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ESTUDIO DE SUELOS Y PAVIMENTOS

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CONTRATO IDU 297-2003

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NLISIS DE TRNSITO P R DISEO DE P VIMENTOS

7 GENER LID DES

Para la obtencin del trnsito para diseo del pavimento en trminos de ejes equivalentes, se

emplearon las metodologas de AASHTO y RSV-2002, las cuales recomiendan coeficientes de

dao para cada tipo de vehculo y para cada clase de pavimento.

La informacin bsica fue tomada del estudio de trnsito efectuado para el proyecto, la cual fue

analizada y llevada a los respetivos formatos de clculo de ejes equivalentes para cada grupo

vial de las zonas del proyecto.

Adems del presente captulo, se generaron formatos de evaluacin de trnsito para cada

grupo vial, tablas resumen de resultados, y tablas de categoras de trnsito. La informacin

resumida se presenta en numerales subsiguientes, mientras que las tablas de clculo detallado

del nmero de ejes equivalentes se presentan en el Anexo 7.

72 MTODO DE L ULO SHTO

El factor de carga de eje equivalente Equivalent Axle Load Factor, EALF define el dao por

pasada inducido a un pavimento por un eje en cuestin en relacin con el dao que generara

un eje simple estndar de 80 kN. En el presente proyecto se trata el EALF como factor de dao

para cada vehculo.

El diseo se basa en el nmero de pasadas totales de cargas de eje estndar durante el

periodo de diseo, definido como la carga de eje simple equivalente Equivalent Single Axle

Load, ESAL.

El EALF depende del tipo de pavimento, el espesor, la capacidad estructural y las condiciones

finales a las que el pavimento se considera que ha fallado. A continuacin se describe la

metodologa de anlisis para cada tipo de pavimento.

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7.2.1

PAVIMENTOS FLEXIBLES

Las siguientes son las expresiones para determinar el EALF.

10gW t; c )=4 .7910g18 + I )-4 .79L x+ L J+ 4.33l 0gL 2+ - G

18

/ 3 x / 3 1 8

G

=

lo 4.2- p )

g 4.2-1.5

0.081 L

x

L

2

) 2 3

=0.40+

1 9

x

SN

1

L 2 3

Donde:

Wt; c

nmero de cargas aplicadas al final del perodo t.

= nmero de pasadas de ejes equivalentes.

= Carga en kip de un eje simple, un eje tndem o un eje tridem.

L

Cdigo del eje, 1 para eje simple, 2 para eje tndem, 3 para eje tridem.

SN

=

Nmero estructural.

P = Serviciabilidad final.

G

=

funcin de

P

/318

es el valor de

/3 x

cuando

L ,

es igual a 18

L

2

es igual a 1.

7.2.2

PAVIMENTOS RGIDOS

Las ecuaciones par el clculo de los factores de dao en el mtodo AASHTO para este tipo de

pavimentos son las siguientes:

10gW

cx

) =4.62log 18+ I ) -4 .62 L

x

+L J+ 3.28 l ogL

2

+ _ G

18

/ 3 x / 3 1 8

=

lo 4.5 - P I

g 4.5-1.5

3.6 3 L

x

+ L

2

2 0

/3 =1.00+-----

D )846 L 5 2

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Donde:

W

a

W g , t ;

L

2

Y /318 tienen la misma definicin que para pavimentos flexibles.

D Espesor de la losa en pulgadas.

7.2.3 CONSIDERACIONES VARIAS SOBRE LOS PARMETROS DE DISEO

En pavimentos flexibles, el factor de dao EALF) no es muy sensible al espesor de la

estructura, y puede adoptarse un SN de 5.0 en la mayora de los casos.

Para pavimentos rgidos, pueden asumirse espesores de losa de concreto de 9.0 pulgadas para

entrar a determinar el factor de dao de los diferentes vehculos.

7.3 EJEMPLO DE CLCULO: TRACTO - CAMiN C3-S2 Pavimento Rgido

Esquema del vehculo:

r-J3l

Eje delantero

Carga y tipo de eje delantero: 6 toneladas en eje simple 13.23 kip)

2

3.63 L

x

+

L

2

)20 3.63(18 + 1)2

/318 = 1.00 + ( )8.46 3 -2 = 1.00+ . )8.46 3 2 = 1.056

D

+ 1

L

9 m + 1 1.

.5

\520 5 2

3.63 L x + L

2

3.63 13.23 + 1 .

