PAVIMENTO

DISEO DE PAVIMENTO RIGIDO CON EL METODO DE (PCA)

ESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

APELLIDO Y NOMBRE: OBALDO ANDIA, JUAN IVAN

PROFESOR: LINO HUMBERTO SALINAS GARCIAS

AULA: 109F

Lima Per

2014

INTRODUCCIN

El presente informe tiene como objetivo mostrar los diseos de los pavimentos rgidos para un periodo de diseo de y flexibles con un periodo de diseo de 20 aos con un periodo de diseo, que permitan un buen pavimento que representa condiciones adecuadas. Para esto se hace necesario un anlisis del trnsito proyectado a un periodo de diseo de 20 aos con conversin del trnsito a ejes equivalentes , un estudio de geotcnico el cual se hace por medio de una caracterizacin de los apiques que permiten determinar las condiciones de las sub-rasante, incluyendo ensayos de consistencia, granulometra, CBR.El propsito de diseo es el mismo para otras estructuras de ingeniera: obtener el espesor mnimo que resultara en el costo anual bajo para los costos de inversin inicial y de mantenimiento, pero el costo de inversin inicial y de mantenimiento, si el espesor es mayor de lo necesario el pavimento presentar un buen servicio con bajos costos de mantenimiento.

PAVIMENTOS

Un pavimento est constituido por un conjunto de capas superpuestas, relativamente horizontales, que se disean y constituyen tcnicamente con materiales apropiados y adecuadamente compactados. Estas estructuras estratificadas se apoyan sobre la subrasante de una va obtenida por el movimiento de tierras en el proceso de exploracin y que han de resistir adecuadamente los esfuerzos que las cargas repetidas del trnsito le transmiten durante el periodo para el cual fue diseada la estructura del pavimento. Un pavimento debe cumplir adecuadamente sus funciones deben reunir los siguientes parmetros:

Ser resistente a la accin de las cargas impuestas por el transito Ser resistente ante los agentes de intemperismo Presentar una textura superficial adaptada a las velocidades previstas de circulacin de los vehculos, por cuanto ella tiene una decisiva influencia en la seguridad vial. Adems debe ser resistente al desgaste producido por el efecto abrasivo de las llantas de los vehculos. Debe presentar una regularidad superficial, tanto transversal como longitudinal, que permitan una adecuada comodidad a los usuarios en funcin de las longitudes de onda de las deformaciones y de la velocidad de circulacin. Debe ser durable Debe ser econmico El ruido de rodadura, en el interior de los vehculos que afectan al usuario, as como en el exterior, que influyen en el entorno, deber ser adecuadamente moderado. Deber poseer el color adecuado para evitar reflejos y deslumbramiento y ofrecer una adecuada seguridad al trnsito.

CLASIFICACIN DE LOS PAVIMENTOS En nuestro medio los pavimentos se clasifican en: pavimentos flexibles, semirrgido, rgidos y articulados. Pavimentos flexibles: Este tipo de pavimentos estn formados por una carpeta bituminosa apoyada generalmente sobre dos capas no rgidas, la base y la sub-base. No obstante puede prescindirse de cualquiera de estas dependencias de las necesidades particulares de cada obra.

Estructura tpica de un pavimento asfltico (flexible)

Pavimento semirrgido: Aunque este tipo de pavimentos guarda bsicamente la misma estructura de un pavimento flexible, una de sus capas se encuentra rigidizada artificialmente con un aditivo que puede ser: asfalto, emulsin, cemento, cal y qumicos. El empleo de estos aditivos tiene la finalidad bsica de corregir o modificar las propiedades mecnicas de los materiales locales que no son aptos para la construccin de las capas del pavimento, teniendo en cuenta que los adecuados se encuentran a distancias tales que encareceran notablemente los costos de construccin.

Pavimento rgido: son aquellos que fundamentalmente estn constituidos por una losa de concreto hidrulico, apoyada sobre la sub-rasante o sobre una capa, de material seleccionado, la cual se denomina sub-base del pavimento rgido. Debido a la alta rigidez del concreto hidrulico as como de su elevado coeficiente de elasticidad, la distribucin de los esfuerzos se produce en una zona muy amplia. Adems como el concreto es capaz de resistir, en ciertos grados, esfuerzos a la tensin, el comportamiento de un pavimento rgido es suficientemente satisfactorio aun cuando existan zonas dbiles en la sub-rasante. La capacidad estructural de un pavimento rgido depende de la resistencia de las losas y por lo tanto, el apoyo de las capas subyacentes ejerce poca influencia en el diseo del espesor del pavimento.

