3.5 4,0 4,5 filebl. Sumergido Procedimiento del Instituto del Asfalto. PercentiI87,5% N'de %de CBR%...

incluyendo la evaluación del eSR representativo de la subrasante, el cualse seleccionó empleando el Método del Instituto del Asfalto para el percentildel 87.5% de los datos.

CUADRO N' 111.3ESTUDIOS Y DISEÑOS DE LA TRONCALCARACAS ENTRELA ESTACiÓN MOLINOS Y EL PORTAL DE USME.

EVALUACiÓN DEl CBR REPRESENTATIVO DE LA SUBRASANTE.SECTOR 111. Kl.300.K2.870

1. EVALUAOÓN CBR REPRESENTATIVO DE LA SUBRASANTE.

1,1 SONDEOS CALZADA TRANSITO MIXTO INTERCEPTOR ORIENTAL

SONDEO PASA TAMIZ ClAS CBR INALTERADO EXPANSiÓN CBR'I\ (p.D.qPROF(m) lL% LP% IP% 7 wn'l\ 7d SIN SUr~ERGIR SUMERGIDONo. 200% USCS gr/cmO gr/cm' 25 5 25 5 LINEAL '1\ PROF (m)

CBR'I\

SPM-11 O.8().I.oo 43.4 Nll NLP NP SM 208 14.9 1.810 6 5.3 3.8 40 0.20 0.45·145 4.8SC·7 0.2(·066 71SC-ó 0.20·080 39.6SC·12 1 10·1.30 955 40 22 18 CL 187 194 1.566 5.3 5.2 2.8 33 030

1,2 SONDEOS CALZADA TRANSITO MIXTO INTERCEPTOR OCODENTAL

SONDEO PASA TAMIZ ClAS CBR INALTERADO EXPANSiÓN CBR % (p.D.CPROF (m) llllo LP% IP% 7 wnllo 1d SIN SUMERGIR SUMERGIDONo. 200% uses gr/cm' gr/cmO 25 5 25 5

LINEAL '1\ PROF (m)CBR%

SPM-13 1 55·2.00 <90% 44 25 19 CL 199 120·181 8.3SPM·14 1 10·1.30 BE4 26 15 11 CL 1.897 15.3 1645 53 63 3.7 42 024 010·097 29.1SPM-15 0.80· 1.00 74 26 16 10 CL 1 ro1 18.2 1608 3.5 45 2.3 3 0,38 0.00 ·1.00 77SPM·12 060·0.80 BE.9 35 22 13 CL 1.816 192 1523 38 35 1.9 2 032 010·110 6,2SPM·16 0,00· O49 49,4

1,3 SONDEOS TRANSMILENIO OCODENTAL

SONDEO PASA TAMIZ CLAS CBR INALTERADO EXPANSiÓN CBR% (f .D.PROF(m) ll% LP% IP% 7 wnllo 7d SIN SUMERGIR SUMERGIDO

No. 200% uses gr/cm' gr/cm' 25 5 25 5LINEAL \1 PROF (m) CBR'I\

STM-4 7,3 0,05·0,58 36.21II<2+OOJSTM-ó 21.8 0,00 01,00 11.6

1(K2+OOJSTM-7 12.3 1,10.1,58 11,410<2-1500\

1,4 SONDEOS TRANSMILENIO ORIENTAL

SONDEO PASA TAMIZ CLAS CBR INALTERADO EXPANSiÓN CBR 110 P.D.qPROF (m) LL% LP% IP% 7 wnllo 7d SIN SUMERGIR SUMERGIDO

No. 200 % USCS gr/cm' gr/cmo25 5 25 5 LINEAL '1\ PROF (m) CBR'I\

STM-5 , 9,5 0.90· 1,56 31.6111<2+220\

SC·5 144 080·160 90SF·4 16.9 075·1 35 11

2, ANÁLISIS DATOS CONJUNTOS

2,1 CBR MUESTRA INALTERADA I2jmm\

al Sin symergir

Proeedimienlo del lnstituto del Asfalto. Pereentil 87,5%

N'de 110 de

CBRIIo Valores ValoresIguales o Iguales omavores Mavores

35 5 10038 4 8053 3 6060 1 20

CBRI!.- 4,0510

tOO

90ill'" BOo,.

70o(

lEo 60rJ)~ 50~Q 40rJ)w 30'"o-' 20o(

>I!' 10

------------.,------------- ..------------- ..-------------,-------------,. , , , .875% • , , , •

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5,0 5,5 6,03.5 4,0 4,5CBR%

3,0

111-2TC - 1853 - 107Estudios y Diseños de la Troncal Caracas desde la EstaciónMolinos hasta el Patio Portal de Usme, Localidad de Usme en Bogotá, a.c.Análisis de Geotecnia y Pavimentos

bl. Sumergido

Procedimiento del Instituto del Asfalto. PercentiI87,5%

N'de % de

CBR%Valores ValoresIguales o Iguales omayores Mayores

19 5 1002,3 4 8028 3 603,7 2 403,8 1 20

CBR%- 2,17%

2.2 CBR PDC

Procedimiento dellnstrtuto del Asfalto. Percentil87 ,5%

N°de % de

CBR%Valores ValoresIguales o Iguales omayores Mavores

4,8 8 10062 7 887,7 6 7583 5 6390 4 5011,3 3 3811,4 2 2511,6 1 13

CBR % - 6,20%

100

ur 90

'"o 80;;¡

" 70o'" 60

~ 50::>2 40:tl'" 30o~ 20

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1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0

CBR%

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4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0

CBR%

Teniendo en cuenta el análisis realizado, se seleccionó como CBRrepresentativo de la subrasante para este sector un valor de 3.0 %.

