Factores de carga equivalente

8/19/2019 Factores de carga equivalente

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DETERMINACION DE VALORES DE FACTORES DE EQUIVALENCIA PARA EL

DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO EN VIAS, EN EL MUNICIPIO DE

LA PAZ, MEDIANTE EL PESAJE DE VEHICULOS

1. Justificci!" #$"$%& Actualmente la Norma Boliviana para el diseño de la estructura del pavimento

de vías, adopta valores de la Norma Americana AASHTO-93, valores que se aplican

sin ninguna veriicaci!n o estudio que los correlacione a nuestro medio, muc"os de

estos valores inciden de gran manera en el diseño del paquete estructural de vías

ur#anas como tam#i$n carreteras% &no de los actores m's importantes es el c'lculo

los e(es equivalentes, valor que determina el espesor de la capa de rodadura lo que

incide de manera directa en el costo total de la vía, este valor se calcula aplicando

unos actores de carga equivalente, los mismos que se adoptan de la norma )a

mencionada%*a Norma Americana adopta valores de coeicientes de equivalencia #asada

en prue#as e+perimentales realiadas por un periodo de tiempo, so#re dierentes

ve"ículos, en dierentes pistas construidas con los m's altos est'ndares de calidad )

#a(o condiciones normadas ) adaptadas a la realidad de su entorno%*a Norma Boliviana, adopta valores para los actores de equivalencia ve"icular

de la Norma Americana, de manera irreuta#le, es decir que no realia ningn estudio

previo antes de adoptar estos valores, ) sin em#argo e+isten muc"os aspectos que

varían de un entorno a otro, como ser los tipos de ve"ículos, los aspectos

am#ientales, las características ) calidad de los materiales entre otros%

.ecientemente la Administradora Boliviana de /arreteras )a empe! a solicitar un

estudio T0SA, para la construcci!n de carreteras, por otro lado para el diseño de

vías ur#anas este estudio no es requerido, sin em#argo es necesario contar con el

mismo para optimiar el proceso de diseño del paquete estructural de las vías dentro

del municipio%*o que "ace necesario contar con un estudio e+perimental que determine

estos valores de coeicientes de carga equivalente que se adapten al municipio de *a

1a%

'. Fi"$s*os ines que se #usca con este pro)ecto de grado son2

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- Aplicar el concepto de espectro de carga para el diseño de pavimentos, dentro

del municipio de *a 1a%- Analiar el concepto de espectro de carga ) comparar este con el concepto de

e(es equivalentes para el diseño de los pavimentos, ) determinar cu'les son

las venta(as ) desventa(as de am#os criterios%- ediante el pesa(e de ve"ículos determinar el espectro de carga para

dierentes ve"ículos ) coniguraciones de e(es%

(. Est)* )$& %t$4eterminar los actores de carga equivalente es de vital importancia para el

diseño ) re"a#ilitaci!n de pavimentos, la incorrecta evaluaci!n de los daños

causados por las cargas de los e(es, puede desem#ocar en un deterioro temprano,

por otro lado la so#reestimaci!n de carga de los e(es individuales equivalentes puede

causar so#redimensionamiento en el diseño ) costos innecesarios que pueden

utiliarse en otros pro)ectos%0l m$todo o t$cnica m's utiliada en Bolivia para el diseño del paquete

estructural del pavimento con capa de rodadura le+i#le o rígida, siempre es reerido

a la norma americana AASHTO-93, la cual requiere el c'lculo de e(es equivalentes, )

para tal eecto usa actores de carga equivalente%0l transito es una de las varia#les m's importantes para el diseño de

pavimentos, so#re todo el peso de los ve"ículos de carga% 0l pavimento de#e

soportar el peso de los ve"ículos de carga o sea cargas repetitivas durante el periodo

de la vida til de este, ) el peso es uno de los actores principales causantes del

deterioro del paquete estructural de las vías% 1ara eectos de c'lculo el transito es

reducido a un nmero equivalente de e(es de una determinada carga que producir'n

el mismo daño que toda la composici!n del tr'nsito% 0sta carga tipo segn la AASHO