Estructura tpica de un pavimento rgido

Pavimento articulado: los pavimentos articulados estn compuestos por una capa de rodadura que est elaborada con bloques de concreto prefabricado, llamados adoquines, de espesor uniforme e iguales entre s. Esta puede ir sobre una capa delgada de arena la cual, a su vez, se apoya sobre la capa de base granular o directamente sobre la subrasante, dependiendo de la calidad de esta y de la magnitud y frecuencia de las cargas por dicho pavimento.

Estructura tpica de un pavimento articulado

MTODO DE LA PORTLAND CEMENT ASSOCIATION (PCA) El propsito de este mtodo al igual que el de los anteriores es determinar los espesores mnimos de pavimento que permiten optimizar costos en una obra. Este mtodo consiste en una hoja de clculo que rene una serie de datos para el anlisis de la estructura por fatiga y por erosin. El anlisis de fatiga se basa en el clculo de esfuerzos por caga en el borde de las losas y el anlisis de erosin se basa en que la deflexin mas critica ocurre en la esquina de la losa.ESTUDIOS GEOTECNICOS Al evaluar un pavimento existente la exploracin del suelo y los ensayos de laboratorio realizados a los distintos materiales utilizados en las capas del pavimento juegan un papel muy importante, debido a que stos proporcionan informacin de gran valor a la hora de tomar decisiones con respecto al estado en que se encuentran los materiales de la estructura de pavimento. Para la obtencin de la informacin geotcnica bsica de las propiedades del suelo, deben efectuarse ensayos de campo y laboratorio que determinen su distribucin y propiedades fsicas. Una investigacin de suelos debe comprender:

Determinacin del perfil del suelo: La cual consiste en ejecutar perforaciones en el terreno, con el objeto de determinar la cantidad y extensin de los diferentes tipos del suelo, la forma como estos estn dispuestos en capas y la determinacin de aguas freticas. Lgicamente, la ubicacin, profundidad y nmero de perforaciones deben ser tales que permitan determinar toda variacin importante de la calidad de los suelos.

Toma de muestras de las diferentes capas de suelos: En cada perforacin deber tomarse muestras representativas de las diferentes capas encontradas. Las muestras pueden ser de dos tipos: Alteradas e inalteradas.

En vas se recomienda hacer sondeos con espaciamientos entre 350 y 600 m, teniendo en cuenta las semejanzas del material a partir de uno de los cortes presentes. En general, las muestras obtenidas sirven para determinar las propiedades y clasificacin del material extrado valindose de los siguientes ensayos: Humedad natural Granulometra Limites de consistencia. Humedad Natural

CARACTERIZACIN GEOTCNICA

Tamao de las partculas de suelos Los tamaos de las partculas que conforman un suelo, varan en un amplio rango. Los suelos, en general, son llamados grava, arena, limo o arcillas, dependiendo del tamao predominante de las partculas. La tabla muestra los lmites de tamao de suelo.

Curva de distribucin granulomtrica Los resultados del anlisis mecnico se presentan generalmente en graficas semilogaritmicas como curvas de distribucin granulomtrica. Los dimetros de las partculas se grafican en escala logartmica y el porcentaje correspondiente de finos en escala aritmtica.Curvas de distribucin del tamao de partculas (curvas granulomtricas)

Consistencia del suelo

Albert Mauritz Atterberg desarrollo un mtodo para describir la consistencia de los suelos de grano fino con contenidos de agua variables a muy bajo contenido de agua, el suelo se comporta mas como un slido frgil. Cuando el contenido de agua es muy alto, el suelo y el agua fluyen como un lquido. Por tanto, dependiendo del contenido de agua, la naturaleza del comportamiento del suelo se clasifica arbitrariamente en cuatro estados bsicos, denominados slidos, semislido, plsticos y liquido.

