contrato de consultoria no mc-915.104.10.03

CONTRATO DE CONSULTORIA No MC-915.104.10.03.2013

CONSULTORÍA “CONSULTORIA PRECIO GLOBAL FIJO SIN FORMULA DE

REAJUSTE,PARA LA ELABORACION DE LOS ESTUDIOS Y DISEÑOS DE

ALGUNOS ELEMENTOS DE INFRAESTRUCTURA DEL SISTEMA INTEGRADO DE

TRANSPORTE MASIVO SITM-MIO – GRUPO5 UBICADO EN LA CIUDAD DE CALI ,

DEPARTAMENTO DEL VALLE EN LOS CORREDORES PRETRONCALES Y

ALIMENTADORES II, SECTOR 2”

CARRERA 41B ENTRE CALLE 36 Y CALLE 57

ESTUDIO GEOTECNICO Y DISEÑO DE PAVIMENTOS

SIETE LTDA.

Santiago de Cali

2015

1

TABLA DE CONTENIDO

DESCRIPCION DEL PLAN DE TRABAJO Y PLAN DE ESTUDIO .......... 1-1 1.

RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN EXISTENTE ........................................................................ 1-1 1.1

RECORRIDO INICIAL. ................................................................................................................... 1-1 1.2

INSPECCIÓN VISUAL ................................................................................................................... 1-1 1.3

EXPLORACIÓN DE CAMPO ......................................................................................................... 1-2 1.4

ENSAYOS DE LABORATORIO. .................................................................................................... 1-2 1.5

ESTUDIO DE TRÁNSITO ............................................................................................................... 1-2 1.6

ESTUDIO TOPOGRÁFICO ............................................................................................................ 1-3 1.7

DISEÑO GEOMÉTRICO................................................................................................................. 1-3 1.8

CONCATENACION DE DISCIPLINAS ........................................................................................... 1-3 1.9

EVALUACIÓN ECONÓMICA ......................................................................................................... 1-3 1.10

OBJETIVOS Y ALCANCE ........................................................................ 2-1 2.

OBJETIVO GENERAL ................................................................................................................... 2-1 2.1

OBJETIVOS ESPECIFICOS .......................................................................................................... 2-1 2.2

ALCANCE GENERAL DEL ESTUDIO ........................................................................................... 2-2 2.3

GEOLOGIA DE LA ZONA ........................................................................ 3-1 3.

GEOLOGIA SUPERFICIAL ............................................................................................................ 3-1 3.1

Zona de Llanura Aluvial ................................................................................................... 3-1 3.1.1

EVALUACION FUNCIONAL .................................................................... 4-1 4.

CARRERA 41B ENTRE CALLES 36 Y 57 ..................................................................................... 4-1 4.1

INVENTARIO OBRAS DE DRENAJE Y OBRAS DE ARTE ..................... 5-1 5.

EVALUACIÓN GEOTÉCNICA .................................................................. 6-1 6.

DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO DE CAMPO ................................................................................. 6-1 6.1

ENSAYOS DE LABORATORIO ..................................................................................................... 6-3 6.2

2

Carrera 41B entre Calles 36 y 57 ..................................................................................... 6-3 6.2.1

DETERMINACIÓN DEL CBR DE DISEÑO .................................................................................... 6-6 6.3

Carrera 41B entre Calles 36 y 57 ..................................................................................... 6-7 6.3.1

ESTATIGRAFIA Y NIVEL FREATICO........................................................................................... 6-8 6.4

Carrera 41B entre Calles 36 y 57 .................................................................................... 6-8 6.4.1

RESUMEN DE ESPESORES PARA EL CORREDOR VIAL EN ESTUDIO ................................ 6-15 6.5

Resumen espesores estructura actual Carrera 41B entre Calles 36 y 57 ................. 6-16 6.5.1

EVALUACION DEFLECTOMETRICA ...................................................... 7-1 7.

GENERALIDADES ......................................................................................................................... 7-1 7.1

METODOLOGIA DE TRABAJO ..................................................................................................... 7-2 7.2

AJUSTES NECESARIOS PARA LA DEFLEXION ......................................................................... 7-4 7.3

Ajuste por Temperatura ................................................................................................... 7-4 7.3.1

Corrección por clima ....................................................................................................... 7-5 7.3.2

Determinación de las Deflexiones Corregidas. .............................................................. 7-6 7.3.3

Deflexiones Carrera 41B entre Calles 36 y 57 __________________________________ 7-6 7.3.3.1

EVALUACIÓN DE TRÁNSITO................................................................. 8-1 8.

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................ 8-1 8.1

PERÍODO DE DISEÑO: ................................................................................................................. 8-1 8.2

TASA DE CRECIMIENTO: ............................................................................................................. 8-2 8.3

DETERMINACION DE LOS FACTORES DAÑO ............................................................................ 8-3 8.4

Vehiculos mixtos ............................................................................................................. 8-3 8.4.1

Buses del Sistema ........................................................................................................... 8-3 8.4.2

DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE EJES EQUIVALENTES DE 8.2 TONELADAS PARA 8.5

PAVIMENTO FLEXIBLE .......................................................................................................................... 8-7

Carrera 41B entre Calles 46 a 57 ..................................................................................... 8-7 8.5.1

DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE METODO AASHTO -93 ............... 9-1 9.

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................ 9-1 9.1

PARÁMETROS DE DISEÑO .......................................................................................................... 9-2 9.2

Tránsito............................................................................................................................. 9-3 9.2.1

3

Pérdida de Serviciabilidad ............................................................................................... 9-3 9.2.2

Confiabilidad .................................................................................................................... 9-3 9.2.3

Caracterización de los materiales ................................................................................... 9-4 9.2.4

Subrasante ______________________________________________________________ 9-4 9.2.4.1

Subbase granular _________________________________________________________ 9-6 9.2.4.2

Base Granular ___________________________________________________________ 9-7 9.2.4.3

Capa Asfáltica ___________________________________________________________ 9-8 9.2.4.4

Condiciones de Drenaje .................................................................................................. 9-9 9.2.5

DETERMINACION DE ESPESORES DE LA ESTRUCTURA ...................................................... 9-10 9.3

Carrera 41B entre Calles 36 y 57 ................................................................................... 9-11 9.3.1

Carrera 41B entre Calles 36 y 57 Alternativa con Asfalto Normalizado ______________ 9-11 9.3.1.1

Carrera 41B entre calles 36 y 57 Alternativa con Asfalto Modificado _______________ 9-16 9.3.1.2

EVALUACION ECONOMICA ................................................................. 10-1 10.

PRESUPUESTO MANTENIMIENTO CARRERA 41B ENTRE CALLES 36 Y 57 AMBAS 10.1

CALZADAS ............................................................................................................................................ 10-1

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .......................................... 11-1 11.

ANEXOS.

Anexo No. 1 Resultados de Laboratorio

Anexo No. 2 Ubicación de apiques para la vía

Anexo No. 3 Programa de mantenimiento preventivo y periódico del pavimento.

Anexo No. 4 Registro Fotográfico

Anexo No. 5 Planos de intervención Pavimentos.

4

INDICE DE TABLAS

Tabla 4.1 Evaluación Funcional Carrea 41B entre Calles 36 y 57 ............................................ 4-2

Tabla 4.2 Evaluación Funcional Carrera 41B entre Calle 57 y Calle 36 .................................... 4-3

Tabla 5.1 Inventario de obras de drenaje y obras de arte .......................................................... 5-1

Tabla 6.1 Resumen Tabla % CBR Carrera 41B entre Calles 57 y 36 ....................................... 6-7

Tabla 6.2 Resumen Tabla % CBR Carrera 41B entre Calles 36 y 57 ....................................... 6-7

Tabla 6.3 Resumen Tabla Espesores Carrera 41B entre Calles 57 y 36 ................................. 6-16

Tabla 6.4 Resumen Tabla Espesores Carrera 41B entre Calles 36 y 57 ................................. 6-17

Tabla 7.1 Tramos viales medidos con Deflectometría ................................................................ 7-2

Tabla 7.2 Factor de corrección para deflexiones, por Clima ....................................................... 7-5

Tabla 7.3 Cartera cálculo Deflexión Carrera 41B entre Calles 36 y 57 Carril derecho .............. 7-7

Tabla 7.4 Cartera cálculo Deflexión Carrera 41B entre Calles 36 y 57 Carril izquierdo ............. 7-9

Tabla 7.5 Cartera cálculo Deflexión Carrera 41B entre Calles 57 y 36 Carril derecho ............ 7-11

Tabla 7.6 Cartera cálculo Deflexión Carrera 41B entre Calles 57 y 36 Carril izquierdo .......... 7-13

Tabla 7.7 Resumen Deflectometría para la vía Pretroncal ..................................................... 7-14

Tabla 8.1 Tendencias de crecimiento .......................................................................................... 8-2

Tabla 8.2 Factores daño para diseño de pavimentos ................................................................ 8-3

Tabla 8.3. Comparación de las cargas transmitidas por eje a los pavimentos. Bus Padrón. .. 8-4

Tabla 8.4. Comparación de las cargas transmitidas por eje a los pavimentos. Bus alimentador

...................................................................................................................................................... 8-4

Tabla 8.5. Carga transmitida al pavimento más crítica por tipo de vehículo a plena capacidad. 8-

4

Tabla 8.6 Carga transmitida al pavimento por tipo de vehículo vacío ....................................... 8-5

Tabla 8.7 Factores daño para buses a máxima capacidad ........................................................ 8-6

Tabla 8.8 Factores daño para buses vacíos ............................................................................... 8-6

Tabla 8.9 Factores daño para buses a capacidad media .......................................................... 8-6

Tabla 8.10 Factores daño a utilizar para buses del Sistema S.I.T.M......................................... 8-7

Tabla 8.11 Calculo de ejes equivalentes de 8.2 toneladas en el carril de diseño Carrera 41B

entre Calles 36 y 48 ...................................................................................................................... 8-8

5


entre Calles 48 y 54 ...................................................................................................................... 8-9


entre Calles 54 y 57 ...................................................................................................................... 8-9

Tabla 8.14 Resumen Número de ejes equivalentes de 8.2 toneladas, por Vía. ...................... 8-10

Tabla 9.1 Resumen tránsito de diseño vía Pretroncal en Ejes equivalentes ............................. 9-3

Tabla 9.2 Tabla resumen CBR de diseño corredores Pretroncales ........................................... 9-5

Tabla 9.3 Valores de CBR de diseño para la Pretroncal Vial..................................................... 9-5

Tabla 9.4 Evaluación de la calidad del drenaje según el tiempo de evacuación del agua....... 9-9

Tabla 9.5. Valores recomendados para coeficientes de drenaje mi en capas granulares ....... 9-10

Tabla 9.6 Determinación de espesores para Carrera 41B entre calles 36 y 57 Asfalto

Normalizado periodo 7 años. ..................................................................................................... 9-12

Tabla 9.7 Chequeo esfuerzos y deformaciones para Carrera 41B entre Calles 36 y 57 Asfalto

Normalizado periodo 7 años ...................................................................................................... 9-12


normalizado periodo 5 años. ...................................................................................................... 9-13





Tabla 9.11 Chequeo esfuerzos y deformaciones para Carrera 41B entre calles 36 y 57 Asfalto


Tabla 9.12 Determinación de espesores para Carrera 41B entre calles 36 y 57 con asfalto

modificado periodo 7 años ........................................................................................................ 9-17

Tabla 9.13 Chequeo esfuerzos y deformaciones para Carrera 41B entre calles 36 y 57 con

asfalto modificado periodo 7 años ............................................................................................. 9-17

Tabla 9.14 Determinación de espesores para Carrera 41B entre calles 36 y 57 asfalto

modificado periodo 5 años ......................................................................................................... 9-18

Tabla 9.15 Chequeo esfuerzos y deformaciones para Carrera 41B entre calles 36 y 57 asfalto



modificado periodo 3 años ........................................................................................................ 9-20

6



Tabla 9.18 Resumen estructuras de pavimento propuestas para mantenimiento de pavimentos.

.................................................................................................................................................... 9-21

Tabla 10.1 Alternativa 1. Mantenimiento capas superficiales diseño 7 años ......................... 10-1

Tabla 10.2 Alternativa 2 Mantenimiento capas superficiales diseño 5 años ........................... 10-2

Tabla 10.3 Alternativa 3 Mantenimiento capas superficiales diseño 3 años ........................... 10-2

Tabla 10.4 Resumen presupuesto M2 mantenimiento capas superficiales .............................. 10-2

Tabla 11.1 Resumen CBR de diseño para el Corredor Pretroncal .......................................... 11-3

Tabla 11.2 Estructuras típicas de pavimento existentes para los corredores Pretroncales .... 11-3

Tabla 11.3 Resumen Deflectometría para la vía Pretroncal .................................................... 11-4

Tabla 11.4 Resumen tránsito de diseño en Ejes equivalentes de 8.2 toneladas para este

Corredor Pretroncal, alternativa pavimento flexible. .................................................................. 11-5

Tabla 11.5 Resumen alternativas propuestas para sustitución capas superiores vías

Pavimentadas. ............................................................................................................................ 11-5

Tabla 11.6Comparativo precio por m2 Mantenimiento capas superficiales ............................. 11-7

7

INDICE DE FIGURAS

Figura 6.1 Ubicación de la vía para trabajo de campo ................................................................ 6-2

Figura 6.2 Curvas Límites de Atterberg Carrera 41B entre Calles 36 y 57 lado oriental ........... 6-3

Figura 6.3 Carta de Plasticidad Carrera 41B entre Calles 36 y 57 lado oriental ........................ 6-4

Figura 6.4 Curvas Límites de Atterberg Carrera 41B entre Calles 36 y 57 lado occidental ....... 6-5

Figura 6.5 Carta de Plasticidad Carrera 41B entre Calles 36 y 57 lado occidental .................... 6-6

Figura 6.6 Perfiles estratigráficos Carrera 41B entre Calles 36 y 57 ......................................... 6-8



Figura 6.9 Perfiles estratigráficos Carrera 41B entre Calles 36 y 57 ....................................... 6-10

Figura 6.10 Perfiles estratigráficos Carrera 41B entre Calles 36 y 57 ..................................... 6-10

Figura 6.11 Estructura de pavimento típica Carrera 41B entre Calles 36 y 57 ....................... 6-11





Figura 6.16 Perfiles estratigráficos Carrera 41B Calle 57 y 36 ................................................ 6-14


Figura 6.18 Estructura de pavimento típica Carrera 41B entre Calles 57 y 36 ....................... 6-15

Figura 7.1 Perfil Deflectométrico Carrera 41B entre Calles 36 y 57 carril derecho .................... 7-8

Figura 7.2 Perfil Deflectométrico Carrera 41B entre Calles 36 y 57 carril izquierdo ................ 7-10

Figura 7.3 Perfil Deflectométrico Carrera 41B entre Calles 57 y 36 carril derecho .................. 7-12

Figura 7.4 Perfil Deflectométrico Carrera 41B entre Calles 57 y 36 carril izquierdo ................ 7-14

Figura 9.1. Abaco para la determinación del Coeficiente de Aporte Estructural de Subbase

Granulares .................................................................................................................................... 9-6

Figura 9.2 Abaco para la determinación del Coeficiente de Aporte Estructural de Base

Granulares .................................................................................................................................... 9-7

Figura 9.3 Estructura de pavimento diseñada Carrera 41B entre Calles 36 y 57 Asfalto


8

Figura 9.4 Estructura de pavimento diseñada Carrera 41B entre Calles 36 y 57 Asfalto

normalizado periodo 5 años ....................................................................................................... 9-14

Figura 9.5 Estructura de pavimento diseñada Carrera 41B entre calles 36 y 57 Asfalto


Figura 9.6 Estructura de pavimento Carrera 41B entre calles 36 y 57 con asfalto modificado

periodo 7 años ............................................................................................................................ 9-18

Figura 9.7 Estructura de pavimento diseñada Carrera 41B entre calles 36 y 57 asfalto


Figura 9.8 Estructura de pavimento diseñada Carrera 41B entre calles 36 y 57 Asfalto


Figura 11.1 Estructura de pavimento recomendada para mantenimiento Carrera 41B entre

Calles 36 y 57 ambas calzadas ................................................................................................. 11-6

9

INTRODUCCION

METRO CALI S.A, mediante contrato de Consultoría No. MC-915.104.10.03.2013,

firmado con la firma SIETE LTDA, tiene establecido la elaboración de los estudios y

diseños de algunos elementos de infraestructura del sistema integrado de transporte

masivo SITM – MIO, Grupo 5, ubicado en la ciudad de Cali, departamento del Valle, en

los corredores pretroncales y alimentadores II, Sector 2 correspondiente a: Carrera 41B

entre Calles 36 y 57. El presente documento contiene todo lo referente a los Diseños

de Pavimentos, elaborado dentro del marco de los términos de referencia

suministrados.

El presente estudio, contiene la información solicitada en el Anexo No. 8,

correspondiente a los parámetros generales de estudios y diseños para corredores

pretroncales y alimentadores.

El informe contiene a lo largo de sus capítulos, la descripción general del plan de

trabajo y plan de estudios, objetivos y alcance general, remitiéndose posteriormente a la

geología de la zona, a la evaluación funcional del corredor, a su evaluación geotécnica,

deflectométrica, evaluación de tránsito para posteriormente conjugar todas estas

variables y plantear soluciones de rehabilitación, mantenimiento o reconstrucción según

el caso analizado para terminar con una evaluación económica de las alternativas.

El diseño de pavimento para alternativas flexibles, se ha hecho con la metodología

AASHTO-93 verificada con métodos racionales.

Esperamos que este informe logre satisfacer las expectativas para el cual fue

contratado.

|

1-1

DESCRIPCION DEL PLAN DE TRABAJO Y PLAN DE ESTUDIO 1.

