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8/15/2019 pavimentos temas

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Contenido1. Introducción.2. Resistencia de cálculo para la subrasante. Ensayos de resistencia.3. Materiales para superficie.

3.1 Características de los áridos.3.2 Caracterización del ligante bitu inoso.

!. Materiales para bases y subbases.

Bibliografía1. "sp#alt $a%e ent Engineering. &'(& ".)"**"CE "+, -. R (ER/ M"R0I+.2. ,ise o de pa%i entos para carreteras y aeropuertos. -'"+ ". 0 RRE/ I*".3. $a%i entos. Escuela 0 cnica /uperior de Ca inos Canales y $uertos.!. $rinciples of $a%e ent ,esign. E. -. 4 ,ER.

1. Introducción./e #an creado di%ersas pruebas para deter inar las características de los ateriales 5uefor an los pa%i entos. "lgunas de estas pruebas son arbitrarias6 en el sentido en 5ue suutilidad depende de la correlación de sus resultados con el co porta iento in situ. Co oresultado6 uc#os de los procedi ientos para ensayos de ateriales 5ue se #anregularizado7 deben seguirse para obtener los resultados reproducibles.

/in e bargo6 desde el a o 189: se #a #ec#o uc#o esfuerzo en el desarrollo de lostodos de ensayos para caracterizar la respuesta de los ateriales a la carga y

defor ación. Muc#as de las pruebas funda entales no #an sido estandarizadas. Co oresultado6 no es raro encontrar ligeras diferencias en las condiciones para unprocedi iento en particular. /in e bargo esto no debe detener el ingeniero paraco prender la ri5ueza de infor ación 5ue puede obtenerse de estas pruebas.

&istórica ente6 las pruebas del dise o ás rutinarias para los pa%i entos #an sidoestáticas o se #an corrido en ba;as relaciones de tensión. *os procedi ientos teóricos dedise o6 sin e bargo6 re5uieren el uso de pruebas de carga diná icas


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$ara los suelos>o $laca de carga.o 0ria?ialo @ndice /oporte de California

o Modulo de roturao 0ensión indirecta

2. Ensayos para pará etros de entrada de todos teóricoso Módulo de elasticidado Módulo co ple;oo Cortante diná icoo Módulo elástico dia etral

o Ensayo de placa con carga estática

El todo consiste en aplicar una carga conocida al terreno6 ediante una placa circular6idi ndose la defor ación producida y calculándose6 a partir de estos datos6 el odulo

de elasticidad elástica del aterial. $uede ser aplicado a la subrasante y los aterialesdel pa%i ento.

El aparato esta co puesto por una placa de rigidez suficiente6 un lastre


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" partir de este ensayo se define una %ariante 5ue sir%e para deter inar el ódulo de)estergard o ódulo de reacción6 5ue se utiliza para e%aluar la calidad del ci iento en elcálculo del espesor de pa%i entos de #or igón.

/e ide la defle?ión de la placa por tres defór etros y la placa se a;usta al terrenoaplicando una presión de : gDc 2 o de 1!:gDc 2 seg n el espesor de #or igónproyectado. Entonces el ódulo se puede calcular co o>

El odulo de reacción F se e?presa en GgDc 3. El %alor del odulo es función directa deldiá etro de la placa de carga y depende de los procedi ientos de edidas6 no es por

tanto una agnitud física característica de un suelo.o Ensayo triaxial

Este ensayo se usa poco en (eot cnia de carreteras6 por5ue los todos de cálculoapenas #an #ec#o uso de l6 pero es posible 5ue en el futuro los todos teóricos decálculo #agan necesario la utilización de pruebas ás racionales 5ue el uy di%ulgadoensayo de CAR.

El ensayo de resistencia a la co presión si ple sin constricción lateral es un casoparticular6 e pleado para los estudios de estabilización de suelos.

Co o las cargas actuantes en las carreteras son rápidas y las cargas per anentesintroducen tensiones uy d biles6 co paradas con las de tráfico6 el ensayo tria?ial see;ecuta nor al ente sin drena;e6 es decir con %elocidad de carga rápida y sin e%acuaciónde agua.

/olo los terraplenes i portantes sobre suelos co presibles pueden lle%ar a presiones nodespreciables6 en cuyo caso se utilizan ensayos edo tricos 5ue es se e;ante al tria?ialcon drena;e


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estudiado6 este estudio se #ace a enudo sobre uestras re oldeadas con diferentes#u edades y distintas energías de co pactación.

o Ensayo C.B.R (Indice ortante de California!

Es un ensayo utilizado uni%ersal ente para apreciar la resistencia de los suelos. Elensayo consiste en preparar una uestra de suelo para co pactarla en un oldecilíndrico. Cada probeta se so ete despu s6 a la penetración aplicando un pistóncilíndrico de !68 c de diá etro6 a una %elocidad dada


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E > Módulo de 4oung en GgDc2

/e conoce 5ue el ódulo de elasticidad E %aría entre !: y 1:: %eces el CAR6e pleándose frecuente ente la relación de>

donde el ódulo E se e?presa en M$a

o "ódulo elástico dia#etral ("odulo Resilente!

*as subrasantes de suelos finos 5ue confor an la estructura del pa%i ento no presentanun co porta iento neta ente elástico. Es por ello 5ue se introduce el concepto de

ódulo resiliente6 5ue se e?presa co o la relación entre el esfuerzo des%iador y ladefor ación a?ial resiliente>

,onde>F d > esfuerzo des%iador E r > ,efor ación a?ial resiliente.

El ódulo resiliente representa la relación entre el esfuerzo y la defor ación en losateriales y es un pará etro utilizado en el análisis estructural de siste as

estratificados. /e constituye así en un edio para e%aluar los ateriales de construcciónde pa%i entos6 incluyendo suelos de subrasante ba;o una %ariedad de condicionesa bientales y estados de esfuerzos 5ue si ulan las características 5ue e?isten en los

pa%i entos so etidos a cargas por una rueda en o%i iento.*os factores 5ue afectan el co porta iento resiliente de los suelos finos ba;o cargasrepetidas son> la presión de poros6 el contenido de aire6 el contenido de #u edad6 laedad de la probeta6 la intensidad de aplicación de la carga y el grado de co pactación dela probeta.

2.2 Resistencia de cálculo para la subrasante

*a resistencia de la estructura de pa%i ento no sólo debe responder al efecto destructor de las cargas de tránsito6 sino ta bi n a las condiciones de e plaza iento6

#idrogeológicos y geográficas en 5ue stas se encuentren.$ara caracterizar las condiciones ás desfa%orables del traba;o de los pa%i entos6 sedeter inan los %alores de #u edad 5ue pro%ocan las condiciones ás críticas durante elciclo anual6 en el a o ás desfa%orable del período de dise o6 a esta #u edad se ledeno ina #u edad de cálculo.

/e #a de ostrado una deficiencia de resistencia en las e?ca%aciones por presentar %alores de #u edades superiores 5ue los terraplenes.

*a #u edad de cálculo es el %alor ás representati%o de la #u edad de los suelos parauna probabilidad de cálculo deter inada6 5ue caracteriza las condiciones ásdesfa%orables de la e?planación durante un ciclo cli ático anual en el a o ásdesfa%orable.

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Er Fd Mr =

( )CBR E 10=


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Esta co probado 5ue e?isten ca bios de #u edad en los suelos de las e?planacionesdurante todo un ciclo cli ático anual6 5ue llegan a estabilizarse en el tie po dentro de undeter inado rango6 deno inándose a estas #u edades6 de e5uilibrio. *as #u edadesde e5uilibrio ás desfa%orables dentro del periodo de dise o de la %ía


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3. ,ecidir la #u edad de cálculo para el suelo6 de acuerdo a las condiciones dee plaza iento a= $reparar 3 uestras de suelo estándar6 inter edio y

odificado


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/e establecen 3 categorías de subrasante6 de acuerdo al %alor de CAR 5ue se obtengapara el dise o del tra o. /i no e?isten posibilidades de deter inación de la resistencia ola in%ersión no lo ;ustifica6 se puede escoger el tipo de subrasante considerando lascaracterísticas del suelo utilizado6 co o se uestra en la tabla siguiente.

C*"/IBIC"CI + ,E /'AR"/"+0E C"R"C0ER@/0IC"/ RE/I/0E+CI"

/'AR"/"+0E "CE$0"A*E


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%abla 2.1. rocedencia de los áridos en la construcción de carreteras

0I$ / ,E "RI, / /'A(R'$ C"R"C0ER@/0IC"/

+aturales

Oridos Calizos. Aásicos. Auena ad#esi%idad con los ligantes asfálticos y conlos ce entos. /e utilizan co binados para e;orar laad#esi%idad en la ezcla.

Oridos silíceos$uede no aportar una suficiente ad#esi%idad con los ligantes#idrocarbonados. Con ele%ado contenido de sílice y de carasde fractura proporcionan un es5ueleto ineral idóneo para

ezclas bitu inosas so etidas a la acción directa del tráfico.

Oridos ígneos yeta órficos.

