diseño de pavimento final

DISEÑO DE PAVIMENTO

Proyecto:

1.- DATOS:Concreto: f'c = 210 Kg/cm²C.B.R. 7.20 %Vehículo de diseño : T2-S2Periodo de diseño 20 años

2.- CALCULOS

2.1.- Coeficiente de Seguridad

i) Tomando en consideración los vehículos más pesados

- Vehículos por hora (valor redondeado) = 1.00- Vehículos por año = 1*24*365 = 8,760.00- Vehículos en 20 años = 8760*20 = 175,200.00

Ahora tomando en cuenta el Abaco: Coeficiente de Seguridad Vs. Nº de Repeticiones de carga que produce la rotura, elaborado por elDepartamento de Carreteras de Illinois de EE.UU. de Norte América, obtenemos que:

175,200.00 > 10,000.00 Repeticiones queproducen la Rotura

--> FS = 2.00

ii) Según la PORTLAND CEMENT ASSOCIATION, adopta que:para cargas que producen la rotura del pavimento a las cien mil repeticiones más pesadas que se suponen, han de circular por unavía durante 25 a 30 años, se toma un coeficiente de seguridad (FS = 2)

--> FS = 2.00

2.2.- Coeficiente de Impacto

Para Pavimentos Rígidos se recomienda un coeficiente de impacto de20%, valor que tomaremos para el Diseño: I = 1.20

2.3.- Carga de Diseño

Para este caso el vehículo más pesado que tránsita por seta vía es elT2-S2 (H20-S16), la distribución de carga en sus ruedas, es la siguiente:

Carga por Rueda Delantera = 2.00 Tn = 2,000.00 KgCarga por Rueda Posterior = 4.00 Tn = 4,000.00 Kg

El valor de la carga de diseño, se define por la carga más pesada:P = 1.2 * 4000P = 4,800.00 Kg

2.4.- Características del Concreto

- Módulo de Elasticidad (E)

Según ACI-318-63, para hormigones con los siguientes valores .

1.44 Tn/m³ < W < 2.50 Tn/m³

Se recomienda la siguiente fórmula :

E =Donde:

W : Peso unitario del Cº Endureido en Tn/m³f'c : Resistencia Cilíndrica del Cº en Tn/m³

En nuestro caso tomaremos un concreto con agregados de arena ypiedra, donde:

W = 2.30 Tn/m³

Cuyo Módulo de Elasticidad es el siguiente:

Ec =Luego:

CONSTRUCCION DE LA PAVIMENTACION DE LAS CALLES DE LA URBANIZACION HILDA AMPUDIA FIGUEROA, CENTRO POBLADO PUYLLUCANA, DISTRITO DE LOS BAÑOS DEL INCA - CAJAMARCA - CAJAMARCA

(W)3/2*4270*(f'c)0.5

15,000*(f'c)0.5

INGRESAR VALOR F'C DEL Cº

INGRESAR VALOR DE C.B.R.

G9


G10



Proyecto: CONSTRUCCION DE LA PAVIMENTACION DE LAS CALLES DE LA URBANIZACION HILDA AMPUDIA FIGUEROA, CENTRO POBLADO PUYLLUCANA, DISTRITO DE LOS BAÑOS DEL INCA - CAJAMARCA - CAJAMARCA


INGRESAR VALOR DE C.B.R.Ec = 15,000 * (210^0.5)

Ec = 217,371 Kg/cm²





- Módulo de Poisson (u)

Relación entre la deforación transversal y longitudinal de un especimenal determinar su resistencia a la compresión.

Su valor está comprendido entre 0.15 a 0.20Se adopta como valor representativo:

u = 0.17

- Tensión a la Rotura

Definido por :S = MC/I

Donde:S : Esfuerzo unitario de rotura por flexión

M : Momento actuanteI : momento de Inercia de la sección

C : distancia desde el eje neutor de la sección a la fibra extrema : h/2

Esta fórmula se basa en el caso supuesto de que la carga sea aplicada en la esquina de la losa, no tomando en consideraciónreacción de la subrasante.

Entonces el esfuerzo producido en la fibra extrema superior del plano de rotura estará dado por:

M = PX Mr = SI/C

Donde:Mr : Momento resistente de la losa

Se tiene por equilibrío que: M=SI/C, donde: S=MC/I, está fórmula nos da el valor de la rotura, el cula no se considera para el Diseño,porque para presentarse la rotura del concreto, debe sobrepasar el Límite de su Módulo de Rotura. Ante esto, el autor Winter expresalo siguiente: "Que una estimación razonable de la Resistencia de Tracción por Flexión (Mr) MODULO DE ROTURA para Hormigones,debe estar dentro del siguiente intervalo:

<= Mr <=

Para nuestro caso: f'c = 210 Kg/cm²Entonces

1.988 * (210^0.5) <= Mr <= 3.255 *(210^0.5)28.81 <= Mr <= 47.17 Kg/cm²

Por este motivo se toma como Módulo de Rotura el 20% del Esfuerzo a la Compresión del Concreto, entonces:

Mr = 0.20 f'c Mr = 42.00 Kg/cm²

- Tensión de Trabajo

Como nuestro Coeficiente de Seguridad es 2, el Efuerzo de Trabajo para nuestro diseño será:

T = Módulo de Rotura = 0.20 f'c = 0.10 f'cCoef. Seguridad 2.00

T = 21.00 Kg/cm²

1.988 * (f'c)0.5 3.255 * (f'c)0.5





2.5.- Módulo de Reacción de la Subrasante (K)

Conocido también con el nombre de COEFICIENTE DE BALASTRO, expresala resistencia del suelo de la subrasante a ser penetrado por efecto de lapenetración de las losas.