Para la elaboración del presente estudio, se ha requerido la coordinación de las

diferentes disciplinas que conforman el proyecto, desarrollándose en las siguientes

etapas:

RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN EXISTENTE 1.1

Se ha realizado una recopilación de información existente de los diseños de

Pretroncales del año 2008, que han servido como guía para la elaboración del presente

documento. Así mismo se ha confrontado información del proyecto actual que

desarrolla METRO CALI, para el mantenimiento de pretroncales a lo largo de los

sectores, sur, occidente, centro y oriente y que actualmente están en ejecución,

basándose principalmente en matriz de rutas del sistema de transporte masivo para el

complemento del tránsito.

RECORRIDO INICIAL. 1.2

Se hizo un recorrido inicial para el conocimiento general del corredor vial que forma

parte del proyecto, para poder ir caracterizando inicialmente la zona desde el punto de

vista geológico para establecer posteriormente la geotecnia requerida.

INSPECCIÓN VISUAL 1.3

Conocido el corredor, se procede a realizar una inspección visual desde el punto de

vista funcional, determinando sectores próximos a deteriorarse y sectores en buen

estado, representándoles con color rojo, amarillo y verde respectivamente. No obedece

esta actividad a una metodología tipo Invias,por el método Vizir, ya que el alcance se

1-2

enfoca a dar soluciones con base en un presupuesto preestablecido, y según dicha

metodología, se tendrían condiciones críticas para este corredor.

EXPLORACIÓN DE CAMPO 1.4

Con base en la longitud del corredor vial, se determinó previamente la posible ubicación

de los sondeos, elaborando mediante esquemas basados en fotografía digital (google

earth), la ubicación de los mismos, determinando los ensayos requeridos y la toma de

CBR de subrasante. Esta exploración es realizada por la firma CESCO LTDA, tanto en

el campo como en laboratorio.

ENSAYOS DE LABORATORIO. 1.5

Procesamiento de las muestras obtenidas en campo, para clasificación, gradación, y

conocimiento general de sus características físicas y mecánicas del suelo encontrado y

de los materiales que hacen parte actualmente de la estructura de pavimento.

ESTUDIO DE TRÁNSITO 1.6

Elaborado por el Especialista Fernando Delgado, quien se encargó del trabajo de

campo para conteos y procesamiento de la información para determinar los tránsitos

promedios diarios y la composición vehicular de los diferentes vehículos comerciales

para con base en ello poder determinar el número de ejes equivalentes de 8.2

toneladas para pavimento flexible.

1-3

ESTUDIO TOPOGRÁFICO 1.7

Con base en tecnologías de punta, se hace el levantamiento topográfico del corredor,

tanto planimétricamente como altimétricamente, información requerida para el diseño

de rasante de la vía, la cual debe ir ajustada según la solución de pavimento propuesta

para este corredor.

DISEÑO GEOMÉTRICO 1.8

Se establecen los abscisados de la vía, los anchos y los alineamientos tanto en planta

como en perfil, para lograr tener un abscisado concordante en las diferentes actividades

llevadas a cabo, de tal forma que se pueda referenciar los puntos de manera precisa.

CONCATENACION DE DISCIPLINAS 1.9

Con toda la información conjunta, se procede a la determinación de los espesores del

pavimento, buscando alternativas técnica y económicamente viables, pasadas en los

requerimientos de los términos de referencia.

EVALUACIÓN ECONÓMICA 1.10

Establecidas las soluciones de mejoramiento, mantenimiento o rehabilitación se

procede a la evaluación económica de la vía y a recomendar la más adecuada.

|

2-1

OBJETIVOS Y ALCANCE 2.

OBJETIVO GENERAL 2.1

Diseñar para la via que conforma el Grupo de Pretroncales, soluciones de intervención,

del pavimento actual, ya sea como mantenimiento, rehabilitación o reconstrucción

según sea el caso, de tal forma que sea la alternativa que técnica y económicamente

mejor se ajuste a las condiciones del proyecto, cumpliendo con el período establecido

para la vida útil del pavimento.

OBJETIVOS ESPECIFICOS 2.2

- Evaluar las condiciones geotécnicas de la zona del proyecto del corredor vial,

para con base en ellas determinar la capacidad de soporte del suelo de

subrasante y definir la estructura de pavimento más adecuada.

- Analizar geotécnicamente el corredor, para poder establecer posibles

problemas de tipo constructivo durante el desarrollo del contrato.

- Optimizar los recursos económicos para establecer soluciones que devuelvan la

funcionalidad a la vía actual y que paralelamente correspondan a intervenciones

que aprovechen al máximo los materiales remanentes existentes en el corredor

analizado.

- Establecer soluciones acorde a las condiciones presupuestales del contrato, de

manera que sean viables de construir desde el punto de vista económico.

- Hacer las evaluaciones económicas de las alternativas evaluadas y hacer las

recomendaciones desde el punto de vista técnico-económico.

2-2

ALCANCE GENERAL DEL ESTUDIO 2.3

El alcance del presente estudio, consiste en la determinación de los espesores de

pavimento requeridos para la zona de la Carrera 41B, se busca plantear soluciones de

mantenimiento o refuerzo de las calzadas existentes en pavimento asfáltico.

El alcance se enfoca en plantear soluciones que económicamente se ajusten a los

presupuestos establecidos para la vía, basados en la evaluación geotécnica, estudios

de tránsito, condiciones geológicas de la zona, etc.

|

3-1

GEOLOGIA DE LA ZONA 3.

Dentro del estudio realizado por INGEOMINAS, por la subdirección de amenazas

geológicas y entorno ambiental, se ha establecido un estudio completo de

Micronozificación Sísmica de Santiago de Cali, y específicamente en su informe 4,

correspondiente a las Investigaciones y zonificación geológica de la Ciudad, se

establecen claramente las diferentes unidades geológicas de la ciudad.

GEOLOGIA SUPERFICIAL 3.1

Para el caso que nos compete, el proyecto se desarrolla en dos zonas diferentes. Una

zona oeste,y una zona oriental que para este documento corresponde al corredor vial

de la Carrera 41B. Teniendo en cuenta el citado estudio, a continuación se describe las

zona geotécnica encontrada según el Estudio de Microzonificación Sismica de la ciudad

de Cali.

Zona de Llanura Aluvial 3.1.1

Esta unidad se localiza al extremo oriental de la zona estudiada y está conformada por

depósitos antiguos del rio Cauca, dejados a lo largo de la evolución y divagación del

cauca, se carateriza por la presencia de una capa de materiales limo arcillosos de un

espesor entre 5 y 10m sobreconsolidados, suprayaciendo al depósito de arenas finas

normalmente consolidado de compacidad suelta a medianamente compacta, que en

profundidad va aumentando su tamaño hasta gravas finas y medianamente compactas,

en algunas exploraciones hacia los 50m de profundidad se llegó a encontrar estratos de

limo verdoso de consistencia muy dura mezclados con capa de material orgánico.

La via que tenemos en el sector de Aguablanca, la Carrera 41B, presenta este tipo de

condición geológica.

3-2

La composición de los materiales superficiales presentes en esta zona está dada

principalmente por MH suprayaciendo a SM, donde cerca del 90% de las muestras

corresponden a suelos arenosos con un promedio de 7.0% de grava y 56% de arena.

La humedad natural varía entre 7 Y 73% con un valor promedio del 40%. El límite

plástico se sitúa entre el 25 y 53% con valores representativos del 40%. Los indices de

plasticidad varían entre 7 y 44% con un valor promedio de 26%. Estos suelos son

suelos blandos, los valores de N medidos en los ensayos de penetración estándar

poseen una distribución sesgada a la izquierda de la zona, con un pico de 10golpes/pie

y un promedio de 18 golpes/pie, mostrando que cerca del 8% de las pruebas tienen

mas de 50 golpes/pie.

|

4-1

EVALUACION FUNCIONAL 4.

Para la realización de la evaluación funcional del corredor, no se tomó las metodologías

existentes debido a que éstas castigan de manera significativa el estado de un

pavimento, mostrando en condiciones críticas un pavimento que pueda no requerir una

rehabilitación total sino posiblemente tan solo un refuerzo.

Dado que el alcance de las intervenciones que se propongan van a obedecer a un

presupuesto preexistente, se plantea realizar una evaluación funcional, catalogando

bajo tres colores diferentes, los tramos de vía que requieran reconstrucción o

rehabiliación, como críticos o de color rojo, los que requieran una intervención parcial

como un bacheo o un refuerzo estructural por no observarse un deterioro crítico de la

estructura con color amarillo, y por último con color verde, aquellos que no requieren

ningun tipo de intervención.

Para este corredor se hizo un recorrido o inspección visual a pie, identificando las zonas

críticas tomando como unidad de medida las cuadras, proyectando una caracterización

según su condición funcional, para posteriormente mediante la evaluación de la

estructura, entrar a catalogar el tramo como crítico, medianamente crítico o no crítico.

Por cuadra se determinaron áreas de intervención según el estado funcional tal como

se indica en los siguientes cuadros.

CARRERA 41B ENTRE CALLES 36 Y 57 4.1

Este corredor se encuentra pavimentado en sus dos calzadas, tanto calzada norte

como sur, pero con un estado de deterioro en algunos tramos. Se encuentran sectores

que se observan con un pavimento nuevo y otros en donde se ha perdido parte de la

capa asfáltica. Dada la presencia de árboles de gran tamaño, especialmente en la

calzada norte, se observan ondulaciones del pavimento reflejadas en los sardineles,

con presencia de fisuras por efecto de los cambios de humedad a nivel de subrasante.

4-2

En las siguientes tablas se resume el estado funcional de las dos calzadas.

Tabla 4.1 Evaluación Funcional Carrea 41B entre Calles 36 y 57

INICIA TERMINA LONGITUD (m) ANCHO (m)AREA TOTAL

(m2)ESTADO OBSERVACION VER FOTO No.

% AFECTACION DEL

AREA TOTAL

CLL 36 CLL 37 53 7,2 381,6 Baches, FL, Desgaste 2,7

CLL 37 CLL 38 51 7,2 367,2 2,6

CLL 38 CLL 38B 107 7,2 770,4 1 5,4

CLL 38B CLL 40 107 7,2 770,4 Desgaste, baches 5,4

CLL 40 CLL 41 104 7,2 748,8 Fisura longitudinal 2 5,3

CLL 41 CLL 42 123 7,2 885,6 6,3

CLL 42 CLL 43 106 7,2 763,2 A partir del porton 3 y 4 5,4

CLL 43 CLL 44 105 7,2 756 Fisuras P.O. , agrietamientos 5 5,3

CLL 44 CLL 45 107 7,2 770,4 Fisura P.C. , inicio baches 6 y 7 5,4

CLL 45 CLL 46 107 7,2 770,4 Baches, FL, desgaste 8 5,4

CLL 46 CLL 47 136 7,2 979,2 Desgaste, fisuras , baches 9 6,9

CLL 47 CLL 48 99 7,2 712,8Deformación a nivel de

subrasante10 5,0

CLL 48 CLL 49 92 7,2 662,4 11 y 12 4,7

CLL 49 CLL 50 92 7,2 662,4Tramo destapado, perdida de

la capa13 y 14 4,7

CLL 50 CLL 51 81 7,2 583,2 Cuadra Est Policia El Vallado 4,1

CLL 51 CLL 52 80 7,2 576Ondulaciones por

asentamiento zona arbol15 4,1

CLL 52 CLL 53 79 7,2 568,8Ondulaciones por

asentamiento zona arbol16 y 17 4,0

CLL 53 CLL 54 58 7,2 417,6 Desgaste general 2,9

CLL 54 CLL 54A 43 7,2 309,6 Desgaste, desprendimiento 18 2,2

CLL 54A CLL 55 71 7,2 511,2Ondulaciones hacia

separador19 y 20 3,6

CLL 55 CLL 56 103 7,2 741,6 Desgaste critico en C.A. 20 5,2

CLL 56 CLL 57 63 7,2 453,6 Desgaste general 21 y 22 3,2

1967 14162,4 100,0

ESTADOLONGITUD

(m)ANCHO (m)

AREA TOTAL

(m2)

% DEL AREA

TOTAL

227 7,2 1634,4 11,5

583 7,2 4197,6 29,6

1157 7,2 8330,4 58,8

TOTALES 1967 14162,4 100,0

4-3

Tabla 4.2 Evaluación Funcional Carrera 41B entre Calle 57 y Calle 36

La Carrera 41B, es una vía que ya refleja un deterioro superficial, que amerita de su

intervención. Existen sectores donde se observa que han colocado sobrecapas de

asfalto, dado el nivel de los sardineles actuales que no son aptos para soportar una

capa de refuerzo adicional. Esta Carrera 41B, presenta fisuramiento,

descascaramiento, fisuras tipo piel de cocodrilo, y su característica especial, es que se

observa ondulada, debido a la presencia de árboles en el separador central, que han

generado movimientos de toda la estructura de pavimento, generados a nivel de la

INICIA TERMINA LONGITUD (m) ANCHO (m)AREA TOTAL

(m2)ESTADO OBSERVACION VER FOTO No.

% AFECTACION DEL

AREA TOTAL

CLL 57 CLL 56 62 7,2 446,4Pav mal estado, desgaste y

baches23 3,2

CLL 56 CLL 55 106 7,2 763,2 Desgaste, inicio de baches 24 y 25 5,4

CLL 55 CLL 54 111 7,2 799,2 26 5,6

CLL 54 CLL 53 59 7,2 424,8 Desgaste general leve 3,0

CLL 53 CLL 52 79 7,2 568,8Pav. Mal estado,

ondulaciones, FL27 Y 28 4,0

CLL 52 CLL 51 79 7,2 568,8Pavimento con

asentamiento, FL29 4,0

CLL 51 CLL 50 81 7,2 583,2Cuadra al frente de Est.

Policia30 4,1

CLL 50 CLL 49 93 7,2 669,6Ondulaciones criticas, pav.

Desprend. y baches31 y 32 4,7

CLL 49 CLL 48 92 7,2 662,4 Pav. Con perdida de C.A. 33 y 34 4,7

CLL 48 CLL 47 97 7,2 698,4Desgaste general,

ondulacion35 4,9

CLL 47 CLL 46 137 7,2 986,4Desgaste general,

ondulacion, fisuras36 7,0

CLL 46 CLL 45 107 7,2 770,4 Desgaste y FL 37 5,4

CLL 45 CLL 44 108 7,2 777,6Carpeta mas reciente,

segregada38 5,5

CLL 44 CLL 43 105 7,2 756Desgaste general,

ondulaciones, FL39 y 40 5,3

CLL 43 CLL 42A 51 7,2 367,2 Ondulaciones, FL 41 2,6

CLL 42A CLL 42 54 7,2 388,8 Fisuras, descascaramiento 42 2,7

CLL 42 CLL 41 123 7,2 885,6Ondulaciones, carpeta

reciente43 6,3

CLL 41 CLL 40 104 7,2 748,8Desgaste, ondulaciones y

desprendimiento44 5,3

CLL 40 CLL 39 107 7,2 770,4 Asentamiento, desgaste, FL 45 5,4

CLL 39 CLL 38 106 7,2 763,2 Ondulaciones 46 5,4

CLL 38 CLL 37 53 7,2 381,6 Fisuras, baches 47 2,7

CLL 37 CLL 36 52 7,2 374,4 Desgaste general, fisuras 48 2,6

1966 14155,2 100,0

ESTADO LONGITUD (m) ANCHO (m)AREA TOTAL

(m2)

% DEL AREA

TOTAL

0 7,2 0 0,0

396 7,2 2851,2 20,1

1570 7,2 11304 79,9

TOTALES 1966 14155,2 100,0

4-4

subrasante de la vía. Dado que el tipo de árboles corresponde primordialmente a ficus,

es de esperarse esta afectación en el pavimento, por los cambios de humedad y por

tanto de volumen del suelo. Esta situación no será remediada con la intervención

superficial de la vía, pues se requeriría el cajeo total y el corte de raíces y por tanto de

los árboles, por lo que cualquier solución dada de mantenimiento del pavimento, no

dará solución a la afectación de las raíces en el pavimento, solo podrán ser mitigadas

con soluciones de tipo ambiental como protectores de raíces, y otras alternativas de tipo

similar.

Esta vía amerita su intervención, para evitar inversiones posteriores mucho más

costosas que las que se plantearan para las condiciones actuales de la vía.

|

5-1

INVENTARIO OBRAS DE DRENAJE Y OBRAS DE ARTE 5.

La vía pretroncal de los corredores proyectados, cuenta con sumideros, como obras de

drenaje superficial, más no se evidenció la presencia de filtros longitudinales en la zona

de los separadores centrales.

Se hizo un inventario del número total de sumideros por calzada.

El inventario detallado del estado, reposición o diseño de nuevas estructuras de

drenaje, se encuentran contenidas en el Informe Hidráulico del presente proyecto.

En la siguiente tabla, se resume el inventario de obras de drenaje y obras de arte del

corredor vial.

Tabla 5.1 Inventario de obras de drenaje y obras de arte

VIA TOTAL SUMIDEROS

Carrera 41B entre Calles 36 y 57 48

Carrera 41B entre Calles 57 y 36 44

Carrera 27 entre Calles 121 y 126 6

Carrera 27 entre Calles 126 y 121 11

Calle 72U entre Carreras 28D y 27 19

Calle 72U entre Carreras 27 y 28D 4

Calle 84 entre Transversal 103 y Carrera 26C 2

Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103 0

Via La Sirena (Alcantarillas) 4

Via Polvorines 0

|

6-1

EVALUACIÓN GEOTÉCNICA 6.

DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO DE CAMPO 6.1

Para los trabajos de campo, se efectuaron un total de sesenta y tres apiques para el

corredor vial del proyecto de la Elaboracion de los Estudios y Diseños de algunos

elementos de la Infraestructura del Sistema Integrado de Transporte Masivo SITM-

MIO, cuya ubicación se muestra en la Figura 6.1 y se tomaron en total diez y nueve

muestras para ensayo de CBR. Dichos apiques se llevaron hasta 2.0m de profundidad.

