Diseño ASSTO-Verif SHELL
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Transcript of Diseño ASSTO-Verif SHELL
Sobre el proyecto
Vida de Servicio Y 10 [ años ]
Suelos Expansivos NO
Zona de Heladas NO
Tiempo en drenar el agua de lluvia 7 [ dias ]
Dias con lluvia en el año 55 [ dias ]
Materiales
Carpeta de Rodamiento ( Concreto Asfaltico Denso )
Penetracion inicial 50
25
Indice de Penetracion IP 0 [ adim ]
Contenido Volumetrico de Asfalto %Vb 12 [ % ]
Volumen de Vacios %e 4 [ % ]
Base Asfaltica ( Concreto Asfaltico Denso )
Penetracion inicial 50
25
Indice de Penetracion IP -0.5 [ adim ]
Contenido Volumetrico de Asfalto %Vb 11 [ % ]
Volumen de Vacios %e 6 [ % ]
Capas Granulares
Base CBR 80 [ % ]
Sub Base ( Parte Superio ) CBR 40 [ % ]
Sub Base ( Parte Inferior ) CBR 20 [ % ]
td
tll
P0 [ 10-1mm ]
Temperatura para la P0 T0 [ ºC ]
P0 [ 10-1mm ]
Temperatura para la P0 T0 [ ºC ]
SubrasanteParametro Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiem Octubre Noviembre Diciembre
CBR [ % ] 5 5 5 7 7 8 10 10 8 7 5 5
TMM [ ºC ] 24 22 20 17 14 10 10 13 15 19 21 23
Transito
TMDA 3050
Numero de Cariles Por Sentido Nc 1 [ carr/sent ]
Cresimiento anual i 3.5 [ % ]
Compocision
VehiculoT
Espectro de Carga
EjeCarga Total por Conf. de Ejes
[ % ] Min Max Prom
Autos 47.2
Simple
5000 7000 6000 18.5
Camionetas 22.9 7000 9000 8000 27.7
Omnibus 12 1 1 0 5.1 9000 11000 10000 38.5
Camion sin Acoplado 11 2 0 0 7.2 11000 13000 12000 15.3
Camion sin Acoplado 12 1 1 0 1.0 Total 100.0
Camion con Acoplado 11-11 4 0 0 0.6
Tamdem
15000 17000 16000 44.7
Camion con Acoplado 11-12 3 1 0 8.5 17000 19000 18000 34.0
Camion con Semiremolque 111 3 0 0 0.9 19000 21000 20000 6.4
Camion con Semiremolque 112 2 1 0 2.6 21000 24000 22500 14.9
Camion con Semiremolque 113 2 0 1 3.2 Total 100.0
Camion con Semiremolque 122 1 2 0 0.8
Tridem
24000 26000 25000 61.5
Total 100.026000 28000 27000 38.5
Total 100.0
Transito Medio Diario Anual [ ( ADT )0 ] [ veh/dia ]
Configur Eje
Ejes Simples
Ejes Tamdem
Ejes Tridem % repet
totales
5
Termino de Confiabilidfad
Formula
Siendo es la variable de la campana de Gauss Normalizada [ adim ]
es el desvio estándar normalizado [ adim ]
Clasificación FuncionalZona Urbana Zona Rural
R [ % ] R [ % ]
Carretera Internacional o Autopistas 85 a 99.9 80 a 99.9
Red principal o Nacional 80 a 99 75 a 99
Red Secund. o Provincial - Colectoras 80 a 95 75 a 95
Red Rural o Local 50 a 80 50 a 80
Asumiendo que es una Colectora debido al TMDA resulta categoria II y adoptando un valor medio, resulta:
R = 85 [ % ] → 1.036 ( Calcula el Exel )
Condicion de DiseñoPavimento Rigido Pavimento Flexible
0.34 0.44
0.39 0.49
Asumiendo que no hay errores en la prediccion del transito y para pavimento flexible resulta:
0.44 [ adim ] → -0.456 [ adim ]
CW = - ZR S0
CW es la contribución al W18 por aporte de confiabilidad [ adim ]
ZR
S0
En este paso buscamos determinar la confiabilidad R y en base a ella determinamos ZR
Si R=80% significa que tenemos una probabilidad del 80% de que mi pavimento no se dañe antes de agotar la vida util de diseño ( n )
ZR=
El desvio estandar S0 tiene que ver con las variaciones en el comportamiento del pavimento y en la prediccion del transito de diseño
Desvio standard ( S0 )
Variacion en la prediccion del comportamiento del pavimento y sin errores en el transito
Variacion en la prediccion del comportamiento del pavimento y con errores en el transito
S0 = CW =
Termino de la Capa de Apoyo ( Subrasante ) de mi estructura
Formula
Siendoes el modulo resiliente efectivo de la capa de apoyo de mi estructura en [ psi ]
Formulas
12
Siendo
es el modulo resiliente de la subrasante que varia con la humedad (estaciones) [ psi ]
es el modulo resiliente de la subrasante efectivo en [ psi ]
CBR es el valor soporte relativo de la subrasante en [ % ]
es el factor de ponderación
es el valor promedio de los factores de ponderación
MesCBR Calculo el Modulo Resiliente Efectivo
% [ psi ]9212 [ psi ]
Enero 5 7500 0.121
Febrero 5 7500 0.121
Marzo 5 7500 0.121
Abril 7 10500 0.055
Mayo 7 10500 0.055
Junio 8 12000 0.041
Julio 10 15000 0.024
Agosto 10 15000 0.024
Septiembre 8 12000 0.041
Octubre 7 10500 0.055
Noviembre 5 7500 0.121
Diciembre 5 7500 0.121
0.899
0.075
MRW = - 8,07 + 2,32 log [ (MR)Ef ]
MRW es la contribución al W18 por aporte de la capa de apoyo de mi estructura [ adim ]
(MR)Ef
Notar que para MR = 3000 psi ( 20,7 Mpa ó 211 Kg/cm2 ) resulta MRW = 0, es decir que ese fue el Modulo de la subrasante (capa de apoyo) usado en el ensallo empirico a escala real.