El módulo resiliente de la subrasante se calculó con la siguiente expresiónpropuesta por la SHELL:

Esr = 100 CBR (%), Kg/cm2

De esta manera el módulo resiliente de diseño de la subrasante para elsector 11 es:

Esr = 300 Kg/cm2 = 30 MPa

111-3TC - 1853 - 107Estudios y Diseños de la Troncal Caracas desde la EstaciónMolinos hasta el Patio Portal de Usme, Localidad de Usme en Bogotá, D_C,Análisis de Geotecnia y Pavimentos

3. Tránsito

Del estudio de tránsito se extractó el TPD2oo6 en el sentido norte-sur y sur-norte del tramo en estudio.

3.1 Cálculo del Número de Ejes Simples Equivalentes de 8.2 Ton (Ns.2) enel Carril de Diseño

3.1.1 Pavimento Flexible

El número de ejes simples equivalentes de 8.2 Ton se calculó utilizando losfactores de daño individual de cada tipo de vehículo comercial propuestospor la Universidad del Cauca en 1.996. El factor daño de los busesalimentadores se estableció de acuerdo con el informe preliminar:Determinación del Peso por Eje de los Buses de TransMilenio y BusesAlimentadores de la Universidad de los Andes de Diciembre de 2.004.

3.1.2 Pavimento Rígido

El número de ejes simples equivalentes de 8.2 Ton se calculó utilizando losfactores de equivalencia de cada tipo de vehículo comercial contenidos enla guía para diseño de estructuras de pavimentos de la AASHTO-1 .993,para un índice de servicio final de (Pt) = 2.5.

3.2 Número de Repeticiones Esperadas de Carga por Eje en el Carril deDiseño (NRE)

Con el tipo de composición de vehículos comerciales se calculó el númerode repeticiones esperadas de carga por eje en el carril de diseño, para elanálisis del pavimento rígido por el método de la PCA-84.

3.3 Número de Ejes Simples Equivalentes de 8.2 Ton en el Carril deDiseño (Ns.2).

La fórmula empleada para el cálculo del Número de ejes simplesequivalentes de 8.2 Toneladas es la siguiente:

Na.2 = 365 X TPD2oo9 x (A/100) x (B/100) x F x FC

Siendo:

TPD2oo9 = Tránsito promedio diario de vehículos en el año inicial deservicio de la vía (2009).

A/100 = Vehículos comerciales (buses + camiones)TC - 1853 - 107Estudios y Diseños de la Troncal Caracas desde la EstaciónMolinos hasta el Patio Portal de Usme, Localidad de Usme en Bogotá, D.C.Análisis de Geotecnia y Pavimentos

111-4

8/100 =

F =r =

FC =

n =

Factor de direccionalidad = 0.9. De acuerdo con laAASHTO para calzadas con dos (2) carriles de circulación enel mismo sentido.

Factor de proyección del tránsito = {[ (1H)n-1 ]/In (1H)}Tasa Anual del Crecimiento del Tránsito, valor extractado delestudio de tránsito para cada calzada.

Factor de daño ponderado de los vehículos comerciales

Período de diseño. Los cálculos se hicieron para un periodode diseño de 20 años (2009-2028).

3.3.1 Pavimento Flexible

En el Cuadro N° lilA se presentan los valores del número de ejesequivalentes de 8.2 Ton en el carril de diseño para las calzadas .de tránsitomixto.

CUADRO N° 111-4

EJES SIMPLES EQUIVALENTES DE 8.2 TON EN EL CARRIL DE DISEÑOPAVIMENTO FLEXIBLE

PARAMETROSECTOR 111K1+300- K2+870

S-N N-STRAFICO

FDAUTOS 5707 5033

COLECTIVO 165 451BUS 1.00 2018 1934

ALIMENTADOR 2.89 591 383C2P 1.14 202 406C2G 3.44 156 117C3 C4 5.25 67 58C5> C5 4.56 22 21

TPD (2006) 8928 8404r 0.04 0.03

TPD (2009) 9976 9120TPD (2028) 20911 15732

PARTICIPACION%

AUTOS 63.1 60COLECTIVO 1.9 5

BUS 23 23ALIMENTADOR 7 5

C2P 2 5C2G 2 1C3C4 0.75 0.75C5> C5 0.25 0.25A/100 35% 35%FC 1.62 1.48

Ancho Calzada6.50 6.50

(m)8/100 0.9 0.9

n 20 20F 29.62 26.59

N (2009-2028) 54.972.556 41.173.940

111-5TC - 1853 - 107Estudios y Diseños de la Troncal Caracas desde la EstaciónMolinos hasta el Patio Portal de Usme, Localidad de Usme en Bogotá, D.C.Análisis de Geotecnia y Pavimentos

En el caso del número de ejes simples equivalentes para el carril exclusivode Transmilenio.

N2028 = 2115; r = 2.96% ·F = 27.16

N8.2 = 365 x 1180 x 0.9 x 27.16 x 16.02 = 168.659.053

El flujo de buses en las troncales de 1180 es el número de buses/díasentido establecidos por el IDU en la comunicación del 11 de mayo de2.005, dirigida a la Doctora Mónica García Gerente del ProyectoTransmilenio-IDU (E) por el Doctor Raúl H. Roa Buitrago Director dePlaneación de Transporte. Esta comunicación fue recibida de laInterventoría el día 9 de febrero de 2.006.

