CALCULOS ESTRUCTURALs

8/19/2019 CALCULOS ESTRUCTURALs

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MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE CONCEPCION

MEJORAMIENTO VIAL DEL JR. HUANCAYO (TRAMO: JR. GRAU - AV. FERROCARRIL) Y JR. IQUITOS(TRAMO: AV. FERROCARRIL - CARRETERA CENTRAL), DISTRITO DE CONCEPCION, PROVINCIA DECONCEPCION - JUNIN

5. CALCULO ESTRUCTURAL DISEÑODE PAVIMENTO

5.1. DEFINICION

El diseño del pavimento tiene es la determinación del espesor de la estructura delpavimento, teniendo en cuenta el número de repeticiones de ejes equivalentes delos vehículos pesados que circulan por la vía y al CBR de terreno existente en lazona del proyecto

El presente proyecto se denomina !"E#$R%"&E'($ )&%* +E* #R -%'C%.$/(R%"$0 #R 1R%- 2 %) 3ERR$C%RR&*4 . #R &5-&($6 /(R%"$0 %)

3ERR$C%RR&* 2 C%RRE(ER% CE'(R%*4, +&6(R&($ +E C$'CE7C&$',7R$)&'C&% +E C$'CE7C&$' 8 #-'&'9

5.. GENERALIDADES

6e ha realizado los estudios de la su: rasante /terreno natural4, donde se ejecutar;el proyecto, así como los estudios de las canteras donde se producir;n losa>> a una altitud promedio de @,A msnmy el =inal del tramo se encuentra en la pro msnm

• #r &quitos /(ramo0 %v 3errocarril 2 Carretera Central4, el inicio del tramo se

encuentra en la pro?>>> altitud promedio de @,A snm y el =inaldel tramo se encuentra en la pro?FA@ a una altitud promedio de@,ADD msnm

UNIDAD DE ESTUDIOS Y PROYECTOS


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5.!. O"JETIVOS

El presente estudio se realiza para determinar el espesor de cada uno de los tiposde 7avimento, a =in de que la carretera ten años, que es el horizonte deevaluación del proyecto, de acuerdo al 7&7 declarado via:le

5.#. DISEÑO DEL PAVIMENTO FLE$I"LE

7ara el diseño estructural del pavimento se si


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que la super=icie de rodamiento se resuelve solamente con concreto as=;ltico ytratamientos super=iciales, pues asume que tales estructuras soportar;n niveles

si,>>> ejes equivalentes acumulados de HAton durante el período de diseño4, dejando =uera pavimentos li


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útil del pavimento *a ecuación siN para la mayoría delas carreteras, pudiendo variar de >@ a >, dependiendo de en quG

dirección va el tr;nsito con mayor porcentaje de vehículos pesados

L Ejes equivalentes acumulados en am:as direcciones

+* L 3actor de distri:ución por carril, cuando se ten


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". CONFIA"ILIDAD +R.

Con el par;metro de Con=ia:ilidad !R9, se trata de lle


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1lo:al9, representativo de condiciones locales particulares, que considera posi:lesvariaciones en el comportamiento del pavimento y en la predicción del tr;nsito

)alores de !6o9 en los tramos de prue:a de %%6$ no incluyeron errores en laestimación del tr;nsitoM sin em:arA para pavimentos rí@ para los=lexi:les, lo que corresponde a valores de la desviación est;ndar total de:idos altr;nsito de >@ y .#5 / 023467 /8967 ; 02343

D. M&DULO DE RESILIENCIA EFECTIVO.

En el mGtodo actual de la %%6($, la parte =undamental para caracterizar de:idamente a los materiales, consiste en la o:tención del "ódulo de Resiliencia,con :ase en prue:as de la:oratorio, realizadas en materiales a utilizar en la capasu:rasante /"Gtodo %%6($ (2AF4, con muestras representativas /es=uerzo yhumedad4 que simulen las estaciones del año respectivas El módulo de resiliencia!estacional9 ser; o:tenido alternadamente por correlaciones con propiedades delsuelo, tales como el contenido de arcilla, humedad, índice pl;stico, etc

3inalmente, de:er; o:tenerse un !módulo de resiliencia e=ectivo9, que esequivalente al e=ecto com:inado de todos los valores de módulos estacionales

7ara la o:tención del módulo estacional, o variaciones del "r a lo lar


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. por último0

7or lo que el

E. P%RDIDA O DIFERENCIA ENTRE ?NDICES DE SERVICIO INICIAL Y

TERMINAL.