$or su ele%ada resistencia al puli ento son adecuados co oárido grueso en capas de rodadura < ezclas y entrata ientos superficiales=. 0e?tura superficial necesaria porun período de tie po prolongado6 con tráficos intensos.Aasaltos6 gabros6 pórfidos6 granitos6 cuarcitas6 etc. En los detipo ácidos6 la ad#esi%idad se e;ora con acti%antes6

e ulsiones adecuadas o con finos de naturaleza básica.

Oridosartificiales y

arginales.

/ubproductos

,es#ec#os de e?plotaciones ineras y de canteras6 escoriascristalizadas de alto #orno6 escorias de acería6 cenizas%olantes de centrales t r icas6 escorias de la incineración deresiduos sólidos urbanos6 desec#os de industrias cerá icas ydel %idrio6 etc. 0a bi n los obtenidos por ac#a5ueo yclasificación de productos de de olición y del reciclado depa%i entos ant

Oridosanufacturados.

$roceden del trata iento industrial de áridos naturales. /eobtienen características especiales para capas de rodadura.

"rcillas e?pandidas6 sílice calcinada y bau?ita calcinada

*as ezclas asfálticas y #or igones tienen en su co posición6 áridos gruesos y finos. *aaptitud de un árido co o aterial de construcción depende de las propiedades físicas y5uí icas de sus partículas. *a #o ogeneidad de los áridos es una garantía de calidad6por lo 5ue es deseable 5ue sean productos nor alizados de procesos industriales.

*os áridos gruesos se caracterizan por las siguientes propiedades funda entales>

a= Bor a y angulosidad> /eg n su for a6 las partículas pueden clasificarse enredondeadas6 c bicas6 la;as y agu;as. *as la;as y agu;as pueden ro perse confacilidad durante la co pactación o despu s ba;o la acción del tráfico6 odificando

con ello la granulo etría del árido6 por eso se i ponen li itaciones con el contenidode partículas con for a inadecuada. *a angulosidad influye6 ;unto a la te?turasuperficial de las partículas6 en la resistencia del es5ueleto ineral6 por sucontribución al roza iento interno. *os áridos c bicos son los ás adecuados6 por subuena for a y angulosidad.

b= ,esgaste> *a resistencia ecánica del es5ueleto ineral es un factor predo inanteen el co porta iento de una capa de pa%i ento despu s de su puesta en ser%icio.*os ensayos nor alizados tienden a reproducir en laboratorio el co porta iento 5ueluego tendrán los áridos en ser%icio. *as uestras con granulo etrías pró?i as a las5ue %an a ser puestas en obra6 se so eten a un desgaste 5ue proporcionaindirecta ente infor ación de la resistencia ecánica del aterial. *os ensayos ás

usuales son el ensayo de desgaste *os "ngeles y el ensayo de friabilidad. Coeficientede los Ongeles superiores a 9: corresponden a áridos de uy ala calidad6 no aptos

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para la construcción de capas de pa%i ento y los inferiores a 2: corresponden aáridos e?celentes6 buenos para su aplicación para capas de rodadura bitu inosas5ue #ayan de soportar tráfico pesado.

c= "d#esi%idad> En los áridos tiene especial i portancia la ad#esi%idad con los ligantes#idrocarbonados. *a ad#esi%idad se considera co o la propiedad de 5ue el ligante

o;e el árido al ser ste e pleado en obra6 pero ta bi n la posibilidad de 5ue elagua6 en co binación con la acción de los %e#ículos desplace el ligante de lasuperficie del árido6 es lo 5ue se conoce co o ad#esi%idad pasi%a o resistencia aldesplaza iento del ligante6 5ue depende ta bi n de la afinidad polar por el ligante6espesor de película6 %iscosidad6 tensión superficial


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enca;ar una granulo etría dentro de un #uso nor alizado se parte de fraccionesunifor es 5ue se ezclan en las proporciones adecuadas. El ta a o á?i o de losáridos %iene li itado por el espesor de la capa e?tendida6 traba;abilidad6 segregación6etc. $or otra parte la influencia de las partículas finas obliga nor al ente a li itar suporcenta;e y su plasticidad. En las ezclas bitu inosas tiene una especial influenciala fracción 5ue pasa por el ta iz :6:S: '+E6 lla ada pol%o ineral o filler6 pues

uc#as características de la ezcla dependen del ástico for ado por la unión delfiller y del bet n.

b= Roza iento interno y co#esión> *a resistencia a la defor ación6 y por tanto lacapacidad de soporte de una capa de pa%i ento6 depende esencial ente delroza iento interno del es5ueleto ineral y6 e%entual ente de la co#esión 5ueproporciona el ligante o conglo erante. El roza iento interno au enta con partículasangulosas y de te?tura superficial áspera


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(R"+'* ME0R@"/ 4 C +0E+I, / ,E "/B"*0 REC ME+,", / $"R" &"CMezcla

+o.$orcenta;e pasado por cada ta iz "sfalto

K296! 1861 126 8692 !6 L 26:: :6!2: :61 :6: !

1 1:: S:89 :S9 !2L2 32!9 2133 S1L ! 2L 969:L69:

2 1:: S:89L:S:

9:L

399:

2!3

1:18

913

!S

969:L69:

3 1:: S91::L:S8

!99

2899

1!:

91

211

29

96::L6::

! 1:: S21::L38:

99S!

38:

192

818

L12

3S

969:6::

9 1:: S21::LS8:

9:8

3L

1!!

1:2S

3S

969:6::

L 1:: S:89:

S9!L2

2S!2

1222

L19

3 969:6::

1::S:89

2S

9:L9

33!S

192

S1

!S

L6::6::

S 1:: 8:1::9

S9!9

:299

S29

!1L

28

!69:69:

8 1:: 8:1::L:S:

!!9

18!S

1131

21:

969:S6::

1: 1:: 891::9SS!

2!8

82:

S69:126::

.2 Caracteri ación del ligante bitu#inoso.

Aa;o la deno inación de ligantes #idrocarbonados se incluyen todos los aterialesaglo erantes6 sólidos o %iscosos a te peratura a biente6 constituidos por ezclasco ple;as de #idrocarburos. *os e pleados en carreteras son funda ental ente losbetunes asfálticos y sus deri%ados. 0a bi n se e plean6 en uc#a enor escala6 losasfaltos naturales y los al5uitranes.

%I )& 'E I $+%E& $&3$ %IC)& $R$ C$RRE%ER$&0I$ / C"R"C0ER@/0IC"/

Aetunes "sfálticos /e isólidos o sólidos a te peratura a biente.

Aetunesfluidificados yflu?ados

/e obtienen por disolución de los betunes asfálticos en un aceite ofluidificante. iscosidad reducida.

En su aplicación se pierde un producto de alto %alor6 es ade ás6 fuentede conta inación at osf rica y presenta riesgos de infla ación. $or esose está de;ando de aplicar.

E ulsionesbitu inosas

$roductos lí5uidos a te peratura a biente6 con una %iscosidad tanreducida 5ue no suele ser necesario ning n calenta iento. 0ipos>

• Aásicas o aniónicas y "cidas o catiónicas.• Rotura rápida


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%abla 2.1. 6usos para capas de granulo#etría contin7a

0"MIV'+E < =

0"M"W MOXIMCapas naturales Capas artificiales

9: !: 29 2: "AIER0"/ !: 29

9: 1:: 1::!: S: 89 1:: 1::29 L: 8: 9 89 1:: L: 1:: 9 1:: 1::2: L: S9 S: 1:: 1:: 1:: L: 8: 9 1::1: !: : !L L 9: S: : 1:: !: S9 !9 : 9: S:9 29 9: 3: 99 39 L9 9: S9 3: : 3: 9: 39 L:2 19 39 2: !: 2L 9: 3: L: 19 9: 1L 32 2: !:

:6!: L 22 L 29 S 3: 1: 39 S 39 L 2: S 22:6:S: : 1: : 12 : 12 : 19 : 1S : 1: : 1:

*os ateriales artificiales de granulo etría continua6 deben cu plir con las siguientese?igencias>

• Ele%ado porcenta;e de caras de fractura obtenidas por ac#a5ueo.• &usos granulo tricos con cur%as de á?i a densidad.• Oridos duros


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*a estabilización puede ser ecánica6 ezclando dos o ás suelos6 para obtener unsuelo de e;or granulo etría6 plasticidad6 per eabilidad o i per eabilidad6 etc. Esta esuna t cnica usada para la construcción de ca inos no pa%i entados.0a bi n la estabilización puede realizarse con aditi%os6 5ue act an física o 5uí ica entesobre las propiedades del suelo. ,entro de estos aditi%os6 los ás e pleados son elce ento y la cal6 aun5ue ta bi n pueden usarse escorias granuladas6 cenizas %olantes6ligantes asfálticos6 cloruro sódico6 cloruro cálcico6 etc.

*as t cnicas de estabilización cuando se aplican para construir capas del pa%i entodeben6 en general6 realizarse en central6 con los is os suelos del trazado o ta bi npueden ser suelos de pr sta os.

o Estabili ación de suelos con ce#ento.

*os suelos e;orados con ce ento son ateriales 5ue pueden seguir siendo calificadosco o suelos6 aun5ue con propiedades e;oradas


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ás friable y granular. El au ento del lí ite plástico y de la #u edad ópti a deco pactación per iten su puesta en obra con ayor facilidad.

o Estabili aciones de suelos con ligantes 8idrocarbonados

*os suelos ás adecuados para su estabilización con ligantes #idrocarbonados son losgranulares con pocos finos < enos del 2:K pasando por el ta iz :6:S: '+E= y reducidaplasticidad


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o ra9ace#ento.