es de 56 7N o 85 7ips, la conversi!n se "ace a trav$s de los actores equivalentes

de carga, denominados *0 por sus siglas en ingl$s :;*oad 0quivalent actor


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0l tra#a(o de c'lculo consistir' en determinar los actores de equivalencia para

la clasiicaci!n de ve"ículos que adopta el municipio de *a 1a, #asados en datos

estadísticos de carga, segn la guía AASHTO-93%0l desarrollo de este pro)ecto de grado permitir' conocer los valores de los

actores de carga equivalente reales para aplicarlos al diseño del paquete estructuralen vías del municipio de *a 1a%

0sto se realiara con a)uda de pesa(e de ve"ículos en una vía donde el

transporte sea concurrido ) e+ista lu(o de ve"ículos de todo tipo%*a ormulaci!n de la pregunta para desarrollar el presente pro)ecto de grado

ser'2

¿Los valores de los factores de equivalencia adoptados por el municipio de La

Paz son reales y cómo influye su valor en el cálculo de la estructura del pavimento?

&na ve respondida la pregunta planteada, podremos conocer los valores

reales de los coeicientes de carga equivalente o aceptar los valores adoptados de la

norma AASHTO-93, para el diseño del paquete estructural en vías del municipio de

*a 1a%

+. O-$ti* /$"$%&• 4eterminar mediante el pesa(e de ve"ículos los espectros de carga para

dierentes ve"ículos ) coniguraci!n de e(es%

0. O-$ti*s Es$c2fic*s

*levar a ca#o el pesa(e de ve"ículos con a)uda de un equipo especialiado%

.ealiar un an'lisis estadístico de tr'ico para la vía en cuesti!n%

.ealiar un an'lisis crítico comparativo de los valores de actores de carga

equivalente reales encontrados, con los valores adoptados en la Norma

Americana AASHTO-93%

/omparar los valores de espesores de estructura de pavimento diseñado con

los actores actualmente utiliados ) con los actores determinados en este

pro)ecto de grado%

3. A&c"c$*os alcances de este pro)ecto de grado son2- R$is% & N*%4 A4$%ic" AASHTO56(

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Se revisara la norma mencionada para estimar como se deducen estos

actores de carga equivalente ) cu'les son estos%

- P$s-$ )$ $72cu&*s $" u" 2 $s$cificSe pesaran todos los ve"ículos e+istentes en el manual de la AB/ ) de

acuerdo a la clasiicaci!n del unicipio de *a 1a que circulen por dosvías dentro del municipio, una tranca ) una vía dentro de la ciudad%

- C&cu&* )$ fct*%$s )$ $8ui&$"ci %$&$s.

4espu$s de un an'lisis ) tratamiento estadístico de los datos o#tenidos

mediante el aoro% Se calcularan los valores de actores de carga

equivalentes reales, que en lo posterior se pretende que sean aplicados

par el diseño del paquete estructural en el municipio de *a 1a%

- C&cu&* )$ &*%$s )$ $-$s $8ui&$"t$s %$&$s.

Se calculara el valor de los e(es equivalente reales adoptando los *0>sreales calculados en el anterior punto%

- C*4%ci!" )$ &*%$s %$&$s c*" &*%$s )$ & AASHTO56(.Se compararan tanto los valores de los *0>s "allados mediante el pesa(e

con los de la norma AASHTO, como tam#i$n los valores de e(es

equivalentes calculados con am#os valores%

9. Li4itci*"$s

A la "ora de desarrollar el presente pro)ecto de grado a causa de diversos

actores, se de#en especiicar las siguientes limitaciones%

- Se llevara a ca#o el pesa(e en dos vías dentro del municipio de *a 1a una

en la tranca de &ru(ara ) otra en la Avenida 1eri$rica%- 0l pesa(e de ve"ículos solo se llevara a ca#o durante ? días en cada vía,

dentro del "orario esta#lecido por el unicipio para cada una de estas%- *as normas utiliadas ser'n, la Norma Boliviana ) la Norma Americana%- Solo se utiliara un equipo para llevar a ca#o el pesa(e, el @H00*