El cam:io o pGrdida en la calidad de servicio que la carretera proporciona al usuario,se de=ine en el mGtodo con la si623446 .5 @ !. />2467 /4>*37 ; . / 73>4/67.

6e hace notar que aún en la versión actual, %%6($ no ha modi=icado la escala delíndice de servicio ori a para caminos intransita:les hasta carreterasper=ectas, respectivamente 6in em:ar


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5.5.. DETERMINACI&N DE ESPESORES POR CAPAS.

-na vez que el diseñador ha o:tenido el 'úmero Estructural 6' para la secciónestructural del pavimento, utilizando el


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en la capacidad del drenaje para remover la humedad interna del pavimento,de=iniendo lo si


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5.5.!. AN'LISIS DEL DISEÑO FINAL CON SISTEMA MULTICAPA.

+e:er; reconocerse que para pavimentos =lexi:les, la estructura es un sistema devarias capas y por ello de:er; diseñarse de acuerdo a ello Como ya se descri:ió alprincipio del mGtodo, el !número estructural 6'9 so:re la capa su:rasante o cuerpodel terraplGn es lo primero a calcularse +e la misma manera de:er; o:tenerse elnúmero estructural requerido so:re las capas de la su: :ase y :ase, utilizando los

valores de resistencia aplica:les para cada uno (ra:ajando con las di=erenciasentre los números estructurales que se requieren so:re cada capa, el espesor m;ximo permitido de cualquier capa puede ser calculado 7or ejemplo, el númeroestructural m;ximo permitido para material de la capa de su: :ase, de:e ser i


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5.B. DESARROLLO DEL DISEÑO:

5.B.1. FACTORES DESTRUCTIVOS DEL PAVIMENTO

En cuanto a los =actores de car> l: /H> Q'4 en un solo eje,para la cate


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(asa de crecimiento anual /r4 porciento

7eriodo dediseño, años 6in

/n4 crecimiento A F I H >

>> >> >> >> >> >> >> >>

A A>> A>A A>F A> A>I A> A>H A>

@ @>> @>I @A @ @H @A @A @@

F F>> FA FA F@ F@ FFF F FIF

>> A> FA @ IF H I

I I>> I@ II@ IH> IDH @F A

>> F@ D> HF H@D HI HDA DFD

H H>> HH DA D DD> >AI >IF FF

D D>> D >H >@ FD DH AFD @H

> >>> >D A> AH @H @HA FFD DF >> A @FD FA FD H II H@

A A>> @F >@ DA IH HD HDH A@H

@ @>> FIH II@ HHH A>F A> AFA

F F>> D HAD DI A> AA AFA AD

>> AD A>>A AH A@AH A@ A @

I I>> HIF AHA A@II AI AHD @>@A @D

>> A>> A@> AHF AHA @>HF @@ F>

H H>> AF AI H@ @>D @F>> @F FI>

D D>> AAHF AI @>F @@I @@H FF I

A> A>>> AF@> . @@>I @ID F>> FI AH

A A>> @A>@ FI F@ FHI I@A @ DH@

@> @>>> F> I>H IIFF D>I DFFI @AH IFFD

@ @>> FDDD @I D>@A F@ @HAF A@A A>A

'ota0 =actor L /?r4Sn 2 TUr, siendo rLtasa de crecimientoU>>, distinto de cero

+e la ta:la A>I se tiene que, considerando una tasa de crecimiento de F N y unperiodo de diseño de A> años, se tiene que el 3actor de crecimiento es de0

(G ) .

. F>6/ 3 736 3 >//* (F)

El =actor de diseño de carril /3d4, es del > N +e:ido a que es de un solo carril por sentido

>. T/476 4* /6 /6236 (TPDA) 34 3* /23/ 6 / * >396/8 333 . (AADT)

+e acuerdo con el Estudio de tr;=ico realizado tenemos0El Ondice "edio +iario /%ctual ? 1enerado ? +esviado4, para cada tramo es0



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1. ESTACI&N DE CONTEO PE 1: J/. H4>;6 (T/26: J/. G/

A0. F3//6>//*).

*a cantidad y composición porcentual del &"+ %nual (otal para eldiseño se presenta en el si//* C//33/ C34/*).

*a cantidad y composición porcentual del &"+ %nual (otal para eldiseño se presenta en el si


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Considerando que para el diseño de la capa de rodadura solo tienen interGs losvehículos pesados /:uses y camiones4, realizaremos las si


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• )ehículo 6emi trailer de (@6A L 'umero de ejes

• )ehículo 6emi trailer de (@6@ L 'umero de ejes I

3. 6/ 3 30*34> 3 >/9 / * >396/8 3 33 . (FE)

El =actor de equivalencia de car


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CAMION C'W +E C%"&$' +E A E#E6 (ipo CA0

7eso m;ximo eje delantero L ton L ,FH> l:, lue


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7eso m;ximo eje trasero L H (onL @D,IFH l:, lue;6 (T/26: J/. G/ A0.F3//6>//*).

CAMION C'W +E C%"&$' +E A E#E6 (ipo CA0 A unidadesM AF N

E6%*i L 3d x 1 jt x %%+(i x @I x 'i x 3Ei

E6%* L >,> x ADBH x DHD x >,>ABF x @I x A x @,B>II

E6%* L C>DCBDAB

CAMION C!

'W +E C%"&$' +E @ E#E6 (ipo C@ @ unidadesM >@ N


E6%* L >,> x ADBH x DHD x >>>@C x @I x @ x A,I@F

E6%* L CAHC@D

P6/ *6 J3 :

E6%* (otal L C>DCBDAB ? CAHC@D

ESAL T6(* G CACDD@AC>

ESAL T6(* G 1,1!1M1-NB



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. ESTACI&N DE CONTEO PE : J/. I67 (T/26: A0. F3//6>//* C//33/ C34/*).

CAMION C

'W +E C%"&$' +E A E#E6 (ipo CA0 AF unidadesM @HH N


E6%* L >,> x ADBH x IAH x >>@HH x @I x A x @,B>II

E6%* L DHCBC@AF

CAMION C!'W +E C%"&$' +E @ E#E6 (ipo C@ A unidadesM >@H N


E6%* L >,> x ADBH x IAH x >>>@H x @I x @ x A,I@F

E6%* L DDB@DBD

P6/ *6 J3 :

E6%* (otal L DHCBC@AF ? DDB@DBD

ESAL T6(* G C>HCF@>@

ESAL T6(* G 1,-C1#5!-!M1-NB

5.B.!. N REPETICIONES DE EJES EQUIVALENTES SENCILLO DE 1,L"

(. TON).

7ara el presente proyecto realizaremos el c;lculo del 'úmero de Repeticiones deEjes Equivalentes de HA t, se usar; las si


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+onde0

KH L (r;nsito acumulado en el primer año, en ejes equivalentes sencillos deHA ton, en el carril de diseño

++ L 3actor de distri:ución direccionalM se recomienda >N para la mayoríade las carreteras, pudiendo variar de >@ a >, dependiendo de en quGdirección va el tr;nsito con mayor porcentaje de vehículos pesados

L Ejes equivalentes acumulados en am:as direcciones /E6%*4+* L 3actor de distri:ución por carril, cuando se ten


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KCH L >,> x C,>> x C,>HCF@>@xC>SI

KCH

L F>BAIC>

KCH L ,F>BAICYC>S

5.B.#. C"R DE DISEÑO.

7ara calcular el CBR de diseño, los resultados de los CBRs determinados en ella:oratorio, =ueron procesados mediante mGtodos estadísticos que permitieronseleccionar la Relación Cali=orniana de soporte adecuadaEl criterio m;s di=undido para la determinación del )alor de Resistencia es el

propuesto por el &nstituto del %s=alto el cual recomienda tomar un valor total, que elI>, el o el H N de los valores individuales sea i34* 73*3>>64/ P/ **/ * R37734>

Z>>>> I>>>>> a >>>>>>

[>>>>>> H

Con la =inalidad de o:tener el CBR de +iseño de %cuerdo al 7orcentil, se haconsiderado realizar el mejoramiento de la 6u: Rasante de todas las pro N de CBR

+el estudio de suelos se tiene el si


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1. ESTACI&N DE CONTEO PE 1: J/. H4>;6 (T/26: J/. G/ A0.F3//6>//*).

E* C"R 3 736 37 3 1B.5 .



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E* C"R 3 736 37 3 1#.! .

5.B.5. &DULO DE RESILIENCIA DE LA SU" RASANTE.

*a :ase para la caracterización de los materiales de la su:rasante en el "Gtodo %%6($ , es el módulo de resiliencia o el;stico Este módulo se determina con unequipo especial que no es de =;cil adquisición por lo que ha esta:lecidocorrelaciones para determinarlo a partir de otros ensayos



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7ara correlacionar el valor de CBR con el módulo de resiliencia /"r4, se hanempleado las ecuaciones de correlación presentadas en el Hvo Con//*).

El CBR de diseño es de I>N"r L @>>>Y/CBR4S>,I



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"r L @>>>Y/CIE>S>,IE4

"r L @>>>Y/CIE>S>,IE4

M/ G CHEEIC (.71)


El CBR de diseño es de F@>N

"r L @>>>Y/CBR4S>,I

"r L @>>>Y/CF@>S>,IE4

"r L @>>>Y/CF,@>S>,IE4

M/ G CID>BD (.71)

5.B.B. CALCULO ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO METODO AASHTO

A) CÁLCULO DEL NÚMERO ESTRUCTURAL TOTAL REQUERIDO

7ara el c;lculo del 'úmero Estructural (otal /6'4, el cual de:e satis=acer laestructura del pavimento, el mGtodo proporciona la si


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"R 0 "ódulo de Resiliencia de la su:rasante\r 0 +esviación 6tandard 'ormal

6o 0 +esviación 6tandard (otal6' 0 'úmero estructural, indicativo del espesor total del pavimento

B) ESTRUCTURACIÓN DEL PAVIMENTO

7ara la estructuración de un pavimento, el mGtodo proporciona la si


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APLICACI&N DEL METODO DE DISEÑO AASHTO

7ara determinar el 'úmero estructural, indicativo del espesor total del pavimento se

puede despejar 6' usando un pro


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7aso I +eterminar el coe=iciente estructural de capa adecuado para cada materialde construcción

a42 Coe=icientes estructurales de capa de concreto as=;ltico

7ara un valor del módulo de resilencia del cemento as=;ltico aIH W3 L F>, >>> l:Upul


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+e acuerdo a la =i


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+e acuerdo a la =i


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7aso H +eterminar los espesores adecuados de capa, con la ecuación0

6'( L a + ? aAmA +A ? a@m@ +@ /A4

6'( L >F x A> ? >C@BF x C> x I ? >CAFF x C> x H

6'( L ABCDI L ACF

PARAMETROS DE DISEÑO7eríodo de diseño 0 A> añosKH 0 I>DDII> x >SE6%* 0 ADD@A x >SI"R 0 HI'ivel de Con=ia:ilidad /R4 0 H N6tandard 'ormal +eviate /\R4 0 2>@6tandard +eviation /6o4 0 >F6ervicia:ilidad inicial /pi4 0 FA6ervicia:ilidad =inal /pt4 0 A>

0 AA

Realizando el diseño con la aplicación de las =ormulas se tiene0+atos de diseño0



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El espesor de la estructura del pavimento de ser; de0

2 Carpeta as=;ltica de A>>9 de espesor 2 Base m en todo el proyecto



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7ara este tramo se realiza el mismo procedimiento, teniendo los si añosKH 0 F>AI x >SE6%* 0 >HF@>@ x >SI"R 0 ID>D'ivel de Con=ia:ilidad /R4 0 H N6tandard 'ormal +eviate /\R4 0 2>@

6tandard +eviation /6o4 0 >F6ervicia:ilidad inicial /pi4 0 FA6ervicia:ilidad =inal /pt4 0 A>

0 AA

Realizando el diseño con la aplicación de las =ormulas se tiene0+atos de diseño0



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2 Carpeta as=;ltica de A>>9 de espesor 2 Base m en todo el proyecto

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