vias carreteras

GOBIERNO PROVINCIAL DE

MANABI

PROYECTO:

REHABILITACION DE LA VIA LA CANCHA - RIO DE

ORO - LOS NARANJOS - LA Y DE SAN PABLO.

CANTÓN EL CARMEN - ZONA NORORIENTAL.

INFORME FINAL DE INGENIERÍA

SEPTIEMBRE DE 2013


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ÍNDICE 1. ANTECEDENTES 4 1.1. GENERALIDADES 4 1.2. ESTADO ACTUAL 4 1.3. UBICACIÓN 6 1.3.1. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO 6 1.4. RECOMENDACIONES 7 1.5. OBJETO DE ESTOS TRABAJOS 7 2. ALCANCE Y PROFUNDIDAD DE LOS ESTUDIOS 7 2.1. EL ALCANCE DE LOS ESTUDIOS CONTEMPLA LAS SIGUIENTES FASES 7 2.1.1. ESTUDIO DE TRÁFICO Y PROYECCIONES 7 2.1.1.1 DESCRIPCIÓN DEL ESTUDIO 8 2.1.1.2. MARCO TEÓRICO 8 2.1.1.2.1 AFOROS DE TRÁFICO 8

2.1.1.2.2 INTENSIDAD DE TRÁFICO 9

2.1.1.2.3 VOLÚMENES DE TRÁNSITO PROMEDIO DIARIO (TPDA) 9

2.1.1.2.4 CARACTERÍSTICAS DE LOS VOLÚMENES DE TRÁNSITO 9

2.1.1.2.5 DISTRIBUCIÓN Y COMPOSICIÓN DEL VOLUMEN DE TRÁNSITO 10

2.1.1.2.6 VARIACIÓN DIARIA DEL VOLUMEN DE TRÁNSITO 10

2.1.1.2.7 VARIACIÓN MENSUAL DEL VOLUMEN DE TRÁNSITO

2.1.1.2.8 TRÁFICO ACTUAL

2.1.1.2.9 TRÁFICO FUTURO

2.1.1.2.10 TRÁFICO GENERADO

2.1.1.2.11 TRÁFICO DESVIADO

2.1.1.2.12 PROYECCIONES DE TRÁFICO

2.1.1.2. DETERMINACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES 9


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2.1.1.3. ESTUDIOS DE INGENIERÍA: DEFINITIVO 9 2.1.1.4. DISEÑOS DEFINITIVOS DE INGENIERÍA VIAL 10 2.1.2.1. TRABAJOS DE CAMPO 10 2.1.2.2. DISEÑO GEOMÉTRICO 12 3. HIDROGEOLOGÍA, HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA 19 3.1 OBRAS DE ARTE Y DRENAJE 20-21 4. ESTUDIO DE TRÁFICO 22 4.1. ALCANCE DEL ESTUDIO DE TRÁFICO 22 4.2. EL CONTEO VEHICULAR 22 4.2.1. PROYECCIÓN DEL TRÁFICO 23-24 5.2.2. TOMA DE DATOS DE CAMPO 25-26 4.2.3. CUADRO DEMOSTRATIVO DE LA DISTRIBUCIÓN DE EJES, PESOS Y MEDIDAS PERMITIDOS PARA LAS CARRETERAS DEL ECUADOR 27 4.2.3.1 CONVERSIÓN A EJES EQUIVALENTES DE 8.2 TONS (ESAL) 28-31 4.2.4. DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD ACTUAL 32 5. DISEÑO DEL PAVIMENTO 33 5.1. METODOLOGÍA DE DISEÑO 33 5.1.1. PARÁMETROS DE ENTRADA 33-42 5.1.2. CRITERIOS DE DISEÑO 43 6. CONCLUSIONES DEL ESTUDIO

7. PROPUESTA DE REFUERZO SOBRE VIA ACTUAL

8. NORMAS DE EJECUCIÓN Y ESPECIFICACIONES TÉCNICAS 46 8.1. CÁLCULOS DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO FLEXIBLE 46-49 9. PRESUPUESTO 51


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MANABI

GOBIERNO PROVINCIAL DE MANABÍ

ESTUDIOS PARA EL MEJORAMIENTO DEL EJE VIAL

REHABILITACION DE LA VIA LA CANCHA - RIO DE ORO - LOS NARANJOS -

LA Y DE SAN PABLO. CANTÓN EL CARMEN - ZONA NORORIENTAL – MANABI.