Limite liquido (LL): Se define como el contenido de agua de un suelo fino, para el cual su resistencia al corte es aproximadamente de 25 g/cm2 Limite platico (PL): Se define como el contenido de agua, en porcentaje, con el cual el suelo, al ser enrollado en rollitos de 3.2 mm de dimetro, se desmorona. Es el lmite inferior de la etapa plstica del suelo.

Limite de contraccin (SL): La masa de suelo se contrae conforme se pierde gradualmente el agua del suelo. Con una prdida continua de agua, se alcanza una etapa de equilibrio en la que ms prdida de agua conducir a que no haya cambio de volumen.

Clasificacin del suelo Los suelos con propiedades similares se clasifican en grupos y subgrupos basados en su comportamiento ingenieril. Los sistemas de clasificacin proporcionan un lenguaje comn para expresar en forma concisa las caractersticas generales de los suelos, que son infinitamente variadas sin una descripcin detallada. Actualmente, dos sistemas de clasificacin que usan la distribucin por tamao de grano y plasticidad de los suelos son usados comnmente por los ingenieros de suelos. Estos son el sistema de clasificacin AASHTO y el sistema unificado de clasificacin de suelos. Los ingenieros geotcnicos usualmente prefieren el sistema unificado.

Sistema unificado de clasificacin de suelos La forma original de este sistema fue propuesto por Casagrande en 1942 para usar en la construccin de aeropuertos emprendida por el cuerpo de ingenieros del ejrcito durante la segn guerra mundial. El sistema unificado de clasificacin se presenta en las siguientes tablas; clasifica los suelos en dos amplias categoras:

1. Suelos de grano grueso, tipo grava o arenosos con menos del 50% pasando por la malla No. 200. Los smbolos de grupo comienzan con un prefijo G o S.G significa grava o suelo gravoso y S significa arena o suelo arenoso.

2. Suelos de grano fino, con el 50% o ms pasando por la malla No. 200. Los smbolos de grupos comienzan con un prefijo M, que significa limo inorgnico, C para arcilla inorgnica u O para limos y arcillas orgnicos. El smbolo Pt se usa para turbas, lodos y otros suelos altamente orgnicos. Otros smbolos son tambin usados para la clasificacin: W: bien graduado P: mal graduado L: baja plasticidad (limite liquido menor que 50) H: alta plasticidad (limite liquido mayor que 50) Sistema unificado de Clasificacin; smbolos de grupo para suelos arenosos

Sistema unificado de Clasificacin, smbolos de grupo para suelos limosos y arcillososPara la clasificacin apropiada con este sistema, debe conocerse algo o todo de la informacin siguiente:

1. Porcentaje de grava, es decir, la fraccin que pasa la malla de 76.2 mm y es retenido en la malla No. 4 (abertura de 4.75mm) 2. Porcentaje de arena, es decir, la fraccin que pasa la malla No. 4 (abertura de 4.75mm) y es retenido en la malla, No. 200 (abertura de 0.075mm) 3. Porcentaje de limo y arcilla, es decir, la fraccin de finos que pasan la malla No. 200 (abertura de 0.075 mm) 4. Coeficiente de uniformidad (Cu) y coeficiente de curvatura (Cz) 5. Limite lquido e ndice de plasticidad de la porcin de suelo que pasa la malla No. 40. Los smbolos de grupo para suelos tipo grava de grano grueso son GW, GP, GM, GC, GC-GM, GW-GM, GW-GC, GP-GM, y GP-GC. Similarmente, los smbolos de grupos para suelos de grano fino son CL, ML, OL, CH, MH, OH, CL-ML y Pt .

Carta de plasticidad

Funciones de las capas de un pavimento rgido.

Sub-base La funcin ms importante es impedir la accin del bombeo en las juntas, grietas y extremos del pavimento. Se entiende por bombeo a la fluencia de materiales fino con agua fuera de la estructura del pavimento, debido a la infiltracin de agua por las juntas de las losas. El agua que penetra a travs de las juntas licua el suelo fino de la subrasante facilitando as su evacuacin a la superficie bajo la presin ejercida por las cargas circulantes a travs de las losas. Servir como capa de transicin y suministrar un apoyo uniforme, estable y permanente del pavimento. Facilitar los trabajos de pavimento Mejorar el drenaje y reduccin por tanto al mnimo la acumulacin de agua bajo el pavimento. Ayudar a controlar los cambios volumtricos de la subrasante y disminuir al mnimo la accin superficial de tales cambios volumtricos sobre el pavimento.