@0H0.S .@T- series, que estar' correctamente cali#rado%

:. M%c* t$!%ic*

0n el m$todo AASHTO los pavimentos se pro)ectan para que resistan

determinado nmero de cargas durante su vida til% 0l transito est' compuesto por

ve"ículos de dierente peso ) numero de e(es, ) a los eectos de c'lculo, se los

transorma en un nmero equivalente de e(es tipo de 56 7N o 85 7ips% Se los

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denominara de aquí en adelante 0SA*, que es la sigla en ingl$s de ;/arga de 0(e

0quivalente Simple< ;0quivalent Single A+le *oad


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4ado que cada tipo de pavimento responde de manera dierente a una carga,

los *0s cam#ian de acuerdo al tipo de pavimento% 1or e(emplo, si el punto de alla

de un pavimento cam#ia, tam#i$n lo "ace el *0% 0s así que pavimentos rígidos )

le+i#les tienen dierentes *0s ) que tam#i$n cam#ien segn el nivel de

serviaci#ilidad adoptado%

0l e(e delantero no ue incluido en el desarrollo de los actores de equivalencia

de la AASHTO, sin em#argo, estudios realiados indican que el daño que causa el

e(e delantero no es mu) signiicativo% &no de los estudios mostro para pavimentos

le+i#les que el daño promedio de los e(es delanteros ue del C%86 D para el

a"uellamientoE 6%83 D para la isuracion ) 8%38 para serviaci#iliadad, por este motivo,

eliminar los e(es delanteros no resulta en un eecto serio para el diseño%

ANALISIS DE TRANSITO

V*&


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un #uen a(uste% 0l uso del porcenta(e de camiones para calcular el nmero de 0SA*s

por cami!n de#e ser ec"o a partir de determinaciones precisas de los dierentes tipos

de camiones en el lu(o de tr'nsito%

*a H@A reconoce trece clases distintas de ve"ículos para el c'lculo de los

0SA*s% 0stos son2

8% otocicletasC% Autom!viles3% Otros ve"ículos de dos e(es ) cuatro ruedas%F% Gmni#us% /amiones simples, C e(es, I ruedas%I% /amiones simples, 3 e(es%?% /amiones simples, F o m's e(es%5% /amiones semirremolques de F o menos e(es%9% /amiones semirremolques de e(es%

86%/amiones semirremolques de I o m's e(es%88% /amiones cJ acoplado de o menos e(es%8C%/amiones cJ acoplado de I e(es%83%/amiones cJ acoplado de ? o m's e(es%

4entro del municipio de *a 1a se tiene una clasiicaci!n que muestra 8? tipos

de ve"ículos reconocidos, los cuales se detallan a continuaci!n2

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Estci*"$s *%t=ti&$s

Son usadas por distintas reparticiones viales para o#tener datos para un

determinado pro)ecto% 0l "ec"o de que los datos sean o#tenidos en el mismo camino

o ona los "ace m's conia#les, pero igual adolecen de los mismos pro#lemas que

las estaciones de control de cargas permanentes :tra#a(an determinados días a

determinadas "oras=, aunque la elusi!n por parte de camiones so#recargados es

menor%

P$s-$ $" 4*i4i$"t*

0ste tipo de pesa(e :Keig" in motion L@= es un avance importante en el

monitoreo del tr'nsito% /onsiste en dispositivos instalados en la calada que registran

las cargas din'micas transmitidas por los ve"ículos mientras van transitando avelocidades normales% 0n general los dispositivos para el pesa(e en movimiento son

port'tiles, pero tam#i$n los "a) permanentes% 0ste m$todo orece un alto grado de

le+i#ilidad en recolecci!n ) procesamiento de datos gracias al uso de computadoras%

*os dispositivos de medida son colocados en cada carril para conocer su

distri#uci!n% Sus venta(as son2

- 0liminaci!n de demoras para los camiones, dado que estos son pesados

mientras transitan a velocidades normales%- 0liminaci!n casi total de eluci!n del control por parte de los camiones

so#recargados%- ncremento de seguridad por eliminaci!n de la necesidad de reducir la

velocidad con la consecuente ormaci!n de largas ilas de camiones%- 1osi#ilidad de procesar un gran nmero de ve"iculos%- .educci!n de costos%- e(oramiento de la o#tenci!n de datos en cuanto a la calidad ) a la

cantidad%

&na de las cuestiones discuti#les es la e+actitud de los pesa(es en

movimiento% *a dierencia entre el @ ) pesa(es est'ticos es del 5 D para cargas

por e(e ) del I D para cargas totales de cami!n% Otro de los pro#lemas es la

interpretaci!n de los resultados% 0n el @ se mide la carga din'mica, la que de#ido

a la suspensi!n del ve"ículo ) rugosidad de la calada es dierente de la carga

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respectivas cargas tam#i$n% Todo esto trae como consecuencia un uerte

incremento en el nmero de 0SA*s en los ltimos años% 1ara o#tener un

#uen resultado en el nmero de 0SA*s es necesario clasiicar los

camiones en sus distintas categorías, pesos ) tasas de crecimiento por

categoría ) estimar cuidadosamente el crecimiento uturo de los mismos%- /oniguraci!n de e(es% &n e(e t'ndem de 8I6 7N no produce el mismo

daño que dos e(es simples de 56 7N cada uno% 0n la medida en que

aumenten las cargas se ir'n pensando nuevas coniguraciones de e(es

para mantener la carga por e(e dentro de valores acepta#les% 0sta pr'ctica,

sin em#argo, no va a garantiar una tasa similar del deterioro del

pavimento% 1ara comparar distintas coniguraciones de e(es, es necesario

analiar su eecto so#re el pavimento, es decir las tensiones )deormaciones inducidas, ) no e+trapolar valores de *0s de las ta#las de

la AASHTO%- 1resi!n de neum'ticos% *os an'lisis de pavimentos ueron "ec"os

considerando presiones de neum'ticos entre ?6 ) 56 psi, sin em#argo,

medidas en Ariona e llinois, por e(emplo, "an proporcionado valores

comprendidos entre 96 ) 836 psi% &n incremento en las presiones de los

neum'ticos produce un incremento de las tensiones en el pavimento

creando dierentes tipos de alla que los previstos para la conecci!n de los*0 de la AASHTO, aunque los deterioros se limitan a las capas m's

supericiales% 0n el .oad Test de la AASHO la presi!n de los neum'ticos

era de 5 psi ) no era una varia#le% 1ara pavimentos de gran espesor, la

presi!n no aecta el nmero de 0SA*s que el pavimento puede soportar%

Algunos estudios muestran un eecto signiicativo para las capas delgadas

de pavimentos le+i#les, a continuaci!n se tiene las siguientes

conclusiones de un estudio de la H@A 89962o Daño a 120 psi era ! veces mayor que el o"servado para # psi

en pavimentos fle$i"les del%ados!

o &'uellamiento se duplicó cuando la presión de llantas se

incrementó de 100 a 1(0 psi!o )l incremento de # a 110 psi resulto en un 2 * de reducción en la

vida del pavimento!

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o )n el caso de pavimentos fle$i"les del%ados+ el incremento de # a

12 psi resultó en una duplicación del daño y un incremento del

(00* en el a'ullamiento superficial!

o ,n incremento de # a 12 psi ori%inó un 0* de reducción en la

vida -til con respecto a fati%a del material!

6. M%c* P%=ctic*0+isten diversos tipos de investigaci!n, por lo que todo tra#a(o se caracteria

por poder ser relacionado con alguno de estos tipos, entre los cuales se encuentran2

e+ploratorias, descriptivas, correlaci!nales ) e+plicativas%

Segn Hern'nde, ern'nde ) Baptista :C686, pag% ?9=, ;Los estudios

exploratorios se realizan cuando el o".etivo es e$aminar un tema o pro"lema de

investi%ación poco estudiado+ del cual se tienen muc'as dudas o no se 'a a"ordado

antes! )s decir+ cuando la revisión de la literatura reveló que tan solo 'ay %u/as no

investi%adas e ideas va%amente relacionadas con el pro"lema en estudio+ o "ien+ si

deseamos inda%ar so"re temas y áreas desde nuevas perspectivas!