3

x

=1.00+ ( )846 - =1.00+( )846 =1.0125

D + 1 . L ; 9 + 1 . 1.0

352

G =10 (4.5-2.5)=_0.176

1 g 4.5-1.5

lOg( W

x

= 4.6210g(18 + 1)- 4.62 L

x

+ LJ+ 3.2 810gL

2

+

_Si.

18 3x 3 8

(-0.173) (-0.173)

log

::

4.6210g 18+ 1)- 4.62(13.23 + 1)+ 3.2810g(1)+ -

18 1.0125 1.056


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10g[

= 0.573

18

W

= 0.267

Eje intermedio

Carga y tipo de eje delantero: 22 toneladas en eje tndem 48.5 kip

L

2

= 2

3.63 L

x

+ L

2

2 3.6318 + 1y 2

/318 = 1.00 + 846 - = 1.00 + 846 = 1.056

+ 1 .

L )2

9

i n

+ 1 .

1.0

352

3.63 L

x

+ L

2

)20 3.63 48 .5+2 y2

x

=1.00+ 846 - =1.00+ 846 _ =1.790

D

1 .

L )2

9

i n

1 . 2.0

3

2

G =10 4.5-2.5=_0.176

g 4.5 -1.5

10g

W

u

= 4.6210g 18+

1)-4.62L

x

+

LJ+ 3.2810gL

2

:

18 x

log = 4.6210g 18 + 1 - 4.62 48.5 + 2 + 3.2810g 2+ - 0.173 _ - 0.173

18

1.790 1.056

10g

W

= -0.906

18

18 = 8.048

Eje trasero

Carga y tipo de eje delantero: 24 toneladas en eje tridem 52.9 kip

L

2

=3

3.63 L

x

+ L

2

)20 3.63 18 + 1y2

/318 = 1.00 + 846 = 1.00 + 846 _ = 1.056

D +

L 52

9

i n

+ 1 .

1.0

3

.2

3.63 L

x

+ L

2

)20 3.6348.5+ 3y2

= 1.00 + = 1.00 + = 1.322

x

D + 1y46L 52 9i n + l y46 *3.0

352

G = lo 4.5 - 2.5 = -0.176

g 4.5 -1.5


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lOg

W

l X

4.621og 18+ 1 -4.62 L

x

+ L

2

+ 3.281ogL

2

-

18

3x 3 8

log

W

lX

= 4.621og 18 + 1)- 4.6248.5 + 2)+ 3.281og 2)+ - 0.176) _ - 0.176)

18 1.322 1.056

lOg W

lX

= -0.567

18

1 8 =3.691

Factor de dao del vehculo

= 0.267 + 8.048 + 3.691 = 12.006

7 CALCULO TRANSITO METODOLOGIA AASHTO

De acuerdo con los requerimientos para el diseo de pavimentos flexibles y rgidos es

necesario el clculo del nmero de ejes equivalentes de 820 toneladas que transitarn por la

va durante el periodo de diseo. Para el clculo del nmero de ejes equivalentes en el periodo

de diseo de cada uno de los grupos viales no se tienen en cuenta las rutas alimentadoras;

estas se incluyen en el clculo del trnsito para el carril de diseo el cual se desarrolla en

numerales posteriores. De acuerdo a lo establecido en el estudio de trnsito para el clculo del

nmero de ejes equivalentes de 82 toneladas para rutas alimentadoras se utiliza un TPD de

172 vehculos.

7.4.1 PAVIMENTO FLEXIBLE

De acuerdo con los requerimientos para el diseo de pavimentos flexibles es necesario calcular

el nmero de ejes equivalentes en periodos de diseo de 75 aos 10 aos y 20 aos. El TPD

utilizado para el clculo es el suministrado por el estudio de trnsito para el ao 2006. Del

clculo del nmero de ejes equivalentes de 82 toneladas para cada uno de los grupos de las

diferentes zonas del proyecto

Anexo No. 7

se obtienen los siguientes resultados:


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Tabla No. 7.1 Resumen Resultados de Trnsito Pavimento Flexible mediante Metodologa

AASHTO para ejes de 8 2 toneladas .

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7.4.2 PAVIMENTO RGIDO

Para cada uno de los grupos de las diferentes zonas que componen el proyecto y rutas

alimentadoras, se calcul el nmero de ejes equivalentes de 8,2 toneladas de acuerdo a la

metodologa expuesta anteriormente. Al igual que en el clculo del trnsito para pavimentos

flexibles por la metodologa AASHTO, el TPD utilizado es el suministrado por el Estudio de

Trnsito para el ao 2006. Del clculo del nmero de ejes equivalentes de 8,2 toneladas para

cada uno de los grupos de las diferentes zonas del proyecto Anexo No. 7 se obtienen los

siguientes resultados:

Tabla No. 7,2 Resumen Resultados de Trnsito Pavimento Rgido mediante Metodologa AASHTO

para ejes de 8 toneladas .

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7 CALCULO TRANSITO MTODOLOGA RSV-2002

Teniendo en cuenta las metodologas de diseo de pavimentos flexibles rgidos expuestas en

el captulo 10 del presente informe, se presenta el clculo del nmero de ejes equivalentes de

13 toneladas 130 kN que transitarn por cada uno de los grupos viales en el periodo de

diseo; al igual que en el clculo por el mtodo AASHTO no se tienen en cuenta las rutas

alimentadoras; estas se incluyen en el clculo del trnsito para el carril de diseo el cual se

desarrolla en subcaptulos posteriores. De acuerdo a lo establecido en el estudio de trnsito,

para el clculo del nmero de ejes equivalentes de 13 toneladas para rutas alimentadoras se

utiliza un TPD de 172 vehculos.

7.5.1

PAVIMENTO FLEXIBLE

Teniendo en cuenta las solicitaciones de trnsito para el diseo de pavimentos flexibles, se

calcula el nmero de ejes equivalentes en los mismos periodos de diseo utilizados para el

clculo por la metodologa AASHTO. El TPD utilizado para el clculo, es el suministrado por el

estudio de trnsito para el ao 2006. Del clculo del nmero de ejes equivalentes de 13

toneladas para cada uno de los grupos de las diferentes zonas del proyecto Anexo No. 7 se

obtienen los siguientes resultados:

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Tabla No 7 3 Resumen Resultados de Trnsito Pavimento Flexible mediante Metodologa RSV

2002 para ejes de 13 toneladas

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7.5.2 PAVIMENTO RGIDO

Para cada uno de los grupos de las diferentes zonas que componen el proyecto y rutas

alimentadoras, se calcul el nmero de ejes equivalentes de 13 toneladas de acuerdo a la

metodologa expuesta anteriormente. Al igual que en el clculo del trnsito para pavimentos

flexibles, el TPD utilizado es el suministrado por el estudio de trnsito para el ao 2006. Del

clculo del nmero de ejes equivalentes de 8,2 toneladas para cada uno de los grupos de las

diferentes zonas del proyecto Anexo No. 7 se obtienen los siguientes resultados:

Tabla No. 7.4 Resumen Resultados de Trnsito Pavimento Rgido mediante Metodologa RSV-

2002 para ejes de 13 toneladas .


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7.6 CALCULO TRANSITO EN EL CARRIL DE DISEO

Para el clculo del trnsito por el carril de diseo, se utilizaron los datos de TPD de entrada y

salida para cada uno de los grupos de las diferentes zonas que componen el proyecto. Se

calcularon el nmero de ejes equivalentes en un periodo de diseo de 10 aos para los TPD

mencionados anteriormente en el ao 2006 y se determina el porcentaje de ejes equivalentes

en los carriles de entrada y de salida.

En la tabla No. 7.5, se presentan los porcentajes establecidos para el carril de diseo de

acuerdo con las recomendaciones del estudio de trnsito. En caso que el porcentaje de ejes

equivalentes calculado para el carril de diseo, sea superior a la recomendacin del estudio, se

utiliza el porcentaje calculado.

Tabla No. 7.5: Porcentajes de ejes equivalentes en carril de diseo .

No. Minimo de Carriles

Porcentaje de ejes

No. Carriles No. Sentidos

Separador SIN)

por Sentido

equivalentes en el carril

de diseo.

N

60

N

90

N

60

4

N

54

4 S

45

En la Tabla No. 7.6 se presentan los porcentajes utilizados para el clculo del nmero de ejes

equivalentes en el carril de diseo .

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Tabla No. 7.6: Porcentajes de ejes equivalentes utilizados en carril de diseo .

En el anexo No. 7 se presentan los resultados del nmero de ejes equivalentes en el carril de

diseo para cada uno de los grupos viales que componen las diferentes zonas del proyecto.

Estos valores como se mencion anteriormente corresponden al valor presentado en los

numerales 7.4 y 7.5 ms el nmero de ejes equivalentes aportado por las rutas alimentadoras

multiplicado por el porcentaje del carril de diseo.

Los valores resultantes del clculo del trnsito para el grupo 7 de la zona 1 son bajos por lo

cual se adopta para el diseo los resultados del clculo para el grupo 8 y 9 de la misma zona .

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