El factor de daño de los buses articulados corresponde al factor deequivalencia al eje de 8.2 Ton de cada uno de los ejes de los buses,(13.24), multiplicado por el factor de ajuste de 1.21 debido a la presión deinflado de las llantas (p= 8.05 Kg/cm2 = 115 psi).

La tasa anual de incremento de los buses articulados, se seleccionó deacuerdo con el Estudio de Tránsito.

3.3.2 Pavimento Rígido

En el Cuadro N° 111.5 se presentan los valores del número de ejesequivalentes de 8.2 Ton en el carril de diseño para las calzadas de tránsitomixto.

TC -1853 -107Estudios y Diseños de la Troncal Caracas desde la EstaciónMolinos hasta el Patio Portal de Usme, Localidad de Usme en Bogotá, D.C.Análisis de Geotecnia y Pavimentos

111-6

CUADRO N° 111-5EJES SIMPLES EQUIVALENTES DE 8.2 TON EN EL CARRIL DE DISEÑO

PAVIMENTO RIGIDO

PARAMETRO I SECTOR 111K1 +300- K2+870S-N N-S

TRAFICOFD

AUTOS 5707 5033COLECTIVO 165 451

BUS 3.79 2018 1934ALIMENTADOR 3.79 591 383

C2P 3.63 202 406C2G 3.79 156 117C3C4 8.55 67 58C5>C5 12.00 22 21

TPD(2006) 8928 8404r 0.04 0.03

TPD(2009) 10043 9120TPD(2028) 20911 15732

PARTICIPACION%AUTOS 63.1 59.89

COLECTIVO 1.9 5.37BUS 22.60 23.02

ALIMENTADOR 6.62 4.57C2P 2.26 4.83C2G 1.74 1.39C3C4 0.75 0.70C5>C5 0.24 0.25Al100 34.21% 34.76%FC 3.89 3.98

Ancho Calzada(m) 6.50 6.508/100 0.9 0.9

n 20 20F 30.37 27.27

N (2009-2028) 137'106.074 113'806.728

En el caso del número de ejes simples equivalentes para el carril exclusivode Transmilenio.

N2028 = 2115; r = 2.96% F = 27.16

N8.2 = 365 x 1180 x 0.9 x 27.16 x 17.21 = 181.187.410

La tasa anual de incremento de los buses articulados, se seleccionó deacuerdo con el Estudio de Tránsito.

3.4 Número de Repeticiones Esperadas por Eje en el Carril de Diseño(NRE)

La fórmula empleada para el cálculo del Número de RepeticionesEsperadas por eje en el Carril de Diseño es la siguiente:

NRE = 365 x n x F x NED x (FSRC)Siendo:

n = 20 años (2009-2028)F = Factor de proyección de tránsito = [(1 +r)2°_1 ]/(20 r) = 1,5f = Factor de distribución por carril: 0.9

TC - 1853 - 107Estudios y Diseños de la Troncal Caracas desde la EstaciónMolinos hasta el Patio Portal de Usme, Localidad de Usme en Bogotá, D.C.Análisis de Geotecnia y Pavimentos

111-7

NEO = Número de ejes diarios por sentido = TPOVC x 0.9FSRC = Factor de Seguridad por Repeticiones de Carga = 1.1

En los Cuadros N° 111.6 Y N° 111.7 se presentan las repeticiones para lascalzadas de tránsito mixto y en el Cuadro N° 111.8 las repeticiones para lascalzadas de Transmilenio.

CUADRO N° 111.6.

NÚMERO DE REPETICIONES DE CARGA ESPERADAS POR EJE EN EL CARRILDE DISEÑO. CALZADA MIXTA ORIENTAL SENTIDO SUR-NORTE.

NDE = 365 x 20 x F x NEO x 1.1 = 12.045 NEOr = 4% F =1.5 NEO = 0.9 TPDVC

TIPO VEHICULO TPOVCNEO EJES SENCILLOS - kN

TANOEM TRIOEM-kN kN

50 60 75 100 110 125 220 240Buses 2.270 2.043 2.043 2.043Alimentadores 665 599 599 599Buses TransmilenioC2P 227 204 204 204C2G 175 158 158 158C3 37 33 33 33C4 38 34 34 34 34C5 12 11 11 22> C5 12 11 11 11 11Totales 204 2888 3038 100 11

TIPO DE EJE -kNNRE

SENCILLO125 O110 36.586.68860 34.787.16550 2.460.794

Tándem220 1.203.296

Tridem240 130.086

TC -1853 - 107Estudios y Diseños de la Troncal Caracas desde la EstaciónMolinos hasta el Patio Portal de Usme, Localidad de Usme en Bogotá, D.C.Análisis de Geotecnia y Pavimentos

111-8

CUADRO N° 111.7.NÚMERO DE REPETICIONES DE CARGA ESPERADAS POR EJE EN EL CARRIL

DE DISEÑO. CALZADA MIXTA ORIENTAL SENTIDO NORTE - SUR.NDE = 365 x 20 x F x NED x 1.1 = 10.439 NED

r = 3% F =1.3 NED = 0.9 TPDVC

NED = 0.9 x TPDVC

TIPO VEHICULO TPDVC NEO EJES SENCILLOS - kN TANDEM TRIOEM-kN kN

50 60 75 100 110 125 220 240Buses 2.113 1.902 1.902 1.902Alimentadores 419 377 377 377Buses TransmilenioC2P 444 400 400 400C2G 128 115 115 115C3 32 29 29 29C4 33 30 30 30 30C5 11 10 10 20> C5 12 11 11 11 11Totales 400 2473 2823 89 11