*a gra%ace ento es la capa de base de los deno inados pa%i entos se irígidos. /epueden e plear ta bi n ba;o pa%i entos de #or igón.

En los pa%i entos se irígidos dese pe a un papel funda ental ente estructural6absorbiendo la ayor parte de las tensiones procedentes del tráfico6 y por tanto sere5uiere 5ue la capa sea no sólo un aterial de una rigidez apreciable6 sino ta bi n designificati%a resistencia a fle?otracción


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o 6or#igón #agro

/e e plea co o capa de base en pa%i entos fle?ibles para tráfico pesado. Es unaterial si ilar a la gra%ace ento6 tanto en su concepción co o en la puesta en obra6

pero tiene un ayor contenido de ce ento


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*as cenizas %olantes son un subproducto de las centrales t r icas 5ue e plean co oco bustible carbón en pol%o. *as partículas tienen un diá etro de 1 a 2:: Y y soncaptadas en los filtros por donde pasan los #u os antes de salir por la c#i enea.

/e e plean co o adición en deter inados ce entos6 especial ente los e pleados encarreteras para #or igones y otras ezclas con ce ento. $ueden así is o e plearsepara estabilizar arenas finas y li os en una co binación con una pe5ue a adición de calo de ce ento. 0a bi n se e plean co o pol%o ineral de aportación en las ezclasbitu inosas.

/u e pleo en bases es ás reciente. *os áridos son análogos a los e pleados para lagra%ace ento y el conglo erante #idráulico


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Contenido1. Introducción.2. Costos de construcción inicial.3. Costos de conservación y costos generalizados

1. Introducción.

Con la e%aluación econó ica de los pa%i entos6 se pueden pretender dos ob;eti%osdiferentes. El pri ero consiste en la deter inación6 para una sección dada6 de cuálesson6 en el caso concreto de 5ue se trate6 los costos de construcción y6 e%entual ente6 losde conser%ación 5ue se %an a producir en el futuro. $ara deter inar estos costos esnecesario conocer6 entre otros6 aspectos tales co o la situación geográfica de la obra6 el%olu en de la is a6 la disponibilidad de ateriales de construcción en la zona6 ele5uipa iento del 5ue disponen los contratistas 5ue pueden #acerse cargo de la obra6 la

poca del a o en la 5ue se %an a e;ecutar los traba;os6 etc. En definiti%a6 esta e%aluacióneconó ica no se puede lle%ar a cabo ás 5ue ediante un detallado estudio en el

o ento de redactar el correspondiente proyecto6 pudiendo e?istir notables diferencias

de un caso a otro6 aun #abiendo escogido en a bos la is a solución t cnica.

El segundo ob;eti%o de la e%aluación econó ica se puede en arcar en las tareas deplanificación de una deter inada "d inistración. /e pretende entonces6 no ladeter inación de costos absolutos6 sino la co paración de diferentes soluciones6 de

anera 5ue se puedan establecer directrices de carácter general 5ue6 en cual5uier caso6deberán ser re%isadas al aterializarlas en un proyecto concreto. En este capítulo6 sepresenta una etodología de e%aluación econó ica dirigida6 lógica ente6 a estesegundo ob;eti%o. /e utilizan precios edios 5ue no constituyen ás 5ue una erareferencia6 pero 5ue sir%en para co ple entar los análisis pura ente t cnicos y danpautas para la e%aluación en un proyecto concreto.

2. Costos de construcción.

En la deter inación de los costos de construcción de una deter inada sección de fir e6se puede procede!r de dos aneras diferentes. la pri era6 5ue es la nor al en traba;osde edificación consiste en obtener los costos finales ediante la su a de los costos delos ateriales y6 por otro lado6 de los costos de la e;ecución.

*a segunda for a de deter inar los costos de construcción6 5ue es la nor al en lasobras p blicas6 parte de 5ue no #ay diferencia entre 5uien su inistra los ateriales y5uien los pone en obra. *os costos finales se obtienen en este caso co o la su a de los

correspondientes a cada una de las unidades de obra definidas en el pliego deprescripciones t cnicas


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de cada unidad de obra co o la su a de cuatro co ponentes6 cada uno de los cualesagrupa una serie de precios básicos>

• Costos de los ateriales

• Costos de la ano de obra• Costos de la a5uinaria• Costos indirectos

"l costo final obtenido co o su a del de las distintas unidades de obra

C = C 1 + C 2 - C 3

donde>C > Costo total de la sección.C 1> Costo de construcción Costo de conser%ación6 incluyendo tanto los costos de las operaciones ordinariasco o los costos de las re#abilitaciones 5ue se producen durante el período al 5ue see?tiende el análisis econó ico6 todos ellos actualizados al a o de la construcción.

C 3> alor residual de la sección al final del período al 5ue se e?tiende el análisiseconó ico y actualizado al a o de la construcción.

$ara poder su ar los diferentes costos y #allar el costo total de la sección es preciso unaactualización de los 5ue se producen en diferentes o entos. *a tasa de actualización5ue se fi;e es pues un pará etro funda ental de cálculo. /e suele traba;ar con tasas deactualización %ariando entre el ! y 1:K


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%abla 4.1. 3actores de costo

C 1C /0 /

,E C +/0R'CCI]+

Ma5uinaria

Mano de obra

MaterialesCostos indirectos

C 2 C /0 /

,E C +/ER "CI]+

peraciones ordinariasC 21

Re#abilitaciones C 22

C 3 "* R RE/I,'"* alor residual

$or otro lado6 es necesario fi;ar el período de tie po N al 5ue se e?tiende el análisiseconó ico. 'na posibilidad es to arlo igual al período de proyecto de las distintassecciones de fir e C 2 = C 21 + C 22

donde>

C 21 son los costos de conser%ación ordinaria a lo largo del período de análisis.C 22 son los costos de las re#abilitaciones u operaciones de conser%ación e?traordinarias

realizadas durante el período de análisis.

*os costos de conser%ación ordinaria C 21 pueden ser e%aluados de dos for as diferentes.

*a pri era for a consiste en estar las distintas operaciones 5ue #an de ser lle%adas acabo durante el período del proyecto6 calculando sus respecti%os costos y actualizándolosal a o de la construcción. Esta es la e;or for a si se dispone de bases de datos sobrelas necesidades reales de conser%ación ordinaria de cada sección.

*a segunda for a de e%aluar los costos de conser%ación ordinaria consiste en suponer 5ue6 en cada uno de los a os del período de análisis6 el gasto 5ue se produce por eseconcepto es un porcenta;e " del costo de construcción C 1 de la sección de 5ue se trate.$or tanto>

C 21 = #"$1 ⋅ C 1 ⋅ %&1+a'-1 + ( + &1+a' -2 ] )

/i se considera a = *

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C 21 = & ,11 . ⋅ " ⋅ C 1 '

*os %alores de " 5ue se consideran para las distintas secciones del catálogo sonrecogidos en la tabla !.2.

%abla 4.2.orcenta:es anuales de conser9ación ordinaria respecto al costo de construcción

+$%*R$ E;$ 'E$

C 22 = %/ 0 ⋅ &1+a' -0 + / 1 ⋅ &1+a' -1 + / 10 ⋅ &1+a' -10 ]

/i se considera a= *C 22 = %& ,.0⋅ / 0 ' + & ,0* ⋅ / 1 ' + & , 2 ⋅ / 10 ' ]

El %alor residual deC 3 de una sección de fir e es lo 5ue esta sección %ale al final delperíodo de análisis. /e puede e%aluar co o un porcenta;e del costo de construcciónC 1 con%eniente ente actualizado>

C 3 = % $1 ⋅ C 1 ⋅ &1+a' -2 ]

/i se considera a= *

C 3 = & , 31 ⋅ ⋅ C 1 '&ay 5ue tener en cuenta6 sin e bargo6 5ue el %alor residual depende ta bi n en granedida del costo de las operaciones de conser%ación 5ue se #ayan ido realizando a lo

largo de dic#o período de análisis.

En definiti%a6 el costo generalizado de una sección %endrá dado por la e?presiónsiguiente>

C = C 1 + #"$1 ⋅ C 1 ⋅ %&1+a'-1 + &1+a' -2 + ( + &1+a' -2 ] ) ++ #%/ 0 ⋅ &1+a' -0 ] + %/ 1 ⋅ &1+a' -1 ] + %/ 10 ⋅ &1+a' -10 ] ) - # $1 ⋅ C 1 ⋅ &1+a' -2 )

/i se considera a = *

C = C 1 + & ,11 . ⋅ " ⋅ C 1 ' + %& ,.0 ⋅ / 0 ' + & ,0* ⋅ / 1 ' + & , 2 ⋅ / 10 ' ] - & , 31 ⋅ ⋅ C 1 '

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deter inadas acciones. " %eces6 el cálculo co o tal puede no e?istir y se sustituye por un análisis e pírico del co porta iento de pa%i entos ya construidos.