Del Ábaco: RELACION ENTRE EL VALOR DE SOPORTE DE CALIFORNIA C.B.R.Y EL MODULO DE REACCION DE LA SUBRASANTE K, tenemos que para un:

C.B.R. = 7.20 ---> K = 5.00

Por efecto de la Base Granular, el Coeficiente de Balastro, sufrirá unavariación, la que será determinada en la Tabla siguiente:

VALOR K VALOR DE K DE SUBRASANTE INCREMENTADA INTERPOLACIÓN

(Kg/cm³) 10.00 cm 15.00 cm 22.50 cm 30.00 cm 20.001.40 1.82 2.10 2.38 3.08 2.152.80 3.64 3.92 4.48 5.32 4.205.60 6.16 6.47 7.56 8.96 7.098.40 8.96 9.24 10.36 12.04 9.80

Considerando:Mejoramiento e = 10.00 cmde la SubrasanteInterpolando tenemos:

K(kg/cm³) e = 0.10

5.60 8.965.00 K8.40 12.04

K = (( 12.04 * (5.6 - 5 ) - 8.96 * ( 8.4 - 5 )) / (5.6 - 8.4 ))

K = 8.30 Kg/cm³

Considerando:Sub-base e = 25.00 cm

Interpolando tenemos

K(kg/cm³) e = 0.25

5.60 7.565.00 K8.40 10.36

K = (( 10.36 * (5.6 - 5 ) - 7.56 * ( 8.4 - 5 )) / (5.6 - 8.4 ))

K = 6.96 Kg/cm³

Mediante la fórmula propuesta por el Ing. HARMAN JUAN en su Obra . Estudio de los componentes del pavimento, el módulo de balastro, se puede calcular con la sgte fórmula.

Ki =Donde:

Ki : Módulo de reacción de la subrasante incrementadoKo : Módulo de reacción de la subrasante sin base granular

e : espesor base granular en cm.

Considerando:e = 35.00 cm

Sub-baseKi = 5 + 0.02*(1.2*35 + 35²/12Ki = 7.88 Kg/cm³

2.6.- Radio de Rigidez Relativa (L)

L =

Ko + 0.02*(1.2 e + e2/12)

Mejoramiento +

((E*h3/(12*(1-u2)*K))0.5)0.5

INGRESAR VALOR DE "K" OBTENIDO DEL ABACO Nº 001

INGRESAR ESPESOR A

INTERPOLAR

I155

INGRESAR VALOR DE "K" OBTENIDO DEL ABACO Nº 001

O161

INGRESAR ESPESOR A INTERPOLAR




INGRESAR VALOR DE C.B.R.Donde:

E : Módulo de elasticidad del concreto en kg/cm²h : Espesor de la losa en cm.u : Módulo de Poisson del hormigónK : Módulo de balastro del terreno en kg/cm³L : Radio de rigidez relativa entre la losa y la

subrasante en cm.





A continuación se muestra una Tabla de L en cm, para:E=280,000 Kg/cm² y con u=0.15

MODULO SUBRAS. ESPESORES h DE LAS LOSAS"K" (Kg/cm³) 15.00 cm 17.50 cm 20.00 cm 22.50 cm 25.00 cm 30.00

1.40 88.40 96.80 109.70 119.90 128.00 148.802.80 74.40 81.00 92.20 100.80 107.70 125.005.60 62.50 67.60 77.70 84.80 90.20 105.208.40 56.60 63.50 70.10 76.70 81.50 95.00

11.20 52.60 58.90 65.30 71.40 77.20 88.4014.00 49.70 55.90 61.70 67.60 72.90 83.30

Para el cálculo de la rigidez relativa, se puede usar el cuadro 5.60 70.10anterior, interpolando sus valores. 7.92 K

8.40 65.30

3.- ESPESOR DE LA LOSA DE CONCRETO K = (( 65.3 * (5.6 - 7.92 ) - 70.1 * ( 8.4 - 7.92 )) / (5.6 - 8.4 ))

Utizando el Abaco de la Asociación de Cemento Portland, determinamos K = 66.12 Kg/cm³espesor de la losa, indicando a continuación el resumen de los datos obtenidos:

a.- Coeficiente de Seguridad = 2.00b.- Coeficiente de Impacto (I) = 1.20c.- Carga por Rueda más Pesada = 4,000.00 Kgd.- Radio del Círculo Area Contacto = 27.00 cme.- Coeficiente Rotura del Concreto (Mr) = 42.00 Kg/cm²f.- Esfuerzo de Trabajo Cº (T) = 21.00 Kg/cm²g.- Módulo de Balastro (Ki) = 7.88 Kg/cm³h.- Carga de Diseño (P) = 4,800.00 Kg

Para determinar el Espesor de la Losa mediante el Abaco del Dr. Picketentramos con los siguientes valores:

- Esfuerzo de Trabajo Cº (T) = 21.00 Kg/cm²- Módulo de Balastro (Ki) = 7.88 Kg/cm³- Carga de Diseño (P) = 4,800.00 Kg

Considerando dotar a las losas de elementos de unión (pasadores), en los Äbacos respectivos, tomamos la columna correspondiente a: "Esquina protegida con transferencia de carga", determinamos el espesor en cm.

