Diseño Pavimento Adoquinado Ignacio Escudero 23.07.2014

DISEÑO DEL PAVIMENTO - ADOQUINADO1.- DATOS:

Concreto: f'c = 380 Kg/cm²C.B.R. 3.00 %Vehículo de diseño : T2-S2Periodo de diseño 20 años

2.- CALCULOS

2.1.-Coeficiente de Seguridad

i) Tomando en consideración los vehículos más pesados

- Vehículos por hora (valor redondeado) = 1.00- Vehículos por año = 1 * 24 * 365 = 8,760.00- Vehículos en 20 años = 8760 * 20 = 175,200.00

Ahora tomando en cuenta el Abaco: Coeficiente de Seguridad Vs. Nºde Repeticiones de carga que produce la rotura, elaborado por elDepartamento de Carreteras de Illinois de EE.UU. de Norte América,obtenemos que:

175,200.00 > 10,000.00 Repeticiones queproducen la Rotura

--> FS = 2.00

ii) Según la PORTLAND CEMENT ASSOCIATION, adopta que:para cargas que producen la rotura del pavimento a las cien milrepeticiones más pesadas que se suponen, han de circular por unavía durante 25 a 30 años, se toma un coeficiente de seguridad(FS = 2)

--> FS = 2.00

2.2.-Coeficiente de Impacto

Para Pavimentos Rígidos se recomienda un coeficiente de impacto de20%, valor que tomaremos para el Diseño: I = 1.20

2.3.-Carga de Diseño

Para este caso el vehículo más pesado que tránsita por esta vía es elT2-S2 (H20-S16), la distribución de carga en sus ruedas, es la siguiente:

Carga por Rueda Delantera = 2.00 Tn 2,000.00 KgCarga por Rueda Posterior = 4.00 Tn 4,000.00 Kg

El valor de la carga de diseño, se define por la carga más pesada:P = 1.2 * 4000P = 4,800.00 Kg

2.4.-Características del Concreto

- Módulo de Elasticidad (E)

Según ACI-318-63, para hormigones con los siguientes valores .

1.44 Tn/m³ < W < 2.50 Tn/m³

Se recomienda la siguiente fórmula :E = (W)³/²*4300*RAIZ(f'c)

DISEÑO DEL PAVIMENTO - ADOQUINADODonde:

W : Peso unitario del Cº Endureido en Tn/m³f'c : Resistencia Cilíndrica del Cº en Tn/m³

En nuestro caso tomaremos un concreto con agregados de arena ypiedra, donde:

W = 2.30 Tn/m³

DISEÑO DEL PAVIMENTO - ADOQUINADOCuyo ódulo de Elasticidad es el siguiente:

Ec = 15,000*(f'c)^0.5Luego:

Ec = 15,000 * (380^0.5)Ec = 292,404 Kg/cm²

- Módulo de Poisson (u)

Relación entre la deforación transversal y longitudinal de un especimenal determinar su resistencia a la compresión.

Su valor está comprendido entre 0.15 a 0.20Se adopta como valor representativo:

u = 0.17

- Tensión a la Rotura

Definido por :S = MC/I

Donde:S : Esfuerzo unitario de rotura por flexiónM : Momento actuanteI : momento de Inercia de la sección

C : distancia desde el eje neutro de la sección a la fibra extrema : h/2

Esta fórmula se basa en el caso supuesto de que la carga seaaplicada en la esquina de la losa, no tomando en consideraciónreacción de la subrasante.

Entonces el esfuerzo producido en la fibra extrema superior delplano de rotura estará dado por:

M = PX Mr = SI/C

Donde:Mr : Momento resistente de la losa

Se tiene por equilibrío que: M=SI/C, donde: S=MC/I, está fórmulanos da el valor de la rotura, el cual no se considera para el Diseño,porque para presentarse la rotura del concreto, debe sobrepasar elLímite de su Módulo de Rotura. Ante esto, el autor Winter expresalo siguiente: "Que una estimación razonable de la Resistencia deTracción por Flexión (Mr) MODULO DE ROTURA para Hormigones,debe estar dentro del siguiente intervalo:

1.988*RAIZ*(f'c) <= Mr <= 3.255*RAIZ*(f'c)

Para nuestro caso: f'c = 380 Kg/cm²Entonces

1.988 * (380^0.5) <= Mr <= 3.255 *(380^0.5)38.75 <= Mr <= 63.45 Kg/cm²

Por este motivo se toma como Módulo de Rotura el 20% del Esfuerzoa la Compresión del Concreto, entonces:

Mr = 0.20*f'c

DISEÑO DEL PAVIMENTO - ADOQUINADOMr = 76.00 Kg/cm²

- Tensión de Trabajo

Como nuestro Coeficiente de Seguridad es 2, el Efuerzo deTrabajo para nuestro diseño será:

T = Módulo de Rotura = 0.20 f'c = 0.10 f'cCoef. Seguridad 2.00

T = 38.00 Kg/cm²

DISEÑO DEL PAVIMENTO - ADOQUINADO

2.5.-Módulo de Reacción de la Subrasante (K)

Conocido también con el nombre de COEFICIENTE DE BALASTRO, expresala resistencia del suelo de la subrasante a ser penetrado por efecto de lapenetración de las losas.