Losa de concreto Las funciones de la losa en el pavimento rgido son las mismas de la carpeta en el flexible, mas la funcin estructural de soportar y transmitir en nivel adecuado los esfuerzos que le apliquen.

Factores a considerar en el diseo de pavimentos

El transito: interesa para el dimensionamiento de los pavimentos las cargas ms pesadas por ejes esperados en el carril de diseo solicitado, que determinara la estructura del pavimento de la carretera durante el periodo de diseo adoptado. La repeticin de las cargas del trnsito y la consecuente acumulacin de deformaciones sobre el pavimento son fundamentales para el clculo. A dems, se deben tener en cuenta las mximas presiones de contacto, las solicitaciones tangenciales en tramos especiales, las velocidades de operacin de los vehculos y la canalizacin del trnsito etc.

La sub-rasante: de la calidad de esta capa depende en gran parte el espesor que deber tener un pavimento, sea este flexible o rgido. Como parmetro de evaluacin de esta capa se emplea la capacidad de soporte o resistencia a la deformacin por esfuerzo cortante bajo las cargas de transito. Es necesario tener en cuenta la sensibilidad del suelo a la humedad, tanto en lo que se refiere a la resistencia como a las eventuales variaciones de volumen de un suelo de sub-rasante de tipo expansivo pueden ocasionar graves daos en las estructuras que se apoyen sobre este, por esta razn cuando se construya un pavimento sobre este tipo de suelos deber tomarse la precaucin de impedir las variaciones de humedad del suelo para lo cual habr que pensar en la impermeabilizacin de la estructura. Otra forma de enfrentar este tipo de suelo con algn aditivo, en nuestro medios los mejores resultados se han logrado mediante la estabilizacin de suelos con cal.

El clima: los factores que en nuestro medio ms afectan a un pavimento son las lluvias y los cambios de temperatura. Las lluvias por su accin directa en la elevacin del nivel fretico influyen en la resistencia, la compresibilidad y los cambios volumtricos de los suelos de subrasante especialmente. Este parmetro tambin influye en algunas actividades de construccin de capas granulares y asflticas. Los cambios de temperatura en las losas de pavimentos rgidos ocasionan en stas esfuerzos muy elevados, que en algunos casos pueden ser superiores a los generados por las cargas de los vehculos que circulan sobre ellas. DISEO MARSHALLEl concepto del mtodo Marshall para diseo de mezclas de pavimentacin fue formulado por Bruce Marshall, ingeniero de asfaltos del Departamento de Autopistas del estado de Mississippi. El cuerpo de ingenieros de Estados Unidos, a travs de una extensiva investigacin y estudios de correlacin, mejor y adicion ciertos aspectos al procedimiento de prueba Marshall y desarrollo un criterio de diseo de mezclas. El mtodo original de Marshall, slo es aplicable a mezclas asflticas en caliente para pavimentacin que contengan agregados con un tamao mximo de 25 mm (1) o menor. El mtodo modificado se desarroll para tamaos mximo arriba de 38 mm (1.5). Est pensado para diseo en laboratorio y control de campo de mezclas asflticas en caliente con graduacin densa. Debido a que la prueba de estabilidad es de naturaleza emprica, la importancia de los resultados en trminos de estimar el comportamiento en campo se pierde cuando se realizan modificaciones a los procedimientos estndar. El mtodo Marshall utiliza especmenes de prueba estndar de una altura de 64 mm (2 ) y 102 mm (4) de dimetro. Se preparan mediante un procedimiento especfico para calentar, mezclar y compactar mezclas de asfalto-agregado. (ASTM D1559). Los dos aspectos principales del mtodo de diseo son, la densidad-anlisis de vacos y la prueba de estabilidad y flujo de los especmenes compactados. La estabilidad del espcimen de prueba es la mxima resistencia en N (lb) que un espcimen estndar desarrollar a 60C cuando es ensayado. El valor de flujo es el movimiento total o deformacin, en unidades de 0.25 mm (1/100) que ocurre en el espcimen entre estar sin carga y el punto mximo de carga durante la prueba de estabilidad.