2. 'n segundo ni%el es el de di ensiona iento cuyo ob;eti%o es la definición de lanaturaleza y espesor de cada capa del pa%i ento a partir de la consideración de unaserie de factores básicos> tráfico6 capacidad de soporte de la e?planada6 aterialesdisponibles6 condiciones cli áticas y otros factores. El di ensiona iento se puede lle%ar a cabo ediante todos analíticos6 basados directa ente en el cálculo6 o bien ediante

todos e píricos6 basados funda ental ente en las consideraciones pre%ias yaaludidas sobre el co porta iento de los pa%i entos.

*os todos analíticos y los e píricos tienden progresi%a ente a con%erger> ientras5ue los pri eros re5uieren de la e?periencia para una adecuada odelación y para lainterpretación de los resultados del cálculo6 los segundos se apoyan a enudo en larealización de cálculos co o contraste del análisis e pírico. $or otro lado6 debeconsiderarse 5ue actual ente el progreso en los todos de di ensiona iento está ás

ligado a la gestión de los pa%i entos 5ue a su proyecto.*os principios del di ensiona iento son aplicables tanto a los pa%i entos fle?ibles co oa los rígidos. /in e bargo6 e?isten algunas diferencias entre unos pa%i entos y otros 5uecondicionan las etodologías de di ensiona iento.

Estructural ente en los pa%i entos fle?ibles #ay un reparto relati%a ente gradual de lastensiones pro%ocadas por las cargas del tráfico. En los rígidos6 el pa%i ento es una losa5ue traba;a a fle?otracción y 5ue absorbe la casi totalidad de dic#as tensiones. En lospa%i entos fle?ibles la te peratura6 principal %ariable cli ática a considerar6 influye en larigidez de los ateriales bitu inosos6 ientras 5ue en los pa%i entos rígidos losgradientes t r icos pro%ocan defor aciones


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++−+=2/3

2

2

3

2/12

2

)()(

)1(221

2

Z

a Z

Z

a Z p

r µ

µ σ (5.2)

P a !a aplicada en un á ea ci cula . p P esi n de in'lado.a adio de la ca !a ci cula .

Z P o'undidad pa a la cual se están calculando los es'ue +os.σ Z "s'ue +o %e tical a la p o'undidad .σ r "s'ue +o o i+ontal adial a la p o'undidad . µ oe'iciente de Poisson.

"n la ecuaci n 5.1 la tensi n %e tical σ es p opo cional a la ca !a aplicada & pa a unaca !a constante los es'ue +os son 'unci n de la p o'undidad & del adio de aplicaci n dela ca !a (a). e o#se %a que mient as ma&o es la p esi n de contacto, ma&o es se án loses'ue +os ce canos a la supe 'icie & po ende, me$o es de#en se la calidad de losmate iales pa a sopo ta las solicitaciones. "n los pa%imentos, ma&o es p esiones dein'lado, e4i!en me$o es mate iales en la supe 'icie.

*a de'o maci n unita ia #a$o el cent o de la ca !a a una p o'undidad esta dada po

)2(1

r Z E µσ σ δ −=


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ustitu&endo en la ecuaci n 5.3 los %alo es de las ecuaciones 5.1 & 5.2, & pa a un %alo deµ 8 0.5, tenemos

3/222

2

)(

5,1

Z a

Z

E

pa

+=

δ


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222 /077,7)15(1=.3

5000cmkg

a P

p ===π

a) *a de'le4i n en la supe 'icie

mmcm E

pa5>,115>3,0

1000)15)(0:,7)(5,01(2)1(2 22 ==−=−=∆ µ

#) "l es'ue +o %e tical a la p o'undidad 8 0,50m se á

2

2/32

22/3

2

2 /:57,0121,0?0:,7)1

5015

(

110:,7

)1(

11 cmkg

Z a

p Z ==+

−=+

−=σ

*os pa%imentos están 'o mados po capas de di'e entes mate iales, cu&os modelos deelasticidad disminu&en con la p o'undidad, po ello que se an desa ollado di'e entesmodelos matemáticos, en los que están in%oluc ados capas con di'e entes p opiedades,

pa a calcula las tensiones & de'o maciones. Pa a el análisis anal tico de los pa%imentos sea& ido desa ollando modelos #icapa, t icapa & multicapas.

2.2 Modelo de cálculo. (Modelo elástico multicapa).

*a figura 9.2 representa el odelo ulticapa y las %ariables 5ue son necesarias para susolución. $ara el cálculo del ci iento y estructura de pa%i ento6 este odelo ate áticoper ite obtener la respuesta en tensiones y defor aciones en cada una de las capas oen su ci iento.

Estos odelos son utilizados para los estudios teóricos de los pa%i entos y son la basede los todos analíticos actuales. /e basan en el odelo de respuesta elástico

ulticapa de Aur ister6 en el 5ue se plantean las siguiente #ipótesis>

• El siste a está for ado por capas #orizontales6 paralelas entre si6 de espesoresfinitos6 indefinidas en su plano y apoyadas en un acizo se iinfinito #o og neo.

• Cada capa y el acizo se infinito son un edio elástico lineal6 #o og neo6 isótropoy continuo6 caracterizadas ecánica ente por su odulo de 4oung


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$ara la solución de estos odelos se #an desarrollados progra as de co puto 5uefacilitan los cálculos y brindan ayores posibilidades en la solución de diferentes%ariantes6 de ateriales distintos y configuración de las cargas de trafico. Mediante estosprogra as se calculan las tensiones y defor aciones 5ue se producen en %arias capasde ateriales superpuestos6 lo 5ue constituye la respuesta del pa%i ento


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Tabla 5.3

Capa tratada E


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Contenido

1. (eneralidades sobre los todos analíticos para el dise o de pa%i entos.2. Instrucción de Bir es para la Co unidad de "ndalucía. ariables de entrada.

1.1 $eriodo de proyecto.1.2 Carril de proyecto.1.3 ida de ser%icio.1.! Cli a.

2.4.1. Zonas térmicas2.4.1. Zonas Pluviométricas.

1.9 ,efinición de tra os de proyecto.1.L 0ráfico de proyecto.1.L.1 Coeficiente de e5ui%alencia de cargas.1.L.2 Esti ación de la capacidad de las secciones.1.L.3 Esti ación del coeficiente de e5ui%alencia de %e#ículos pesados.

1. Ci iento del pa%i ento1. .1 Características de suelos y ateriales.1. .2 Clasificación del ci iento.1. .3 Criterios de proyecto para el ci iento de fir e.1. .! ,isposición de suelos.

1.S Criterios de proyecto para la estructura del fir e.2.S.1 ,i ensiona iento de fir es.

2. ,i ensiona iento del ci iento del fir e.3.1. uelos & mate iales ! anula es.3.2. uelos esta#ili+ados.

3. ,i ensiona iento de fir es con pa%i ento bitu inoso.!.1. Caracterización de los ateriales del fir e.

!.1.1. 0ipos de ateriales utilizables en la estructura de fir es.!.1.2. ,efinición de pará etros críticos de fallo.

!.1. ,i ensiona iento de la estructura del fir e.

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1. eneralidades sobre los #/todos analíticos para el dise0o de pa9i#entos.

En los todos analíticos se parte de un odelo ate ático 5ue obtiene las tensiones ydefor aciones debidas a las solicitaciones esti adas7 posterior ente las tensiones ydefor aciones consideradas criticas se co paran con los %alores li ites para deter inar la %ida teórica de ser%icio y se repite el proceso para la is a estructura6 pero con %ariasdisposiciones y espesores de los ateriales6 de anera 5ue se a;uste el dise o #asta5ue la %ida de ser%icio teórica del pa%i ento coincida con la de proyecto o la supere.

E?isten di%ersos todos desarrollados para el dise o de espesores por cálculo analítico.En este capitulo se uestra el procedi iento desarrollado para la Co unidad de "ndalucía en Espa a


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• La re)ularidad super!icial presenta un índice de re)ularidad internacional"I-I#superior a en mas del +, de los (ectómetros del tramo.

1. Cli#a.

2.4.2. 4onas t é r9icas A e!ectos del pro ecto de !irmes con pavimento bituminoso se de!inen 4 /onastérmicas en !unción de las temperaturas ambientales m0 imas mínimas con loscriterios mostrados en la tabla .3

:a"la *6. Zona térmica Z 1 Z 2 Z 5 Z 4

emperatura m0 ima" + C# 6 7 5+ 6 8 5 5+ 8 6 7 5 6 9 5

emperatura mínima" + C# m 7 :; m 9 :; m 7 :; :

%"5 0e peratura a biente á?i a anual de los edios ensuales á?i osdiarios6 en


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,onde>

• IMD pa> Intensidad edia diaria de %e#ículos pesados en el carril de proyectoconsiderado en el a o de apertura del tráfico.

• CE > Coeficiente de e5ui%alencia de los %e#ículos pesados en n ero de aplicacionesdel e;e tipo6 obtenido ediante la distribución de cargas por e;e.• F > Bactor de creci iento del tráfico de %e#ículos pesados.• γ t: Coe!iciente de se)uridad en car)as.

El coeficiente de mayoraci n de la! carga! "# t $ !e determina en f%nci n de la categor&a

tr'fico de proyecto( !eg)n lo! !ig%iente! criterio!*

Carretera! de tr'fico T+ # t ,-(./

Carretera! de tr'fico T0 y T1 # t ,-(-1

Carretera! de tr'fico T- y T. # t ,-(-2

$ara deter inar IM, en el a o de apertura al tráfico deben realizarse las esti acionescorrespondientes a partir del a o del aforo *os tráficos con IM, P!::: re5uerirán estudios especiales .

El %alor deCE depende del tipo de pa%i ento a proyectar. En el caso de pa%i entofle?ible será CE \ :69

El factor de creci iento del tráfico de %e#ículos pesados se obtendrá ediante la su a

de los incre entos acu ulados de este tráfico6 respecto al a o origen de proyecto a lolargo del período de cálculo.

El tráfico de proyecto se define ediante el par de %alores dados por el n ero de e;ese5ui%alentes acu ulados y la categoría del tráfico de proyecto.

2. .1 Coeficiente de e ui9alencia de cargas.*a e5ui%alencia de un e;e pesado en n ero de e;es tipo %iene dada por la relación entrelos deterioros producidos por cada uno de ellos6 5ue se define co o da o del e;edeter inado. $ara el calculo de da o de un e;e6 se puede utilizar la siguiente e?presión>

,a o producido por el e;e \

α

0

321 ... P

P k k k a!

39


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37/91

%abla .2.


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2.D.1. Características de suelos y #ateriales.En el todo se establece la clasificación de suelos y ateriales así co o lascaracterísticas e?igibles para su utilización. /e analiza el tra o natural subyacente alpa%i ento en una profundidad de al enos de 2 . $ara clasificar los suelos y esti ar los %alores para el cálculo el ensayo de CAR serealizará con la #u edad ópti a del ensayo de $roctor nor al y una densidad del 89Kde la á?i a de $roctor nor al6 para suelos inadecuados6 arginales6 tolerables oadecuados y con la #u edad ópti a del ensayo de $roctor odificado y una densidaddel 89K de la á?i a del $roctor odificado6 para suelos seleccionados estabilizados.

*a consistencia del terreno natural y subyacente se deter inara ediante su CAR delaboratorio sobre uestras reco pactadas o con las t cnicas #abituales dereconoci iento geot cnico6 entre las 5ue se ad iten> Ensayos de penetración diná ica6/$0 o el Ensayo presio trico. *os ensayos se realizarán en período # edo6 con la

frecuencia necesaria para caracterizar las distintas for aciones y al enos 1 ensayo por Giló etro.

El índice de CAR puede ser obtenido en laboratorio o bien esti ado ediantecorrelaciones con otros ensayos geot cnicos. En este sentido el índice de CAR podráesti arse a partir de los resultados de los ensayos de /$0 utilizando las correlaciones dela tabla L.9.

%abla .>. Correlación CBR y +& %CBR Material granular Material cohesivo:.2 J 9 J 22 1: 93 129 19 1:1: 2: 192: 29 13: 3: 2:

En el proyecto se incluirá el perfil geológico geot cnico6 en el 5ue se definirán losli ites del terreno reconocido6 los grupos #o og neos de los suelos encontrados6 lacorrespondiente tra ificación del terreno natural subyacente en subtra os de al enos9:: 6 situación del ni%el freático.

2.D.2. Clasificación del ci#iento.


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La cate)oría necesaria del cimiento del pavimento ser0 !unción del tr0!ico de pro ecto.


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• Los suelos inadecuados$ mar)inales o mu susceptibles al a)ua deben estar tratados con con)lomerantes o necesitan sobre ellos suelos impermeables paraevitar la entrada de a)ua.

• Con suelos tolerables o adecuados$ el aumento del espesor de capas reduce las

tensiones en los suelos sub acentes pero apenas produce un aumento en lacapacidad de soporte del cimiento.• &n )eneral$ para !acilitar la construcción es conveniente buscar disposiciones

sencillas$ con un reducido numero de suelos distintos.• &l dise'o de las capas de asiento debe aprovec(ar al m0 imo los suelos

procedentes de las e cavaciones en obra.•


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Inadecuado o mar)inal 1 + olerable 14+

Adecuado 12+


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%abla .14.


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. 'i#ensiona#iento de fir#es con pa9i#ento bitu#inoso.El o"Deto de cBlculo de la estructura del 5avi9ento es la de


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cargas. $ara caracterizar los ateriales bitu inosos6 se tendrá en cuenta la zonacli ática donde se encuentren.

Zonas clim0ticas Z 1$ Z 2$ Z 5/e realizará el cálculo diferenciando el ódulo de las distintas capas6 considerando los%alores dados en la tabla L.1S

%abla .1@. Características #ecánicas de #e clas bitu#inosas para unate#peratura e ui9alente a 2 C.

ipo de me+cla E


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Categoría del trafico % %1 %2$ %2B % $ % B,efor ación %ertical

á?i a *os pará etros críticos de la estructura de capas delpa%i ento son los e?presados en la tabla L.22. /e alcanza el fallo del pa%i ento cuandose agota el is o por fatiga de los ateriales tras un nu ero + de aplicaciones de lasolicitud tipo.

abla .22. Par0metros críticos para el an0lisis de resultados

Capa


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En la tabla6 el %alor deσ r representa la tensión #orizontal á?i a de tracción en la fibrainferior de la capa considerada y + es el nu ero á?i o ad isible de aplicaciones decarga.

%abla .2 . eyes de fatiga para capas tratadas con conglo#erantes 8idráulicosMate ial ey de fatiga

/uelo ce ento tipo /C3 )lo!06,01(?=3,0)( < MPar −=σ /uelo ce ento tipo /C! )lo!06,01(?72,0)( < MPar −=σ

(ra%a ce ento )lo!06,01(?30,1)( < MPar −=σ &or igón co pactado y %ibrado en capa

de base. )lo!06,01(?0,3)( < MPar −=σ

a# Le es de !ati)a para capas bituminosas.*a causa as frecuente de fallo de estas capas es la e?istencia de defor acionesele%adas en su fibra inferior. /e utilizara la siguiente ley de fatiga 5ue relaciona lasdefor aciones unitarias de tracción Er 6 con el n ero + 6 ad isibles de aplicaciones decarga tipo.

< =og r lo!?272=3,01>0>3,2 −−=ε " . #

iendo *r * Ee!ormación unitaria m0 ima (ori/ontal en el !ondo de la capa bituminosa.+> +u ero á?i o de aplicaciones de carga.

Cuando la ezcla colocada no se del tipo grueso o abierto6 se aplicaran los factorescorrectores de ayo ración6 ostrados en la tabla L.2!.

%abla .24. Coeficiente de #ayoración M1.0ipo de ezcla F1A uesa o a#ie ta 1

/e idensa o densa 1.3Con bet n odificado en una dotación

superior al 89K1.9

,e alto odulo 1.1

.2 'i#ensiona#iento de la estructura del fir#e.$ara el ,i ensiona iento se siguen los siguientes pasos básicos>

1. Caracterización del ci iento del fir e. /e concidera un acizo6 sólido elásticose iinfinito.

2. ,efinición de las capas del fir e. /e deben definir el espesor y el aterialconstituyente de cada capa.

3. Calculo de los %alores críticos. Rueda ge ela doble


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cargas o ba;o ruedas6 en sentido del o%i iento delos %e#ículos o en sentidotrans%ersal a este.

!. "nálisis de los resultados. $ara cada capa y pará etro6 se aplicaran los criteriosde fallo 5ue ediante la respecti%a ley de fatiga6 se deter inara el nu ero +

á?i o ad isible de e;es e5ui%alentes. En general los criterios de análisis desdeun punto de %ista estructural6 serán los siguientes.• alor á?i o de defor ación %ertical unitaria del ci iento del fir e.• +u ero á?i o de e;es e5ui%alentes 5ue es capas de soportar la sección sin

fatigarse.

En pri er lugar se co para la defor ación %ertical en la cara superior del ci iento conlos %alores de las tablas


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Contenido

1. (eneralidades sobre los todos e píricos de di ensiona iento.2. M todo ""/&0 para el dise o de pa%i entos fle?ibles.1. ariables de entrada

2.1 ariables de tie po2.2 Caracterización del tránsito2.3 Caracterización del tránsito2.! Confiabilidad2.9 Resistencia de subrasantes.2.L +i%eles de ser%iciabilidad2. ,rena;e

3. ,eter inación del tráfico de dise o

3.1 Con%ersión de tránsito en E/"*s.3.2 Bactores e5ui%alentes de carga3.3 Bactor de ca ión3.! $rocedi iento para el calculo del +u ero de e;es acu ulados


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estudio de gran i portancia6 5ue luego sin e bargo careció de continuidad6 fue el lle%adoa cabo en la carretera + II a la salida de Madrid


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1. eneralidades sobre los #/todos e#píricos de di#ensiona#iento.

*os todos e píricos tienen en co n el siguiente procedi iento>

1. "doptan un período de dise o o tie po 5ue el pa%i ento alcanza un grado dedeterioro tal6 5ue #ace necesaria su re#abilitación estructural. $or e;e plo6 3: a os enun pa%i ento de #or igón6 2: a os en un pa%i ento nue%o con pa%i ento bitu inoso y1: a os en un refuerzo bitu inoso.

2. ,eter inación de los factores básicos de dise o>

a) aloración del tráfico de proyecto> se utiliza el n ero de %e#ículos pesados duranteun día edio6 e;es e5ui%alentes de la carga de cálculo acu ulados durante el períodode dise o6 etc. /e suelen utilizar factores de e5ui%alencia de cargas para con%ertir eln ero de ca iones en e;es e5ui%alentes a la carga tipo. En el caso de Espa a6

para un e;e tipo de 13 t se e plean factores de :69 para pa%i entos fle?ibles6 :6para pa%i entos se irrígidos y 16: para pa%i entos rígidos.

b= Caracterización de la capacidad de soporte de la e?planada> índice CAR6 ódulo dereacción F6 etc.

c= ,efinición de los ateriales nor alizados para las distintas capas del pa%i ento. /epuede #acer por referencia a unas prescripciones t cnicas generales. En el todo ""/&0 nortea ericano se e plean los deno inados coeficientes de e5ui%alenciade espesores6 representando la capacidad resistente de los ateriales ediante unn ero 5ue establece e5ui%alencias entre ateriales distintos6 %álidas sólo ba;odeter inadas condiciones.

d= Caracterización de las condiciones locales y estacionales> te peraturas6 plu%io etría6drena;e6 etc. Estas condiciones pueden tener una gran influencia en elco porta iento de los pa%i entos6 aun5ue en los todos de dise o consideran de

anera uy si plificada.

3. $resentación de la solución o soluciones6 para cada co binación posible de losfactores básicos6 en una for a propia de cada todo> ábacos6 no ogra as6 tablas ocatálogos de secciones estructurales.

El todo e pírico ás difundido es el todo ""/&0 nortea ericano6 aun5ue es

preciso indicar 5ue cual5uier todo e pírico es de difícil aplicación fuera del á bito enel 5ue #a sido desarrollado. Muc#os países o ad inistraciones de carreteras disponende su propio todo6 o adaptaciones6 o de otros creados por asociaciones t cnicas6agrupaciones de fabricantes6 etc.

En el todo se incluyen conceptos de fiabilidad6 costos totales durante la %ida deser%icio6 caracterización diná ica de los ateriales6 etc.

2. "/todo $$&6%) para el dise0o de pa9i#entos flexibles.

El pri er antecedente en el dise o de pa%i entos seg n el todo ""/&0 se tiene conel ""/& Road 0est 5ue fue un ensayo realizado sobre pa%i entos de deter inadas

características ba;o diferentes cargas en tta a6 Illinois entre 189S y 18L:. ,e estosensayos se obtu%o infor ación para la etodología de dise o de pa%i entos. "sí

91


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aparece la ""/& Interi (uide for t#e ,esign of Rigid and Ble?ible $a%e ents

?@ += lo!lo! lo!

1>,5

01: −+

++

−∆

+−++= R R M

8<

P8I

8< 8 Z @

1: 8 n ero de cargas de 1S Gips


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M 8 ódulo resiliente de Ia subrasante

El todo de la ""/&0 se organiza en las siguientes cuatro partes>

• $rincipios de proyecto y gestión de pa%i entos.• $rocedi ientos de di ensiona iento para nue%a construcción o reconstrucción depa%i entos.

• $rocedi ientos de di ensiona iento para la re#abilitación de pa%i entos e?istentes.• ,irectrices para el e pleo de todos analíticos en el proyecto y e%aluación de

secciones estructurales de pa%i ento.

.


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En el todo se reco ienda considerar un %alor de partida de !62 para los pa%i entosfle?ibles y un %alor final entre 26: y 36:6 seg n la enor o ayor i portancia de lacarretera6 para el 5ue es preciso re#abilitar el pa%i ento.

/er%iciabilidad inicial po 8 =,5 para pa%i entos rígidos po 8 =,2 para pa%i entos fle?ibles

e %icia#ilidad 'inal p t 8 2,5 o ás para ca inos uy i portantes p t 8 2,0 para ca inos de enor tránsito

.> ropiedades de los #ateriales*a %ariable 5ue se usa a5ui es el ódulo resiliente y en función de los is os seobtienen los coeficientes estructurales o de capa < a i).

En el todo se incluyen di%ersos ábacos 5ue per iten una esti ación de los %alores a ia partir del ódulo de elasticidad del aterial o bien a partir de pará etros e píricos

%abla .Materiales ai

&or igones bitu inosos :629 :6!9Aases granulares :612 :619/ubbases granulares :6:8 :61!Aases tratadas con ce ento :62: :629Aases tratadas con bet n :619 :629

Es i portante tener en cuenta 5ue se #ace referencia e?clusi%a ente a ateriales 5uecu plen las especificaciones nortea ericanas. Esta es una li itación de los todose píricos6 sólo son aplicables a otras situaciones de for a apro?i ada.

. 'rena:e"n el m-todo JJ I K los coe'icientes de capa se a$ustan con 'acto es ma&o es o meno esque la unidad pa a tene en cuenta el d ena$e & el tiempo en que las capas ! anula es estánsometidas a ni%eles de umedad p 4imos a la satu aci n. o# e este tema se a a#ladoen el cap tulo 7.

=. 'eter#inación del tráfico de dise0o

=.1 Con9ersión de tránsito en E&$ s*as diferentes cargas actuantes sobre un pa%i ento producen diferentes tensiones ydefor aciones en el is o. "de ás6 diferentes espesores de pa%i entos y diferentes

ateriales responden de diferente anera a una is a carga. Co o Ias diferentescargas producen diferentes tensiones y defor aciones en el pa%i ento6 Ias fallas serándistintas. $ara tener en cuenta esta diferencia6 el tránsito es reducido a un n ero

e5ui%alente de e;es de una deter inada carga 5ue producirán el is o da o 5ue toda Iaco posición del tránsito. Esta carga tipo seg n ""/& es de S: G+ o 1S Gips. *a

99


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con%ersión se #ace a tra% s de los factores e5ui%alentes de carga *EB < *oad E5ui%alentBactor =.

4.2 3actores e ui9alentes de carga

El concepto de con%ertir un tránsito i?to en un n ero de E/"*s de S: G+ fuedesarrollado en el Road 0est de Ia ""/& . En este ensayo se cargaron pa%i entossi ilares con diferentes configuraciones de e;es y cargas para analizar el dano producido.

"sí el factor e5ui%alente de carga o *EB es un %alor nu rico 5ue e?presa la relaciónentre la p rdida de ser%iciabilidad causada por la carga de un tipo de e;e y la producidapor el e;e standard de S: G+ en el is o e;e.

lidadse %icia#ide p- didamismala p oducenque;7

,ado 5ue cada tipo de pa%i ento responde de anera diferente a una carga 6 los *EBsca bian de acuerdo al tipo de pa%i ento. $or e;e plo6 si el punto de falla de unpa%i ento ca bia6 ta bi n lo #ace el *EB. Es así 5ue pa%i entos rígidos y fle?iblestienen diferentes *EBs y 5ue ta bi n ca bie seg n el /+


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0ánde 1!2 3162! !:: :.SS 3990ande 1L: 3962 39: 1.3S !S30ánde 1 S 3861L 2:: 2.:3 !:L

0ánde 18L !3612 1:: 2.SS 2SS2:9:


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"utos

$icG ups

tros %e#. 2 e;es y ! ruedas

Ca iones 0otal

Ca ión cDacoplado


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4.4 Calculo del +u#ero de e:es acu#ulados (E&$ s!

Pa a calcula el " J*s se utili+a la si!uiente e4p esion

E8A=! ,ADT B TK8 B >F B DD B =D B TF B 0/2


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3: 3:.: !:.9 9L.:S LL.!! 8.:L 8!.!L 113.2S 1L!.!839 39.: !8.88 3.L9 8:.32 111.!3 13S.2! 1 2.32 2 1.:2

N acto 8O(1F !) n @1 /! donde ! 8 tasa/100 y no debe ser nula. /i sta es nula6 el factor es igual alperíodo de análisis.

>. 'eter#inación de espesores

El proyectista #a de fi;ar6 para deter inados pará etros de entrada6 el deno inadon ero estructural de proyecto


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"sta ecuaci n no tiene una nica soluci n, a& muc as com#inaciones de espeso es que la pueden satis'ace , no o#stante esto se dan no mati%as tendientes a da espeso es de capasque puedan se const u das & p ote!idas de de'o maciones pe manentes po las capassupe io es más esistentes.

"n la ta#la 6.6 se dan %alo es de espeso es m nimos su!e idos pa a capas de conc etoas'áltico & #ase ! anula en 'unci n del t ánsito.

%abla .DEspesores #íni#os de concreto asfáltico y base granular + ero de E/"*s Concreto asfáltico Aase granular Menos de 9:::: 269c 1: c9:::: 19:::: 96: c 1: c19:::: 9::::: L69c 1: c9::::: 2:::::: 69c 19 c

2:::::: :::::: 86:c 19 cMás de :::::: 1:6: c 19 c

+o es práctico ni econó ico colocar capas de un espesor enor 5ue el íni ore5uerido. "de ás las capas de un cierto espesor por enci a de un íni o son ásestables. Muc#as %eces se especifica un n ero de espesor de capas para antener laestructura del pa%i ento por enci a del ní%el de congela iento o para itigar los efectosde los suelos e?pansi%os.

Muc#as reparticiones establecen los espesores íni os para trata ientos superficiales.El espesor de una capa de trata iento superficial es despreciable en lo 5ue se refiere alporcenta;e de /+ absorbido6 pero tiene gran efecto en la base y subbase ya 5ue reducela entrada de agua en la estructura del pa%i ento.

L1


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$+E-)&. 3actores e ui9alentes de carga para pa9i#entos flexible

0abla 1. $a%i entos fle?ibles6 e;es si ples6 pt \26:

Carga De;e


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0abla 3. $a%i entos fle?ibles6 e;es tríde 6 pt\26:

Carga pDe;e


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0abla !. $a%i entos fle?ibles6 e;es si ples6 pt \269

Carga De;e


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0abla 9. $a%i entos fle?ibles6 e;es tánde 6 pt \269

Carga pDe;e


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0abla L. $a%i entos fle?ibles6 e;es tríde 6 pt \269

Carga pDe;e


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0abla . $a%i entos fle?ibles6 e;es si ples6 pt \36:

Carga De;e


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0abla 8. $a%i entos fle?ibles6 e;es tríde 6 pt \36:

Carga pDe;e


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rafico 1.


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rafico 2.


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rafico .


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rafico 4. rafico de diseno. "etodo $$&6%) A

!


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Contenido1. Ecuación de dise o2. ariables de entrada

2.1. ariables de tie po.2.2. Caracterización del tránsito2.3. ,es%iación nor al estándar.2.!. Error estándar 8 . .

2.9. @ndice de ser%icio final p t y %ariación del∆ P8I 2.L. Coeficiente de drena;e2. . Coeficiente ,e tras isión de cargas .2.S. Modulo de elasticidad del #or igón6 E c

3. ,eter inación del tráfico de dise o. +u ero de e;es si ples e5ui%alentes durante elperiodo de dise o @ - > + ero pre%isto de e;es e5ui%alentes de 1SGips Espesor de pa%i ento de #or igón ,iferencia entre los índices de ser%icio inicial y final.

p t > @ndice de ser%icio final. p . > @ndice de ser%icio final. M r > Resistencia del #or igón a la fle?otracción a los 2S días.C d > Coeficiente de drena;e.L > Coeficiente de tras isión de cargas en las ;untas.

E C > Módulo de elasticidad del #or igón.F> Módulo de reacción dela subrasante.

Z R> ,es%iación nor al estándar.8 . > Error estándar co binado en la predicción del tránsito y en la %ariación del

co porta iento esperado del pa%i ento.

9

Método de la AASTHO para pavimentos rí idos

@

Bigura S.1. (ráfico de dise o. $a%i ento rígidos.


76/91

L

Bigura S.1 a. (ráfico de dise o. $a%i entos rígidos.


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1.


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%abla @. .


79/91

%abla @.>. 3actor de seguridad en el dise0o%ransito esperado en

el carril de dise0o

(#illones!

+i9el deconfiabilidad

( R# !

3actor Z r 3actor ! 3.&.

J 9 9: :6::: :639 16::9 19 9: L: :6::: :6293 :639 16:: 1623

19 3: L: : :6293 :692! :639 1623 16S33: 9: : 9 :692! :6L ! :63! 1691 16 :9: : 9 S: :6L ! :6S!1 :632 16L! 16SL

: 8: S: S9 :6S!1 16:3 :63: 16 8 26:9

2. ,ndice de ser9icio final p t y 9ariación del &IEn el todo se reco ienda considerar un %alor de partida de !69 para los pa%i entosrígidos y un %alor final entre 26: y 36:6 seg n la enor o ayor i portancia de lacarretera6 para el 5ue es preciso re#abilitar el pa%i ento. El %alor de∆ P8I , p . pt

/er%iciabilidad inicial para pa%i entos rígidos po 8 =,5

/er%iciabilidad final p t 8 2,5 o ás para ca inos uy i portantes p t 8 2,0 para ca inos de enor tránsito

2.D Coeficiente de drena:e

El %alor del coeficiente de drena;e depende de dos factores> la calidad del drena;e6 5ue%iene deter inada por el tie po 5ue tarda el agua infiltrada en ser e%acuada delpa%i ento y el porcenta;e del tie po a lo largo del a7o en 5ue el pa%i ento esta e?puestoa ni%eles de #u edad cerca de la saturación. /e reco iendan los %alo:res de las tablasS.L y S. .

%abla @. . Calidad del drena:e.Calidad del drena:e %ie#po ue tarda el agua en ser e9acuada

E?celente 2 #orasAueno 1 dia

Mediano 1 se anMalo 1 es

Muy Malo El agua no se e%acua

%abla @.D.


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2.@ Coeficiente de tras#isión de cargas $ .

Este factor tiene en cuenta la capacidad del pa%i ento de trs itir las cargas a tra%es delas discontinuidades tipo depa%i ento


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2.11 Resistencia del ci#iento.

*a capacidad de soporte de la subrasante se ide a tra% s del ódulo de reacción G


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$+E-). %ablas de factores de e ui9alencia ( E3s! para pa9i#entos rigidos.

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6 7 : > 10 11 12 13 1=2 .0002 .0002 .0002 . .0002 .0002 .0002 .0002 .0002= .002 .002 .002 .002 .002 .002 .002 .002 .0026 .011 .010 .010 .010 .010 .010 .010 .010 .010: .035 .033 .032 .032 .032 .032 .032 .032 .03210 .0:7 .0:= .0:2 .0:1 .0:0 .0:0 .0:0 .0:0 .0:012 .1:6 .1:0 .176 .175 .17= .17= .173 .173 .1731= .353 .3=6 .3=1 .33: .337 .336 .336 .336 .33616 .61= .60> .60= .601 .5>> .5>> .5>: .5>: .5>:1: 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.0020 1.55 1.56 1.57 1.5: 1.5: 1.5> 1.5> 1.5> 1.5>22 2.32 2.32 2.35 2.3: 2.=0 2.=1 2.=1 2.=1 2.=22= 3.37 3.3= 3.=0 3.=7 3.51 3.53 3.5= 3. 3.26 =.76 =.6> =.77 =.:: =.>7 5.02 5.0= 5.06 5.062: 6.5: 6.== 6.52 6.70 6.:5 6.>= 7.00 7.02 7.0=30 :.>2 :.6: :.7= :.>: >.23 >.3> >.=: >.5= >.5632 11.> 11.5 11.5 11.: 12.2 12.= 12.6 12.7 12.73= 15.5 15.0 1=.> 1 .3 15.: 16.2 16.= 16.6 16.736 20.1 1>.3 1>.2 1>.5 20.1 20.7 21.1 21.= 21.53: 25.6 2=.5 2=.3 2=.6 25.= 26.1 26.7 27.1 27.==0 32.2 30.: 30.= 30.7 31.6 32.6 33.= 3=.0 3=.==2 =0.1 3:.= 37.7 3:.0 3:.> =0.1 =1.3 =2.1 =2.7== =>.= =7.3 =6.= =6.6 =7.6 =>.0 50.= 51.6 52.==6 60.= 57.7 56.6 56.7 57.7 5>.3 61.1 62.6 63.7=: 73.2 6>.> 6:.= 6:.= 6>.= 71.2 73.3 75,3 76.:

0 ::.0 :=.1 :2.2 :2.0 :3.0 :=.> :7.= :>.: >1.7

S!


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6 7 : > 10 11 12 13 1=2 .0001 .0001 .0001 .0001 .0001 .0001 .0001 .0001 .0001= .0006 .0005 .0005 .0005 .0005 .0005 .0005 .0005 .00056 .002 .002 .002 .002 .002 .002 .002 .002 .002: .006 .006 .005 .005 .005 .005 .005 .005 .00510 .01= .013 .013 .012 .012 .012 .012 .012 .01212 .02: .026 .026 .025 .025 .025 .025 .025 .0251= .051 .0=> .0=: .0=7 .0=7 .0=7 .0=7 .0=7 .0=716 .0:7 .0:= .0:2 .0:1 .0:1 .0:0 .0:0 .0:0 .0:01: .1=1 .136 .133 .132 .131 .131 .131 .131 .13120 .216 .210 .206 .20= .203 .203 .203 .203 .20322 .31> .313 .307 .305 .30= .303 .303 .303 .3032= .=5= .==> .=== .==1 .==0 .=3> .=3> .=3> .=3>26 .62> .626 .622 .620 .61: .61: .61: .61: .61:2: .:52 .:51 .:50 .:50 .:50 .:=> .:=> .:=> .:=>30 1.13 1.13 1.1= 1.1= 1.1= 1.1= 1.1= 1.1= 1.1=32 1.=: 1.=: 1.=> 1.50 1.51 1.51 1.51 1.51 1.513= 1.>0 1.>0 1.>3 1.>5 1.>6 1.>7 1.>7 1.>7 1.>736 2.=2 2.=1 2.=5 2.=> 2.51 2.52 2.53 2.53 2.533: 3.0= 3.02 3.07 3.13 3.17 3.1> 3.20 3.20 3.21=0 3.7> 3.7= 3.:0 3.:> 3.>5 3.>: =.00 =.01 =.01=2 =.67 =.5> =.66 =.7: =.:7 =.>3 =.>5 =.>7 =.>7== 5.72 5.5> 5.67 5.:2 5.>5 6.03 6.07 6.0> 6.10=6 6.>= 6.76 6.:3 7.02 7.20 7.31 7.37 7.=1 7.=3=: :.36 :.12 :.17 :.=0 :.63 :.7> :.:: :.>3 :.>650 10.00 >.6> >.72 >.>: 10.27 10.=> 10.62 10.6> 10.73