Del ábaco: RELACION ENTRE EL VALOR DE SOPORTE DE CALIFORNIA C.B.R.Y EL MODULO DE REACCION DE LA SUBRASANTE K, tenemos que para un:

C.B.R. = 3.00 ---> K = 2.80

Por efecto de la Base Granular, el Coefeciente de Balastro, sufrirá unavariación, la que será determinada en la Tabla siguiente:

VALOR K VALOR DE K DE SUBRASANTE INCREMENTADA(Kg/cm³) 10.00 cm 15.00 cm 22.50 cm 30.00 cm

1.40 1.82 2.10 2.38 3.082.80 3.64 3.92 4.48 5.325.60 6.16 6.47 7.56 8.968.40 8.96 9.24 10.36 12.04

Considerando:Base e = 20.00 cm

Extrapolando tenemos

K(kg/cm³) e = 20.00

15.00 3.9220.00 K22.50 4.48

K = (( 4.48 * (15 - 20 ) - 3.92 * ( 22.5 - 20 )) / (15 - 22.5 ))

K = 4.29 Kg/cm³

Mediante la fórmula propuesta por el Ing. HARMAN JUAN en su Obra .Estudio de los componentes del pavimento, el módulo de balastro, sepuede calcular con la sgte fórmula.

Ki = Ko + 0.02*(1.2 e + e²/12)Donde:

Ki : Módulo de reacción de la subrasante incrementadoKo : Módulo de reacción de la subrasante sin base granular

e : espesor base granular en cm.Esta fórmula es válida para e<30cm

Considerando:Base e = 20.00 cm

Ki = 2.8 + 0.02 * (1.2 * 20 + 20² / 12Ki = 3.95 Kg/cm³

2.6.-Radio de Rigidez Relativa (L)

L = RAIZ(RAIZ(E*h³/(12*(1-u²)*K)))

DISEÑO DEL PAVIMENTO - ADOQUINADODonde:

E : Módulo de elasticidad del concreto en kg/cm²h : Espesor de la losa en cm.u : Módulo de Poisson del hormigónK : Módulo de balastro del terreno en kg/cm³L : Radio de rigidez relativa entre la losa y la

subrasante en cm.


A continuación se muestra una Tabla de L en cm, para:E=280,000 Kg/cm² y con u=0.15

MODULO SUBRAS. ESPESORES h DE LAS LOSAS"K" (Kg/cm³) 15.00 cm 17.50 cm 20.00 cm 22.50 cm 25.00 cm

1.40 88.40 96.80 109.70 119.90 128.002.80 74.40 81.00 92.20 100.80 107.705.60 62.50 67.60 77.70 84.80 90.208.40 56.60 63.50 70.10 76.70 81.50

11.20 52.60 58.90 65.30 71.40 77.2014.00 49.70 55.90 61.70 67.60 72.90

Para el cálculo de la rigidez relativa, se puede usar el cuadroanterior, interpolando sus valores.

3.- ESPESOR DE LA BLOQUETA DE CONCRETO

Utizando el Abaco de la Asociación de Cemento Portland, determinamos espesor de la losa, indicando a continuación el resumen de los datos obtenidos:

a.- Coeficiente de Seguridad = 2.00b.- Coeficiente de Impacto (I) = 1.20c.- Carga por Rueda más Pesada = 4,000.00 Kgd.- Radio del Círculo Area Contacto = 27.00 cme.- Coeficiente Rotura del Concreto (Mr) = 76.00 Kg/cm²f.- Esfuerzo de Trabajo Cº (T) = 38.00 Kg/cm²g.- Módulo de Balastro (K) = 4.29h.- Carga de Diseño (P) = 4,800.00 Kg

Para determinar el Espesor de la Losa mediante el Abaco del Dr. Picketentramos con los siguientes valores- Esfuerzo de Trabajo Cº (T) = 38.00 Kg/cm²- Módulo de Balastro (K) = 4.29 kg/cm3- Carga de Diseño (P) = 4,800.00 Kg

ESPESOR DE BLOQUETA DE CONCRETO h = 8.00 cm

En la práctica, el pavimento de concreto hidráulico, se puede calcularutilizando las fórmulas de Frank T. Sheets, quién efectuó relaciones empíricas para encontrar la sustentación del terreno, utilizando lafórmula de Clifford Older para la determinación de espesores:

Las fórmulas propuestas por Sheets, son las siguientes .

kg/cm3

DISEÑO DEL PAVIMENTO - ADOQUINADOa.- Para llantas neumáticas sencillas:

- Sin transferencia de carga; se tiene la expresión siguiente:

S = 2,4 W Ch²

- Con transferencia de carga; se tiene la expresión siguiente:

S = 1,92 W Ch²

b.- Para llantas neumáticas dobles:

- Sin transferencia de carga; se tiene la expresión siguiente:

S = 1,85 W Ch²

- Con transferencia de carga; se tiene la expresión siguiente:

S = 1,48 W Ch²

Se debe tener presente que en estas fórmulas, ya se ha consideradoel factor de impacto (aprox. 1,20); por lo que la carga W debe ser la carga estática por rueda.