Portoviejo, Septiembre del 2013 1.- ANTECEDENTES 1.1.- GENERALIDADES El Gobierno Provincial de Manabí, con la finalidad de integrar la Red Vial de Manabí a la Red vial Nacional, ha definido este importante eje dentro del Plan Vial Provincial, que permitirá la integración de este nodo de desarrollo de alta producción agrícola como sostén de la economía local y provincial, y por conectar a una zona de estratégica importancia provincial como es la vía La Cancha – Río de Oro – Los Naranjos – La Y de San Pablo y sus zonas de influencia, lo que motiva considerar esta obra como de ejecución prioritaria. Este eje vial facilitará una más ágil comercialización de productos, disminuirá el tiempo de viaje de los usuarios desde la diversidad de comunidades de la zona, y se reducirán los costos de operación vehicular. 1.2.- ESTADO ACTUAL DE LA VÍA Esta vía se inicia en el sitio La Cancha con Coordenadas de Arranque (N: N 9'952.900,00 Este: E 660.530,00) por lo general su relieve es montañoso, en la mayor parte de la vía. Actualmente, la vía cuenta con obras de drenaje, que incluyen un puente en la abscisa 8+050, y se encuentran en buen estado, se debe realizar pocas obras nuevas de tal forma que permitan una correcta conectividad y la vía preste un buen servicio a los usuarios de la misma :

Nº ABSCISA OBRAS DE DRENAJE LONGITUD


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NECESARIAS (metros)

1 0+000 sitio La Cancha

2 2+063 Alcantarilla Φ1000 necesita limpieza

9

3 2+288 Alcantarilla Φ1000 necesita limpieza

9

4 4+650

Ampliación de la vía lado izquierdo L=40 m, necesita protecciones con piedra escollera

100

5 7+146

Alcantarilla Φ1000 con cajón colector lado derecho en buen estado

9

6 8+050 Puente 90

7 8+478 Alcantarilla Φ1000 nueva

12

8 9+258

Alcantarilla Φ1000 necesita reposición de cabezales ambos lados

10

9 10+600 sitio La Y de San PAblo

1.3.- UBICACIÓN El proyecto La Cancha – Los Naranjos – La Y de San Pablo, forma parte del anillo vial provincial, y está ubicado en la zona nororiental de Manabí.

PUNTO SITIO NORTE ESTE OBSERVACIÓN

1 La Cancha 9’952.900,00 660.530,00 INICIO

2 La Y de San Pablo 9'947.696,00 653.919,00 FIN

La información de coordenadas U.T.M., son: Ver mapa general de implantación. 1.3.1. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO: Propuesta vial: Longitud 10 + 600.00 Km. Tipo de vía: Carretera clase III Tipo de terreno: Montañosa Normas empleadas: Absoluta Sección transversal: Ancho de calzada 6.00 m.


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Ancho de espaldones: 0.60 m. a ambos lados, y en áreas de guarda-caminos 0,50 m.

Cunetas: Tipo “V” revestidas en cortes. Contra cunetas: Tipo trapezoidal revestidas en las bermas de los taludes

de corte Bordillos: Bordillos cuneta en los tramos de relleno Capa de rodadura: Hormigón asfáltico (pavimento flexible, e= 2”) Gradiente transversal: Para pavimento: 2,0% Gradiente transversal: Para espaldones: 4,0% La sección típica que se propone, guarda relación directa con el Estudio de Tráfico realizado y se ajusta a las Normas de Diseño MTOP 2003. 1.4 - RECOMENDACIONES:

• El estudio contempla la etapa definitiva y construcción.

• Los parámetros del trazado geométrico son para una carretera clase III, terreno ondulado y montañoso, y se rigen a las Normas de Diseño Geométrico del MTOP 2003

• El Diseño de Pavimentos se presenta para una sola alternativa (flexible)

• Se mejora el trazado geométrico tanto vertical como horizontal en varios sectores de la vía.

1.5.- OBJETO DE ESTOS TRABAJOS El objetivo principal de este trabajo consiste en elaborar la documentación técnica, informes, planos, especificaciones generales y especiales, cantidades de obra, precios unitarios, presupuesto referencial y cronogramas de trabajo, que permitan la inmediata contratación de los trabajos de construcción de esta vía. 2.- ALCANCE Y PROFUNDIDAD DE LOS ESTUDIOS 2.1 El alcance de los estudios contempla las siguientes fases: A).- Estudios Definitivos. B).- Se considera lo que recomienda la Resolución No. 451 del Presidente Constitucional Rafael Correa Delgado, con la finalidad de que el “Proyecto sea integral”. 2.1.1.- ESTUDIO DE TRÁFICO Y PROYECCIONES (FACTIBILIDAD)


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El Objetivo fundamental de esta fase del estudio es la asignación del Tráfico Promedio Diario Anual (TPDA vehículos) que tiene la carretera y su proyección para la vida útil del proyecto. Para llegar a la asignación del TPDA al proyecto, se analizó el tráfico vehicular existente y generado. Las actividades desarrolladas en la estación que se ubicó estratégicamente, son las siguientes:

Conteos de volúmenes de tráfico durante siete (6) días continuos, utilizando conteos manuales

Estudio de velocidades de circulación y tiempo de viaje. Determinación del Tráfico Promedio Diario Anual (TPDA), existente y

generado Asignación del TPDA al proyecto Inventario vial y características geométricas.

2.1.1.1 Descripción del Estudio: Para obtener los datos necesarios se han desarrollado una serie de técnicas de medida, utilizando sistemas de medición. En este tema se pueden analizar tres variables fundamentales del tráfico como son: la intensidad, la velocidad y la densidad de tráfico. Otra variable que también se utiliza habitualmente en el mundo del tráfico es la composición o clases de vehículos que forman la corriente de tráfico, en especial para determinar el porcentaje de vehículos pesados, este último dato es relevante al momento de cuantificar los vehículos para un diseño de pavimentos. 2.1.1.2.- Determinación de las características funcionales El análisis se realizó tomando un criterio de diseño para 15 años, considerado como horizonte de análisis del proyecto para el análisis financiero una proyección de 20 períodos. En los análisis de capacidad, se aplican los principios que constan en el Highway Capacity Manual de 1995 y en normas internas. Los principios consisten en definir, por un lado, la demanda máxima futura y por otro lado la capacidad de la oferta vial que estaría disponible para soportar tal demanda. En la medida en que la capacidad de oferta está cercana, pero superior a la demanda máxima esperada para el año de diseño, entonces se garantiza un adecuado nivel de servicio durante toda la vida útil del proyecto.


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Generalmente, la relación entre la oferta y la demanda, que en términos de tráfico se expresa como capacidad (c) y volumen de tráfico (v), se define como un cociente v/c. En la determinación de las características funcionales de un proyecto, se especifica que este cociente no sobrepase el valor de 0.80;si esto se cumple, se garantiza un adecuado nivel de servicio durante toda la vida útil del proyecto. 2.1.1.3 ESTUDIOS DE INGENIERÍA DEFINITIVOS El proyecto está diseñado considerando las Normas de Diseño Geométrico del MTOP 2003, mediante las cuales el Gobierno de la Provincia de Manabí propone los cambios, con el fin de mejorar las condiciones de seguridad y de operación de la vía, tratando en lo posible de minimizar los movimientos de tierras, la necesidad de expropiaciones y los costos operativos de los usuarios de la carretera. Las características del Diseño Vial se sujetan a las Normas de Diseño MOP-001-E y/o complementariamente, a las Normas AASHTO. Para el diseño se utilizó programas utilitarios de “Software” tales como: AUTOCIVIL, EAGLE POINT, etc., que permitieron obtener procesos de cálculo y planos tipo MTOP. Los informes están desarrollados en WORD para textos, y EXCEL para hojas de cálculo. Todos los cálculos, aseveración, estimación o datos, están justificados en lo conceptual y en lo analítico. 2.1.1.4.- DISEÑOS DEFINITIVOS DE INGENIERÍA VIAL El Gobierno Provincial de Manabí, es responsable de todos los trabajos y estudios realizados. Esto implica que los estudios topográficos, hidrológicos, hidráulicos, geotécnicos, geológicos, de suelos y pavimentos, ambientales y de tráfico, han sido ejecutados de manera correcta, cumpliendo con Normas y Especificaciones vigentes en el MTOP. 2.1.2.1. TRABAJOS DE CAMPO Los trabajos topográficos definitivos se iniciaron con el levantamiento topográfico de la vía existente y detalles como casas, tuberías, postes, etc., con la finalidad de analizar y diseñar en oficina el eje, que seguidamente se lo materializará en campo;


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se nivelará geométricamente y culminará con captura de información de perfiles transversales. El diseño de todas las obras complementarias como muros de sostenimiento, obras de drenaje de importancia, sectores que necesiten de un diseño especial de taludes e intersecciones, constan en los levantamientos realizados. Replanteo, Nivelación, Referencias y Perfiles Transversales. Condiciones Generales para el Estudio

Materialización del eje del trazado vial, estacando el eje en distancias de 20 m. para tramos en tangente y 10 m. para tramos en curva.

Estas distancias se analizaron, en los casos de existencia de variaciones

importantes del terreno que se muestran en los planos.

Se emplearon curvas (clotoides) para mejorar las características geométricas existentes, la visibilidad y el desarrollo del peralte y el sobre ancho; la longitud mínima de la espiral será la necesaria para efectuar la adecuada transición del peralte.

Los vértices (PIs) de la poligonal definitiva y los puntos de principio de curva

(PC) o fin de curva.

(PT), están referidos a marcas en el terreno, los PIs se monumentarán en concreto y debidamente protegidos y referenciados; las referencias documentadas en concreto o en puntos inamovibles, se ubican fuera del área de las explanaciones y permitirán una fácil ubicación y replanteo de los PIs.

La poligonal del trazo está referida o "amarrada" a las coordenadas de los

hitos geodésicos oficiales más cercanos que existan en la zona, a partir de las cuales se establecen las coordenadas correspondientes a los vértices de la poligonal definitiva.

Las nivelaciones se cerraron cada 500 m. con una precisión mínima de 0.012

m. por km., colocándose asimismo un Bench-Mark (BM) de concreto cada 500 m. en lugares debidamente protegidos, fuera del alcance de los trabajos y referidos a puntos inamovibles.

Se tomaron secciones, perfiles y niveles en los cruces con otras vías,

intersección de calles, canales, acequias y otros que tenga incidencia en el trazo, para poder definir las soluciones más convenientes.

Las secciones transversales se levantaron en cada estaca del eje vial, en un

ancho de 30 m. al lado de la ampliación y de 30 m. al lado que no se va


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ampliar. Se amplió esta información transversal de acuerdo a la necesidad, para la obtención de los volúmenes de movimientos de tierra y el diseño de obras de arte.

Dentro de la franja topográfica, se incluyó la información de puntos de detalle importantes, como son: postes, casas, cercas, cerramientos, tuberías, alcantarillas muros, etc., con la finalidad de que se pueda determinar el grado de afectación de estos elementos y posteriormente se pueda realizar el análisis correspondiente.

Se incluyen en esta actividad los levantamientos topográficos requeridos para

el diseño de muros, áreas afectadas, áreas de fuentes de materiales, botaderos, etc.

2.1.2.2.- DISEÑO GEOMÉTRICO El Gobierno Provincial de Manabí estudió y propone, la velocidad directriz, distancias de visibilidad de parada y sobrepaso y las secciones de diseño, en concordancia con la clasificación de la carretera, la demanda proyectada, el tipo de topografía, los suelos, el clima, etc., según sea lo más conveniente de acuerdo al Manual de Diseño de Carreteras Ecuatorianas MOP-001-E-1974, Normas de Diseño MTOP-2003. En forma supletoria aplicará las Normas de Diseño AASHTO. En los sectores donde se cruza centros poblados, se utilizó diseños apropiados a la naturaleza del poblado, considerando: El diseño tiene en cuenta los niveles y límites de las edificaciones existentes. En caso de ser necesario expropiar viviendas o terrenos para que el camino y su vereda mantengan sus condiciones de diseño, el Gobierno Provincial de Manabí marca estas propiedades en su plano, de forma tal de individualizarlas perfectamente. El Gobierno Provincial de Manabí contempló la solución a las interferencias al diseño, en lo que respecta a las obras existentes o proyectadas de servicio público (postes, cables, tuberías, alcantarillado, etc.) Para el efecto coordinará con las Ilustres Municipalidades de los cantones Bolívar y Tosagua, además de entidades de servicio público correspondientes. En los sectores donde se cruza por centros poblados, se utilizaron diseños apropiados ajustándose a las características existentes del poblado, en coordinación con la municipalidad citada.


