Estabilización de suelos arcillosos con cal y cemento:
Es el incremento de la capacidad de soporte del suelo arcilloso, ya sea para fines de superficie de rodadura o el soporte de un pavimento, y cuenta con las siguientes variables: -
Ensayo CBR -
-
Dosificación de cal -
-
Cal Agua
Dosificación de cemento -
-
Índice de resistencia
Cemento Agua
Tipo de suelo arcilloso -
Caolinita
-
Montmorillonita
1.8.2. Variable Dependiente a) Mantenimiento de carreteras:
Consiste en prever y solucionar los problemas que se presentan, a causa de su uso, y cuenta con las siguientes variables: -
-
Fallas -
Fallas de deformación
-
Fallas de agrietamiento
-
Fallas por los defectos de superficie
-
Fallas por los defectos de borde
Estructura de un pavimento -
Sub rasante
-
Sub base
-
Base
-
Carpeta asfáltica
15
-
Superficie de rodadura -
Sub rasante
1.9. METODOLOGÍA DEL ESTUDIO 1.9.1. Método científico: En el presente trabajo de investigación se hará uso del Método Científico como método general. Según ANDER, Egg (1984:56), “El estudio del método científico es objeto de estudio de la epistemología. Asimismo, el significado de la palabra “método” ha variado. Ahora se le conoce como el conjunto de técnicas y procedimientos que le permiten al investigador realizar sus objetivos”. Y como método específico el Método Descriptivo - Explicativo, por cuanto nos permitirá medir ambas variables y luego correlacionarlas.
1.9.2. Tipo de investigación: BÁSICA – TEÓRICA, porque se busca conocer y entender los conocimientos teóricos establecidos sobre las variables citadas.
1.9.3. Nivel de investigación: DESCRIPTIVO – EXPLICATIVO, porque primero se procede a describir las variables “Estabilización de suelos arcillosos con cal y cemento,
y Mantenimiento de carreteras”; y luego se procede a
explicar las influencias que las relacionan a las citadas variables.
1.9.4. Método de investigación: GENERAL - TEÓRICA, porque sete método del conocimiento teórico me permite descubrir las relaciones estables que existen entre los objetos y sus elementos (variables) que se estudian.
1.9.5. Diseño de investigación CUASI EXPERIMENTAL, porque la variable 01, “Estabilización de suelos arcillosos con cal y cemento” , influye en la variable 02, “Mantenimiento de carreteras”.
16
1.9.6. Técnicas de recolección de información: 1.9.6.1. Instrumentos de recolección de información: En primer lugar, se tiene en cuenta el análisis documental, donde se considerará las fichas bibliográficas, de resumen, de párrafo; que nos servirán para estructurar el marco teórico referencial y conceptual de la presente investigación. Según SUÁREZ, Paúl (1998:36) sostiene que el fichaje “consiste en registrar los datos que se van obteniendo en los instrumentos llamados fichas, las cuales debidamente elaboradas y ordenadas contienen la mayor parte de la información que se recopila en una investigación”. Según ARY, Donald y otros, (1993:68) “las fichas deben cumplir una serie de requisitos formales que tienen como objetivo, facilitar su utilización posterior”. Asimismo, se considerará las no documentadas como son las: encuestas y la observación propiamente dicha, las cuales se elaboraron teniendo en cuenta los criterios de confiabilidad y validez del mismo. Según
SIERRA,
Restituto
(1995:47)
el
instrumento
cuestionario de encuesta es “un conjunto de preguntas, preparados cuidadamente sobre los hechos y aspectos que interesan en una investigación sociológica para su contestación por la población o su muestra a que se extiende el estudio emprendido”.
1.9.7. Técnicas de procesamiento de la información: Para la elaboración y procesamiento de datos se utilizarán los modelos tabulares numéricos y gráficos, además el uso de los softwares aplicativos como el SPSS Versión 20.00, el Minitab y el Stat respectivamente; donde se considerará:
17
-
Las Medidas de Tendencia Central (la media aritmética, la mediana y la moda), de Dispersión (La varianza y la desviación estándar y el coeficiente de variabilidad). Las de forma: la Kurtosis.
-
Para la prueba de Hipótesis, se hará uso de la chi.
1.9.8. Procedimiento a seguir en la prueba de hipótesis El proceso que permite realizar el contraste de hipótesis requiere ciertos procedimientos. Se ha podido verificar los planteamientos de diversos autores y cada uno de ellos con sus respectivas características y peculiaridades, motivo por el cual era necesario decidir por uno de ellos para ser aplicado en la investigación. Como señala PÉREZ, Alberto (2005), se resume a 6 pasos, y estando en este ultimo paso, se tiene ya la posibilidad de tomar la decisión de aceptar o rechazar la hipótesis nula; atendiendo a este planteamiento, que a criterio propio es el más coherente; sin dejar de lado otros planteamientos, se ha optado por seguir estos pasos para el contraste de la hipótesis: -
“Formular la hipótesis nula y alterna de acuerdo al problema.
-
Escoger un nivel de significancia o riesgo α.
-
Escoger el estadígrafo de prueba más apropiado.
-
Establecer la región crítica.
-
Calcular los valores de la prueba estadística de una muestra aleatoria de tamaño n.
Rechazar la Ho si el estadígrafo tiene un valor en la región crítica y no rechazar (aceptar)= en el otro caso.
18
1.10. DIAGNOSTICO SOCIO ECONÓMICO DE LA TRAMO SAN
JERÓNIMO DE TUNAN - CAJAS 1.10.1. Ubicación NACIÓN
: Perú
DEPARTAMENTO : Junín PROVINCIA
: Huancayo
DISTRITO
: San Agustín de Cajas San Jerónimo de Tunan
LUGAR
: Tramo Cajas – San Jerónimo de Tunan
19
UBICACIÓN NACIONAL
Estabilización de suelos arcillosos con cemento y cal en el mantenimiento de la carretera central tramo San Jerónimo de Tunan – Cajas del departamento de Junín, 2013.
20
UBICACIÓN REGIONAL: REGION JUNIN
AREA DE PROYECTO
21
1.10.2. Limites Principalmente el proyecto de tesis se encuentra limitado en el norte y sur. NORTE
: Con el distrito de Hualhuas.
SUR
: Con el distrito de El Tambo
1.10.3. Clima Para el proyecto de investigación se ha considerado los factores climatológicos típicos de la sierra (frío y semiárido, oscilando entre 20°C y 5°C), incluyendo los efectos de la precipitación siendo la presencia de lluvias del mes de diciembre al mes de abril y el verano de mayo a noviembre que son las fechas en las que se recomienda realizar adecuadamente los estudios.
1.10.4. Temperatura La temperatura media del tramo del proyecto de investigación es de 14° C.
1.10.5. Topografía Los relieves topográficos que presente el tramo en su mayoría es llana, con una pendiente promedio de 1 – 3%.
1.10.6. Suelos El tipo de suelo del tramo del proyecto de investigación principalmente es arcilloso, y como el proyecto trata de identificar el tipo de suelo arcillosos para darle el adecuado tratamiento en mantenimientos de carreteras.
1.11. SERVICIOS PÚBLICOS 1.11.1. Salud El informe presentado por el Centro de Salud del Distrito de San Jerónimo de Tunan, para analizar la gravedad del problema de salud se tiene como base, los casos donde se presentan enfermedades de
22
Diarreas agudas, Cólico Abdominal y Parasitosis, a causa por falta de Servicios Básicos (desagüe) y de Saneamiento ambiental3. Y el informe de análisis del agua potable del Ministerio de Salud, en el distrito de San Jerónimo de Tunan. CUADRO Nº 05: Evolución de enfermedades en el distrito de San Jerónimo de Tunan
ENFERMEDADES
Enfermedades
2001
2002
2003
2006*
35
66
106
56
Diarreas,
cólicos y Parasitosís
Fuente: Ministerio de Salud-Puesto de Salud San jerónimo de Tunan Hasta primeros días de Noviembre del 2006.
En el informe Nº 001 del puesto de salud San Jerónimo de Tunan, también hace una mención muy importante, donde la encargada del centro de salud dice “El 90% de la población padece de diferentes tipos de parasitosis por la carencia de Servicios Básicos y de Saneamiento Ambiental”; Ahora si hablamos del 90% de la población del distrito de San Jerónimo de Tunan, estamos hablando de 3,074 personas aproximadamente. Mediante el cuadro Nº 05, podemos observar que los casos aumentan año a año, estos problemas según los especialistas del caso, se deben a factores que no cuenten con los servicios básicos como alcantarillado y agua potable. En segundo lugar a causa a la baja educación sanitaria.
1.11.2. Educación Los distrito de San Agustín de Cajas y San Jerónimo de Tunan cuenta con centros de instrucción de diversos niveles, como inicial, primaria, secundaria y superior no universitario y incluyendo a la 3
Anexo Nº 01, Informe de la posta medica de Saños Grande.
23
Universidad Nacional Del Centro del Perú, Universidad Peruana Los Andes. Del trabajo de campo, en el área del proyecto de investigación se tiene la siguiente distribución del grado de instrucción alcanzado en el área del proyecto. GRADO DE
Nº PERSONAS
%
NINGUNA
19
3.1
INICIAL
162
26.9
PRIMARIA
178
29.5
SECUNDARIA
159
26.4
TECNICO
52
8.6
SUPERIOR
33
5.5
TOTAL
603
100.00
INSTRUCCIÓN
Del total de la población (603) encuestados sobre el grado de instrucción alcanzada, han logrado alcanzar el 29.5% de la población una educación primaria, el 26.9% han logrado alcanzar una educación inicial y el 26.4% una educación de nivel secundario. También se tiene que un 3.1% de la población no tiene ningún grado de instrucción que representa 19 personas.
1.11.3. Viviendas En los distritos de San Agustín de Cajas y San Jerónimo de Tunan, cuentan con construcciones de tres, dos y un piso, las viviendas en su gran mayoría es de material rustico, y en menor proporción de ladrillo y cemento. Los techos son de tejas andina y artesanal, calaminas y de concreto aligerado. En la encuesta realizada a los 114 hogares, sobre el tipo de vivienda, se obtuvo el siguiente resultado: Residencial
89
78.1
Comercial
13
11.4
Industrial
0
0
12
10.5
Mixto (resid+Comerc)
24
Total
114
100
El 78.1% de los encuestados la vivienda que ostentan son utilizados como residencia, 11.4% son utilizados como comercio y vivienda/comercio en 10.5%. Además sobre el área en m2 de los predios, se tiene el 46.5% (53) de los predios tienen un área entre 101 – 200 m2; el 27.2% (31) de los predios tienen una área entre 201 - 400 m2; y el 15.8% (18) de los predios tienen un área igual a menor de 100 m2.
1.11.4. Energía eléctrica La población a beneficiar con el proyecto de investigación (Tramo de cajas – San Jerónimo de Tunan), cuentan casi en su totalidad con el servicio de fluido eléctrico, que es administrada por la empresa de energía Eléctrica ELECTROCENTRO S.A.
1.12. VÍAS DE COMUNICACIÓN 1.12.1.
Vías de acceso El acceso a la zona del proyecto de investigación desde la ciudad de Lima es como se describe a continuación: Ruta Lima – Oroya con un tiempo de recorrido de 3 horas con un recorrido de aproximadamente 174 Km de carretera asfaltada en buen estado. El segundo tramo del acceso a la zona de estudio es siguiendo la carretera La Oroya – Huancayo con una longitud de 125 Km de carretera asfaltada haciendo u total de 299 Km. Con un tiempo de recorrido promedio de 5 horas de la ciudad de Lima. Para llegar a la zona del proyecto de investigación, se puede acceder por el Distrito de El Tambo a lo largo de 09 km. por una carretera asfaltada, de igual forma se puede ingresar por San Agustín de cajas, luego llegando al tramo Cajas – San Jerónimo de Tunan.
25
1.13. ASPECTOS PRODUCTIVOS ECONÓMICOS Con relación a este punto se considera conveniente evaluar el factor socioeconómico de la población de los distritos de San Agustín de Cajas y San Jerónimo de Tunan. La Población Económicamente Activa (PEA), está constituida por las personas que están desarrollando alguna actividad económica o que están buscando trabajo. Consideramos como PEA a la población de 15 a más años. Según los datos obtenidos por el Instituto Nacional de estadística e Informática (INEI) y las proyecciones realizadas, se tiene la siguiente evolución de la PEA.
CUADRO Nº 05: (Evolución de la PEA en el Anexo Saños Grande, Saños Chaupi, centro poblado de San Martín y San Pedro). POBLACION
PEA
ECONOMICAMENTE ACTIVA POR ANEXOS
PEA DE 15 Y MAS AÑOS DE EDAD (ANEXO SAÑOS GRANDE) PEA DE 15 Y MAS AÑOS DE EDAD (ANEXO SAÑOS CHAUPI) PEA DE 15 Y MAS AÑOS DE EDAD (ANEXO AZA) PEA DE 15 Y MAS AÑOS DE EDAD (CENTRO POBLADO DE SAN MARTIN) PEA DE 15 Y MAS AÑOS DE EDAD (CENTRO POBLADO DE SAN PEDRO)
2000
2006
962
1,025
170
187
243
591
106
117
161
177
Fuente: proyecciones de la encuesta de Centro poblados 1993 www.inei.gob.pe/censos/estadisticas. Y Plan de desarrollo concertado 2000 – 2010.
La distribución de la PEA en el distrito de San Agustín de Cajas es de la siguiente manera: el 60.2% se dedican al sector de servicios, ya sea esta formal y/o informal, el 24.8% se dedican al sector secundario (Transformación) y el 15.1% al sector extractiva (agricultura y ganadería). Observándose que en los distritos de San Agustín de Cajas tiene mayor preponderancia el sector terciario (servicios).
26
La distribución de la PEA en el distrito de San Jerónimo de Tunan es de la siguiente manera: el 40.8% se dedican al sector de servicios, ya sea esta formal y/o informal, el 36.6% se dedican al sector primario (agricultura y ganadería) y el 22.6% al sector secundario. Observándose que en el distrito de San Jerónimo de Tunan tiene mayor preponderancia el sector terciario (servicios). La distribución de la PEA en el distrito de Hualhuas es de la siguiente manera: el 47.8% se dedican al sector de extracción, el 34.8% se dedican al sector secundario (Transformación) y el 17.4 se dedican al sector de servicios, ya sea esta formal y/o informal. Se puede observar que en este distrito tiene mayor preponderancia el sector primario.
27
CAPITULO II MARCO TEORICO 2.1. ANTECEDENTES: 2.1.1. Antecedente internacional: a) HUEZO MALDONADO, Heber M., y ORELLANA MARTINEZ, Alber C.; “Guía básica para estabilización de suelos con cal en caminos de baja intensidad vehicular en El Salvador ” - Tesis;
Universidad de El Salvador; El Salvador; San Salvador; 261 p. Actualmente los costos de construcción de vías son bastante elevados y de igual manera el mantenimiento de las existentes, debido al rápido deterioro que sufren a causa de diferentes factores, principalmente climatológicos. El empedrado fraguado y balaustrado de calles es comúnmente utilizado en vías de baja intensidad o caminos rurales, sin obtener resultados satisfactorios, debido a que cada año el invierno causa deterioros progresivos tanto en la superficie como en la estructura del mismo. Puede ayudar a resolver este problema la aplicación de cal siempre y cuando el suelo del lugar presente cierta plasticidad. Una línea importante de la investigación consistirá en generar una dosificación de mezcla suelo-cal que cumpla con los requisitos establecidos (esta dosificación variara dependiendo de las características del suelo), mediante la aplicación adecuada de cal con el material a estabilizar. Con el objetivo de Elaborar una guía para la estabilización de suelos plásticos (IP ≥10), mediante el
28
diseño de una mezcla suelo-cal, para ser usada en caminos de baja intensidad vehicular en El Salvador. Llegando a las siguientes conclusiones y recomendaciones: -
La adición de cal disminuye la plasticidad del suelo, reduciendo de igual manera su cohesión, y la resistencia en los primeros días de curado; razón por la cual la resistencia a compresión a temprana edad en probetas elaboradas con suelo natural son superiores que las de mezcla suelo-cal.
-
La adición de cal disminuye considerablemente la plasticidad de los suelos, para este suelo en particular con el porcentaje óptimo de cal (determinado bajo la norma ASTM D 6276) se reduce esta propiedad a cero (0), provocando además un considerable cambio en su granulometría y de igual manera en su clasificación, pasando de un suelo arcilloso (CL) a ser un suelo limoso (ML).
-
Se recomienda que el material a ser estabilizado con cal, no cuente con más del 1% de materia orgánica; esto porque suelos que contengan cantidades superiores al 1% de materia orgánica pueden requerir porcentajes de cal adicionales
considerables
y/o
procedimientos
de
construcción especiales.
-
Como norma general se puede señalar que para que la estabilización con cal sea eficaz, los suelos deben ser plásticos, y en este sentido se considera que a partir de un índice de plasticidad (IP) igual o mayor a 10, el suelo es adecuado para reaccionar satisfactoriamente con este agente estabilizante.
El presente trabajo de investigación se tomo con la finalidad de evaluar la estabilización de suelos con cal, y sus respectivas dosificaciones para obtener un suelo con alta resistencia.
29
b) ZERPA, CH. GUSTAVO.; “ plan de mantenimiento correctivo de la carretera El Progreso ubicada en el Municipio El Hatillo de Caracas” - Tesis; Universidad de Nueva Esparta; Venezuela;
Caracas; 118 p. La magnitud de este problema es refrendada por el enorme número de peatones que diariamente en todas partes del mundo son embestidos por un automotor, pasando a ser un número más en las negras estadísticas. De todo esto nace lo que se conoce como la ingeniería de carreteras, para intentar abarcar y resolver todos los problemas que se presentan en torno a este tema. Ya que entre el siglo XVII y XVIII, la prosperidad de los países, las necesidades comerciales y el incremento constante del tráfico de viajeros dieron lugar a un nuevo auge en la construcción de carreteras. Con el objetivo de Diseñar, desarrollar una propuesta de mantenimiento correctivo general de la Calle El Progreso ubicada Municipio El Hatillo de Caracas. Llegando a las siguientes conclusiones: -
Una buena vía de comunicación siempre debe contemplar el buen funcionamiento de todos sus elementos estructurales, por lo que un buen mantenimiento de los mismos a tiempo, viene a ser la clave para garantizar buenos niveles de servicios en las carreteras y vías.
-
Dada
la importancia
que
representan
las
vías
de
comunicación en nuestro país, hubo la necesidad y la inquietud de realizar este proyecto y adentrarme en esta problemática como un aporte y como integrante de esta comunidad. Este
artículo
científico
tiene
la
finalidad
de
bridarnos
conocimientos básicos sobre los conceptos de mantenimiento de carreteras.
2.1.2. Antecedente nacional: RODRIGUEZ M., Wilder; “E xperiencia de estabilización de suelos arcillosos con cal y arena Eólica en la ciudad de Piura” - Tesis;
Universidad de Piura; Perú, Piura; 8p. Los suelos arcillosos son un
30
problema desde el punto de vista vial, ya sea para el diseño de una estructura de pavimento o cuando se encuentra como superficie de rodadura en un camino rural. El problema radica en que estos suelos tienen baja capacidad portante, alta plasticidad, son expansivos y difíciles de compactar por su elevada compresibilidad. Para el caso de las trochas carrozables, en donde el índice medio diario (IMD) es bajo, la política del sector transportes solo permite intervenciones que garanticen la transitabilidad de la vía. Los Gobiernos Locales y Gobiernos Regionales destinan buena parte de su presupuesto en la rehabilitación de estos caminos de tierra todos los años constituyendo un gasto total acumulado elevado pese a no tenerse estadísticas exactas. En nuestro país tenemos distintos caminos rurales sobre suelos arcillosos, especialmente en la sierra y selva. Estos suelos de baja capacidad portante varían su volumen con los cambios de humedad; por lo que en épocas de lluvias existen muchas dificultades para el transito vehicular. Las técnicas de estabilización de suelos nos brindan la posibilidad de recuperar suelos marginales, deformables, altamente plásticos y de bajo valor de soporte. Asimismo, se puede proporcionar cohesión a suelos granulares resistentes pero inestable. Según el tipo de suelo a tratar, la estabilización puede ser de distintos tipos. El trabajo realizado tiene como objetivo principal presentar a modo de ejemplo las ventajas técnicas y económicas de la estabilización de las subrasantes arcillosas en el diseño de los pavimentos del futuro terminal terrestre de Piura, en donde se utilizó la cal y arena eólica como agentes estabilizantes. Los ensayos de granulometría, densidad, humedad, capacidad de soporte CBR, límites de atterberg e hinchamiento al adicionarse distintos porcentajes de cal útil vial y arena de origen eólico fueron realizados en el Laboratorio de suelos (LECM) de la Universidad de Piura. Con las estabilizaciones suelo-cal y suelo-arena se logró mejorar las características de la subrasante, pasando suelos de mala calidad como son los A-7-6(16) y A-4(4) a convertirse en suelos A-4(1) y A4(0) es decir de buena calidad. Llegando a las siguientes conclusiones y recomendaciones:
31
-
Para estos suelos estudiados, la estabilización con cal no permite lograr la disminución del IP a menos de 10 en el caso del suelo A-7-6 (16) y aunque se produce un aumento significativo del CBR de este suelo, no es aprovechable en su totalidad debido a que al permanecer como un suelo poco trabajable debiéndose especificar densidades de compactación bajas comparables con el 100% de la máxima densidad Proctor estándar.