El coeficiente "C" utilizado en éstas fórmulas, depende del valorrelativo de soporte del suelo y se puede obtener de la tabla siguiente:

TABLA DE RELACIONESCBR C3 a 10 1.000

10 a 20 0.90020 a 35 0.84235 a 50 0.80050 a 80 0.777

. Utilizando la fórmula de Sheets para llantas neumáticas dobles, contransferencia de cargas, tenemos lo siguiente:

S = 1.48 W C --> h = RAIZ(1.48W*C/S)h²

C = 1.00

Remplazando valores, se tieneh = (1.48 * 4000 * 1 / 38)^0.5h = 12.48 cm

. Considerando la fórmula de Sheets para llantas neumáticas dobles, sintransferencia de cargas se tiene lo siguiente:

S = 1.85 W C --> h = RAIZ(1.85W*C/S)h²

Remplazando valores, se tieneh = (1.85 * 4000 * 1 / 38)^0.5h = 13.95 cm


Teniendo en cuenta los resultados anteriores, adoptaremos:

h = 13.00 cm

DISEÑO DEL PAVIMENTO - ADOQUINADODISEÑO DE PAVIMENTO ADOPTADO SERÁ:

- Adoquin de Concreto más Cama de Arena e = 0.13 m- Base Granular e = 0.20 m

TOTAL e = 0.33 cm

4.- CHEQUEO DE ESFUERZOS

La verificación de los esfuerzos, se realizará para la carga ubicada en la esquina, en circunstancias en que actúan todos los esfuerzos a la vez(tensión crítica del hormigón a tracción en la cara superior de la losa),los que no deben superar los esfuerzos de trabajo del concreto, cuyo valor es de 38 kg/cm².

Calculando previamente la rigidez relativa:

L = RAIZ(RAIZ(E*h³/(12*(1-u²)*K)))Reemplazando valores:

L = ((292404 * 8^3 / (12 * (1 - 0.17^2) * 4.29)^0.5)^0.5)L = 41.60 cm

a.- Esfuerzos por Carga:

Se tienen las fórmulas siguientes:

- Fórmula del Dr. Gerald Pickett:

S = 3.36*P/h²*(1-(RAIZ(a/L)/(0.925+0.22*(a/L))

Remplazando valores, se tieneS = 3.36 * 4800 / (13^2) * (1- (27/41.6)^0.5 / (0.925 + 0.22 * (27/41.6))S = 23.43 Kg/cm² < 38.00 Kg/cm² O.K

- Fórmula del Royal de Bradbury:

S = 3P/h²*(1-(a/L)EXP(0.6)

Remplazando valores, se tieneS = 3 * 4800 / 13^2 * (1 - 27 / 41.6)^0.6S = 19.47 Kg/cm² < 38.00 Kg/cm² O.K

- Fórmula de Frank T. Sheets:

S = 1.48 W Ch²

Remplazando valores, se tieneS = 1.48 * 27 * 1 / 13S = 35.03 Kg/cm² < 38.00 Kg/cm² O.K


ESPESORES h DE LAS LOSAS30.00 cm

148.80125.00105.2095.0088.4083.30


O.K

O.K

O.K

ABACO: RELACION ENTRE EL VALOR DE SOPORTE DE CALIFORNIA C.B.R.Y EL MODULO DE REACCION DE LA SUBRASANTE K, tenemos que para un:

ABACO N° 002 - PAVIMENTOS DE CONCRETO HIDRAULICO

METODO DEL INSTITUTO DEL ASFALTO

CÁLCULO DEL EAL DE DISEÑO

Cuadro a1: COMPOSICIÓN DEL TRÁFICO

VEHÍCULO PROM. TIPOS DE EJESCLASE SIMBOL. (Veh/día) SIMPLE TANDEMAutos, combis y camionetas rurales Ap, Ac 127 2de menos de 10000 lbs de peso brutoOmnibus de dos ejes B2 46 2Omnibus de tres ejes B3 19 1 2Camiones de dos ejes C2 71 2Camiones de tres ejes C3 12 1 2Camión H15-S12 T2-S1 6 3Camión H20-S16 T2-S2 9 2 2

Volumen actual de tráfico 290 13 6

Cuadro a2: NÚMERO DE EJES DEL TRÁFICO

VEHÍCULO TIPOS DE EJES SUBCLASE SIMBOL. SIMPLE TANDEM TOTALAutos, combis y camionetas rurales Ap, Ac 254 0 254de menos de 10000 lbs de peso brutoOmnibus de dos ejes B2 92 0 92Omnibus de tres ejes B3 19 38 57Camiones de dos ejes C2 142 0 142Camiones de tres ejes C3 12 24 36Camión H15-S12 T2-S1 18 0 18Camión H20-S16 T2-S2 18 18 36


CÁLCULO DEL EAL

Tráfico diario inicial % FACTOR CAMIÓN

Automóviles 127.00 43.79Omnibus (2 ejes, 4 ruedas) 46.00 15.86 0.02 Tabla 6,1(f)Omnibus (2 ejes, 6 ruedas) 19.00 6.55 0.21 Tabla 6,1(f)Camiones (2 ejes) 71.00 24.48 0.21 Volq. 4m3Camiones (3 ejes) 12.00 4.14 0.73 Tabla 6,1(f)Camión (T2-S1) 6.00 2.07 0.48 Tabla 6,1(f)Camión (T2-S2) 9.00 3.11 0.73 Tabla 6,1(f)

290.00 100.00

Tipo de Vehículo Número de Factor 2% Fact. EALVehículos Camión Crec.

Omnibus (2 ejes, 4 ruedas) 46.00 365.00 0.02 24.30 8,160 Omnibus (3 ejes) 19.00 365.00 0.21 24.30 35,389 Camiones (2 ejes, 6 ruedas) 71.00 365.00 0.21 24.30 132,244 Camiones (3 ejes) 12.00 365.00 0.73 24.30 77,697

Camión (T2-S1) 6.00 365.00 0.48 24.30 25,544 Camión (T2-S2) 9.00 365.00 0.73 24.30 58,273

Total Camiones 163.00 EAL diseño 337,307

Fuente: Manual de Diseño Estructural de Pavimentos Asfálticos y de Concreto 3*10E5 Ing. Llorach Vargas


CÁLCULO DEL ÍNDICE DE TRÁFICO PARA EL PROYECTO

a. Cálculo del factor Camión


VEHÍCULO PROM. TIPOS DE EJESCLASE SIMBOL. (Veh/día) SIMPLEAutos, combis y camionetas rurales Ap, Ac 121 2de menos de 10000 lbs de peso brutoOmnibus de dos ejes B2 39 2Omnibus de tres ejes B3 16 1Camiones de dos ejes C2 64 2Camiones de tres ejes C3 11 1Camión H15-S12 T2-S1 6 3Camión H20-S16 T2-S2 9 2

Volumen actual de tráfico 266 13


VEHÍCULO TIPOS DE EJESCLASE SIMBOL. SIMPLE TANDEMAutos, combis y camionetas rurales Ap, Ac 242 0de menos de 10000 lbs de peso brutoOmnibus de dos ejes B2 78 0Omnibus de tres ejes B3 16 32Camiones de dos ejes C2 128 0Camiones de tres ejes C3 11 22Camión H15-S12 T2-S1 18 0Camión H20-S16 T2-S2 18 18


Cuadro a3: DISTRIBUCIÓN DE EJES POR CARGA

CLASE DE 8 Kips 8 -12 Kips 12-16 KipsVEHÍCULO Eje Simple Eje Simple Eje Simple

Autos, combis y camionetas rurales 242

de menos de 10000 lbs de peso brutoOmnibus de dos ejes 78Omnibus de tres ejes 16Camiones de dos ejes 64 64Camiones de tres ejes 11Camión H15-S12 18Camión H20-S16 18


A continuación los ejes simples, se convertirán ejes equivalentes de 18,000libras de carga, para tal efecto, determinamos los factores equivalentes:

Cuadro a4: CÁLCULO DE EQUIVALENCIA DE 18,000 lbs DE CARGA POR EJE SIMPLE

Grupos de carga por eje Factor de Eje(Kips) Equivalencia por

de carga díaEJE SIMPLE

Menos de 8 - 429.008 - 12 0.11 18.00

12 - 16 0.34 64.0022 - 24 3.91 54.00

Sub total EJE TANDEM

Menos de 14 - 0.0030 - 32 0.92 18.00

Sub total TOTAL DE EJES (Simples y Tandem)

El factor camión se obtiene dividiendo esta suma entre el volumen total del tráfico actual

Factor Camión: E = 0.43

Los factores destructivos por tipo de vehículo desarrollados por CONREVIAL para las condiciones de carga,se presenta en la siguiente tabla:

Cuadro a5

VEHÍCULO FACTOR CAMIÓN (Sierra)2 Ejes 2.70 3 Ejes 5.60

Trailer y semitrailer 9.20

Para nuestro caso tenemos E=2,7;

b. Cálculo del factor Carril

Cuadro a6: PORCENTAJE DEL TRÁFICO TOTAL DE VEHÍCULOS PESADOS (en dos direcciones) EN EL CARRIL DE DISEÑO

Número total de carriles en la Porcentaje de camionescarretera (2 direcciones) en el carril de diseño

2 50 4 45 (oscila entre 35 y 40)

6 ó más 40 (oscila entre 25 y 48)