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2.1.2.3.-UBICACIÓN EN LA CARTA TOPOGRÁFICA Y FOTOS DE ESTADO ACTUAL. Los sectores investigados se encuentran ubicados en las hojas topográficas del IGM

a escala 1:50.000 correspondientes a los cantones Tosagua y Bolívar (Fig. 1)

Fig. 1.- Ubicación del área de estudio

3. HIDROGEOLOGIA, HIDROLOGIA E HIDRAULICA. Los trabajos consistieron en determinar los diferentes parámetros hidrogeológicos

hidrológicos e hidráulicos (régimen de lluvias, evapotranspiración, humedad del

suelo, escorrentía, flujo subterráneo etc.), relacionados con las características

climatológicas y morfométricas de las zonas que tienen influencia sobre el área del

deslizamiento, que permitan determinar los efectos de las lluvias y presión de poros

y las medidas de mitigación que permitan el control del agua subterránea para la

estabilización del talud.


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3.1.- OBRAS DE ARTE Y DRENAJE Teniendo en cuenta la importancia que para la estabilidad de la vía tienen las obras

de drenaje superficial de la calzada y subdrenes, se estudiaron y analizaron los

daños provocados por la humedad, el origen de la humedad, la posición del nivel

freático y los materiales usados en el sistema de drenaje. Para el efecto, se

investigaron los daños que el agua puede producir en una carretera, especialmente

por aguas subterráneas, los mismos que son de dos tipos:

Daños que ocurren cuando las partículas del suelo son arrastradas por el

flujo, causando erosión o sifonales; y,

Daños ocasionados por un flujo subterráneo no controlado, que satura,

degrada o provoca supresiones excesivas o fuerzas hidrodinámicas

semejantes.

El Gobierno de Provincial de Manabí dirigió los trabajos de campo y gabinete de tal

forma que las soluciones propuestas (incluyendo elementos técnicos como

ambientales), efectivamente sean las más conveniente.

Se diseñó para la vía un sistema de drenaje, cuyo funcionamiento es integral y

eficiente, considerando todas las obras de drenaje y subdrenes.

Además el sistema de drenaje está conformado por alcantarillas tubulares tanto de

hormigón como metálicas, las cuales están funcionando y dan solución a la

evacuación oportuna de las aguas superficiales de la vía de manera eficiente.


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4. ESTUDIO DE TRÁFICO

4.1 ALCANCE DEL ESTUDIO DE TRÁFICO

Entre los alcances del Proyecto actual tenemos:

Obtener los volúmenes actuales de tráfico, expresados como tráfico promedio

diario anual (TPDA).

Sobre la base de censos de origen y destino, conocer las características de la

demanda, tales como: vehículos tipo, capacidad, motivos de viaje, espectro

de edad de la muestra de vehículos, etc.

Clasificar el tipo de vía requerida en función de la demanda de tráfico, durante

el período de vida útil del proyecto.

Determinar los beneficios por ahorro de operación de vehículos y tiempo de

viaje.

4.2 MARCO TEÓRICO

4.2.1 Aforos de Tráfico

El tráfico vehicular es la cantidad de vehículos que fluyen en una determinada vía. Para determinar el tráfico de una vía, se realizan aforos, que consisten en hacer conteos para determinar los volúmenes de tráfico reales de flujo. El volumen de tráfico vehicular se puede determinar por medio de contadores manuales o automáticos, ya que de esta manera de se obtienen datos reales de clasificación (livianos, buses y camiones en varios tipos). Los volúmenes de tráfico se cuantificaron mediante aforos manuales y de

clasificación (Livianos, buses y camiones en varios tipos en todas las estaciones.

El período del conteo fue de 6 días en turnos de 12 horas cada uno, en una semana

representativa y normal, comprendida del 10 al 15 de Junio del 2013.


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4.2.2 Intensidad de tráfico

La intensidad de tráfico es el número de vehículos que pasan a través de una sección fija de una vía por unidad de tiempo, las unidades más usadas son vehículos/hora (intensidad horaria), y vehículos/día (intensidad diaria).