DISEO DE PAVIMENTOS RGIDOS DE LA PORTLAND CEMENT ASOCIATION (PCA)

El procedimiento de diseo de la PCA est basado en informacin obtenida de diferentes fuentes, incluyendo investigaciones, desarrollos tericos, ensayos de pavimentos a escala real, y el monitoreo de la performance de pavimentos en servicio. Un programa de investigacin llevado a cabo por la Portland Cement Association correlacion la informacin de diseo de estas fuentes obteniendo como resultado un procedimiento desarrollado nicamente para pavimentos suelo cemento.

Bases para el Procedimiento de Diseo de Espesores

Desde 1935 ms de 140,000 km de pavimentos suelo-cemento han sido construidos en Norteamrica. La performance demostrada por estos pavimentos a travs de los aos provee una valiosa informacin para el diseo, para los niveles de espesor que fueron utilizados. La mayora de estos pavimentos en servicio son de 15 cm de espesor. Este espesor ha probado ser satisfactorio para las condiciones de servicio de caminos secundarios, calles residenciales y pistas de aterrizaje de trfico ligero. Algunos pavimentos de 10 cm y 12.5 cm han sido construidos y han dado un buen servicio bajo condiciones favorables de trfico ligero y fuerte resistencia del suelo. Muchos kilmetros de pavimentos de 17.5 cm y 20 cm de espesor estn en servicio en caminos principales y vas secundarias de alto trfico. Pavimentos con suelo cemento con espesores de 22.5 cm o mas no son numerosos, aunque algunos proyectos de aeropuertos han sido construidos con espesores de hasta 40 cm. En carreteras interestatales en algunas reas de trfico comparativamente ms bajos, un amplio rango de espesores de suelo cemento, de 10 a 30 cm, han sido incorporados en la estructura total de los pavimentos. Se ha obtenido tambin informacin valiosa de diseo de ensayos de caminos a escala real y de investigaciones de laboratorio conducidas por universidades, departamentos de carreteras, y por la Portland Cement Association.

Propiedades Estructurales Bsicas Las propiedades estructurales del suelo-cemento dependen del tipo de suelo, condiciones de curado, y edad. Los rangos tpicos para una amplia variedad de tipos de suelo-cemento, a sus respectivos contenidos de cemento requeridos para durabilidad, son:Propiedades estructurales Bsicas

1. TRANSITOCLCULO DEL TRNSITO DE ACUERDO AL MANUAL DE DISEO DE PAVIMENTOS ASFLTICOS PARA VAS CON BAJOS VOLMENES DE TRNSITO (INVIAS)Para el dimensionamiento de los pavimentos interesan las cargas por eje esperadas en el carril de diseo, estas me determinarn la estructura del pavimento para el periodo de diseo adoptado. Es por esto que, probablemente, la variable mas importante en el diseo de un pavimento de una va es el transito; ste se define como la determinacin del nmero, tipo y peso de vehculos que transitan por determinada ella. Es necesario cuantificar la variable transito existente ya que sta genera cargas y deformaciones sobre el pavimento. El Instituto Nacional de Vas INVIAS ha designado la siguiente terminologa para los vehculos que circulan en el pas:

A: Vehculos livianos (automviles) B: Buses C: Camiones Adems se ha clasificado el tipo de vehculos de acuerdo con el nmero y disposicin de los ejes, como se muestra en la figura Esquema de clasificacin de vehculos

Manual de diseo de pavimentos asflticos para vas con bajos volmenes de trnsito, INVIASNiveles de trnsito El Instituto Nacional de Vas (INVIAS) en su manual de diseo de pavimentos asflticos para vas con bajos volmenes de trnsito clasifica el trnsito de diseo en dos niveles, en funcin del nmero de ejes equivalentes de 8.2 ton previstos durante el periodo de diseo en el carril. En la tabla 4 se indican las categoras adoptadas.Niveles de trnsito

Componentes de trnsito

Para cuantificar adecuadamente los volmenes de transito, se divide en:

Transito normal: Trnsito que circulara por la red si no se realizara el proyecto Trnsito atrado: Trnsito que utilizar el proyecto, por las ventajas o beneficios que ofrece. Trnsito generado: Se origina por el proyecto debido a mejores condiciones de oferta (trnsito nuevo por efecto del desarrollo del rea de influencia).