Para nuestro proyecto (dos carriles), tenemos:

P = 50/100 = 0.50

c. Cálculo del factor de Crecimiento Medio Global de Tránsito

PERÍODO DE DISEÑO TASA DE CRECIMIENTO ANUALEN AÑOS PORCENTAJE ( r )

(n) 2.00 4.00 5.001 1.00 1.00 1.00 2 2.02 2.04 2.05 3 3.06 3.12 3.15 4 4.12 4.25 4.31 5 5.20 5.42 5.53 6 6.31 6.63 6.80 7 7.43 7.90 8.14 8 8.58 9.21 9.55 9 9.75 10.58 11.03

10 10.95 12.01 12.58 15 17.29 20.02 21.58 20 24.30 29.78 33.07 25 32.03 41.65 47.73 30 40.57 56.08 66.44

El incremento anual promedio de tráfico es de 5% y una vida útil de 20 años,entonces el factor de crecimiento medio de tránsito será:

C = (1+33,06)/2

Tabla : FACTOR DE CRECIMIENTO (Instituto del asfalto)

C = 17.04

d.

N = 64+11+6+9N = 90.00

Luego:IT = N C E PIT = 330.61

Para nuestro caso adopatamos:

IT = 350

CÁLCULO DEL ESPESOR DEL PAVIMENTO

La estructura del pavimento, está compuesto por materiales de diferentes características. Así la sub-base y base, serán de materialgranular y la capa de rodadura, será de mezcla asfáltica en caliente

El Instituto del Asfalto, sugiere las siguientes relaciones :

i) Una base granular de 2", equivale a 1" de base de Cº asfáltico :

Base Cº asfáltico = 2Base granular

ii) Una sub-base granular de 2,7" equivale a 1" de base de Cº Asf.:

Base Cº asfáltico = 2.7Sub-base granular

iii)Una sub-base granular de 1,35", equivale a 1" de base granular :

Base Granular = 1.35Sub-base granular

DETERMINACIÓN DE LOS ESPESORES DE DISEÑO:

El Instituto del Asfalto, sugiere los espesores mínimos para capas de rodamiento de concreto asfáltico:

Cálculo del Número Total Diario de Vehículos Comerciales (Camiones)

Cuadro a7:

Valor de Tránsito Espesor mínimo de la capa derodamiento a colocarse sobre

para el Diseño una base de Cº asfálticoMenor de 10 (Tránsito liviano) 1" (2,5cm) Entre 10 y 100 (Tránsito mediano) 1½" (3,8cm)Mayor de 100 (Tránsito pesado) 2" (5.0cm)Fuente: "Carreteras y Aeropistas": Raúl Valle Rodas (Pág. 305)

Los gráficos IV-36 y IV-37 págs. 305 y 306 del texto Carreteras, Callesy Aeropistas, se utilizan para determinar los espesores de las diferentescapas del pavimento. La curva AA en mezclas de Cº asfáltico, corres-pondiente tanto a la capa rodamiento como a la de base; las curvas BBindican sí es necesario colocar una capa de sub-base.

DATOS DEL PROYECTO:

CBR del terreno de fundación : 6.52 %Indice de tráfico: 350

Ingresando en el ábaco IV-37 y teniendo en consideración el procedi-miento, obtenemos lo siguiente:

a. Del punto de intersección entre la línea vertical que indica lacapacidad portante de la subrasante (CBR) y la que señala el valor de tránsito de diseño, se traza una línea horizontal al eje de orde-nadas y se obtiene el valor TA, el reprentará el espesor total depavimento de concreto asfáltico a colocarse sobre la Sub-rasante

TA = 9,2" = 23.4

b. Del punto de intersección entre la línea representativa del valorde tránsito de diseño y la curva AA, se traza una horizontal al eje

T1 = 5,6" = 14.2

c. Del punto de intersección entre la línea representativa del valorde tránsito de diseño y la curva BB, se traza una horizontal al eje

de ordenadas y se lee un valor T1, que representa el espesor mínimode concreto asfáltico que se colocará si se contempla el empleo de una base granular

de ordenadas y se lee un valor T2, que representa el espesor mínimode concreto asfáltico que se colocará si se contempla el empleo de

T2 = 8,9" = 22.6

d. La diferencia entre las lecturas de T1 y T2, obtenidas en los pasos

la relación entre ésta y el concreto asfáltico es de 2:1, ladiferencia de espesor multiplicada por 2, representa el total dela base granular que puede colocarse en lugar de Cº asfáltico:

8,9" - 5,6" = 3.30 "Luego:

(3,30")*2 = 6.60 "

Esta diferencia representa el espesor mínimo de Cº asfálticoque puede ser sustituido por una sub-base granular. Para deter-minar el espesor máximo de la sub-base, se multiplicará por 2,7a la diferencia obtenida:

9,2" - 8,9" = 0.30 "Luego:

(0,3")*2,7 = 0.81 "

f. Estructura del pavimento Considerando una capa de rodamiento de 3"