-
En este proyecto los costos de los paquetes estructurales con tratamientos de subrasante de 3% de c.u.v y reemplazo de 50%
de
arena
eólica,
que
producen
modificaciones
comparables en los suelos arcillosos, son también similares económicamente. Pese al elevado costo de la cal comercial y el bajo costo de la arena eólica al encontrarse a pie de la obra. -
Teniendo en cuenta que nuestra red vial nacional esta compuesta por caminos de tierra en alto porcentaje es necesario buscar distintas alternativas de solución para estos caminos con bajo IMD de tal manera que la inversión sea con menor costo que los requeridos por un camino de asfalto o concreto. Suelo-cal o suelo-arena son una alternativa más, que deberá
evaluarse
con
tramos
de
prueba
en
distintas
condiciones para su mejor comprensión y uso masivo.
-
No se puede descartar ningún estabilizante pues la selección de la mejor alternativa estará en función de un análisis técnico económico. Se debe conocer muy bien las características geotécnicas y geológicas del suelo, propiedades del suelo que se desea mejorar, niveles de mejora aceptables, accesibilidad de la vía, cercanía a estabilizantes naturales, etc.
Este artículo científico lo elegimos porque, tiene la finalidad de brindarnos información sobre experiencias de estabilización de suelos arcillosos con cal.
32
2.1.3. Antecedente local: AGUIRRE MELGAR, Daniel et al; “Suelos Arcillosos” – Articulo de Investigación; Universidad Alas Peruanas; Perú, Huancayo; 12p. Las
principales
peculiaridades
de
los
suelos
arcillosos
en
su
comportamiento como material estructural derivadas de su estructura y composición se pueden resumir en los siguientes puntos: -
Comportamiento diferente según el nivel de humedad.
-
Afinidad por el agua, manifiesta en mayor o menor grado según su mineralogía.
-
Inestabilidad volumétrica.
-
Baja resistencia y capacidad portante.
-
Baja permeabilidad.
-
Compresibilidad dependiente del tiempo de aplicación de la carga.
Tratamiento de suelos arcillosos con Cal, son los siguientes procesos: -
-
Estabilización de sub-base -
Escarificación y pulverización.
-
Esparcido de cal.
-
Mezclado y mojado preliminar.
-
Curado preliminar.
-
Mezclado y mojado final.
-
Compactación.
-
Curado final.
Estabilización de base -
Escarificación y pulverización.
-
Esparcido de cal.
-
Mezclado y humedecimiento.
-
Compactación.
-
Curado.
Este artículo científico tiene la finalidad de bridarnos conocimientos básicos sobre los conceptos de estabilización de suelos arcillosos con cal y sus respectivos procesos.
33
2.2. BASES TEÓRICAS: 2.2.1. “Estabilización de suelos arcillosos con cal y cemento” Llamamos estabilización de un suelo al proceso mediante el cual se someten los suelos naturales a cierta manipulación o tratamiento de modo
que
podamos
aprovechar
sus
mejores
cualidades,
obteniéndose un firme estable, capaz de soportar los efectos del tránsito y las condiciones de clima más severas. Se dice que es la corrección de una deficiencia para darle una mayor resistencia al terreno o bien, disminuir su plasticidad4. La estabilización de suelos arcillosos con cal y cemento, se da cuando existe la necesidad de incrementar la resistencia, durabilidad o mejorar la trabajabilidad de suelos de fundación y componentes estructurales del pavimento más allá de sus condiciones naturales es un reto permanentemente en la ingeniería vial para optimizar el uso de los materiales. Por ende el mejoramiento de las propiedades físicas de un suelo a través de procedimientos químicos (cal y cemento) se denomina estabilización, que se determina mediante el ensayo CBR5. 2.2.1.1. Ensayo CBR. Describe el procedimiento de ensayo para la determinación de un índice de resistencia de los suelos denominado valor de la relación de soporte, que es muy conocido, como CBR (California Bearing Ratio). El ensayo se realiza normalmente sobre suelo preparado en el laboratorio en condiciones determinadas de humedad y densidad; pero también puede operarse en forma análoga sobre muestras inalteradas tomadas del terreno. · Este índice se utiliza para evaluar la
4
ING. GIRON URETA, María; “Estabilización de suelos ”, Huancayo, julio - 2013, Diap. 4. MSC. ING. MENÉNDEZ ACURIO, J. Rafael; “Ingeniería de Pavimen tos – Estabilización y Reciclado”, Setiembre – 2012, p 19. 5
34
capacidad de soporte de los suelos de subrasante y de las capas de base, sub-base y de afirmado 6. 2.2.1.2. Dosificación de cal. En el caso de los tratamientos con cal, sus aplicaciones son muy variadas, por lo que no hay una metodología única para su dosificación. Siempre hay que tener en cuenta los siguientes principios o conceptos: -
En primer lugar , el porcentaje necesario de cal dependerá de cuales son los objetivos: secado, modificación o estabilización. En determinados casos se buscaran varios de estos objetivos a la vez y, por lo tanto, habrá que diseñar la formula de trabajo que logre alcanzarlos.
Dicho
porcentaje
siempre
debe
especificarse sobre masa de suelo seco. -
En segundo lugar , el porcentaje mínimo de cal dependerá de las exigencias para la capa tratada: terraplenes y desmontes, formación de explanadas, etc7.
2.2.1.3. Dosificación de cemento. La dosificación de un suelo estabilizado con cemento para una explana tiene como objetivo obtener la combinación optima de cemento, cemento, suelo, agua, y en su caso, aditivos, que cumpla las especificaciones técnicas fijadas sobre sus características en estado fresco y endurecido. La dosificación debe tener en cuenta además las condiciones de ejecución, especialmente la trabajabilidad, la calidad pretendida y la economía de la obra. La dosificación de los suelos estabilizados con cemento comprende varias fases:
6
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA, “ California Bearing Ratio (CBR) ”, Lima, Marzo 2006, p 01. 7 INSTITUTO ESPAÑOL DEL CEMENTO Y SUS APLICACIONES, “Manual de Estabilización de Suelos con Cemento o Cal”, España, Madrid – 2003, p 61.
35
-
Definición y caracterización de los materiales que componen el suelo estabilizado con cemento.
-
Determinación en el laboratorio de la formula de trabajo con las proporciones de los distintos materiales.
-
Comprobación y ajuste de la fórmula de trabajo en obra8.
2.2.1.4. Tipo de suelo Arcilloso. Los principales tipos de suelos arcillosos son los siguientes: -
Caolinita: es silicato de aluminio hidratado formado por la descomposición de feldespato y otros silicatos de aluminio. Esta descomposición se debe a los efectos prolongados de la erosión.
-
Montmorillonita:
Es
un mineral del
grupo
de
los silicatos, subgrupo filosilicatos y dentro de ellos pertenece a las llamadas arcillas. Para cimentación de construcciones es uno de los terrenos en los que se deben tomar más precauciones debido a su carácter expansivo9.
2.2.2. Clasificación del suelo MCT Debido a las incompatibilidades verificadas a lo largo de los años entre los resultados obtenidos por las clasificaciones tradicionales en los países de climas tropicales y el comportamiento geotécnico en campo se vio la necesidad de obtener una clasificación especialmente desarrollada para los suelos tropicales. Con la finalidad de mejorar la identificación y la caracterización de los suelos tropicales, al inicio de la década de los 80, Nogami y Villibor propusieron un nuevo sistema de clasificación denominado Miniatura Compactada Tropical (MCT).
8
INSTITUTO ESPAÑOL DEL CEMENTO Y SUS APLICACIONES, “Manual de Estabilización de Suelos con Cemento o Cal”, España, Madrid – 2003, p 66. 9 JUAREZ BADILLO – RICO RODRIGUEZ, “ Mecánica de Suelos – Tomo I ”, México, p 41
36
La clasificación MCT desarrollada en Brasil, específicamente para suelos tropicales no se basa en las propiedades índices (límites de Atterberg, distribución granulométrica) como si lo hacen las clasificaciones tradicionales, se basa en ensayos de laboratorio de compactación y pérdida de masa por inmersión en agua de cuerpos de prueba compactados y de dimensiones reducidas (Nogami & Villibor, 1981). El método utiliza muestras de prueba compactadas de dimensiones reducidas de 5 cm de diámetro y 5 cm de altura para calificar propiedades fundamentales de los suelos como contracción, permeabilidad, expansión, coeficiente de penetración del agua, cohesión, capacidad de soporte y las familias de curvas de compactación. En esta clasificación, se propusieron dos grupos de suelos que pueden presentar comportamiento laterítico (L) o comportamiento no laterítico (N), subdivididos en siete subgrupos así (Tabla 3): - Arenas lateríticas (LA) - Suelos arenosos lateríticos (LA’) - Suelos arcillosos lateríticos (LG’) - Arenas no lateríticas (NA) - Suelos arenosos no lateríticos (NA’) - Suelos sedimentarios no lateriticos (NS’) - Suelos arcillosos no lateríticos (NG’)
37
De acuerdo con Fernandes (2006) estos grupos presentan las siguientes características:
Arenas lateríticas (LA): En este grupo están incluidas las arenas con pocos finos, de comportamiento laterítico, típicas del horizonte B de los suelos cohesivos pedológicamente como arenas de cuarzos Suelos arenosos lateríticos (LA’):
Suelos típicamente arenosos y constituyentes del horizonte B de los suelos cohesivos pedológicamente en Brasil para lato suelos arenosos y suelos podzólicos o podzolizados arenosos. Estos suelos más allá de la presencia de los matices rojos y amarillos, presenta cortes firmes (poco o nada erosivos), nítidamente trincados, cuando se exponen a la intemperie. Suelos arcillosos lateríticos (LG’):
Este grupo está formado por arcillas y arcillas arenosas, que constituyen el horizonte B de los suelos cohesivos pedológicamente como latosuelos, suelos podzólicos y tierras bien estructuradas. Cuando presentan porcentajes de arena elevadas, tienen un comportamiento semejante a los suelos del grupo LA’.
Arenas no lateríticas (NA): Los suelos pertenecientes a este grupo son las arenas, materiales sedimentarios y combinaciones de arenas y sedimentos, en los cuales los granos son constituidos esencialmente por cuarzos y micas. Prácticamente no posee finos arcillosos cohesivos sedimentarios caoliníticos. Suelos arenosos no lateríticos (NA’):
Compuestos granulométricamente por combinación de arenas con cuarzos (o de minerales de propiedades similares) con finos que
38
pasan el tamiz de 0.075 mm, de comportamiento no laterítico. Generalmente los tipos más representativos son los suelos saprolíticos originados de rocas ricas en cuarzo tales como granitos, neis, areniscas y cuarzos impuros.
Suelos sedimentarios no lateriticos (NS’): Este grupo comprende los suelos saprolíticos areno-sedimentarios, resultantes del intemperismo tropical de rocas metamórficas y volcánicas, de constitución predominante de feldespatos, micas y cuarzos. La variedad más rica es las arenas provenientes de cuarzos, que pueden tener características mecánicas e hidráulicas que se aproximan a los suelos del grupo NA’. Suelos arcillosos no lateríticos (NG’):
Este grupo comprende los suelos saprolíticos arcillosos, provenientes de rocas sedimentarias arcillosas o cristalinas pobres en cuarzo y ricas en anfibolitas, piroxenos y feldespatos cálcicos. La clasificación de este grupo son suelos superficiales pedogénicos no lateríticos, como lo son vertisuelos y suelos transportados Con el fin de generar un ábaco de clasificación (Figura 8), podemos observar la distribución de estos suelos en un gráfico que combina el coeficiente c’ el cual está asociado a la arcillosidad del suelo y el índice e’ que se refiere al carácter laterítico del suelo. Para determinar estos valores son necesarios los ensayos de Mini-MCV y pérdida de masa por inmersión (Fernandes, 2006)
39
De acuerdo con Barroso (2002), el método MCT se aplica solamente a los suelos que presentan, como mínimo, un 95% de material que pasa el tamiz de abertura nominal igual a 2 mm, teniendo en cuenta las dimensiones reducidas del cilindro de compactación Mini-MCV. Vermatti (1988) propuso la utilización de un equipo semejante al MCV, desarrollado por Parsons (1976), para el estudio de las características de los suelos granulares. Este autor estudio suelos que pueden pasar totalmente o tener una parte retenida en el tamiz de abertura igual a 2 mm. Fue presentada una propuesta de modificación de la clasificación MCT, incluido un ábaco de clasificación, o grupo de suelos transicionales (T), de acuerdo como se muestra en la Figura 9. El ábaco presentado por Vermatti (1988) fue denominado MCT-M (M de modificado). Se puede observar en el ábaco que los suelos transicionales ocupan una faja intermedia entre los suelos que presenta comportamiento laterítico y no laterítico.
40
Con el fin de simplificar los ensayos necesarios para la clasificación de los suelos, utilizando menor cantidad de muestra y equipamiento más simple, y obtener resultados coherentes de acuerdo al comportamiento geotécnico real de los suelos, se desarrolló un nuevo procedimiento denominado MCT rápido o Método de las Pastillas propuesto por Nogami y Villibor (1994). El ensayo consiste básicamente en el moldeo de cuerpos de prueba en forma de “pastillas” en un anillo de acero inoxidable con dimensiones de 20 mm de diámetro y 5 mm de altura y tomar las medidas de contracción (Ct) y penetración (consistencia) de las pastillas. Éste procedimiento da valores de contracción diametral y penetración después de la absorción de agua de especímenes de suelo que se introducen en las ecuaciones (1) y (2), para luego determinar el tipo de suelo con la ayuda del gráfico de clasificación MCT Nogami et al (1996) (Figura 10). Para valores de contracción entre 0.1 y 0.5 mm c’ = (log10 Ct + 1)/0.904 _____________ (1)
41
Para valores de contracción mayores o iguales a 0.6 mm c’ = (log10 Ct + 0.7)/0.5 _____________ (2) La clasificación del suelo se determina a partir del gráfico de clasificación de método de las pastillas presentado en la Figura 10.
En el año 2002, Godoy y Bernucci propusieron modificaciones al método de las pastillas presentado por Nogami y Villibor (1994). Dentro de los cambios de destaca la mudanza de las dimensiones de las pastillas utilizadas en los ensayos que en estos casos posee 35 mm de diámetro y 10 mm de altura. Otra importante modificación realizada a este método es la utilización de un minipenetrómetro para obtener los valores de penetración, que resulta con una menor interferencia en los resultados por parte del operador. El minipenetrómetro está compuesto por un cono con una abertura de 60° y pesos de 10 y 30 gramos. Según los autores este método es la principal propuesta de ensayo en la cuantificación del fenómeno de irreversibilidad adquirida, total o
42
parcialmente, de los suelos lateríticos, realizada de una manera expedita. La clasificación se realiza a través de la guía de identificación de suelos tropicales presentada en la Tabla 4.
La metodología de clasificación usada es la siguiente:
Moldeo: La fracción de suelo que pasa el tamiz No. 40 es humedecida y espatulada. Se moldean pastillas en anillos de 20 mm de diámetro y 5 mm de altura y se llevan a secar a 60ºC durante 24 horas.
Contracción diametral: Después del secado, se mide la contracción (C) de las pastillas por la variación en su diámetro y se determina el c´.
43
Reabsorción de agua: Los anillos son rehumedecidos en placa porosa saturada durante dos horas. Se observa la expansión, el fisuramiento y el debilitamiento. Este último es evaluado por la penetración de una punta de acero de diámetro de 1,25 mm y una masa de 10 g en la pastilla saturada. La determinación del grupo a partir de esta clasificación expedita muestra en la Tabla 5.
44
2.2.3. “Mantenimiento de carreteras” El mantenimiento de las carreteras a través de la empresa privada debido a que por medio de estas se descentraliza y esto ayuda a realizar trabajos específicos. Ese es el éxito del mantenimiento por contrato debido a que los contratistas deben hacer trabajos específicos, así también proveer del material y mano de obra necesaria para poder ejecutar el trabajo de conservación de redes viales pavimentadas y no pavimentadas; por otro lado para la reducción de costos en el mantenimiento se contrata personal del área, ya que se minimizan los costos de mano de obra, esto ayuda tanto a las personas de la región como al contratista 10. El mantenimiento vial consiste en prever y determinar las fallas, daños e imperfecciones que se presentan en una determinada vía y en cada uno de los elementos que la componen, para así rehabilitarla de una manera óptima y con una previa planificación con la finalidad de sostenerla en el tiempo mejorando así su calidad y nivel de servicio para el beneficio de sus usuarios, proporcionando comodidad, seguridad y económica en la circulación de los vehículos que utilizan los caminos11. El mantenimiento de una carretera consiste en prever y solucionar los problemas que se presentan, a causa de su uso, y así brindar al usuario el nivel de servicio para el que la carretera fue diseñada. La vida de un camino está en función de una adecuada respuesta al mantenimiento para prolongar su vida útil 12. 2.2.3.1. Fallas Un pavimento puede presentar fallas debido a múltiples razones: desde una construcción deficiente, mal diseño, materiales defectuosos o mal aplicados, pero la falla principal se provoca en las profundidades de la estructura GRACIAS PINEDA, Guillermo A. “Análisis del mantenimiento de car reteras a través del fondo vial por medio de empresas privadas en la republica de Guatemala – Tesis”, octubre de 1999, p 12 – 13. 11 ZERPA, CH. GUSTAVO, “Plan de mantenimiento correctivo general de la carretera El Progreso ubicada en el Municipio El Hatillo de Caracas – Tesis”, CARACAS 2012, p 23 10
12
Concepto de Mantenimiento Vial Disponible en la web: carreterasyvias.blogspot.com
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de un pavimento. El drenaje, de acuerdo a las estadísticas de la AASHTO el 60% de los Pavimentos falla por deficiencias en este concepto. Esta afirmación se aplica en todo tipo de pavimentos, desde lotes de estacionamiento de
tráfico
ligero,
en
calles
y
vialidades
y
en
estacionamientos de camiones y tráileres, donde el problema se vuelve más grande 13. Fallas o agrietamientos superficiales tipo piel de cocodrilo. Corresponden a agrietamientos de la carpeta de rodamiento, que en casos simples, no se manifiestan con hundimientos o desplazamientos de las capas que conforman la estructura del pavimento 14. 2.2.3.2. Diseño estructural de un pavimento Lo podemos definir como una estructura que se diseña y se forma mediante un conjunto de capas construidas sobre el suelo de fundación, con la finalidad de ser utilizado como una superficie apta para el libre tránsito de vehículos de tipo liviano, pesado y comercial; y donde la circulación se hace de manera rápida, confortable, segura y económica 15.
Fig. N° 01: Estructura de un Pavimento Flexible
2.2.3.3. Superficie de rodadura
ING. LOPEZ SANCHEZ, Eduardo; “Fallas en los Pavimentos Flexibles y Rígidos”, Puebla – México, 2006, p 02. 14 OFICINA TECNICA INGENIRO JOSE HEREDIA & ASOCIADOS C.A., “Clasificación de las Fallas de Pavimentos Flexible y Rígidos”, p 02 15 ING. NAKANDAKARE SANTA, Julio; “Diseño de Pavimentos”, Huancayo – 2011, Diap. 02 13
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La superficie de rodadura viene a ser la subrasante cuando la carretera solo es afirmada. La subrasante es el soporte de la estructura de pavimento y representa uno de los problemas más complejos de entender. El efecto de la sub rasante influye en la definición del trazo y las dimensiones de la estructura del pavimento, así como los trabajos de mantenimiento que serán requeridos durante la vida útil del pavimento16.