Se buscó distribuir los apiques, de tal forma que se representara el corredor para el

diseño de la estructura de pavimento.

En cada apique se recobraron de dos a tres muestras de suelo, dependiendo la

variación en la estratigrafía.

El número de perforaciones, la ubicación y la profundidad se determinaron de tal forma

que permitieran establecer de manera adecuada, la variación en el tipo de suelo. Las

muestras recobradas fueron descritas en forma visual por el geotecnólogo, quien hace

la descripción inicial de la clasificación en campo, color, cambio de humedad,

condiciones de consistencia y demás observaciones que considere convenientes para

conocer apropiadamente el suelo.

En el Anexo No. 1 correspondiente a “Resultados de Laboratorio” se presenta el

registro de campo descrito anteriormente, con los ajustes realizados según los

resultados obtenidos en el laboratorio, en el Anexo No. 2 se indica la ubicación de los

apiques para el corredor vial.

6-2

Figura 6.1 Ubicación de la vía para trabajo de campo

Kr 41B Cll 36 Y 57

6-3

ENSAYOS DE LABORATORIO 6.2

Las muestras representativas obtenidas de los sondeos se las sometió en el laboratorio

a un programa de ensayos básicos que contó con pruebas de humedad natural, límites

de Atterberg para clasificación y granulometría.

Con el fin de tener una mayor claridad en el comportamiento geotécnico, se han

realizado gráficas para el corredor vial donde se indican las variaciones en los límites de

Atterberg, y humedad natural para poder predecir mejor sus características geotécnicas.

En las siguientes Figuras se indica dichas variaciones para el corredor, integrando

todos los resultados, y considerando como capa de subrasante, la capa de apoyo del

material granular existente.

Carrera 41B entre Calles 36 y 57 6.2.1

Figura 6.2 Curvas Límites de Atterberg Carrera 41B entre Calles 36 y 57 lado oriental

6-4

En la figura anterior, se ha representado la variación del suelo de subrasante en lo que

corresponde a los límites Líquido, Límite Plástico, Humedad natural e Indice de

plasticidad. Se observa valores de límite líquido elevados por encima de 50%, Indices

de plasticidad variables entre 35 y 52%. La humedad natural del suelo se encuentra

variando entre 15 y 65%, lo que indica contenidos altos de humedad. De igual forma la

humedad natural está por encima del límite plástico, indicando suelos de consistencia

blanda, en estado semiplástico.

Para un mejor entendimiento de las características del suelo de subrasante, en cuanto

a su clasificación, se presenta la carta de plasticidad, en donde se aprecia que los

suelos son predominantemente de tipo limo arcillosos, de alta compresibilidad, MH.

Figura 6.3 Carta de Plasticidad Carrera 41B entre Calles 36 y 57 lado oriental

6-5

Figura 6.4 Curvas Límites de Atterberg Carrera 41B entre Calles 36 y 57 lado occidental

En la figura anterior, se ha representado la variación del suelo de subrasante en lo que

corresponde a los límites Líquido, Límite Plástico, Humedad natural e Indice de

plasticidad. Se observa valores de límite líquido elevados por encima del 50%

indicando suelos de alta compresibilidad, Indices de plasticidad variables entre 20 y

45%. La humedad natural del suelo se encuentra por encima del límite plástico,

indicando un suelo en estado semiplástico, de baja consistencia.

Para un mejor entendimiento de las características del suelo de subrasante, en cuanto

a su clasificación, se presenta la carta de plasticidad, en donde se aprecia que los

suelos son predominantemente de tipo limo arcillosos, de alta compresibilidad, MH.

6-6

Figura 6.5 Carta de Plasticidad Carrera 41B entre Calles 36 y 57 lado occidental

Del análisis realizado geotécnicamente a la Carrera 41B en ambas calzadas, se

concluye que el suelo predominante corresponde a limos de alta compresibilidad

tipo MH.

DETERMINACIÓN DEL CBR DE DISEÑO 6.3

Se tomaron diez y nueve muestras inalteradas en molde de CBR las cuales se

ensayaron con humedad natural y en condiciones de saturación, luego de cuatro días

de inmersión en agua, midiéndose la expansión registrada por la muestra. Los

resultados se presentan para la vía, para determinar posteriormente el CBR de diseño.

6-7


Tabla 6.1 Resumen Tabla % CBR Carrera 41B entre Calles 57 y 36

Tabla 6.2 Resumen Tabla % CBR Carrera 41B entre Calles 36 y 57

De acuerdo con los resultados de laboratorio en lo que corresponde a las medidas de

expansión en el molde CBR, predominan valores inferiores al 3.0%, no experando

suelos comportamiento expansivo.

WN SAT

1 3,0 2,0 0,50-100 0,56

3 2,1 1,6 0,50-1,00 0,28

5 2,4 2,7 0,50-1,00 0,36

7 3,5 3,5 1,00 0,36

9 2,1 2,1 1,50 0,43

11 3,4 2,7 1,50 0,50

13 3,7 3,0 1,50 1,02

15 8,2 4,3 1,20 1,03

17 4,5 3,0 0,80-1,00 0,82

19 4,7 2,8 0,03

2,8CBR PROMEDIO

CBR No.%

EXPANSION

% CBRPROFUNDIDAD

WN SAT

2 2,8 1,8 0,50-1,00 0,46

4 3,9 2,8 0,50-1,00 0,38

6 3,4 3,2 0,50-1,00 0,64

8 7,5 2,7 1,00 1,10

10 4,4 2,3 1,20 0,54

12 3,0 2,8 1,50 0,62

14 3,1 2,1 1,40 0,78

16 7,2 4,1 1,10 0,92

18 4,5 3,7 0,80-1,00 0,62

20 4,2 2,5 0,60-1,00 0,58

2,8CBR PROMEDIO

%

EXPANSION

% CBRCBR No. PROFUNDIDAD

6-8

Para el corredor de la Carrera 41B entre Calles 36 y 57, se adoptará un CBR para

diseño de 2.8% para ambas calzadas.

Lo anterior es consistente con el tipo de suelo observado en la zona del proyecto, que

corresponde a depósitos aluviales de consistencia blanda en sus estratos superiores.

ESTATIGRAFIA Y NIVEL FREATICO 6.4

La estratigrafía de la zona del proyecto es muy homogénea, indicando suelos muy

blandos, de tipo limo arcilloso, cuya representación gráfica permita visualizar de manera

más clara, las diferentes capas encontradas en todos los apiques realizados, tal como

se muestra en las siguientes figuras:


Figura 6.6 Perfiles estratigráficos Carrera 41B entre Calles 36 y 57

6-9



6-10



6-11

La Carrera 41B entre Calles 36 y 57, está conformada básicamente por una capa

asfáltica de espesor variable entre 10 y 15 cms, apoyada sobre una base triturada de

espesor promedio 20 cms. Debajo de esta granular se encuentra un suelo heterogéneo

conformado por una rocamuerta de espesor variable entre 20 y 60 cms, siendo el

espesor predominante 50 cms. Este material granular presenta alto contenido de limo,

de material fino y por tanto presenta alta plasticidad, por lo que no presenta

características adecuadas como subbase granular.

En la siguiente figura, se indica la sección típica representativa para la Carrera41B

entre Calles 36 y 57.

Figura 6.11 Estructura de pavimento típica Carrera 41B entre Calles 36 y 57

Carpeta asfáltica variable entre

10 y 15 cms

Base granular triturada e = 20 cms

Rocamuerta e = 50 cms

Subrasante MH

6-12



6-13



6-14

Figura 6.16 Perfiles estratigráficos Carrera 41B Calle 57 y 36


6-15

Para la Carrera 41B entre Calles 57 y 36, se encontró una estructura muy parecida a la

de la calzada contigua, conformada por una capa asfáltica de espesor variable entre 10

y 15 cms, una base granular triturada de 20 cms, y un material de rocamuerta con

presencia de limos arcillosos de espesor promedio 50 cms. La subrasante encontrada

corresponde a un limo de alta compresibilidad y baja capacidad de soporte.

En la siguiente figura se esquematiza la estructura típica para esta calzada.

Figura 6.18 Estructura de pavimento típica Carrera 41B entre Calles 57 y 36

Nivel Freático

No se encontró la presencia del nivel freático hasta 2.0 m de profundidad investigada

RESUMEN DE ESPESORES PARA EL CORREDOR VIAL EN ESTUDIO 6.5

En la siguiente tabla se muestra el resumen de los espesores que fueron graficados

en las figuras anteriores para la vía.

Carpeta asfáltica variable entre

10 y 15 cms

Base granular triturada e = 20 cms

Rocamuerta e = 50 cms

Subrasante MH

6-16

Resumen espesores estructura actual Carrera 41B entre Calles 36 y 57 6.5.1

Tabla 6.3 Resumen Tabla Espesores Carrera 41B entre Calles 57 y 36

C.A. BASE TRIT. ROCA M. TOTAL GRAN SUBRASANTE

S63 10 20 40 60 MH

CBR 19 10 20 50 70 MH

S61 12 20 40 60 MH

S59 10 20 40 60 MH

S57 10 20 80 100 MH

S55 10 20 40 60 MH

CBR 17 10 20 50 70 MH

S53 12 20 40 60 MH

S51 10 20 70 90 MH

S49 10 20 70 90 SM-SC

S47 10 20 70 90 ML

CBR 15 18 20 40 60 MH

S45 10 20 40 60 MH

S43 12 20 40 60 MH

S41 10 20 40 60 MH

S39 15 20 50 70 MH

CBR 13 20 20 80 100 MH

S37 12 20 40 60 MH-CH

S35 8 20 40 60 MH

S33 8 20 50 70 MH

CBR 11 10 30 80 110 MH

S31 12 20 70 90 SM-SC

S29 12 20 120 140 CH

S27 8 20 70 90 MH

CBR 9 6 30 60 90 SP-SM

S25 8 20 40 60 MH

S23 10 20 40 60 MH

S21 10 20 40 60 MH

CBR 7 15 20 40 60 MH-CH

S19 12 20 40 60 MH

S17 10 20 40 60 MH

S15 10 20 40 60 MH

CBR 5 12 30 60 90 CH - MH

S13 10 20 40 60 MH

S11 12 20 40 60 MH

S9 10 20 40 60 MH

CBR 3 10 20 20 CH

S7 10 20 40 60 MH

S5 12 20 40 60 MH

S3 12 20 40 60 MH

S1 10 20 40 60 CH-MH

CBR 1 10 20 20 CH-MH

ESPESORESAPIQUE No.

6-17

Tabla 6.4 Resumen Tabla Espesores Carrera 41B entre Calles 36 y 57

C.A. BASE TRIT. ROCA M. TOTAL GRAN SUBRASANTE

CBR 2 10 20 40 60 CH-MH

S2 12 20 40 60 MH-CH

S4 10 20 40 60 MH

S6 14 20 40 60 MH-CH

S8 13 20 40 60 ML

CBR 4 12 20 50 70 CH-MH

S10 10 20 40 60 MH-CH

S12 13 20 20 40 MH

S14 12 20 40 60 MH

CBR 6 14 30 40 70 CH-MH

S16 15 20 20 40 MH

S18 12 20 50 70 MH

S20 10 20 50 70 MH

CBR 8 12 20 50 70 MH

S22 10 20 40 60 MH

S24 12 20 40 60 MH

S26 12 20 40 60 CH-MH

CBR 10 15 30 40 70 MH-CH

S28 10 20 50 70 MH

S30 10 20 50 70 MH

S32 12 20 60 80 MH

CBR 12 10 30 80 110 MH

S34 10 20 50 70 MH

S36 10 20 60 80 MH

S38 10 20 40 60 MH

CBR 14 20 20 70 90 MH

S40 12 20 40 60 MH

S42 12 20 40 60 MH

S44 12 20 40 60 MH

S46 10 20 60 80 MH

CBR 16 15 30 40 70 MH

S48 15 20 70 90 CH-MH

S50 12 20 40 60 CH-MH

S52 10 20 40 60 MH

S54 10 20 40 60 MH

CBR 18 10 20 50 70 MH

S56 10 20 40 60 MH

S58 15 20 50 70 MH

S60 12 20 60 80 MH

S62 10 20 40 60 MH

CBR 20 5 20 40 60 CH-MH

S64 12 20 90 110 MH

ESPESORESAPIQUE No.

|

7-1

EVALUACION DEFLECTOMETRICA 7.

GENERALIDADES 7.1

En la evaluación de un pavimento, se incluye una evaluación de tipo funcional, la cual

da una idea de cómo se comporta el pavimento desde el punto de vista de su superficie

de rodamiento, e interesa al usuario de la vía, en ella se incluye la inspección de la

calzada, sus características geométricas, el inventario de daños, textura, regularidad

superficial, etc.

El otro tipo de evaluación es el estructural que tiene como finalidad determinar la

estructura del pavimento existente, como también conocer su comportamiento bajo la

acción de una carga. La medida de deflexiones permite conocer de manera anticipada,

el comportamiento de un pavimento en función del número de solicitaciones de un eje

equivalente que es capaz de admitir antes que se produzca la falla y así mismo valorar

si existe vida residual en la estructura en el momento de ser reforzada.

La viga Benkelman, mide la deflexión o deformación vertical puntual de la superficie

bajo la acción de una carga. Si la estructura de pavimento y la subrasante fueran

perfectamente elásticas, se volvería a la posición inicial, pero esto no ocurre así,

quedando una parte de la deformación, denominada deflexión remanente. La diferencia

entre la deflexión total y la remanente se llama deflexión elástica recuperada, que

corresponde a la que normalmente se denomina deflexión y éste es el valor que nos

interesa.

Las mediciones deflectométricas, dado que se han realizado con Viga Benkelman,

como se indica en la Tabla 7.1, serán utilizadas con fines de sectorización si es el caso,

o para determinar con base en los valores obtenidos, la necesidad de una

rehabilitación, la cual es evidente cuando se acerca la deflexión a valores de 100/100

mm.

7-2

Tabla 7.1 Tramos viales medidos con Deflectometría

EJE UBICACION LONGITUD (m)

EJE-2A Carrera 41B entre Calles 36 y 57 2000

EJE-2B Carrera 41B entre Calles 57 y 36 2000

METODOLOGIA DE TRABAJO 7.2

Las deflexiones fueron medidas con viga Benkelman doble, trabajo realizado por la

firma GEOZAM. Para ello se pesó en una báscula un material hasta tener una carga de

8.2 toneladas y una presión de inflado de 80 psi en el eje simple trasero. Se evidenció

la carga al comienzo del ensayo y para series de ensayos al comienzo y final de la

jornada de trabajo. Dado que se consideró que los materiales utilizados para cargar el

vehículo podrían ser susceptibles a las variaciones de humedad, se protegió la volqueta

con una lona.

La constancia del peso obtenido por calibración del eje trasero, se indica en la siguiente

fotografía, donde se constate que el eje trasero tiene una carga de 8.2 toneladas.

7-3

El rango de temperatura de trabajo se mantuvo dentro de un límite inferior de 23ºC y un

límite superior de 25ºC, para un valor promedio de 24ºC.

Se tomaron lecturas cada 25m iniciando en el carril derecho en el K0+000 y luego en el

izquierdo en el K0+025 y alternándose así a lo largo de todo el tramo evaluado sobre la

huella externa de cada carril. Ya teniendo especificado los sitios de medición se

procedió a armar el equipo y se escogió la huella externa de los dos carriles como sitio

de medición. Así se recorrió los dos carriles con la viga Benkelman hasta completar los

tramos en estudio.

El procedimiento para la medida de la deflexión consiste en colocar en medio de las dos

llantas de la volqueta, exactamente bajo el centro de la rueda, el extremo de la parte

móvil de la viga. Luego se afloja el dispositivo de seguridad de la viga, se comprueba

que el deformímetro quede en contacto con el brazo de medida y se toma la lectura

inicial (generalmente se adapta el deformímetro de modo que la lectura inicial sea 0). A

continuación se hace desplazar lentamente el camión hacia delante y se toma la lectura

final cuando la rata de recuperación del pavimento sea igual o inferior a una milésima

de pulgada por minuto. La diferencia de las dos lecturas multiplicada por la constante

de la viga, da como resultado la deflexión del pavimento en el punto.

En las siguientes fotografías, se presenta el detalle de la medición de deflexiones con

viga Benkelman

7-4

Las mediciones con viga Benkelman se realizaron a tempranas horas de la mañana,

con el objetivo de que la temperatura del pavimento no ascendiera hasta 35ºC, valor

crítico en donde no se pueden tomar medidas. La temperatura registrada varió entre 23

y 25ºC, adoptándose como valor promedio 24ºC.

AJUSTES NECESARIOS PARA LA DEFLEXION 7.3

La deflexión medida con viga Benkelman, se obtiene para frecuencias cercanas a 1 hz,

diferente a lo que sucede con el deflectómetro de impacto, en el que se pueden simular

frecuencias variables. Debido a lo anterior, el módulo dinámico medido con viga

Benkelman da valores más bajitos, ya que el tiempo de aplicación de las cargas es

mayor.

La magnitud de la carga empleada para la medición de las deflexiones, normalmente es

de 8.2 toneladas, la distancia entre llantas de 32.4 cms, y la presión de inflado de 5.6

kg/ cm² para una carga de 8.2 toneladas.

Ajuste por Temperatura 7.3.1

La medida de la deflexión se ve alterada, cuando la temperatura del pavimento es

superior a 2/3 de la temperatura de ablandamiento del asfalto, es decir a 37ºC

aproximadamente. Tampoco es aconsejable hacer mediciones de deflexión, en

pavimentos con temperaturas inferiores a 2ºC, porque pueden obtenerse valores de

deflexión poco confiables.

La temperatura de referencia en que se basa el cálculo de las deflexiones, se refiere a

medidas hechas con el pavimento a 20ºC, por lo que las medidas a otras temperaturas

hay que referirlas al valor de referencia de 20ºC, afectándolas por un coeficiente

corrector fct, el cual se calcula con la expresión:

7-5

Fct=1/(1-0.0008*Hi*(20-TºC))

Donde,

Fct = factor de corrección por temperatura

Hi = Espesor de la capa asfáltica en cms.