Determinacin del nivel de confianza en la proyeccin del trnsito

El proyectista deber considerar en el clculo del nmero de ejes equivalentes de 8.2 ton para el diseo, el nivel de confiabilidad que considere pertinente. En el caso en que existe serie histrica del trnsito, el modelo estadstico que se adopte, a travs de los errores estndar del modelo y de prediccin para cada uno de los aos del periodo de diseo, considerara la confiabilidad indicada por el proyectista.

Conversin de vehculos a ejes equivalentes de 8.2 ton. Factores de dao por tipo de vehculo Los factores de dao se indican en la tabla 5, y sern los que se debern aplicar para calcular los ejes equivalentes de 8.2 ton.Factor dao por tipo de vehculo

Trnsito en el carril de diseo en funcin del ancho de la calzada. Factor direccional (Fd) En la tabla 6 Se indica el factor direccional (Fd) por adoptar para el diseo segn el ancho de la calzada.Trnsito por adoptar para el diseo segn el ancho de la calzada Factor Direccional (Fd)

Trnsito acumulado en ejes equivalentes de 8.2 ton, en el carril de diseo durante el periodo de diseo

Pronostico de la componente de trnsito normal

Cuando existe serie histrica de trnsito: Cuando en el tramo de va analizado se encuentra una estacin de conteo de trnsito, con informacin continua de por lo menos 5 aos. El procedimiento para la determinacin del trnsito normal se describe a continuacin:

1. Identificacin de la serie histrica del trnsito en la estacin de conteo seleccionada 2. Conversin de la serie histrica del trnsito a ejes equivalentes de 8.2 ton

3. Anlisis estadstico de la serie histrica: se establecen los modelos de crecimiento factibles para las condiciones del estudio. 4. Seleccin del modelo factible de crecimiento de trnsito: se acepta o rechaza un modelo sobre la base de los resultados de los coeficientes estadsticos, del anlisis de las variables independientes adoptadas y de consideraciones acerca de las particularidades del proyecto.

5. Estimacin del trnsito proyectado para el periodo de diseo, en el carril de diseo y considerando un nivel de confianza predeterminado. a. Clculo del error estndar () del modelo de crecimiento del trnsito seleccionado.

b. Clculo del error estndar en la prediccin del trnsito, error de pronstico ao por ao en el periodo de diseo.

Valores del parmetro Zr (suponiendo una distribucin normal)

ENSAYO CALIFORNIA BEARING RATIO (CBR)

La finalidad de este ensayo, es determinar la capacidad de soporte de suelos y agregados compactados en laboratorio, con una humedad ptima y niveles de compactacin variables. El ensayo mide la Resistencia al cortante (punzonamiento) de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas, permitiendo obtener un % de relacin de soporte. El ensayo ms utilizado es el CBR, el cual representa la relacin, en porcentaje, entre el esfuerzo requerido para penetrar un pistn a cierta profundidad dentro del suelo ensayado y el esfuerzo requerido para penetrar un pistn igual, a la misma profundidad, dentro de una muestra patrn de piedra triturada.

La muestra patrn fue elegida y ensayada por O.J. Poter, en California, en 1929, presentando los siguientes esfuerzos para diferentes profundidades de penetracin del pistn:

MODULO RESILIENTE

El modulo resiliente se define, como aquel que relaciona las tensiones aplicadas y las deformaciones recuperables (AASHTO, 1993). Se introdujo el termino modulo resiliente como la relacin que existe entre la magnitud del esfuerzo desviador cclico en comprensin triaxial y la deformacin axial recuperable (Rondon & Reyes 2007). Matemticamente la ecuacin del modulo resiliente est dada por:

Ejemplo de diseo de pavimento rgido (pca)