2.2.4. Administración de la Red de Carreteras a Escala Mundial A continuación se presenta una revisión relativa a la gestión administrativa de las carreteras a escala mundial, la cual permite definir el estado del arte en cuanto a modelos de gestión administrativa de las organizaciones encargadas de la gestión del mantenimiento de carreteras. Es de interés para la presente investigación conocer las diferentes estructuras organizativas de las organizaciones encargadas de la gestión del mantenimiento de carretera en el ámbito mundial, así como también la descripción breve de las funciones que por su relevancia se consideren destacar. El propósito de la presente Tesis de Pre – Grado es la elaboración de una propuesta de un MGAMC basada en los aspectos en los que se sustentan las acciones de otras organizaciones de los cuales les permite abordar problemas que son comunes y que afectan el desarrollo del MGAMC. Es por ello que a continuación de la gestión de mantenimiento en algunos países del mundo y se presentan las funciones y aquellos que afectan la elaboración de la propuesta del MGAMC.
2.2.5. Países de Europa Con la creación de la Unión Europea surge un nuevo factor supranacional en el proceso de gestión de redes de carreteras. La Unión Europea definió en 1991 una red transeuropea de carreteras 16
MSC. ING. MENÉNDEZ ACURIO, J. Rafael; “Ingeniería de Pavimentos – Suelo de Fundación y Subrasante”, Setiembre – 2012, p 19.
47
(Transeuropean Road Netword, TERN) compuesta en su mayor parte por carreteras ya existentes, mas algunas de nueva construcción, y han establecido para sus logros unos objetivos de calidad a conseguir para el año 2010, año en que se espera contar con una red de 58.000 Km. Entre los logros de calidad planteados esta la construcción y mejora de las carreteras, esta serán realizadas por los Estados miembros de la Unión Europea, para lo cual el Parlamento Europeo ha sido de una ayuda económica (Kraemer; Pardillo; Rocci; Romano; Blanco; Del Val, 2003). La administración central o estatal de cada país, será la que se encargue de asumir la gestión de las carreteras. La red nacional es relativamente menor que la red total de carreteras de cualquiera de los países de miembros de la unión. Esta situación se evidencia en la Tabla 1.
En el 2004, la Directiva del Parlamento Europeo, eleva una propuesta relativa a la elaboración de normas comunes para determinados transportes de mercancías por carretera. Esta propuesta tiene como objetivo. “Indicar las medidas necesarias para crear una política global y coherente que garantice el desarrollo de un transporte de carretera de calidad, mas seguro y mas competitivo” (COM, 2004, 47). Cada vez aumenta la necesidad de incrementar la seguridad en las carreteras, se hace entonces imprescindible la adopción de medidas de protección tanto de los trabajadores como de los usuarios de carretera.
48
El enfoque de la Directiva del Parlamento Europeo se orienta hacia la búsqueda de mayor seguridad en las carreteras que integran a los países de la Unión Europea. La comisión realiza, un planteamiento global que incorpora medidas sobre la seguridad en la carretear, la competencia y los aspectos económicos y sociales que ello implica. La gestión administrativa La gestión administrativa del mantenimiento de carreteras de los países integrantes de la Unión Europea se caracteriza porque dentro de la administración central existe un organismo similar al de la Dirección General de Carreteras Españolas, este organismo se encarga de la planificación, proyecto, construcción, conservación y exploración de la red viaria de la comunidad. Con el transcurrir del tiempo la administración ha recurrido a las empresas privadas para la realización de los proyectos de carreteras, así como también para la conservación y explotación de las mismas. Es competencia de la administración central de cada país las tareas de planificación y redacción de normativas, así como también la dirección y control de las empresas que se encargan de redactar los proyectos de la construcción y conservación de carreteras, con ello la administración ha podido reducir el personal y los gastos anuales. Motivado a que existen características generales para los MGAMC en los países que integran la Unión Europea, a continuación se destacan los esquemas organizativos de las organizaciones encargadas de la gestión de mantenimiento de carreteras y con base al enfoque de la Directiva del Parlamento Europeo referida a la adopción de medidas que ofrezcan carreteras más seguras, se procede a considerar para el análisis del MGAMC las últimas estadísticas de muertes en carreteras. Reportadas en el lapso comprendido desde el año 2000 hasta el año 2005, así como también la variación porcentual de accidentes fatales ocurrida entre el año 2004 y 2005.
49
2.2.5.1. Gran Bretaña En Gran Bretaña la organización Highways Agency es la encargada de la gestión y conservación de la red vial principal, conformada por 11.000 Km. De carreteras divididas en autopista (3000 Km.) y carreteras principales (8.000 Km.). A través de estos 11.000 Km. de carreteras se mueven el 60% de tráfico pesado y el 30% del tráfico total. Las carreteras restantes representan el 96% y están a cargo de la administración local, a través del Departamento del Transporte, que trabaja bajo la modalidad de contratos a medio plazo con la participación de agencias privadas (Martínez,
2001).
La
estructura
organizativa
Departamento del transporte se muestra en la Figura 3.
del
50
El objetivo del Departamento del Transporte es conseguir acuerdos que permitan un Sistema de Transporte eficiente que satisfaga las necesidades individuales y de los negocios, teniendo en cuenta el salvaguardar el medio
51
ambiente. A la vez se encarga de la supervisión de la seguridad en el transporte, de la elaboración de estrategias del Gobierno en el área del transporte, la repartición de las mismas en el contexto de la policía, y de la gerencia de la relación entre las diferentes agencias. Las funciones de las agencias involucran la inspección de las carreteras, la conservación periódica, la gestión general de la red y la posibilidad de contratar para obras de mayor envergadura. El ingreso del sector privado a la actividad de gestión de las carreteras con sus contribuciones propias permite disminuir las inversiones que para estos efectos realiza el sector público, así como también aumenta el nivel de exigencia sobre la disminución del impacto ambiental. Trabajar con estas agencias tiene la ventaja que la empresa privada para ser competitiva debe usar tecnología de última generación y mantener actualizada la estructura de la organización; este aspecto es de relevancia para que reporten trabajos de calidad. En el caso particular de Inglaterra (Gobierno del Reino Unido, 2006), existe el sistema de creación de Entes Públicos que son agencias constituidas y dedicadas a la gerencia de la construcción y al mantenimiento de las carreteras. Estas agencias reciben sus recursos de los presupuestos generales del Estado y se les da libertad de endeudamiento, lo cual facilita las posibilidades de contrataciones y de hacer grandes inversiones sin que éstos vayan a recargar los presupuestos generales. Es de gran importancia para las agencias la posibilidad de que se les brinde la oportunidad de participar en la explotación de las carreteras mediante la creación de peajes
52
lo cual va en beneficio de su capacidad financiera, mientras que el Estado se beneficia del uso de tecnología de ultima generación así como de también de la Estructura Organizativa del Sector Privado. Un ejemplo de aplicación de este sistema es España, donde existe el GIF (Gestor de Infraestructuras Ferroviarias). En cuanto a la necesidad planteada por la Unión Europea de ofrecer carreteras más seguras, en la Figura 3 se aprecia la existencia de la Dirección de la División Regional y Local de la Policía de Transporte, así como también la Dirección de Seguridad de Carreteras de Vehículos, las cuales deberían estar presentes en la estructura organizativa de la organización encargada de transporte, ya sea dirigida por la vigilancia o por una policía de transporte. Por otro lado está presente la Dirección de Investigación de Transporte Regional Local. La existencia de una Dirección de Investigación en el MGAMC permite al desarrollo de investigaciones orientadas al estudio profundo de una problemática determinada, cuyo resultado permitirá aportar soluciones
a
un
problema
específico
inherente
al
mantenimiento de carreteras. 2.2.5.2. Bélgica. En Bélgica el mantenimiento, la seguridad y el transporte de las carreteras está a cargo del Ministerio de Infraestructura y el Ministerio del Transporte. En algunas de sus regiones poseen la descentralización de las funciones, estas regiones son: Flanders, Wallonia y Brusells. Un hecho a destacar, es que en la actualidad Bélgica posee el mayor porcentaje de muertes por millón de todos los países de la Unión Europea, en el orden de 122 muertes por millón de habitantes. (Ministerio del Transporte de Bélgica,
53
2006), es por ello que se ha planteado como objetivo disminuir en un 50% este indicador. La administración de la infraestructura del transporte es de tipo descentralizada, en cada región existen estructuras responsables de la misma tal como se muestra en el organigrama de la Figura 4. Como este país es el que posee el problema con mayor gravedad, se presenta su estructura organizativa como Modelo de referencia para el desarrollo de la propuesta en la presente tesis. Existe interés en el Ministerio del Transporte de Bélgica en disminuir el índice de muertes por millón de habitantes y para abordar este problema se ha propuesto como alternativa de mejora la revisión de la estructura organizativa y la descentralización de las responsabilidades inherentes a la seguridad en las carreteras, para lo cual cuenta con dos organismos, como son el Comité Interministerial de Seguridad en las Carreteras y la Comisión Federal sobre Seguridad en las Carreteras. Este aspecto es de interés a considerar en la propuesta a del MGAMC a desarrollar ya que el modelo actual de Bélgica, mostrado en la Figura 4, como organización responsable de la gestión de las carreteras es también la que ejerce el control sobre la responsable de brindar la seguridad de las mismas. Se plantea como alternativa de solución la descentralización de esta última función.
54
2.2.5.3. Francia. La organización encargada de la gestión administrativa del mantenimiento de carreteras está a cargo de el Ministerio del
55
Transporte (Gobierno de Francia, 2006), a través de la Dirección General de Ruta. La gran mayoría de las carreteras nacionales son gerenciadas por las autoridades locales. Los Departamentos otorgan asistencia financieras a las regiones. En la Figura 5 se muestra el esquema organizativo de la Dirección General de Ruta en Francia, que cuenta con los recursos tecnológicos actualizados. Las funciones principales de la Dirección General de ruta son: a. Planificar los mantenimientos de las vías que requieran mantenimiento mayor. b. Regulación del transporte. Francia ha pasado entre los años del 2000 al 2004 por los siguientes índices de porcentajes de muertes por millón de habitantes (Ministerio de Transporte de Francia, 2006): 138, 138, 129, 102 y 93 respectivamente, motivo por el cual es prioridad del gobierno la implementación de un sistema en el cual se contemplen penalizaciones. Que ha comenzado en Luxemburgo y espera extenderse a todo el país. Con este sistema se espera contribuir a disminuir el índice de muertes por millón de habitantes en las carreteras. Francia en el 2004, ocupa el segundo lugar de países de la Unión Europea que deben mejorar este indicador y está reciente el sistema implementado.
56
En el organigrama mostrado en la Figura 5, la creación de las
Subdirecciones
se
separan
las
funciones
de:
Planificación, Concesión de obras, inversión en obras públicas y gestión de la investigación. La creación de estas subdirecciones son de interés para la formulación de la propuesta del MGAMC a desarrollar en el presente trabajo. En la Subdirección de Planificación se incluyen las funciones inherentes con la planificación y presupuestos de obras. En la subdirección de concesión de obras se incluyen las
57
funciones inherentes a la elaboración de proyectos viales y el control de calidad y en la subdirección de la gestión de investigación se realizan investigaciones inherentes a la vialidad, políticas técnicas, servicios, usuarios y seguridad de carreteras. Todos estos aspectos considerados de gran importancia para la elaboración de estrategias a seguir por la organización encargada de la gestión de mantenimiento de carreteras para la solución de problemas particulares.
2.2.6. Países de Iberoamérica En los países de Iberoamérica el enfoque de la gestión de las carreteras está dirigido hacia mejoras en las carreteras motivadas a falta de mantenimientos de las mismas. En el Congreso de la Asociación Mundial de las Carreteras (PIARC, 2005), se recomienda a los países de Iberoamérica abordar a las mejoras de las vías de los países subdesarrollados y permitir el acceso de los servicios a todas las comunidades para poder brindar así carreteras más seguras. A continuación se presenta la organización encargada de la gestión del mantenimiento de carreteras en algunos países de Iberoamérica cuya selección ha sido realizada basada en que sus administraciones, al igual que la de Venezuela, pertenecen a la Asociación Mundial de la Carretera (PIARC). 2.2.6.1. Chile En Chile, el organismo encargado de la supervisión y planificación de la vialidad es la Dirección de Vialidad (Gobierno de Chile, 2005), el organigrama del mismo se muestra en la Figura 6. Se realiza el mantenimiento de las carreteras mediante la adjudicación de contratos a la empresa privada donde ella se ajusta a las especificaciones técnicas y nivel de exigencia que se le otorga en los documentos entregados al momento de realizar la licitación.
58
En el trabajo “Análisis del Funcionamiento de las Etapas Previas del Procedimiento de Evaluación del Impacto Ambiental”, se señala que el sistema se ha ha mostrado eficiente a lo largo de los años que lleva en funcionamiento, habiéndose obtenido niveles de cumplimiento del 95%. Además el Sistema de Gestión ha conseguido un equilibrio entre la administración, la empresa responsable de la conservación y los usuarios de la vía (Cáceres, Nofuentes, Membrillo. 1997). Se evidencia que el sistema ha considerado tres vertientes de un equipo que conforman el macro: la administración, la responsabilidad de la conservación y el usuario. Luego de los resultados obtenidos en Chile, es conveniente entonces la consideración de estas tres vertientes en la formulación de la propuesta del MGAMC a desarrollar en el presente trabajo. En conclusión, el sistema ha considerado constituir agencias especializadas en la construcción y el mantenimiento de las vías; utilizan recursos públicos y pueden endeudarse para hacer contrataciones y otras inversiones sin modificación de los presupuestos generales. A estas agencias se les permite explotar las carreteras pero beneficiando al Estado con tecnología avanzada. Esta relación productiva Estado – Agencias para el mantenimiento de vías ha tenido excelentes resultados en diferentes países tales como Gran Bretaña y España.
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2.2.6.2. España. España es un país perteneciente a la Unión Europea con evidente eficacia en la gestión del mantenimiento de sus carreteras, posee 407.030 Km2 de extensión territorial, su inversión en transporte representa el 0,43% del PIB por debajo. Un total de 163.000 kilómetros conforman la Red de Carreteras de España, de los cuales 24.000 Kilómetros de carreteras de titularidad estatal son gestionados por la Dirección General de Carreteras del Ministerio de Fomento; 70.500 kilómetros corresponden a Redes a cargo de las Comunidades Autónomas; 69.000 Kilómetros corresponden a redes de las Diputaciones Provinciales o Cabildos Insulares. En España, a partir del año 1980 dejó de ser responsabilidad de la administración central, las carreteras de las
60
comunidades autónomas, a éstos corresponden 60.000 Km. de carreteras (Martínez, 2001). Éstas son carreteras de interés provincial o local; motivo por el cual han pasado a estas comunidades dichas competencias. De igual manera, a las carreteras de interés provincial o local les corresponde la gestión a las diputaciones provinciales o locales. La gestión de la administración central se trabaja mediante la licitación de contratos de conservación integral. En este tipo de contratación las administraciones asumen con sus propios medios los costos de personal y maquinarias, la adquisición de materiales y la colaboración puntual de empresas privadas en aquellas obras que exijan el concurso de
equipos
específicos
determinados,
que
por
su
especialización y características no se disponen en dicho servicio (Martínez, Ob. cit). Este tipo de contratación presenta la ventaja de que la adjudicataria pone a disposición de la administración algunos recursos humanos, tecnológicos y oficinas en terrenos de la administración con la finalidad de realizar en conjunto el mantenimiento de carreteras. Así como también con la realización de contratos de segunda generación con los cuales se implementa un sistema de control y abono de la conservación contratada en función del nivel de calidad alcanzado definido por unos estándares de conservación deseables (Martínez, Ob. cit). La Dirección General de Carreteras del Ministerio de Fomento en el año de 1996 publica un documento donde aporta la información necesaria para llevar a feliz términos las tareas de conservación y explotación de carreteras en España.
El
documento
lleva
por
nombre
“Gestión
Sistemática del Mantenimiento” y es conocido en forma abreviada por “GSM” (Ministerio de Fomento de España,
61
1996). Cada provincia realiza su contratación cumpliendo siempre la gestión de la carretera con lo establecido en la GSM. Es común en España encontrar que para el desarrollo de las redes arteriales en áreas metropolitanas, la administración central participa mediante el establecimiento de convenios entre la administración central con las administraciones regionales y locales. En los que el Estado es el ente financiero de gran parte de la obra y se encarga de la planificación de la misma y las otras administraciones brindan su colaboración. Estos aspectos se consideran de interés ya que permite a la administración regional mejorar sus redes viales sin el incremento del presupuesto regional. Es decir afecta la propuesta a desarrollar ya que estimula a considerar la relación que pueda existir entre la administración central y la administración regional. Es de interés para la presente investigación la definición de las estructuras y de las dependencias señaladas en la figuras 7, 8 y 9. A este respecto se tiene: La Dirección General de Carreteras (DGC) es el órgano dependiente del Ministerio de Fomento, encargado de gestionar y controlar todos los proyectos de nuevas carreteras, realiza los planes, estudios e informes, elabora la Normativa Técnica, asegura y planifica un correcto control de las inversiones en la Red de Carreteras del Estado, desarrolla una actividad constante que se traduce en nuevos proyectos, el mantenimiento de la red existente o la elaboración de la Normativa Técnica. Para ello cuenta con los recursos destinados anualmente a dichos fines por los Presupuestos Generados del Estado. (Ministerio de
62
Fomento. Dirección General de Transporte, 2006). A continuación se señala las funciones que cumple esta Dirección, de las mismas se desarrolla un breve análisis de su connotación, y la razón por la cual deben ser consideradas en la formulación de la propuesta del MGAMC a desarrollar en el presente trabajo. a. Información continua, actualización, seguimiento y control de la situación y funcionamiento de la red de carreteras del Estado. Así como el análisis, diagnóstico y prognosis de la oferta vial y la demanda del transporte. Esta función permite mantener la información al día acerca del Estado y funcionamiento de la red. Mantenerse informado de esta situación es necesidad imperante de toda
organización
encargada
de
la
gestión
de
mantenimiento de carreteras, de allí que es un aspecto indispensable al considerar la formulación del modelo ya que se elabora la propuesta del MGAMC pensando en la interrelación interna de las diferentes dependencias que la integran. Esto permite establecer el flujo de información permanente y contínuo entre sus miembros. En la propuesta del MGAMAC a desarrollar se plantea la necesidad de mantener la información continua con respecto a la actualización, seguimiento y control de las carreteras para lo cual se hace necesaria la existencia de una unidad de seguimiento y control destinada a estos fines. De igual manera para cumplir con el análisis y el diagnóstico de la oferta vial y la demanda de transporte, se plantea la existencia de una Subdirección de Planificación y Programación.