52 11.> 11.5 11.5 11.: 12.1 12.= 12.6 12.7 12.:5= 1=.0 13.5 13.5 13.: 1=.2 1=.6 1=.> 15.0 15.156 16.5 15.> 15.: 16.1 16.6 17.1 17.= 17.6 17.75: 1>.3 1:.5 1:.= 1:.7 1>.3 1>.: 20.3 20.5 20.760 22.= 21.5 21.3 21.6 22.3 22.> 23.5 23.: 2=.062 25.> 2=.> 2=.6 2=.> 25.6 26.= 27.0 27.5 27.76= 2>.> 2:.6 2:.2 2:.5 2>.3 30.2 31.0 31.6 31.>66 3=.3 32.: 32.3 32.6 33.= 3=.= 35.= 36.1 36.56: 3>.2 37.5 36.: 37.1 37.> 3>.1 =0.2 =1.1 =1.670 ==.6 =2.7 =1.> =2.1 =2.> ==.2 =5.5 =6.6 =7.372 50.6 =:.= =7.5 =7.6 =:.5 =>.> 51.= 52.6 53.57= 57.3 5=.7 53.6 53.6 5=.6 56.1 57.7 5>.2 60.376 6=.6 61.7 60.= 60.3 61.2 62.: 6=.7 66.= 67.7

7: 72.5 6>.3 67.: 67.7 6:.6 70.2 72.3 7=.3 75.::0 :1.3 77.6 75.> 75.7 76.6 7:.3 :0.6 :2.: :=.7:2 >0.> :6.7 :=.7 :=.= :5.3 :7.1 :>.6 >2.1 >=.2:= 101. >7. >=. >=. >5. >7. >>. 102. 105.:6 113. 107. 105. 10=. 105. 107. 110. 113. 116.:: 125. 11>. 116. 116. 116. 11:. 121. 125. 12:.>0 13:. 132. 12>. 12:. 12>. 131. 13=. 137. 1=1.

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6 7 : > 10 11 12 13 1=2 .0001 .0001 .0001 .0001 .0001 .0001 .0001 .0001 .0001= .0003 .0003 .0003 .0003 .0003 .0003 .0003 .0003 .00036 .0010 .000> .000> .000> .000> .000> .000> .000> .000>: .002 .002 .002 .002 .002 .002 .002 .002 .00210 .005 .005 .005 .005 .005 .005 .005 .005 .00512 .010 .010 .00> .00> .00> .00> .00> .00> .00>1= .01: .017 .017 .016 .016 .016 .016 .016 .01616 .030 .02> .02: .027 .027 .027 .027 .027 .0271: .0=7 .0=5 .0== .0== .0=3 .0=3 .0=3 .0=3 .0=320 .072 .06> .067 .066 .066 .066 .066 .066 .06622 .105 .101 .0>> .0>: .0>7 .0>7 .0>7 .0>7 .0>72= .1=> .1== .1=1 .13> .13> .13: .13: .13: .13:26 .205 .1>> .1>5 .1>= .1>3 .1>2 .1>2 .1>2 .1>2

2: .276 .270 .265 .263 .262 .262 .262 .262 .26130 .36= .35> .35= .351 .350 .3=> .3=> .3=> 3=>32 .=72 .=6: .=63 .=60 .=5> .=5: .=5: .=5: .=5:3= .603 .600 .5>6 .5>= .5>3 .5>2 .5>2 .5>2 .5>236 .75> .75: .757 .756 .755 .755 .755 .755 .7553: .>=6 .>=7 .>=> .>50 .>51 .>51 .>51 .>51 .>51=0 1.17 1.17 1.1: 1.1: 1.1: 1.1: 1.1: 1.1: 1.1>=2 1.=2 1.=3 1.== 1.=5 1.=6 1.=6 1.=6 1.=6 1.=6== 1.73 1.73 1.75 1.77 1.7: 1.7: 1.7: 1.7> 1.7>=6 2.0: 2.07 2.10 2.13 2.15 2.16 2.16 2.16 2.17=: 2.=: 2.=7 2.51 2.55 2.5: 2.5> 2.60 2.60 2.6150 2.>5 2.>2 2.>7 3.03 3.07 3.0> 3.10 3.11 3.1152 3.=: 3.== 3.50 3.5: 3.63 3.66 3.6: 3.6> 3.6>

5= =.0> =.03 =.0> =.20 =.27 =.31 =.33 =.35 =.3556 =.7: =.6> =.76 =.:> =.>> 5.05 5.0: 5.0> 5.105: 5.57 5.== 5.51 5.66 5.7> 5.:7 5.>1 5.>= 5.>560 6.=5 6.2> 6.35 6.53 6.6> 6.7> 6.:5 6.:: 6.>062 5.=3 7.23 7.2: 7.=> 7.6> 7.:2 7.>0 7.>= 7.>76= :.5= :.2: :.32 :.55 :.:0 :.>7 >.07 >.13 >.1666 >.76 >.=6 >.=: >.73 10.02 10.2= 10.37 10.== 10.=:6: 11.1 10.: 10.: 11.0 11.= 11.6 11.: 11.> 12.070 12.6 12.2 12.2 12.5 12.: 13.2 13.= 13.5 13.672 1=.3 13.: 13.7 1=.0 1=.5 1=.> 15.1 15.3 15.57= 16.1 15.5 15.= 15.7 16.2 16.7 17.0 17.2 17.376 1:.2 17.5 17.3 17.6 1:.2 1:.7 1>.1 1>.3 1>.57: 20.= 1>.6 1>.= 1>.7 20.3 20.> 21.= 21.7 21.:

:0 22.: 21.> 21.6 21.> 22.6 23.3 23.: 2=.2 2=.=:2 25.= 2=.= 2=.1 2=.= 25.0 25.: 26.5 26.> 27.2:= 2:.3 27.1 26.7 27.0 27.7 2:.6 2>.= 2>.> 30.2:6 31.= 30.1 2>.6 2>.> 30.7 31.6 32.5 33.1 33.5:: 3=.: 33.3 32.: 33.0 33.: 3=.: 35.: 36.6 37.1>0 3:.5 36.: 36.2 36.= 37.2 3:.3 3>.= =0.3 =0.>

SL


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6 7 : > 1, 11 12 13 1=2 .0002 .0002 .0002 .0002 .,,,2 .0002 .0002 .0002 .0002= .003 .002 .002 .002 .,,2 .002 .002 .002 .0026 .012 .011 .010 .010 .,1, .010 .010 .010 .010: .03> .035 .033 .032 .,32 .032 .032 .032 .032

10 .0>7 .0:> .0:= .0:2 .,-1 .0:0 .0:0 .0:0 .0:012 .203 .1:> .1:1 .176 .1 5 .17= .17= .173 .1731= .376 .360 .3=7 .3=1 .33- .337 .336 .336 .33616 .63= .623 .610 .60= . ,1 .5>> .5>> .5>> .5>:1: 1.00 1.00 1.00 1.00 1.,, 1.00 1.00 1.00 1.0020 1.51 1.52 1.55 1.57 1.5- 1.5: 1.5> 1.5> 1.5>22 2.21 2.20 2.2: 2.3= 2.3- 2.=0 2.=1 2.=1 2.=12= 3.16 3.10 3.22 3.36 3.!5 3.50 3.53 3.5= 3.5526 =.=1 =.26 =.=2 =.67 !.-5 =.>5 5.01 5.0= 5.052: 6.05 5.76 5.>2 6.2> . 1 6.:1 6.>2 6.>: 7.0130 :.16 7.67 7.7> :.2: -. / >.1= >.35 >.=6 >.5232 10.: 10.1 10.1 10.7 11.! 12.0 12.3 12.6 12.73= 1=.1 13.0 12.> 13.6 1!. 15.= 16.0 16.= 16.536 1:.2 16.7 16.= 17.1 1-.3 1>.5 20.= 21.0 21.33: 23.1 21.1 20.6 21.3 22. 2=.3 25.6 26.= 27.0=0 2>.1 26.5 25.7 26.3 2 ./ 2>.> 31.6 32.> 33.7=2 36.2 32.> 31.7 32.2 3!., 36.3 3:.7 =0.= =1.6== ==.6 =0.= 3:.: 3>.2 !1., =3.: =6.7 =>.1 50.:=6 5=.5 =>.3 =7.1 =7.3 !/.2 52.3 55.> 5>.0 61.==: 66.1 5>.7 56.> 56.: 5-. 62.1 66.3 70.3 73.=

50 7>.= 71.7 6:.2 67.: /. 73.3 7:.1 :3.0 :7.1

S


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