MR [ psi ] = 1500 CBR [ % ] Uf = 1,18 x 108 MR-2,32
{ (MR)Ef [ psi ] }2,32 =1,18 x 108
( Uf )med = S Uf
( Uf )med
MR
(MR)Ef
Uf
( Uf )med
MRUf
( MR )Ef =
S Uf =
( Uf )med =
1.18 10 8 1E+08 1.18E+08
3.96437
Termino por perdida de Serviciabilidad
Formula }
Siendo es la caida en la serviciavilidad esperada que fijamos nosotros al diseñar
es la maxima caida en la serviciabilidad que se puede obtener
5 puntos Carretera en exelente estado 0 puntos Carretera inservible
Para un camino nuevo recien terminado se obtubo: con lo cual la caida maxima sera:
4,2 puntos en promedio ( para rigido es 4,5 ) = 4.2 - 1.5
Para un camino intransitable se obtubo:= 2.7 [ puntos ]
1,5 puntos en promedio
Calculamos ahora la caida esperada en la serviciabilidad al cabo de la vida util
Funcionalidad de la Carretera→ pt = 2.5
Carretera Internacional o Autopistas 3 = 4.2 - pt
Red principal o Nacional 2.5= 1.7 [ puntos ]
Red Secund. o Provincial - Colectoras 2.5
Red Rural o Local 2= 0.630 [ adim ]
-0.201 [ adim ]
PSW = log {DPSI
(DPSI)max
PSW es la contribución al W18 por la relacion entre caidas de serviciabilidad
DPSI
( DPSI )max
La AASHTO en los años 50 realizo un ensallo empirico a escala real y hizo una encuesta a los usuarios que transitaban una carretera en un determinado estado y puntuo de la siguiente forma
( DPSI )max
( DPSI )max
pt
DPSI
DPSI
DPSI
( DPSI )max
PSW =
Formula
Siendo
es el nº de repeticiones solisitantes al final de la vida util p/ una carga de 18kips
es el numero inicial de repeticiones solicitantes por dia para la carga de 18kips
G es el factor de cresimiento
D es el factor de distribucion direccional
L es el factor de distribucion por carril
365 cantidad de dias en el año
Y es la vida util del proyecto
Formula
Siendo
es el numero inicial de repeticiones solicitantes por dia para la carga de 18kips
es el porcentaje de repeticiones totales para el grupo de carga (ith=?) on
es el factor de equivalencia de carga para los 18kips
tráfico promedio diario al inicio del período de diseño (TMDA inicial)
T es el porcentaje de camiones en el TMDA
A es el número medio de ejes por los camiones
Calculamos la cantidad total de ejes simples por dia para cada tipo de eje
[1] [2][1] x [2]
E. Simple E. Tamdem E. Tridem
T AEje Simple
A A
veh % cam cam Eje Eje Eje
dia veh dia cam dia cam dia cam dia
12 3050 5.1 156 1 156 1 156 0 0
11 3050 7.2 220 2 439 0 0 0 0
12 3050 1 31 1 31 1 31 0 0
11-11 3050 0.6 18 4 73 0 0 0 0
11-12 3050 8.5 259 3 778 1 259 0 0
111 3050 0.9 27 3 82 0 0 0 0
112 3050 2.6 79 2 159 1 79 0 0
113 3050 3.2 98 2 195 0 0 1 98
122 3050 0.8 24 1 24 2 49 0 0
Total [ Ejes / dia ] 1937 573 98
Canttidad de Ejes Simples 1 2 3
Total [ Ejes Simples / dia ] 1937 1147 293
1 - Tipo de Eje: Simple - Tamdem - Tridem
2 - Nivel de serviciabilidad (pt): 2,0 - 2,5 o 3,0
4 - Valor de la carga sobre el eje en Kips
Calculo del W18 solicitante
( W18)Solicitante = (n0)i G D L 365 Y
W18
(n0)i
(n0)i = (pi Fi) (ADT)0 T A
(n0)i
pi
Fi
(ADT)0
Tipo de Carga
(ADT)0 Eje Tamdem
Eje Tridem
Para sacar los valores de los factores de equivalencia ( Fi ) con el de 18kips usamos las tablas para lo cual hay que saber 4 cosas:
3 - Numero estructural (SN): SN=SN1+SN2+SN3 - Inicial mente se lo desconoce y estimamos uno
pt = 2.5 SN = 4.69
Carga Factor de Equivalencia
Minima Maxima Promededio4 5
Kg Kg Tn Kips Adim Adim Adim Adim Adim