63
b. La elaboración de la normativa básica de interés general y en particular la referida a la señalización y balizamiento de las carreteras. La elaboración de estudios e informes de carácter
técnico,
así
como
la
programación
de
transferencia tecnológica. Esta función es de carácter relevante ya que plantea por un lado la existencia de una normativa con la cual se logra actualizar la información enviada al usuario de la vía; y por otro lado regula la elaboración de informes técnicos y la programación de transferencia tecnológica. Esta información es indispensable para que pueda llevarse a cabo la función anterior referida a la información continua, seguimiento y control de la situación actual de las carreteras. Por estas razones es de interés considerar de la propuesta a desarrollar la existencia de una subdirección o departamento legal, así como también la creación de una subdirección de proyectos destinada a cumplir con esta función. c. La
coordinación,
programación
y
seguimiento
de
actuaciones viales con otras administraciones. Esta
función
permite
la
realización
de
trabajos
coordinados entre las diferentes administración, es así como también entre diferentes instituciones u organismos públicos. Permitiendo la unificación de esfuerzos y recursos tanto humanos como económicos. De allí que se considera de utilidad la inclusión de la misma en la propuesta del MGAMC a desarrollar, mediante la creación de una unidad que desarrolle esta función. Esta puede
64
estar integrada en una Unidad o Subdirección de Planificación y Programación. d. Planificación y seguimiento de relaciones internacionales en materia de carreteras. La
planificación
y
seguimiento
de
relaciones
internacionales en materia de carreteras es una actividad que no compete a las funciones que deben ser consideradas en la propuesta del MGAMC a desarrollar, esto es motivado a que las carreteras del Estado Lara son todas de interés nacional y no colindan con carreteras de otros países. e. La elaboración, seguimiento, supervisión y control de la planificación en general, de los planes sectoriales, así como de los estudios de planeamientos previos, informativos, de incidencia ambiental, incluso de redes arteriales, en el ámbito de su competencia. Esta actividad brinda la oportunidad de tener una visión completa acerca de la planificación general del Estado en materia de carreteras, de allí que se considera indispensable la inclusión de la misma dentro de la competencia de una Subdirección de Planificación y Programación. Esto permitirá integrar los planes o proyectos sectoriales, dentro de la planificación del Estado considerándose así la necesidad de recursos regionales dentro de los presupuestos nacionales. De allí también la necesidad de considerar la inclusión de una Unidad o Subdirección de Presupuesto dentro de la propuesta del MGAMC a desarrollar. f. La elaboración, explotación y actualización del inventario de características geométricas de la red de carreteras del
65
Estado. Así como la gestión para sucesión de los tramos de carreteras de la red que son sustituidos por nuevas infraestructuras. Esta función permite mantener la información actualizada acerca de la red vial. Esto se aprecia cuando se refiere a la elaboración y actualización del inventario de las características geométricas de la red de carreteras. Motivo por el cual debe estar incluida dentro de la propuesta, al ser consideradas las actividades por una Subdirección de Planificación y Programación. En cuanto a la explotación de las carreteras se refiere esta actividad debe ser considerada su inclusión dentro de la propuesta del MGAMC, ya permite la recuperación de la inversión realizada para el desarrollo del mantenimiento de la misma. Para lo cual se puede crear una subdirección dedicada exclusivamente para éste fin, esto es motivado a las implicaciones administrativas y legales en que debe incurrir la misma. En cuanto a la gestión para la sucesión de los tramos de carreteras que son sustituidas por nuevas vías, es una función que posee gran importancia ya que conlleva a la gestión de obras mayores o proyectos mayores que el cual traen como consecuencias mejoras en las carreteras. Ésta razón lleva a considerar la separación de esta función y la inclusión de las misma dentro de la propuesta del MGAMC en una subdirección específica, tal como puede ser una subdirección de construcción. g. La elaboración, seguimiento, supervisión y control de los anteproyectos y proyectos de las carreteras estatales.
66
Esta
actividad
fundamental
para
la
organización
encargada de la gestión del mantenimiento de carreteras, es por ello que afecta la propuesta a elaborar sobre el MGAMC, y se considera la inclusión de la misma dentro de las funciones correspondiente a la subdirección de proyectos permite el desarrollo de trabajos en forma coordinada con otras administraciones del Estado. h. La gestión y control de la construcción de nuevas infraestructuras, los acondicionamientos y rehabilitaciones de la red vial, así como la gestión y supervisión de la calidad, el seguimiento técnico y el control de las obras y sus incidencias. En esta función se encuentran acopladas varias actividades necesarias de considerar en la propuesta del MGAMC. En lo que respecta a la gestión y control de la construcción
de
nuevas
infraestructuras,
los
acondicionamientos y rehabilitación de la red vial; le corresponde a una subdirección o departamento de construcción. Por otro lado en cuanto a la supervisión de la calidad, ésta función lleva consigo a proponer la inclusión de una subdirección de calidad, a la cual se responsabiliza de la elaboración de estrategias que lleven al aseguramiento y cumplimiento de normas de calidad. En lo que respecta al seguimiento técnico, el control de obras y sus incidencias; son aspectos relevantes que conllevan al análisis de los resultados productos de dichas actividades,
y
la
correspondiente
elaboración
de
propuestas para implementar mejoras en función de los acaecimientos. De allí que esta actividad debe estar
67
presente en la propuesta del MGAMC, lo cual conllevará a contar con la presencia de una subdirección de carácter técnica. i. La conservación y mantenimiento del patrimonio vial, explotación y señalización de carreteras y sus servicios complementarios, así como el inventario de la seguridad vial, el análisis de accidentes, la vialidad invernal y las normas de actuación en las zonas de dominio publico, de servidumbre y afección de las carreteras. Esta función debe ser considerada dentro de la propuesta del MGAMC a desarrollar en el presente trabajo ya que su objetivo principal es la conservación y el mantenimiento de las carreteras. En referencia al inventario de la seguridad vial, la explotación de las carreteras, el análisis residente, la vialidad invernal y las normas de actuación en la zona del dominio público, de servidumbre y afección de carreteras, son aspectos que deben ser debidamente estudiados mediante investigaciones responsables que aborden estos temas y cuyos resultados reporten alternativas de solución a situaciones de particulares existentes en el Estado Lara. De allí surge la inquietud de incorporar en la propuesta del MGAMC, una Subdirección de Investigación la cual se responsabilice de formulación de estrategias que conlleve a la ejecución de proyectos de investigación orientados en dichas áreas estratégicas. j. La elaboración de planes y programas de seguridad vial en el ámbito de las competencias del Ministerio, así como los estudios, informes, coordinación y control de las carreteras en régimen de gestión directa.
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Esta función se vincula con las actividades a desarrollar por la Subdirección de Planificación y Programación y son inherentes a las actividades desarrolladas en un MGAMC. De allí la necesidad de considerar la inclusión de las mismas en la propuesta, así como la elaboración de los programas
de
actuación
y
de
los
presupuestos
correspondientes, así como el control y ajuste de los mismos. Esta actividad está considerada dentro de las que comprende
el
desarrollo
de
los
proyectos
de
mantenimiento de carreteras, de tal manera que se hace necesaria la existencia de la misma dentro de una Subdirección de Proyectos. k. La gestión de los asuntos relativos a la contratación, adquisiciones, expropiaciones y gastos de todo tipo, así como la iniciativa y propuesta de las disposiciones en materias de competencia. Para la realización de esta función es necesario el conocimiento de las bases legales, el cual permitirá la elaboración de proyectos en materia de su competencia. De allí la importancia de la existencia de un Departamento Legal de la propuesta del MGAMC a desarrollar en el presente trabajo. Éste permitirá contar con asesoramiento permanente evitando así en la medida de lo posible incurrir en errores en materia de expropiaciones, contrataciones, adquisiciones y demás gastos.
Para el desarrollo del MGAMC es necesario conocer mediante que estructura la DGC cumple con dicha
69
funciones, para ello la Dirección General de Carreteras tiene una estructura interna (Dirección de Carreteras de España, 2006), compuesta por dos tipos de servicios. Estos son: Los Servicios Centrales están estructurados, según el Real Decreto 1475/2000 en las siguientes unidades: a. Subdirección General de Planificación: su función principal es el análisis y diagnóstico de la situación y funcionamiento de la RCE (Red de Carreteras de España), la previsión de las necesidades futuras, la preparación de los planes y programas de carreteras, y el seguimiento
y
supervisión
de
los
estudios
de
planteamientos previos. b. Subdirección General de Proyectos: elabora la normativa técnica básica de interés general y la supervisión de los estudios y proyectos de carreteras, con el fin de vigilar el cumplimiento de las normas que reglan la materia. c. Secretaria General: tiene dos grandes funciones como son la de tipo jurídico, administrativo y las económicas financieras. Se ocupa además del inicio y preparación de todos los expedientes de contratación y del control de los que tienen incidencia en el gasto, con el fin de controlar y hacer seguimiento de la realidad presupuestaria. Elabora los proyectos de los programas de inversión pública y del presupuesto anual de la Dirección General de Carreteras y por último, tramita, estudia y propone resoluciones a los recursos presentados sobre materia de carreteras y otros temas jurídicos. d. Subdirección General de la Construcción: controla los procesos constructivos de la adjudicación hasta la recepción y liquidación de la obra, incluyendo la
70
coordinación de la dirección de las obras, la supervisión y la gestión de las incidencias que producen ellas. e. Subdirección General de la Conservación y Explotación: dirige, coordina y supervisa la explotación y conservación de la red de carreteras del Estado, dentro de las cuales se incluye el análisis de la seguridad vial, así como la elaboración de los planes y programas encaminados a su mejora, así como los estudios, informes, coordinación y control de las carreteras en régimen de gestión directa. f. Dirección Técnica: se encarga de la elaboración de la normativa técnica relativa al proyecto, construcción y explotación de carreteras, así como la transferencia de tecnología. Por otro lado están los Servicios Periféricos, estructurados en Demarcaciones, que tienen un ámbito regional y Unidades Provinciales, que dependen de la Demarcación de carreteras correspondiente. Las Demarcaciones: cuentan con diferentes servicios como los de planificación, proyectos, obras, conservación, explotación y administrativo. Las Unidades Provinciales tienen solo funciones de conservación y explotación. El organigrama del Ministerio de Fomento de España se muestra en la Figura 7 y en el mismo se aprecian los diferentes niveles jerárquicos de la organización. El organigrama de la Dirección de Vialidad de España y el de la Dirección de Transporte de España (Dirección de Carreteras de España, 2006), se muestran en la Figura 8 y en la Figura 9 respectivamente.
71
72
Las funciones de la Dirección General del Transporte están clasificadas en tres categorías (Dirección de Transporte de Carreteras de España, 2006), estas son:
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a. Régimen Competencial: a.1. Amparadas en el Real Decreto Legislativo 339/1990. Entre las cuales se pueden citar: - Expedir y revisar los permisos y licencias para conducir vehículos y ciclomotores. - Canjear los permisos de conducir expedidos en el ámbito militar y policial por correspondientes en el ámbito civil. - Conceder de las autorizaciones de apertura y funcionamiento de centro de formación de conductores. - La matriculación y expedición de los permisos y licencias de circulación de vehículos a motor, remolques, semirremolques y ciclomotores. - Expedir las autorizaciones o permisos temporales y provisionales para la circulación de vehículos hasta su matriculación. Así como también el establecimiento
de
normas
especiales
que
posibiliten la circulación de vehículos históricos y fomentar la conservación y restauración de los que integran el patrimonio histórico cultural. Estas funciones no son consideradas dentro de las propuestas del MGAMAC a desarrollar ya que las mismas corresponden a aspectos administrativos relacionadas con el otorgamiento de licencias, permisos y matriculas de vehículos; más no relacionadas a la gestión del mantenimiento de carreteras.
a.2. Amparadas en el Real Decreto 1599/ 2004. Entre las cuales se pueden citar:
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- La elaboración de planes y programas sobre seguridad vial. - El impulso de políticas de seguridad vial basadas en la consulta y participación. - La elaboración y seguimiento del plan de actuaciones y del anteproyecto de presupuestos de ingresos y gastos del organismo autónomo Jefatura Central de Tráfico. - Gestión económica – financiera de los ingresos y los gastos del organismo y su contabilización. - Estas
funciones
se
relacionan
con
una
Subdirección de Presupuesto dentro de la propuesta del MGAMC a desarrollar. b. La DGT como Organismo Autónomo: Las funciones aparecen descritas en el artículo 43.1 de la Ley 6/1997, donde define como actividad principal el desarrollo de acciones tendentes a la mejora del comportamiento y formación de los usuarios de las vías, y de la seguridad y fluidez de la circulación de vehículos y de la prestación al ciudadano
de
todos
los
servicios
administrativos
relacionados con las mismas. c. Servicios Centrales: La dirección general esta integrada por los siguientes órganos: - La Secretaria General: colabora con la Dirección General para la coordinación entre los distintos servicios centrales y periféricos del organismo, y la realización de las actuaciones y gestiones necesarias para el ejercicio de las funciones atribuidas al órgano directivo: la elaboración de planes y programas sobre seguridad vial, la dirección y coordinación de la labor inspectora del organismo, la gestión económica
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financiera de los ingresos y gastos del organismo, levantamiento de inventario del patrimonio público. - La Subdirección General de Gestión del Trafico y Movilidad: a la que le corresponde la realización de las actuaciones necesarias para el ejercicio de las funciones atribuidas al órgano directivo: la gestión y control del tráfico interurbano, mantener informados a los usuarios sobre las incidencias de la circulación, el establecimiento de las directrices para la formación y actuación de los agentes de seguridad en relación al tráfico y circulación de vehículos. - La Subdirección General de Educación, Divulgación y Formación
Vial:
se
encarga
de
la
formación,
divulgación y la educación en materia de seguridad vial; la elaboración de instrucciones en materia de permisos para conducir; la dirección y control de la enseñanza de la conducción. - La Subdirección General de Normativa y Recursos responsable de la aprobación de instrucciones sobre la tramitación de expedientes sancionados en materia de trafico; la realización de estudios y propuestas relativos a trafico y seguridad vial. - La Subdirección General de Sistemas de Información y Organización de Procedimientos, le corresponde: la creación, desarrollo, mantenimiento y custodia de los registros y bases de datos de vehículos, conductores e infractores, profesionales de la enseñanza de la conducción, centros de formación de conductores, centros de reconocimiento de conductores. La elaboración de tablas estadísticas relativas a todas las áreas de actividad del organismo autónomo, y dar soporte en tecnologías de información a las unidades del organismo.
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d. Servicios Periféricos: Jefaturas Provinciales de tráfico, Jefaturas Locales de Tráfico y Oficinas Locales de Tráfico. e. Centros de Gestión de Trafico: proporcionan información al usuario sobre la actividad viaria, promueven la investigación en materia vial y agilizar la gestión relativa al tráfico internacional. En el organigrama mostrado en la Figura 8 se destaca la relación lineal existente entre la Subdirección General de Planificación, la Subdirección General de Proyectos, la Subdirección General de Construcción, la Subdirección General de la Conservación y Explotación y la Dirección Técnica. Se deduce de estas colocaciones igual nivel de jerarquía para las mismas, así como la comunicación directa con la coordinación de los servicios centrales. Éste aspecto deberá ser considerado en la realización de la propuesta del MGAMC motivado a que se evidencia la igualdad en orden jerárquica que la Dirección de Vialidad de España otorga a las diferentes Subdirecciones y Direcciones que la integran. Esto significa que se da igual nivel de importancia en cuanto a la comunicación a todas las Subdirecciones y direcciones que integran la estructura organizativa. En el organigrama mostrado en la Figura 9 se evidencia que la Dirección General de Transporte de España otorga igual nivel jerárquico a la subdirección General de Tráfico y Movilidad, Subdirección General de Educación, Divulgación y Formación Vial, Subdirección General de Normativas y Recursos, Subdirección General de Sistema de Información y
Organización,
Procedimiento.
Esto
significa
una
organización lineal interna adjunta al Director General. Esta estructuración interna del Director General no de interés a considerar en el presente trabajo.
77
2.2.6.3. Argentina La estructura organizativa de la Dirección de Vialidad en Argentina esta dirigida a través de los siguientes cargos: Administrador General, sub. Administrador General, Gerente de Planeamiento, Investigación y Control, Gerente de Obras y Servicios Viales y Sub. Gerente de Asuntos Jurídicos. La distribución jerárquica se muestra en la Figura 10, y a continuación se describen los objetivos funcionales de los cargos mencionados. (Dirección Nacional de Vialidad de Argentina, 2005).
Al Administrador General le corresponde: Administrar los bienes e instalaciones de la DNV (Dirección Nacional de Vialidad)
y
representarla
en
juicios;
Estudiar
las
modificaciones al sistema troncal de caminos nacionales; preparar el proyecto de presupuesto anual de gastos recursos; celebrar contratos de adquisición y arrendamiento de equipos o materiales y ejecución de obras; nombrar, trasladar, ascender o remover en los casos de necesidades del servicio al personal; llevar el inventario general de los
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valores y bienes; celebrar convenios compra-venta y locación de bienes muebles e inmuebles; y fijar el régimen de utilización de sobrantes de terrenos adquiridos por la DVN. Al sub. Administrador General le corresponde: Administrar los bienes e instalaciones de la DNV (Dirección Nacional de Vialidad), representarla en juicio; Estudia las modificaciones al sistema troncal de caminos nacionales; preparar el proyecto de presupuesto anual de gastos recursos; celebrar contratos de adquisición y arrendamiento de equipos o materiales y ejecución de obras; nombrar, trasladar, ascender o remover en los casos de necesidades del servicio al personal; llevar el inventario general de los valores y bienes; celebrar convenios compra-venta y locación de bienes muebles e inmuebles y fijar el régimen de utilización de sobrantes de terrenos adquiridos por la DVN. Al Gerente de Administración se corresponde: preparar, ejecutar y controlar los instrumentos normativos vinculados a la administración de los recursos humanos, presupuestarios y financieros de la repartición, así como el funcionamiento de los servicios de apoyo. Al Gerente de Planeamiento, Investigación y Control le corresponde: elaborar planes viales plurianuales, con los criterios del sistema red corredor, programar prioridades en base a las políticas pautadas por la secretaria de obras públicas y comunicaciones a la dirección nacional de vialidad, promover la investigación y desarrollo tecnológico y controlar la eficacia y la eficiencia de la gestión vial. Al Gerente de Obras y Servicios Viales le corresponde: controlar el proceso constructivo de las obras, sean contratadas o concesionadas, desde el estudio, del proyecto,
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liberación de traza, preparación de la documentación de la licitación, su ejecución, recepción definitiva y posterior mantenimiento, incluyendo todo lo inherente al equipamiento vial. Al sub. Gerente de Asuntos Jurídicos le corresponde: asesorar y representar, judicialmente a la repartición en todas las cuestiones relacionadas a la actividad vial, sustentación de procedimientos en materia disciplinaria y vinculada al patrimonio inmobiliario de la repartición. Estas funciones serán consideradas en la propuesta del MGAMC a desarrollar en el presente trabajo. De las mismas se
considera
su
inclusión
dentro
de
respectivas
subdirecciones y unidades.
2.2.7. Países de Norteamérica. A continuación se hace una revisión de las organizaciones encargadas de la administración de carreteras en México, Estados Unidos de Norteamérica y Canadá. 2.2.7.1. México La organización encargada de la administración de la Red Federal de México es la Dirección General de Carreteras de México, la cual está adscrita a la Dirección de Infraestructura. Esta última reporta a la Secretaria de Transporte y Comunicaciones de México. La estructura organizativa de la Secretaria de Comunicaciones y Transporte de México se muestra en la Figura 11. La Dirección General de Carreteras cumple con la misión de: dotar al país con sistemas de transporte y de comunicaciones que por diversos medios hagan posible la unión de todos los mexicanos y los integren al resto del mundo, aprovechando la innovación tecnológica, promoviendo la creación de valor agregado y el desarrollo económico y social, de manera equilibrada y sostenida, con pleno respeto a las
80
peculiaridades culturales y al medio ambiente (Secretaria de Transporte de México, 2005). De igual manera tiene claramente definida su visión, ésta es: ser un agente de cambio en el país, mediante la promoción y la generación de más y mejores servicios e infraestructura de comunicaciones y transportes, que sean accesibles a todos los mexicanos y coadyuven al mejoramiento de la calidad de la vida y a la construcción de una sociedad más igualitaria y más justa, siempre trabajando con los más altos estándares de calidad y ética profesional, estableciendo sinergias entre los distintos niveles de gobierno y con la sociedad en general (Secretaria de Transporte de México, 2005). La definición de la misión y de la visión de la organización, están enmarcados dentro de los requerimientos de la normativa de calidad Mexicana, esta es la Norma ISO 9000 (Dirección General de Carreteras de México, 2006).
81
La Dirección General de Desarrollo Carretero de México se ha planteado la elaboración de un Sistema de Gestión de Calidad, cuyo objetivo del período 2001-2006, es la ampliación de la infraestructura carretera a nivel nacional. Para incrementar así la accesibilidad a una gran mayoría de la población. La línea estratégica planteada es la modernización de los corredores carreteros mediante proyectos de cobertura regional y la acción a seguir es la de mantener el esfuerzo permanente por construir nuevas vías que mejoren la comunicación hacia regiones y centros de población, así como también mejorar y ampliar la capacidad de vías (Dirección de Carreteras de México, 2005).La estructura de este modelo se muestra en la Figura 12.
82
El Sistema de Gestión de Calidad de la Dirección General de Desarrollo Carretero de México, tiene como objetivos específicos: disminuir el número de trámites en los servicios ofrecidos por la Secretaria de Comunicaciones y Transportes; disminuir el tiempo de respuesta en los servicios ofrecidos por la Secretaria de Comunicaciones y Transporte; incrementar el nivel de satisfacción de los usuarios con relación a los servicios que ofrece la Secretaria de Transportes y Comunicaciones. La política del Sistema de Gestión de Calidad, mostrado en la Figura 13, es la de superar las demandas y expectativas de la sociedad, mediante los servicios ofrecidos por la Secretaria de Comunicaciones y Transportes, a través de un Sistema de Gestión de la Calidad basado en la innovación, compromiso, trabajo en equipo y la mejora continua de los procesos.