Capa de rodamiento = 3.00 "Concreto asfáltico = 2.60 "

Base granular = 6.60 "

Sub-base granular = 0.81 "

Como se puede observar sobre la capa de base, se tiene que colocar una capa de 5,6", compuesta de una capa de rodadura de 3"y una capa de concreto asfáltico de 2,6"; ésta capa (2,6") con lafinalidad de obtener un pavimento que esté conformado por una capade rodamiento, capa de base de espesor, capa de sub-base, se optarápor reemplazar :

(2,60")*2,7 = 7.02 "ésta sumada a la ya calculada y redondeada, será:

(7,02"+0,81") = 7.83 "Finalmente la estructura del pavimento adoptado para nuestro

una sub-base granular

b y c, indican el espesor mínimo de concreto asfáltico que puedeser reemplazado por una base granular indicado en b. Como la

e. El espesor T2 determinado en c. se resta del obtenido en a.

i) 2,60" de Cº por una capa de sub-base

proyecto será:

Capa de rodamiento = 3 " =

Base granular = 7 " =

Sub-base granular = 8 " =

TOTAL ESPESOR PAVIMENTO = 18 " =


TIPOS DE EJESTANDEM

2

2

2

6


SUBTOTAL

242

7848

128331836

583


22-24 Kips 30-32 KipsEje Simple Eje Simple

32

220

18

54 18 583.00

Cuadro a4: CÁLCULO DE EQUIVALENCIA DE 18,000 lbs DE CARGA POR EJE SIMPLE 18/2.2

Equivalencia de18,000 lbs de cargapor eje simple

EJE SIMPLE0.001.98

21.76211.14234.88

EJE TANDEM0.00

16.5616.56

251.44

Los factores destructivos por tipo de vehículo desarrollados por CONREVIAL para las condiciones de carga,

Cuadro a5

Cuadro a6: PORCENTAJE DEL TRÁFICO TOTAL DE VEHÍCULOS PESADOS

TASA DE CRECIMIENTO ANUALPORCENTAJE ( r )

10.00 1.00 2.10 3.31 4.64 6.11 7.72 9.49 11.44 13.58 15.94 31.77 57.27 98.35 164.49

La estructura del pavimento, está compuesto por materiales de diferentes características. Así la sub-base y base, serán de material

1.00

cm

cm

cm

5,6" = T1

Reemp

7.5 cm

17.5 cm

20.0 cm

45.0 cm

SubtotalRedond


CÁLCULO DEL ÍNDICE DE TRÁFICO PARA EL PROYECTO

a. Cálculo del factor Camión


VEHÍCULO PROM. TIPOS DE EJESCLASE SIMBOL. (Veh/día) SIMPLEAutos, combis y camionetas rurales Ap, Ac 121 2de menos de 10000 lbs de peso brutoOmnibus de dos ejes B2 39 2Omnibus de tres ejes B3 16 1Camiones de dos ejes C2 64 2Camiones de tres ejes C3 11 1Camión H15-S12 T2-S1 6 3Camión H20-S16 T2-S2 9 2

Volumen de tráfico 266 13


VEHÍCULO TIPOS DE EJESCLASE SIMBOL. SIMPLE TANDEMAutos, combis y camionetas rurales Ap, Ac 242 0de menos de 10000 lbs de peso brutoOmnibus de dos ejes B2 78 0Omnibus de tres ejes B3 16 32Camiones de dos ejes C2 128 0Camiones de tres ejes C3 11 22Camión H15-S12 T2-S1 18 0Camión H20-S16 T2-S2 18 18



CLASE DE 8 Kips 8 -12 Kips 12-16 KipsVEHÍCULO Eje Simple Eje Simple Eje Simple

Autos, combis y camionetas rurales 242de menos de 10000 lbs de peso brutoOmnibus de dos ejes 78Omnibus de tres ejes 16Camiones de dos ejes 64 64Camiones de tres ejes 11Camión H15-S12 18Camión H20-S16 18


A continuación los ejes simples, se convertirán ejes equivalentes de 18,000libras de carga, para tal efecto, determinamos los factores equivalentes:

Cuadro a4: CÁLCULO DE EQUIVALENCIA DE 18,000 lbs DE CARGA POR EJE SIM

Grupos de carga por eje Factor de Eje(Kips) Equivalencia por

de carga díaEJE SIMPLE

Menos de 8 - 429.008 - 12 0.11 18.00

12 - 16 0.34 64.0022 - 24 3.91 54.00

Sub total EJE TANDEM

Menos de 14 - 0.0030 - 32 0.92 18.00

Sub total TOTAL DE EJES (Simples y Tandem)

El factor camión se obtiene dividiendo esta suma entre el volumen totalde tráfico actual

Factor Camión: E = 0.43

Los factores destructivos por tipo de vehículo desarrollados por CONREVIAL para las condiciones de carga, se presenta en la siguiente tabla:

Cuadro a5

VEHÍCULO FACTOR CAMIÓN (Sierra)2 Ejes 2.70 3 Ejes 5.60

Trailer y semitrailer 9.20

Para nuestro caso tenemos E=2,7;

b. Cálculo del factor Carril

Cuadro a6: PORCENTAJE DEL TRÁFICO TOTAL DE VEHÍCULOS PESADOS (en dos direcciones) EN EL CARRIL DE DISEÑO

Número total de carriles en la Porcentaje de camionescarretera (2 direcciones) en el carril de diseño

2 50 4 45 (oscila entre 35 y 40)

6 ó más 40 (oscila entre 25 y 48)

Para nuestro proyecto (dos carriles), tenemos:

P = 50/100 = 0.50

c. Cálculo del factor de Crecimiento Medio Global de Tránsito

PERÍODO DE DISEÑO TASA DE CRECIMIENTO ANUALEN AÑOS PORCENTAJE ( r )

(n) 2.00 4.00 5.001 1.00 1.00 1.00 2 2.02 2.04 2.05

Tabla : FACTOR DE CRECIMIENTO (Instituto del asfalto)

3 3.06 3.12 3.15 4 4.12 4.25 4.31 5 5.20 5.42 5.53 6 6.31 6.63 6.80 7 7.43 7.90 8.14 8 8.58 9.21 9.55 9 9.75 10.58 11.03 10 10.95 12.01 12.58 15 17.29 20.02 21.58 20 24.30 29.78 33.07 25 32.03 41.65 47.73 30 40.57 56.08 66.44

El incremento anual promedio de tráfico es de 5% y una vida útilde 20 años, entonces el factor de crecimiento medio de tránsito será:

C = (1+33,06)/2C = 17.04

d.

N = 64+11+6+9N = 90.00

Luego:IT = N C E PIT = 330.61

Para nuestro caso adopatamos:

IT = 350

CÁLCULO DEL ESPESOR DEL PAVIMENTO

La estructura del pavimento, está compuesto por materiales dediferentes características. Así la sub-base y base, serán dematerial granular y la capa de rodadura, será de mezcla asfál-tica en caliente.

El Instituto del Asfalto, sugiere las siguientes relaciones :

Cálculo del Número Total Diario de Vehículos Comerciales (Camiones)

i) Una base granular de 2", equivale a 1" de base de Cº asfáltico :

Base Cº asfáltico = 2Base granular

ii) Una sub-base granular de 2,7" equivale a 1" de base de Cº Asf.:

Base Cº asfáltico = 2.7Sub-base granular

iii)Una sub-base granular de 1,35", equivale a 1" de base granular :

Base Granular = 1.35Sub-base granular

DETERMINACIÓN DE LOS ESPESORES DE DISEÑO:

El Instituto del Asfalto, sugiere los espesores mínimos para capas de rodamiento de concreto asfáltico:

Cuadro a7:

Valor de Tránsito Espesor mínimo de la capa derodamiento a colocarse sobre

para el Diseño una base de Cº asfálticoMenor de 10 (Tránsito liviano) 1" (2,5cm) Entre 10 y 100 (Tránsito mediano) 1½" (3,8cm)Mayor de 100 (Tránsito pesado) 2" (5.0cm)Fuente: "Carreteras y Aeropistas": Raúl Valle Rodas (Pág. 305)

Los gráficos IV-36 y IV-37 págs. 305 y 306 del texto Carreteras, Callesy Aeropistas, se utilizan para determinar los espesores de las diferentescapas del pavimento. La curva AA en mezclas de Cº asfáltico, corres-pondiente tanto a la capa rodamiento como a la de base; las curvas BBindican sí es necesario colocar una capa de sub-base.

DATOS DEL PROYECTO:

CBR del terreno de fundación : 6.52 %

Indice de tráfico: 350

Ingresando en el ábaco IV-37 y teniendo en consideración el procedi-miento, obtenemos lo siguiente:

a. Del punto de intersección entre la línea vertical que indica lacapacidad portante de la subrasante (CBR) y la que señala el valor de tránsito de diseño, se traza una línea horizontal al eje de orde-nadas y se obtiene el valor TA, el reprentará el espesor total depavimento de concreto asfáltico a colocarse sobre la Sub-rasante

TA = 9,2" = 23.4

b. Del punto de intersección entre la línea representativa del valorde tránsito de diseño y la curva AA, se traza una horizontal al eje

T1 = 5,6" = 14.2

c. Del punto de intersección entre la línea representativa del valorde tránsito de diseño y la curva BB, se traza una horizontal al eje

T2 = 8,9" = 22.6

d. La diferencia entre las lecturas de T1 y T2, obtenidas en los pasos

la relación entre ésta y el concreto asfáltico es de 2:1, ladiferencia de espesor multiplicada por 2, representa el total dela base granular que puede colocarse en lugar de Cº asfáltico:

8,9" - 5,6" = 3.30 "Luego:

(3,30")*2 = 6.60 "

de ordenadas y se lee un valor T1, que representa el espesor mínimode concreto asfáltico que se colocará si se contempla el empleo de una base granular

de ordenadas y se lee un valor T2, que representa el espesor mínimode concreto asfáltico que se colocará si se contempla el empleo de una sub-base granular

b y c, indican el espesor mínimo de concreto asfáltico que puedeser reemplazado por una base granular indicado en b. Como la

e. El espesor T2 determinado en c. se resta del obtenido en a.