Según:Adoptamos finalmente:

ESPESOR TENTATIVO DE LA LOSA DE CONCRETO h = 18.00 cm

En la práctica, el pavimento de concreto hidráulico, se puede calcular utilizando las fórmulas de Frank T. Sheets, quién efectuó relaciones empíricas para encontrar la sustentación del terreno, utilizando la fórmula de Clifford Older para la determinación de espesores:

Las fórmulas propuestas por Sheets, son las siguientes .

a.- Para llantas neumáticas sencillas:

- Sin transferencia de carga; se tiene la expresión siguiente:

S = 2,4 W C

- Con transferencia de carga; se tiene la expresión siguiente:

S = 1,92 W C

b.- Para llantas neumáticas dobles:

- Sin transferencia de carga; se tiene la expresión siguiente:

S = 1,85 W C

ABACO N° 002

h2

h2

INGRESAR VALOR DE "h" OBTENIDO

DEL ABACO Nº 002

I269

INGRESAR VALOR DE "h" OBTENIDO DEL ABACO Nº 002





- Con transferencia de carga; se tiene la expresión siguiente:

S = 1,48 W C

Se debe tener presente que en estas fórmulas, ya se ha considerado el factor de impacto (aprox. 1,20); por lo que la carga W debe ser la carga estática por rueda.

h2

h2




INGRESAR VALOR DE C.B.R.El coeficiente "C" utilizado en éstas fórmulas, depende del valor

relativo de soporte del suelo y se puede obtener de la tabla siguiente:

TABLA DE RELACIONESCBR C

3 a 10 1.00010 a 20 0.90020 a 35 0.84235 a 50 0.80050 a 80 0.777

. Utilizando la fórmula de Sheets para llantas neumáticas dobles, con transferencia de cargas, tenemos lo siguiente:

S = 1.48 W C --> h =

C = 0.900

Remplazando valores, se tieneh = (1.48*4000*0.9/21)^0.5h = 15.93 cm

. Considerando la fórmula de Sheets para llantas neumáticas dobles, sin transferencia de cargas se tiene lo siguiente:

S = 1.85 W C --> h =

Remplazando valores, se tieneh = (1.85*4000*0.9/21)^0.5h = 17.81 cm

Teniendo en cuenta los resultados anteriores, adoptaremos:

h = 20.00 cm

LUEGO: LOS ESPESORES SERÁN:

- Losa de Concreto f'c = 210 Kg/cm2 e = 0.20 m- Base Granular e = 0.25 m- Mejoramiento de Subrasante e = 0.10 m

4.- CHEQUEO DE ESFUERZOS

La verificación de los esfuerzos, se realizará para la carga ubicada en la esquina, en circunstancias en que actúan todos los esfuerzos a la vez(tensión crítica del hormigón a tracción en la cara superior de la losa), los que no deben superar los esfuerzos de trabajo del concreto, cuyo valor es de 21 Kg/cm².

Calculando previamente la rigidez relativa:

L =Reemplazando valores:

L = ((217371*18^3/(12*(1 - 0.17^2)*7.88)^0.5)^0.5)L = 60.96 cm

a.- Esfuerzos por Carga:

Se tienen las fórmulas siguientes:

- Fórmula del Dr. Gerald Pickett:

S =

Remplazando valores, se tiene:S = 3.36*4800/(20^2)*(1 - (27/60.96)^0.5/(0.925 + 0.22*(27/60.96))S = 14.08 Kg/cm² < 21.00 Kg/cm² O.K

- Fórmula del Royal de Bradbury:

S =

(1.48W*C/S)0.5

h2

(1.85W*C/S)0.5

h2

((E*h3/(12*(1 - u2)*K))0.5)0.5

3.36*P/h2*(1 - ((a/L)0.5/(0.925 + 0.22*(a/L))

3P/h2*(1 - (a/L)0.6

INGRESAR VALOR DE "C" SEGÚN

RANGO DE C.B.R.

G322

INGRESAR VALOR DE "C" SEGÚN RANGO DE C.B.R.





Remplazando valores, se tiene:S = 3*4800/20^2*(1 - 27/60.96)^0.6S = 13.92 Kg/cm² < 21.00 Kg/cm² O.K




INGRESAR VALOR DE C.B.R.- Fórmula de Frank T. Sheets:

S = 1.48 W C

Remplazando valores, se tiene:S = 1.48 * 27 * 0.9 / 20S = 13.32 Kg/cm² < 21.00 Kg/cm² O.K

Como se puede apreciar los valores obtenidos anteriormente de losesfuerzos máximos producidos (para carga en esquina), son menores que el esfuerzo de trabajo del concreto =21 Kg/cm2

FINALMENTE EL DISEÑO DEL PAVIMENTO SERÁ:

- Losa de Concreto f'c = 210 Kg/cm2 e = 0.20 m- Base Granular e = 0.25 m- Mejoramiento de Subrasante e = 0.10 m

TOTAL e = 0.55 m

h2

cm

INGRESAR ESPESOR A

INTERPOLAR

ESPESORES h DE LAS LOSAScm

METODO DEL INSTITUTO DEL ASFALTO

CÁLCULO DEL EAL DE DISEÑO

Cuadro a1: COMPOSICIÓN DEL TRÁFICO

VEHÍCULO PROM. TIPOS DE EJESCLASE SIMBOL. (Veh/día) SIMPLE TANDEM

Autos, combis y camionetas rurales Ap, Ac 127 2

de menos de 10000 lbs de peso brutoOmnibus de dos ejes B2 46 2Omnibus de tres ejes B3 19 1 2Camiones de dos ejes C2 71 2Camiones de tres ejes C3 12 1 2Camión H15-S12 T2-S1 6 3Camión H20-S16 T2-S2 9 2 2

Volumen actual de tráfico 290 13 6

Cuadro a2: NÚMERO DE EJES DEL TRÁFICO

VEHÍCULO TIPOS DE EJES SUBCLASE SIMBOL. SIMPLE TANDEM TOTAL

Autos, combis y camionetas rurales Ap, Ac 254 0 254

de menos de 10000 lbs de peso brutoOmnibus de dos ejes B2 92 0 92Omnibus de tres ejes B3 19 38 57Camiones de dos ejes C2 142 0 142Camiones de tres ejes C3 12 24 36Camión H15-S12 T2-S1 18 0 18Camión H20-S16 T2-S2 18 18 36


CÁLCULO DEL EAL

Tráfico diario inicial % FACTOR CAMIÓNAutomóviles 127.00 43.79Omnibus (2 ejes, 4 ruedas) 46.00 15.86 0.02 Tabla 6,1(f)Omnibus (2 ejes, 6 ruedas) 19.00 6.55 0.21 Tabla 6,1(f)Camiones (2 ejes) 71.00 24.48 0.21 Volq. 4m3Camiones (3 ejes) 12.00 4.14 0.73 Tabla 6,1(f)Camión (T2-S1) 6.00 2.07 0.48 Tabla 6,1(f)

Camión (T2-S2) 9.00 3.11 0.73 Tabla 6,1(f)Total 290.00 100.00

Tipo de VehículoNúmero de Factor 2% Fact.Vehículos Camión Crec.

Omnibus (2 ejes, 4 ruedas) 46.00 365.00 0.02 24.30Omnibus (3 ejes) 19.00 365.00 0.21 24.30Camiones (2 ejes, 6 ruedas) 71.00 365.00 0.21 24.30Camiones (3 ejes) 12.00 365.00 0.73 24.30Camión (T2-S1) 6.00 365.00 0.48 24.30Camión (T2-S2) 9.00 365.00 0.73 24.30

Total Camiones 163.00 EAL diseño

Fuente: Manual de Diseño Estructural de Pavimentos Asfálticos y de Concreto Ing. Llorach Vargas

FACTOR CAMIÓN

Tabla 6,1(f)Tabla 6,1(f)Volq. 4m3

Tabla 6,1(f)Tabla 6,1(f)

Tabla 6,1(f)

EAL

8,160 35,389 132,244 77,697 25,544 58,273

337,307

3*10E5


CÁLCULO DEL ÍNDICE DE TRÁFICO PARA EL PROYECTO

a. Cálculo del factor Camión


VEHÍCULO PROM.CLASE SIMBOL. (Veh/día)

Autos, combis y camionetas rurales Ap, Ac 121

de menos de 10000 lbs de peso brutoOmnibus de dos ejes B2 39Omnibus de tres ejes B3 16Camiones de dos ejes C2 64Camiones de tres ejes C3 11Camión H15-S12 T2-S1 6Camión H20-S16 T2-S2 9

Volumen actual de tráfico 266


VEHÍCULO TIPOS DE EJESCLASE SIMBOL. SIMPLE

Autos, combis y camionetas rurales Ap, Ac 242de menos de 10000 lbs de peso brutoOmnibus de dos ejes B2 78Omnibus de tres ejes B3 16Camiones de dos ejes C2 128Camiones de tres ejes C3 11Camión H15-S12 T2-S1 18Camión H20-S16 T2-S2 18

Volumen actual de tráfico 511

Cuadro a3: DISTRIBUCIÓN DE EJES POR CARGA

CLASE DE 8 Kips 8 -12 KipsVEHÍCULO Eje Simple Eje Simple

Autos, combis y camionetas rurales 242

de menos de 10000 lbs de peso brutoOmnibus de dos ejes 78Omnibus de tres ejes 16Camiones de dos ejes 64Camiones de tres ejes 11Camión H15-S12 18Camión H20-S16 18

Volumen actual de tráfico 429 18

A continuación los ejes simples, se convertirán ejes equivalentes de 18,000libras de carga, para tal efecto, determinamos los factores equivalentes:

Cuadro a4: CÁLCULO DE EQUIVALENCIA DE 18,000 lbs DE CARGA POR EJE SIMPLE

Grupos de carga por eje Factor de (Kips) Equivalencia

de cargaEJE SIMPLE

Menos de 8 0.008 - 12 0.1112 - 16 0.3422 - 24 3.91

Sub total EJE TANDEM

Menos de 14 0.0030 - 32 0.92

Sub total TOTAL DE EJES (Simples y Tandem)

El factor camión se obtiene dividiendo esta suma entre el volumen totalde tráfico actual

