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CONTRATO DE CONSULTORIA No MC-915.104.10.03.2013

CONSULTORÍA “CONSULTORIA PRECIO GLOBAL FIJO SIN FORMULA DE

REAJUSTE,PARA LA ELABORACION DE LOS ESTUDIOS Y DISEÑOS DE

ALGUNOS ELEMENTOS DE INFRAESTRUCTURA DEL SISTEMA INTEGRADO DE

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

DEPARTAMENTO DEL VALLE EN LOS CORREDORES PRETRONCALES Y

ALIMENTADORES II, SECTOR 2”

CARRERA 27 ENTRE CALLE 121 Y CALLE 126

ESTUDIO GEOTECNICO Y DISEÑO DE PAVIMENTOS

SIETE LTDA.

Santiago de Cali

2015

1

TABLA DE CONTENIDO

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

CARRERA 27 ENTRE CALLES 121 Y 126 ................................................................................... 4-1 4.1

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

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

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

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

2

Carrera 27 entre Calles 121 y 126................................................................................... 6-3 6.2.1

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

Carrera 27 entre Calles 121 y 126 ................................................................................... 6-7 6.3.1

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

Carrera 27 entre Calles 121 y 126 ................................................................................... 6-8 6.4.1

RESUMEN DE ESPESORES PARA CADA UNA DE LAS VIAS EN ESTUDIO ......................... 6-12 6.5

Resumen espesores estructura actual Carrera 27 entre Calles 121 y 126 ................. 6-12 6.5.1

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

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

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

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

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

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

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

Deflexiones Carrera 27 entre Calles 121 y 126 _________________________________ 7-6 7.3.3.1

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

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

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

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

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

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

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

DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE EJES EQUIVALENTES DE 8.2 TONELADAS PARA 8.5

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

Carrera 27 entre Calles 121 y 126.................................................................................... 8-7 8.5.1

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

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

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

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

3

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

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

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

Subrasante ______________________________________________________________ 9-4 9.2.4.1

Subbase granular _________________________________________________________ 9-6 9.2.4.2

Base Granular ___________________________________________________________ 9-7 9.2.4.3

Capa Asfáltica ___________________________________________________________ 9-8 9.2.4.4

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

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

Carrera 27 entre Calles 121 y 126 ................................................................................. 9-11 9.3.1

Carrera 27 entre Calles 126 y 121 Alternativa con Asfalto Normalizado _____________ 9-11 9.3.1.1

Carrera 27 entre Calles 126 y 121 Alternativa con Asfalto Modificado _______________ 9-16 9.3.1.2

Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Tramo en afirmado ___________________________ 9-21 9.3.1.3

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

PRESUPUESTO PAVIMENTO NUEVO CARRERA 27 ENTRE CALLES 121 Y 126 CALZADA SUR10.1

10-2

PRESUPUESTO MANTENIMIENTO CARRERA 27 ENTRE CALLES 126 Y 121 CALZADA NORTE10.2

10-3

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

ANEXOS.

Anexo No. 1 Resultados de Laboratorio

Anexo No. 2 Ubicación de apiques para las vías

Anexo No. 3 Memoria de cálculo Alternativa con geomalla.

Anexo No. 4 Programa de mantenimiento preventivo y periódico del pavimento.

Anexo No. 5 Registro Fotográfico

Anexo No. 6. Plano de intervención Pavimento.

4

INDICE DE TABLAS

Tabla 4.1 Evaluación funcional Carrera 27 entre Calles 126 y 121 ............................................ 4-2

Tabla 4.2 Evaluación funcional Carrera 27 entre Calles 121 y 126 ............................................ 4-2

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

Tabla 6.1 Resumen Tabla % CBR Carrera 27 entre Calles 121 y 126 ...................................... 6-7

Tabla 6.2 Resumen Tabla % CBR Carrera 27 entre Calles 126 y 121 ...................................... 6-7

Tabla 6.3 Resumen Tabla Espesores Carrera 27 entre Calles 121 y 126 ............................... 6-12

Tabla 6.4 Resumen Tabla Espesores Carrera 27 entre Calles 126 y 121 ............................... 6-12

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

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

Tabla 7.3 Cartera cálculo Deflexión Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Carril derecho ........... 7-6

Tabla 7.4 Cartera cálculo Deflexión Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Carril izquierdo ......... 7-7

Tabla 7.5 Resumen Deflectometria para cada una de las vías Pretroncales ............................ 7-8

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

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

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

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

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

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

4

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

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

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

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

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

Tabla 8.11 Calculo de ejes equivalentes de 8.2 toneladas en el carril de diseño Carrera 27

entre Calles 121 y 123.................................................................................................................. 8-8


entre Calles 123 y 126.................................................................................................................. 8-9

Tabla 8.13 Resumen Número de ejes equivalentes de 8.2 toneladas, para la Vía. .................. 8-9

5

Tabla 9.1 Resumen tránsito de diseño vías Pretroncales en Ejes equivalentes ....................... 9-3

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

Tabla 9.3 Valores de CBR de diseño para las diferentes Pretroncales ..................................... 9-5

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

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

Tabla 9.6 Determinación de espesores para Carrera 27 entre calles 126 y 121 Alternativa

asfalto normalizado periodo 7 años. .......................................................................................... 9-12

Tabla 9.7 Chequeo esfuerzos y deformaciones para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 periodo

7años .......................................................................................................................................... 9-12

Tabla 9.8 Determinación de espesores para Carrera 27 entre calles 126 y 121 Asfalto

Normalizado periodo 5 años. ..................................................................................................... 9-13

Tabla 9.9 Chequeo esfuerzos y deformaciones para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 Asfalto

Normalizado, periodo 5 años ..................................................................................................... 9-14


Normalizado, periodo 3 años. .................................................................................................... 9-15


Normalizado, periodo 3 años ..................................................................................................... 9-15

Tabla 9.12 Determinación de espesores para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 con asfalto

modificado periodo 7 años ........................................................................................................ 9-16

Tabla 9.13 Chequeo esfuerzos y deformaciones para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 con

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

Tabla 9.14 Determinación de espesores para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 asfalto

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

Tabla 9.15 Chequeo esfuerzos y deformaciones para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 asfalto


Tabla 9.16 Determinación de espesores para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 Asfalto

modificado periodo 3 años ........................................................................................................ 9-19



Tabla 9.18 Determinación de espesores para Carrera 27 entre calles 121 y 126 periodo 10

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

6

Tabla 9.19 Chequeo esfuerzos y deformaciones para Carrera 27 entre Calles 121 y 126

periodo 10 años .......................................................................................................................... 9-22

Tabla 9.20 Resumen estructuras de pavimento propuestas para construcción pavimento nuevo.

.................................................................................................................................................... 9-23

Tabla 9.21 Resumen estructuras de pavimento propuestas para mantenimiento de pavimentos.

.................................................................................................................................................... 9-23

Tabla 10.1 Alternativa 1. Construcción pavimento nuevo convencional Carrera 27 entre calles

121 y 126 calzada sur ................................................................................................................ 10-2

Tabla 10.2 Alternativa 2. Construcción pavimento nuevo con geomalla Carrera 27 entre calles

121 y 126 calzada sur ................................................................................................................ 10-2

Tabla 10.3 Alternativa 1. Mantenimiento capas superficiales diseño 7 años ......................... 10-3



Tabla 10.6 Resumen comparativo de presupuesto por m2 construcción pavimento nuevo .. 10-4

Tabla 10.7 Resumen presupuesto M2 mantenimiento capas superficiales .............................. 10-4

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

Tabla 11.2 Estructuras típicas de pavimento existentes para las calzadas del corredor

Pretroncal ................................................................................................................................... 11-3

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

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

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

Tabla 11.5 Resumen alternativas propuestas para Estructura de Pavimento nueva vías en

afirmado ...................................................................................................................................... 11-5

Tabla 11.6 Resumen alternativas propuestas para sustitución capas superiores calzada

Pavimentada. .............................................................................................................................. 11-7

Tabla 11.7Comparativo precio por m2 construcción pavimento nuevo .................................... 11-9

Tabla 11.8Comparativo precio por m2 Mantenimiento capas superficiales ............................. 11-9

7

INDICE DE FIGURAS

Figura 6.1 Ubicación de las vías para trabajo de campo ............................................................ 6-2

Figura 6.2 Curvas Límites de Atterberg Carrera 27 entre Calles 121 y 126 lado occidental ..... 6-3

Figura 6.3 Carta de Plasticidad Carrera 27 entre Calles 121 y 126 lado occidental .................. 6-4

Figura 6.4 Curvas Límites de Atterberg Carrera 27 entre Calles 121 y 126 lado oriental .......... 6-5

Figura 6.5 Carta de Plasticidad Carrera 27 entre Calles 121 y 126 lado oriental ....................... 6-6

Figura 6.6 Perfiles estratigráficos Carrera 27 entre Calles 121 y 126 ....................................... 6-8

Figura 6.7 Perfiles estratigráficos Carrera 27 entre Calles 121 y 126 ....................................... 6-9

Figura 6.8 Estructura de pavimento típica Carrera 27 entre Calles 121 y 126 .......................... 6-9

Figura 6.9 Perfiles estratigráficos Carrera 27 entre Calles 126 y 121 ..................................... 6-10

Figura 6.10 Perfiles estratigráficos Carrera 27 entre Calles 126 y 121 ................................... 6-10

Figura 6.11 Estructura de pavimento típica Carrera 27 entre Calles 126 y 121 ...................... 6-11

Figura 7.1 Perfil deflectométrico Carrera 27 entre Calles 121 y 126 carril derecho .................. 7-7

Figura 7.2 Perfil deflectométrico Carrera 27 entre Calles 121 y 126 carril izquierdo ................ 7-8

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

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

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

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

Figura 9.3 Estructura de pavimento diseñada Carrera 27 entre Calles 126 y 121 con asfalto

normalizado Periodo 7 años....................................................................................................... 9-13

Figura 9.4 Estructura de pavimento diseñada Carrera 27 entre Calles 126 y 121 Asfalto

Normalizado, Periodo 5 años ..................................................................................................... 9-14

Figura 9.5 Estructura de pavimento diseñada Carrera 27 entre Calles 126 y 121 Periodo 3 años

.................................................................................................................................................... 9-16

Figura 9.6 Estructura de pavimento Carrera 27 entre Calles 126 y 121 con asfalto modificado

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

Figura 9.7 Estructura de pavimento diseñada Carrera 27 entre Calles 126 y 121 asfalto




8

Figura 9.9 Estructura de pavimento diseñada Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Periodo 10

años ............................................................................................................................................ 9-22

Figura 9.10 Estructura de pavimento diseñada Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Periodo 10

años alternativa con geomalla ................................................................................................... 9-23

Figura 11.1 Estructura de pavimento recomendada Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Calzada

Sur. ............................................................................................................................................. 11-6

Figura 11.2 Estructura de pavimento recomendada para mantenimiento Carrera 27 entre Calles

126 y 121 Calzada Norte. ........................................................................................................... 11-8

9

INTRODUCCION

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

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

diseños de algunos elementos de infraestructura del sistema integrado de transporte

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

los corredores pretroncales y alimentadores II, Sector 2 correspondiente a: Carrera 27

entre Calles 121 y 126. El presente documento contiene todo lo referente a los Diseños

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

suministrados.

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

correspondiente a los parámetros generales de estudios y diseños para corredores

pretroncales y alimentadores.

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

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

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

deflectométrica, evaluación de tránsito para posteriormente conjugar todas estas

variables y plantear soluciones de rehabilitación, mantenimiento o reconstrucción según

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

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

AASHTO-93 verificada con métodos racionales.

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

contratado.

|

1-1

DESCRIPCION DEL PLAN DE TRABAJO Y PLAN DE ESTUDIO 1.

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

diferentes disciplinas que conforman el proyecto, desarrollándose en las siguientes

etapas:

RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN EXISTENTE 1.1

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

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

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

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

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

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

complemento del tránsito.

RECORRIDO INICIAL. 1.2

Se hizo un recorrido inicial para el conocimiento general de todos los corredores que

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

punto de vista geológico para establecer posteriormente la geotecnia requerida.