T = Temperatura del pavimento en ºC en el momento del ensayo.

En el momento de tomar las mediciones con la Viga Benkelman, se registraron

temperaturas entre 23 y 25ºC, por lo que fue necesario corregir el valor de las

deflexiones por este concepto.

Corrección por clima 7.3.2

En lo posible, los ensayos de deflexión deben realizarse en la época de máxima

humedad de la subrasante, que es función de la climatología de la zona. Cuando no se

ejecute en esta época, es necesario afectar las medidas obtenidas, por un coeficiente

de corrección por clima, Fcc el cual se selecciona de acuerdo con lo mostrado en la

Tabla 7.2, los cuales están en función del tipo de subrasante, drenaje y época de

medida. La aplicación de estos valores es bastante imprecisa y queda siempre un

márgen a la interpretación personal.

Tabla 7.2 Factor de corrección para deflexiones, por Clima

TIPO DE

SUBRASANTE

COEFICIENTE DE CORRECCION POR CLIMA FCC

LLUVIOSO INTERMEDIO SECO

Arenosa y permeable 1.0 1.0 - 1.1 1.1 -1.3

Arcillosa e impermeable 1.0 1.3 - 1.5 1.5 -1.8

Dadas las condiciones climáticas en el momento de la toma de deflexiones, se asumió

un valor equivalente a la unidad.

7-6

Determinación de las Deflexiones Corregidas. 7.3.3

De acuerdo con lo definido en los numerales anteriores, se hace necesaria la corrección

de las deflexiones, y el cálculo de las mismas, el cual viene asociado al tipo de viga

utilizada para la medición. Para el presente proyecto, se trabajó con una viga de

constante 4.0, por lo que las lecturas obtenidas en campo deben cuadruplicarse y a su

vez corregirse con los factores definidos anteriormente, para conocer su verdadero

valor.

En las siguientes tablas se presentan los valores de la cartera de campo de la toma de

deflexiones, así como los valores con la corrección, tanto por temperatura como por

clima.

Deflexiones Carrera 41B entre Calles 36 y 57 7.3.3.1

La evaluación deflectométrica se realizó para los dos carriles de cada calzada, tal como

se indica en las siguientes tablas y figuras.

7-7

Tabla 7.3 Cartera cálculo Deflexión Carrera 41B entre Calles 36 y 57 Carril derecho

Constante de la Viga: 4 CARRERA 41B Entre Calles 36 y 57

Espesor capa asfáltica: 10 cms Carril derecho

Ensayo Temperatura

# D0 D25 D0 D25 Grados D0 D25 D0 D25

0,01mm 0,01mm 0,01mm 0,01mm Celsius 0,01mm 0,01mm 0,01mm 0,01mm

1 0 12 8 24 47 31 122 195

2 50 18 12 24 70 47 143 136

3 100 23 17 24 89 66 959 136

4 150 25 19 24 97 74 1519 136

5 200 19 14 24 74 54 255 156

6 250 18 5 24 70 19 143 61

7 300 16 14 24 62 54 16 391

8 350 14 12 24 54 47 16 446

9 400 15 13 24 58 50 0 391

10 450 11 9 24 43 35 226 391

11 500 14 9 24 54 35 16 164

12 550 6 4 24 23 16 1227 446

13 600 14 11 24 54 43 16 284

14 650 22 12 24 85 47 728 82

15 700 9 5 24 35 19 530 195

16 750 20 14 24 78 54 399 130

17 800 18 10 24 70 39 143 101

18 850 15 12 24 58 47 0 284

19 900 15 14 24 58 54 0 781

20 950 17 4 24 66 16 64 63

21 1000 18 16 24 70 62 143 391

22 1050 20 15 24 78 58 399 156

23 1100 16 12 24 62 47 16 208

24 1150 18 12 24 70 47 143 136

25 1200 12 10 24 47 39 122 391

26 1250 10 8 24 39 31 362 391

27 1300 5 4 24 19 16 1523 1042

28 1400 8 6 24 31 23 730 391

29 1500 15 12 24 58 47 0 284

30 1550 15 12 24 58 47 0 284

31 1600 12 10 24 47 39 122 391

32 1650 10 8 24 39 31 362 391

33 1700 9 7 24 35 27 530 391

34 1750 18 10 24 70 39 143 101

35 1800 13 10 24 50 39 64 284

36 1850 15 12 24 58 47 0 284

37 1900 18 11 24 70 43 143 116

38 1950 20 16 24 78 62 399 195

39 2000 10 8 24 39 31 362 391

2263 12087,0

Estado del Tiempo: 58,0

17,8

30,7

80,9Deflexión característica (90%) (0,01mm)

Lluvioso D eflexió n media (0,01mm)

Numero de datos 39 C o eficiente de variació n

Factor: 1,0 D esviació n estándar

Abscisa

Lecturas de campo Lectura ajustada

(D0 - Dm)2

Radio de

Curvatura

(m)

Externa Interna Externa Interna

Sumato ria

7-8

Figura 7.1 Perfil Deflectométrico Carrera 41B entre Calles 36 y 57 carril derecho

0

20

40

60

80

100

120

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 10001100120013001400150016001700180019002000

DEF

LEX

ION

0,0

1m

m

ABSCISA

DEFLEXIONES CARRERA 41B ENTRE CALLES 36 Y 57 CARRIL DERECHO

7-9

Tabla 7.4 Cartera cálculo Deflexión Carrera 41B entre Calles 36 y 57 Carril izquierdo


Espesor capa asfáltica: 10 cms Carril izquierdo

Ensayo Temperatura

# D0 D25 D0 D25 Grados D0 D25 D0 D25


1 25 7 4 24 27 16 317 284

2 75 14 6 24 54 23 84 101

3 125 10 7 24 39 27 34 260

4 175 10 7 24 39 27 34 260

5 225 11 5 24 43 19 3 130

6 275 11 8 24 43 31 3 260

7 325 5 2 24 19 8 666 284

8 375 16 3 24 62 12 295 63

9 425 5 2 24 19 8 666 284

10 475 9 7 24 35 27 96 391

11 525 10 9 24 39 35 34 781

12 575 11 9 24 43 35 3 391

13 625 21 19 24 81 74 1309 446

14 675 19 15 24 74 58 852 195

15 725 10 9 24 39 35 34 781

16 775 22 12 24 85 47 1615 82

17 825 8 5 24 31 19 191 260

18 875 14 9 24 54 35 84 164

19 925 6 2 24 23 8 476 208

20 975 9 7 24 35 27 96 391

21 1025 20 12 24 78 47 1101 101

22 1075 18 15 24 70 58 634 260

23 1125 9 7 24 35 27 96 391

24 1175 13 10 24 50 39 27 284

25 1225 10 7 24 39 27 34 260

26 1275 10 2 24 39 8 34 101

27 1375 14 12 24 54 47 84 446

28 1475 10 3 24 39 12 34 116

29 1525 5 3 24 19 12 666 446

30 1575 10 4 24 39 16 34 136

31 1625 10 8 24 39 31 34 391

32 1675 10 7 24 39 27 34 260

33 1725 10 9 24 39 35 34 781

34 1775 6 3 24 23 12 476 284

35 1825 10 3 24 39 12 34 116

36 1875 13 10 24 50 39 27 284

37 1925 16 10 24 62 39 295 136

38 1975 17 15 24 66 58 449 391

1703 11021,7


17,3

38,5

66,9Deflexión característica (90%) (0,01mm)




Abscisa


(D0 - Dm)2

Radio de

Curvatura

(m)


Sumato ria

7-10

Figura 7.2 Perfil Deflectométrico Carrera 41B entre Calles 36 y 57 carril izquierdo

Para la calzada en sentido Calle 36 hacia la Calle 57, se presentan valores para la

deflexión característica de 815/100mm para el carril derecho y de 67/100 mm para el

carril izquierdo. Esta vía comparativamente con la Calle 72U presenta una deflexión

mayor, indicando una vida residual más corta, que requiere de una intervención para

prolongar el período de vida útil del diseño original.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000110012001300140015001600170018001900

DEF

LEX

ION

0,0

1m

m

ABSCISA

DEFLEXIONES CALLE 72U ENTRE CALLES 36 Y 57 CARRIL IZQUIERDO

7-11

Tabla 7.5 Cartera cálculo Deflexión Carrera 41B entre Calles 57 y 36 Carril derecho


Espesor capa asfáltica: 10 cms Carril derecho

Ensayo Temperatura

# D0 D25 D0 D25 Grados D0 D25 D0 D25


1 0 18 16 24 70 62 68 391

2 50 20 18 24 78 70 264 391

3 100 23 20 24 89 78 743 284

4 150 20 13 24 78 50 264 112

5 200 13 6 24 50 23 138 116

6 250 13 5 24 50 19 138 101

7 300 7 5 24 27 19 1208 391

8 350 12 9 24 47 35 218 260

9 400 24 15 24 93 58 977 89

10 450 14 11 24 54 43 60 284

11 500 12 3 24 47 12 218 89

12 550 9 7 24 35 27 716 391

13 600 18 16 24 70 62 68 391

14 650 17 14 24 66 54 18 260

15 700 17 14 24 66 54 18 260

16 850 12 8 24 47 31 218 195

17 900 15 13 24 58 50 14 391

18 950 16 13 24 62 50 0 260

19 1000 25 23 24 97 89 1243 391

20 1050 13 12 24 50 47 138 1042

21 1100 15 9 24 58 35 14 136

22 1150 12 6 24 47 23 218 130

23 1200 15 5 24 58 19 14 80

24 1250 14 13 24 54 50 60 781

25 1200 12 10 24 47 39 218 391

26 1250 10 8 24 39 31 518 391

27 1300 12 7 24 47 27 218 156

28 1350 10 8 24 39 31 518 391

29 1400 22 20 24 85 78 541 446

30 1450 20 15 24 78 58 264 156

31 1500 15 8 24 58 31 14 116

32 1550 22 19 24 85 74 541 284

33 1600 22 15 24 85 58 541 116

34 1650 9 8 24 35 31 716 781

35 1700 25 20 24 97 78 1243 164

36 1750 16 13 24 62 50 0 260

37 1800 15 13 24 58 50 14 391

38 1850 12 11 24 47 43 218 781

39 1900 19 16 25 73 62 127 284

40 1950 22 19 26 84 73 495 284

2470 13213,5


18,4

29,8

85,3


Abscisa


(D0 - Dm)2

Radio de

Curvatura

(m)


Sumato ria



Deflexión característica (90%) (0,01mm)

7-12

Figura 7.3 Perfil Deflectométrico Carrera 41B entre Calles 57 y 36 carril derecho

0

20

40

60

80

100

120

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 10001100120013001400150016001700180019002000

DEF

LEX

ION

0,0

1m

m

ABSCISA

DEFLEXIONES CARRERA 41B ENTRE CALLES 57 Y 36 CARRIL DERECHO

7-13

Tabla 7.6 Cartera cálculo Deflexión Carrera 41B entre Calles 57 y 36 Carril izquierdo


Espesor capa asfáltica: 10 cms Carril izquierdo

Ensayo Temperatura

# D0 D25 D0 D25 Grados D0 D25 D0 D25


1 25 8 3 24 31 12 580 164

2 75 16 10 24 62 39 48 136

3 125 5 6 24 19 23 1302 -781

4 175 9 7 24 35 27 403 391

5 225 9 5 24 35 19 403 195

6 275 8 2 24 31 8 580 136

7 325 8 2 24 31 8 580 136

8 375 15 12 24 58 47 9 284

9 425 8 5 24 31 19 580 260

10 475 7 3 24 27 12 788 208

11 525 15 13 24 58 50 9 391

12 575 12 8 24 47 31 65 195

13 625 14 11 24 54 43 1 284

14 675 20 11 24 78 43 525 89

15 775 8 6 24 31 23 580 391

16 825 15 9 24 58 35 9 136

17 875 19 14 24 74 54 358 156

18 925 12 7 24 47 27 65 156

19 975 17 16 24 66 62 119 781

20 1025 14 9 24 54 35 1 164

21 1075 23 19 24 89 74 1151 208

22 1125 18 12 24 70 47 223 136

23 1175 15 12 24 58 47 9 284

24 1225 16 12 24 62 47 48 208

25 1275 10 7 24 39 27 258 260

26 1325 24 22 24 93 85 1438 391

27 1375 24 19 24 93 74 1438 164

28 1425 18 10 24 70 39 223 101

29 1475 22 18 24 85 70 895 208

30 1525 11 9 24 43 35 146 391

31 1575 17 12 24 66 47 119 164

32 1625 15 8 24 58 31 9 116

33 1675 16 9 24 62 35 48 116

34 1725 12 10 24 47 39 65 391

35 1775 12 10 24 47 39 65 391

36 1825 16 6 24 62 23 48 80

37 1875 17 15 24 66 58 119 391

38 1925 14 7 25 54 27 1 116

39 1975 15 9 26 57 34 4 136

2148 13310,8


18,7

34,0

79,1


Abscisa


(D0 - Dm)2

Radio de

Curvatura

(m)


Sumato ria



Deflexión característica (90%) (0,01mm)

7-14

Figura 7.4 Perfil Deflectométrico Carrera 41B entre Calles 57 y 36 carril izquierdo

La calzada de la Carrera 41B entre Calles 57 y 36, presenta para el carril derecho una

deflexión de 85/100 mm y para el carril izquierdo de 79/100 mm, indicando igualmente

como en la calzada opuesta, que requiere de una intervención pronta para alargar la

vida residual del pavimento. Deflexiones ideales para que un pavimento esté

presentando un buen comportamiento estructural deben ser inferiores a 50/100 mm,

siendo cercanas a 100/100mm muy críticas.

Tabla 7.7 Resumen Deflectometría para la vía Pretroncal

VIA CARRIL Dm

(1/100mm) Dc90%

(1/100mm)

Carrera 41B entre Calles 36 y 57 Izquierdo 44.8 66.9

Carrera 41B entre Calles 36 y 57 Derecho 58.0 80.9



La Carrera 41B también presenta valores de deflexión característica muy superiores a

50/100mm, siendo más critica la calzada en sentido Calle 57 a Calle 36.

0

20

40

60

80

100

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000

DEF

LEX

ION

0,0

1m

m

ABSCISA

DEFLEXIONES CARRERA 41B ENTRE CALLES 57 Y 36 CARRIL IZQUIERDO

|

8-1

EVALUACIÓN DE TRÁNSITO 8.

INTRODUCCIÓN 8.1

En este capítulo se realizará la estimación de la variable tránsito como parámetro de

diseño y dimensionamiento de las estructuras de pavimento presentadas para este

proyecto. Es importante recalcar que dependiendo del método de diseño utilizado, las

solicitaciones transmitidas a las capas de los diferentes materiales que componen la

estructura del pavimento y al material de la subrasante por parte de la flota vehicular,

son expresadas ya sea en ejes equivalentes simples de rueda doble de 8.2 toneladas

de peso para el método de diseño empírico de la AASHTO versión 1993.

La información necesaria utilizada para este estudio fue suministrada por METRO CALI

S.A. en lo que respecta a las rutas del sistema, y para el otro tipo de tránsito,

correspondiente al tráfico mixto, son el resultado del estudio de Tránsito realizado por

SIETE LTDA, para este proyecto, del cual se obtuvieron los tránsitos promedios diarios,

la composición vehicular y la determinación de las tasas de crecimiento.

PERÍODO DE DISEÑO: 8.2

El período de diseño establecido dentro de los términos corresponde a 10 años para

pavimento flexible. Periodos superiores a 10 años, para pavimento flexible no es

recomendable, pues el comportamiento del asfalto a través del tiempo, muestra su

oxidación progresiva, pérdida de sus propiedades por efecto de las condiciones

climáticas y el paso repetido de los vehículos. Períodos de mayor duración es posible

diseñarlos, pero no dan garantía del buen comportamiento de la mezcla asfáltica a

través del tiempo así su espesor sea el adecuado, para estos periodos superiores a 10

años, se consideran estrategias para prolongar la vida útil del pavimento.

8-2

TASA DE CRECIMIENTO: 8.3

La tasa de crecimiento ha sido fijada en el estudio de Tránsito realizado por SIETE

LTDA, la cual fue determinada por el Especialista en Tránsito en un valor representativo

de 4.0% para toda la flota vehicular mixta. Para el caso de los buses del sistema, se

adoptó el valor sugerido por METRO CALI S.A, correspondiente a 1.1%. Lo anterior

sustentado, bajo el argumento que no se cuenta con información histórica del tránsito

actuante en la vía, por tanto se tomó como referencia una tasa de crecimiento de

acuerdo con las características de la región y las políticas macroeconómicas del país,

las cuales se indican en la siguiente tabla.

Tabla 8.1 Tendencias de crecimiento

Variable Índice de Crecimiento

Crecimiento de la población 1.07%

Economía Nacional 4%

Crecimiento en la red vial del Valle 3%

Tasa de Crecimiento parque vehicular 7% Fuente Cuadro Informe de Tránsito. Siete Litda.2014

De acuerdo con los índices anteriores, se consideró descartar los extremos o sea el

crecimiento poblacional que es bajo y el crecimiento del parque vehicular que es alto,

valor este último que se considera coyuntural, debido a los tratados de libre comercio

que ha firmado el gobierno nacional y que ha producido un boom en la compra de

vehículos, pero se espera un equilibrio del mercado en el corto plazo. Por lo anterior y

considerando las expectativas del gobierno en cuanto a crecimiento económico del 4%,

se consideró que este es un valor prudente para proyectar los tránsitos actuales en esta

vía Pretroncal de Cali.