Factor Camión: E =

Los factores destructivos por tipo de vehículo desarrollados por CONREVIAL para las condiciones de carga, se presenta en la siguiente tabla:

Cuadro a5

VEHÍCULO FACTOR CAMIÓN (Sierra)2 Ejes 2.70

3 Ejes 5.60Trailer y semitrailer 9.20

Para nuestro caso tenemos E=2,7;

b. Cálculo del factor Carril

Cuadro a6: PORCENTAJE DEL TRÁFICO TOTAL DE VEHÍCULOS PESADOS (en dos direcciones) EN EL CARRIL DE DISEÑO

Número total de carriles en la Porcentaje de camionescarretera (2 direcciones) en el carril de diseño

2 504 45 (oscila entre 35 y 40)

6 ó más 40 (oscila entre 25 y 48)

Para nuestro proyecto (dos carriles), tenemos:

P = 50/100 =

c. Cálculo del factor de Crecimiento Medio Global de Tránsito

PERÍODO DE DISEÑO TASA DE CRECIMIENTO ANUALEN AÑOS PORCENTAJE ( r )

(n) 2.00 4.001 1.00 1.00 2 2.02 2.04 3 3.06 3.12 4 4.12 4.25 5 5.20 5.42 6 6.31 6.63 7 7.43 7.90 8 8.58 9.21 9 9.75 10.58 10 10.95 12.01 15 17.29 20.02 20 24.30 29.78 25 32.03 41.65 30 40.57 56.08

Tabla : FACTOR DE CRECIMIENTO (Instituto del asfalto)

El incremento anual promedio de tráfico es de 5% y una vida útilde 20 años, entonces el factor de crecimiento medio de tránsito será:

C = (1+33,06)/2C = 17.04

d.

N = 64+11+6+9N = 90.00

Luego:IT = N C E PIT = 330.61

Para nuestro caso adopatamos:

IT = 350

CÁLCULO DEL ESPESOR DEL PAVIMENTO

La estructura del pavimento, está compuesto por materiales dediferentes características. Así la sub-base y base, serán dematerial granular y la capa de rodadura, será de mezcla asfál-tica en caliente.

El Instituto del Asfalto, sugiere las siguientes relaciones :

i) Una base granular de 2", equivale a 1" de base de Cº asfáltico :

Base Cº asfáltico = 2Base granular

ii) Una sub-base granular de 2,7" equivale a 1" de base de Cº Asf.:

Base Cº asfáltico = 2.7Sub-base granular

iii)Una sub-base granular de 1,35", equivale a 1" de base granular :

Base Granular = 1.35Sub-base granular

Cálculo del Número Total Diario de Vehículos Comerciales (Camiones)

DETERMINACIÓN DE LOS ESPESORES DE DISEÑO:

El Instituto del Asfalto, sugiere los espesores mínimos para capas de rodamiento de concreto asfáltico:

Cuadro a7:

Valor de Tránsito Espesor mínimo de la capa derodamiento a colocarse sobre

para el Diseño una base de Cº asfálticoMenor de 10 (Tránsito liviano) 1" (2,5cm)

Entre 10 y 100 (Tránsito mediano) 1½" (3,8cm)Mayor de 100 (Tránsito pesado) 2" (5.0cm)

Fuente: "Carreteras y Aeropistas": Raúl Valle Rodas (Pág. 305)

Los gráficos IV-36 y IV-37 págs. 305 y 306 del texto Carreteras, Callesy Aeropistas, se utilizan para determinar los espesores de las diferentescapas del pavimento. La curva AA en mezclas de Cº asfáltico, corres-pondiente tanto a la capa rodamiento como a la de base; las curvas BBindican sí es necesario colocar una capa de sub-base.

DATOS DEL PROYECTO:

CBR del terreno de fundación : 6.52Indice de tráfico: 350

Ingresando en el ábaco IV-37 y teniendo en consideración el procedi-miento, obtenemos lo siguiente:

a. Del punto de intersección entre la línea vertical que indica lacapacidad portante de la subrasante (CBR) y la que señala el valor de tránsito de diseño, se traza una línea horizontal al eje de orde-nadas y se obtiene el valor TA, el reprentará el espesor total depavimento de concreto asfáltico a colocarse sobre la Sub-rasante

TA = 9,2" =

b. Del punto de intersección entre la línea representativa del valorde tránsito de diseño y la curva AA, se traza una horizontal al eje de ordenadas y se lee un valor T1, que representa el espesor mínimode concreto asfáltico que se colocará si se contempla el empleo de una base granular

T1 = 5,6" =

c. Del punto de intersección entre la línea representativa del valorde tránsito de diseño y la curva BB, se traza una horizontal al eje

T2 = 8,9" =

d. La diferencia entre las lecturas de T1 y T2, obtenidas en los pasos

la relación entre ésta y el concreto asfáltico es de 2:1, ladiferencia de espesor multiplicada por 2, representa el total dela base granular que puede colocarse en lugar de Cº asfáltico:

8,9" - 5,6" = 3.30Luego:

(3,30")*2 = 6.60

Esta diferencia representa el espesor mínimo de Cº asfálticoque puede ser sustituido por una sub-base granular. Para deter-minar el espesor máximo de la sub-base, se multiplicará por 2,7a la diferencia obtenida:

9,2" - 8,9" = 0.30 Luego:

(0,3")*2,7 = 0.81

f. Estructura del pavimento Considerando una capa de rodamiento de 3"

Capa de rodamiento = 3.00 Concreto asfáltico = 2.60

Base granular = 6.60

Sub-base granular = 0.81

Como se puede observar sobre la capa de base, se tiene que colocar una capa de 5,6", compuesta de una capa de rodadura de 3"y una capa de concreto asfáltico de 2,6"; ésta capa (2,6") con lafinalidad de obtener un pavimento que esté conformado por una capa

de ordenadas y se lee un valor T2, que representa el espesor mínimode concreto asfáltico que se colocará si se contempla el empleo de una sub-base granular

b y c, indican el espesor mínimo de concreto asfáltico que puedeser reemplazado por una base granular indicado en b. Como la

e. El espesor T2 determinado en c. se resta del obtenido en a.

de rodamiento, capa de base de espesor, capa de sub-base, se optarápor reemplazar :

(2,60")*2,7 = 7.02 ésta sumada a la ya calculada y redondeada, será:

(7,02"+0,81") = 7.83 Finalmente la estructura del pavimento adoptado para nuestro

proyecto será:

Capa de rodamiento = 3

Base granular = 7

Sub-base granular = 8

TOTAL ESPESOR PAVIMENTO = 18

i) 2,60" de Cº por una capa de sub-base


TIPOS DE EJESSIMPLE TANDEM

2

21 221 232 2

13 6


TIPOS DE EJES SUBTANDEM TOTAL

0 242

0 7832 480 128

22 330 18

18 36

72 583


12-16 Kips 22-24 Kips 30-32 KipsEje Simple Eje Simple Eje Simple

3264

220

18

64 54 18 583.00


Cuadro a4: CÁLCULO DE EQUIVALENCIA DE 18,000 lbs DE CARGA POR EJE SIMPLE

Eje Equivalencia depor 18,000 lbs de cargadía por eje simple

EJE SIMPLE429.00 0.0018.00 1.9864.00 21.7654.00 211.14

Sub total 234.88EJE TANDEM

0.00 0.0018.00 16.56

Sub total 16.56TOTAL DE EJES (Simples y Tandem) 251.44

El factor camión se obtiene dividiendo esta suma entre el volumen total

0.43

CONREVIAL para las condiciones de carga, se presenta en la siguiente tabla:

Cuadro a5

FACTOR CAMIÓN (Sierra)2.70

5.609.20

Cuadro a6: PORCENTAJE DEL TRÁFICO TOTAL DE VEHÍCULOS PESADOS

Porcentaje de camionesen el carril de diseño

5045 (oscila entre 35 y 40)40 (oscila entre 25 y 48)

0.50

TASA DE CRECIMIENTO ANUALPORCENTAJE ( r )

5.00 10.00 1.00 1.00 2.05 2.10 3.15 3.31 4.31 4.64 5.53 6.11 6.80 7.72 8.14 9.49 9.55 11.44 11.03 13.58 12.58 15.94 21.58 31.77 33.07 57.27 47.73 98.35 66.44 164.49

1.00


Espesor mínimo de la capa derodamiento a colocarse sobre

una base de Cº asfáltico 1" (2,5cm) 1½" (3,8cm)2" (5.0cm)

y Aeropistas, se utilizan para determinar los espesores de las diferentes

pondiente tanto a la capa rodamiento como a la de base; las curvas BB

%

capacidad portante de la subrasante (CBR) y la que señala el valor de

23.4 cm

espesor mínimoque se colocará si se contempla el empleo de

14.2 cm

22.6 cm

"

"

"

"

"" 5,6" = T1

"

"

colocar una capa de 5,6", compuesta de una capa de rodadura de 3"

finalidad de obtener un pavimento que esté conformado por una capa

espesor mínimoque se colocará si se contempla el empleo de

de rodamiento, capa de base de espesor, capa de sub-base, se optará

"

"

" = 7.5 cm

" = 17.5 cm

" = 20.0 cm

" = 45.0 cm

Reemp SubtotalRedond


CÁLCULO DEL ÍNDICE DE TRÁFICO PARA EL PROYECTO

a. Cálculo del factor Camión


VEHÍCULO PROM. TIPOS DE EJESCLASE SIMBOL. (Veh/día) SIMPLE TANDEMAutos, combis y camionetas rurales Ap, Ac 121 2de menos de 10000 lbs de peso brutoOmnibus de dos ejes B2 39 2Omnibus de tres ejes B3 16 1 2Camiones de dos ejes C2 64 2Camiones de tres ejes C3 11 1 2Camión H15-S12 T2-S1 6 3Camión H20-S16 T2-S2 9 2 2

Volumen de tráfico 266 13 6


VEHÍCULO TIPOS DE EJES SUBCLASE SIMBOL. SIMPLE TANDEM TOTALAutos, combis y camionetas rurales Ap, Ac 242 0 242de menos de 10000 lbs de peso brutoOmnibus de dos ejes B2 78 0 78Omnibus de tres ejes B3 16 32 48Camiones de dos ejes C2 128 0 128Camiones de tres ejes C3 11 22 33Camión H15-S12 T2-S1 18 0 18Camión H20-S16 T2-S2 18 18 36