INSPECCIÓN VISUAL 1.3

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

vista funcional, determinando sectores de afirmado, sectores próximos a deteriorarse y

sectores en buen estado, representándoles con color rojo, amarillo y verde

respectivamente. No obedece esta actividad a una metodología tipo Invias, por el

1-2

método Vizir, ya que el alcance se enfoca a dar soluciones con base en un presupuesto

preestablecido, y según dicha metodología, se tendrían condiciones críticas para todos

los corredores.

EXPLORACIÓN DE CAMPO 1.4

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

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

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

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

el campo como en laboratorio.

ENSAYOS DE LABORATORIO. 1.5

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

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

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

ESTUDIO DE TRÁNSITO 1.6

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

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

promedios diarios y la composición vehicular de los diferentes vehículos comerciales

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

toneladas para pavimento flexible.

1-3

ESTUDIO TOPOGRÁFICO 1.7

Con base en tecnologías de punta, se hace el levantamiento topográfico de todos los

corredores, tanto planimétricamente como altimétricamente, información requerida para

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

propuesta para el corredor.

DISEÑO GEOMÉTRICO 1.8

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

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

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

CONCATENACION DE DISCIPLINAS 1.9

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

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

requerimientos de los términos de referencia.

EVALUACIÓN ECONÓMICA 1.10

Establecidas las soluciones de mejoramiento, mantenimiento o rehabilitación se

procede a la evaluación económica de cada una de ellas y a recomendar la más

adecuada.

|

2-1

OBJETIVOS Y ALCANCE 2.

OBJETIVO GENERAL 2.1

Diseñar para esta via que conforma el Grupo de Pretroncales, soluciones de

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

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

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

período establecido para la vida útil del pavimento.

OBJETIVOS ESPECIFICOS 2.2

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

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

subrasante y definir la estructura de pavimento más adecuada.

- Analizar geotécnicamente este corredor, para poder establecer posibles

problemas de tipo constructivo durante el desarrollo del contrato.

- Optimizar los recursos económicos para establecer soluciones que devuelvan la

funcionalidad a la vía actual y que paralelamente correspondan a intervenciones

que aprovechen al máximo los materiales remanentes existentes en el corredor

analizado.

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

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

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

recomendaciones desde el punto de vista técnico-económico.

2-2

ALCANCE GENERAL DEL ESTUDIO 2.3

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

pavimento requeridos para las zonas que actualmente se encuentran en afirmado,

como es el caso de la Carrera 27 calzada Norte, se busca plantear soluciones de

mantenimiento o refuerzo para las calzadas existentes en pavimento asfáltico.

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

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

de tránsito, condiciones geológicas de la zona, etc.

|

3-1

GEOLOGIA DE LA ZONA 3.

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

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

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

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

establecen claramente las diferentes unidades geológicas de la ciudad.

GEOLOGIA SUPERFICIAL 3.1

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

zona oeste y una zona oriental que corresponde en este informe a la Carrera 27.

Teniendo en cuenta el citado estudio, a continuación se describen las zonas

geotécnicas encontradas según el Estudio de Microzonificación Sismica de la ciudad de

Cali.

Zona de Llanura Aluvial 3.1.1

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

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

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

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

normalmente consolidado de compacidad suelta a medianamente compacta, que en

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

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

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

La via que tenemos en el sector de Aguablanca, Carrera 27, presenta este tipo de

condición geológica.

3-2

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

principalmente por MH suprayaciendo a SM, donde cerca del 30% de las muestras

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

La humedad natural varía entre 30 Y 110% con un valor promedio del 63%. El límite

plástico se sitúa entre el 10 y 50% con valores representativos del 40%. Los indices de

plasticidad varían entre 10 y 70% con un valor promedio de 30%. Estos suelos son

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

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

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

de 50 golpes/pie.

|

4-1

EVALUACION FUNCIONAL 4.

Para la realización de la evaluación funcional de este corredor vial, no se tomó las

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

de un pavimento, mostrando en condiciones críticas un pavimento que pueda no

requerir una rehabilitación total sino posiblemente tan solo un refuerzo.

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

presupuesto preexistente, se plantea realizar una evaluación funcional, catalogando

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

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

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

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

ningun tipo de intervención.

Para esta via se hizo un recorrido o inspección visual a pie, identificando las zonas

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

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

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

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

se indica en los siguientes cuadros.

CARRERA 27 ENTRE CALLES 121 Y 126 4.1

Este corredor corresponde a una doble calzada, encontrándose con pavimento la

calzada norte, y con cierto grado de deterioro, mientras que la calzada sur se encuentra

en afirmado, con niveles muy superiores a las viviendas actuales por lo que se debe

considerar un cajeo adicional para garantizar que las aguas de la vía no vayan a afectar

las viviendas aledañas.

4-2

En las siguientes tablas se indica el resumen de la evaluación funcional por cada

calzada.

Tabla 4.1 Evaluación funcional Carrera 27 entre Calles 126 y 121

Tabla 4.2 Evaluación funcional Carrera 27 entre Calles 121 y 126

La Carrera 27 entre Calles 126 y 121 se encuentra en afirmado, por lo que su

evaluación funcional es crítica, siendo toda en color rojo.

La Carrera 27 entre Calles 121 y 126, a pesar de estar pavimentada y funcionalmente

permite el tránsito vehicular sin problema, ya presenta deterioro a nivel de la carpeta

asfáltica, con fisuras en bloque, desgaste, parcheos sucesivos, y fisuras longitudinales

también producto de efecto de los árboles del separador central.

ESTADO INICIA TERMINALONGITUD

(m)ANCHO (m)

AREATOTAL

(m2)

% DEL AREA

TOTAL

Calle 126 Calle 121 435 7,2 3132 100,0

TOTALES 3132

INICIA TERMINALONGITUD

(m)ANCHO (m)

AREATOTAL

(m2)ESTADO OBSERVACION

VER FOTO

No.

% AFECTACION

DEL AREA TOTAL

CLL 121 CLL 122 93 7,2 669,6Fisuras en bloque,

desgaste, basches1 21,1

CLL 122 CLL 123 115 7,2 828 Desgaste parcheos, fisuras 2 26,1

CLL 123 CLL 124 114 7,2 820,8 Desgaste, FL 25,9

CLL 124 CLL 126 119 7,2 856,8Desgaste gral, fisuras por

efecto de los arboles3 y 4 27,0

441 3175,2 100,0

ESTADOLONGITUD

(m)ANCHO (m)

AREATOTAL

(m2)

% DEL AREA

TOTAL

0 7,2 0 0,0

0 7,2 0 0,0

441 7,2 3175,2 100,0

TOTALES 3175,2 100,0

|

5-1

INVENTARIO OBRAS DE DRENAJE Y OBRAS DE ARTE 5.

Para esta vía que conforma las vías pretroncales de los corredores proyectados, cuenta

con sumideros, como obras de drenaje superficial, más no se evidenció la presencia de

filtros longitudinales en la zona de los separadores centrales.

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

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

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

encontradas en este corredor vial

Tabla 5.1 Inventario de obras de drenaje y obras de arte

VIA TOTAL SUMIDEROS

Carrera 41B entre Calles 36 y 57 48


Carrera 27 entre Calles 121 y 126 6


Calle 72U entre Carreras 28D y 27 19

Calle 72U entre Carreras 27 y 28D 4

Calle 84 entre Transversal 103 y Carrera 26C 2

Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103 0

Via La Sirena (Alcantarillas) 4

Via Polvorines 0

VIA TOTAL SUMIDEROS





Calle 72U entre Carreras 28D y 27 19

Calle 72U entre Carreras 27 y 28D 4

Calle 84 entre Transversal 103 y Carrera 26C 2

Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103 0

Via La Sirena (Alcantarillas) 4

Via Polvorines 0

|

6-1

EVALUACIÓN GEOTÉCNICA 6.

DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO DE CAMPO 6.1

Para los trabajos de campo, se efectuaron un total de catorce apiques para todo el

corredor vial que corresponde al proyecto de la Elaboracion de los Estudios y Diseños

de algunos elementos de la Infraestructura del Sistema Integrado de Transporte

Masivo SITM-MIO, cuya ubicación se muestra en la Figura 6.1 y se tomaron en total

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

profundidad.

Se buscó distribuir los apiques, de tal forma que se representara la vía para el diseño

de la estructura de pavimento.

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

variación en la estratigrafía.

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

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

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

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

condiciones de consistencia y demás observaciones que considere convenientes para

conocer apropiadamente el suelo.

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

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

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

apiques el corredor vial.

6-2

Figura 6.1 Ubicación de las vías para trabajo de campo

Kr 27 Cll 121 y 126

6-3

ENSAYOS DE LABORATORIO 6.2

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

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

de Atterberg para clasificación y granulometría.

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

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

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

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

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

material granular existente.

Carrera 27 entre Calles 121 y 126 6.2.1

Figura 6.2 Curvas Límites de Atterberg Carrera 27 entre Calles 121 y 126 lado occidental

6-4

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

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

plasticidad. Se observa valores de límite líquido son elevados, superiores al 50%,

indicando suelos de alta compresibilidad. Los Indices de plasticidad variables entre 25

y 30%. La humedad natural del suelo se encuentra cercana al límite plástico, indicando

un suelo en estado semiplástico.

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

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

suelos son predominantemente de tipo limosos de alta compresibilidad que clasifican

como MH.

Figura 6.3 Carta de Plasticidad Carrera 27 entre Calles 121 y 126 lado occidental

6-5

Figura 6.4 Curvas Límites de Atterberg Carrera 27 entre Calles 121 y 126 lado oriental

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

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

plasticidad. Se observa valores de límite líquido son elevados, superiores al 50%,

indicando suelos de alta compresibilidad. Los Indices de plasticidad variables entre 15

y 30%. La humedad natural del suelo se encuentra cercana al límite plástico, indicando

un suelo en estado semiplástico.

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

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

suelos son predominantemente de tipo limosos de alta compresibilidad que clasifican

como MH.

6-6

Figura 6.5 Carta de Plasticidad Carrera 27 entre Calles 121 y 126 lado oriental

Del análisis realizado geotécnicamente a la Carrera 27 en ambas calzadas, se

concluye que el suelo predominante corresponde a limos de alta compresibilidad

tipo MH, presentando características geotécnicas muy similares entre ellas.

DETERMINACIÓN DEL CBR DE DISEÑO 6.3

Se tomaron seis muestras inalteradas en molde de CBR las cuales se ensayaron con

humedad natural y en condiciones de saturación, luego de cuatro días de inmersión en

agua, midiéndose la expansión registrada por la muestra. Los resultados se presentan

para la vía, para determinar posteriormente el CBR de diseño.

6-7


Tabla 6.1 Resumen Tabla % CBR Carrera 27 entre Calles 121 y 126

Tabla 6.2 Resumen Tabla % CBR Carrera 27 entre Calles 126 y 121

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

expansión en el molde CBR, predominan valores inferiores al 2.0%, no experando

suelos comportamiento expansivo.

Para el corredor de la Carrera 27 entre Calles 121 y 126, se adoptará un CBR para

diseño de 2.3% y de 1.4% para el CBR de diseño entre el tramo de la 126 y 121.

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

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

WN SAT

1 3,3 1,5 0,80-1,10 0,16

3 7,1 2,3 0,50-1,00 0,44

5 13,6 3,1 0,50-1,00 0,96

2,3CBR PROMEDIO

CBR No.%

EXPANSION

% CBRPROFUNDIDAD

WN SAT

2 2,8 1,3 0,90-1,20 1,80

4 3,5 2,2 0,90-1,20 0,00

6 0,7 0,6 0,90-1,20 0,00

1,4CBR PROMEDIO

CBR No.% CBR %

EXPANSION PROFUNDIDAD

6-8

ESTATIGRAFIA Y NIVEL FREATICO 6.4

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

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

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

se muestra en las siguientes figuras:


Figura 6.6 Perfiles estratigráficos Carrera 27 entre Calles 121 y 126

6-9


La Carrera 27 entre Calles 121 y 126, se encuentra en afirmado, exceptuando algunos

tramos que en las intersecciones tienen carpeta asfáltica pero que no son

representativos del corredor. Esta vía está conformada por un relleno granular,

contaminado, de espesor variable entre 20 y 70 cms, siendo el espesor representativo

40 cms, apoyado sobre una subrasante limosa de alta compresibilidad. En la siguiente

figura se esquematiza la estructura típica para este corredor

Figura 6.8 Estructura de pavimento típica Carrera 27 entre Calles 121 y 126

Relleno contaminado e = 40 cms

Subrasante MH

6-10



6-11

La Carrera 27 entre Calles 126 y 121 se encuentra pavimentado, y está conformado por

una capa asfáltica de espesor variable entre 8 y 12 cms, siendo el espesor

representativo 10 cms. Subyaciendo esta capa se encuentra una base triturada de 20

cms de espesor, y posteriormente un relleno en roca muerta de espesor variable entre

40 y 60 cms, siendo representativo un espesor de 50 cms. Eta estructura viene

apoyada sobre una subrasante limosa de alta compresibilidad y baja capacidad de

soporte.