TIPO DE EJE -kN NRESENCILLO

110 29.472.42960 25.817.73550 4.171.424

Tándem220 1.073.210

Tridem240 112.741

CUADRO N° 111.8.NÚMERO DE REPETICIONES DE CARGA ESPERADAS POR EJE EN EL CARRIL

DE DISEÑO. CALZADAS TRANSMILENIO.r = 2.96% F= 1.3

TIPO VEHICULO TPDVC NEDNED* EJESFSRC SENCILLOS kN

75 125

Buses Transmilenio 1180 1062 1168 1168 2336

Totales 1168 2336

TIPO DE EJE -kN NRESENCILLO

125 22.168.64075 11.084.320


111-9

4 Diseño de Pavimentos

Se analizaron alternativas de pavimento flexible y pavimento rígido para lascalzadas de transmilenio y de tránsito mixto.

En el pavimento flexible se utilizó el método de la ASSHTO-1993 y severificó la estructura así obtenida por el método racional con el programaBISAR 3.0 de la Shell. En el diseño del pavimento rígido se empleó elmétodo de la Pórtland Cement Association (PCA)-1984 y de la AASHTO-1.993.

Los diseños del pavimento se realizaron para la calzada de tránsito mixtocon el mayor número de ejes equivalentes de 8.2 Ton y de repeticionesesperadas de carga por eje.

Las calidades de los materiales que conforman las estructuras delpavimento del proyecto, se seleccionaron con base en la Sección 107-05de las Especificaciones Técnicas consignadas en el documento IDU-ET-2.005, así:

• Para las calzadas con tránsito vehicular, la categoría de tránsito esT5 que corresponde a un número acumulado de ejes equivalentes de80kN superior a 7.5 millones de ejes en el periodo de diseño.

• Para el espacio público y la ciclo-ruta, se seleccionó la categoría detránsito TO, la mínima que contempla el documento del IDU, con unnúmero acumulado de ejes equivalentes de 80kN inferior a 0.2millones de ejes en el periodo de diseño

4.1 Pavimento Flexible

4.1.1 Método de Diseño AASHTO - 1993

Los datos de entrada adoptados para la aplicación del método AASHTO serelacionan a continuación:

A. Variables de diseño

• Periodo de diseño (n) = 20 años (2009 - 2028).

• Tránsito:Número de ejes equivalentes de 18 kips en el carril de diseño:0N1S)'

CALZADA SENTIDO W1STránsito Mixto I Transmilenio

Oriental Sur-Norte 54.972.556 I 168.659.053

• Confiabilidad: (R)


111-10

• Desviación estándar total: So = 0,45.

• Subrasante:

Módulo resiliente de la subrasante: Mr = 30 Mpa = 4500 psi

B. Criterio de comportamiento

• Indice de servicio inicial: Po = 4,2

• Indice de servicio final: Pf= 2,5

• Pérdida de servicio para diseño: i1PSI = 1.7

Con los datos anteriormente descritos el número estructural requeridodel pavimento (SN),

CALZADA SENTIDO SNREQ

Tránsito Mixto TransmilenioOriental Sur-Norte 7.62 8.74

Occidental Norte-Sur

C. Selección de los espesores de las capas.

SiendoSN =D1 D2 D3 D4 =

número estructural requerido.

espesores de las capas estructurales de concretoasfáltico, base y sub-base granulares, capa demejoramiento.

coeficientes estructurales.

coeficiente de drenaje.=

D. Propiedades de los materiales.

Módulos resilientes del Concreto Asfáltico (Rodadura y Base), de lasCapas Granulares y de la Capa de Mejoramiento, CoeficientesEstructurales.


111-11

El Módulo Resiliente de las Capas Asfálticas de Rodadura y Base seseleccionó de acuerdo con resultados de mezclas asfálticas densasen caliente diseñadas y producidas localmente.

Los Módulos Resilientes de las Capas Granulares se seleccionaroncon las correlaciones entre el CBR y el módulo de cada tipo de'material consignadas en la Guía de Diseño MSHTO-1993 y en lasEspecificaciones Técnicas IDU-ET 2005.

Determinados los módulos de las diferentes capas del pavimento seestablecieron los Coeficientes Estructurales de cada una de ellas enconcordancia también con la Guía de DiseñoMSHTO-1993.

Calzadas de Tránsito Vehieular

CAPA Mrpsi Kg/cm2 a¡

Concreto Asfáltico rodadura486.000 34.000 0,45

MD12-M (a)Concreto Asfáltico Base MD20 430.000 30.000 0.42Base Granular (CBR= 100%) 30.000 2.100 0,14Subbase Granular (CBR ~ 60%) 18.000 1.260 0,13Capa de mejoramiento (CBR

11.000 800 0,08~10%)..