8-3

DETERMINACION DE LOS FACTORES DAÑO 8.4

Vehiculos mixtos 8.4.1

Se requiere determinar el número de ejes equivalentes de 8.2 toneladas, para lo cual se

trabajará con los factores daño indicados en la Tabla 8.2, los cuales fueron obtenidos

de los pesajes realizados por el Instituto Nacional de Vías, a más de 300000 vehículos

durante el período del año 2000 a 2006, y los obtenidos en el año 1996, adoptando los

valores más críticos. En la siguiente tabla, se hace un comparativo de los factores daño

obtenidos por el INVIAS en el año 1996, en el año 2007 y el valor adoptado para el

presente proyecto.

Tabla 8.2 Factores daño para diseño de pavimentos

Buses del Sistema 8.4.2

Para los buses del sistema, también se determinó los factores daño de los buses

padrones y de los buses complementarios, por ser el tipo de vehículo esperado para las

vías objeto de este diseño.

Para el caso de los buses padrones, se hizo el análisis de las diferentes marcas que

pueden formar parte del sistema, y se escogió la carga por eje del más crítico. En la

Tabla 8.3 se indica esta situación.

VEHICULO FD INVIAS 96 FD INVIAS 07 ADOPTADO

BUS 1,00 1,00 1,00

C2P 1,01 1,14 1,14

C2G 2,72 3,44 3,44

C3-C4 3,72 4,32 4,32

C5 4,88 4,40 4,88

>C5 5,23 4,72 5,23

8-4

Tabla 8.3. Comparación de las cargas transmitidas por eje a los pavimentos. Bus Padrón.

Para el caso de los buses alimentadores, se hizo el análisis de las diferentes marcas

que pueden formar parte del sistema, y se escogió la carga por eje del más crítico. En

la Tabla 8.4 se indica esta situación.

Tabla 8.4. Comparación de las cargas transmitidas por eje a los pavimentos. Bus alimentador

En la Tabla 8.5 se presenta el resumen de los pesos por eje más críticos para los dos

tipos de buses del sistema que circularan por las vías pretroncales.

Tabla 8.5. Carga transmitida al pavimento más crítica por tipo de vehículo a plena capacidad.

Tipo de Bus Pesos por eje (Kg)

Delantero Eje 2 Eje 3

Padrón (80 pasajeros) 6657 11144 No aplica

Complementario (50 pasajeros) 2808 5831 No aplica

TIPO DE AUTOBUS CAP

NOMINAL

PESO EJE

(Kg)

CARGA EJE

DELANTERO

PESO EJE

(Kg)

CARGA EJE

TRASERO

PESO EJE

(Kg)

PESO TOTAL

(Kg)CANT PAS

M 1721 - 1722 (V) 80 Pas 2,780 5,906 Kg 2,030 10,414 Kg 16,320 16,320 94

M 1721 - 1722 (A) 80 pas 2,780 6,287 Kg 2,030 8,961 Kg 15,248 15,248 79

M O500M 80 Pas 3,080 6,206 Kg 1,890 10,274 Kg 16,480 16,480 94

VW 17210 (V) 80 Pas 3,080 6,657 Kg 1,890 8,821 Kg 15,478 15,478 80

VW 17210 (A) 80 Pas 930 4,507 Kg 3,400 10,331 Kg 14,838 14,838 80

VOLVO 7R 80 Pas 1,677 5,734 Kg 4,327 11,738 Kg 17,472 17,472 80

CHR 7,2 80 Pas 1,286 4,863 Kg 4,213 11,144 Kg 16,007 16,007 80

MB OH 1623 GNV 80 Pas 1,560 5,139 Kg 4,220 10,869 Kg 16,008 16,008 80

TIPO DE AUTOBUS CAP

NOMINAL

PESO EJE

(Kg)

CARGA EJE

DELANTERO

PESO EJE

(Kg)

CARGA EJE

TRASERO

PESO TOTAL

(Kg)CANT PAS

VOLKSWAGEN 9,150 48 PAS 1,610 2,484 Kg 940 5,831 Kg 8,315 50 PAS

NPR 48 PAS 1,245 2,307 Kg 960 5,663 Kg 7,970 50 PAS

MERCEDEZ LO-915 48 PAS 1,634 2,808 Kg 1,102 5,693 Kg 8,501 50 PAS

8-5

Con el fin de que los diseños no queden ni sobredimensionados, ni subdiseñados, se

consideraran los factores daño considerando que los buses estarán a su plena

capacidad de carga en las horas pico, y ocupados parcialmente el resto de horas que

trabaja el sistema..

En las Tablas 8.6 se indican las cargas reales transmitidas al pavimento, estando los

buses vacíos y considerando un peso por pasajero de 70 Kg, tal como lo especifica el

estudio realizado por Metro Cali, para el avalúo de las cargas.

Tabla 8.6 Carga transmitida al pavimento por tipo de vehículo vacío

Tipo de Bus Pesos por eje (Kg)

Delantero Eje 2 Eje 3

Padrón (80 pasajeros) 4977 7224 No aplica

Complementario (50 pasajeros) 1758 3.381 No aplica

Con base en los datos reportados en el cuadro anterior y en la fórmula para el Factor

Daño FD = (Po/6.6)4+(P1/8.2)4+(P2/8.2)4, teniendo en cuenta como carga de referencia

para eje sencillo 6.6 Toneladas y para eje de rueda doble 8.2 toneladas, se determinan

los factores daño a utilizar para el cálculo del número de ejes equivalentes de 8.2

toneladas.

Para fines comparativos, se presentan los factores daño calculados para los buses a

máxima capacidad, para los buses vacios, y en una condición promedio, los cuales se

indican en la Tabla 8.7 a la tabla 8.9.

8-6

Tabla 8.7 Factores daño para buses a máxima capacidad

Tabla 8.8 Factores daño para buses vacíos

Tabla 8.9 Factores daño para buses a capacidad media

Teniendo en cuenta que durante las horas pico los buses se esperan que circulen a

máxima capacidad y en las horas valle, medianamente llenos, se calculó el factor daño

ponderado, considerando 5 horas pico y 6 horas valle, obteniéndose para diseño los

valores indicados en la Tabla 8.10.

Delantero Trasero

Padron 6,60 11,10 4,36

Complementario 2,81 5,83 0,29

FACTOR DAÑO PARA BUSES A MAXIMA CAPACIDAD

Peso por ejeF.DTIPO VEHICULO

Delantero Trasero

Padron 5,00 8,20 1,33


FACTOR DAÑO PARA BUSES VACIOS

TIPO VEHICULOPeso por eje

F.D

Delantero Trasero

Padron 5,80 9,65 2,51


FACTOR DAÑO PARA BUSES MEDIANAMENTE LLENOS

TIPO VEHICULOPeso por eje

F.D

8-7

Tabla 8.10 Factores daño a utilizar para buses del Sistema S.I.T.M

DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE EJES EQUIVALENTES DE 8.2 8.5

TONELADAS PARA PAVIMENTO FLEXIBLE

El tránsito de diseño para el dimensionamiento de refuerzos según la metodología

AASHTO 1993, se cuantifica por medio del número de ejes equivalentes de 8,2

toneladas esperados a lo largo del periodo de diseño y para el carril de diseño.

Para la vía, basados en el estudio de tránsito, elaborado por la firma SIETE LTDA, el

cual puede consultarse para ampliar la información, se ha determinado el número de

ejes equivalentes de 8.2 toneladas, tomando como año cero el año 2015, y a partir de él

calculas las repeticiones esperadas, tal como se indica a continuación.

Carrera 41B entre Calles 46 a 57 8.5.1

Partiendo del estudio de tránsito, se calcula el número de ejes equivalentes de 8.2

toneladas en el carril de diseño, para periodo de 10, 7, 5 y 3 años. Según este estudio,

se determinaron tres tramos diferentes, el primero comprendido entre la carrera 36 a 48,

luego de la Carrera 48 a 54 y por último entre la Carrera 54 a 57.

En las siguientes tablas se presenta el resumen de los diferentes tramos evaluados en

el estudio de tránsito y se determina el número de ejes equivalentes de 8.2 toneladas,

aclarando que el tránsito consignado, corresponde al mayor obtenido para cada una de

las calzadas, las cuales se analizaron en los dos sentidos de circulación, por tanto para

los valores registrados en la tabla, el factor de distribución por sentido, corresponde a

TIPO VEHICULO FD lleno FD medio FD Ponderado

Padron 4,36 2,51 3,52


FACTOR DAÑO PONDERADO

8-8

1.0 y el factor de distribución por carril corresponde a 0.9, considerando dos carriles por

sentido.

Tabla 8.11 Calculo de ejes equivalentes de 8.2 toneladas en el carril de diseño Carrera 41B entre

Calles 36 y 48

Numero de Carriles por sentido: 2

Factor de Distribución por Carril: 0,9

Factor de Distribución por Sentido: 1

TOTAL

PADRONES COMPLEMENTARIOS

FD 3,52 FD 0,21 FD 1,14 FD 3,44 FD 4,32 FD 6,73 FD 4,4 FD 4,88

TPD EJES TPD EJES TPD EJES TPD EJES TPD EJES TPD EJES TPD EJES TPD EJES

2015 1,1% 409 472935 0,0% 209 14418 4,0% 113 42317 29 32771 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 764 568937

2016 1,1% 413 477560 1,1% 211 14556 4,0% 118 44190 30 33901 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 776 576703

2017 1,1% 418 483342 1,1% 213 14694 4,0% 123 46062 31 35031 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 789 585625

2018 1,1% 423 489123 1,1% 215 14832 4,0% 128 47935 32 36161 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 802 594547

2019 1,1% 428 494905 1,1% 217 14970 4,0% 133 49807 33 37291 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 815 603469

2020 1,1% 433 500687 1,1% 219 15108 4,0% 138 51680 34 38421 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 828 612392

2021 1,1% 438 506468 1,1% 221 15246 4,0% 144 53927 35 39551 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 842 621688

2022 1,1% 443 512250 1,1% 223 15384 4,0% 150 56174 36 40681 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 856 630985

2023 1,1% 448 518031 1,1% 225 15522 4,0% 156 58420 37 41811 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 870 640280

2024 1,1% 453 523813 1,1% 227 15660 4,0% 162 60667 38 42942 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 884 649578

2025 1,1% 458 529595 1,1% 229 15798 4,0% 168 62914 40 45202 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 899 660005

TOTAL EJES EQUIVALENTES DE 8,2, TONELADAS EN EL CARRIL DE DISEÑO

PERIODO DE DISEÑO 10 AÑOS 6,74E+06




AÑO

BUSES DEL SISTEMA CAMIONES

TPD

VEH.COMTASA

C2P C2G C3 C4 C5 >C5EJES

EQUIVALENTESTASA TASA

8-9


Calles 48 y 54


Calles 54 y 57




TOTAL




2015 1,1% 409 472935 0,0% 209 14418 4,0% 45 16852 21 23731 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 688 534432

2016 1,1% 413 477560 1,1% 211 14556 4,0% 47 17601 22 24861 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 697 541074

2017 1,1% 418 483342 1,1% 213 14694 4,0% 49 18350 23 25991 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 707 548873

2018 1,1% 423 489123 1,1% 215 14832 4,0% 51 19099 24 27121 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 717 556671

2019 1,1% 428 494905 1,1% 217 14970 4,0% 53 19848 25 28251 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 727 564470

2020 1,1% 433 500687 1,1% 219 15108 4,0% 55 20597 26 29381 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 737 572269

2021 1,1% 438 506468 1,1% 221 15246 4,0% 57 21346 27 30511 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 747 580067

2022 1,1% 443 512250 1,1% 223 15384 4,0% 59 22095 28 31641 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 757 587866

2023 1,1% 448 518031 1,1% 225 15522 4,0% 61 22844 29 32771 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 767 595664

2024 1,1% 453 523813 1,1% 227 15660 4,0% 63 23593 30 33901 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 777 603463

2025 1,1% 458 529595 1,1% 229 15798 4,0% 66 24716 31 35031 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 788 611636






AÑO


TPD

VEH.COMTASA






TOTAL




2015 1,1% 409 472935 0,0% 209 14418 4,0% 22 8239 6 6780 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 650 508868

2016 1,1% 413 477560 1,1% 211 14556 4,0% 23 8613 6 6780 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 657 514005

2017 1,1% 418 483342 1,1% 213 14694 4,0% 24 8988 6 6780 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 665 520300

2018 1,1% 423 489123 1,1% 215 14832 4,0% 25 9362 6 6780 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 673 526593

2019 1,1% 428 494905 1,1% 217 14970 4,0% 26 9737 6 6780 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 681 532888

2020 1,1% 433 500687 1,1% 219 15108 4,0% 27 10111 6 6780 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 689 539182

2021 1,1% 438 506468 1,1% 221 15246 4,0% 28 10486 6 6780 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 697 545476

2022 1,1% 443 512250 1,1% 223 15384 4,0% 29 10860 6 6780 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 705 551770

2023 1,1% 448 518031 1,1% 225 15522 4,0% 30 11235 6 6780 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 713 558064

2024 1,1% 453 523813 1,1% 227 15660 4,0% 31 11609 6 6780 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 721 564358

2025 1,1% 458 529595 1,1% 229 15798 4,0% 32 11984 6 6780 1 1419 1 2211 1 1446 1 1420 729 570653






AÑO


TPD

VEH.COMTASA



8-10

Para fines del diseño, se determinará un solo número de ejes equivalentes

correspondiente al tramo de mayor valor, dada la incertidumbre existente en los ajustes

de la flota vehicular del sistema integrado de transporte masivo, máxime que se tiene

proyectado un período de diseño de 10 años.

En la Tabla 8.14, se presenta el resumen del cálculo de ejes equivalentes de 8.2

toneladas, en el carril de diseño y en el período de diseño, con base en los cuales se

hará el respectivo diseño del pavimento.

Tabla 8.14 Resumen Número de ejes equivalentes de 8.2 toneladas, por Vía.

La Sirena 6,02 x 105 6,02 x 105 3,57 x 105 3,57 x 105 2,47 x 105 2,47 x 105 1,44 x 105 1,44 x 105

Calle 72U entre Carreras 27 y 28 1.53 x 106 9.27 x 105 6.46 x 105 3.78 x 105

Calle 72U entre Carreras 28 y 28D 2.41 x 106 1.46 x 106 1.02 x 106 5.99 x 105

Carrera 27 entre Calles 121 y 123 3.15 x 106 1.95 x 106 1.37 x 106 8.12 x 105

Carrera 27 entre Calles 123 y 126 2.99x 106 1.85 x 106 1.30 x 106 7.70 x 105

Carrera 41B entre Calles 36 y 48 6.74x 106 4.16 x 106 2.93 x 106 1.73 x 106



VIANUMERO DE EJES EQUIVALENTES 8,2 TONELADAS EN EL CARRIL DE DISEÑO

10 AÑOS 7 AÑOS 5 AÑOS 3 AÑOS

6.7x 106 4.2 x 106 2.90 x 106 1.70 x 106

2.41 x 106 1.46 x 106 1.02 x 106 6.0 x 105

3,0 x 106 1.90 x 106 1.34 x 106 8.1 x 105











6.7x 106 4.2 x 106 2.90 x 106 1.70 x 106

2.41 x 106 1.46 x 106 1.02 x 106 6.0 x 105

3,0 x 106 1.90 x 106 1.34 x 106 8.1 x 105

|

9-1

DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE METODO AASHTO -93 9.

INTRODUCCIÓN 9.1

El pavimento de tipo flexible, disipa a través de las capas que conforman la estructura,

los esfuerzos generados por las solicitaciones de carga, de tal forma que a nivel de

subrasante ya se hayan disipado al menos en un 90%.

Debido a lo anterior, el diseño de los espesores que conformarán la estructura de

pavimento, debe ser los mínimos posibles que garanticen que los esfuerzos a los que

estarán sometidos los diferentes materiales sean inferiores a los que ellos son capaces

de resistir. Por esta razón, para lograr que la vía dure el tiempo para el cual fue

diseñada, no sólo se debe garantizar un buen diseño, sino una buena calidad de los

materiales utilizados en unión con un buen proceso constructivo.

Los términos de referencia especifican dentro de sus condiciones las siguientes

exigencias:

Para diseño de pavimentos flexibles nuevos

Periodo diseño 10 años

Confiabilidad 80%. Para los diseños la consultora determinó la utilización de un

nivel de confiabilidad del 90%, dada la incertidumbre en los ajustes a la flota del

Sistema de Transporte Masivo, y por tratarse de vías nuevas.

Desvío estándar So=0.49

Serviciabilidad Final: 2.5

Se deberán respetar los espesores mínimos de concreto asfáltico y base

granular recomendados por la guía AASHTO respectiva.

La determinación de espesores para satisfacer el número estructural requerido

debe realizarse siguiendo el criterio de que las capas granulares no tratadas

deben estar protegidas de tensiones verticales excesivas que les producirían

deformaciones permanentes.

9-2

Para rehabilitación de pavimentos existentes.

Para este caso según los términos de referencia, no se puede considerar diseño de

nuevas estructuras de pavimento, se debe plantear el fresado de cierto espesor de la

estructura existente máximo de 0.30m.

Según términos se solicitan periodos de diseño de 3, 5 y 7 años, por lo que las

alternativas aquí planteadas para rehabilitación corresponden a estos períodos de

diseño.

PARÁMETROS DE DISEÑO 9.2

La Metodología de la AASHTO-1993, busca determinar el número estructural necesario

para resistir el paso de un determinado tráfico representado en un número de ejes

equivalentes simples de rueda doble de 8.2 Ton, a lo largo de un período de diseño.

El método contempla además del tránsito, la serviciabilidad, la confiabilidad del diseño,

la capacidad portante de la sub-rasante, características de los materiales, el drenaje y

los efectos ambientales asociados. El método de diseño AASHTO 1993, usa

coeficientes estructurales para evaluar la resistencia de los materiales que componen

las capas de una estructura de pavimento, los cuales se obtienen a partir de

deducciones obtenidas en las experiencias del ensayo vial AASHO.

Entre Las recomendaciones de diseño de la AASHTO, están los espesores mínimos de

la carpeta asfáltica y de la base granular, dependiendo del nivel de tránsito que

soportará la estructura en el carril de diseño y en el periodo de diseño.

Dentro de los parámetros de diseño tenidos en cuenta por la Metodología AASHTO,

pueden definirse:

9-3

Tránsito 9.2.1

Cuantificado por el Número de Ejes simples de rueda doble Equivalentes de 8.2 Ton,

que se esperan circulen a lo largo de la vida útil del proyecto, y para un carril de diseño.

En la siguiente tabla, se resumen los valores de tránsito de diseño para las alternativas

de pavimento flexible.

Tabla 9.1 Resumen tránsito de diseño vía Pretroncal en Ejes equivalentes

Pérdida de Serviciabilidad 9.2.2

Es el cambio o pérdida en la calidad de servicio que la estructura de pavimento

proporciona al usuario, definido como la diferencia entre los índices de servicio inicial

(Po) y el índice de servicio final o terminal deseado (Pf). AASHTO recomienda el valor

de Po como 4.2 para pavimentos flexibles, mientras que Pf depende de las

características de la vía, con valores de 2.5 para vías de gran importancia y 1,8 para

carreteras de poco interés. METRO CALI S.A., exige un índice de serviciabilidad final

de 2.5, por lo tanto la pérdida del índice de serviciabilidad será ΔPSI de 1.7.

Confiabilidad 9.2.3

Significa la probabilidad de que el sistema estructural que conformará el pavimento,

cumpla su función y objetivo previsto dentro de la vida útil tomada, cumpliendo con los

requerimientos del tránsito y del medio ambiente; la confiabilidad se estima mediante la

desviación normal estándar (Zr) y el error estándar asociado (So).

Por requerimiento de los términos de referencia, la vía se diseñara con un nivel de

confiabilidad del 80%, pero para las soluciones de mantenimiento que involucran solo









6.7x 106 4.2 x 106 2.90 x 106 1.70 x 106

2.41 x 106 1.46 x 106 1.02 x 106 6.0 x 105

3,0 x 106 1.90 x 106 1.34 x 106 8.1 x 105











6.7x 106 4.2 x 106 2.90 x 106 1.70 x 106

2.41 x 106 1.46 x 106 1.02 x 106 6.0 x 105

3,0 x 106 1.90 x 106 1.34 x 106 8.1 x 105



9-4

capas superiores, se trabajará con una confiabilidad del 90% para estructuras de

pavimento nueva. Si se utilizaran niveles de confiabilidad del 90% para las soluciones

de mantenimiento, no se podría cumplir con el requerimiento de intervenciones

superficiales de cajeos de 30.0 cms, por lo que se diseñará con una confiabilidad del

80% por restricciones de cambio de rasante e intervenciones de redes de servicios

públicos.

La vía se diseñara para un nivel de confianza del 80 %, en donde se tasaría:

Zr = 0.841

Para un nivel de confianza del 90%, Zr = 1.282

So = 0.49 Sin Análisis de confiabilidad en la estimación del tránsito

El nivel de confiabilidad depende de la importancia de la vía, a mayor importancia se

requiere un nivel de confiabilidad mayor. El valor del error estándar asociado se asume

en 0.44 cuando en la estimación del tránsito se consideró la confiabilidad, y 0.49

cuando no se ha considerado la confiabilidad en la estimación de dicha variable.

Caracterización de los materiales 9.2.4

Subrasante 9.2.4.1

La resistencia de la sub-rasante se cuantifica por medio del módulo resiliente, que es

cuantificado mediante pruebas tri-axiales o a través de correlaciones con el valor del

CBR; para este proyecto se estimará por medio del valor del CBR de diseño. Cuando

los suelos son de muy baja capacidad de soporte siempre es recomendable hacer un

mejoramiento del suelo de subrasante, o utilizar geosintéticos que ayuden a darle una

mejor capacidad de soporte al suelo.

A continuación se presenta el resumen de los valores de CBR de diseño obtenidos para

este corredor de las pretroncales a diseñar.

9-5

Tabla 9.2 Tabla resumen CBR de diseño corredores Pretroncales

Como puede observarse, la capacidad de soporte del suelo es baja con un valor de

2.8 %.

Para la determinación del Módulo Resiliente, se partió de las dos siguientes

correlaciones

MR = 1500 CBR para CBR inferior a 10%

Y la propuesta por la AASHTO-2002 se tiene

MR= 2555(CBR)0.64

Donde CBR en %

MR en psi.

Partiendo de estas dos correlaciones se calcularon los módulos resilientes y se obtuvo

para diseño un módulo resiliente promedio, tal como se indica en la siguiente tabla:

Tabla 9.3 Valores de CBR de diseño para la Pretroncal Vial

VIACBR diseño

(%)Descripción

La Sirena 2,9 Pavimento nuevo a construir

Calle 72U entre Carreras 27 y 28D 2,2 Pavimento nuevo a construir

Calle 72U entre Carreras 28D y 27 2,6 Mejoramiento via existente

Carrera 27 entre Calles 121 y 126 2,3 Pavimento nuevo a construir

Carrera 27 entre Calles 126 y 121 1,4 Mejoramiento via existente

Carrera 41B entre Calles 57 Y 36 2,8 Mejoramiento via existente


Via a Polvorines 3,1 Pavimento nuevo a construir

Calle 84 entre Carreras 26C y Transversal 103 2,5 Carril nuevo a construir

VIACBR diseño

(%)Descripción










VIACBR diseño

(%)

MR 1500

CBR (psi)

MR AASHTO-

2002 (psi)

PROMEDIO

(psi)

La Sirena 2,9 4350 5050 4700

Calle 72U entre Carreras 27 y 28D 2,2 3300 4232 3766

Calle 72U entre Carreras 28D y 27 2,6 3900 4709 4305

Carrera 27 entre Calles 121 y 126 2,3 3450 4354 3902


Carrera 41B entre Calles 57 Y 36 2,8 4200 4938 4569


Via a Polvorines 3,1 4650 5271 4960

Calle 84 entre Carreras 26C y Transversal 103 2,5 3750 4593 4171

MODULOS RESILIENTES (psi)

VIACBR diseño

(%)

MR 1500

CBR (psi)

MR AASHTO-

2002 (psi)

PROMEDIO

(psi)

La Sirena 2,9 4350 5050 4700

Calle 72U entre Carreras 27 y 28D 2,2 3300 4232 3766

Calle 72U entre Carreras 28D y 27 2,6 3900 4709 4305





Via a Polvorines 3,1 4650 5271 4960

Calle 84 entre Carreras 26C y Transversal 103 2,5 3750 4593 4171

MODULOS RESILIENTES (psi)

9-6

Subbase granular 9.2.4.2

Para la estimación del coeficiente de aporte estructural de la subbase granular, se

tendrá en cuenta la condición mínima de CBR exigida por las especificaciones de

construcción del Instituto Nacional de Vías en su artículo INV 300 – 07, en donde se

declara que para vías con tránsito pesado el valor del CBR para este tipo de material

debe ser mayor o igual que 30%. Así, utilizando la figura siguiente que relaciona las

características mecánicas de los materiales clasificado como subbase granular con el

coeficiente de aporte estructural, se obtiene un valor de a3 de 0.11/pulg para esta clase

de material, sin embargo conociendo la similitud de las subbases granulares con las

bases granulares, y que obtienen CBRs muy superiores a 30%, se adoptará para

pavimento nuevo, un valor de coeficiente de aporte estructural de 0.12.

Es importante recalcar que las características del material para subbase granular, se

deben de regir por el cumplimiento de las especificaciones exigidas por el Instituto

Nacional de Vías, en su artículo INV 300 e INV 320.

Figura 9.1. Abaco para la determinación del Coeficiente de Aporte Estructural de Subbase

Granulares

Fuente: Guía de diseño de pavimentos AASHTO, 1993.

9-7

Base Granular 9.2.4.3

Para la estimación del coeficiente de aporte estructural de la base granular, se tendrá

en cuenta la condición mínima de CBR exigida por las especificaciones de construcción

del Instituto Nacional de Vías en su artículo INV 300 – 07, en donde se especifica que

para vías con tránsito pesado, el valor del CBR para este tipo de material debe ser

mayor o igual que 100%.

Así, utilizando la figura siguiente que relaciona las características mecánicas de los

materiales clasificados como base granular con el coeficiente de aporte estructural, se

obtiene un valor de a2 de 0.14/pulg para esta clase de material. Es importante recalcar

que las características del material para base granular, se deben regir por el

cumplimiento de las especificaciones exigidas por el Instituto Nacional de Vías –

Normas I.N.V en su artículo INV 300 e INV 330.

Figura 9.2 Abaco para la determinación del Coeficiente de Aporte Estructural de Base Granulares


9-8

El aporte estructural se obtiene al igual que la subrasante, por medio de los módulos

resilientes, a través de pruebas tri-axiales dinámicas, o por medio de correlaciones con

ensayos como el CBR.

Para el caso de la base granular, el aporte estructural, se obtiene usando los

nomogramas de la AASHTO, por medio del valor mínimo de resistencia recomendado

por las especificaciones del INVIAS, que corresponde a un valor de CBR de 80%. Para

los diseños se parte de un CBR de 100%, obteniendo un coeficiente estructural de 0.14

aproximadamente.

Para la sub-base granular, el aporte estructural se obtiene en forma similar a la base

granular, mediante el uso de los nomogramas de la AASHTO, por medio del valor

mínimo de resistencia recomendado por las especificaciones del INVIAS, que

corresponde a un valor de CBR de 20%. Para este proyecto, se consideró un CBR de

30%, obteniéndose un coeficiente estructural de 0.12 aproximadamente.

Capa Asfáltica 9.2.4.4

El coeficiente de aporte estructural de la capa asfáltica, se obtuvo de las

recomendaciones dadas en el Manual de diseño de Pavimentos para altos y medios

volúmenes de tránsito, en el cual se han establecido unos coeficientes estructurales

para los diferentes materiales, teniendo en cuenta las características mecánicas de

dichos materiales obtenidas en diferentes investigaciones realizadas en el país, y las

recomendaciones establecidas para estos parámetros por el método AASHTO.

Para la temperatura media del Aire, TMAP de Cali, que se encuentra en el rango entre

20 Y 30oC, se establece un coeficiente para la mezcla densa en caliente de ai= 0.30.

Dado que la exigencia de METRO CALI S.A, es no tener cajeos superiores a 30cms, se

hace necesario considerar asfaltos de alto módulo, cuyo coeficiente de aporte de

9-9

acuerdo con la planta productora de este tipo de mezclas en la ciudad de Cali, es de ai=

0.50.

Condiciones de Drenaje 9.2.5

El método de diseño AASHTO 93 tiene en cuenta la influencia del agua en la

resistencia y potencial expansivo de la subrasante, así como en la resistencia de las

capas granulares de la estructura de pavimento mediante la modificación de los

coeficientes estructurales de cada una de estas capas. Estos factores son una medida

de la calidad del drenaje, el cual se establece por medio del tiempo de permanencia del

agua en la estructura del pavimento. La siguiente tabla relaciona el tiempo de

evacuación de agua, con la calidad de drenaje de la estructura.

Tabla 9.4 Evaluación de la calidad del drenaje según el tiempo de evacuación del agua

TIEMPO DE

EVACUACION CALIDAD DEL DRENAJE

2 horas Excelente

1 día Bueno

1 semana Aceptable

1 mes Pobre

No drena Muy pobre


Teniendo en cuenta que en el área urbana de la ciudad, la época de precipitaciones

máximas en el año va del mes de abril al mes de junio de acuerdo a la información

climática recopilada del IDEAM, lo que equivale a que de los 12 meses del año 3 meses

(25% del año) presenta niveles importantes de lluvia. De esta forma, Considerando la

calidad de drenaje aceptable para la vía como condición critica y 25% de tiempo en el

año en que la estructura estaría cerca a niveles de humedad próximos a la saturación,

según la siguiente tabla se recomienda tomar valores de coeficientes de mi entre 1.00 a

9-10

0.80, para lo cual se tomara 1.00 para las características de infraestructura de drenaje

para la vía.

Tabla 9.5. Valores recomendados para coeficientes de drenaje mi en capas granulares


DETERMINACION DE ESPESORES DE LA ESTRUCTURA 9.3

A continuación se presenta la expresión de cálculo de la AASHTO para determinar los

números estructurales requeridos, y los parámetros respectivos de diseño del método,

tal como fueron definidos en los numerales previos.

07.8)MR(Log32.2

)1SN(

10944.0

5.12.4

PSILog

2.0)1SN(Log36.9SoZr)N(Log

19.5

N = variable según la vía (Numero de ejes equivalentes de diseño).

Zr = 0.841 (Desviación normal estándar para confiabilidad del 80%).

Zr = 1.282 (Desviación normal estándar para confiabilidad del 90%).

So = 0,49 (Error estándar con errores en la estimación del tránsito).

ΔPSI = 1.7 (Perdida del índice de serviciabilidad).

De acuerdo a los valores obtenidos de los diferentes parámetros y variables de diseño,

se despeja de la ecuación de la AASHTO el número estructural requerido (Sn),

<1% 1-5% 5-25% >25%

Excelente 1.4-1.35 1.35-1.30 1.30-0.20 1.2

Bueno 1.35-1.25 1.25-1.15 1.15-1.00 1.00

Aceptable 1.25-1.15 1.15-1.05 1.00-0.80 0.80

Pobre 1.15-1.05 1.08-0.80 0.80-0.60 0.60

Muy Pobre 1.05-0.95 0.95-0.75 0.75-0.40 0.40

CALIDAD DEL

DRENAJE

% niveles de humedad cercanos a saturación

9-11

mediante iteraciones sucesivas, obteniéndose los siguientes números estructurales

para cada uno de los corredores viales.

Se desea seleccionar un conjunto de espesores de las capas con los materiales

mencionados, que proporcionen una capacidad estructural que sea acorde con la

capacidad estructural requerida de acuerdo a los parámetros de diseño antes

mencionados.


Este corredor vial presenta características muy similares entre ambas calzadas, como

puede verificarse en los análisis de tránsito y geotécnicos realizados en los capítulos

anteriores, por lo que se determinará una solución para ambas calzadas, las cuales

fueron construidas con los mismos espesores. Dado que ambas calzadas se

encuentran pavimentadas, se plantea solución de intervención de las capas superiores,

para periodos establecidos según términos de referencia de 7, 5 y 3 años.

La Carrera 41B, presenta una deflexión característica al 90% para ambas calzadas de

74 y 82/100 mm, lo que indica una vía que ya requiere de una rehabilitación, sin

embargo se observa que tiene buen espesor de granulares y que sus deformaciones

son el resultado del efecto de las raíces de los árboles, situación que es difícilmente

controlable con intervenciones poco profundas como las exigidas dentro de los pliegos

de condiciones.

Carrera 41B entre Calles 36 y 57 Alternativa con Asfalto Normalizado 9.3.1.1

A continuación se presenta el cálculo de espesores requeridos para intervenciones

superficiales, para un período de diseño de 7, 5 y 3 años, bajo la alternativa de asfaltos

normalizados, sin embargo, dado que los cajeos encontrados superan los 30 cms,

profundidad máxima permitida por METRO CALI para las intervenciones de

mantenimiento, se evaluarán alternativas con asfaltos modificados.

9-12

Tabla 9.6 Determinación de espesores para Carrera 41B entre calles 36 y 57 Asfalto Normalizado

periodo 7 años.


Normalizado periodo 7 años

Número de ejes equivalentes de 8,2 Ton 4,20E+06 PARA PERIODO DISEÑO 7AÑOS

Indice de Serviciabilidad inicial Po 4,2

Indice de Serviciabilidad final Pf 2,5

Pérdida de Serviciabilidad 1,7

Confiabilidad del diseño R(%) 80

Error o desviación estándar So 0,49

Parámetro estadístico Zr -0,841

CBR de diseño subrasante 2,8

Módulo resiliente de la subrasante (psi) 4569

MDC-2 nueva 15 5,91 0,30 1,0 1,77

Base granular nueva 30 11,81 0,14 1,0 1,65

Remanente 40 15,75 0,10 1,0 1,57

Subrasante

ESPESOR TOTAL 85

5,00 4,9 1,02

Coeficiente

estructural ai

Coeficiente

de drenaje mi

PERIODO

DISEÑO 7

AÑOS

NUMERO ESTRUCTURAL

ALTERN. ESTRUCTURA

CARACTERIZACION Número

estructural

Sn de la

alternativa

Número

estructural Sn

requerido

Factor de

seguridadESPESOR

(cms)

ESPESOR

(Pulg)

PERIODO DE DISEÑO 7 AÑOS

N de diseño: 4,20E+06 ejes equivalentes de 8,2 toneladas %Vb 10,7

CARPETA

ASFALTICA

CARPETA

ASFALTICA

e t s z e z e t s z e z

MDC-2 nueva 15 13000 0,35

Base granular nueva 30 2294 0,40 Fatiga 1,5

Remanente 40 855 0,45 Ahuellamiento 3,9

Subrasante 280 0,5 Deformación 1,4

SUBRASANTE

4,31E-041 2,70E-04 0,09 3,11E-04 4,02E-04 0,35

SECTOR ESTRUCTURA

CARACTERIZACIONESFUERZOS ACTUANTES

SHELL

ESFUERZOS ADMISIBLES

FACTOR DE SEGURIDADESPESOR

(cms)

E

(Kg/cm²)m

SUBRASANTE

9-13

Figura 9.3 Estructura de pavimento diseñada Carrera 41B entre Calles 36 y 57 Asfalto Normalizado

periodo 7 años

Tabla 9.8 Determinación de espesores para Carrera 41B entre calles 36 y 57 Asfalto normalizado

periodo 5 años.