Figura 6.11 Estructura de pavimento típica Carrera 27 entre Calles 126 y 121

Nivel Freático

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

Carpeta asfáltica variable entre

8 y 12cms

Base granular triturada e = 20 cms

Rocamuerta e = 50 cms

Subrasante MH

6-12

RESUMEN DE ESPESORES PARA CADA UNA DE LAS VIAS EN ESTUDIO 6.5

En las siguientes tablas se muestra el resumen de los espesores que fueron

graficados en las figuras anteriores para la vía.

Resumen espesores estructura actual Carrera 27 entre Calles 121 y 126 6.5.1

Tabla 6.3 Resumen Tabla Espesores Carrera 27 entre Calles 121 y 126

Tabla 6.4 Resumen Tabla Espesores Carrera 27 entre Calles 126 y 121

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

CBR 1 15 20 40 60 CH-MH

S1 50 0 MH-CH

S3 40 0 MH

S5 40 0 MH-CH

S7 8 20 50 70 MH-CH

CBR 3 20 0 MH-CH

S9 10 40 50 90 MH

S11 70 0 ML

S13 40 130 130 MH

CBR 5 50 0 MH-CH

ESPESORESAPIQUE No.

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

CBR 6 10 30 50 80 ML

S14 12 20 50 70 MH

S12 8 20 50 70 MH

S10 10 20 50 70 MH

CBR 4 10 30 50 80 MH

S8 10 20 50 70 MH

S6 12 20 60 80 MH-CH

S4 12 20 50 70 MH-CH

S2 8 15 50 65 MH

CBR 2 10 30 50 80 CH

APIQUE No.ESPESORES

|

7-1

EVALUACION DEFLECTOMETRICA 7.

GENERALIDADES 7.1

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

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

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

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

superficial, etc.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

interesa.

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

serán utilizadas con fines de sectorización si es el caso, o para determinar con base en

los valores obtenidos, la necesidad de una rehabilitación, la cual es evidente cuando se

acerca la deflexión a valores de 100/100 mm, como se indica en la Tabla 7.1

7-2

Tabla 7.1 Tramos viales medidos con Deflectometría

EJE UBICACION LONGITUD (m)

EJE-3 Carrera 27 entre Calle 121 y 126 470

La Carrera 27 entre 126 y 121, no se le midió deflectometría por estar en Afirmado.

METODOLOGIA DE TRABAJO 7.2

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

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

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

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

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

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

con una lona.

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

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

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

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

7-3

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

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

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

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

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

tramos en estudio.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

viga Benkelman

7-4

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

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

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

y 25ºC, adoptándose como valor promedio 24ºC.

AJUSTES NECESARIOS PARA LA DEFLEXION 7.3

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

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

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

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

mayor.

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

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

kg/ cm² para una carga de 8.2 toneladas.

Ajuste por Temperatura 7.3.1

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

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

aproximadamente. Tampoco es aconsejable hacer mediciones de deflexión, en

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

deflexión poco confiables.

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

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

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

corrector fct, el cual se calcula con la expresión:

7-5

Fct=1/(1-0.0008*Hi*(20-TºC))

Donde,

Fct = factor de corrección por temperatura

Hi = Espesor de la capa asfáltica en cms.

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

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

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

deflexiones por este concepto.

Corrección por clima 7.3.2

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

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

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

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

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

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

margen a la interpretación personal.

Tabla 7.2 Factor de corrección para deflexiones, por Clima

TIPO DE

SUBRASANTE

COEFICIENTE DE CORRECCION POR CLIMA FCC

LLUVIOSO INTERMEDIO SECO

Arenosa y permeable 1.0 1.0 - 1.1 1.1 -1.3

Arcillosa e impermeable 1.0 1.3 - 1.5 1.5 -1.8

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

un valor equivalente a la unidad.

7-6

Determinación de las Deflexiones Corregidas. 7.3.3

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

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

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

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

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

valor.

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

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

clima.

Deflexiones Carrera 27 entre Calles 121 y 126 7.3.3.1

Tabla 7.3 Cartera cálculo Deflexión Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Carril derecho

Constante de la Viga: 4 CARRERA 27 ENTRE CALLES 121 Y 126

Espesor capa asfáltica: 10 cms Carril derecho

Ensayo Temperatura

# D0 D25 D0 D25 Grados D0 D25 D0 D25

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

1 0 7 5 24 27 19 1764 391

2 50 15 12 24 58 47 121 284

3 100 18 8 24 70 31 1 80

4 150 15 13 24 58 50 121 391

5 200 22 14 24 85 54 256 101

6 250 16 13 24 62 50 49 260

7 300 15 9 24 58 35 121 136

8 342 20 15 24 78 58 81 156

9 400 22 14 24 85 54 256 101

10 450 28 21 24 109 81 1600 112

690 4370,0

Estado del Tiempo: 69,0

22,0

31,9

97,2Deflexión característica (90%) (0,01mm)

Lluvioso D eflexió n media (0,01mm)

Numero de datos 10 C o eficiente de variació n

Factor: 1,0 D esviació n estándar

Abscisa

Lecturas de campo Lectura ajustada

(D0 - Dm)2

Radio de

Curvatura

(m)

Externa Interna Externa Interna

Sumato ria

7-7

Figura 7.1 Perfil deflectométrico Carrera 27 entre Calles 121 y 126 carril derecho

Tabla 7.4 Cartera cálculo Deflexión Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Carril izquierdo

0

20

40

60

80

100

120

0 100 200 300 400 500

DEF

LEX

ION

0,0

1m

m

ABSCISA

DEFLEXIONES CARRERA 27 ENTRE CALLES 121 Y 126 Carril derecho

Constante de la Viga: 4 CARRERA 27 ENTRE CALLES 121 Y 126

Espesor capa asfáltica: 10 cms Carril izquierdo

Ensayo Temperatura

# D0 D25 D0 D25 Grados D0 D25 D0 D25

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

1 25 21 9 24 81 35 69 68

2 75 14 12 24 54 47 348 446

3 125 17 13 24 66 50 44 195

4 175 16 11 24 62 43 114 164

5 225 23 5 24 89 19 267 45

6 275 16 8 24 62 31 114 101

7 325 22 18 24 85 70 152 208

8 375 19 14 24 74 54 2 156

9 425 21 16 24 81 62 69 164

654 1180,0

Estado del Tiempo: 72,7

12,1

16,7

88,2Deflexión característica (90%) (0,01mm)

Lluvioso D eflexió n media (0,01mm)

Numero de datos 9 C o eficiente de variació n

Factor: 1,0 D esviació n estándar

Abscisa

Lecturas de campo Lectura ajustada

(D0 - Dm)2

Radio de

Curvatura

(m)

Externa Interna Externa Interna

Sumato ria

7-8

Figura 7.2 Perfil deflectométrico Carrera 27 entre Calles 121 y 126 carril izquierdo

De las gráficas y valores anteriores, se observa que la Carrera 27 entre Calles 121 y

126, presenta deflexiones altas, obteniéndose para el carril derecho un valor de

97/100mm y para el carril derecho de 88/100mm, mostrando una via que requiere de

intervención, pues son valores muy cercanos a 100/100 mm donde la rehabilitación es

una necesidad inminente.

De la vía analizada deflectométricamente, se presenta el resumen de los valores de

deflectometría obtenidos, tanto de la deflexión media como de la deflexión característica

para el 90%.

Tabla 7.5 Resumen Deflectometria para cada una de las vías Pretroncales

VIA CARRIL Dm

(1/100mm) Dc90%

(1/100mm)

Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Izquierdo 72.7 88.2

Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Derecho 69.0 97.2

Como puede verse del cuadro anterior, la vía con mayor deflexión corresponde a la

Carrera 27 entre Calles 121 y 126, presentando valores muy altos de deflexión, que

indican la necesidad inminente de una rehabilitación vial.

0

20

40

60

80

100

0 100 200 300 400 500

DEF

LEX

ION

0,0

1m

m

ABSCISA

DEFLEXIONES CARRERA 27 ENTRE CALLES 121 Y 126 CARRIL IZQUIERDO

|

8-1

EVALUACIÓN DE TRÁNSITO 8.

INTRODUCCIÓN 8.1

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

diseño y dimensionamiento de las estructuras de pavimento presentadas para este

proyecto. Es importante recalcar que con el método de diseño utilizado, las

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

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

son expresadas en ejes equivalentes simples de rueda doble de 8.2 toneladas de peso

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

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

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

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

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

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

PERÍODO DE DISEÑO: 8.2

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

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

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

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

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

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

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

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

8-2

TASA DE CRECIMIENTO: 8.3

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

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

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

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

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

actuante en las diferentes vías, por tanto se tomó como referencia una tasa de

crecimiento de acuerdo con las características de la región y las políticas

macroeconómicas del país, las cuales se indican en la siguiente tabla.

Tabla 8.1 Tendencias de crecimiento

Variable Índice de Crecimiento

Crecimiento de la población 1.07%

Economía Nacional 4%

Crecimiento en la red vial del Valle 3%

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

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

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

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

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

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

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

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

vías Pretroncales de Cali.

8-3

DETERMINACION DE LOS FACTORES DAÑO 8.4

Vehiculos mixtos 8.4.1

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

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

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

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

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

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

presente proyecto.

Tabla 8.2 Factores daño para diseño de pavimentos

Buses del Sistema 8.4.2

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

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

vía objeto de este diseño.

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

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

Tabla 8.3 se indica esta situación.

VEHICULO FD INVIAS 96 FD INVIAS 07 ADOPTADO

BUS 1,00 1,00 1,00

C2P 1,01 1,14 1,14

C2G 2,72 3,44 3,44

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

C5 4,88 4,40 4,88

>C5 5,23 4,72 5,23

8-4

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

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

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

la Tabla 8.4 se indica esta situación.

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

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

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

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

Tipo de Bus Pesos por eje (Kg)

Delantero Eje 2 Eje 3

Padrón (80 pasajeros) 6657 11144 No aplica

Complementario (50 pasajeros) 2808 5831 No aplica

TIPO DE AUTOBUS CAP

NOMINAL

PESO EJE

(Kg)

CARGA EJE

DELANTERO

PESO EJE

(Kg)

CARGA EJE

TRASERO

PESO EJE

(Kg)

PESO TOTAL

(Kg)CANT PAS

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

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

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

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

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

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

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

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

TIPO DE AUTOBUS CAP

NOMINAL

PESO EJE

(Kg)

CARGA EJE

DELANTERO

PESO EJE

(Kg)

CARGA EJE

TRASERO

PESO TOTAL

(Kg)CANT PAS

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

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

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

8-5

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

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

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

trabaja el sistema..

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

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

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

Tabla 8.6 Carga transmitida al pavimento por tipo de vehículo vacío

Tipo de Bus Pesos por eje (Kg)

Delantero Eje 2 Eje 3

Padrón (80 pasajeros) 4977 7224 No aplica

Complementario (50 pasajeros) 1758 3.381 No aplica

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

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

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

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

toneladas.

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

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

indican en la Tabla 8.7 a la tabla 8.9.

8-6

Tabla 8.7 Factores daño para buses a máxima capacidad

Tabla 8.8 Factores daño para buses vacíos

Tabla 8.9 Factores daño para buses a capacidad media

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

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

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

valores indicados en la Tabla 8.10.

Delantero Trasero

Padron 6,60 11,10 4,36

Complementario 2,81 5,83 0,29

FACTOR DAÑO PARA BUSES A MAXIMA CAPACIDAD

Peso por ejeF.DTIPO VEHICULO

Delantero Trasero

Padron 5,00 8,20 1,33


FACTOR DAÑO PARA BUSES VACIOS

TIPO VEHICULOPeso por eje

F.D

Delantero Trasero

Padron 5,80 9,65 2,51


FACTOR DAÑO PARA BUSES MEDIANAMENTE LLENOS

TIPO VEHICULOPeso por eje

F.D

8-7

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

DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE EJES EQUIVALENTES DE 8.2 8.5

TONELADAS PARA PAVIMENTO FLEXIBLE

El tránsito de diseño para pavimentos asfálticos nuevos y para el dimensionamiento de

refuerzos según la metodología AASHTO 1993, se cuantifica por medio del número de

ejes equivalentes de 8,2 toneladas esperados a lo largo del periodo de diseño y para el

carril de diseño.

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

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

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

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

Carrera 27 entre Calles 121 y 126. 8.5.1

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

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

Al igual que en el estudio de tránsito, se sectorizó entre la Calle 121 y 123, y el otro

tramo entre la Calle 123 a 126. El tránsito considerado, está cuantificado por carril de

circulación, de allí que no se adopte un factor de distribución de 0.5 para la vía, es

decir, cada carril actual, simula la calzada que se construirá, con la diferencia de que

TIPO VEHICULO FD lleno FD medio FD Ponderado

Padron 4,36 2,51 3,52


FACTOR DAÑO PONDERADO

8-8

ésta tendrá dos carriles circulando en el mismo sentido, por lo que su factor de

distribución corresponde a 0.9.

Tabla 8.11 Calculo de ejes equivalentes de 8.2 toneladas en el carril de diseño Carrera 27 entre

Calles 121 y 123

Numero de Carriles por sentido: 2

Factor de Distribución por Carril: 0,9

Factor de Distribución por Sentido: 1

TOTAL

PADRONES COMPLEMENTARIOS

FD 3,52 FD 0,21 FD 1 FD 1,14 FD 3,44 FD 4,32

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

2015 1,1% 192 222013 0,0% 110 7588 4,0% 110 36135 31 11609 20 22601 2 2838 465 266759

2016 1,1% 194 224326 1,1% 111 7657 4,0% 114 37449 32 11984 21 23731 2 2838 474 270650

2017 1,1% 196 226639 1,1% 112 7726 4,0% 119 39092 33 12358 22 24861 2 2838 484 274541

2018 1,1% 198 228951 1,1% 113 7795 4,0% 124 40734 34 12733 23 25991 2 2838 494 278432

2019 1,1% 200 231264 1,1% 114 7864 4,0% 129 42377 35 13107 24 27121 2 2838 504 282323

2020 1,1% 202 233577 1,1% 115 7933 4,0% 134 44019 36 13482 25 28251 2 2838 514 286215

2021 1,1% 204 235889 1,1% 116 8002 4,0% 139 45662 37 13856 26 29381 2 2838 524 290105

2022 1,1% 206 238202 1,1% 117 8071 4,0% 145 47633 38 14231 27 30511 2 2838 535 293998

2023 1,1% 208 240515 1,1% 118 8140 4,0% 151 49604 40 14980 28 31641 2 2838 547 298265

2024 1,1% 210 242827 1,1% 119 8209 4,0% 157 51575 42 15729 29 32771 2 2838 559 302531

2025 1,1% 212 245140 1,1% 120 8278 4,0% 163 53546 44 16478 30 33901 2 2838 571 306798TOTAL EJES EQUIVALENTES DE 8,2, TONELADAS EN EL CARRIL DE DISEÑO

PERIODO DE DISEÑO 10 AÑOS 3,15E+06




AÑO

BUSES DEL SISTEMA CAMIONES

TPD

VEH.COMTASA

BUS C2P C2G C3EJES

EQUIVALENTESTASA TASA

8-9


entre Calles 123 y 126

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

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

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

proyectado un período de diseño de 10 años.

En la Tabla 8.13, se presenta el resumen del cálculo de ejes equivalentes de 8.2

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

hará el respectivo diseño del pavimento.

Tabla 8.13 Resumen Número de ejes equivalentes de 8.2 toneladas, para la Vía.

Numero de Carriles por sentido: 2

Factor de Distribución por Carril: 0,9

Factor de Distribución por Sentido: 1

TOTAL

PADRONES COMPLEMENTARIOS

FD 3,52 FD 0,21 FD 1 FD 1,14 FD 3,44 FD 4,32

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

2015 1,1% 192 222013 0,0% 110 7588 4,0% 19 6242 15 5617 13 14691 2 2838 351 252766

2016 1,1% 194 224326 1,1% 111 7657 4,0% 20 6570 16 5992 14 15821 2 2838 357 256654

2017 1,1% 196 226639 1,1% 112 7726 4,0% 21 6899 17 6366 15 16951 2 2838 363 260541

2018 1,1% 198 228951 1,1% 113 7795 4,0% 22 7227 18 6741 16 18081 2 2838 369 264428

2019 1,1% 200 231264 1,1% 114 7864 4,0% 23 7556 19 7115 17 19211 2 2838 375 268315

2020 1,1% 202 233577 1,1% 115 7933 4,0% 24 7884 20 7490 18 20341 2 2838 381 272203

2021 1,1% 204 235889 1,1% 116 8002 4,0% 25 8213 21 7864 19 21471 2 2838 387 276089

2022 1,1% 206 238202 1,1% 117 8071 4,0% 26 8541 22 8239 20 22601 2 2838 393 279977

2023 1,1% 208 240515 1,1% 118 8140 4,0% 27 8870 23 8613 21 23731 2 2838 399 283864

2024 1,1% 210 242827 1,1% 119 8209 4,0% 28 9198 24 8988 22 24861 2 2838 405 287751

2025 1,1% 212 245140 1,1% 120 8278 4,0% 29 9527 25 9362 23 25991 2 2838 411 291638

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





AÑO

BUSES DEL SISTEMA CAMIONES

TPD

VEH.COMTASA

BUS C2P C2G C3EJES

EQUIVALENTESTASA TASA

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

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

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

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

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

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



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

10 AÑOS 7 AÑOS 5 AÑOS 3 AÑOS

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

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

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











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

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

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

|

9-1

DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE METODO AASHTO -93 9.

INTRODUCCIÓN 9.1

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

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

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

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

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

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

de resistir. Por esta razón, para lograr vías que duren el tiempo para el cual fueron

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

materiales utilizados en unión con un buen proceso constructivo.

Los términos de referencia especifican dentro de sus condiciones las siguientes

exigencias:

Para diseño de pavimentos flexibles nuevos

Periodo diseño 10 años

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

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

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

Desvío estándar So=0.49

Serviciabilidad Final: 2.5

Se deberán respetar los espesores mínimos de concreto asfáltico y base

granular recomendados por la guía AASHTO respectiva.

La determinación de espesores para satisfacer el número estructural requerido

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

deben estar protegidas de tensiones verticales excesivas que les producirían

deformaciones permanentes.

9-2

Para rehabilitación de pavimentos existentes.

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

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

estructura existente máximo de 0.30m.

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

alternativas aquí planteadas para rehabilitación corresponden a estos períodos de

diseño.

PARÁMETROS DE DISEÑO 9.2

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

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

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

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

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

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

coeficientes estructurales para evaluar la resistencia de los materiales que componen

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

deducciones obtenidas en las experiencias del ensayo vial AASHO.

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

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

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

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

pueden definirse:

9-3

Tránsito 9.2.1

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

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

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

de pavimento flexible.

Tabla 9.1 Resumen tránsito de diseño vías Pretroncales en Ejes equivalentes

Pérdida de Serviciabilidad 9.2.2

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

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

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

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

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

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

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

Confiabilidad 9.2.3

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

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

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

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

Por requerimiento de los términos de referencia, las vías se diseñaran con un nivel de

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

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









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

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

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











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

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

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



9-4

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

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

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

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

públicos.

Las vías se diseñaran para un nivel de confianza del 80 %, en donde se tasaría:

Zr = 0.841

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

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

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

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

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

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

Caracterización de los materiales 9.2.4

Subrasante 9.2.4.1

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

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

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

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

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

mejor capacidad de soporte al suelo.

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

el corredor de las pretroncales a diseñar.

9-5

Tabla 9.2 Tabla resumen CBR de diseño corredores Pretroncales

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

fluctuando entre 1.4 y 2.3%.

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

correlaciones

MR = 1500 CBR para CBR inferior a 10%

Y la propuesta por la AASHTO-2002 se tiene

MR= 2555(CBR)0.64

Donde CBR en %

MR en psi.

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

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

Tabla 9.3 Valores de CBR de diseño para las diferentes Pretroncales

VIACBR diseño

(%)Descripción

La Sirena 2,9 Pavimento nuevo a construir

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

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

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

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

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


Via a Polvorines 3,1 Pavimento nuevo a construir

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

VIACBR diseño

(%)Descripción










VIACBR diseño

(%)

MR 1500

CBR (psi)

MR AASHTO-

2002 (psi)

PROMEDIO

(psi)

La Sirena 2,9 4350 5050 4700

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

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

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


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


Via a Polvorines 3,1 4650 5271 4960

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

MODULOS RESILIENTES (psi)

VIACBR diseño

(%)

MR 1500

CBR (psi)

MR AASHTO-

2002 (psi)

PROMEDIO

(psi)

La Sirena 2,9 4350 5050 4700

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

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





Via a Polvorines 3,1 4650 5271 4960

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

MODULOS RESILIENTES (psi)

9-6

Subbase granular 9.2.4.2

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

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

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

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

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

características mecánicas de los materiales clasificado como subbase granular con el

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

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

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

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

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

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

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

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

Granulares

Fuente: Guía de diseño de pavimentos AASHTO, 1993.

9-7

Base Granular 9.2.4.3

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

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

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

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

mayor o igual que 100%.

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

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

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

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

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

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

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


9-8

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

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

ensayos como el CBR.

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

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

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

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

aproximadamente.

Para la sub-base granular, el aporte estructural se obtiene en forma similar a la base

granular, mediante el uso de los nomogramas de la AASHTO, por medio del valor

mínimo de resistencia recomendado por las especificaciones del INVIAS, que

corresponde a un valor de CBR de 20%. Para este proyecto, se consideró un CBR de

30%, obteniéndose un coeficiente estructural de 0.12 aproximadamente.

Capa Asfáltica 9.2.4.4

El coeficiente de aporte estructural de la capa asfáltica, se obtuvo de las

recomendaciones dadas en el Manual de diseño de Pavimentos para altos y medios

volúmenes de tránsito, en el cual se han establecido unos coeficientes estructurales

para los diferentes materiales, teniendo en cuenta las características mecánicas de

dichos materiales obtenidas en diferentes investigaciones realizadas en el país, y las

recomendaciones establecidas para estos parámetros por el método AASHTO.

Para la temperatura media del Aire, TMAP de Cali, que se encuentra en el rango entre

20 Y 30oC, se establece un coeficiente para la mezcla densa en caliente de ai= 0.30.

Dado que la exigencia de METRO CALI S.A, es no tener cajeos superiores a 30cms, se

hace necesario considerar asfaltos de alto módulo, cuyo coeficiente de aporte de

9-9

acuerdo con la planta productora de este tipo de mezclas en la ciudad de Cali, es de ai=

0.50.

Condiciones de Drenaje 9.2.5

El método de diseño AASHTO 93 tiene en cuenta la influencia del agua en la

resistencia y potencial expansivo de la subrasante, así como en la resistencia de las

capas granulares de la estructura de pavimento mediante la modificación de los

coeficientes estructurales de cada una de estas capas. Estos factores son una medida

de la calidad del drenaje, el cual se establece por medio del tiempo de permanencia del

agua en la estructura del pavimento. La siguiente tabla relaciona el tiempo de

evacuación de agua, con la calidad de drenaje de la estructura.