83
El Consejo Directivo (Dirección de Carreteras de México, 2005) tiene entre sus responsabilidades la de la preservación de vías a la infraestructura vial de primera cuota, servicios conexos y auxiliares, así como los que formen parte del sistema. Es decir que este organismo es responsable de brindar vías seguras a la sociedad. Se encarga en general de la preservación de las vías. En lo que respecta a la materia de competencia, cabe destacar que la Dirección de Carreteras de México, ha puesto en marcha un Sistema de Gestión de Calidad del cual es importante destacar que el mismo tiene como base la innovación, el trabajo en equipo y la elaboración de la propuesta de un MGAMC. El objetivo planteado en el sistema de desarrollo carretero mexicano incluye la ampliación de la infraestructura de la carretera vial, así como también la accesibilidad a la gran mayoría de la población. Estos objetivos son dignos de considerar dentro de los objetivos propuestos por la organización encargada de la gestión del mantenimiento de carreteras. Esto se justifica porque al brindar accesibilidad a la carretera a la mayoría de la población, se le brinda al mismo tiempo la oportunidad de acceder a los servicios.
De las Atribuciones del Director General. Está al frente de la Dirección General, representa al gobernador del Estado, ya que es nombrado por este a propuesta del presidente del Consejo y tiene como funciones administrar el patrimonio del sistema, aplicar las políticas generales del sistema, conducir el funcionamiento de sistema, vigilar el cumplimiento de su objeto, planes y programas. - Coordinar sus acciones con dependencias de los gobiernos federales,
estatales
y
municipales.
Para
la
construcción,
conservación, rehabilitación y mantenimiento de aeropuertos, autopistas y servicios conexos y auxiliares. Esta función es importante de considerar ya que atiende la necesidad de realizar los trabajos inherentes al mantenimiento de
84
carreteras, en coordinación con otras administraciones u organismos. - Proponer al Consejo las políticas y lineamientos para la construcción conservación, rehabilitación y mantenimiento de aeropuertos, autopistas y servicios conexos y auxiliares en el Estado. Es importante su consideración en la propuesta ha desarrollar si la misma función es relacionada con la formulación de políticas y lineamientos dirigidos a orientar actividades dentro del MGAMC. - Proponer la capacitación, asesoría y apoyo técnico y uso de tecnología en la construcción, conservación, rehabilitación y mantenimiento de aeropuertos, autopistas y servicios conexos y auxiliares. Se relaciona esta actividad con la capacitación técnica y actualización de recursos destinados al mantenimiento y conservación de carreteras. - Proponer al Consejo programas y actividades en materia de construcción, conservación, rehabilitación y mantenimiento de aeropuertos, autopistas y servicios conexos y auxiliares. Es de interés para la propuesta del MGAMC, cuando esta función se vincula con el desarrollo de programas y actividades enfocadas a la rehabilitación y mantenimiento de carreteras. - Proponer a la Secretaría la procedencia de la ampliación, cancelación, terminación, rescisión, revocación y reversión de las concesiones, cantidades y permisos, según sea el caso. Esta función permite mantener la información actualizada de los trabajos de mantenimiento y mejoras realizadas a la red de carreteras del Estado.
85
- Someter a las consideraciones del Consejo, los proyectos para la construcción, conservación, rehabilitación y mantenimiento de los aeropuertos, vialidades de cuota, servicios conexos y auxiliares en el territorio estatal o aquellos que tenga en administración del Gobierno del Estado. Esta función es de interés para la propuesta, cuando se considera la función en lo que respecta al sometimiento a la consideración del Consejo los proyectos para la construcción, rehabilitación y el mantenimiento de carreteras, servicios y auxiliares.
De las Atribuciones Genéricas de los Directores. - Elaborar políticas, programas, proyectos y acciones para el diseño, construcción, administraciones, rehabilitación y mantenimiento de aeropuertos, vialidades de cuota, servicios conexos y auxiliares en la entidad y someterlos a la consideración del Director General. - Elaborar y someter a la consideración a la consideración del Director General, políticas para la construcción de autopistas de jurisdicción estatal y aeropuertos a cargo del sistema. - Impulsar la elaboración de estudios para el otorgamiento o ampliación de concesiones o contratos para la construcción, administración,
operación,
rehabilitación
mantenimiento
y
conservación de vialidades de cuota, servicios conexos y auxiliares. - Integrar el programa anual de obras de construcción, rehabilitación y mantenimiento de aeropuertos, vialidades de cuota y servicios conexos de jurisdicción estatal. Promover el establecimiento y operación de un sistema maestro de vialidades de cuota que integre las regiones socioeconómicas de la entidad.
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- Promover
las
administración,
inversiones
privadas
operación,
en
la
mantenimiento,
construcción,
rehabilitación
y
conservación de aeropuertos, vialidades de cuota y servicios conexos y auxiliares. - Someter a la consideración del Director General las políticas en materia de operación de las autopistas estatales de cuota a cargo del sistema. - Supervisar la recaudación y depósito de los ingresos obtenidos vías cuota de peaje y por la prestación de servicios en las autopistas a cargo del sistema. Todas estas funciones son de interés para la propuesta del MGAMC ha desarrollar en el presente trabajo, haciendo la salvedad que las mismas deben ser referidas específicamente a acciones a seguir en acciones producto de las actividades vinculadas al mantenimiento de las carreteras del Estado.
Dirección de Operaciones. - Compilar e inscribir en el Registro Estatal de Transporte e Infraestructura
vial
la
información
relacionada
con
el
concesionamiento y operación de vialidades de cuota. - Coordinar sus acciones con otras instancias competentes para la operación de las vialidades de cuota que administra el sistema y a la prestación de los servicios conexos y auxiliares a su cargo. - Diseñar procedimientos administrativos para la expedición de concesiones de vialidades de cuota en el Estado. - Practicar las
visitas de
verificación e
inspección a
los
concesionarios y permisionarios, otorgando la garantía de audiencia.
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- Revisar los programas de conservación de los proyectos concesionados, así como los programas de trabajo para evaluar las condiciones físicas de las autopistas. - Supervisar la operación de los servicios conexos y auxiliares de las vialidades de cuota y promover su prestación en lugares donde se requieran. - Supervisar que las autopistas concesionadas operen de acuerdo con lo establecido en los títulos de concesión respectivos, e informar al Director General sobre las irregularidades. Estas funciones serán consideradas en la propuesta del MGAMC ha desarrollar, ya que las mismas son indispensables para mantener la información actualizada acerca del estado y funcionamiento de la red de carreteras, así como también de los trabajos de reparación y mantenimiento que se realizados en la misma. Este es un requisito indispensable previo a la planificación, y programación de una actividad de mantenimiento de una carretera, Así como también la construcción y explotación de la misma. - Vigilar
el
cumplimiento
administrativos,
financieros
de y
las
acciones
técnicos
y
derivados
programas de
las
concesiones o contratos que se realicen de las vialidades de cuota. - Vigilar el cumplimiento de las disposiciones aplicables para obtener, administrar, preservar y explotar los derechos de vía en las autopistas de jurisdicción estatal. En la propuesta del MGAMAC a desarrollar se plantea la necesidad de mantener la información continua con el cumplimiento de estas disposiciones, al respecto se hace necesaria la existencia de una unidad de seguimiento y control destinada a estos fines.
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Funciones de la Unidad Jurídica. Es el órgano de consulta y difusión sobre criterios de interpretación y aplicación de disposiciones jurídicas. Asume la defensa jurídica del organismo.
Funciones de la Contraloría Interna. Le corresponde la aplicación de los procedimientos administrativos y resarcitorios, así como también imponer, en su caso y previo acuerdo del Director General, las sanciones que corresponden en términos de la Ley de Responsabilidades de los Servicios Públicos del Estado y Municipios. También se encarga de difundir entre el personal del organismo toda disposición en materia de control que indica en el desarrollo de sus labores. - Proponer a
Director General
la aplicación
de acciones
complementarias en materia de control. - Realizar revisiones administrativas contables, operacionales, técnicas y jurídicas a las Unidades Administrativas del Sistema, tendientes a verificar el cumplimiento de las normas y disposiciones relacionadas
con
los
sistemas
de
registro,
contabilidad,
contratación y pago de personal, contratación de servicios, obras públicas, adquisiciones, arrendamiento, conservación, uso, destino, afectación, enajenación y baja de bienes, y demás activos patrimonios del organismo. - Verificar el adecuado ejercicio del presupuesto del sistema, atendiendo a los principios de racionalidad, austeridad y disciplina presupuestaria que establece la normativa en la materia.
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Funciones de la comisión Interna de Modernización y Mejoramiento integral de la Administración del Sistema. Es un organismo participativo de las unidades administrativas, que tiene por objeto evaluar sus programas, así como los servicios que ofrece con el fin de proponer medidas para elevar su eficiencia y eficacia (Gaceta de Gobierno de México, 2002). 2.2.7.2. Canadá La organización responsable del mantenimiento de carreteras es el Ministerio del Transporte de Canadá (Gobierno de Canadá, 2006). Realiza la gestión del mantenimiento de sus carreteras mediante el sistema de concesiones a la empresa privada. Esta hace cumplir la función del gobierno de proporcionar un sistema de transporte seguro, eficaz, accesible y cómodo. En la actualidad ésta en la búsqueda de métodos y formas eficientes de mejorar el proceso en la toma de decisiones sobre el mantenimiento carretero. En general el gobierno de Canadá ha promovido la investigación hacia la búsqueda de métodos que mejoren la administración y la gestión de los servicios del transporte. Muestra de ello es el trabajo sobre “La Metro Toronto: Excelencia en la administración y la gestión en la ciudad de Toronto - Canadá”. (Mc. Combe, 1996), (Experiencia seleccionada en el Concurso de Buenas Prácticas patrocinado por Dubai en 1996, y catalogada como GOOD), en donde señala que el compromiso para la mejora continua de la infraestructura de administración y gestión del Gobierno de la Metro, el documento ofrece una selección de tres herramientas de gestión innovadoras que han conducido a una mejora en la oferta de servicios y a una mayor satisfacción por parte de los usuarios. El Ministerio del Transporte del Canadá debe atender a la situación de que el volumen de usuarios supera los volúmenes para el cual fueron construidas las vías.
90
El organigrama de esta organización se muestra en la Figura 14.
91
2.2.7.3. Estados Unidos de Norte América. (EEUU) La organización responsable de la gestión administrativa del mantenimiento de carreteras en los EEUU es el Departamento del Transporte (DOT) (Gobierno de Estados Unidos de Norteamérica, 2001), a través del cual se realiza la adjudicación del mantenimiento de las carreteras, a la empresa privada, mediante licitaciones. Esta descentralizado, le corresponde a cada Estado su propio sistema de adjudicaciones. El DOT tiene como función principal la de proporcionar un sistema de transporte, seguro, eficaz, accesible y cómodo. Mediante la búsqueda de metodologías y el desarrollo de la investigación. Estas investigaciones están orientadas principalmente hacia la búsqueda de métodos mejorados para evaluar la condición estructural de puentes, técnicas mejoradas de refuerzo y formas eficientes de mejorar el proceso de toma de decisiones sobre el mantenimiento carretero.
2.2.8. Conclusiones de la Revisión De Los MGAMC A Nivel Mundial La revisión realizada a los MGAMC a nivel mundial generó la información sobre las definiciones de las funciones que deben estar presentes en la propuesta del MGAMC a desarrollar en la presente tesis doctoral. Éstas se obtienen de la selección de las funciones comunes y no comunes presentes en los MGAMC de los países revisados las cuales afectan en forma positiva las actividades a desarrollar por la organización encargada de la gestión del mantenimiento de carreteras. A continuación se realiza la discriminación de aquellos aspectos positivos considerados de interés para la propuesta del MGAMC a desarrollar en el presente trabajo de investigación. Los mismos se presentan por los bloque de países estudiados. 2.2.8.1. PAISES DE EUROPA En lo tratado en este aparte se pueden concluir que la administración de carreteras mediante el sistema de
92
creación
de
entes
públicos
utilizados
por
países
desarrollados del mundo, tales como Gran Bretaña y España ha
reportado
excelentes
resultados,
creando
las
organizaciones especializadas para mejorar la calidad de las carreteras sobre todo lo relativo a la seguridad para disminuir el índice de mortalidad. 2.2.8.2. PAISES DE IBEROAMERICA También en Chile se destaca que el uso del mismo sistema de creación de entes públicos utilizados por países desarrollados del mundo como Gran Bretaña y España han reportado resultados beneficiosos. En el caso de España se destaca: a. La información continua, actualización, seguimiento y control de la situación y funcionamiento de la red de carreteras del Estado. Así como el análisis, diagnóstico y prognosis de la oferta vial y la demanda del transporte. Esta función permite mantener la información al día acerca del estado y funcionamiento de la red. Mantenerse informado de esta situación es necesidad imperante de toda
organización
encargada
de
la
gestión
de
mantenimiento de carreteras, de allí que será un aspecto indispensable a considerar en la formulación del modelo ya que se elabora la propuesta del MGAMC pensando en la interrelación interna de las diferentes dependencias que la integren. Esto permite establecer el flujo de información permanente y continua entre sus miembros. En la propuesta del MGAMAC a desarrollar se estima necesario considerar la necesidad de mantener la información continua con respecto a la actualización, seguimiento y control de las carreteras para lo cual se
93
hace necesaria la existencia de una unidad de seguimiento y control destinada a estos fines. De igual manera para cumplir con el análisis, diagnóstico y pronóstico de la oferta vial y la demanda de transporte, se plantea la existencia de una Subdirección de Planificación y Programación. b. La elaboración de la Normativa básica de interés general, y en particular, la referida a la señalización y balizamiento de las carreteras .La elaboración de estudios e informes de carácter técnico, así como la programación de transferencia tecnológica. Esta función es de carácter relevante ya que plantea por un lado la existencia de una normativa con la cual se logra actualizar la información enviada al usuario de la vía; y por otro lado regula la elaboración de informes técnicos y la programación de transferencia
tecnológica.
Esta
información
es
indispensable para que pueda llevarse a cabo la función anterior referida a la información continua, seguimiento y control de la situación actual de las carreteras. Por estas razones es de interés considerar la existencia de una subdirección o departamento legal, así como también la creación de una subdirección de proyectos destinada a cumplir con esta función. c. La
coordinación,
programación
y
seguimiento
de
actuaciones viales con otras administraciones. Esta función permite la realización de trabajos coordinados entre las diferentes administración, así como también entre diferentes instituciones u organismos públicos. Permitiendo la unificación de esfuerzos y recursos tanto humanos como económicos. De allí que se considera de utilidad la inclusión de la misma en la propuesta del
94
MGAMC, mediante la creación de una unidad que desarrolle esta función. Ésta puede estar integrada en una Unidad o Subdirección de Planificación y Programación. d. La elaboración, seguimiento, supervisión y control de la planificación en general, de los planes sectoriales, así como de los estudios de planeamientos previos, informativos, de incidencia ambiental, incluso de redes arteriales, en el ámbito de su competencia. Esta actividad brinda la oportunidad de tener una visión completa acerca de la planificación general del Estado en materia de carreteras, de allí que se considera indispensable la inclusión de la misma dentro de la competencia de una Subdirección de Planificación y Programación. Esto permitirá integrar los planes o proyectos sectoriales, dentro de la planificación del Estado considerándose así la necesidad de recursos regionales dentro de los presupuestos nacionales. De allí también la necesidad de considerar la inclusión de una Unidad o Subdirección de Presupuesto dentro de la propuesta del MGAMC. e. La elaboración, explotación y actualización del inventario de características geométricas de la red de carreteras del Estado. Así como la gestión para sucesión de los tramos de carreteras de la red que son sustituidos por nuevas infraestructuras. Esta función permite mantener la información actualizada acerca de la red vial. Esto se aprecia cuando se refiere a la elaboración y actualización del inventario de las características geométricas de la red de carreteras. Motivo por el cual debería estar incluida dentro de la
95
propuesta, al ser consideradas las actividades por una Subdirección de Planificación y Programación. En cuanto a la explotación de las carreteras se refiere esta actividad debe ser considerada su inclusión dentro de la propuesta del MGAMC, ya que permite la recuperación de la inversión realizada para el desarrollo del mantenimiento de la misma, para lo cual se puede crear una subdirección dedicada exclusivamente para éste fin, motivado a las implicaciones administrativas y legales en que debe incurrir la misma. En cuanto a la gestión para la sucesión de los tramos de carreteras que son sustituidas por nuevas vías, es una función que posee gran importancia ya que conlleva a la gestión de obras mayores o proyectos mayores los cuales traen como consecuencia mejoras en las carreteras. Esta razón lleva a considerar la separación de esta función y la inclusión de las mismas dentro de la propuesta del MGAMC en una subdirección específica, tal como puede ser una subdirección de construcción. f. La elaboración, seguimiento, supervisión y control de los anteproyectos y proyectos de las carreteras estatales. Esta
actividad
fundamental
para
la
organización
encargada de la gestión del mantenimiento de carreteras, es por ello que afecta la propuesta a elaborar sobre el MGAMC, y se considera la inclusión de la misma dentro de las funciones correspondiente a la subdirección de proyectos permite el desarrollo de trabajos en forma coordinada con otras administraciones del Estado. g. La gestión y control de la construcción de nuevas infraestructuras, los acondicionamientos y rehabilitaciones de la red vial, así como la gestión y supervisión de la
96
calidad, el seguimiento técnico y el control de las obras y sus incidencias. En esta función se encuentran acopladas varias actividades necesarias de considerar en la propuesta del MGAMC. En lo que respecta a la gestión y control de la construcción
de
nuevas
infraestructuras,
los
acondicionamientos y rehabilitación de la red vial; le corresponde a una subdirección o departamento de construcción. Por otro lado en cuanto a la supervisión de la calidad, ésta función lleva consigo a proponer la inclusión de una subdirección de calidad, a la cual se responsabiliza de la elaboración de estrategias que lleven al aseguramiento y cumplimiento de normas de calidad. En lo que respecta al seguimiento técnico, el control de obras y sus incidencias; son aspectos relevantes que conllevan al análisis de los resultados productos de dichas actividades,
y
la
correspondiente
elaboración
de
propuestas para implementar mejoras en función de las incidencias. De allí que esta actividad debe estar presente en la propuesta del MGAMC, lo cual conllevará a contar con la presencia de una subdirección de carácter técnica. h. La conservación y mantenimiento del patrimonio vial, explotación y señalización de carreteras y sus servicios complementarios, así como el inventario de la seguridad vial, el análisis de accidentes, la vialidad invernal y las normas de actuación en las zonas de dominio publico, de servidumbre y afección de las carreteras. Esta función debe ser considerada dentro de la propuesta del MGAMC del presente trabajo ya que su objetivo
97
principal es la conservación y el mantenimiento de las carreteras. En referencia al inventario de la seguridad vial, la explotación de las carreteras, el análisis residente, la vialidad invernal y las normas de actuación en la zona del dominio público, de servidumbre y afección de carreteras, son aspectos que deben ser debidamente estudiados mediante investigaciones responsables que aborden estos temas y cuyos resultados reporten alternativas de solución a situaciones de particulares existentes en el Estado Lara. De allí surge la inquietud de incorporar en la propuesta del MGAMC, una Subdirección de Investigación la cual se responsabilice de formulación de estrategias que conlleve a la ejecución de proyectos de investigación orientados en dichas áreas estratégicas. i. La elaboración de planes y programas de seguridad vial en el ámbito de las competencias del Ministerio, así como los estudios, informes, coordinación y control de las carreteras en régimen de gestión directa. Esta función se vincula con las actividades a desarrollar por la Subdirección de Planificación y Programación. j. La elaboración de los programas de actuación y de los presupuestos correspondientes, así como el control y ajuste de los mismos. Esta actividad está considerada dentro de las actividades que comprende el desarrollo de los proyectos de mantenimiento de carreteras, de tal manera que se hace necesaria la existencia de la misma dentro de una Subdirección de Proyectos.