5000 7000 6 13.2 0.213 0.388 0.189 0.36 0.30
7000 9000 8 17.6 0.645 1 0.623 1 0.93
9000 11000 10 22.1 2.09 2.89 2.18 3.03 2.17
11000 13000 12 26.5 3.91 5.21 4.09 5.39 4.33
Minima Maxima Total Por Carga
Kg KgE. Simp. % Carga Ejes
Adimdia Eje dia dia
5000 7000
1937
18.5 358 0.30 108
7000 9000 27.7 536 0.93 501
9000 11000 38.5 746 2.17 1620
11000 13000 15.3 296 4.33 1284
Total 1937 Total 3513
pt = 2.5 SN = 4.69
Carga Factor de Equivalencia
Minima Maxima Promededio4 5
Kg Kg Tn Kips Adim Adim Adim Adim Adim
15000 17000 16 35.3 1.11 1.38 1.09 1.38 1.28
17000 19000 18 39.7 1.68 2.03 1.7 2.08 2.01
19000 21000 20 44.1 2.88 3.4 3 3.55 2.99
21000 24000 22.5 49.6 3.98 4.64 4.17 4.86 4.66
Minima Maxima Total Por Carga
Kg KgE. Simp. % Carga Ejes
Adimdia Eje dia dia
15000 17000
1147
44.7 513 1.28 655
17000 19000 34 390 2.01 783
19000 21000 6.4 73 2.99 219
21000 24000 14.9 171 4.66 796
Total 1147 Total 2453
Calculo del (n0)i por Ejes Simples
SNmin = SNmax =Fi
Cargamin Cargamax Cargamin Cargamax
pi Fi (n0)i
Ejes W18
Calculo del (n0)i por Ejes Tamdem
SNmin = SNmax =Fi
Cargamin Cargamax Cargamin Cargamax
pi Fi (n0)i
Ejes W18
pt = 2.5 SN = 4.69
Carga Factor de Equivalencia
Minima Maxima Promededio4 5
Kg Kg Tn Kips Adim Adim Adim Adim Adim
24000 26000 25 55.1 1.66 1.9 1.66 1.91 1.80
26000 28000 27 59.5 2.16 2.44 2.2 2.51 2.42
Minima Maxima Total Por Carga
Kg KgE. Simp. % Carga Ejes
Adimdia Eje dia dia
24000 26000293
61.5 180 1.80 324
26000 28000 38.5 113 2.42 273
Total 293 Total 597
A falta de informasion sobre cual es el sentido mas cargado, asumimos un D = 50 % (mitad y mitad)
Como solo tenemos 1 solo carril por sentido resulta L = 100 % (Todo en el unico carril)
Repetic D Repet L Repet iniciales
% %Ejes W18 Ejes W18
dia dia dia direc dia direc carr año direc carr
Simple 3513
6563 50 3282 100 3282 1.198E+06Tamd. 2453
Tridem 597
Ahora solo nos falta afectarlo del cresimiento (G) y la vida util (Y)
vida util ( Y ) = 10 años tasa de cresimiento del transito = 3.5 % por año
Inicial 1 de Enero Incremento Inicial 1 de Enero Y
Años
119.8 4.2 124.0 1
124.0 4.3 128.3 2
128.3 4.5 132.8 3
132.8 4.6 137.4 4
137.4 4.8 142.3 5
142.3 5.0 147.2 6
147.2 5.2 152.4 7
152.4 5.3 157.7 8
157.7 5.5 163.2 9
163.2 5.7 169.0 10
1454.4
1.4544E+07
7.163 [ adim ]
Calculo del (n0)i por Ejes Tamdem
SNmin = SNmax =Fi
Cargamin Cargamax Cargamin Cargamax
pi Fi (n0)i
Ejes W18
Tipo de Eje
(n0)i
E W18 E W18 E W18
[ 104 Repet ] [ 104 Repet ] [ 104 Repet ]
W18 = [ 104 Repet ]
W18 = [ Repet ]
Log ( W18 ) =
Cmin Cmax X DF DX dx rx
0.19644 0.36868 6.615 6 12 14 0.17224 2 1.23 0.615
0.62982 1 8.82 8 16 18 0.37018 2 1.64 0.82
2.1521 2.9866 11.025 11 22 24 0.8345 2 0.05 0.025
4.0342 5.3342 13.23 13 26 28 1.3 2 0.46 0.23
Cmin Cmax X DF DX dx rx
1.0962 1.38 17.64 17 34 36 0.2838 2 1.28 0.64
1.6938 2.0645 19.845 19 38 40 0.3707 2 1.69 0.845
2.9628 3.5035 22.05 22 44 46 0.5407 2 0.1 0.05
4.1111 4.7918 24.80625 24 48 50 0.6807 2 1.6125 0.80625
Cmin Cmax X DF DX dx rx
1.66 1.9069 27.5625 27 54 56 0.2469 2 1.125 0.5625
2.1876 2.4883 29.7675 29 58 60 0.3007 2 1.535 0.7675
10000
dF SN DX Dfmax Dfmax dx rxmax rxmin dFmax dFmin
0.105928 4.69 1 -0.028 -0.024 0.69 0.69 0.69 -0.01932 -0.01656
0.303548 4.69 1 0 -0.022 0.69 0.69 0.69 0 -0.01518
0.020863 4.69 1 0.14 0.09 0.69 0.69 0.69 0.0966 0.0621
0.299 4.69 1 0.18 0.18 0.69 0.69 0.69 0.1242 0.1242
dF SN DX Dfmax Dfmax dx rxmax rxmin dFmax dFmin