(a) Modificada con polímeros

P t E . P sbli C' I tavimen O spacrc U leo y le o-ru a

CAPA Mrpsi Kg/cm2

a¡Concreto Asfáltico rodadura 350.000 25.000 0,39MD12Subbase Granular (CBR ~ 30%) 15.000 1.050 0,11Capa de mejoramiento (CBR 11.000 800 0,08~10%)

Drenaje de la zona del proyecto: aceptable. Tiempo estimado deretención del agua es de una semana. Porcentaje de tiempo que laestructura del pavimento está expuesta a niveles de humedadpróximos a la saturación: 5-25%. Por tanto, se seleccionan lossiguientes coeficientes de drenaje:

CAPA miBase granular 1.00Sub-base granular 0,90Capa de mejoramiento 0,90

Las estructuras del pavimento flexible se relacionan en el siguiente cuadro:


111-12

TRANSITO TRANSMILENIOCAPA MIXTO N-S Y S-N S-N y NS

e (mm) e (mm)Concreto Asfáltico rodadura MD12-M (a) Mr =

65, 105

34.000 Kg/cm2

Concreto Asfáltico base MD20 Mr = 30.000 150 130Kg/cm2

Base Granular (CBR= 100%) 250 300Subbase Granular CBR = 60% compactada al95% del Próctor Modificado después de 4 días 350 400de inmersión.Capa de mejoramiento (CBR;;::10%) 400 450Total 1215 1385

(a) Modificada con polímeros


111-13

State: Bogotá Job Number: Sector 111CALZADAS MIXTASNorte-Sur y Sur-Norte

Agency: IDUCompany: TECNOCONSULTA LTDA Location: Av. Caracas Molinos-

Portal UsmeBogota DCContractor: IDU

Engineer: CELSO FORERO FORERO=========================== Flexible Analysis ========================

Structural NumberDesign E 18'sReliabilityOverall DeviationResilient ModulusInitial ServiceabilityTerminal Serviceablity

7.6254,972,556

95.00 percent0.45

4,500.0 psi4.202.50

123456

LayerCoefficient

a (i)0.450.420.140.130.08

Drainage LayerCoefficient Thickness a(i)*Cd*t---- Cd --- --- t --- =========

1.00 2.56 1.151.00 5.90 2.481.00 9.84 1.380.90 13.77 1.610.90 15.71 1.13

LayerNumber

Total SN 7.75

State: Bogotá Job Number: Sector 111TRANSMILENIO

Norte-Sur y Sur-NorteAgency: IDU

Company: TECNOCONSULTA LTDA Location: Av. Caracas Molinos-PORTAL USME

Bogota DCContractor: IDUEngineer: CELSO FORERO FORERO

============================ Flexible AnalysisStructural NumberDesign E 18'sReliabilityOverall DeviationResilient ModulusInitial ServiceabilityTerminal Serviceablity

8.74168,659,104

95.00 percent0.45

4,500.0 psi4.202.50

Layer Layer DrainageNumber Coefficient Coefficient====== a (i) ---- Cd ---

1 0.45 1.002 0.42 1.003 0.14 1.004 0.13 0.905 0.08 0.90

LayerThickness=== t ===

4.135.12

11.8115.7117.72

a(i)*Cd*t

1.862.151.651.841.28

Total SN 8.78TC - 1853 - 107Estudios y Diseños de la Troncal Caracas desde la EstaciónMolinos hasta el Patio Portal de Usme, Localidad de Usme en Bogotá, D.C.Análisis de Geotecnia y Pavimentos

111-14

4.1.2 Revisión Método Racional Programa BISAR 3.0

Las estructuras de diseño del pavimento flexible del método MSHTO semodelaron con el programa BISAR 3.0 de la SHELL.

En la modelación de la estructura del pavimento se utilizaron los mismosmódulos resilientes de las diferentes capas estructurales determinados conla Guía de Diseño MSHTO-93. La relación de Poisson seleccionada sedescribe a continuación:

Capa Relación de Poisson (/.1)Concreto asfáltico de rodadura (MD12-M) 0,30

Concreto asfáltico de base (MD20) 0,30Base granular 0,35

Sub-base granular 0,35Material de mejoramiento 0,40

Subrasante 0,45

Con el programa se obtuvieron los siguientes valores de las solicitacionescríticas:

TRANSITOSOLICITACIONES CRíTICAS MIXTO TRANSMILENIO

N-S y S-NDeformación unitaria vertical de 1.46 X 10,4 3,05 X 10,5compresión de la sub rasante (sz m/m)Deformación unitaria de tracción en la 1.28 X 10,4 3.45 X 10,6fibra Inferior de la capa asfáltica (SI m/m)Esfuerzo de compresión en la 0.01 0.03subrasante (az - kg/cm2)

Los valores admisibles de las solicitaciones críticas para diseño seestablecieron a partir de las siguientes ecuaciones:

Deformación unitaria vertical de compresión en la subrasante (Shell):

Sz = 0.021 X N,O.25Confiabilidad = 85%

Deformación unitaria de tracción en la, fibra inferior de la capaasfáltica (Shell).

SI = 0.00264 X N,O,1626

Esfuerzo de compresión admisible en la subrasante (Kerhoven yDormon):

az= 0.007 EsR/(1 +0.7 log N), kg/cm2


111-15

BISAR 3.0 - Block Report

TRONCAL CARACAS SECTOR 111

System 1: SECTOR 111 CALZADA MIXTA SUR-NORTE Y NORTE-SUR

Structure Loads

Modulus ofLayer Thickness Elasticity Poisson's Load

Number (m) (MPa) Ratio Number- -- -- .__ ...._- __ o __ o

..- ._--- -- _.- __ o -- -~.~. --_ ..

1 0.065 3.400E+03 0.30 12 0.150 3.000E+03 0.30 23 0.250 2.100E+02 0.354 0.350 1.260E+02 0.355 0.400 8.000E+Ol 0.406 3.000E+Ol 0.45

Vertical Horizontal (Shear)Load Stress Load Stress Radius(kN) (Mpa) (kN) (MPa) (m)

-".-_. - --,.-

2.000E+Ol 5.774E-Ol O.OOOE+OO O.OOOE+OO 1.050E-Ol2.000E+Ol 5.774E-Ol O.OOOE+OO O.OOOE+OO 1.050E-Ol

X-Coord(m)

Y-Coord(m)

ShearAngle

(Degrees)

O.OOOE+OO 1.575E-OlO.OOOE+OO -l.575E-Ol

O.OOOE+OOO.OOOE+OO

Stresses Strains DisplacementsPosition Layer X-Coord Y-Coord Depth XX yy ZZ XX YY ZZ UX UY UZNumber Number (m) (m) (m) (MPa) (MPa) (MPa) ustrain ustrain ustrain (um) (um] (um)

- ._-- _._-- ---'-_. __ o _.

O.OOOE+oo-1._ .. -- .. ._-- "'---. - --

1 1 O.OOOE+OO O.OOOE+OO O.OOOE+OO -5.485E-Ol -2.580E-Ol -1. 386E+02 -2.747E+Ol 7.116E+Ol O.OOOE+OO O.OOOE+OO 4.553E+022 2 O.OOOE+OO O.OOOE+OO 2.150E-Ol 4.558E-Ol 3.000E-Ol -5.652E-02 1.276E+02 6.008E+Ol -9.443E+Ol O.OOOE+OO O.COOE+OO 4. 527E+02 :3 3 O.OOOE+OO O.OOOE+OO 2.l50E-Ol 5.135E-03 -S.367E-03 -S.652E-02 1.276E+02 6.008E+Ol -2.688E+02 O.OOOE+OO O.OOOE+OO 4.527E+02:4 6 O.OOOE+OO O.OOOE+OO 1.215E+00 9.133E-05 5.534E-05 -4. 322E-03 ¡ 6.704E+Ol 6.530E+Ol -1. 463E+02 O.OOOE+OO O.OOOE+OO 2.99lE+025 1 O.OOOE+OO -1. 575E+00 O.OOOE+OO -2. 572E-02 1.465E-02 O.OOOE+OO' -8.858E+OO 6.577E+OO 9.775E-Ol O.OOOE+OO 1.371E+Ol 2.108E+026 2 O.OOOE+OO -1. 575E+00 2.l50E-Ol 5.394E-03 -1.751E-02 -3.061E-04 3.580E+OO -6.346E+OO 1.1l0E+OO O.OOOE+OO -5.484E+00 2.110E+027 3 O.OOOE+OO -1.575E+00 2.l50E-Ol 1.611E-04 -l.3alE-03 -3. 06lE-04 : 3.580E+00 -6.336E+00 5.758E-Ol O.OOOE+OO -5.48lE+00 2.110E+028 6 O.OOOE+OO -1.575E+00 1.215E+OO -7.28SE-05 -7.844E-04 -1. 316E-03 2.908E+Ol -5. 313E+00 -3.101E+Ol . O.OOOE+OO -4.525E+Ol 1.995E+029 4 O.OOOE+OO O.OOOE+OO .4.650E-Ol 4.914E-03 3.644E-03 -2.393E-02 9.535E+Ol 8.174E+Ol -2.137E+02 O.OOOE+OO O.OOOE+OO 4.014E+02

10 4 O.OOOE+OO O.OOOE+OO 8.l50E-Ol 8.792E-03 8.455E-03 -9.247E-03 7.l97E+Ol 6.837E+Ol -1. 213E+02 O.OOOE+OO O.OOOE+OO 3.475E+02.11 5 O.OOOE+OO O.OOOE+OO 8.l50E-Ol 3.294E-03 3.089E-03 -9.247E-03 7.l97E+Ol 6.837E+Ol -1.475E+02 O.OOOE+OO O.OOOE+OO 3.475E+0212 4 O.OOOE+OO -1. 575E+00 4.650E-Ol 9.199E-04 -1.267E-03 -7.411E-04 1.288E+01 -1.055E+01 -4.917E+00 O.OOOE+OO -1.992E+Ol 2.106E+0213 4 O.OOOE+OO -1.S75E+00 8.l50E-Ol 2.056E-03 -8.161E-04 -1. l64E-03 2.l82E+Ol -8.953E+OO -1.269E+Ol O.OOOE+OO -3.388E+Ol 2.075E+0214 5 O.OOOE+OO -1. 575E+00 8.l50E-Ol 9.605E-04 -7.979E-04 -1.l64E-03 2.182E+Ol -8.953E+00 -1.537E+01 O.OOOE+DO -3.388E+Dl 2.075E+02

Calculated: 28-Mar-20D7 14:27:21 PrintDate: 28-Mar-2007 Page:

BISAR 3.0 - Block Report

TRONCAL CARACAS SECTOR 111

System 2: SECTOR 111CALZADA TRANSMILENIO

-- -_ ....__ ... -_ .. "-- ---- -_.. - - -_. ._-_. -- ----__ __ __ •• __ • _' __ o • __ • • __ ••• " __ 0 ••

Structure Loads

Thickness(m)

Modulus ofElasticlry(MPa)

VerticalLayer

NumberPoisson'sRatio

LoadNumber

Load(kN)

Stress(MPa)

Horizontal (Shear) ShearLoad Stress Radius X-Coord Y-Coord Angle(kN) (MPa) (m) (m) (m) (Degrees)-_ .._. -- "--_ .. ._--- ....- .., '..--

'--____ o

'--. --- ...__ . ---...

O.OOOE+OO O.OOOE+OO 1.050E-Ol O.OOOE+OO 1.575E+00 O.OOOE+OOO.OOOE+OO O.OOOE+OO 1.050E-Ol O.OOOE+OO -1.575E+00 O.OOOE+OO

._--•• - o

123456

0.1050.l300.3000.4000.450

3.400E+033.000E+032.l00E+021.260E+028.000E+Ol3.000E+Ol

0.300.300.350.350.400.45

12

2_000E+Ol 5.774E-Ol2.000E+Ol 5.774E-Ol

- - - ___ o

"--- '-- --- "--"--Stresses Strains Displacements

Position Layer X-Coord Y-Coord Depth XX YY ZZ XX YY ZZ UX UY UZNumber Number (m) (m) (m) (MPa) (MPa) (MPa) ustrain ustrain ustraln [urn] (um) (um)-_.. _-- -- --- -._._---_. -_.'-_ ... ' __ h __ .'__ .- "--. _ ... ._--- ---, --'-' .. -- -'---.

1 1 O.OOOE+OO O.OOOE+OO O.OOOE+OO -2.408E-02 1.232E-02 O.OOOE+OO -8.l71E+00 5.749E+OO 1.038E+OO O.OOOE+OO O.OOOE+OO 2.001E+022 2 O.OOOE+OO O.OOOE+OO 2.350E-Ol 5.247E-03 -1.656E-02 -2. 955E-04 ¡ 3.435E+OO -6.0l6E+OO 1.033E+00 ¡ O.OOOE+OO O.OOOE+OO 2.004E+023 3 O.OOOE+OO O.OOOE+OO 2.350E-Ol 1.6l8E-04 -1.311E-03 -2. 955E-04 [ 3.448E+00 -6.020E+OO 5.084E-Ol; O.OOOE+OO O.OOOE+OO 2.004E+024 5 O.OOOE+OO O.OOOE+OO 1.385E+00 1.599E-03 . 3.541E-05 -1. 2l0E-03 2.586E+Ol -1.500E+00 -2. 330E+Ol . O.OOOE+OO O.OOOE+OO 1.871E+02 '5 6 O.OOOE+OO O.OOOE+OO 1.385E+00 -4.281E-05 -6.088E-04 -1. 210E-03 ' 2.586E+Ol -1. 500E+OO -3.056E+Ol i O_OOOE+OO O.OOOE+OO 1.871E+02 '6 1 O.OOOE+OO -1. 575E+00 O.OOOE+OO -7.029E-Ol -6.968E-Ol -5.774E-011 -9.431E+Ol -9.l97E+Ol -4.633E+Ol i O.OOOE+OO 3.575E+00 2.920E+027 2 O.OOOE+OO -1. 575E+00 2.350E-Ol 2.990E-Ol 2.972E-Ol -3.855E-02 7.379E+Ol 7.303E+Ol -7.247E+Ol O.OOOE+OO -4.8l4E-Ol 2.733E+02j8 3 O.OOOE+OO -1. 575E+00 2.350E-Ol 3.013E-03 2.900E-03 -3.855E-02 7.376E+Ol 7.304E+Ol- -1. 934E+02 O.OOOE+OO -4.5l2E-Ol 2.733E+029 5 O.OOOE+OO -1. 575E+00 1.385E+00 2.564E-03 2.05lE-03 -l. 878E-03' 3.118E+Ol 2.221E+Ol -4.655E+Ol' O.OOOE+OO -1. 458E+01 1.908E+02.

10 6 O.OOOE+OO -1.575E+OO 1.385E+00 1.213E-05 -1.733E-04 -1.878E-03 3.117E+Ol 2.22lE+Ol -6. 017E+Ol : O.OOOE+OO -1. 456E+Ol 1.908E+0211 4 O.OOOE+OO O.OOOE+OO 5.350E-Ol 9.l39E-04 -1.l00E-03 -7. 423E-04 . l.237E+Ol -9.2l0E+OO -5.373E+OO! O.OOOE+OO O.OOOE+OO 1.998E+0212 5 O.OOOE+OO O.OOOE+OO 9.350E-Ol 9.275E-04 -5.597E-04 -1. 116E-03 1.997E+Ol -6.053E+00 -1.579E+Ol O.OOOE+OO O.OOOE+OO l.961E+02 .13 4 O.OOOE+OO -1.575E+00 5.350E-Ol 2.139E-03 1.801E-03 -1.081E-02 4.201E+Ol 3.839E+Ol -9.676E+Ol O.OOOE+OO -4.871E+OO 2.397E+0214 5 O.OOOE+OO -1. 575E+00 9.350E-Ol 1.420E-03 l.~47E:-O} -3.908E-03 3.205E+Ol 2.554E+Ol -6.119E+Ol O.OOOE+OO -9.931E+OO 2.l32E+02--_ ..- ._ •.. ,---. ._--

Calculated: 28-Mar-2007 14:27:21 Print Date: 28-Mar-2007 Page: 2

En el siguiente cuadro se resumen los valores de solicitaciones admisiblespara cada una de las alternativas en estudio:

TRANSITOSolicitaciones Admisibles MIXTO TRANSMILENIO

N-S y S-NDeformación unitaria vertical decompresión de la subrasante 2.44 X 10-4 1.84 X 10-4

(Ez m/m)Deformación unitaria detracción en la fibra Inferior de la 1.46 X 10-4 1.21 X 10-4

capa asfáltica (El m/m)Esfuerzo de compresión en la

0.33 0.21subrasante (crz - kQ/cm2)

Las estructuras cumplen con las solicitaciones admisibles.

4.2 Pavimento Rígido

4.2.1 Método de Diseño peA - 1984.

En el diseño del pavimento rígido se utilizó el método de la PortlandCement Association (PCA), que tiene en cuenta el tipo y la carga por eje delos vehículos que transitarán por la calzada.

El método considera los siguientes criterios y aspectos:

o Grado de transferencia de carga proporcionado en las juntastransversales.

o El efecto de usar sardineles para confinamiento lateral de las losas.

o El efecto de la sub-base granular o estabilizada con cemento.

o El módulo de rotura del concreto.

o Dos criterios de diseño:

Fatiga, para proteger el pavimento contra la acción de losesfuerzos producidos por la acción repetida de las cargas.

Erosión, para limitar los efectos de ladeflexión del pavimento enlos bordes de las losas, juntas y esquinas, y controlar así laerosión de la fundación y de los materiales de las bermas.

Las variables de diseño utilizadas fueron las siguientes:o El periodo de diseño es de 20 años (2009-2028).

o Las losas tendrán juntas con pasadores.


111-16

o Las losas de concreto se calcularán en las condiciones de berma ysin berma.

o Se analizan dos alternativas:

Losas apoyadas en una capa de sub-base granular de 300 mmde espesor.

Losas apoyadas en una capa de mezcla densa en caliente(MD20) de 50 mm de espesor. En esta alternativa la capa deconcreto es funcional y controla de mejor forma el criterio deerosión.

o El módulo de rotura del concreto (MR) es de 4,5 MPa para lascalzadas mixtas y 5.0 MPa para la calzada exclusiva Transmilenio.

o El factor de Seguridad de Carga empleado es de 1.1 para la calzadamixta y 1.2 para la Calzada Exclusiva de Transmilenio.

o El factor de seguridad por repeticiones de carga (FSRC) = 1.1

o Capacidad de soporte y módulo de reacción de la subrasante.

Debido a la baja capacidad de soporte de los suelos de subrasante en elsector 111, se calculó el módulo de la subrasante mejorada (E1-2), utilizandola siguiente expresión de Ivanov:

E2E'_2 = 2 1 h;

1- - (1- -) arctan(n-)7r n3.5 2a

Siendo:E2= Módulo Resiliente de la Subrasante, MPaE1 = Módulo Resiliente de la Capa de Mejoramiento, MPah, = Espesor de Mejoramiento, cma = Radio de Carga = 15 cm

Fijando E1máx = 800 Kg/cm2 = 80 MPa

Usando h1 = 40 cm se obtiene E1-2 = 60 MPa.

Utilizando la relación de la Shell entre el módulo resiliente y el CBR paramateriales granulares:

E1-2 = 100 x CBR

se obtuvo el valor de la capacidad de soporte de la subrasante mejorada(CBRcM) = 6%, con el cual el módulo de reacción, (KCM) = 43 MPa. Elmódulo de reacción combinado incluyendo la capa de sub-base granular de30 cm. de espesor es: (KCOMS) = 70 MPa/m.

TC - 1853 -107Estudios y Diseños de la Troncal Caracas desde la EstaciónMolinos hasta el Patio Portal de Usme, Localidad de Usme en Bogotá, D.C.Análisis de Geotecnia y Pavimentos

111-17

En la alternativa de la utilización de la capa MD-20 se consideró como capafuncional el espesor mínimo de 50 mm, manteniendo el mismo módulo dereacción calculado con la alternativa en subbase granular, el cual es(KCOMB) = 70 MPa/m.

Con las variables de diseño anteriormente descritas se obtienen lasestructuras del pavimento rígido para las calzadas mixtas y de transmilenio,que se relacionan a continuación.

ALTERNATIVA 1: LOSAS DE CONCRETO APOYADAS SOBREMATERIAL GRANULAR

CUADRO N° 111.9ESTRUCTURAS DE PAVIMENTO EN CONCRETO RIGIDO

CALZADAS MIXTAS Y CALZADA TRANSMILENIOCON BERMA

CALZADAS CALZADASCAPA MIXTAS TRANSMILENION-S y S-N

Capa e (mm) E (mm)Losa de concreto (MR = 4,5 MPa). 220 -Losa de concreto (MR = 5,0 MPa). - 250Subbase Granular CSR = 60% compactada al 95%del Próctor Modificado después de 4 días de 300 300inmersiónCapa de mejoramiento: material seleccionado (CSR;:::1O%-Tabla 320.1 Sección 320-05 IDU ET-2005) 400 400Compactación z 95% del próctor modificado.Geotextil NT con resistencia a la tensión> 730 N. SI(a) Sita)TOTAL 920 950

(a) La función del geotextil es de separación.

Los consumos de fatiga y erosión del pavimento rígido son los siguientes:

CRITERIO DE PORCENTAJE

DISEÑO CALZADA ORIENTAL CALZADA TRANSMILENIOMIXTAFatiga O OErosión 50.0 82.1


111-18

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