98
k. La gestión de los asuntos relativos a la contratación, adquisiciones, expropiaciones y gastos de todo tipo, así como la iniciativa y propuesta de las disposiciones en materias de competencia. Para la realización de esta función es necesario el conocimiento de las bases legales, el cual permitirá la elaboración de proyectos en materia de su competencia. De allí la importancia de la existencia de un Departamento Legal de la propuesta del MGAMC del presente trabajo. Éste permitirá contar con asesoramiento permanente evitando así en la medida de lo posible incurrir en errores en materia de expropiaciones, contrataciones, adquisiciones y demás gastos. 2.2.8.3. PAISES DE NORTEAMÉRICA El Consejo Directivo (Dirección de Carreteras de México, 2005) tiene entre sus responsabilidades la de la preservación de vías a la infraestructura vial de primera cuota, servicios conexos y auxiliares, así como los que formen parte del sistema. Es decir que este organismo es responsable de brindar vías seguras a la sociedad. Se encarga en general de la preservación de las vías. En lo que respecta a la materia de competencia, cabe destacar que la Dirección de Carreteras de México, ha puesto en marcha un Sistema de Gestión de Calidad del cual es importante destacar que el mismo se basa en la innovación, el trabajo en equipo y la elaboración de la propuesta de un MGAMC. El objetivo planteado en el sistema de desarrollo carretero mexicano incluye la ampliación de la infraestructura de la carretera vial, así como también la accesibilidad a la gran
99
mayoría de la población. Estos objetivos son dignos de considerar dentro de los objetivos propuestos por la organización encargada de la gestión del mantenimiento de carreteras. Esto se justifica porque al brindar accesibilidad a la carretera a la mayoría de la población, se le brinda al mismo tiempo la oportunidad de acceder a los servicios. 2.2.8.4. RESUMEN DE LAS CARACTERISTICAS GENERALES DE LOS MGAMC A ESCALA MUNDIAL. A continuación se presenta el Cuadro 1, que representa el resumen de las características más resaltantes de los MGAMC a escala mundial, los cuales han sido agrupados en tres grandes bloques. Los países seleccionados de Europa ha sido en función de su condición de países desarrollados y que representan a un gran numero de países integrados dentro del Reino Unido o bien dentro de la Unión Europea donde el principal problema de las carreteras está dirigido a mejorar la seguridad en las mismas y a disminuir el índice de muertos por millón de habitantes. Bélgica y Francia ocupan primeros lugares en los índices de muertes por millón en los últimos diez años. En el caso de Francia este índice ha mejorado en un 20% en el lapso comprendido entre el 2002 hasta el año 2003 (Care Project Data, 2005). En el caso de Bélgica el índice de muertes por millón de habitantes ocupa el primer lugar entre los países de la Unión Europea, de allí que el objetivo principal del gobierno de Bélgica en lo que se refiere a las carreteras es ofrecer a los usuarios carreteras mas seguras para contribuir a la disminución de este índice.
100
101
102
103
2.3. MARCO NORMATIVO: -
Resolución Directoral N° 05 – 2013 – MTC/14. Lima, 18 de febrero 2013. (Manual de Carreteras)
-
Manual de estabilización de suelos con cal o cemento – del instituto Español del cemento y sus aplicaciones.
2.4. DEFINICIÓN DE CONCEPTOS CLAVES: -
ESTABILIZACION DE SUELOS ARCILLOSOS CON CEMENTO Y CAL: es el incremento de la capacidad de soporte del suelo arcilloso, ya sea para fines de superficie de rodadura o el soporte de un pavimento.
-
California Bearing Ratio. (CBR): Se utiliza para evaluar la capacidad portante de los suelos.
-
Floculación: Se da por la sustitución iónica, que se produce al mezclar la cal con el suelo arcilloso, la doble capa difusa disminuye fuertemente su espesor. Ello permite una mayor aproximación de las partículas de la arcilla, facilitando la floculación o aglomeración. Este proceso se ve favorecido por la alta concentración electrolítica que existe y el alto pH producido por la adición de cal.
-
Lixiviación: Es un proceso por el cual se extrae uno o varios solutos de un sólido, mediante la utilización de un disolvente líquido. Ambas fases entran en contacto íntimo y el soluto o los solutos pueden difundirse desde el sólido a la fase líquida, lo que produce una separación de los componentes originales del sólido. Proceso de empobrecimiento que sufre el suelo por efecto de la excesiva infiltración y percolación de las aguas de lluvias, de riego o variaciones constantes de humedad perdiendo con esto parte de sus nutrientes.
-
Fibras fibrilada de polipropileno: Las fibras Baxi-Fiber P200 están constituidas por polipropileno virgen fibrilado, puro al 100%, concebidas y fabricadas de acuerdo a las especificaciones de la norma ASTM C-1116 para ser utilizadas como refuerzo en hormigones, morteros y hormigón proyectado. Las fibras Baxi-Fiber P200 también cumplen con el criterio
104
ICBO-ES AC32 que mide el desempeño de las fibras sintéticas en el hormigón. -
MANTENIMIENTO DE CARRETERAS: consiste en prever y solucionar los problemas que se presentan, a causa de su uso.
-
Bache: sustitución de material inadecuado.
-
Balasto: es un material selecto que se coloca sobre la subrasante terminada de una carretera, con el objeto de protegerla y de que sirva de superficie de rodadura.
-
Bitumen: asfalto líquido.
-
Banco de préstamo: el lugar aprobado por el delegado residente para la extracción de materiales de préstamo para terracerías.
-
Covial: unidad ejecutora de conservación vial.
-
Derecho de vía: el área de terreno que el gobierno suministra para ser usada en la construcción de la carreta.
-
Especificaciones especiales: son las normas generales y técnicas que rigen todos los trabajos que efectúan las empresas privadas que trabajan en el programa de mantenimiento por contrato.
-
Sub-base: es la capa de la estructura del pavimento, destinada fundamentalmente a soportar, trasmitir y distribuir con uniformidad las cargas de tránsito, de tal manera que el suelo de sub-rasante las pueda soportar; absorbiendo las variaciones inherentes a dicho suelo que pueden afectar a la base.
-
Sub rasante: el área del lecho del camino, sobre la que se construyen las capas de sub-base, base. Superficie y los hombros. Se representan gráficamente en los planos por medio de una línea que es el eje longitudinal central de la carretera.
-
Superintendente: es el eje jefe ejecutivo del contratista, dirige la obra, poseyendo plena autoridad para actuar como su representante autorizado con relación al trabajo, debiendo hablar el idioma español.
CAPITULO III MARCO METODOLÓGICO 3.1. HIPÓTESIS 3.1.1. General La estabilización de suelos arcilloso con cal y/o cemento nos beneficia, mejorando la estructura de un pavimento o la superficie de rodadura del mantenimiento de la carretera central tramo San Jerónimo de TunanCajas, departamento de Junín, 2013.
3.1.2. Específicos -
El tipo de suelo arcilloso influye las proporciones de cal y/o cemento para la estabilización de suelo citado en el mantenimiento de la carretera central tramo San Jerónimo de Tunan-Cajas, departamento de Junín, 2013.
-
El ensayo del CBR determina la resistencia de un suelo arcilloso de acuerdo a ello se evalúa si necesita una estabilización con cal y/o cemento en el mantenimiento de la carretera central tramo San Jerónimo de Tunan-Cajas, departamento de Junín, 2013.
-
El tipo de suelo arcilloso analizado influye de acuerdo a sus características para elegir la correcta dosificación de cal o cemento para estabilizar, en el mantenimiento de la carretera central tramo San Jerónimo de Tunan-Cajas, departamento de Junín, 2013.
3.2. DEFINICIÓN OPERACIONAL VARIABLES
Estabilización de suelos arcillosos con cemento y cal
DEFINICION “La estabilización de suelos para el diseño y construcción de pavimentos se define como un mejoramiento de los materiales de sub rasante, sub base y base, incrementando de manera notoria su resistencia y capacidad de carga y disminuyendo su sensibilidad al agua y a los cambios volumétricos durante el ciclo de humedecimiento y secado. Los cementos pueden aumentar considerablemente a la resistencia a la deformación del suelo estabilizado y ofrecer una cierta resistencia a la tracción. Las cal es aéreas producen al mezclarse con un suelo fino arcilloso una reacción rápida de floculación e intercambiando iónico, con formación de grumos friables.” Manual
DIMENSIONES
DEFINICION OPERACIONAL
INDICADORES
RATIOS
ITEMS
%
¿Cómo se obtiene el índice de resistencia en el ensayo de CBR?
prensa de carga mecánica
Kg
¿Analizar la proporción de cal para la dosificación correcta?
Balanzas
Lt.
¿Conocer la proporción de agua para la correcta dosificación?
Probetas graduadas
Kg
¿Analizar la proporción de cemento para la dosificación correcta?
Lt.
¿Conocer la proporción de agua para la correcta dosificación?
Describe el procedimiento de ensayo para la determinación de un índice de resistencia de los Ensayo CBR
suelos denominado valor de la relación de soporte, que es muy conocido, como CBR
Índice de Resistencia
(California Bearing Ratio)
Dosificación de cal
Dosificación de cemento
Para dosificar la cal a incorporar a un suelo se emplea una serie de parámetros que caracterizan al suelo. Son ellos: índice de plasticidad y porcentaje que pasa el tamiz N° 40. Ambos parámetros reflejan que la cal a incorporar a un suelo además el tipo de suelo vinculado al grado de actividad superficial que este posee.
Dependerá de la clase de suelo y la función estructural a que se encontrar la capa. La granulometría del suelo es indicativa de la cantidad de cemento que consumirá el material, pero además será necesario cuidar la durabilidad del producto obtenido. Durabilidad ante las tensiones que se solicitan y que son provocadas por el transito atendido alas: características del suelo, calidad del producto final, durabilidad de la mezcla.
Cal
Agua
Cemento
Agua
INST.
Balanzas
Probetas graduadas
107
de Estabilización de Suelos con Cemento o Cal, España, 2003, p 12.
Caolinita: es silicato de aluminio hidratado formado por la descomposición de feldespato y otros silicatos de aluminio. Esta descomposición se debe a los efectos prolongados de la erosión.
Aluminio
kg
silicato
kg
Silicatos
kg
filosilicatos
kg
Tipo de suelo Arcilloso Montmorillonita: Es un mineral del grupo de los silicatos, subgrupo filosilicatos y dentro de ellos pertenece a las llamadas arcillas. Para cimentación de construcciones es uno de los terrenos en los que se deben tomar más precauciones debido a su carácter expansivo.
Mantenimient o de Carreteras
El mantenimiento vial consiste en prever y determinar las fallas, daños e imperfecciones que se presentan en una determinada vía y en cada uno de los elementos que la componen, para así rehabilitarla de una manera óptima y con una previa planificación con la finalidad de sostenerla en el tiempo mejorando así su calidad y nivel de servicio para el beneficio de sus usuarios.” Plan de mantenimiento correctivo general de la carretera El Progreso
¿Estudiar el porcentaje de aluminio y silicatos que contiene un suelo arcilloso?
Ensayos químicos
¿Estudiar el porcentaje de silicatos y filiosilicatos que contiene un suelo arcilloso?
Ensayos químicos
Ensayos químicos
Ensayos químicos
Fallas por deformación
Fallas
Es una deficiencia del pavimento que ocasiona, de inmediato o posteriormente, una reducción en la capacidad de carga de éste. Las fallas se pueden clasificar, tomando en cuenta el elemento estructural donde se originan
Fallas por agrietamiento Fallas por los defectos de superficie.
N°
¿Conocer las distintas fallas que se producen en el pavimento?
Conteo (visual y manual)
Fallas por los defectos de borde
Estructura de un pavimento
Un pavimento está compuesto por un conjunto de capas superpuestas, relativamente horizontales que se diseña y construyen técnicamente con materiales adecuados y adecuadamente
Sub Rasante
M2
Sub Base
M3
Base
M3
¿De qué manera influyen los espesores de la sub base,
flexómetro flexómetro flexómetro
108
compactados.
ubicada en el Municipio El Hatillo de Caracas, 2012, p 23.
Carpeta asfáltica
Superficie de rodadura
Superficie curva definida por el desplazamiento longitudinal de una línea recta perpendicular al eje de la vía y tangente a las dos tablas de rodadura.
Sub Rasante
M3
base y carpeta asfáltica en la estructura del pavimento?
flexómetro
M2
¿Analizar en la superficie de rodadura la importancia de la sub rasante?
flexómetro
3.3. MÉTODO CIENTÍFICO: En el presente trabajo de investigación se hará uso del Método Científico como método general. Según ANDER, Egg (1984:56), “El es tudio del método científico es objeto de estudio de la epistemología. Asimismo, el significado de la palabra “método” ha variado. Ahora se le conoce como el conjunto de técnicas y procedimientos que le permiten al investigador realizar sus objetivos”. Y como método específico el Método Descriptivo - Explicativo, por cuanto nos permitirá medir ambas variables y luego correlacionarlas.
3.4. TIPO DE INVESTIGACIÓN: BÁSICA – TEÓRICA, porque se busca conocer y entender los conocimientos teóricos establecidos sobre las variables citadas.
3.5. NIVEL DE INVESTIGACIÓN: DESCRIPTIVO – EXPLICATIVO, porque primero se procede a describir las variables “Estabilización de suelos arcillosos con cal y cemento,
y
Mantenimiento de carreteras”; y luego se procede a explicar las influenc ias que las relacionan a las citadas variables.
3.6. MÉTODO DE INVESTIGACIÓN: GENERAL
- TEÓRICA, porque sete método del conocimiento teórico me
permite descubrir las relaciones estables que existen entre los objetos y sus elementos (variables) que se estudian.
3.7. DISEÑO DE INVESTIGACIÓN CUASI EXPERIMENTAL, porque la variable 01, “Estabilización de suelos arcillosos con cal y cemento”, influye en la variable 02, “Mantenimiento de carreteras”.
3.8. UBICACIÓN
Y ESTUDIO DE LOS SUELOS COHESIVOS
(ARCILLOSOS) A ESTABILIZAR. El conocer la ubicación y las características de los suelos es de gran importancia para determinar un parámetro de datos de cada uno de ellos como la
110
información específica detallada la cual se utiliza para plantear el proceso de la estabilización, ya obtenidos estos datos se sugiere proponer otros estudios complementarios si fuera necesario.
3.8.1. Descripción de los suelos a estabilizar. Los suelos a estabilizar son suelos cohesivos por lo que su estructura es inestable y se tiene que tener un previo tratamiento para lograr que sean funcionales para el mantenimiento de carreteras. Los suelos cohesivos son de los más difíciles de estabilizar por las características de plasticidad que poseen y el porcentaje de absorción de humedad, en el proyecto de estabilización se trabaja con suelos procedentes de la región de Junín donde se extrajo muestras de las ciudades (lugares) de San Jerónimo de Tunan y Cajas los cuales poseen características comunes de cohesión de varias regiones del país. Las muestras recolectadas de los suelos son de color café obscuro y para extraerlas se debió de escavar a 1 metro de profundidad para evadir el suelo orgánico y tener una muestra de suelos más limpia. Para estudiar las muestras se debió secar cada una al sol por 24 horas y después tritúralas para tener eliminar los grumos de arcilla y tener lo más fino el suelo cohesivo. Los suelos que se utilizaron para las muestras presentaban demasiada humedad por lo que fue algo difícil trabar con ellos por el exceso de humedad que presentaban esto se debió a la humedad originaria de cada lugar.
3.8.2. Lugares de procedencia de los suelos cohesivos La procedencia de los suelos fue de los lugares de San Jerónimo de Tunan y Cajas todos del departamento de Junín. Los lugares de cada uno de los cuales poseían suelos cohesivos con características de plasticidad alta las cuales debían de poseer una estabilización previa para realizar cualquier construcción sobre esos
111
suelos, otras características de los lugares era que presentaban mucha humedad en el ambiente y la precipitación de lluvia no era tan alto. A continuación se presentan fotografías de los lugares de donde se extrajeron los suelos para dar una idea de la geografía y topografía del área como la vegetación existe y clima en el lugar que por lo regular es muy frecuente encontrar en lugares en donde existen suelos cohesivos. Todos los lugares de donde se recolectaron muestras están a una distancia de 298 km de la capital del País.
3.8.3. Mapa de área de extracción extracción de muestras En el círculo se marca el área de extracción de muestras de suelos cohesivos utilizados para los ensayos de estabilizaciones. Los cuales se encuentran dentro del departamento de Junín.
112
Figura N° 15: Mapa de la Región de Junín indicando la zona de extracción de las muestras de arcillas
Fuente: Instituto de Geografía. Consulta: 25 de agosto de 2011.
113
Figura 16. Vistas aéreas con suelos arcillosos
Figura 17. Vistas satelitales de lugares de extracción de arcillas
114
3.8.4. Fotografías de los lugares de extracción de muestras de arcillas Los lugares de extracción de donde se obtuvieron las muestras de suelos cohesivos para luego estabilizarlos, son áreas donde existe mucha vegetación, montañas, ríos, y suelos fértiles donde se produce una gran cantidad de alimentos que se consumen en el valle del Mantaro. Por su localización en el departamento de Junín es de fácil acceso para obtener suelos cohesivos los cuales presentan propiedades favorables para su estudio. Figura 18. Áreas con suelos arcillosos
Fuente: Área San Jerónimo de Tunan - Cajas. Captada: 10/06/2011
115
Figura 19. Lugar de extracción de arcillas
Fuente: Área San Jerónimo
de Tunan - Cajas. Captada:
10/06/2011
3.8.5. Normas utilizadas en los ensayos de laboratorio realizados a las muestras de suelos cohesivos a estabilizar Aplicar las normas que exige las normas ASTM y AASHTO, y aplicarlas a los ensayos de laboratorio, que se realizaron a los dos suelos cohesivos que se estabilizaron, garantiza la calidad de los resultados obtenidos. Ya aplicadas las normas a cada ensayo realizado se procede a analizar los resultados para conocer que tipos de suelos se tienen. -
Normas utilizadas en el ensayo de Límite Líquido (LL) -
AASHTO T089-02: Standard Method of Test for Determining the Liquid Limit of Soils.
-
ASTM D423-66 (1982): Method of Test for Liquid Limit of Soils
Normas utilizadas en el ensayo de Límite Plástico (LP)
116
-
AASHTO T090-00: Standard Method of Test for Determining the Plastic Limit and Plasticity index of Soils.
-
ASTM D424-54 (1982): Standard Method of Test for Plastic Limit
Normas utilizadas en el ensayo de granulometría -
AASHTO T087-86: Standard Method of Test for Dry Preparation of Disturbed Soil and Soil-Aggregate Samples for Test.
-
ASTM D421-98: Standard Practice for Dry Preparation of Soil Simples for Particle-Size Analysis and Determination of Soil Constants.
-
AASHTO T088-00: Standard Method of Test for Particle Size Analysis of Soils.
-
ASTM D422-02: Standard Test Method for Particle-Size Analysis of Soils.
-
Normas utilizadas en el ensayo de compactación -
AASHTO T180-01: Standard Method of Test for Moisture-Density
-
Relations of Soils Using a 4.54 kg (10 lb) Rammer and a 457 mm (18in).
-
ASTM D1557-07: Standard Test Methods for Laboratory Compaction
-
Characteristics of Soil Using Modified Effort (56,000 ft-lbf/ft3 (2,700 kN-m/m3))
-
Normas utilizadas en el ensayo de CBR -
AASHTO T193-99: Standard Method of Test for the California Bearing Ratio).
-
ASTM D1883-07: Standard Test Method for CBR (California Bearing Ratio) of Laboratory-Compacted Soils
3.8.6. Estudios de laboratorio a los suelos cohesivos A las muestras obtenidas de suelos cohesivos se le realizaron ensayos de laboratorios en el Laboratorio de La Universidad Peruana Los Andes, para
117
determinar las características de cada una para posteriormente lograr estabilizarlas. Se analizaron 3 muestras diferentes se suelos cohesivos de los cuales se estudiarían 2, que serian las que estuvieran en los extremos la más baja y la más alta en resistencia de suelo, la cual lo determino con estudios de: Granulometría, compactación y CBR. Los estudios de laboratorio de suelos a las muestras se definen como: -
Muestra de arcilla 1
-
Muestra de arcilla 2
A cada muestra se le realizo un estudio de granulometría con lavado previo, un estudio de límites de Atterberg, un ensayo de proctor y un ensayo de CBR. Conforme a los laboratorios realizados se determino la resistencia de cada uno de los suelos cohesivos para determinar tan inestables son. 3.8.6.1. Ensayo de suelos a muestra de arcilla número 1 Los ensayos que se realizaron a la muestra de arcilla 1 son: ensayo de límites de Atterberg, ensayo de granulometría graduada, ensayo de compactación y ensayo de CBR. -
Resultado de ensayo de límites de muestra de arcilla 1 Asunto: Ensayo de límites de Atterberg Norma: AASHTO T-89 Y T-90 Ubicación km. 28 carretera central tramo San Jerónimo de Tunan – Cajas departamento de Junín
118
Tabla V. Datos de resultados de ensayo de límites de
muestra de arcilla 1
(*) C.S.U. = CLASIFICACIÓN SISTEMA UNIFICADO Fuente: elaboración propia.
-
Ensayo de granulometría muestra de arcilla 1 Tabla VI. Datos de resultado de granulometría de
muestra de arcilla 1
Descripción del suelo
: Suelo cohesivo 1 (arcilla color café)
Clasificación
: S.C.U.: CL P.R.A.: A-6 Fuente: elaboración propia.
Tabla VII. Datos de ensayo de compactación de muestra
de arcilla 1
Fuente: elaboración propia.
119
Tabla VIII.
Datos de ensayo de CBR de muestra de
arcilla 1 PROBETA GOLPES
A LA COMPACTACIÓN
C
EXPANSIÓN C.B.R.
d
No. 1 2 3
No. 10 30 65
H (%) 16,60 16,60 16,60
(Lb/pie^3) 92,3 96,3 104,6
(%)
90,0 93,9 102,0
(%) 2,17 1,63 1,89
(%) 2,9 7,9
18,4
Fuente: elaboración propia.
3.8.6.2. Ensayo de suelos a muestra de arcilla número 2 Los ensayos que se realizaron a la muestra de arcilla 2 son: ensayo de límites de Atterberg, ensayo de granulometría graduada, ensayo de compactación y ensayo de CBR. -
Resultado de ensayo de límites de muestra de arcilla 2 Asunto: Ensayo de límites de Atterberg Norma: AASHTO T-89 Y T-90 Ubicación
km. 28 carretera central tramo San Jerónimo
de Tunan – Cajas departamento de Junín Tabla IX.
Datos de ensayo de límites de muestra
de arcilla 2 ENSAYO MUESTRA No No.
1
1
L.L (%)
I.P (%)
45,94 8,75
C.S.U.* DESCRIPCIÓN DEL SUELO
CL
Arcilla limosa
(*) C.S.U. = CLASIFICACION SISTEMA UNIFICADO Fuente: elaboración propia.
120
-
Ensayo de granulometría muestra de arcilla 2
Datos de resultado de granulometría de
Tabla X.
muestra de arcilla 2 Análisis con tamices: Tamiz Abertura (mm)
% que pasa
3/4"
100,00
19,00
4 10 40 200
4,76 2,00 0,42 0,074
Descripción del suelo: Clasificación: S.C.U.:
% de grava: % de arena: % de finos:
98,50 85,24 60,33 51,25
1,50 47,25 51,25
Suelo cohesivo 2 (arcilla color café). CL P.R.A.: A-5 Fuente: elaboración propia.
-
Resultado de ensayo de compactación de muestra de arcilla 2
Datos de ensayo de compactación de
Tabla XI.
muestra de arcilla 2 Muestra No.
2
Descripción de suelo
Arcilla limosa color café
Densidad seca máxima
d :
Humedad óptima
1475 kg/m^3 / 92,1 lb/pie ^3 22,5 % Fuente: elaboración propia.
-
Ensayos de CBR de muestra de arcilla 2 Tabla XII.
Datos de ensayo de CBR de muestra de
arcilla 2 PROBETA GOLPES
A LA COMPACTACIÓN
C
EXPANSIÓN C.B.R.
d
No. 1 2 3
No. 10 30 65
H (%) 21,80 21,80 21,80
(Lb/pie^3) 83,6 90,6 92,0
(%)
90,8 98,3 99,9
(%) 0,03 0,02 0,93
(%)
10,6 12,9 14,4
Fuente: elaboración propia.
121
3.9. ENSAYO DE MEZCLAS CON ARENAS VOLCÁNICAS PARA LA
ESTABILIZACIÓN DE SUELOS COHESIVOS El procedimiento de las mezclas realizadas las cuales consisten en estabilizar 2 muestras de suelos cohesivos con arena sílice, y también con arena azul y las cuales también tendrán agregadas un 10 por ciento de cal viva a cada una de las muestras.
3.9.1. Descripción de las muestras a utilizar Las muestras a estabilizar son suelos arcillosos de los lugares de San Jerónimo de Tunan y Cajas del departamento de Junín, los cuales presentan en la mayoría de sus suelos características arcillosas. A estas muestras se les realizaron los ensayos respectivos para conocer sus características las cuales se presentan en la sección 3.8.6.
3.9.2. Descripción de las proporciones de las mezclas a utilizar para la estabilización de los suelos cohesivos Las dos muestras de arcilla se estabilizaran con 2 tipos de arena de origen volcánico, cada una de las muestras de arcilla y arena ya se analizaron en las secciones anteriores. En esta sección se definirá las proporciones de las mezclas que se utilizaron para lograr las estabilizaciones. Los materiales empleados para las mezclas son: -
Muestra de arcilla 1
-
Muestra de arcilla 2
-
Arena sílice
-
Arena azul
-
Cal viva, tamizada previamente
Lo que se pretende con estas proporciones de mezclas es evaluar el comportamiento de cada una de ellas y analizar el resultado de las mismas con el fin de llegar a una estabilización.
122
3.9.3. Ensayos de laboratorio realizados a las mezclas A todas mezclas con las proporciones ya definidas anteriormente se les realizó los siguientes ensayos de laboratorio: -
Ensayo de granulometría
-
Ensayo de compactación
-
Ensayo de CBR
Figura 25.
Realización de ensayo de granulometría
Fuente: Laboratorio de Mecánica de Suelos, Facultad de Ingeniería, USAC, 25 de julio de 2011.
Figura 26.
Realización de ensayo de compactación
Fuente: Laboratorio de Mecánica de Suelos, Facultad de Ingeniería, USAC, 27 de julio de 2011.
123
Figura 27.
Preparación
de
muestras
en
el
ensayo
de
compactación
Fuente: Laboratorio de Mecánica de Suelos, Facultad de Ingeniería, USAC, 27 de julio de 2011.
Figura 28.
Preparación de cilindros en ensayo de CBR
Fuente: Laboratorio de Mecánica de Suelos, Facultad de Ingeniería, USAC, 28 de julio de 2011.
124
Figura 29.
Muestra ya penetrada en el ensayo de CBR
Fuente: Laboratorio de Mecánica de Suelos, Facultad de Ingeniería, USAC, 01 de agosto de 2011.
3.9.4. Normas a utilizar en cada uno de los ensayos de las mezclas Para los ensayos de: -
Granulometría
-
Compactación
-
CBR
Los cuales se realizados en la Sección de Mecánica de Suelo y se basaron en las normas requeridas las cuales ya se mencionaron en las páginas 51 y 52 de la sección 3.5, las cuales se aplicaron para los ensayos que se realizaron a los suelos cohesivos a estabilizar.
125
3.9.5. Cronograma de ensayos de laboratorio de mezclas con arcilla 1 En el cronograma de ensayos de laboratorio, de mezclas con arcilla 1 se desglosa la división que se realizó para trabajar cada arena y lograr diferentes resultados con las mezclas propuestas.
Esquema de ensayos de laboratorio de mezclas con
Figura 30.
arcilla 1 ARENA SÍLICE
10% ARENA GRANULOMETRÍA COMPACTACIÓN CBR
25% ARENA GRANULOMETRÍA COMPACTACIÓN CBR
50% ARENA GRANULOMETRÍA COMPACTACIÓN CBR
MUESTRA DE ARCILLA # 1 ARENA AZUL
10% ARENA GRANULOMETRÍA COMPACTACIÓN CBR
25% ARENA GRANULOMETRÍA COMPACTACIÓN CBR
Fuente: elaboración propia.
50% ARENA GRANULOMETRÍA COMPACTACIÓN CBR
126
Tabla XIII.
Cronograma de ensayos de laboratorio de mezclas
con arcilla 1 CRONOGRAMA ENSAYOS DE LABORATORIO PARA LA ESTABILIZACIÓN DE ARCILLA No. 1 ENSAYO DE LABORARIO
SEMANA SEMANA SEMANA SEMANA 4 SEMANA 1 2 3 5
SEMANA 6
ARENA SILICE 10% arena 10% arena 10% arena 25% arena 25% arena 25% arena 50% arena 50% arena 50% arena
GRANULOMETRÍA COMPATACIÓN CBR
GRANULOMETRÍA COMPATACIÓN CBR
GRANULOMETRÍA COMPATACIÓN CBR
ARENA AZUL 10% arena 10% arena 10% arena 25% arena 25% arena 25% arena 50% arena 50% arena 50% arena
GRANULOMETRÍA COMPATACIÓN CBR
GRANULOMETRÍA COMPATACIÓN CBR
GRANULOMETRÍA COMPATACIÓN CBR
Fuente: elaboración propia.
En el cronograma anterior se indica el tiempo de ejecución por semana que se utilizo para realizar los ensayos del laboratorio dentro del Laboratorio de la Universidad Peruana Los Andes, los cuales se iniciaron la semana 1 del mes de agosto de 2013.
3.9.6. Cronograma de ensayos de laboratorio de mezclas con arcilla 2 En el cronograma de ensayos de laboratorio de mezclas con arcilla 2 se desglosa la división que se realizó para trabajar cada arena y lograr diferentes resultados con las mezclas propuestas.
127
Figura 31.
Esquema de ensayos de laboratorio de mezclas con
arcilla 2
ARENA SÍLICE
10% ARENA GRANULOMETRÍA COMPACTACIÓN CBR
25% ARENA GRANULOMETRÍA COMPACTACIÓN CBR
50% ARENA GRANULOMETRÍA COMPACTACIÓN CBR
MUESTRA DE ARCILLA # 2 ARENA AZUL
10% ARENA GRANULOMETRÍA COMPACTACIÓN CBR
25% ARENA GRANULOMETRÍA COMPACTACIÓN CBR
Fuente: elaboración propia.
50% ARENA GRANULOMETRÍA COMPACTACIÓN CBR
128
Tabla XIV.
Cronograma de ensayos de laboratorio de mezclas
con arcilla 2 CRONOGRAMA ENSAYOS DE LABORATORIO PARA LA ESTABILIZACIÓN DE ARCILLA No. 2 ENSAYO DE LABORARIO
SEMANA SEMANA 2 SEMANA 3 SEMANA 4 SEMANA 1 5
SEMANA 6
ARENA SILICE 10% arena 10% arena 10% arena 25% arena 25% arena 25% arena 50% arena 50% arena 50% arena
GRANULOMETRÍA COMPATACIÓN CBR
GRANULOMETRÍA COMPATACIÓN CBR
GRANULOMETRÍA COMPATACIÓN CBR
ARENA AZUL 10% arena 10% arena 10% arena 25% arena 25% arena 25% arena 50% arena 50% arena 50% arena
GRANULOMETRÍA COMPATACIÓN CBR
GRANULOMETRÍA COMPATACIÓN CBR
GRANULOMETRÍA COMPATACIÓN CBR
Fuente: elaboración propia.
En el cronograma anterior se indica el tiempo de ejecución por semana que se utilizo para realizar los ensayos del laboratorio dentro del Laboratorio de la Universidad Peruana Los Andes, los cuales se iniciaron la semana 3 del mes de setiembre de 2013.
3.9.7. Resultados de los ensayos de laboratorio de las mezclas a utilizar con arcilla 1 Los resultados obtenidos en los ensayos de laboratorio que se realizaron a las diferentes mezclas que se propusieron para estabilizar
129
la arcilla 1, revelaron datos que muestran diferentes comportamientos de cada mezcla conforme se aplicaba diferentes proporciones de cada una de las arenas volcánicas que se colocaron en diferentes porcentajes. Granulometrías de las mezclas con la arena sílice y arena azul Tabla XV.
Datos de ensayo de granulometría mezcla de 10%
de arena sílice y 90% de arcilla 1 Análisis con tamices: Tamiz Abertura (mm) % que pasa 3/4"
19,00
4 10 40 200
4,76 2,00 0,42 0,074
100,00 99,62 87,62 64,25 50,97
% de grava: % de arena: % de finos:
0,38 48,65 50,97
Descripción del suelo: Mezcla de suelo cohesivo, arena sílice y cal viva Clasificación: S.C.U.: ML P.R.A.: A-5 Fuente: elaboración propia.
Tabla XVI.
Datos de ensayo de granulometría mezcla de 25 %
de arena sílice y 75% de arcilla 1 Análisis con tamices: Tamiz Abertura (mm) % que pasa 3/4"
19,00
4 10 40 200
4,76 2,00 0,42 0,074
100,00 99,62 88,62 60,46 44,70
% de grava: % de arena: % de finos:
0,39 54,92 44,70
Descripción del suelo: Mezcla de suelo cohesivo, arena sílice y cal viva Clasificación: S.C.U.: SC P.R.A.: A-4 Fuente: elaboración propia.
130
Datos de ensayo de granulometría mezcla de 50 %
Tabla XVII.
de arena sílice y 50% de arcilla 1 Análisis con tamices: Tamiz Abertura (mm) % que pasa 3/4"
19,00
4 10 40 200
4,76 2,00 0,42 0,074
100,00 99,61 90,28 54,13 34,25
% de grava: % de arena: % de finos:
0,39 65,36 34,25
Descripción del suelo: Mezcla de suelo cohesivo, arena sílice y cal viva Clasificación: S.C.U.: SC P.R.A.: A-2-7 Fuente: elaboración propia.
Tabla XVIII.
Datos de ensayo de granulometría mezcla de 10 %
de arena azul y 90% de arcilla 1
Análisis con tamices: Tamiz Abertura (mm) % que pasa 3/4"
19,00
4 10 40 200
4,76 2,00 0,42 0,074
100,00 99,18 85,98 63,67 51,10
% de grava: 0,82 % de arena: 48,09 % de finos: 51,10
Descripción del suelo: Mezcla de suelo de arcilla, arena azul y cal viva Clasificación: S.C.U.: ML P.R.A.: A- 5 Fuente: elaboración propia.
Tabla XIX.
Datos de ensayo de granulometría mezcla de 25 %
de arena azul y 75% de arcilla 1 Análisis con tamices: Tamiz Abertura (mm) % que pasa 3/4"
19,00
4 10 40 200
4,76 2,00 0,42 0,074
100,00 98,53 84,51 59,01 42,77
% de grava: 1,47 % de arena: 55,76 % de finos: 42,77
Descripción del suelo: Mezcla de suelo de arcilla, arena azul y cal viva Clasificación: S.C.U.: SC P.R.A.: A-4 Fuente: elaboración propia.
131
Tabla XX.
Datos de ensayo de granulometría mezcla de 50 %
de arena azul y 50% de arcilla 1 Análisis con tamices: Tamiz Abertura (mm) % que pasa 3/4"
19,00
4 10 40 200
4,76 2,00 0,42 0,074
100,00 97,44 82,05 51,24 30,39
% de grava: % de arena: % de finos:
2,57 67,05 30,39
Descripción del suelo: Mezcla de suelo cohesivo, arena azul y cal viva Clasificación: S.C.U.: SC P.R.A.: A-2-7 Fuente: elaboración propia.
132
-
Ensayo de compactación de las mezclas con la arena sílice y arena azul Figura 32. Ensayo de compactación mezcla de 10 % de arena
sílice y 90% de arcilla 1
Descripción del suelo: Densidad seca máxima Humedad óptima Hop.:
Mezcla de 90% arcilla muestra 1 y 10% arena sílice 1594 Kg/m^3 99,5 lb/pie^3 15,5 %
Fuente: elaboración propia.
133
Figura 33. Ensayo de compactación mezcla de 25% de arena
sílice y 75 % de arcilla 1
GRÁFICA DE DENSIDAD SECA-HUMEDAD 106 3 ^104 e i p / b l 102 A C E S100 D A D I 98 S N E D96
9
11
13
15
17
19
21
% HUMEDAD
Descripción del suelo: Densidad seca máxima Humedad óptima Hop.:
Mezcla de 75% arcilla muestra 1 y 25% arena sílice 1695 Kg/m^3 105,8 lb/pie^3 14,0 %
Fuente: elaboración propia.
134
Figura 34. Ensayo de compactación mezcla de 50 % de arena
sílice y 50 % de arcilla 1
Descripción del suelo: Densidad seca máxima Humedad óptima Hop.:
Mezcla de 50% arcilla 1 y 50% arena sílice 1781 Kg/m^3 111,2 lb/pie^3 13,5 %
Fuente: elaboración propia.
135
Figura 35. Ensayo de compactación mezcla de 10 % de arena
azul y 90% de arcilla 1
Descripción del suelo: Mezcla de 90% arcilla muestra 1 con un 10 % de arena azul Densidad Humeda
1636 Kg/m^3 16,4 %
102,1 lb/pie^3
Fuente: elaboración propia.
136
Figura 36. Ensayo de compactación mezcla de 25% de arena
azul y 75 % de arcilla 1
GRÁFICA DE DENSIDAD SECA-HUMEDAD 105 3 ^ 103 e i p / b l 101 A C E99 S D A 97 D I S N E95 D 9
11
13
15
17
% HUMEDAD
19
21
Descripción del suelo: Mezcla de 75% arcilla muestra 1 con un 25% de arena azul Densidad 1689 Kg/m^3 105,4 lb/pie^3 Humeda 15,6 %
Fuente: elaboración propia.
137
Figura 37. Ensayo de compactación mezcla de 50 % de arena
azul y 50 % de arcilla 1
Descripción del suelo: Mezcla de 50% arcilla limosa muestra 1 con 50% arena azul Densidad seca máxima : 1782 Kg/m^3 112,5 lb/pie^3 Humedad óptima Hop.: 11,0 %
Fuente: elaboración propia.
138
-
Ensayos de CBR de las mezclas con la arena sílice y arena azul Tabla XXI. Datos de ensayo de CBR mezcla de 10 % de arena
sílice y 90% de arcilla 1 PROBETA GOLPES
A LA COMPACTACIÓN
C
EXPANSIÓN C.B.R.
d
No.
No.
1 2 3
10 30 65
H (%) 16,40 16,40 16,40
(Lb/pie^3) 95,2 103,6 104,8
(%)
89,7 93,0 99,2
(%) 0,46 0,37 0,24
(%)
30,4 48,5 64,2
Fuente: elaboración propia.
Tabla XXII. Datos de ensayo de CBR mezcla de 25% de arena
sílice y 75 % de arcilla 1 PROBETA GOLPES
A LA COMPACTACIÓN
C
EXPANSIÓN C.B.R.
d
No. 1 2 3
No. 10 30 65
H (%) 15,19 15,19 15,19
(Lb/pie^3) 95,2 103,6 104,8
(%)
90,0 93,0 99,0
(%) 0,46 0,37 0,24
(%)
40,8 64,2 84,8
Fuente: elaboración propia.
Tabla XXIII. Datos de ensayo de CBR mezcla de 50 % de arena
sílice y 50 % de arcilla 1 PROBETA GOLPES
A LA COMPACTACIÓN
C
EXPANSIÓN C.B.R.
d
No. 1 2 3
No. 10 30 65
H (%) 13,60 13,60 13,60
(Lb/pie^3) 94,2 102,5 103,7
(%)
85,8 90,7 98,4
(%) 0,03 0,02 0,00
Fuente: elaboración propia.
(%)
50,1 65,8 96,5
139
Tabla XXIV.
Datos de ensayo de CBR mezcla de 10 % de
arena azul y 90% de arcilla 1 PROBETA GOLPES
A LA COMPACTACIÓN
C
EXPANSIÓN C.B.R.
d
No. 1 2 3
No. 10 30 65
H (%) 16,82 16,82 16,82
(Lb/pie^3) 92,6 96,9 103,4
(%)
86,7 90,9 98,3
(%) 0,00 0,00 0,00
(%)
38,8 48,5 70,4
Fuente: elaboración propia.
Tabla XXV. Datos de ensayo de CBR mezcla de 25% de arena
azul y 75 % de arcilla 1 PROBETA GOLPES
A LA COMPACTACIÓN
C
EXPANSIÓN C.B.R.
d
No. 1 2 3
No. 10 30 65
H (%) 16,16 16,16 16,16
(Lb/pie^3) 93,1 97,4 104,0
(%)
88,3 91,4 98,7
(%) 0,00 0,00 0,00
(%)
45,5 64,2 91,1
Fuente: elaboración propia.
Tabla XXVI.
Datos de ensayo de CBR mezcla de 50 % de
arena azul y 50 % de arcilla 1 PROBETA GOLPES
A LA COMPACTACIÓN
C
EXPANSIÓN C.B.R.
d
No. 1 2 3
No. 10 30 65
H (%) 11,51 11,51 11,51
(Lb/pie^3) 99,1 104,6 112,8
(%)
85,1 91,0 100,3
(%) 0,03 0,02 0,00
(%)
51,8 82,2 97,1
Fuente: elaboración propia.
3.9.8. Resultados de los ensayos de laboratorio de las mezclas a utilizar con arcilla 2 Los resultados obtenidos en los ensayos de laboratorio que se realizaron a las diferentes mezclas que se propusieron para estabilizar la arcilla 2, revelaron datos que muestran diferentes comportamientos de cada mezcla, conforme se aplicaban diferentes proporciones de
140
cada una de las arenas volcánicas que se colocaron en diferentes porcentajes. Como ya se obtuvieron en la sección 4.7. ya se tienen dos parámetros de comparación, los resultados del laboratorio de las mezclas a utilizar con arcilla 1 y ahora los resultados de laboratorio de las mezclas a utilizar con la arcilla 2, los cuales muestran cada uno de los comportamientos en las estabilizaciones obtenidas. -
Granulometrías de las mezclas con la arena sílice y arena azul
Tabla XXVII.
Datos de ensayo de granulometría mezcla de 10%
de arena sílice y 90% de arcilla 2 Análisis con tamices: Tamiz Abertura (mm) % que pasa 3/4"
19,00
4 10 40 200
4,76 2,00 0,42 0,074
Descripción del suelo: Clasificación: S.C.U.:
100,00 98,61 86,08 58,45 47,46
% de grava: % de arena: % de finos:
1,39 51,15 47,46
Mezcla de suelo cohesivo, arena sílice y cal viva SC P.R.A.: A-5 Fuente: elaboración propia.
Tabla XXVIII.
Datos de ensayo de granulometría mezcla de 25 %
de arena sílice y 75% de arcilla 2 Análisis con tamices: Tamiz Abertura (mm) % que pasa 3/4"
19,00
4 10 40 200
4,76 2,00 0,42 0,074
Descripción del suelo: Clasificación: S.C.U.:
100,00 98,78 87,33 55,62 41,78
% de grava: % de arena: % de finos:
1,22 57,00 41,78
Mezcla de suelo cohesivo, arena sílice y cal viva SC P.R.A.: A-4 Fuente: elaboración propia.
141
Tabla XXIX.
Datos de ensayo de granulometría mezcla de 50 %
de arena sílice y 50% de arcilla 2 Análisis con tamices: Tamiz Abertura (mm) % que pasa 3/4"
19,00
4 10 40 200
4,76 2,00 0,42 0,074
Descripción del suelo: Clasificación: S.C.U.:
100,00 99,05 89,42 50,91 32,30
% de grava: % de arena: % de finos:
0,95 66,75 32,30
Mezcla de suelo cohesivo, arena sílice y cal viva SC P.R.A.: A-2-6 Fuente: elaboración propia.
Tabla XXX.
Datos de ensayo de granulometría mezcla de 10 %
de arena azul y 90% de arcilla 2 Análisis con tamices: Tamiz Abertura (mm) % que pasa 3/4"
19,00
4 10 40 200
4,76 2,00 0,42 0,074
Descripción del suelo: Clasificación: S.C.U.:
100,00 98,18 84,43 57,87 46,69
% de grava: % de arena: % de finos:
1,82 51,49 46,69
Mezcla de suelo cohesivo, arena azul y cal viva SC P.R.A.: A-5 Fuente: elaboración propia.
142
Tabla XXXI.
Datos de ensayo de granulometría mezcla de 25 %
de arena azul y 75% de arcilla 2 Análisis con tamices: Tamiz Abertura (mm) % que pasa 3/4"
19,00
4 10 40 200
4,76 2,00 0,42 0,074
Descripción del suelo: Clasificación: S.C.U.:
100,00 97,69 83,21 54,17 39,85
% de grava: % de arena: % de finos:
2,31 57,84 39,85
Mezcla de suelo cohesivo, arena azul y cal viva SC P.R.A.: A-4 Fuente: elaboración propia.
Tabla XXXII.
Datos de ensayo de granulometría mezcla de 50 %
de arena azul y 50% de arcilla 2 Análisis con tamices: Tamiz Abertura (mm) % que pasa 3/4"
19,00
4 10 40 200
4,76 2,00 0.42 0,074
Descripción del suelo: Clasificación: S.C.U.:
% de grava: % de arena: % de finos:
3,13 68,44 28,44
100,00 96,88 81,19 48,02 28,44 Mezcla de suelo cohesivo, arena azul y cal viva SC P.R.A.: A-2-6 Fuente: elaboración propia.
143
-
Ensayos de compactación de las mezclas con la arena sílice y arena azul
Figura 38.
Ensayo de compactación mezcla de 10 % de arena
sílice y 90% de arcilla 1
Descripción del suelo:
Mezcla de 90% arcilla muestra 2 con un 10% de arena
sílice Densidad seca máxima
1652 Kg/m^3 103,1 lb/pie^3
Humedad óptima Hop.: 20,6 %
Fuente: elaboración propia.
144
Figura 39.
Ensayo de compactación mezcla de 25% de arena
sílice y 75 % de arcilla 2
GRÁFICA DE DENSIDAD SECA-HUMEDAD 101
3 ^ e i p / b l A C E S D A D I S N E D
99
97
95
93 11
13
15
17
% HUMEDAD
19
21
23
Descripción del suelo: Mezcla de 75% arcilla muestra 2 con un 25% de arena sílice Densidad seca máxima 1594 Kg/m^3 99,5 lb/pie^3 Humedad óptima Hop.: 18,5 %
Fuente: elaboración propia.
145
Ensayo de compactación mezcla de 50 % de arena
Figura 40.
sílice y 50 % de arcilla 2
GRÁFICA DE DENSIDAD SECA-HUMEDAD 107 3 105 ^ e i p 103 / b l A C E S D A D I S N E D
101 99 97 95 93 8
10
12
14
16
18
20
% HUMEDAD
22
24
26
Descripción del suelo: Mezcla de 50% arcilla 2 y 50% arena sílice Densidad seca máxima 1724 Kg/m^3 107,6 lb/pie^3 Humedad óptima Hop.: 13,9 %
Fuente: elaboración propia.
28
146
Figura 41.
Ensayo de compactación mezcla de 10 % de arena
azul y 90% de arcilla 2
GRÁFICA DE DENSIDAD SECA-HUMEDAD 100
3 ^ e i p / b l A C E S D A D I S N E D
98
96
94
92 13
15
17
19
% HUMEDAD
21
23
25
Descripción del suelo: Mezcla de 90% de arcilla muestra 2 y 10% de arena azul Densidad seca máxima 1674 Kg/m^3 104,5 lb/pie^3 Humedad óptima Hop.: 19,5 %
Fuente: elaboración propia.
147
Figura 42.
Ensayo de compactación mezcla de 25% de arena
azul y 75 % de arcilla 2
GRÁFICA DE DENSIDAD SECA-HUMEDAD 102
3 100 ^ e i p / b l 98 A C E S 96 D A D I S N 94 E D
92 12
14
16
18
% HUMEDAD
20
22
Descripción del suelo: Mezcla de 75% de arcilla muestra 2 y 25% de arena azul Densidad seca máxima 1623 Kg/m^3 101,3 lb/pie^3 Humedad óptima Hop.: 16,5 %
Fuente: elaboración propia.
148
Figura 43.
Ensayo de compactación mezcla de 50 % de arena
azul y 50 % de arcilla 2
GRÁFICA DE DENSIDAD SECA-HUMEDAD 113
111 3 ^ e i p / b l
109
107 A C E S 105 D A D I 103 S N E D 101
99 7
9
11
13
% HUMEDAD
15
17
19
Descripción del suelo: Mezcla de 50% de arcilla muestra 2 y 50% de arena azul Densidad seca máxima 1786 Kg/m^3 111,5 lb/pie^3 Humedad óptima Hop.: 11,5 %
Fuente: elaboración propia.
149
-
Ensayos de CBR de las mezclas con la arena sílice y arena azul
Tabla XXXIII.
Datos de ensayo de CBR mezcla de 10 % de arena
sílice y 90% de arcilla 2 PROBETA GOLPES
A LA COMPACTACIÓN
C
EXPANSIÓN C.B.R.
d
No. 1 2 3
No. 10 30 65
H (%) 21,14 21,14 21,14
(Lb/pie^3) 88,5 96,1 97,0
(%)
85,9 93,2 99,1
(%) 0,03 0,02 0,00
(%)
20,4 38,5 63,5
Fuente: elaboración propia.
Tabla XXXIV.
Datos de ensayo de CBR mezcla de 25% de arena
sílice y 75 % de arcilla 2 PROBETA GOLPES
A LA COMPACTACIÓN
C
EXPANSIÓN C.B.R.
d
No. 1 2 3
No. 10 30 65
H (%) 19,03 19,03 19,03
(Lb/pie^3) 90,1 97,8 98,8
(%)
90,6 93,3 99,3
(%) 0,03 0,02 0,00
(%)
23,1 52,5 82,2
Fuente: elaboración propia.
Tabla XXXV.
Datos de ensayo de CBR mezcla de 50 % de arena
sílice y 50 % de arcilla 2 PROBETA GOLPES
A LA COMPACTACIÓN
C
EXPANSIÓN C.B.R.
d
No. 1 2 3
No. 10 30 65
H (%) 14,10 14,10 14,10
(Lb/pie^3) 96,3 102,5 107,7
(%)
89,5 95,3 100,1
(%) 0,03 0,02 0,00
(%)
27,8 62,2 97,5
Fuente: elaboración propia.
150
Tabla XXXVI.
Datos de ensayo de CBR mezcla de 10 % de arena
azul y 90% de arcilla 2 PROBETA GOLPES
A LA COMPACTACIÓN
C
EXPANSIÓN C.B.R.
d
No. 1 2 3
No. 10 30 65
H (%) 19,82 19,82 19,82
(Lb/pie^3) 85,1 97,9 103,3
(%)
81,4 93,6 98,8
(%) 0,03 0,02 0,00
(%)
16,8 36,8 65,8
Fuente: elaboración propia.
Tabla XXXVII. Datos de ensayo de CBR mezcla de 25% de arena
azul y 75 % de arcilla 2 PROBETA GOLPES
A LA COMPACTACIÓN
C
EXPANSIÓN C.B.R.
d
No. 1 2 3
No. 10 30 65
H (%) 16,00 16,00 16,00
(Lb/pie^3) 87,9 101,1 106,7
(%)
86,8 93,8 99,3
(%) 0,03 0,02 0,00
(%)
17,4 61,5 89,5
Fuente: elaboración propia.
Tabla XXXVIII. Datos de ensayo de CBR mezcla de 50 % de arena
azul y 50 % de arcilla 2 PROBETA GOLPES
A LA COMPACTACIÓN
C
EXPANSIÓN C.B.R.
d
No. 1 2 3
No. 10 30 65
H (%) 11,60 11,60 11,60
(Lb/pie^3) 99,3 107,7 114,0
(%)
89,0 93,6 100,3
(%) 0,03 0,02 0,00
(%)
29,8 65,8 98,8
Fuente: elaboración propia.
CAPITULO IV ANÁLISIS DE RESULTADOS Se analizó anteriormente todas las estabilizaciones realizadas a los dos tipos de suelos cohesivos las cuales fueron positivas, cada una de las estabilizaciones presentó un CBR diferente. El número CBR obtenido es un índice del valor o capacidad soporte de un suelo. Un CBR de ocho o diez por ciento indicará que el material tiene una capacidad soporte baja, mientras que un valor de 50 o 70 por ciento de CBR mostrará un material de buena resistencia, apto para capa de base de pavimentos según sea su utilidad, esto de acuerdo a las especificaciones de la Norma CE. 010 Aceras y Pavimentos del Reglamento Nacional de Edificaciones. En resumen, el CBR significa la relación entre la resistencia a la penetración de un suelo y su capacidad soporte como base de sustentación para pavimentos flexibles.
4.1. Análisis de resultados obtenidos en los ensayos de
laboratorio en la estabilización de suelos cohesivos Con las diferentes mezclas realizadas con cemento y cal viva a las 2 muestras diferentes de arcillas, se determino que se puede lograr varios valores de estabilización según la mezcla aplicada. Las mezclas sugeridas en la investigación para las estabilizaciones de suelos son amplias y van desde un 10, 25 y un 50 por ciento de agregados
152
del volumen a estabilizar, estas lograron diferentes valores en cada una de las muestras trabajadas. Los valores son variados y se puede obtener un CBR, según la mezcla aplicada de un 52,6 por ciento de CBR hasta un 91,5 por ciento de CBR estos valores obtenidos en el grafico de CBR al 95 por ciento de compactación y según la aplicación que se le desea dar se puede tomar el valor más conveniente a utilizar. Cuando el porcentaje de cemento va creciendo sobre las muestras de arcillas a estabilizar se alcanza un grado de estabilización más alta, esto se puede apreciar en los ensayos realizados los cuales mostraron que las muestras de arcilla aplicando las mezclas van tomando un valor de CBR mayor. Las características del cemento utilizados para en la investigación lograron conjuntamente con la cal viva diferentes valores de estabilización sobre las muestras de suelos cohesivos empleados lo que hace positivo los resultados del estudio realizado.
4.2. Gráficas de resultados de las estabilizaciones obtenidas con
las mezclas Con los valores obtenidos de las de los ensayos realizados podemos graficar los valores los cuales nos muestra la tendencia sobre el incremento del porcentaje del valor CBR, en el suelo que se está estabilizando, donde podemos observar el incremento del mismo con forme vamos aumentando el porcentaje de volumen de arenas sobre el suelo cohesivo. La muestra de arcilla 2 se estabilizo con cemento y cal viva, por lo que de acá podemos obtener una forma de estabilizar el suelo arcilloso. Y comparar valores obtenidos para determinar si el cemento o la cal logra un mayor valor en la estabilización. La muestra de arcilla 1 que presenta características más cohesivas que la muestra 2 también se estabilizo de igual forma con cemento y cal logrando resultados positivos.
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4.2.1. Gráfica de los valores obtenidos estabilizando la muestra de arcilla 1 con cal. El valor de CBR de la muestra de arcilla 1 a un 95 por ciento de compactación fue de: 9,5 por ciento, a continuación podemos comparar los valores estabilizados finales. Tabla XXXIX. Valores obtenidos estabilizando la arcilla 1 con un
10%,25% y 50 % de cal CAL
Fuente: elaboración propia.
Figura 44.
Resultados de valores obtenidos estabilizando la
arcilla 1con un 10 %, 25% y 50 % de cal
% CAL
Fuente: elaboración propia.
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4.2.2. Gráfica de los valores obtenidos estabilizando la muestra de arcilla 1 con cemento El valor de CBR de la muestra de arcilla 1 a un 95 por ciento de compactación fue
de: 9,5 por ciento, a continuación podemos
comparar los valores estabilizados finales. Tabla XL.
Valores obtenidos estabilizando la arcilla 1 con un
10 %,25% y 50 % de cemento. CEMENTO
Fuente: elaboración propia.
Figura 45.
Resultados de valores obtenidos estabilizando la
arcilla 1 con un 10 %, 25% y 50 % de cemento
% CEMENTO
Fuente: elaboración propia.
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4.2.3. Gráfica de los valores obtenidos estabilizando la muestra de arcilla 2 con cal El valor de CBR de la muestra de arcilla 2 a un 95 por ciento de compactación fue de: 11,8 por ciento, a continuación se puede comparar los valores estabilizados finales. Tabla XLI.
Valores obtenidos estabilizando la arcilla 2 con un
10 %, 25% y 50 % de cal CAL
Fuente: elaboración propia.
Figura 46.
Resultados de valores obtenidos estabilizando la
arcilla 2 con un 10 %, 25% y 50 % de cal
% CAL
Fuente: elaboración propia.
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4.2.4. Gráfica de los valores obtenidos estabilizando la muestra de arcilla 2 con cemento El valor de CBR de la muestra de arcilla 2 a un 95 por ciento de compactación fue de: 11,8 por ciento, a continuación se pueden comparar los valores estabilizados finales. Tabla XLII.
Valores obtenidos estabilizando la arcilla 2 con un
10 %, 25% y 50 % de cemento CEMENTO
Fuente: elaboración propia.
Figura 47.
Resultados de valores obtenidos estabilizando la
arcilla 2 con un 10 %, 25% y 50 % de cemento
% CEMENTO
Fuente: elaboración propia.
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4.2.5. Interpolación de las gráficas obtenidas con las estabilizaciones Con las gráficas obtenidas de los valores de todas las estabilizaciones realizadas a los dos tipos de suelos cohesivos, podemos observar la tendencia de la curva que se obtuvo con los tres porcentajes de: 10 por ciento, 25 por ciento y 50 por ciento, los cuales marcan la tendencia de la estabilización mediante una curva sobre la gráfica la cual tiene los valores de (% cal ó cemento) VRS (% CBR). Con estos datos en la gráfica podemos interpolar valores si se requiere un número de CBR en específico, este valor se puede encontrar en la gráfica, y así conocer el porcentaje de cal o cemento (% cal ó cemento) que tenemos que emplear para lograr el valor CBR requerido para un suelo cohesivo similar usando cualquiera, ya sea cal o cemento, empleadas para las estabilizaciones, estos valores no son exactos pero si aproximados. De la misma forma como se puede encontrar un porcentaje de cal ó cemento (% cal ó cemento) para un CBR específico también se puede encontrar en la misma gráfica que valor de CBR me daría una mezcla del usando cantidades de cal o arena de: 15 por ciento, 20 por ciento o 30 por ciento, esto para cualquiera de los dos tipos de arena de origen volcánico que deseamos utilizar en nuestra estabilización en suelos cohesivos con las características similares a las muestras empleadas en esta investigación. Con la base anterior se tiene un precedente para las estabilizaciones, pero se recomienda realizar los estudios de laboratorios respectivos a los suelos cohesivos a estabilizar esto para conocer los valores exactos que tendremos en las estabilizaciones usando suelos cohesivos con las mismas características.
CONCLUSIONES 1. La estabilización de suelos arcillosos con cemento y cal nos beneficia, mejorando la estructura de un pavimento o la superficie de rodadura en el mantenimiento de la carretera central tramo San Jerónimo de Tuna – Cajas del Departamento de Junín. 2. El tipo de suelo arcilloso determina las proporciones de cemento y cal para realizar la estabilización del suelo situado en el mantenimiento de la carretera central tramo San Jerónimo de Tuna – Cajas del Departamento de Junín. 3. El ensayo CBR determina la capacidad de soporte del suelo, si los valores son inferiores al 50 por ciento, nos indica que necesita de una estabilización, ya sea con cemento o cal, evaluando los costos en el mantenimiento de la carretera central tramo San Jerónimo de Tuna – Cajas del Departamento de Junín. 4. El tipo de suelo determina la dosificación de cal o cemento en la estabilización de suelos arcillosos de acuerdo a los gráficos que se muestran en la figura 44, 45, 46 y 47; en el mantenimiento de la carretera central tramo San Jerónimo de Tuna – Cajas del Departamento de Junín.
REFERENCIA BIBLIOGRAFÍCA: 5.1. Bibliografía: 1) EGAZ PALONIMO, Roxana M. et al; “Ensayos de estabilización de suelos con el aditivo RBI-81 – XIII Congreso Nacional de Ingeniería Civil”, Puno – 2001, pág.: 12. 2) Resolución Directoral N° 05 – 2013 – MTC/14. Lima, 18 de febrero 2013; “Manual de Carreteras”, pág.: 355. 3) INSTITUTO ESPAÑOL DEL CEMENTO Y SUS APLICACIONES, “Manual de Estabilización de Suelos con Cemento o Cal ”, España, Madrid – 2003, p 217. 4) TUPIA CÓRDOVA, Carlos. et al; “Ensayos de estabilización de suelos con el aditivo RBI-81 – UNIVERSIDAD NACIONA DE INGENIERÍA”, Lima – 2011, pág.: 19. 5) HUEZO MALDONADO, Heber M., y ORELLANA MARTINEZ, Alber C.; “Guía básica para estabilización de suelos con cal en caminos de baja intensidad vehicular en El Salvador ” - Tesis; Universidad de El Salvador;
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10)UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA, “California Bearing Ratio (CBR)”, Lima, Marzo 2006, p 11. 11)JUAREZ BADILLO – RICO RODRIGUEZ, “Mecánica de Suelos – Tomo I”, México, p 642 12)GRACIAS PINEDA, Guillermo A. “Análisis del mantenimiento de carreteras a través del fondo vial por medio de empresas privadas en la republica de Guatemala – Tesis”, octubre de 1999, p 80. 13)Concepto
de
Mantenimiento
Vial
Disponible
en
la
web:
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ANEXOS