0.181632 4.69 1 0 -0.02 0.69 0.69 0.69 0 -0.0138
0.313241 4.69 1 0.05 0.02 0.69 0.69 0.69 0.0345 0.0138
0.027035 4.69 1 0.15 0.12 0.69 0.69 0.69 0.1035 0.0828
0.548814 4.69 1 0.22 0.19 0.69 0.69 0.69 0.1518 0.1311
dF SN DX Dfmax Dfmax dx rxmax rxmin dFmax dFmin
0.138881 4.69 1 0.01 0 0.69 0.69 0.69 0.0069 0
0.230787 4.69 1 0.07 0.04 0.69 0.69 0.69 0.0483 0.0276
Termino por aporte Estructural
Formula
Siendo coeficiente de drenaje de la capa i [ adim ]
espesor de la capa i [ in ]
Proponemos 2 alternativas:
Alternativa 1 full depth
Alternativa 2 flexible convencional
Alternativa 1 Capa Alternativa 2 Capa
Carpeta de Rodamiento Asfaltica 1 Carpeta de Rodamiento Asfaltica 1
Base Asfaltica 2
Base Granular CBR 80 2
Sub Base Granular Superior CBR 40 3 sup
Sub Base Granular Inferior CBR 20 3 inf
Subrasante 3 Subrasante 4
Calculamos los Modulos para asi determinar los ai
Calculamos el modulo del betun ( Sb ) y luego en funcion de el y otros parametros el de la mescla ( Smix )
IP =10 ( 2 - f )
→ f =20 - IP
f = 50 x 1 + f 10 + IP
Siendo
IP es el Indice de penetración del betun [ adim ]
f
es la temperatura de punto y bola o punto de ablandamiento del betun [ ºC ]
BetunIP f
[ adim ] [ ºC-1 ] [ ºC ] [ ºC ] [ ºC ]
Carpeta Asfaltica 0 2.000 50 25 30.1 55.1
Base Asfaltica -0.5 2.158 50 25 27.9 52.9
Para el calculo de los factores de ponderacion fu usaremos las siguientes formulas
Rango de TMDM Formula a usar para aproximar nomograma:
-10 0
0 25
25 30
SNW = S ai Di mi
ai coeficiente estructural de la capa i [ in-1 ]
mi
Di
log 800 - log P0
TPA - T0
factor auxiliar [ ºC-1 ]
P0 es la penetracion del betun a la temperatura T0 [ 10-1mm ]
T0 es una cierta temperatura a la cual se calcula la P0 [ ºC ]
TPA
P0 T0 DT TPA
[ 10-1mm ]
Calculamos la Temperatura Media Diaria de Servicio ( TMDS )
T0 = Tf = fu = 0,019 x 10 0,0542 ( T + 10 )
T0 = Tf = fu = 0,066 x 10 0,0591 T
T0 = Tf = fu = 2,001 x 10 0,0526 ( T - 25 )
30 40
MesTMDM
fuCalculo la Temperatura Media Diaria de Servicio
[ ºC ]k =
Enero 24 1.730
Febrero 22 1.317
Marzo 20 1.004
Abril 17 0.667 2.001
Mayo 14 0.444 k = 0.0526
Junio 10 0.257 25
Julio 10 0.257
Agosto 13 0.387
Septiembre 15 0.508 17.9 [ ºC ]
Octubre 19 0.876
Noviembre 21 1.150
Diciembre 23 1.510
10.107
0.842
Betun[ ºC ] [ ºC ] [ ºC ]
Carpeta Asfaltica 17.9 55.1 -37.2
Base Asfaltica 17.9 52.9 -35.0
BetunIP t
Modulo de deformacion del Betun[ adim ] [ ºC ] [ seg ]
Carpeta Asfaltica 0 -37.2 0.02 → Sb = 3.0E+07
Base Asfaltica -0.5 -35.0 0.02 → Sb = 3.0E+07
Calculamos el porcentaje en volumen de agregado mineral
%Vg = 100 - %Vb + %e
Betun%Vb %e %Vg
[ % ] [ % ] [ % ]
Carpeta Asfaltica 12 4.0 84.0
Base Asfaltica 11 6.0 83.0
BetunSb %Vb %Vg
Modulo Resiliente de la Mezcla[ % ] [ % ]
Carpeta Asfaltica 3.0E+07 12.0 84.0 → Smix = 3.47E+09
Base Asfaltica 3.0E+07 11.0 83.0 → Smix = 3.28E+09
Full DepthSmix Usando el Abaco Fig 7.13 libro
[ psi ] Coeficiente de aporte Estructural
T0 = Tf = fu = 3,669 x 10 0,0457 ( T - 30 )
log { [ fu ]med } - log { [ fu ]0 }
TMDS - T0
Para el [ fu ]med obtenido resulta:
[ fu ]0 =
T0 =
Despejando TMDS obtenemos:
TMDS =
Calculo la variación de temperatura media que sufrio el betun
S fu = Para poder colocar el betun su Tini = TPA
[ fu ]med = Suponiendo que la (Tfin)med=TMDS
Tfin Tini DT
Entrando en el nomograma con IP, DT y t = 0,02 seg (tiempo de aplicación de la carga)
DT
[ N/m2 ]