CLASE DE 8 Kips 8 -12 Kips 12-16 Kips 22-24 Kips

VEHÍCULO Eje Simple Eje Simple Eje Simple Eje Simple

Autos, combis y camionetas rurales 242de menos de 10000 lbs de peso brutoOmnibus de dos ejes 78Omnibus de tres ejes 16 32Camiones de dos ejes 64 64Camiones de tres ejes 11 22Camión H15-S12 18 0Camión H20-S16 18

Volumen actual de tráfico 429 18 64 54


Cuadro a4: CÁLCULO DE EQUIVALENCIA DE 18,000 lbs DE CARGA POR EJE SIM

Grupos de carga por eje Factor de Eje Equivalencia de(Kips) Equivalencia por 18,000 lbs de carga

de carga día por eje simpleEJE SIMPLE

Menos de 8 - 429.008 - 12 0.11 18.00

12 - 16 0.34 64.0022 - 24 3.91 54.00

Sub total EJE TANDEM

Menos de 14 - 0.0030 - 32 0.92 18.00

Sub total TOTAL DE EJES (Simples y Tandem)

El factor camión se obtiene dividiendo esta suma entre el volumen totalde tráfico actual

Factor Camión: E = 0.43

Los factores destructivos por tipo de vehículo desarrollados por CONREVIAL para las condiciones de carga, se presenta en la siguiente tabla:

Cuadro a5

VEHÍCULO FACTOR CAMIÓN (Sierra)2 Ejes 2.70 3 Ejes 5.60

Trailer y semitrailer 9.20

Para nuestro caso tenemos E=2,7;

b. Cálculo del factor Carril

Cuadro a6: PORCENTAJE DEL TRÁFICO TOTAL DE VEHÍCULOS PESADOS (en dos direcciones) EN EL CARRIL DE DISEÑO

Número total de carriles en la Porcentaje de camiones

carretera (2 direcciones) en el carril de diseño2 50 4 45 (oscila entre 35 y 40)

6 ó más 40 (oscila entre 25 y 48)

Para nuestro proyecto (dos carriles), tenemos:

P = 50/100 = 0.50

c. Cálculo del factor de Crecimiento Medio Global de Tránsito

PERÍODO DE DISEÑO TASA DE CRECIMIENTO ANUALEN AÑOS PORCENTAJE ( r )

(n) 2.00 4.00 5.00 10.001 1.00 1.00 1.00 1.00 2 2.02 2.04 2.05 2.10 3 3.06 3.12 3.15 3.31 4 4.12 4.25 4.31 4.64 5 5.20 5.42 5.53 6.11 6 6.31 6.63 6.80 7.72 7 7.43 7.90 8.14 9.49 8 8.58 9.21 9.55 11.44 9 9.75 10.58 11.03 13.58 10 10.95 12.01 12.58 15.94 15 17.29 20.02 21.58 31.77 20 24.30 29.78 33.07 57.27 25 32.03 41.65 47.73 98.35 30 40.57 56.08 66.44 164.49

El incremento anual promedio de tráfico es de 5% y una vida útilde 20 años, entonces el factor de crecimiento medio de tránsito será:

C = (1+33,06)/2C = 17.04

d.

N = 64+11+6+9N = 90.00

Luego:IT = N C E PIT = 330.61

Para nuestro caso adopatamos:

IT = 350

CÁLCULO DEL ESPESOR DEL PAVIMENTO

La estructura del pavimento, está compuesto por materiales de

Tabla : FACTOR DE CRECIMIENTO (Instituto del asfalto)


diferentes características. Así la sub-base y base, serán dematerial granular y la capa de rodadura, será de mezcla asfál-tica en caliente.

El Instituto del Asfalto, sugiere las siguientes relaciones :

i) Una base granular de 2", equivale a 1" de base de Cº asfáltico :

Base Cº asfáltico = 2Base granular

ii) Una sub-base granular de 2,7" equivale a 1" de base de Cº Asf.:

Base Cº asfáltico = 2.7Sub-base granular

iii)Una sub-base granular de 1,35", equivale a 1" de base granular :

Base Granular = 1.35Sub-base granular

DETERMINACIÓN DE LOS ESPESORES DE DISEÑO:

El Instituto del Asfalto, sugiere los espesores mínimos para capas de rodamiento de concreto asfáltico:

Cuadro a7:

Valor de Tránsito Espesor mínimo de la capa derodamiento a colocarse sobre

para el Diseño una base de Cº asfálticoMenor de 10 (Tránsito liviano) 1" (2,5cm) Entre 10 y 100 (Tránsito mediano) 1½" (3,8cm)Mayor de 100 (Tránsito pesado) 2" (5.0cm)Fuente: "Carreteras y Aeropistas": Raúl Valle Rodas (Pág. 305)

Los gráficos IV-36 y IV-37 págs. 305 y 306 del texto Carreteras, Callesy Aeropistas, se utilizan para determinar los espesores de las diferentescapas del pavimento. La curva AA en mezclas de Cº asfáltico, corres-pondiente tanto a la capa rodamiento como a la de base; las curvas BBindican sí es necesario colocar una capa de sub-base.