Basados en la anterior cita el presente pro)ecto de grado ser' de tipo

e+ploratorio, )a que no e+isten estudios acerca del tema en cuesti!n dentro de

nuestra ciudad%

Dis$?* )$ & i"$sti#ci!"

1ara poder desarrollar el tema es necesario sa#er qu$ tipo de investigaci!n se

va a emplear, e+isten dos tipos de investigaciones las e+perimentales ) las no

e+perimentales, adem's de contar con un conte+to donde se va a desarrollar el

mismo%

0l señor /resKell :C669= denomina a los $>$%i4$"t*s como ;estudios de

intervención+ porque un investi%ador %enera una situación para tratar de e$plicar

cómo afecta a quienes participan en ella en comparación con quienes no lo 'acen

Tam#i$n 7erlinger ) *ee :C66C= dicen ;Los e$perimentos de campo son

estudios efectuados en una situación realista en la que una o más varia"les

independientes son manipuladas por el e$perimentador en condiciones tan

cuidadosamente controladas como lo permite la situación

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0s por am#as airmaciones que el pro)ecto de grado tam#i$n se desarrollara

desde un enoque e+perimental, )a que o#tendremos los datos de una situaci!n

realista, ) procesaremos los mismos para determinar en qu$ grado aecta el uso de

*0s reales en el c'lculo de numero de e(es equivalentes para el diseño del paquete

estructural de nuestras vías%

P*&ci!" @ 4u$st%

Segn /"'ve :899F, 1'g% 8IC=, una po#laci!n se deine como ! el

universo de la investi%ación so"re el cual se pretende %eneralizar los resultados+

está constituida por caracter/sticas o estratos que le permiten distin%uir los su.etos

unos de otros!

Basados en la anterior deinici!n la po#laci!n del presente pro)ecto de grado

est' constituido por todos los ve"ículos que circulan por las vías de la ciudad de *a

1a%

0n la misma línea de ideas, segn Tama)o :C668, 1'g% FI=, 3uando se

seleccionan al%unos elementos con la intención de averi%uar al%o so"re una

po"lación determinada+ se refiere a este %rupo de elementos como muestra! 1or lo

que en pala#ras m's sencillas una muestra es una porci!n del total%

0l muestreo intencional es un procedimiento que permite seleccionar los casos

característicos de la po#laci!n limitando la muestra a estos casos particulares% Se

utilia en situaciones en las que la po#laci!n es mu) varia#le ) consecuentemente la

muestra es mu) pequeña%

0s entonces que la muestra para el pro)ecto de grado, ser'n los ve"ículos

que circulen dentro del municipio de *a 1a%

1.M$t*)*&*#2

*a metodología planiicada ) a desarrollar para cumplir con los o#(etivos

planteados en el presente tra#a(o de grado, est' dividida en tres ases, descritas a

continuaci!n2

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FASE IB INVESTI/ACION REVISION DE ILIO/RAFIA

• Se realiar'n investigaciones #i#liogr'icas #asadas en li#ros de te+to,

normas, tesis de grado, internet, detallando los siguientes aspectos2

antecedentes, deinici!n, características, ) otros aspectos que nos lleven a los

valores actuales que adopta la norma #oliviana para los actores de carga

equivalente, ) como aectan estos valores al c'lculo de e(es equivalente )

consecuentemente al diseño del paquete estructural de nuestras vías% Se

contara para esto con el apo)o de docentes especialiados en el 'rea de

transporte%

FASE IIB PESAJE DE VEHICULOS OTENCION DE UNA ASE DE DATOS

• Se llevara a ca#o el pesa(e de ve"ículos en una vía representativa de la

ciudad de *a 1a, donde e+ista un lu(o que contenga la ma)or cantidad de

tipos de ve"ículos reconocidas en la le) de cargas de Bolivia, el pesa(e se

realiara con a)uda de un equipo especialiado de#idamente cali#rado, el

@H00* @0H0.S .@T- series, los datos ser'n o#tenidos mediante el

pesa(e en la vía determinada durante el periodo de ? días, CF "oras al día%

FASE IIIB TRAAJO DE /AINETE OTENCION DE RESULTADOS

• &na ve procesados los datos o#tenidos en la anterior ase se o#tendr'n,

resultados% *os mismos que demostraran si los valores de la Norma AASHTOque adopta la norma #oliviana, son aplica#les al diseño de nuestras vías o no,

se podr' deducir si estos valores adoptados llevan a diseños so#re-

dimensionados o en su deecto su#-dimensionados% Se podr' contar con

datos idedignos de los actores de carga equivalentes, los que podremos

utiliar para un correcto diseño del paquete estructural de las vías en el

municipio de *a 1a%11.Fu$"t$s )$ i"f*%4ci!"

*as uentes de inormaci!n son todos los recursos que contienen datos

ormales, inormales, escritos, orales o multimedia que nos a)udan a desarrollar la

investigaci!n% Se dividen en dos tipos principalmente2 primarias ) secundarias%

Fu$"t$s %i4%is

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&na uente primaria es aquella que provee un testimonio o evidencia directa

so#re el tema de investigaci!n% *as uentes primarias son escritas durante el tiempo

que se est' estudiando o por la persona directamente envuelta en el evento% *a

naturalea ) el valor de la uente no pueden ser determinados sin reerencia al tema

o pregunta que se est' tratando de contestar% *as uentes primarias orecen un punto

de vista desde adentro del evento en particular o periodo de tiempo que se est'

estudiando%

Algunos tipos de uentes de inormaci!n primaria son2

• 4ocumentos originales• Tra#a(os creativos• 4iarios• inutas• 0ntrevistas• Apuntes de investigacion• otograías

Fu$"t$s S$cu")%is

&na uente secundaria interpreta ) analia uentes primarias% *as uentes

secundarias est'n a un paso removidas o distanciadas de las uentes primarias%

Algunos e(emplos de uentes secundarias pueden ser2

• *i#ros de te+to• Artículos de revistas• /rítica literaria ) comentarios• 0nciclopedias• Biograías

0stos datos generalmente se consiguen con ma)or acilidad, rapide ) a

menor costo que los primarios, pero presentan el inconveniente de ni proporcionar la

totalidad de la inormaci!n necesaria, adem's su calidad no resulta ser la m's

conveniente para tomar decisiones, por lo cual se de#en procurar datos primarios%Basados en las anteriores airmaciones, el pro)ecto de grado adoptara am#as

uentes de inormaci!n, tanto primarias como secundarias%

Al iniciar la investigaci!n se asumir'n uentes de inormaci!n secundaria como

se mencion! con anterioridad, )a que ser' necesario investigar primeramente acerca

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del tema, ) para la o#tenci!n de resultados se adoptaran las uentes de inormaci!n

primaria, como la recopilaci!n de datos de campo, otograías, etc%

1'.i&i*#%f2

nstituto Boliviano del /emento ) el Hormigon% :C686=% 4iseño de pavimentos:AASHTO-93= ) 4ipav-C% :3ra ed%= *a 1a, Bolivia%

Hern'nde, ern'nde ) Baptista% :C686=% etodología de la nvestigaci!n%

:ta ed%= $+ico 4istrito ederal%

)dor 7aKa, "anmin "ang, .onald Hudson% :8995=% 0valuation o t"e

AASHTO 85-71 *oad 0quivalenc) /oncept% Austin Te+as%

*uis Al#erto /asproKit Arias% :C686=% Tesis de rado2 4eterminaci!n de

actores de cami!n para el diseño de pavimentos le+i#les en uatemala% uatemala%

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Factores de carga equivalente

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