[ N/m2 ]
[ N/m2 ]
[ N/m2 ]
[ N/m2 ]
Carpeta Asfaltica 5.04E+05 → 0.46
Base Asfaltica 4.76E+05 → 0.36
Calculo de los coeficientes estructurales de las Bases y Subbases Granulares
AbacoCBR Modulo Resiliente
[ % ] [ psi ]
Base Granular Fig 5.17 80 → 28000
Sub base Granular Fig 5.1840 → 15500
20 → 12700
Calculamos los coeficientes de drenaje " mi "
Dias de lluvia en el año = 55 →55 x 100
→ 15.10%365
Tiempo en drenar = 7 dias ( una semana )
Agua removida dentro de: Calidad Drenaje
2 horas Exelente
1 dia Bueno
1 semana → Regular
1 mes Pobre
No drena Muy Pobre
Calidad Drenaje% de tiempo en que el pavimento esta expuesto a niveles de humedad de saturacion
< 1% 1 - 5 % 5 - 25% > 25 %
Exelente 1,40 - 1,35 1,35 - 1,30 1,30 - 1,20 1.20
Bueno 1,35 - 1,25 1,25 - 1,15 1,15 - 1,00 1.00
Regular 1,25 - 1,15 1,15 - 1,05 1,00 - ,80 0.80
Pobre 1,15 - 1,05 1,05 - ,80 ,80 - ,60 0.60
adopto valor medio → m2 = m3 = 0.9 en el Flexible Convencional
Resumen de los valores calculados
Materiala m MR
[ in-1 ] [ adim ] [ psi ] [ adim ]
0.46 1 503886 5.16
0.36 1 476284 5.10
base granular 0.133 0.9 28000 2.25
CBR 80
subbase granular 0.12 0.9 15500 1.65
CBR 40
subbase granular 0.096 0.9 12700 1.45
CBR 20
Subrasante ??? ??? 9212 1.13
a1 = [ in-1 ]
a2 = [ in-1 ]
Flexible Convencional
Coeficiente de Aporte Estructural
a2= 0,133 [ in-1 ]
(a3)s= 0,120 [ in-1 ]
(a3)i= 0,096 [ in-1 ]
%tsat = %tsat =
MRW
Mezcla Asfaltica para carpeta de rod
Mezcla Asfaltica para base asfaltica
Subrasante ??? ??? 9212 1.13
Calculo los Numeros Estructurales minimos de cada capa
Este paso se puede resolver de 2 formas diferentes:
[ 1 ]
Terminos que no varian de capa a capa
7.163
-0.456 Confiabilidad - Suponiendo un R = 85 %
-0.201 Caida de Serviciabilidad - Suponiendo pt = 2.5
Alternativa 1 - Full depth
Capa
Capa de Apoyo
DescripcionMR
[ psi ] [ adim ] [ adim ]
Carpeta Asfaltica Base Asfaltica 476284 5.10 → 0.953
Base Asfaltica Subrasante 9212 1.13 → 4.692
Alternativa 2 - Pavimento Flexible Convencional
Capa
Capa de Apoyo
DescripcionMR
[ psi ] [ adim ] [ adim ]
Carpeta Asfaltica 28000 2.25 → 3.118
15500 1.65 → 3.900
12700 1.45 → 4.193
Subrasante 9212 1.13 → 4.692
Alternativa 1 - Full depth
Capam a D
Verif[ adim ] [ in ] [ adim ] [ adim ] [ adim ]
1 0.46 2.5 1.159 1.159 0.953 Si
1 0.36 10 3.643 4.802 4.692 Si
1- Analitica uso la Ecuacion de Log(W18)
log ( W18 ) = CW + 9,36 log ( SN+1 ) - 0,20 + MRW +PSW
0,4 + 1094(SN+1) - 5,19
2- Grafica usando el abaco Fig 8.1 que soluciona dicha ecuacion
log ( W18 ) = Repeticiones Solocitantes de W18 - Suponiendo un SN = 5
CW =
PSW =
Uso abaco fig 8.1
SNminMRW
Uso abaco fig 8.1
SNminMRW
Base Granular CBR 80
Base Granular CBR 80
Subbase Granular CBR 40
Subbase Granular CBR 40
Subbase Granular CBR 20
Subbase Granular CBR 20
SNCapa SNT SNmin
[ in-1 ]
Carpeta Asfaltica
Base Asfaltica
Espesor total = 12.5 → 31.75 cm
Alternativa 2 - Pavimento Convencional
Capam a D
Verif[ adim ] [ in ] [ adim ] [ adim ] [ adim ]
1 0.46 7 3.246 3.246 3.118 Si
0.9 0.13 6 0.718 3.964 3.900 Si
0.9 0.12 2.5 0.270 4.234 4.193 Si
0.9 0.10 5.5 0.475 4.710 4.692 Si
Espesor total = 21 → 53.34 cm
Verificacion de los espesores minimos
7.163Carpeta de Rodamiento Base
espesor minimo en [ in ] espesor minimo en [ in ]
0.0000 a 4.699 1.0 4.0
4.699 a 5.176 2.0 4.0
5.176 a 5.699 2.5 4.0
5.699 a 6.301 3.0 6.0
6.301 a 6.845 3.5 6.0
6.845 a infinito 4.0 6.0