DATOS DEL PROYECTO:

CBR del terreno de fundación : 6.52 %Indice de tráfico: 350

Ingresando en el ábaco IV-37 y teniendo en consideración el procedi-miento, obtenemos lo siguiente:

a. Del punto de intersección entre la línea vertical que indica lacapacidad portante de la subrasante (CBR) y la que señala el valor de tránsito de diseño, se traza una línea horizontal al eje de orde-nadas y se obtiene el valor TA, el reprentará el espesor total depavimento de concreto asfáltico a colocarse sobre la Sub-rasante

TA = 9,2" = 23.4 cm

b. Del punto de intersección entre la línea representativa del valorde tránsito de diseño y la curva AA, se traza una horizontal al eje

T1 = 5,6" = 14.2 cm

de ordenadas y se lee un valor T1, que representa el espesor mínimode concreto asfáltico que se colocará si se contempla el empleo de una base granular

c. Del punto de intersección entre la línea representativa del valorde tránsito de diseño y la curva BB, se traza una horizontal al eje

T2 = 8,9" = 22.6 cm

d. La diferencia entre las lecturas de T1 y T2, obtenidas en los pasos

la relación entre ésta y el concreto asfáltico es de 2:1, ladiferencia de espesor multiplicada por 2, representa el total dela base granular que puede colocarse en lugar de Cº asfáltico:

8,9" - 5,6" = 3.30 "Luego:

(3,30")*2 = 6.60 "

Esta diferencia representa el espesor mínimo de Cº asfálticoque puede ser sustituido por una sub-base granular. Para deter-minar el espesor máximo de la sub-base, se multiplicará por 2,7a la diferencia obtenida:

9,2" - 8,9" = 0.30 "Luego:

(0,3")*2,7 = 0.81 "

f. Estructura del pavimento

Capa de rodamiento = 2.00 "Concreto asfáltico = 3.60 " 5,6" =

Base granular = 6.60 "

Sub-base granular = 0.81 "

Como se puede observar sobre la capa de base, se tiene que colocar una capa de 5,6", compuesta de una capa de rodadura de 2"y una capa de concreto asfáltico de 3,6"; ésta capa (3,6") con lafinalidad de obtener un pavimento que esté conformado por una capade rodamiento, capa de base de espesor, capa de sub-base, se optarápor reemplazar :

(1,20")*2 = 2.40 "

de ordenadas y se lee un valor T2, que representa el espesor mínimode concreto asfáltico que se colocará si se contempla el empleo de una sub-base granular

b y c, indican el espesor mínimo de concreto asfáltico que puedeser reemplazado por una base granular indicado en b. Como la

e. El espesor T2 determinado en c. se resta del obtenido en a.

i) 1,20" de Cº por una capa de base

ésta sumada a la ya calculada será:(6,60"+2,4") = 9.00 "

(2,40")*2,7 = 6.48 "ésta sumada a la ya calculada y redondeada, será:

(6,48"+0,81") = 7.00 "Finalmente la estructura del pavimento adoptado para nuestro

proyecto será:

Capa de rodamiento = 2 " = 5.0

Base granular = 7 " = 17.5

Sub-base granular = 9 " = 22.5

TOTAL ESPESOR PAVIMENTO = 18 " = 45.0

i) 2,40" de Cº por una capa de sub-base

30-32 Kips

Eje Simple

18

18

Equivalencia de18,000 lbs de cargapor eje simple

EJE SIMPLE0.001.98

21.76211.14234.88

EJE TANDEM0.00

16.5616.56

251.44

cm

cm

cm

cm

CONTEO DE TRAFICO

NUMERO DE VEHICULOS POR TIPO DE CARGA

HORA 1 - 3 Tn 3 - 6 Tn H - 10 H - 15 H - 20 H15 - S12 H20 - S16

E S E S E S E S E S E S E

6 am - 7 am 6 4 2 3 2 1 1 0 0 0 0 0 0

7 am - 8 am 17 16 8 6 7 5 3 3 2 0 0 0 1

8 am - 9 am 14 11 5 2 3 2 1 2 1 0 1 0 1

9 am - 10am 9 9 4 3 4 5 1 1 0 0 1 0 1

10am - 11am 10 11 3 2 3 6 2 2 2 1 0 1 1

11am - 12 m 12 13 5 3 6 3 3 1 2 1 1 1 1

12 m - 1 pm 13 10 6 4 5 4 3 1 2 1 0 1 1

1 pm - 2 pm 10 9 8 3 3 3 3 2 0 1 1 0 0

2 pm - 3 pm 9 7 7 4 4 3 1 0 1 2 1 1 1

3 am - 4 pm 7 9 6 5 3 2 1 2 0 1 0 0 0

4 am - 5 pm 12 8 7 6 6 5 3 3 2 1 1 1 1

5 am - 6 pm 8 7 4 3 2 1 1 0 0 1 0 0 1

Total 127 114 65 44 48 40 23 17 12 9 6 5 9

Promedio 121 55 44 20 11 6 9

% 45.49 20.68 16.55 7.52 4.14 2.26 3.38

A 20 años 242 110 88 40 22 12 18

A 30 años 303 138 110 50 28 15 23

COMPOSICIÓN DEL TRÁFICO

CLASE DE VEHÍCULO

CONTEO DE TRAFICO

NUMERO DE VEHICULOS POR TIPO DE CARGA

H20 - S16

S

0

0

1

0

1

1

1

1

1

1

1

0

8

9 266

3.38 100.02

18 532

23 665

diseño de pavimento final

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