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

TIEMPO DE

EVACUACION CALIDAD DEL DRENAJE

2 horas Excelente

1 dia Bueno

1 semana Aceptable

1 mes Pobre

No drena Muy pobre


Teniendo en cuenta que en el área urbana de la ciudad, la época de precipitaciones

máximas en el año va del mes de abril al mes de junio de acuerdo a la información

climática recopilada del IDEAM, lo que equivale a que de los 12 meses del año 3 meses

(25% del año) presenta niveles importantes de lluvia. De esta forma, Considerando la

calidad de drenaje aceptable para la vía como condición critica y 25% de tiempo en el

año en que la estructura estaría cerca a niveles de humedad próximos a la saturación,

según la siguiente tabla se recomienda tomar valores de coeficientes de mi entre 1.00 a

9-10

0.80, para lo cual se tomara 1.00 para las características de infraestructura de drenaje

para la vía.

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


DETERMINACION DE ESPESORES DE LA ESTRUCTURA 9.3

A continuación se presenta la expresión de cálculo de la AASHTO para determinar los

números estructurales requeridos, y los parámetros respectivos de diseño del método,

tal como fueron definidos en los numerales previos.

07.8)MR(Log32.2

)1SN(

10944.0

5.12.4

PSILog

2.0)1SN(Log36.9SoZr)N(Log

19.5

N = variable según la vía (Numero de ejes equivalentes de diseño).

Zr = 0.841 (Desviación normal estándar para confiabilidad del 80%).

Zr = 1.282 (Desviación normal estándar para confiabilidad del 90%).

So = 0,49 (Error estándar con errores en la estimación del tránsito).

ΔPSI = 1.7 (Perdida del índice de serviciabilidad).

De acuerdo a los valores obtenidos de los diferentes parámetros y variables de diseño,

se despeja de la ecuación de la AASHTO el número estructural requerido (Sn),

<1% 1-5% 5-25% >25%

Excelente 1.4-1.35 1.35-1.30 1.30-0.20 1.2

Bueno 1.35-1.25 1.25-1.15 1.15-1.00 1.00

Aceptable 1.25-1.15 1.15-1.05 1.00-0.80 0.80

Pobre 1.15-1.05 1.08-0.80 0.80-0.60 0.60

Muy Pobre 1.05-0.95 0.95-0.75 0.75-0.40 0.40

CALIDAD DEL

DRENAJE

% niveles de humedad cercanos a saturación

9-11

mediante iteraciones sucesivas, obteniéndose los siguientes números estructurales

para este corredor vial

Se desea seleccionar un conjunto de espesores de las capas con los materiales

mencionados, que proporcionen una capacidad estructural que sea acorde con la

capacidad estructural requerida de acuerdo a los parámetros de diseño antes

mencionados.


La Carrera 27 al igual que la Calle 72U, presenta una calzada en afirmado y otra

pavimentada, por lo cual su análisis se hará de manera independiente.

Carrera 27 entre Calles 126 y 121 Alternativa con Asfalto Normalizado 9.3.1.1

Esta vía se encuentra pavimentada, por lo que se plantea solución de mantenimiento

consistente en intervenir solo las capas superiores. La deflexión medida con viga

Benkelman para este corredor, muestra un pavimento con una deflexión elevada,

indicando un requerimiento de refuerzo estructural, y una estructura que ya requiere de

una rehabilitación.

Para este corredor se encontró una estructura de pavimento conformada por una capa

asfáltica de espesor variable entre 8 y 12 cms, apoyada sobre una base granular de 20

cms, y posteriormente un relleno de espesor representativo de 50 cms, apoyada suelo

de una capacidad de soporte muy baja correspondiente a 1.4% en condiciones de

saturación. En las siguientes tablas y figuras se muestran los diseños de las

alternativas de intervención para 7, 5 y 3 años según lo determinado en los pliegos de

condiciones, para la alternativa de mezcla densa en caliente con asfalto normalizado,

pero dado que se requieren cajeos superiores a 30 cms, valor máximo permitido por

METRO CALI, se presentará la evaluación de laternativas con asfalto modificado para

disminuir profundidad de intervención.

9-12

Tabla 9.6 Determinación de espesores para Carrera 27 entre calles 126 y 121 Alternativa asfalto

normalizado periodo 7 años.

Tabla 9.7 Chequeo esfuerzos y deformaciones para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 periodo

7años

Número de ejes equivalentes de 8,2 Ton 1,90E+06 PARA PERIODO DISEÑO 7AÑOS

Indice de Serviciabilidad inicial Po 4,2

Indice de Serviciabilidad final Pf 2,5

Pérdida de Serviciabilidad 1,7

Confiabilidad del diseño R(%) 80

Error o desviación estándar So 0,49

Parámetro estadístico Zr -0,841

CBR de diseño subrasante 1,4

Módulo resiliente de la subrasante (psi) 2634

MDC-2 nueva 17 6,69 0,30 1,0 2,01

Base granular nueva 30 11,81 0,14 1,0 1,65

Remanente 40 15,75 0,10 1,0 1,57

Subrasante

ESPESOR TOTAL 87

5,24 5,24 1,00

Coeficiente

estructural ai

Coeficiente

de drenaje mi

PERIODO

DISEÑO 7

AÑOS

NUMERO ESTRUCTURAL

ALTERN. ESTRUCTURA

CARACTERIZACION Número

estructural

Sn de la

alternativa

Número

estructural Sn

requerido

Factor de

seguridadESPESOR

(cms)

ESPESOR

(Pulg)

PERIODO DE DISEÑO 7 AÑOS

N de diseño: 1,90E+06 ejes equivalentes de 8,2 toneladas %Vb 10,7

CARPETA

ASFALTICA

CARPETA

ASFALTICA

e t s z e z e t s z e z

MDC-2 nueva 17 13000 0,35

Base granular nueva 30 1146 0,40 Fatiga 1,3

Remanente 40 427 0,45 Ahuellamiento 2,3

Subrasante 140 0,5 Deformación 1,0

SECTOR ESTRUCTURA

CARACTERIZACIONESFUERZOS ACTUANTES

SHELL

ESFUERZOS ADMISIBLES

FACTOR DE SEGURIDADESPESOR

(cms)

E

(Kg/cm²)m

SUBRASANTE SUBRASANTE

5,25E-041 3,50E-04 0,08 5,14E-04 4,72E-04 0,18

9-13

Figura 9.3 Estructura de pavimento diseñada Carrera 27 entre Calles 126 y 121 con asfalto

normalizado Periodo 7 años

Tabla 9.8 Determinación de espesores para Carrera 27 entre calles 126 y 121 Asfalto Normalizado

periodo 5 años.

Carpeta asfáltica 17 cms

Base granular tipo INVIAS e = 30cms

Material remanente e min= 40 cms

Número de ejes equivalentes de 8,2 Ton 1,34E+06 PARA PERIODO DISEÑO 5 AÑOS









MDC-2 nueva 15 5,91 0,30 1,0 1,77


Remanente 40 15,75 0,10 1,0 1,57

Subrasante

ESPESOR TOTAL 85

5,00 4,99 1,00

Coeficiente

estructural ai

Coeficiente

de drenaje mi

PERIODO

DISEÑO 7

AÑOS

NUMERO ESTRUCTURAL

ALTERN. ESTRUCTURA


estructural

Sn de la

alternativa

Número

estructural Sn

requerido

Factor de

seguridadESPESOR

(cms)

ESPESOR

(Pulg)

9-14


Normalizado, periodo 5 años


Normalizado, Periodo 5 años



CARPETA

ASFALTICA

CARPETA

ASFALTICA


MDC-2 nueva 15 13000 0,35




SECTOR ESTRUCTURA


SHELL



(cms)

E

(Kg/cm²)m


5,73E-041 4,01E-04 0,08 5,60E-04 5,06E-04 0,19




9-15


Normalizado, periodo 3 años.


Normalizado, periodo 3 años










MDC-2 nueva 12 4,72 0,30 1,0 1,42


Remanente 40 15,75 0,10 1,0 1,57

Subrasante

ESPESOR TOTAL 82

4,65 4,64 1,00

Coeficiente

estructural ai

Coeficiente

de drenaje mi

PERIODO

DISEÑO 3

AÑOS

NUMERO ESTRUCTURAL

ALTERN. ESTRUCTURA


estructural

Sn de la

alternativa

Número

estructural Sn

requerido

Factor de

seguridadESPESOR

(cms)

ESPESOR

(Pulg)

PERIODO DE DISEÑO 3AÑOS


CARPETA

ASFALTICA

CARPETA

ASFALTICA


MDC-2 nueva 12 13000 0,35




SECTOR ESTRUCTURA


SHELL



(cms)

E

(Kg/cm²)m


6,50E-041 4,86E-04 0,09 6,38E-04 5,59E-04 0,19

9-16


Carrera 27 entre Calles 126 y 121 Alternativa con Asfalto Modificado 9.3.1.2

Dado que las estructuras anteriores para los períodos de diseño de 7 y 5 años, superan

los 30 cms, establecidos como máximo para intervención se hace necesario evaluar

alternativas con asfaltos de alto módulo, las cuales se indican a continuación.

Tabla 9.12 Determinación de espesores para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 con asfalto

modificado periodo 7 años




Número de ejes equivalentes de 8,2 Ton 1,90E+06 PARA PERIODO DISEÑO 7AÑOS









MDC-2 con asfalto modificado 14 5,51 0,50 1,0 2,76

Base granular existente 20 7,87 0,12 1,0 0,94

Remanente 40 15,75 0,10 1,0 1,57

Subrasante

ESPESOR TOTAL 74

5,28 5,24 1,01

Coeficiente

estructural ai

Coeficiente

de drenaje mi

PERIODO

DISEÑO 7

AÑOS

NUMERO ESTRUCTURAL

ALTERN. ESTRUCTURA


estructural

Sn de la

alternativa

Número

estructural Sn

requerido

Factor de

seguridadESPESOR

(cms)

ESPESOR

(Pulg)

9-17

Tabla 9.13 Chequeo esfuerzos y deformaciones para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 con asfalto


Figura 9.6 Estructura de pavimento Carrera 27 entre Calles 126 y 121 con asfalto modificado

periodo 7 años


CARPETA

ASFALTICA

CARPETA

ASFALTICA


MDC-2 con asfalto modificado 14 68000 0,35

Base granular existente 20 954 0,40 Fatiga 1,4



SECTOR ESTRUCTURA


SHELL



(cms)

E

(Kg/cm²)m


5,25E-041 1,83E-04 0,08 4,78E-04 2,60E-04 0,18

Base granular remanente e = 20 cms


Carpeta asfáltica nueva con asfalto

modificado 14 cms

9-18

Tabla 9.14 Determinación de espesores para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 asfalto modificado

periodo 5 años

Tabla 9.15 Chequeo esfuerzos y deformaciones para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 asfalto













Remanente 40 15,75 0,10 1,0 1,57

Subrasante

ESPESOR TOTAL 73

5,08 4,99 1,02

Coeficiente

estructural ai

Coeficiente

de drenaje mi

PERIODO

DISEÑO 5

AÑOS

NUMERO ESTRUCTURAL

ALTERN. ESTRUCTURA


estructural

Sn de la

alternativa

Número

estructural Sn

requerido

Factor de

seguridadESPESOR

(cms)

ESPESOR

(Pulg)


CARPETA

ASFALTICA

CARPETA

ASFALTICA






SECTOR ESTRUCTURA


SHELL



(cms)

E

(Kg/cm²)m


5,73E-041 1,99E-04 0,09 5,20E-04 2,79E-04 0,19

9-19

Figura 9.7 Estructura de pavimento diseñada Carrera 27 entre Calles 126 y 121 asfalto modificado

periodo 5 años

Tabla 9.16 Determinación de espesores para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 Asfalto modificado

periodo 3 años




modificado 13 cms












Remanente 40 15,75 0,10 1,0 1,57

Subrasante

ESPESOR TOTAL 71

4,69 4,64 1,01

Coeficiente

estructural ai

Coeficiente

de drenaje mi

PERIODO

DISEÑO 3

AÑOS

NUMERO ESTRUCTURAL

ALTERN. ESTRUCTURA


estructural

Sn de la

alternativa

Número

estructural Sn

requerido

Factor de

seguridadESPESOR

(cms)

ESPESOR

(Pulg)

9-20



Figura 9.8 Estructura de pavimento diseñada Carrera 27 entre Calles 126 y 121 Asfalto modificado

periodo 3 años


CARPETA

ASFALTICA

CARPETA

ASFALTICA






SECTOR ESTRUCTURA


SHELL



(cms)

E

(Kg/cm²)m


6,50E-041 2,38E-04 0,10 6,20E-04 3,08E-04 0,19




modificado 11 cms

9-21

Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Tramo en afirmado 9.3.1.3

Este corredor vial se encuentra en afirmado, cuyo espesor característico corresponde a

40 cms, contaminado con materiales de desechos de construcción, por tanto debe ser

retirado. Adicionalmente de acuerdo a la rasante de la via, se requiere bajar el nivel

actual de rodadura en afirmado, por lo que este material debe ser cajeado y retirado. El

suelo de apoyo de la futura estructura de pavimento, es de baja capacidad de soporte,

por lo que se requiere de espesores significativos para la estructura.

Teniendo en cuenta las consideraciones de los capítulos anteriores, y la definición de

las diferentes variables, en las siguientes tablas se indica el cálculo por la metodología

AASHTO, verificando esfuerzos y deformaciones máximas.

Tabla 9.18 Determinación de espesores para Carrera 27 entre calles 121 y 126 periodo 10 años.










MDC-2 nueva 13 5,12 0,30 1,0 1,54


Subbase granular nueva 45 17,72 0,12 1,0 2,13

Subrasante

ESPESOR TOTAL 88

5,31 5,27 1,01

Coeficiente

estructural ai

Coeficiente

de drenaje mi

PERIODO

DISEÑO

10 AÑOS

NUMERO ESTRUCTURAL

ALTERN. ESTRUCTURA


estructural

Sn de la

alternativa

Número

estructural Sn

requerido

Factor de

seguridadESPESOR

(cms)

ESPESOR

(Pulg)

9-22

Tabla 9.19 Chequeo esfuerzos y deformaciones para Carrera 27 entre Calles 121 y 126 periodo 10

años


La anterior alternativa también puede evaluarse con el uso de geomallas biaxiales

coextruidas para reducir el espesor del material granular, para lo cual se obtiene el

diseño indicado en la siguiente figura, y cuyo soporte técnico se presenta en el anexo

No.3 correspondiente a memorias de cálculo con geomalla.



CARPETA

ASFALTICA

CARPETA

ASFALTICA


MDC-2 nueva 13 13000 0,35


Subbase granular nueva 45 741 0,45 Ahuellamiento 3,2


SECTOR ESTRUCTURA


SHELL



(cms)

E

(Kg/cm²)m


4,69E-041 3,49E-04 0,09 3,69E-04 4,30E-04 0,29


Base granular tipo INVIAS e = 30 cms

Subbase granular tipo INVIAS e = 45 cms

Geotextil Tejido Pavco T2400 o similar

9-23


alternativa con geomalla

El resumen de las diferentes alternativas de pavimento evaluadas, se presentan en la

Tabla 9.20, para el caso de construcción de pavimento nuevo y en la Tabla 9.21 para el

caso de mantenimiento vial.

Tabla 9.20 Resumen estructuras de pavimento propuestas para construcción pavimento nuevo.

Tabla 9.21 Resumen estructuras de pavimento propuestas para mantenimiento de pavimentos.



Geomalla biaxial coextruida Pavco 2020 o similar


Geotextil Tejido Pavco T2400 o similarALTERNATIVAS

MDC-2

(CMS)

BASE GRANULAR

(CMS)

SUB-BASE

(CMS)

GEOMALLA

BIAXIAL

Pavco 2020

o similar

GEOTEXTIL

TEJIDO

T2400 o

similar

PERIODO

DISEÑO

1 10 25 30 NO SI 10 AÑOS

2 10 20 25 SI SI 10 AÑOS

ALTERNATIVASMDC-2

(CMS)

BASE GRANULAR

(CMS)

SUB-BASE

(CMS)

GEOMALLA

BIAXIAL

Pavco 2020

o similar

GEOTEXTIL

TEJIDO

T2400 o

similar

PERIODO

DISEÑO

1 12 30 45 NO SI 10 AÑOS

2 12 25 35 SI SI 10 AÑOS

ALTERNATIVASMDC-2

(CMS)

BASE GRANULAR

(CMS)

SUB-BASE

(CMS)

GEOMALLA

BIAXIAL

Pavco 2020

o similar

GEOTEXTIL

TEJIDO

T2400 o

similar

PERIODO

DISEÑO

1 13 30 45 NO SI 10 AÑOS

2 13 25 30 SI SI 10 AÑOS

VIA LA SIRENA

CALLE 72U ENTRE CARRERAS 27 Y 28D CALZADA OCCIDENTAL

CARRERA 27 ENTRE CALLES 121 Y 126 CALZADA SUR

ALTERNATIVAS

PERIODO

DISEÑO

(AÑOS)

MDC-2 (CMS)B.G. NUEVA

(CMS)

MATERIAL

REMANENTE

(CMS)

OBSERVACIONES

MDC CON

ASFALTO

MODIFICADO

(CMS)

B.G.

EXISTENTE

(CMS)

MATERIAL

REMANENTE

(CMS)

OBSERVACIONES

1 7 11 25 40Se cajean 30 cms y sube 6.0 cms de la rasante

actual10 20 40

Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 10

cms de espesor con asfalto modificado

2 5 10 25 40 Se cajean 30 cms y sube 5 cms la rasante actual 8 20 40Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 8,0


3 3 10 20 40 Se cajen 30 cms, y se conserva la rasante 7 20 40Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 7 cms

de espesor con asfalto modificado


actual14 20 40


cms de espesor con asfalto modificado.

2 5 15 30 40Se cajean 40 cms y sube 5,0 cms de la rasante

actual13 20 40

Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 13,0



actual11 20 40




actual12,5 20 40




actual.11 20 40



3 3 10 30 40 Se cajean 40 cms y se conserva la rasante 9 20 40Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 9 cms


ALTERNATIVAS ASFALTO NORMALIZADO ALTERNATIVAS ASFALTO MODIFICADO

CALLE 72U ENTRE CARRERAS 28D Y 27 CALZADA ORIENTAL

CARRERA 27 ENTRE CALLES 126 Y 121 CALZADA NORTE

CARRERA 41B ENTRE CALLES 36 Y 57 AMBAS CALZADAS

ALTERNATIVAS

PERIODO

DISEÑO

(AÑOS)


(CMS)

MATERIAL

REMANENTE

(CMS)

OBSERVACIONES

MDC CON

ASFALTO

MODIFICADO

(CMS)

B.G.

EXISTENTE

(CMS)

MATERIAL

REMANENTE

(CMS)

OBSERVACIONES


actual10 20 40








actual14 20 40




actual13 20 40




actual11 20 40




actual12,5 20 40




actual.11 20 40









9-24

Las estructuras de pavimento recomendadas corresponden a las alternativas

sombreadas, aspecto que se encuentra aclarado en el capítulo correspondiente a

Conclusiones.

Para la calzada que ya se encuentra pavimentada y que solo requiere intervención de

las capas superiores, se presenta el resumen de las alternativas para 7, 5 y 3 años.

Vale la pena aclarar, que esta calzada no presentan vida residual, por tanto

intervenciones tipo bacheo o sello de fisuras, no tienen sentido estructural, sólo

funcional con el fin de evitar un mayor deterioro del pavimento por penetración de agua.

Las actividades de parcheo o bacheo se determinan para prolongar la vida útil de un

pavimento, como medidas de mantenimiento, pero para este caso no son opción, ya

que estructuralmente todo el pavimento requiere refuerzo estructural, tal como lo

indican las soluciones de mantenimiento planteadas para dicho período. Los bacheos o

parcheos no se podrían garantizar en estabilidad de obra, pues como se aprecia en los

cálculos anteriores, la estructura de pavimento colindante presentaría deficiencia

estructural, generándose rápidamente fisuración en el contorno del bache, y por tanto

penetración de agua.

|

10-1

EVALUACION ECONOMICA 10.

Para efectos comparativos entre las alternativas, se establece el precio por m2,

tomando como base el análisis de precios unitarios realizado por el Especialista en

Presupuesto, los cuales hacen parte de otro Tomo.

A continuación se presenta el resumen de las diferentes alternativas evaluadas, para el

caso de pavimento nuevo, teniendo en cuenta estructuras convencionales granulares y

alternativas con geomallas y geotextiles, para un período de diseño de 10 años.

Para la calzada que se encuentra actualmente pavimentada, se establecen soluciones

de mantenimiento consistentes en excavar carpeta asfáltica y parte del granular

existente, dejando un remanente e instalando una base granular nueva y una carpeta

asfáltica nueva elaborada con un asfalto normalizado. De igual forma dado que estas

soluciones para períodos de diseño de 7 y 5 años, conllevan a cajeos de espesores

superiores a 30 cms, que es el valor máximo permitido por METRO CALI para

mantenimiento, se plantean también alternativas de solución con asfalto modificado,

haciendo los comparativos económicos del caso.

Las siguientes tablas, establecen los comparativos anteriormente mencionados, en los

que se establecen los precios a costo directo, por metro cuadrado.

10-2

PRESUPUESTO PAVIMENTO NUEVO CARRERA 27 ENTRE CALLES 10.1

121 Y 126 CALZADA SUR

Tabla 10.1 Alternativa 1. Construcción pavimento nuevo convencional Carrera 27 entre calles 121

y 126 calzada sur

Tabla 10.2 Alternativa 2. Construcción pavimento nuevo con geomalla Carrera 27 entre calles 121

y 126 calzada sur

ITEM DESCRIPCION UND CANT. VR. UNIT VR.TOTAL

1 EXCAVACION PARA REPARACION DE

PAVIMENTO

M3 0,88 9.335 8.214,80

2 RETIRO MATERIAL DE LA EXCAVACION A

MAQUINA <=10KM.

M3 0,88 25.180 22.158,40

3 GEOTEXTIL TEJIDO Pavco T2400 o similar M2 1,00 5.531 5.531,00

4 SUBBASE GRANULAR TIPO INVIAS M3 0,45 72.620 32.679,00

5 BASE GRANULAR TIPO INVIAS M3 0,30 74.380 22.314,00

6 IMPRIMACION CRL-1 M2 1,00 1.457 1.457,00

7 MEZCLA MDC-2 CON ASFALTO

NORMALIZADO

M3 0,13 400.716 52.093,08

VALOR TOTAL POR M2 ESTRUCTURA DE PAVIMENTO ALTERNATIVA 1 144.447,28



PAVIMENTO

M3 0,68 9.335 6.347,80


MAQUINA <=10KM.

M3 0,68 25.180 17.122,40

3 GEOTEXTIL TEJIDO Pavco T2400 o similar M2 1,00 5.531 5.531,00

4 SUBBASE GRANULAR TIPO INVIAS M3 0,30 72.620 21.786,00

5 GEOMALLA BIAXIAL Pavco 2020 o similar M2 1,00 5.629 5.629,00




NORMALIZADO

M3 0,13 400.716 52.093,08

VALOR TOTAL POR M2 ESTRUCTURA DE PAVIMENTO ALTERNATIVA 2 128.561,28

10-3

PRESUPUESTO MANTENIMIENTO CARRERA 27 ENTRE CALLES 126 10.2

Y 121 CALZADA NORTE

Tabla 10.3 Alternativa 1. Mantenimiento capas superficiales diseño 7 años





PAVIMENTO

M3 0,40 9.335 3.734,00


MAQUINA <=10KM.

M3 0,40 25.180 10.072,00




NORMALIZADO

M3 0,17 400.716 68.121,72

VALOR TOTAL POR M2 MANTENIMIENTO ESTRUCTURA DE PAVIMENTO 105.698,72



PAVIMENTO

M3 0,40 9.335 3.734,00


MAQUINA <=10KM.

M3 0,40 25.180 10.072,00




NORMALIZADO

M3 0,15 400.716 60.107,40




PAVIMENTO

M3 0,40 9.335 3.734,00


MAQUINA <=10KM.

M3 0,40 25.180 10.072,00




NORMALIZADO

M3 0,12 400.716 48.085,92


10-4

Tabla 10.6 Resumen comparativo de presupuesto por m2 construcción pavimento nuevo

Tabla 10.7 Resumen presupuesto M2 mantenimiento capas superficiales

VIA VALOR POR M2PERIODO DISEÑO

(AÑOS)ALTERNATIVA

$109.875,35 10 1 sin geomalla

$104.702,85 10 2 con geomalla

$140.094,97 10 1 sin geomalla

$129.575,06 10 2 con geomalla

$144.447,28 10 1 sin geomalla

$128.561,28 10 2 con geomalla

LA SIRENA

CALLE 72U CRAS 27 Y

28D CALZADA

OCCIDENTAL

CARRERA 27 ENTRE

CLLS 121 Y 126

CALZADA SUR


(AÑOS)ALTERNATIVA

$109.875,35 10 1 sin geomalla

$104.702,85 10 2 con geomalla

$140.094,97 10 1 sin geomalla

$129.575,06 10 2 con geomalla

$144.447,28 10 1 sin geomalla

$128.561,28 10 2 con geomalla

LA SIRENA

CALLE 72U CRAS 27 Y

28D CALZADA

OCCIDENTAL

CARRERA 27 ENTRE

CLLS 121 Y 126

CALZADA SUR


(AÑOS)

$77.003,26 7

$72.996,10 5

$69.277,10 3

$105.698,72 7

$97.684,40 5

$85.662,92 3

$97.684,40 7

$89.670,08 5

$77.648,60 3

CALLE 72U CRAS 27 Y

28D CALZADA

ORIENTAL

CARRERA 27 ENTRE

CALLES 126 Y 121

CALZADA NORTE

CARRERA 41B ENTRE

CALLLES 36 Y 57

AMBAS CALZADAS


(AÑOS)

$77.003,26 7

$72.996,10 5

$69.277,10 3

$105.698,72 7

$97.684,40 5

$85.662,92 3

$97.684,40 7

$89.670,08 5

$77.648,60 3

CALLE 72U CRAS 27 Y

28D CALZADA

ORIENTAL

CARRERA 27 ENTRE

CALLES 126 Y 121

CALZADA NORTE

CARRERA 41B ENTRE

CALLLES 36 Y 57

AMBAS CALZADAS

|

11-1

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 11.

Una vez realizado el estudio para el diseño de la estructura de pavimento, de la vía que

conforma el grupo de Pretroncales correspondiente al grupo de esta consultoría, se

obtienen las siguientes conclusiones:

- Los corredores que forman parte del presente diseño, corresponde a la Carrera 27

entre Calles 121 y 126.

- La calzada que actualmente está pavimentada, se evaluó mediante una inspección

visual inicial, se evaluaron deflectométricamente, geotécnicamente y mediante la

valoración de la variable tránsito para determinar soluciones tipo mantenimiento,

consistentes sólo en intervenir las capas superficiales, teniendo cajeos entre 30 y 40

cms como máximo, de acuerdo a lo exigido en los términos de referencia, y realizando

las evaluaciones para períodos de diseño de 7, 5 y 3 años. A pesar de que en los

términos se limita la excavación para mantenimiento de la calzada pavimentada a 30

cms, esto no se pudo cumplir a cabalidad, teniendo excavaciones hasta de 40 cms,

debido a los espesores y calidad del material remanente, así como a la capacidad

portante de la subrasante. Para conservar la exigencia de 30 cms, se plantearon

alternativas consistentes en la utilización de asfaltos de alto módulo, de modo que en

las soluciones de mantenimiento, se lograran intervenciones de tipo fresado o

excavación para reparación de capas superficiales de poca profundidad.

- Teniendo en cuenta lo anterior, la rasante de la vía que requiere mantenimiento, se

conserva en sus niveles de rasante actual, pues se tuvo limitante con la altura de los

sardineles existentes, no aceptan ningún tipo de sobrecarpeta, siendo menos crítico

para la Carrera 27.

- La calzada actualmente que se encuentra pavimentada que corresponde a la

Carrera 27 entre calles 126 y 121 calzada norte, estructuralmente ya requiere de un

refuerzo, por lo que intervenciones de tipo bacheo o sello de juntas, no son aplicables,

11-2

ya que estas alternativas se justifican para alargar la vida útil del pavimento, y esta vía

ya no presenta vida residual, lo cual se constata al hacer evaluaciones para períodos

mínimos de tres años, en los que se requieren como mínimo cajeos hasta de 30 cms,

colocando base granular nueva y carpeta asfáltica. La actividad de parcheo o bacheo,

crearía zonas de mayor rigidez, que generarán fisuramiento en su contorno, agilizando

el deterioro del pavimento, por penetración de agua.

- Es importante resaltar que los diseños de pavimento se han establecido para

diferentes períodos de diseño, con el fin de ser aplicados según la disponibilidad

presupuestal de Metro Cali. Se deja constancia que de acuerdo a las evaluaciones de

tipo técnico realizadas, la vía evaluada que tiene actualmente estructura de pavimento,

requiere de un refuerzo estructural, ya que no son aptas para resistir el tránsito

determinado, en períodos superiores a 2 a 3 años. El buen estado superficial por

inspección visual que se observa en algunos tramos de vía, donde el pavimento no se

encuentra fisurado, no es un indicativo de que la vía está en perfectas condiciones,

pues comenzará a sufrir deterioro para el tránsito proyectado, sin embargo dado que la

política de Metro Cali para este tipo de vías es de mantenimiento para volverlas

funcionales y evitar accidentalidad, se han planteado intervenciones solo en los sitios

en que por inspección visual se observa con mayor deterioro, de tal forma que se

garantice un corredor en adecuadas condiciones funcionales, y que al mismo tiempo

cuando se intervenga, cumpla con unos requerimientos de tipo estructural. Las zonas

que se establecen como a no intervenir, corresponden a sectores que en el momento

de la inspección visual se ven funcionalmente bien, pero esto no implica que

estructuralmente no requieran de intervención. Las anteriores consideraciones se

hacen teniendo en cuenta los techos presupuestales para este corredor. Las zonas de

intervención se indican claramente en el plano denominado tipo de intervención de

pavimento que hace parte del Anexo No. 6 de este informe.

- Para la calzada en afirmado, se plantearon soluciones de construcción de

pavimento nuevo, conformado por estructuras convencionales de granulares y bajo

11-3

alternativas con utilización de geomallas tipo biaxiales con el fin de reducir el espesor

de granulares, y la colocación de geotextiles de tipo tejido, en las vías con CBR a nivel

de subrasante inferiores al 3.0%.

- Los diseños nuevos para pavimento flexible se diseñaron para 10 años.

- De acuerdo con la evaluación geotécnica realizada a las calzadas, se encontró la

presencia de suelos blandos, de baja capacidad de soporte, que clasifican básicamente

como suelos limosos de alta compresibilidad, especialmente en el sector oriental,

correspondiente a depósitos aluviales. En la Tabla 11.1 se presenta el resumen de los

CBR de diseño de la subrasante utilizado en los diseños de la estructura de pavimento.

Tabla 11.1 Resumen CBR de diseño para el corredor Pretroncal

- Los apiques realizados, permitieron determinar de forma muy aproximada los

espesores de la estructura de pavimento existente, para las calzadas tanto

pavimentadas como en afirmado, cuyo resumen de las estructuras típicas existentes se

presenta en la siguiente tabla.

Tabla 11.2 Estructuras típicas de pavimento existentes para las calzadas del corredor Pretroncal

VIACBR diseño

(%)Descripción










VIACBR diseño

(%)Descripción










VIACARPETA

ASFALTICA

BASE

TRITURADAROCAMUERTA RELLENO

LOSA

CONCRETO/

RELLENO

SUBRASANTE

La Sirena tramo pavimentado 5 20 40 MH

La Sirena tramo afirmado 40 MH

Calle 72U entre Carreras 27 y 28D 60 ML-CL

Calle 72U entre Carreras 28D y 27 10 a 15 20 40 ML-CL

Carrera 41B entre Calles 36-57 ambas calzadas 10 a 15 20 50 MH

Carrera 27 entre Calles 121 y 126 40 MH

Carrera 27 entre Calles 126 y 121 8 A 12 20 50 MH

Via a Polvorines 40 18 y 60 MH

Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103 12 20 40 MH

VIACARPETA

ASFALTICA

BASE

TRITURADAROCAMUERTA RELLENO

LOSA

CONCRETO/

RELLENO

SUBRASANTE

La Sirena tramo pavimentado 5 20 40 MH

La Sirena tramo afirmado 40 MH

Calle 72U entre Carreras 27 y 28D 60 ML-CL

Calle 72U entre Carreras 28D y 27 10 a 15 20 40 ML-CL

Carrera 41B entre Calles 36-57 ambas calzadas 10 a 15 20 50 MH

Carrera 27 entre Calles 121 y 126 40 MH

Carrera 27 entre Calles 126 y 121 8 A 12 20 50 MH

Via a Polvorines 40 18 y 60 MH

Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103 12 20 40 MH

11-4

- De acuerdo con la inspección visual realizada en ambas calzadas, se encontró que

este corredor vial presenta deterioro a nivel de la capa de rodadura, carpetas que ya se

encuentran al final de su vida residual, que si bien no están con daños severos

puntuales, si indican un desgaste y la necesidad de su restitución. Lo anterior se

soporta en el chequeo de la estructura actual, la cual requiere de un reforzamiento

estructural. La inspección visual se hizo estableciendo un parámetro propio de color

rojo, para los sitios que se observaban en mal estado, correspondiente a tramos

despavimentados, fisurados, y ondulados, amarillo para los tramos en proceso de

deterioro y verdes para aquellos que superficialmente se observan sin ningún daño. De

acuerdo con esta valoración se tiene que la vía se encuentra en color rojo en la mayoría

de sus tramos.

- Se realizó una evaluación deflectométrica con Viga Benkelman con el fin de

conocer el nivel de recuperación del pavimento actual, y concluir con respecto a su

cercanía a deflexiones que indican que ya un pavimento requiere de una rehabilitación.

De acuerdo con los valores obtenidos de deflectometría, se tiene que la vía con mayor

deflexión corresponde a la Carrera 27 entre Calles 121 y 126, presentando valores muy

altos de deflexión, que indican la necesidad inminente de una rehabilitación vial. En la

siguiente tabla se resumen los valores de deflectometría promedio y característica al

90% obtenida para este corredor.

Tabla 11.3 Resumen Deflectometría para la vía Pretroncal

VIA CARRIL Dm

(1/100mm) Dc90%

(1/100mm)

Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Izquierdo 72.7 88.2

Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Derecho 69.0 97.2

-

- La variable tránsito se cuantificó con base en el estudio realizado de los conteos

vehiculares, y se determinaron los factores daño para los buses del sistema,

considerando un valor ponderado teniendo en cuenta el grado de ocupación de los

11-5

buses en las horas pico y Valle. Para el resto del parque automotor, se utilizaron los

factores daño del Instituto Nacional de Vías. El resumen del tránsito se presenta en la

Tabla 11.4, para pavimento flexible en ejes equivalentes de 8.2 toneladas.

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

Pretroncal, alternativa pavimento flexible.

. Definidas las diferentes variables, se establece el diseño de estructuras de pavimento

nueva para la calzada en afirmado, evaluada mediante metodología AASHTO-93 y

verificada por esfuerzos y deformaciones, estableciendo factores de seguridad por

fatiga, ahuellamiento y deformación de subrasante. Para pavimento nuevo, se diseñó

para período de diseño de 10 años, nivel de confiabilidad del 90%, obteniéndose las

alternativas resumidas en la siguiente tabla.

Tabla 11.5 Resumen alternativas propuestas para Estructura de Pavimento nueva vías en

afirmado

Se recomienda utilizar la alternativa de diseño 2, para la construcción de pavimento

nuevo, dado que adicionalmente a que se disminuye la altura de la rasante, presenta un

menor costo por m2, al sustituir parte de material granular por la geomalla biaxial

coextruida tipo Pavco 2020 o similar.

ALTERNATIVASMDC-2

(CMS)

BASE GRANULAR

(CMS)

SUB-BASE

(CMS)

GEOMALLA

BIAXIAL

Pavco 2020

o similar

GEOTEXTIL

TEJIDO

T2400 o

similar

PERIODO

DISEÑO

1 10 25 30 NO SI 10 AÑOS

2 10 20 25 SI SI 10 AÑOS

ALTERNATIVASMDC-2

(CMS)

BASE GRANULAR

(CMS)

SUB-BASE

(CMS)

GEOMALLA

BIAXIAL

Pavco 2020

o similar

GEOTEXTIL

TEJIDO

T2400 o

similar

PERIODO

DISEÑO

1 12 30 45 NO SI 10 AÑOS

2 12 25 35 SI SI 10 AÑOS

ALTERNATIVASMDC-2

(CMS)

BASE GRANULAR

(CMS)

SUB-BASE

(CMS)

GEOMALLA

BIAXIAL

Pavco 2020

o similar

GEOTEXTIL

TEJIDO

T2400 o

similar

PERIODO

DISEÑO

1 13 30 45 NO SI 10 AÑOS

2 13 25 30 SI SI 10 AÑOS

VIA LA SIRENA

CALLE 72U ENTRE CARRERAS 27 Y 28D CALZADA OCCIDENTAL

CARRERA 27 ENTRE CALLES 121 Y 126 CALZADA SUR









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

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

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











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

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

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



11-6

En las siguientes figuras se presenta el esquema de la estructura de pavimento

sugerida a construir para la calzada que se encuentra en afirmado y requiere de una

estructura de pavimento nueva.

Figura 11.1 Estructura de pavimento recomendada Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Calzada Sur.

- Para la calzada que requiere solo intervención de sus capas superiores, para evitar

la afectación de las redes de servicios públicos, se plantea la excavación y retiro de la

capa asfáltica y parte del material granular, en algunos tramos, o intervenciones

consistentes en fresar y reemplazar carpeta asfáltica por una nueva con mezcla de

asfalto modificado de alto Módulo. Las alternativas de intervención para

mantenimiento de la vía existente, en su gran mayoría, requiere de cajeos hasta de 40

cms, y subir unos pocos centímetros la rasante actual, lo que no es viable por la altura

de sardineles existentes y por el limitando de Metro Cali, en lo concerniente a la

excavación máxima posible de 30 cms estipulada en los Términos de Referencia.

Debido a la consideración anterior se requieren soluciones con asfaltos de Alto módulo.

En la siguiente tabla se resumen las alternativas de intervención para los diferentes

períodos de diseño evaluados, para la calzada que actualmente se encuentra



Geomalla biaxial coextruida Pavco 2020 o similar


Geotextil Tejido Pavco T2400 o similar

11-7

pavimentada, indicando las evaluaciones realizadas para asfalto normalizado y las

obtenidas para asfalto de Alto módulo.

Tabla 11.6 Resumen alternativas propuestas para sustitución capas superiores calzada

Pavimentada.

Se recomienda utilizar la alternativa de diseño 1 con Asfalto Modificado, por

corresponder al mayor período de diseño establecido por METRO CALI, no siendo

justificable económicamente la utilización de asfaltos modificados para períodos de

diseño inferiores a 7 años. Adicionalmente si se observa en la tabla anterior, la

disminución de 2.0 a 3.0 cms de espesor, disminuye la vida útil del pavimento

aproximadamente en dos años. En las siguientes figuras, se esquematizan las

estructuras de pavimento recomendadas para la calzada existente en asfalto, indicando

el material remanente, que si bien no se tiene que instalar, ya que hace parte de la

estructura actual, sí es necesario verificar en la etapa constructiva, que estos espesores

se encuentren en campo para que tenga validez los diseños presentados, pues la

exploración geotécnica es aleatoria y con espaciamientos que pueden no representar

las condiciones puntuales de heterogeneidad dentro del perfil estratigráfico deducido.

ALTERNATIVAS

PERIODO

DISEÑO

(AÑOS)


(CMS)

MATERIAL

REMANENTE

(CMS)

OBSERVACIONES

MDC CON

ASFALTO

MODIFICADO

(CMS)

B.G.

EXISTENTE

(CMS)

MATERIAL

REMANENTE

(CMS)

OBSERVACIONES


actual10 20 40








actual14 20 40




actual13 20 40




actual11 20 40




actual12,5 20 40




actual.11 20 40









ALTERNATIVAS

PERIODO

DISEÑO

(AÑOS)


(CMS)

MATERIAL

REMANENTE

(CMS)

OBSERVACIONES

MDC CON

ASFALTO

MODIFICADO

(CMS)

B.G.

EXISTENTE

(CMS)

MATERIAL

REMANENTE

(CMS)

OBSERVACIONES


actual10 20 40








actual14 20 40




actual13 20 40




actual11 20 40




actual12,5 20 40




actual.11 20 40









11-8

Figura 11.2 Estructura de pavimento recomendada para mantenimiento Carrera 27 entre Calles 126

y 121 Calzada Norte.

Se fresa carpeta existente y se instala carpeta nueva en asfalto alto módulo de 14 cms

de espesor. Garantizar espesor granular remanente de 60 cms.

Las alternativas de mantenimiento planteadas para la calzada que se encuentra

pavimentada, en algunos tramos requieren de sustitución de base granular, la cual se

hará en un espesor de 15.0 cms como mínimo y estos sectores se indican en los planos

del Anexo No. 6 denominado plano de intervención pavimento.

- Con fines comparativos de las alternativas evaluadas, se presenta el resumen de

costos por m2, para los diferentes períodos de diseño y diferentes alternativas, basados

en los costos directos definidos por el ingeniero de presupuestos de la empresa

consultora, para pavimento flexible. Se aclara que el costo por m2 corresponde a la

estructura de pavimento, incluyendo su cajeo o fresado, uso de geosintéticos y

materiales que la conforman, pero no incluye sardineles, tal como se puede verificar en

el capítulo 11 correspondiente a Evaluación Económica.




modificado 14 cms

11-9

Tabla 11.7Comparativo precio por m2 construcción pavimento nuevo

Tabla 11.8Comparativo precio por m2 Mantenimiento capas superficiales


(AÑOS)ALTERNATIVA

$104.876,05 10 1 sin geomalla

$103.422,95 10 2 con geomalla

$129.954,43 10 1 sin geomalla

$124.623,68 10 2 con geomalla

$134.498,92 10 1 sin geomalla

$125.290,52 10 2 con geomalla

LA SIRENA

CALLE 72U CRAS 27 Y

28D CALZADA

OCCIDENTAL

CARRERA 27 ENTRE

CLLS 121 Y 126

CALZADA SUR


(AÑOS)ALTERNATIVA

$104.876,05 10 1 sin geomalla

$103.422,95 10 2 con geomalla

$129.954,43 10 1 sin geomalla

$124.623,68 10 2 con geomalla

$134.498,92 10 1 sin geomalla

$125.290,52 10 2 con geomalla

LA SIRENA

CALLE 72U CRAS 27 Y

28D CALZADA

OCCIDENTAL

CARRERA 27 ENTRE

CLLS 121 Y 126

CALZADA SUR

VIA

VALOR POR M2

CON ASFALTO

NORMALIZADO

VALOR POR M2

CON ASFALTO

MODIFICADO

PERIODO

DISEÑO (AÑOS)

$71.809,08 $62.466,00 7

$67.559,35 $51.966,00 5

$64.676,70 $46.716,00 3

$96.938,25 $85.766,00 7

$88.438,79 $80.516,00 5

$79.939,33 $70.016,00 3

$91.755,60 $75.591,00 7

$83.256,14 $67.716,00 5

$70.506,95 $57.216,00 3

CALLE 72U CRAS 27 Y

28D CALZADA

ORIENTAL

CARRERA 27 ENTRE

CALLES 126 Y 121

CALZADA NORTE

CARRERA 41B ENTRE

CALLLES 36 Y 57

AMBAS CALZADAS

VIA

VALOR POR M2

CON ASFALTO

NORMALIZADO

VALOR POR M2

CON ASFALTO

MODIFICADO

PERIODO

DISEÑO (AÑOS)

$71.809,08 $62.466,00 7

$67.559,35 $51.966,00 5

$64.676,70 $46.716,00 3

$96.938,25 $85.766,00 7

$88.438,79 $80.516,00 5

$79.939,33 $70.016,00 3

$91.755,60 $75.591,00 7

$83.256,14 $67.716,00 5

$70.506,95 $57.216,00 3

CALLE 72U CRAS 27 Y

28D CALZADA

ORIENTAL

CARRERA 27 ENTRE

CALLES 126 Y 121

CALZADA NORTE

CARRERA 41B ENTRE

CALLLES 36 Y 57

AMBAS CALZADAS

|

ANEXOS

ANEXO 1

RESULTADOS DE LABORATORIO

ANEXO 2

UBICACIÓN DE APIQUES PARA LAS VIAS

ANEXO 3

MEMORIA DE CALCULO

ALTERNATIVA CON GEOMALLA (Software Pavco)

ANEXO 4

PROGRAMA DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO Y

MANTENIMIENTO PERIODICO DEL PAVIMENTO

ANEXO 5

REGISTRO FOTOGRÁFICO

ANEXO 6

PLANO DE INTERVENCION DE PAVIMENTO

PROYECTO : CONTIENE : FECHA :

.

No. REVISIONES APR.REV.FECHA

1:750ESCALA :APROBO CONSULTOR:

TIPOS DE PAVIMENTOS A INTERVENIRARCHIVO :

PLANO No.

INTERVENCIONES DE PAVIMENTOSELABORACIÓN DE LOS ESTUDIOS Y DISEÑOS 1DE

1NOMBRE:

APROBO INTERVENTORIA :

NOMBRE:

FIRMA: FIRMA:

DE ALGUNOS ELEMENTOS DE INFRAESTRUCTURA DEL SISTEMAINTEGRADO DE TRANSPORTE MASIVO SITM - MIO CARRERA 27 ENTRE CALLES 121 Y 126

ENERO 2015

1.

2.

3.

4.

TIPOS DE INTERVENCIÓN

Hacer estructura de pavimento Flexible nuevo.

Fresar carpeta existente y reemplazar por MAM de14 cm de espesor.

Instalar sobrecarpeta de 5.0 cms de espesor en (MDC - 19).

BACHEOS

INTERVENCIÓN TIPO (1)

a) K0+000 Hasta K0+440

b) Area de Intevención aprox = 3785.00m²

Longitud = 440m


a) K0+ 000 Hasta K0+ 184


Longitud = 184 m


a) K0+ 318 Hasta K0+ 433


Longitud = 115 m


Area de intervención total aprox = 3785m²

AREAS TOTALES DE INTERVENCIÓNPOR TIPOS.


Area de intervención total aprox = 2331.00m²


Area de intervención total aprox = 147.00m²

CALZADA NORTE ZONA 3CARRERA 27 ENTRE CALLE 123 Y CALLE 121

CICLOVIA

TIPO DE INTERVENCIÓN 2.

Fresar carpeta existente y reemplazar por14 cm de MAMGarantizar material

remanente e min=60cms.

2.


Base granular tipo INVIAS e= 25cms.

Geomalla biaxial coextruida Pavco P-BX11 osimilar.

Subbase granular tipo INVIAS e= 30cm.

Geotextil tejido pavco T2400 o similar.

CALZADA SUR ZONA 1CARRERA 27 ENTRE CALLE 121 Y CALLE 126

1. Hacer estructura depavimento nuevo.

CALZADA NORTEZONA 1CARRERA 27 ENTRE CALLE 126 Y CALLE 124

2.


Fresar carpeta existente yreemplazar por 14 cm deMAM.Garantizar

material remanente e min=60cm.5.

3. Instalar sobrecarpeta de 5.0cm de espesor en (MDC - 19).


5 cm (MDC - 19).Instalar sobre carpeta.

Bacheos y sellos

CALZADA NORTE ZONA 2CARRERA 27 ENTRE

CALLE 124 Y CALLE 123

Longitud = 135 m

8 cms MDC-25 5 cms MDC-19

MDC-19

Base-GranulartipoINVIAS

Sub-basegranulartipoINVIASSubrasante

DETALLE ESTRUCTURAPAVIMENTO CICLOVIA

5 cm

15 cm

20 cm

Fresar carpeta existente y reemplazar por MAM de 14 cmsde espesor.

Fresar carpeta existente y reemplazar por MAMde 14 cm de espesor.

4.

Geotextil T2400 o similar

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