Carpeta asfáltica 15 cms

Base granular tipo INVIAS e = 30 cms

Material remanente e min= 40 cms

Número de ejes equivalentes de 8,2 Ton 2,90E+06 PARA PERIODO DISEÑO 5 AÑOS









MDC-2 nueva 13 5,12 0,30 1,0 1,54


Remanente 40 15,75 0,10 1,0 1,57

Subrasante

ESPESOR TOTAL 83

4,76 4,64 1,03

Coeficiente

estructural ai

Coeficiente

de drenaje mi

PERIODO

DISEÑO 7

AÑOS

NUMERO ESTRUCTURAL

ALTERN. ESTRUCTURA


estructural

Sn de la

alternativa

Número

estructural Sn

requerido

Factor de

seguridadESPESOR

(cms)

ESPESOR

(Pulg)

5

9-14


Normalizado periodo 5 años

Figura 9.4 Estructura de pavimento diseñada Carrera 41B entre Calles 36 y 57 Asfalto normalizado

periodo 5 años



CARPETA

ASFALTICA

CARPETA

ASFALTICA


MDC-2 nueva 13 13000 0,35




SUBRASANTE

4,73E-041 3,01E-04 0,10 3,34E-04 4,33E-04 0,35

SECTOR ESTRUCTURA


SHELL



(cms)

E

(Kg/cm²)m

SUBRASANTE


Base granular tipo INVIAS e = 30cms


9-15

Tabla 9.10 Determinación de espesores para Carrera 41B entre calles 36 y 57 Asfalto Normalizado

periodo 3 años.


Normalizado periodo 3 años.










MDC-2 nueva 10 3,94 0,30 1,0 1,18


Remanente 40 15,75 0,10 1,0 1,57

Subrasante

ESPESOR TOTAL 80

4,41 4,28 1,03

Coeficiente

estructural ai

Coeficiente

de drenaje mi

PERIODO

DISEÑO 7

AÑOS

NUMERO ESTRUCTURAL

ALTERN. ESTRUCTURA


estructural

Sn de la

alternativa

Número

estructural Sn

requerido

Factor de

seguridadESPESOR

(cms)

ESPESOR

(Pulg)


CARPETA

ASFALTICA

CARPETA

ASFALTICA


MDC-2 nueva 10 13000 0,35




SUBRASANTE

5,40E-041 3,50E-04 0,11 3,72E-04 4,82E-04 0,37

SECTOR ESTRUCTURA


SHELL



(cms)

E

(Kg/cm²)m

SUBRASANTE

3

9-16

Figura 9.5 Estructura de pavimento diseñada Carrera 41B entre calles 36 y 57 Asfalto Normalizado

periodo 3 años.

Carrera 41B entre calles 36 y 57 Alternativa con Asfalto Modificado 9.3.1.2

Dado que las estructuras anteriores para los períodos de diseño de 7 y 5 años, superan los 30 cms, establecidos como máximo para intervención se hace necesario evaluar alternativas con asfaltos de alto módulo, las cuales se indican a continuación.


Base granular tipo INVIAS e = 30 cms


9-17

Tabla 9.12 Determinación de espesores para Carrera 41B entre calles 36 y 57 con asfalto

modificado periodo 7 años

Tabla 9.13 Chequeo esfuerzos y deformaciones para Carrera 41B entre calles 36 y 57 con asfalto


Número de ejes equivalentes de 8,2 Ton 4,20E+06 PARA PERIODO DISEÑO 7AÑOS









MDC-2 con asfalto modificado 12,5 4,92 0,50 1,0 2,46

Base granular existente 20 7,87 0,12 1,0 0,94

Remanente 40 15,75 0,10 1,0 1,57

Subrasante

ESPESOR TOTAL 72,5

4,98 4,9 1,02

Coeficiente

estructural ai

Coeficiente

de drenaje mi

PERIODO

DISEÑO 7

AÑOS

NUMERO ESTRUCTURAL

ALTERN. ESTRUCTURA


estructural

Sn de la

alternativa

Número

estructural Sn

requerido

Factor de

seguridadESPESOR

(cms)

ESPESOR

(Pulg)



CARPETA

ASFALTICA

CARPETA

ASFALTICA


MDC-2 con asfalto modificado 12,5 68000 0,35

Base granular existente 20 1911 0,40 Fatiga 1,4



SUBRASANTE

4,31E-041 1,60E-04 0,10 3,32E-04 2,22E-04 0,35

SECTOR ESTRUCTURA


SHELL



(cms)

E

(Kg/cm²)m

SUBRASANTE

9-18

Figura 9.6 Estructura de pavimento Carrera 41B entre calles 36 y 57 con asfalto modificado

periodo 7 años

Tabla 9.14 Determinación de espesores para Carrera 41B entre calles 36 y 57 asfalto modificado

periodo 5 años

Base granular remanente e = 20 cms


Carpeta asfáltica nueva con asfalto

modificado 12,5 cms










MDC-2 con asfalto modificado 11 4,33 0,50 1,0 2,17


Remanente 40 15,75 0,10 1,0 1,57

Subrasante

ESPESOR TOTAL 71

4,69 4,64 1,01

Coeficiente

estructural ai

Coeficiente

de drenaje mi

PERIODO

DISEÑO 5

AÑOS

NUMERO ESTRUCTURAL

ALTERN. ESTRUCTURA


estructural

Sn de la

alternativa

Número

estructural Sn

requerido

Factor de

seguridadESPESOR

(cms)

ESPESOR

(Pulg)

9-19

Tabla 9.15 Chequeo esfuerzos y deformaciones para Carrera 41B entre calles 36 y 57 asfalto


Figura 9.7 Estructura de pavimento diseñada Carrera 41B entre calles 36 y 57 asfalto modificado

periodo 5 años


CARPETA

ASFALTICA

CARPETA

ASFALTICA


MDC-2 con asfalto modificado 11 68000 0,35




SUBRASANTE

4,73E-041 1,81E-04 0,12 3,70E-04 2,39E-04 0,35

SECTOR ESTRUCTURA


SHELL



(cms)

E

(Kg/cm²)m

SUBRASANTE




modificado 11,0 cms

9-20

Tabla 9.16 Determinación de espesores para Carrera 41B entre calles 36 y 57 Asfalto modificado

periodo 3 años












MDC-2 con asfalto modificado 9 3,54 0,50 1,0 1,77


Remanente 40 15,75 0,10 1,0 1,57

Subrasante

ESPESOR TOTAL 69

4,29 4,28 1,00

Coeficiente

estructural ai

Coeficiente

de drenaje mi

PERIODO

DISEÑO 3

AÑOS

NUMERO ESTRUCTURAL

ALTERN. ESTRUCTURA


estructural

Sn de la

alternativa

Número

estructural Sn

requerido

Factor de

seguridadESPESOR

(cms)

ESPESOR

(Pulg)


CARPETA

ASFALTICA

CARPETA

ASFALTICA


MDC-2 con asfalto modificado 9 13000 0,35




SUBRASANTE

5,40E-041 2,16E-04 0,13 4,27E-04 4,82E-04 0,37

SECTOR ESTRUCTURA


SHELL



(cms)

E

(Kg/cm²)m

SUBRASANTE

9-21

Figura 9.8 Estructura de pavimento diseñada Carrera 41B entre calles 36 y 57 Asfalto modificado

periodo 3 años

El resumen de las diferentes alternativas de pavimento evaluadas, se presentan en la

Tabla 9.18 para el caso de mantenimiento vial.

Tabla 9.18 Resumen estructuras de pavimento propuestas para mantenimiento de pavimentos.

Las estructuras de pavimento recomendadas corresponden a las alternativas

sombreadas, aspecto que se encuentra aclarado en el capítulo correspondiente a

Conclusiones.

Para la vía que ya se encuentra pavimentada y que solo requiere intervención de las

capas superiores, se presenta el resumen de las alternativas para 7, 5 y 3 años. Vale la

pena aclarar, que esta vía no presenta vida residual, por tanto intervenciones tipo

bacheo o sello de fisuras, no tienen sentido estructural, sólo funcional con el fin de

evitar un mayor deterioro del pavimento por penetración de agua.




modificado 9,0 cms

ALTERNATIVAS

PERIODO

DISEÑO

(AÑOS)

MDC-2 (CMS)B.G. NUEVA

(CMS)

MATERIAL

REMANENTE

(CMS)

OBSERVACIONES

MDC CON

ASFALTO

MODIFICADO

(CMS)

B.G.

EXISTENTE

(CMS)

MATERIAL

REMANENTE

(CMS)

OBSERVACIONES

1 7 11 25 40Se cajean 30 cms y sube 6.0 cms de la rasante

actual10 20 40

Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 10

cms de espesor con asfalto modificado

2 5 10 25 40 Se cajean 30 cms y sube 5 cms la rasante actual 8 20 40Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 8,0


3 3 10 20 40 Se cajen 30 cms, y se conserva la rasante 7 20 40Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 7 cms

de espesor con asfalto modificado


actual14 20 40


cms de espesor con asfalto modificado.

2 5 15 30 40Se cajean 40 cms y sube 5,0 cms de la rasante

actual13 20 40

Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 13,0



actual11 20 40




actual12,5 20 40




actual.11 20 40



3 3 10 30 40 Se cajean 40 cms y se conserva la rasante 9 20 40Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 9 cms


ALTERNATIVAS ASFALTO NORMALIZADO ALTERNATIVAS ASFALTO MODIFICADO

CALLE 72U ENTRE CARRERAS 28D Y 27 CALZADA ORIENTAL

CARRERA 27 ENTRE CALLES 126 Y 121 CALZADA NORTE

CARRERA 41B ENTRE CALLES 36 Y 57 AMBAS CALZADAS

ALTERNATIVAS

PERIODO

DISEÑO

(AÑOS)


(CMS)

MATERIAL

REMANENTE

(CMS)

OBSERVACIONES

MDC CON

ASFALTO

MODIFICADO

(CMS)

B.G.

EXISTENTE

(CMS)

MATERIAL

REMANENTE

(CMS)

OBSERVACIONES


actual10 20 40








actual14 20 40




actual13 20 40




actual11 20 40




actual12,5 20 40




actual.11 20 40









9-22

Las actividades de parcheo o bacheo se determinan para prolongar la vida útil de un

pavimento, como medidas de mantenimiento, pero para este caso no son opción, ya

que estructuralmente todo el pavimento requiere refuerzo estructural, tal como lo

indican las soluciones de mantenimiento planteadas para dicho período. Los bacheos o

parcheos no se podrían garantizar en estabilidad de obra, pues como se aprecia en los

cálculos anteriores, la estructura de pavimento colindante presentaría deficiencia

estructural, generándose rápidamente fisuración en el contorno del bache, y por tanto

penetración de agua que acelerar

|

10-1

EVALUACION ECONOMICA 10.

Para efectos comparativos entre las alternativas, se establece el precio por m2,

tomando como base el análisis de precios unitarios realizado por el Especialista en

Presupuesto, los cuales hacen parte de otro Tomo.

Para los tramos que se encuentran actualmente pavimentados, se establecen

soluciones de mantenimiento consistentes en excavar carpeta asfáltica y parte del

granular existente, dejando un remanente e instalando una base granular nueva y una

carpeta asfáltica nueva elaborada con un asfalto normalizado. De igual forma dado que

estas soluciones para períodos de diseño de 7 y 5 años, conllevan a cajeos de

espesores superiores a 30 cms, que es el valor máximo permitido por METRO CALI

para mantenimiento, se plantean también alternativas de solución con asfalto

modificado, haciendo los comparativos económicos del caso.

Las siguientes tablas, establecen los comparativos anteriormente mencionados, en los

que se establecen los precios a costo directo, por metro cuadrado.

PRESUPUESTO MANTENIMIENTO CARRERA 41B ENTRE CALLES 10.1

36 Y 57 AMBAS CALZADAS

Tabla 10.1 Alternativa 1. Mantenimiento capas superficiales diseño 7 años

ITEM DESCRIPCION UND CANT. VR. UNIT VR.TOTAL

1 EXCAVACION PARA REPARACION DE

PAVIMENTO

M3 0,40 9.335 3.734,00

2 RETIRO MATERIAL DE LA EXCAVACION A

MAQUINA <=10KM.

M3 0,40 25.180 10.072,00

3 BASE GRANULAR TIPO INVIAS M3 0,30 74.380 22.314,00

4 IMPRIMACION CRL-1 M2 1,00 1.457 1.457,00

5 MEZCLA MDC-2 CON ASFALTO

NORMALIZADO

M3 0,15 400.716 60.107,40

VALOR TOTAL POR M2 MANTENIMIENTO ESTRUCTURA DE PAVIMENTO 97.684,40

10-2

Tabla 10.2 Alternativa 2 Mantenimiento capas superficiales diseño 5 años

Tabla 10.3 Alternativa 3 Mantenimiento capas superficiales diseño 3 años

En las siguientes tablas se presenta el resumen comparativo para cada una de las

alternativas evaluadas.

Tabla 10.4 Resumen presupuesto M2 mantenimiento capas superficiales



PAVIMENTO

M3 0,40 9.335 3.734,00


MAQUINA <=10KM.

M3 0,40 25.180 10.072,00




NORMALIZADO

M3 0,13 400.716 52.093,08




PAVIMENTO

M3 0,40 9.335 3.734,00


MAQUINA <=10KM.

M3 0,40 25.180 10.072,00




NORMALIZADO

M3 0,10 400.716 40.071,60


VIA VALOR POR M2PERIODO DISEÑO

(AÑOS)

$77.003,26 7

$72.996,10 5

$69.277,10 3

$105.698,72 7

$97.684,40 5

$85.662,92 3

$97.684,40 7

$89.670,08 5

$77.648,60 3

CALLE 72U CRAS 27 Y

28D CALZADA

ORIENTAL

CARRERA 27 ENTRE

CALLES 126 Y 121

CALZADA NORTE

CARRERA 41B ENTRE

CALLLES 36 Y 57

AMBAS CALZADAS

VIA VALOR POR M2PERIODO DISEÑO

(AÑOS)

$77.003,26 7

$72.996,10 5

$69.277,10 3

$105.698,72 7

$97.684,40 5

$85.662,92 3

$97.684,40 7

$89.670,08 5

$77.648,60 3

CALLE 72U CRAS 27 Y

28D CALZADA

ORIENTAL

CARRERA 27 ENTRE

CALLES 126 Y 121

CALZADA NORTE

CARRERA 41B ENTRE

CALLLES 36 Y 57

AMBAS CALZADAS

|

11-1

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 11.

Una vez realizado el estudio para el diseño de la estructura de pavimento, del corredor

vial que conforma el grupo de Pretroncales correspondiente al grupo de esta

consultoría, se obtienen las siguientes conclusiones:

- El corredor que forma parte del presente diseño, corresponden a la Carrera 41B

entre Calles 36 y 57.

- Los tramos que actualmente están pavimentados, se evaluaron mediante una

inspección visual inicial, se evaluaron deflectométricamente, geotécnicamente y

mediante la valoración de la variable tránsito para determinar soluciones tipo

mantenimiento, consistentes sólo en intervenir las capas superficiales, teniendo cajeos

entre 30 y 40 cms como máximo, de acuerdo a lo exigido en los términos de referencia,

y realizando las evaluaciones para períodos de diseño de 7, 5 y 3 años. A pesar de que

en los términos se limita la excavación para mantenimiento de vías pavimentadas a 30

cms, esto no se pudo cumplir a cabalidad, teniendo excavaciones hasta de 40 cms,

debido a los espesores y calidad del material remanente, así como a la capacidad

portante de la subrasante. Para conservar la exigencia de 30 cms, se plantearon

alternativas consistentes en la utilización de asfaltos de alto módulo, de modo que en

las soluciones de mantenimiento, se lograran intervenciones de tipo fresado o

excavación para reparación de capas superficiales de poca profundidad.

- Teniendo en cuenta lo anterior, la rasante de la vía que requiere mantenimiento, se

conserva en su nivel de rasante actual, pues se tuvo limitante con la altura de los

sardineles existentes que es el caso de la Carrera 41B.

- La vía de la Carrera 41B actualmente se encuentra pavimentada en sus dos

calzadas, estructuralmente ya requiere de un refuerzo, por lo que intervenciones de tipo

bacheo o sello de juntas, no son aplicables, ya que estas alternativas se justifican para

alargar la vida útil del pavimento, y estas vía ya no presentan vida residual, lo cual se

11-2

constata al hacer evaluaciones para períodos mínimos de tres años, en los que se

requieren como mínimo cajeos hasta de 30 cms, colocando base granular nueva y

carpeta asfáltica. La actividad de parcheo o bacheo, crearía zonas de mayor rigidez,

que generarán fisuramiento en su contorno, agilizando el deterioro del pavimento, por

penetración de agua.

- Es importante resaltar que los diseños de pavimento se han establecido para

diferentes períodos de diseño, con el fin de ser aplicados según la disponibilidad

presupuestal de Metro Cali. Se deja constancia que de acuerdo a las evaluaciones de

tipo técnico realizadas, la vía evaluada tiene actualmente estructura de pavimento,

requiere de un refuerzo estructural, ya que no es apta para resistir el tránsito

determinado, en períodos superiores a 2 a 3 años. El buen estado superficial por

inspección visual que se observa en algunos tramos de vía, donde el pavimento no se

encuentra fisurado, no es un indicativo de que la vía está en perfectas condiciones,

pues comenzará a sufrir deterioro para el tránsito proyectado, sin embargo dado que la

política de Metro Cali para este tipo de vías es de mantenimiento para volverlas

funcionales y evitar accidentalidad, se han planteado intervenciones solo en los sitios

en que por inspección visual se observa con mayor deterioro, de tal forma que se

garantice un corredor en adecuadas condiciones funcionales, y que al mismo tiempo

cuando se intervenga, cumpla con unos requerimientos de tipo estructural. Las zonas

que se establecen como a no intervenir, corresponden a sectores que en el momento

de la inspección visual se ven funcionalmente bien, pero esto no implica que

estructuralmente no requieran de intervención. Las anteriores consideraciones se

hacen teniendo en cuenta los techos presupuestales para cada corredor. Las zonas de

intervención se indican claramente en los planos denominados tipo de intervención de

pavimentos que hacen parte del Anexo No. 5 de este informe.

- De acuerdo con la evaluación geotécnica realizada al corredor vial, se encontró la

presencia de suelos blandos, de baja capacidad de soporte, que clasifican básicamente

como suelos limosos de alta compresibilidad, correspondiente a depósitos aluviales. En

11-3

la Tabla 11.1 se presenta el resumen de los CBR de diseño de la subrasante utilizado

en los diseños de la estructura de pavimento.

Tabla 11.1 Resumen CBR de diseño para el Corredor Pretroncal

- Los apiques realizados, permitieron determinar de forma muy aproximada los

espesores de la estructura de pavimento existente, cuyo resumen se presenta en la

Tabla 11.2 resumen de las estructuras típicas existentes.

Tabla 11.2 Estructuras típicas de pavimento existentes para los corredores Pretroncales

- De acuerdo con la inspección visual realizada, se encontró que el corredor

presenta deterioro a nivel de la capa de rodadura, carpetas que ya se encuentran al

final de su vida residual, que si bien no están con daños severos puntuales, si indican

un desgaste y la necesidad de su restitución. Lo anterior se soporta en el chequeo de

la estructura actual, la cual requiere de un reforzamiento estructural. La inspección

visual se hizo estableciendo un parámetro propio de color rojo, para los sitios que se

observaban en mal estado, correspondiente a tramos fisurados, y ondulados, amarillo

para los tramos en proceso de deterioro y verdes para aquellos que superficialmente se

observan sin ningún daño. De acuerdo con esta valoración se tiene que las vías se

encuentran en color rojo en la mayoría de sus tramos, observándose la Carrera 41B

con ondulaciones en el pavimento producto de deformaciones a nivel de subrasante por

VIACBR diseño

(%)Descripción










VIACBR diseño

(%)Descripción










VIACARPETA

ASFALTICA

BASE

TRITURADAROCAMUERTA RELLENO

LOSA

CONCRETO/

RELLENO

SUBRASANTE

La Sirena tramo pavimentado 5 20 40 MH

La Sirena tramo afirmado 40 MH

Calle 72U entre Carreras 27 y 28D 60 ML-CL

Calle 72U entre Carreras 28D y 27 10 a 15 20 40 ML-CL

Carrera 41B entre Calles 36-57 ambas calzadas 10 a 15 20 50 MH

Carrera 27 entre Calles 121 y 126 40 MH

Carrera 27 entre Calles 126 y 121 8 A 12 20 50 MH

Via a Polvorines 40 18 y 60 MH

Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103 12 20 40 MH

VIACARPETA

ASFALTICA

BASE

TRITURADAROCAMUERTA RELLENO

LOSA

CONCRETO/

RELLENO

SUBRASANTE

La Sirena tramo pavimentado 5 20 40 MH

La Sirena tramo afirmado 40 MH

Calle 72U entre Carreras 27 y 28D 60 ML-CL

Calle 72U entre Carreras 28D y 27 10 a 15 20 40 ML-CL

Carrera 41B entre Calles 36-57 ambas calzadas 10 a 15 20 50 MH

Carrera 27 entre Calles 121 y 126 40 MH

Carrera 27 entre Calles 126 y 121 8 A 12 20 50 MH

Via a Polvorines 40 18 y 60 MH

Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103 12 20 40 MH

11-4

los cambios de humedad generados en las raíces de los árboles del separador central,

situación que mediante intervenciones superficiales no puede ser controlada totalmente,

pero que se puede mitigar mediante protectores radiculares que deben ser definidos por

un especialista ambiental de tal forma que no se afecten los árboles existentes en la

zona del proyecto, los cuales corresponden en su gran mayoría a ficus que son muy

perjudiciales para el pavimento.

- Se realizó una evaluación deflectométrica con Viga Benkelman con el fin de

conocer el nivel de recuperación del pavimento actual, y concluir con respecto a su

cercanía a deflexiones que indican que ya un pavimento requiere de una rehabilitación.

De acuerdo con los valores obtenidos de deflectometría. La Carrera 41B presenta

valores de deflexión característica muy superiores a 50/100mm, siendo más critica la

calzada en sentido Calle 57 a Calle 36. En la siguiente tabla se resumen los valores de

deflectometría promedio y característica al 90% obtenida para el corredor.

Tabla 11.3 Resumen Deflectometría para la vía Pretroncal

VIA CARRIL Dm

(1/100mm) Dc90%

(1/100mm)





-

- La variable tránsito se cuantificó con base en el estudio realizado de los conteos

vehiculares, y se determinaron los factores daño para los buses del sistema,

considerando un valor ponderado teniendo en cuenta el grado de ocupación de los

buses en las horas pico y Valle. Para el resto del parque automotor, se utilizaron los

factores daño del Instituto Nacional de Vías. El resumen del tránsito se presenta en la

Tabla 11.4, para pavimento flexible en ejes equivalentes de 8.2.

11-5

Tabla 11.4 Resumen tránsito de diseño en Ejes equivalentes de 8.2 toneladas para este Corredor

Pretroncal, alternativa pavimento flexible.

- Para los tramos que requieren solo intervención de sus capas superiores, para

evitar la afectación de las redes de servicios públicos, se plantea la excavación y retiro

de la capa asfáltica y parte del material granular, en algunos tramos, o intervenciones

consistentes en fresar y reemplazar carpeta asfáltica por una nueva con mezcla de

asfalto modificado de alto Módulo. Las alternativas de intervención para

mantenimiento de la vía existente, en su gran mayoría, requiere de cajeos hasta de 40

cms, y subir unos pocos centímetros la rasante actual, lo que no es viable por la altura

de sardineles existentes y por el limitando de Metro Cali, en lo concerniente a la

excavación máxima posible de 30 cms estipulada en los Términos de Referencia.

Debido a la consideración anterior se requieren soluciones con asfaltos de Alto módulo.

En la siguiente tabla se resumen las alternativas de intervención para los diferentes

períodos de diseño evaluados, indicando las evaluaciones realizadas para asfalto

normalizado y las obtenidas para asfalto de Alto módulo.

Tabla 11.5 Resumen alternativas propuestas para sustitución capas superiores vías

Pavimentadas.

Se recomienda utilizar la alternativa de diseño 1 con Asfalto Modificado, por

corresponder al mayor período de diseño establecido por METRO CALI, no siendo









6.7x 106 4.2 x 106 2.90 x 106 1.70 x 106

2.41 x 106 1.46 x 106 1.02 x 106 6.0 x 105

3,0 x 106 1.90 x 106 1.34 x 106 8.1 x 105











6.7x 106 4.2 x 106 2.90 x 106 1.70 x 106

2.41 x 106 1.46 x 106 1.02 x 106 6.0 x 105

3,0 x 106 1.90 x 106 1.34 x 106 8.1 x 105



ALTERNATIVAS

PERIODO

DISEÑO

(AÑOS)


(CMS)

MATERIAL

REMANENTE

(CMS)

OBSERVACIONES

MDC CON

ASFALTO

MODIFICADO

(CMS)

B.G.

EXISTENTE

(CMS)

MATERIAL

REMANENTE

(CMS)

OBSERVACIONES


actual10 20 40








actual14 20 40




actual13 20 40




actual11 20 40




actual12,5 20 40




actual.11 20 40









ALTERNATIVAS

PERIODO

DISEÑO

(AÑOS)


(CMS)

MATERIAL

REMANENTE

(CMS)

OBSERVACIONES

MDC CON

ASFALTO

MODIFICADO

(CMS)

B.G.

EXISTENTE

(CMS)

MATERIAL

REMANENTE

(CMS)

OBSERVACIONES


actual10 20 40








actual14 20 40




actual13 20 40




actual11 20 40




actual12,5 20 40




actual.11 20 40









11-6

justificable económicamente la utilización de asfaltos modificados para períodos de

diseño inferiores a 7 años. Adicionalmente si se observa en la tabla anterior, la

disminución de 2.0 a 3.0 cms de espesor, disminuye la vida útil del pavimento

aproximadamente en dos años. En las siguientes figuras, se esquematizan las

estructuras de pavimento recomendadas para los corredores existentes en asfalto,

indicando el material remanente, que si bien no se tiene que instalar, ya que hace parte

de la estructura actual, sí es necesario verificar en la etapa constructiva, que estos

espesores se encuentren en campo para que tenga validez los diseños presentados,

pues la exploración geotécnica es aleatoria y con espaciamientos que pueden no

representar las condiciones puntuales de heterogeneidad dentro del perfil estratigráfico

deducido.

Figura 11.1 Estructura de pavimento recomendada para mantenimiento Carrera 41B entre Calles

36 y 57 ambas calzadas

Se fresa carpeta existente y se instala carpeta nueva en asfalto alto módulo de 12.5

cms de espesor. Garantizar espesor granular remanente de 60 cms.

Las alternativas de mantenimiento planteadas para el corredor vial que se encuentra

pavimentado, en algunos tramos requieren de sustitución de base granular, la cual se




modificado 12,5 cms

11-7

hará en un espesor de 15.0 cms como mínimo y estos sectores se indican en los planos

del Anexo No. 5 denominado planos de intervención pavimentos.

- Con fines comparativos de las alternativas evaluadas, se presenta el resumen de

costos por m2, para los diferentes períodos de diseño y diferentes alternativas, basados

en los costos directos definidos por el ingeniero de presupuestos de la empresa

consultora, para pavimento flexible. Se aclara que el costo por m2 corresponde a la

estructura de pavimento, incluyendo su cajeo o fresado y materiales que la conforman,

pero no incluye sardineles, tal como se puede verificar en el capítulo 11

correspondiente a Evaluación Económica.

Tabla 11.6Comparativo precio por m2 Mantenimiento capas superficiales

VIA

VALOR POR M2

CON ASFALTO

NORMALIZADO

VALOR POR M2

CON ASFALTO

MODIFICADO

PERIODO

DISEÑO (AÑOS)

$71.809,08 $62.466,00 7

$67.559,35 $51.966,00 5

$64.676,70 $46.716,00 3

$96.938,25 $85.766,00 7

$88.438,79 $80.516,00 5

$79.939,33 $70.016,00 3

$91.755,60 $75.591,00 7

$83.256,14 $67.716,00 5

$70.506,95 $57.216,00 3

CALLE 72U CRAS 27 Y

28D CALZADA

ORIENTAL

CARRERA 27 ENTRE

CALLES 126 Y 121

CALZADA NORTE

CARRERA 41B ENTRE

CALLLES 36 Y 57

AMBAS CALZADAS

VIA

VALOR POR M2

CON ASFALTO

NORMALIZADO

VALOR POR M2

CON ASFALTO

MODIFICADO

PERIODO

DISEÑO (AÑOS)

$71.809,08 $62.466,00 7

$67.559,35 $51.966,00 5

$64.676,70 $46.716,00 3

$96.938,25 $85.766,00 7

$88.438,79 $80.516,00 5

$79.939,33 $70.016,00 3

$91.755,60 $75.591,00 7

$83.256,14 $67.716,00 5

$70.506,95 $57.216,00 3

CALLE 72U CRAS 27 Y

28D CALZADA

ORIENTAL

CARRERA 27 ENTRE

CALLES 126 Y 121

CALZADA NORTE

CARRERA 41B ENTRE

CALLLES 36 Y 57

AMBAS CALZADAS

|

ANEXOS

ANEXO 1

RESULTADOS DE LABORATORIO

ANEXO 2

UBICACIÓN DE APIQUES PARA LAS VIAS

ANEXO 3

PROGRAMA DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO Y

MANTENIMIENTO PERIODICO DEL PAVIMENTO

ANEXO 4

REGISTRO FOTOGRÁFICO

ANEXO 5

PLANOS DE INTERVENCION DE PAVIMENTOS

PROYECTO : CONTIENE : FECHA :

.

No. REVISIONES APR.REV.FECHA

1:750ESCALA :APROBO CONSULTOR:

TIPOS DE PAVIMENTOS A INTERVENIRARCHIVO :

PLANO No.

INTERVENCIONES DE PAVIMENTOSELABORACIÓN DE LOS ESTUDIOS Y DISEÑOSDE

3NOMBRE:

APROBO INTERVENTORIA :

NOMBRE:

FIRMA: FIRMA:

DE ALGUNOS ELEMENTOS DE INFRAESTRUCTURA DEL SISTEMAINTEGRADO DE TRANSPORTE MASIVO SITM - MIO

Enero de 2015 1

CARRERA 41B ENTRE CALLE 36 Y CALLE 57

INTERVENCIÓN TIPO (1)

a) K0+ 215.000 Hasta K0+ 415.996

b) Area de Intervención aprox = 1440m²

Longitud = 200 m

1.

2.

3.

4.

TIPOS DE INTERVENCIÓN

Instalar sobrecarpeta de 5.0 cms de espesor en (MDC - 19).

BACHEOS

TIPO DE INTERVENCIÓN 3.

5 cms (MDC - 19)

10 cms MAM.

15 cms Base granular tipo INVIAS


Garantizar material remanente e min=40cms.

CALZADA NORTE CRA 41B ENTRECALLE 41 Y CALLE 38B ZONA 9

INTERVENCIÓN BACHEOS

Longitud = 452 m

CALZADA NORTE ZONA 8CRA 41B ENTRE CALLE 45 Y CALLE 41


Longitud = 216 m

CALZADA NORTE ZONA 10CRA 41B ENTRE CALLE 38B Y CALLE 36


Longitud = 550 m

CALZADA SUR ZONA 7CRA 41B ENTRE CALLE 42 Y CALLE 36

Fresar 25 cms y sustituir por 15 cms de base Granular y10 cms de MAM

Fresar carpeta existente y reemplazar por MAM de 12.5cm de espesor.


a) K0+ 551.112 Hasta K1+ 170.661

b) Area de Intervención aprox = 4465.00m²

Longitud = 620 m


12.5 cms de MAM


CRA 41B ENTRE CALLE 48 Y CALLE 42CALZADA SUR

ZONA 6


a) K0+ 551.112 Hasta K1+ 170.661


Longitud = 302 m


12.5 cms de MAM


CRA 41B ENTRE CALLE 48 Y CALLE 45CALZADA NORTEZONA 7

Instalar sobrecarpeta de 5.0 cms de espesor en (MDC - 19).





PLANO No.

ELABORACIÓN DE LOS ESTUDIOS Y DISEÑOSDE

3NOMBRE:


NOMBRE:

FIRMA: FIRMA:DE ALGUNOS ELEMENTOS DE INFRAESTRUCTURA DEL SISTEMA

INTEGRADO DE TRANSPORTE MASIVO SITM - MIO

Enero de 2015 2INTERVENCIONES DE PAVIMENTOSCARRERA 41B ENTRE CALLE 36 Y CALLE 57

CRA 41B ENTRE CALLE 52 Y CALLE 50CALZADA NORTE ZONA 5

CRA 41B ENTRE CALLE 50 Y CALLE 48CALZADA NORTE ZONA 6

CRA 41B ENTRE CALLE 50 Y CALLE 49CALZADA SUR

ZONA 4CRA 41B CALLE 54 Y

CALLE 50


a) K1+ 288.604 Hasta K1 + 393.452

b) Area de Intevención aprox = 755.00m²

Longitud = 174 m


a) K1+ 394.323 Hasta K1+ 542.212


Longitud = 148 m


a) K1+ 542.212 Hasta K1+ 630.994


Longitud = 89 m


a) K0+ 868.330 Hasta K1+ 169.524


Longitud = 302 m


12.5 cms de MAM


CRA 41B ENTRE CALLE 48 Y CALLE 45


a) K1+ 226.275 Hasta K1+ 288.604


Longitud = 63 m

CRA 41B ENTRE CALLE 53 Y CALLE 52CALZADA NORTE

10 cms MAM.





12.5 cms de MAM.Garantizar material remanente e min=60cms.

ZONA 4

10 cms MAM





a) K1+ 288.604 Hasta K1 + 393.452

b) Area de Intevención aprox = 755.00m²

Longitud = 105 m

10 cms MAM.




CALZADA NORTE ZONA 7

CRA 41B ENTRE CALLE 49 Y CALLE 48CALZADA SUR ZONA 5


12.5 cms de MAM.


INTERVENCIÓN BACHEOSLongitud = 313 m

CALZADA SUR ZONA 3


.




PLANO No.

ELABORACIÓN DE LOS ESTUDIOS Y DISEÑOS 3DE

3NOMBRE:


NOMBRE:

FIRMA: FIRMA:

DE ALGUNOS ELEMENTOS DE INFRAESTRUCTURA DEL SISTEMAINTEGRADO DE TRANSPORTE MASIVO SITM - MIO

Enero de 2015

INTERVENCIONES DE PAVIMENTOSCARRERA 41B ENTRE CALLE 36 Y CALLE 57


a) K1 + 695.119 Hasta K1 + 907.394


Longitud = 212m


a) K1 + 706.381 Hasta K1 + 900.186


Longitud = 194 m


a) K1 + 907.394 Hasta K1 + 964.352


Longitud = 57 m


Area de IntervenciónTotal aprox = 4309.00m²


Area de Intervención Total aprox = 11210.00m²

AREAS TOTALES DE INTERVENCION POR TIPO


Area de Intervención Total aprox = 1080.00m²

CALZADA NORTE ZONA 1CALLE 57 HASTA CALLE 56

1.

2.

3.

4.

TIPOS DE INTERVENCIÓN

Fresar 25 cms y sustituir por 15 cms de base Granular y10 cms de MAM

Fresar carpeta existente y reemplazar por MAM de 12.5cms de espesor.

Instalar sobrecarpeta de 5.0 cms de espesor en (MDC - 19)

10 cms MAM15 cms Base granular tipo INVIAS



CALZADA NORTE ZONA 2CALLE 56 HASTA CALLE 54



CALZADA SUR ZONA 2CALLE 56 HASTA CALLE 54




CALZADA NORTE ZONA 3


CALZADA SUR ZONA 1CALLE 57 HASTA CALLE 56

BACHEOS

CRA 41B CALLE 54 YCALLE 53

contrato de consultoria no mc-915.104.10.03

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