Disear por el mtodo de PCA un pavimento de concreto simple para una va de 4 carriles en el cual se espera un TPD inicial de 12900 vehculos de las cuales un19% son comerciales (buses y camiones) .se estima un crecimiento anual del trnsito del 4% anual durante los 20 aos del periodo de diseo de pavimentos. Se ha realizado un pesaje de carga en la regin de proyecto y los resultados se presentan en la tabla 8.11Se asume un factor de seguridad de carga (fsc) igual a 1.2 la sub-rasante es una arcilla con modulo de reaccin es k=100 lb/pulg3 y se puede obtener un concreto con un modulo de rotura (mR) de 4.5 MPa (650Lb/pulg2) .presentar una alternativa de diseo de un pavimento cuyas juntas tengan varillas de transferencia no posean bermas o bordillo de concreto

Solucin 1) Determinacin de k del diseo :debido a que la sub-rasante es arcillosa conviene la colocacin de una capa sub-base que para el caso se asume sea granular ,con un espesor de 100 mm (4pulg) con el espesor de sub-base y el modilo de reaccin de la sub-rasante 27MPa / pulg (100 lb/pulg3) en la tabla 8.1 se obtiene un k de diseo de 35MPa/m(130lb/pulg3)2) Determine el numero acumulado de vehculos comerciales en el carril de diseo y durante el periodo de diseoTPD inicial =12900 vehculosTPD durante todo el periodo de diseo .12900x1.5=193550 vehculos en las dos direcciones .en una direccin seria =193550/2=9675 vehculos en dos carriles Estimar el porcentaje de vehculos comerciales que usa el carril de diseo segn la figura 8.2 entrando con el valor de 9675.se obtiene un porcentaje de 0.813) Determinar el nmero de vehculos comerciales en el carril de diseo durante el periodo de diseo T acumulado =9675x 19/100x365x20=10.880.000 vehculos comerciales 4) Los datos de carga por eje de la tabla 8.11 spm usados en este ejemplo de diseo y han sido usados en la tabla 8.4 bajo la carga mxima por eje tanto para ejes simples como tndem .las cargas se acostumbran a agruparlas en incrementos de 900 kg(200lb)para los ejes simples y de 1800kg (400lb)para los ejes tndem

4.1 asumir un espesor de losa de concreto de 240mm4.2determinar los esfuerzos equivalentes

5) determine los factores de relacin de esfuerzos5.1 para ejes sencillos este factor se obtiene dividiendo el esfuerzo equivalente correspondiente entre el modulo de rotura (MR)= 1.44/4.5=0.325.2 para ejes en tndem :=1.35/4.5=0.36) determinar los factores de erosin de respecto a la tabla 8.7 8.9 8.10 para el ejemplo usamos la 8.7 por las especificaciones en junta y en bermas.Ingresamos ala tabla con k= 35 MPa y el espesor de 240 mm obtenemos los factores de erosin 2.61 y 2.8 para ejes sencillos y tamdem , respectivamente .7) En la tabla 8.4 se colocan las cargas por eje de forma decreciente ,para los dos tipos de eje se coloca el resultado de multiplicar cada una de las cargas por eje por el factor de seguridad de carga (1.2) se calcula a si:Numero de ejes por cada 1000 vehculos comerciales ( tabla 8.11)* numero esperado de v.c en el carril de diseo y durante el periodo de diseo ( calculada paso 3)Por ejemplo ,para los valores de la primera fila seria :0.58x10.880.000/1000= 6310Anlisis de fatiga 8) Calcular las restricciones que admite el pavimento por fatiga 9) El clculo se realiza dividiendo los valores de esta columna 3 sobre los valores de la columna 4 y multiplicada esta relacin por 100 , el resultado se coloca en la columna5.La sumatoria de todos los valores de esta columna da origen al consumo total de fatiga =87%Anlisis de erosin10) Se determina las repeticiones de carga admisibles, antes que el pavimento falle por problemas de erosin.se escogi la figura 8.4 por las condiciones de ejercicio .los valores obtenidos se colocan en la columna 6.11) Los porcentajes de dao se determina dividiendo cada uno de los valores de la columna 3 ,por el correspondiente de la columna 6 y multiplicada por 100 .la sumatoria de la columna 7 determina el tamao total por erosin = 38.3%

12) El espesor de losa escogida para el tanteo se considera adecuado dado que los totales de fatiga y erosin son menores de 100% ,siendo el espesor de pavimento ser : Losa de concreto de 240 mm Sub base granular de 100 mm Tablas utilizadas: