resumen ejecutivo método de kansas
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RESUMEN EJECUTIVO
CURSO: DISEÑO DE PAVIMENTOS
TEMA: METODO DE KANSAS
DOCENTE: ING NEPTON D. RUIZ SAAVEDRA
INTEGRANTES: ARMENGOL CARPIO JENNESY ARTEAGA RAMIREZ JUAN LUIS BOCANEGRA ALFARO LUIS
MÉTODO DE KANSAS
- La prueba triaxial se recomienda ejecutarla con
muestras cilíndricas saturadas, de 2,8 pulgadas de
diámetro por 8 pulgadas de alto, o con muestras de
5”x 14” cuando el material es grueso, es decir,
cuando tiene partículas mayores de 3/8”.
- En este método, la prueba triaxial es empleada
para determinar los módulos de deformación del
material, basándose en la curva “esfuerzo -
deformación”.
- Al hacer la prueba, se recomienda que la carga
lateral sea aplicada por medio de glicerina a presión.
La aplicación de la carga vertical, debe hacerse a una
velocidad de 0,005 pulgadas por minuto para las
muestras pequeñas y de 0,01 pulg. /minuto para las
muestras grandes. La prueba se continúa hasta que
se haya obtenido una deformación de 0,2”.
PRUEBA TRIAXIAL DE KANSAS
Este método se utiliza en el diseño de
pavimentos flexibles.
Se basa en los resultados de ensayos
triaxialesrealizados en cada uno de los componentes
de la estructura vial – subrasante, subbase, base y
capa de rodadura.
La prueba mide el módulo de deformación
de los suelos, que se define como la pendiente de la
curva “esfuerzo-deformación”; el espécimen utilizado
en la cámara TRIAXIAL es grande de 10 cm de
diámetro).
1. MODULO DE DEFORMACION:
El modulo de deformación Es del terreno de
fundación es obtenido de la respectiva curva
“esfuerzo - deformación”. Las deformaciones son
medidas mediante extensómetros dispuestos
convenientemente.
Como el modulo de deformación varia para,
diferentes cargas laterales, se sugiere ejecutar la
prueba triaxial aplicando una presión lateral
constante de 1,4 Kg/cm2 (20 lb/pulg2). Sin embargo,
si se desea se puede ejecutar esta prueba bajo
diferentes presiones laterales (se recomienda 10
lb/pulg2 y 30 lb/pulg2). En tal caso, se tomara el valor
promedio de los módulos obtenidos.
2. INTENSIDAD DE TRANSITO:
La carga legal máxima, en el Estado de
Kansas así como en la mayoría de los que integran
los Estados Unidos, es de 18.000 libras por eje, o sea
de 9.000 lb, por rueda. Generalmente esta carga por
rueda está repartida sobre llantas dobles.
Considerando la repetición de cargas como
una función de la intensidad del tránsito, se han
sugerido los siguientes coeficientes:
3. AREA DE CONTACTO:
El área de contacto de llanta, se supone circular e
igual a:
A=( Carga porruedapresiónde inflado )4. PRECIPITACION ANUAL:
Uno de los factores que se toma en
consideración, es la mayor o menor saturación del
terreno de fundación a causa de la precipitación
anual del lugar. Con este fin, se han preparado los
coeficientes de saturación que se indican a
continuación, para diferentes precipitaciones anuales.
5. CALCULO DEL ESPESOR DE UN
PAVIMENTO:
Una vez determinados los valores de Es, así como los
coeficientes m y n, el cálculo del espesor de un
pavimento podrá hacerse por medio de la formula.
La expresión que relaciona la carga por rueda, el área
de contacto de llanta, los módulos de deformación
del terreno de fundación, sub-base y capa de
rodamiento y los coeficientes m y n, con el espesor
del pavimento, es la siguiente:
INTENSIDAD DE
TRÁNSITO
(N° DE VEH./DÍA)
COEF. TRÁNSITO
m
1500 ó más 1
900 a 1500 5/6
300 a 900 2/3
50 a 300 1/2
PRECIPITACION MEDIA
ANUAL COEF. DE
SATURACIÓN
(n)Pulgadas Milímetros
35 - 45 809 - 1140 1.0
30 - 34,9 770 - 880 0.9
25 - 29,9 640 - 760 0.8
20 - 24,9 510 - 630 0.7
15 - 19,9 380 - 500 0.6
T=√( 3∗P∗m∗n2∗π∗E s∗S )
2
−a2∗3√( E sE p )
Donde:
T = Espesor total del Pavimento.
P = Carga por rueda.
m = Coeficiente de transito.
n = Coeficiente de saturación.
S = Deflexión máxima permisible
(generalmente se toma 0,1”).
Es = Módulo de deformación del terreno
de fundación o sub-base.
Ep = Módulo de deformación de la capa
de rodamiento.
a = Radio del área de contacto,
supuesta circular.
El valor de Ep podría determinarse directamente de la
curva “esfuerzo - deformación”, ejecutando pruebas
triaxiales con muestras de las mezclas bituminosas a
emplearse; pero, generalmente, se toma para Ep el
valor de 1.050 kg/cm2 (15.000 lb/pulg2).
Para los cálculos de espesores de base se
recomienda emplear la siguiente fórmula:
T b=(T−T p )∗3√( EpEb )
Siendo:
Tb = Espesor de la base.
Tp = Espesor de la capa de rodamiento.
Ep = modulo de deformación de la capa de
rodamiento.
Eb = modulo de deformación de la base.
EJEMPLO:
Se construye una carretera en un lugar donde la
precipitación anual es de 650mm, para un tránsito
de1,000 vehículos diarios y una carga por rueda de
4,000kilogramos con un radio de área de contacto de
15cm2.Los módulos de deformación son los
siguientes:
a) Del material de fundación 120kg/cm2
b) Del material de la base 400 kg/cm2
c) Del material de la capa de rodamiento 1,050
kg/cm2
Solución:
La deformación permisible se supone de 0.1”, y el
área cargada de 710 cm2 los coeficientes de tránsito
y saturación serán:
m= 5/6
3.P.m.n= 3x4,000x5/6x0.8= 8,000
2πEs S= 2x3.14x120x0.254= 190
A= 15 cm
Es/Ep= 120/1,050 = 0.114
Luego:
T=√( 8000191.51 )
2
−225∗3√0.114=19. 07cm=¿
- Si colocamos la mezcla bituminosa directamente
encima de la sub-rasante, necesitaríamos una capa
de rodamiento de 19 centímetros de espesor. Pero,
como generalmente los espesores de las capas de
rodamiento, para este tipo de carretera, varían entre
dos a tres pulgadas, veamos que el espesor de la
base granular necesitaríamos si colocamos, por
ejemplo, una capa de rodamiento Tpde 2.5” (6.4cm)
de espesor: El espesor Tpde la base seria:
T b=(T−T p )∗3√( EpEb )
3√( EpEb )=3√( 1050400 )=1.35
Tb = (19.2-6.4)1.35 = 17.3 cm.
El espesor total combinado seria:
17.3 + 6.4 = 23.7 cm
En el gráfico de la figura IV-26 se indican varias
curvas para determinar T del pavimento,
considerando una flexión máxima S=0.1” y para zona
lluviosa (n=1.0).
T- ESPESOR DEL PAVIMENTO (Ep= 15000
lb/pulg2) EN PULGADAS
Figura IV.26. – Diagrama para cálculo de espesor de
pavimentos n= 1.0 y S= 0.1”.