Espesores propuestos de las capas del Full depth
CapaCarpeta Rodamiento Base Asfaltica
[ cm ] [ cm ]
espesor 10 20
Total 30
Alternativa 1 - Full depth
Capam a D
Verif[ adim ] [ in ] [ adim ] [ adim ] [ adim ]
1 0.46 3.94 1.826 1.826 0.953 Si
1 0.36 7.87 2.868 4.694 4.692 Si
Espesor total = 11.81 → 30.00 cm
SNCapa SNT SNmin
[ in-1 ]
Carpeta Asfaltica
BG CBR 80
BG CBR 40
BG CBR 20
Log ( W18 ) =
SNCapa SNT SNmin
[ in-1 ]
Carpeta Asfaltica
Base Asfaltica
Espesores propuestos de las capas del Pavimento Convencional
CapaCarpeta Rodamiento
Base Granular Subbase Granular
CBR 80 CBR 40 CBR 20
[ cm ] [ cm ] [ cm ] [ cm ]
espesor 17.5 15.5 6.5 14.5
Total 54
Alternativa 2 - Pavimento Convencional
Capam a D
Verif[ adim ] [ in ] [ adim ] [ adim ] [ adim ]
1 0.46 6.89 3.195 3.195 3.118 Si
0.9 0.13 6.10 0.730 3.925 3.900 Si
0.9 0.12 2.56 0.276 4.202 4.193 Si
0.9 0.10 5.71 0.493 4.695 4.692 Si
Espesor total = 21.26 → 54.00 cm
SNCapa SNT SNmin
[ in-1 ]
Carpeta Asfaltica
BG CBR 80
BG CBR 40
BG CBR 20
800 2.90309 50 1.69897 1.20412
800 2.90309 50 1.69897 1.20412
k TMDM
0.019 0.0542 -10 entre -10 y 0
0.066 0.0591 0 entre 0 y 25
2.001 0.0526 25 entre 25 y 30
3.669 0.0457 30 entre 30 y 40
f0 T0
TMDM k
24 0.066 0.0591 0
22 0.066 0.0591 0
20 0.066 0.0591 0
17 0.066 0.0591 0
14 0.066 0.0591 0
10 0.066 0.0591 0
10 0.066 0.0591 0
13 0.066 0.0591 0
15 0.066 0.0591 0
19 0.066 0.0591 0
21 0.066 0.0591 0
23 0.066 0.0591 0
Nomograma Betun
3 7 10000000 30000000
3 7 10000000 30000000
Cm
10.7 3 3.566667 1.701732 2.147347 0.446
y 1 10 2
4.712237 2.810723 d 0 10 10
67.3 44.9 0 1 1 0.30103
0.446 0.3 0.2 cm 0.1 0.30103
CA BA 10 3.0103
Nomograma Mezcla 0.1 30
3 0.471224 9 1E+09 3.47E+09 2
3 0.281072 9 1E+09 3.28E+09
1
f0 T0
9.1 4 2.275 1.45 0.637363 0.063736 0.4 0.463736 6888.903
11.2 4 2.8 1.8 0.642857 0.064286 0.3 0.364286
a2 0.133
(a3)s 0.12
(a3)i 0.096
15.06849
5.702333 13.22941 5.159412
5.677866 13.17265 5.102649
4.447158 10.31741 2.247407
4.190332 9.72157 1.65157
4.103804 9.520825 1.450825
3.96437 9.197338 1.127338
3.96437 9.197338 1.127338
2.5
Debe dar 1
1.127 1.00001
4.692 SN 4.692
log(SN+1) cte
7.163 = -0.456 + 7.069 + -0.200 +
= 7.163
Mayor a 1
1.21600656528284
1.02348631760396
MRW
CW
Mayor a 1
1.04110129767603
1.01650098619329
1.00986259149865
1.00374122893304
1 50000
50001 150000
150001 500000
500001 2000000
2000001 7000000
7000001 inf
Mayor a 1
1.91497096894935
1.00045285014172
Mayor a 1
1.02470600164963
1.00653488949976
1.00211400472334
1.00065907251954
3 4 5 6 7 8 9
0.477121 0.60206 0.69897 0.778151 0.845098 0.90309 0.954243
0.477121 0.60206 0.69897 0.778151 0.845098 0.90309 0.954243
4.771213 6.0206 6.9897 7.781513 8.45098 9.0309 9.542425
48 60 70 78 85 90 95
3 4 5 6 7 8 9
psi 9.8 6888.903
N/m2 2.205 0.001423
0.0254 0.000645
-0.201
0.531581
Serviciab
1.127 + -0.378
MRW
Verificacion SHELL 78
Calculamos el Numero de Repeticiones ( N ) usando la misma formula de la AASHTO
Formula
Siendo
N es el nº de repeticiones solisitantes al final de la vida util p/ una carga de 18kips
es el numero inicial de repeticiones solicitantes por dia para la carga de 18kips
G es el factor de cresimiento
D es el factor de distribucion direccional
L es el factor de distribucion por carril
365 cantidad de dias en el año
Y es la vida util del proyecto
Formula
Siendo
es el numero inicial de repeticiones solicitantes por dia para la carga de 18kips
es el porcentaje de repeticiones totales para el grupo de carga (ith=?) on
es el factor de equivalencia de carga para los 18kips
tráfico promedio diario al inicio del período de diseño (TMDA inicial)
T es el porcentaje de camiones en el TMDA
A es el número medio de ejes por los camiones
Lo unico que varia son la forma de calcular los Fi que en este caso usamos la siguiente formula:
FormulaL
Siendo
es el factor de equivalencia de carga para los 18kips
L es la Carga Total por configuracion de ejes que debe ser menor que la admisible
es la carga de 18kips por eje simple, la cual fue usada para el desarrollo empirico
ne es el numero de ejes simples para una cierta configuracion de ejes dada
En el calculo de diseño AASHTO93 se obtubieron los siguientes numeros totales de ejes simples:
Tipo de Configuracion de Ejes Simple Tamdem Tridem
Total [ Ejes Simples / dia ] 1937 1147 293
ne = 1 ne es el numero de ejes simples en la configuracion
Total Por Carga
L E.Simp. % Carga EjesAdim
Tn kips dia Eje dia dia
6 13.23
1937
18.5 358 0.29 105
8 17.64 27.7 536 0.92 495
10 22.05 38.5 746 2.25 1679
12 26.46 15.3 296 4.67 1384
Total 1937 Total 3662
( N )Solicitante = (n0)i G D L 365 Y
(n0)i
(n0)i = (pi Fi) (ADT)0 T A
(n0)i
pi
Fi
(ADT)0
Fi = ( )4
ne L0
Fi
L0
Calculo del (n0)i por Ejes Simples
Carga Total por config. de ejes
pi Fi (n0)i
Ejes W18
ne = 2 ne es el numero de ejes simples en la configuracion
Total Por Carga
L E.Simp. % Carga EjesAdim
Tn kips dia Eje dia dia
16 35.28
1147
44.7 513 0.92 473
18 39.69 34 390 1.48 576
20 44.1 6.4 73 2.25 165
22.5 49.6125 14.9 171 3.61 616
Total 1147 Total 1831
ne = 3 ne es el numero de ejes simples en la configuracion
Total Por Carga
L E.Simp. % Carga EjesAdim
Tn kips dia Eje dia dia
25 55.13293
61.5 180 1.09 196
27 59.54 38.5 113 1.48 167
Total 293 Total 362
A falta de informasion sobre cual es el sentido mas cargado, asumimos un D = 50 % (mitad y mitad)
Como solo tenemos 1 solo carril por sentido resulta L = 100 % (Todo en el unico carril)
Repetic D Repet L Repet iniciales
E. Simple 18% %
Ejes Simple 18 Ejes Simple 18
dia dia dia direc dia direc carr año direc carr
Simple 3662
5855 50 2927 100 2927 1.069E+06Tamd. 1831
Tridem 362
Ahora solo nos falta afectarlo del cresimiento (G) y la vida util (Y)
vida util ( Y ) = 10 años tasa de cresimiento del transito = 3.5 % por año
Inicial 1 de Enero Incremento Inicial 1 de Enero Y
Años
106.9 3.7 110.6 1
110.6 3.9 114.5 2
114.5 4.0 118.5 3
118.5 4.1 122.6 4
122.6 4.3 126.9 5
126.9 4.4 131.3 6
131.3 4.6 135.9 7
135.9 4.8 140.7 8
140.7 4.9 145.6 9
145.6 5.1 150.7 10
1297.4
Calculo del (n0)i por Ejes Tamdem
Carga Total por config. de ejes
pi Fi (n0)i
Ejes W18
Calculo del (n0)i por Ejes Tridem
Carga Total por config. de ejes
pi Fi (n0)i
Ejes W18
Tipo de Eje
(n0)i
E S18 E S18
[ 104 Repet ] [ 104 Repet ] [ 104 Repet ]
N = [ 104 Repet ]
1.30E+07
Determinacion de la Temperatura media de Servicion ( w-MAAT )
Ya se calculo en el metodo AASHTO93 → w-MAAT = 17.9 ºC
Las cartas se estan calculadas solo para las siguientes temperaturas: 4 - 12 - 20 y 28
Adoptamos por seguridad la inmediata superior → w-MAAT = 20 ºC
Determinacion del Modulo de la Surasante
Adoptamos el menor de todos los modulos que varian en el año
CBR = 5 % → MR = 7500 psi
MR = 5.2E+07 psi
Adoptamos por seguridad el inmediato inferior → MR = 5
Codigo de la mezcla asfaltica
Para la Carpeta de Rodamiento tenemos:
Sb = 3.00E+07 Smix = 3.47E+09
Para la Base Asfaltica tenemos:
Sb = 3.00E+07 Smix = 3.28E+09
Usando los abacos con los modulos del betun y la mezcla y el W-MAAT → obtenemos S1-100
Suponiendo a falta de informacion un comportamiento tipo F1 a fatiga, resulta:
Codigo de ambas mezclas (carpeta y base) = S1 - F1 - 100
La carta buscada es la 53 cuyos parametros son:
Mix Code S1 - F1 - 100 Subgrade modulus [ N/m2] 5
w-MAAT [ ºC ] 20 Number of 18kips standard axles 1.30E+07
Capa
Base Granular Subbase Granular Total
CBR 80 CBR 40 CBR 20
[ cm ] [ cm ] [ cm ] [ mm ]
Full Depth 0 0 0 0
Flexible Convencional 15.5 6.5 14.5 365
Carta 53 - S1 - F1 - 100
Verificamos el espesor asfaltico
Alter
Superior Inferior Ponderacion Logaritmica AASTHO
VerifN h1 N h1 N h1
[ repet ] [ mm ] [ repet ] [ mm ] [ repet ] [ mm ] [ mm ]
1 1E+08 449 1E+07 324 1.30E+07 338 300 No
2 1E+08 306 1E+07 180 1.30E+07 194 175 No
N = [ Repet ]
Las cartas se estan calculadas solo para los siguientes modulos: 2,5 - 5 - 10 y 20 [ 107N/m2]
[ 107 N/m2 ]
N/m2 N/m2
N/m2 N/m2
107
Calculamos el espesor granular h2 para cada alternativa:
h2
(h1)min
Carta 53 - S1 - F1 - 100
Verificamos la distribucion de los espesores de las capas granulares en el flexible convencional
Metodo Usado
Base Granular Subbase Granular Total
CBR 80 CBR 40 CBR 20
[ mm ] [ mm ] [ mm ] [ mm ]
SHELL 78 167 88 109 365
AASTHO 93 155 65 145 365
Verifica No No Si
Si la carta buscada fuera la 49 cuyos parametros son:
Mix Code S1-F1-50 Subgrade modulus [ N/m2] 5
w-MAAT [ ºC ] 20 Number of 18kips standard axles 1.30E+07
Carta 49 - S1 - F1 - 50
Alter
Superior Inferior Ponderacion Logaritmica AASTHO
VerifN h1 N h1 N h1
[ repet ] [ mm ] [ repet ] [ mm ] [ repet ] [ mm ] [ mm ]
1 1E+08 353 1E+07 253 1.30E+07 265 300 Si
2 1E+08 244 1E+07 153 1.30E+07 164 175 Si
Carta 49 - S1 - F1 - 50
Verificamos la distribucion de los espesores de las capas granulares en el flexible convencional
Metodo Usado
Base Granular Subbase Granular Total
CBR 80 CBR 40 CBR 20
[ mm ] [ mm ] [ mm ] [ mm ]
SHELL 78 163 91 112 365
AASTHO 93 155 65 145 365
Verifica No No Si
h2
107
(h1)min
h2
10000
1 psi 11.2 3 3.73333
6888.9 N/m2
30 48 60 70 78 85
2 3 4 5 6 7
1.1 1.8 2.2 2.6 2.9 3.2
4.86 5.51 5.98 6.34 6.64 6.89
0.47 0.1306
5.65
14.6 2 7.3 8 9.51587 1.51587
1E+08 3E+09
8 9
1E+08 1E+09
1 3.28
Carta 53
22.1 1000 0.0221
Regla 13.35
600 mm
8.0665
AvacoAlter 1 cm
Superior Inferior
N h1 N h1
[ repet ] [ cm ] [ repet ] [ cm ]
8 10 7 7.2 Relac 44.9438 mm/cm
1 7.11307 0.11307
Alter 2
DL dL Dh dh Superior Inferior
1 0.11307 126 14.2285 N h1 N h1
1 0.11307 126 14.2285 [ repet ] [ cm ] [ repet ] [ cm ]
CBR 80 CBR 40 CBR 20 8 6.8 7 4
[ cm ] [ cm ] [ cm ]
3.7 5.65 8.06
3.7 1.95 2.41
Carta 53
CBR80 CBR40 CBR20
cm cm cmAvaco
1 1 1
Regla 22.1Superior Inferior
N h1 N h1 Relac 45.2489 mm/cm
[ repet ] [ cm ] [ repet ] [ cm ]
8 7.6 7 5.45
1 7.11307 0.11307 Carta 49
Regla 12.9
600 mm
DL dL Dh dh
1 0.11307 100 11.3066Avaco
1 0.11307 91 10.2548 cm
CBR 80 CBR 40 CBR 20
[ cm ] [ cm ] [ cm ]
3.5 5.45 7.85
3.5 1.95 2.4 Relac 46.5116 mm/cm
Alter 2 Carta 49
Superior Inferior
N h1 N h1
[ repet ] [ cm ] [ repet ] [ cm ]Avaco
8 5.25 7 3.3 7.8475
Regla 21.5
Relac 46.5116 mm/cm
90 95
8 9
3.4 3.6
7.10 7.30
21.9 11.0659
Carta 53
Avaco
Alter 2
Carta 53
Avaco
1000 mm
22.1 cm
Carta 49
Avaco
Carta 49
Avaco
1000 mm
21.5 cm