Esta diferencia representa el espesor mínimo de Cº asfálticoque puede ser sustituido por una sub-base granular. Para deter-minar el espesor máximo de la sub-base, se multiplicará por 2,7a la diferencia obtenida:

9,2" - 8,9" = 0.30 "Luego:

(0,3")*2,7 = 0.81 "

f. Estructura del pavimento

Capa de rodamiento = 2.00 "Concreto asfáltico = 3.60 "

Base granular = 6.60 "

Sub-base granular = 0.81 "

Como se puede observar sobre la capa de base, se tiene que colocar una capa de 5,6", compuesta de una capa de rodadura de 2"y una capa de concreto asfáltico de 3,6"; ésta capa (3,6") con lafinalidad de obtener un pavimento que esté conformado por una capade rodamiento, capa de base de espesor, capa de sub-base, se optarápor reemplazar :

(1,20")*2 = 2.40 "ésta sumada a la ya calculada será:

(6,60"+2,4") = 9.00 "

(2,40")*2,7 = 6.48 "ésta sumada a la ya calculada y redondeada, será:

(6,48"+0,81") = 7.00 "Finalmente la estructura del pavimento adoptado para nuestro

proyecto será:

Capa de rodamiento = 2 " =

Base granular = 7 " =

Sub-base granular = 9 " =

i) 1,20" de Cº por una capa de base

i) 2,40" de Cº por una capa de sub-base

TOTAL ESPESOR PAVIMENTO = 18 " =


TIPOS DE EJESTANDEM

2

2

2

6


SUBTOTAL

242

7848

128331836

583


22-24 Kips 30-32 KipsEje Simple Eje Simple

32

220

18

54 18 583.00

Cuadro a4: CÁLCULO DE EQUIVALENCIA DE 18,000 lbs DE CARGA POR EJE SIM

Equivalencia de18,000 lbs de cargapor eje simple

EJE SIMPLE0.001.98

21.76211.14234.88

EJE TANDEM0.00

16.5616.56

TOTAL DE EJES (Simples y Tandem) 251.44

CONREVIAL para las condiciones de carga, se presenta en la siguiente tabla:

Cuadro a5

Cuadro a6: PORCENTAJE DEL TRÁFICO TOTAL DE VEHÍCULOS PESADOS

TASA DE CRECIMIENTO ANUALPORCENTAJE ( r )

10.00 1.00 2.10

3.31 4.64 6.11 7.72 9.49 11.44 13.58 15.94 31.77 57.27 98.35 164.49

1.00

(Camiones)

cm

cm

cm

5,6" = T1

Reemp

Base 1.20 2.40 6.60Sub base 2.40 6.48 0.81

3.60

5.0 cm

17.5 cm

22.5 cm

45.0 cm

SubtotalRedond

9.00 9.007.29 7.00

CONTEO DE TRAFICO

NUMERO DE VEHICULOS POR TIPO DE CARGAHORA 1 - 3 Tn 3 - 6 Tn H - 10 H - 15 H - 20 H15 - S12

E S E S E S E S E S E6 am - 7 6 4 2 3 2 1 1 0 0 0 07 am - 8 17 16 8 6 7 5 3 3 2 0 08 am - 9 14 11 5 2 3 2 1 2 1 0 19 am - 10 9 9 4 3 4 5 1 1 0 0 110am - 11 10 11 3 2 3 6 2 2 2 1 011am - 12 12 13 5 3 6 3 3 1 2 1 112 m - 1 13 10 6 4 5 4 3 1 2 1 01 pm - 2 10 9 8 3 3 3 3 2 0 1 12 pm - 3 9 7 7 4 4 3 1 0 1 2 13 am - 4 7 9 6 5 3 2 1 2 0 1 04 am - 5 12 8 7 6 6 5 3 3 2 1 15 am - 6 8 7 4 3 2 1 1 0 0 1 0

Total 127 114 65 44 48 40 23 17 12 9 6Promedio 121 55 44 20 11 6

% 45.49 20.68 16.55 7.52 4.14 2.26A 20 años 242 110 88 40 22 12A 30 años 303 138 110 50 28 15

COMPOSICIÓN DEL TRÁFICO

CLASE DE VEHÍCULO

CONTEO DE TRAFICO

NUMERO DE VEHICULOS POR TIPO DE CARGAH15 - S12 H20 - S16

S E S0 0 00 1 00 1 10 1 01 1 11 1 11 1 10 0 11 1 10 0 11 1 10 1 05 9 8

9 2663.38 100.02

18 53223 665

Diseño Pavimento Adoquinado Ignacio Escudero 23.07.2014

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