4.2.3 Volúmenes de tránsito promedio diario (TPDA)

Se define como el número total de vehículos que pasan por una vía en ambos sentidos durante un año, dividido entre 365 días. De acuerdo al número de días de este periodo, se presentan los siguientes volúmenes de tránsito promedio diario, dado en vehículos por día: Tránsito promedio diario anua (TPDA) Tránsito promedio diario mensual (TPDM) Tránsito promedio diario semanal (TPDS)

4.2.4 Características de los volúmenes de tránsito

Los volúmenes de tránsito siempre deben ser considerados dinámicos, por lo que solamente son precisos para el periodo de duración de los aforos. Sin embargo, debido a que sus variaciones son generalmente rítmicas y repetitivas, es importante tener un conocimiento de sus características, para así programar aforos en un tiempo y lugar con volúmenes de otro tiempo y lugar, y prever con debida anticipación la actuación de las fuerzas dedicadas al control del tránsito y labor preventiva, así como las de conservación. 4.2.5 Distribución y composición del volumen de tránsito

La distribución de los volúmenes de tránsito por carriles debe ser considerada, tanto en el proyecto como en la operación de vías. Así mismo es necesario conocer la cantidad de vehículos de cada tipo que circulan por las vías, los cuales se pueden dividir en grupos: livianos, buses, pesados 2 y 3 ejes. La importancia de conocer el tipo de vehículos, sus pesos y la posición y número de ejes, es la de poder estudiar la magnitud de los esfuerzos en la estructura vial y proyectar adecuadamente la sección transversal.

4.2.6 Variación diaria del volumen de tránsito

Se han estudiado cuales son los días de la semana que llevan los volúmenes normales de tránsito. Así en las vías secundarias de tipo agrícola, generalmente los máximos volúmenes se presentan entre semana, sin embargo, los más altos volúmenes ocurren el viernes.


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Figura 2: Variación diaria de volúmenes de tránsito

4.2.7 Variación mensual del volumen de tránsito

Hay meses que el volumen en las vías presenta mayores volúmenes, presentándose variaciones notables, razón por la cual los volúmenes de tránsito diarios que caracterizan cada mes, dependiendo también, en cierta manera, de la categoría y del tipo de servicio que presten las vías.

4.2.8 Tráfico Normal

Es el número de vehículos que circulan sobre una vía antes de ser mejorada, o es el tráfico que utiliza la vía en la actualidad.

4.2.9 Tráfico generado

Es el que se origina por las novedades que ofrecen una nueva vía o las mejoras en una existente. Se estima que este tráfico se produce en un tiempo de hasta de dos años, según las normas del MTPD, para diseño geométrico de carreteras el tráfico generado se estima un porcentaje de hasta 20% del volumen diario actual.

4.2.10 Tráfico desviado

Es el tráfico atraído desde otras carreteras o medios de transporte, una vez que entre en servicio la vía mejorada en acción de ahorros, en tiempo, distancia y costos.

0

50

100

150

200

Lunes 10 Martes 11 Miércoles12

Jueves 13 Viernes 14 Sábado 15

Nº

Ve

híc

ulo

s d

iari

os

Días de la semana

Variaciones diarias en la semana de conteo


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según las normas del MTPD, para diseño geométrico de carreteras el tráfico generado se estima un porcentaje de hasta 10% del volumen diario actual.

4.2.11 Tráfico actual

En definitiva, el tránsito actual para el diseño de un pavimento, es la suma de los

tres mencionados: el normalmente existente, el atraído y el generado.

Ta = Tn + Td + Tg

Ta = Tn + 0.1 Tn + 0.2Tn

Ta = 1.3 Tn

4.2.12 Tráfico futuro

El pronóstico del volumen y composición se basa en el tráfico actual. Los diseños se basan en una predicción del tráfico a 15 o 20 años. Las proyecciones de tráfico se usan para las proyecciones de carreteras. Tf = Ta (1 + i) n

Donde:

Tf = tráfico Futuro

Ta = Tráfico actual

I = Tasa de crecimiento

n = Número de años que se proyecta

4.2.13 Proyecciones de tráfico

Para realizar las proyecciones de tráfico, debido a que no se dispone de un banco de datos históricos de tráfico, se determinar tasas de crecimiento provinciales que permitan determinar las tendencias de tráfico, utilizando las variables que están relacionadas con el crecimiento vehicular como son: Producto Interno Bruto (PIB), parque automotor, crecimiento poblacional. La metodología se sustenta en la relación directa que existe entre el crecimiento global del país y la población con el crecimiento de tráfico vehicular. La proyección del tráfico se indica en el cuadro a continuación. Con el parque automotor de las provincias que comprende el proyecto se realiza el análisis de regresión lineal, obteniéndose los siguientes resultados.


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TASA LIVIANO BUS CAMIÓN Valores tomados de la Tasa de Crecimiento Anual de Tráfico Vehicular del Dpto. de Factibilidad del MTOP Provincia Manabí. (INGENIERIA DE PAVIMENTOS

PARA CARRETERAS).

1 3.15 2.45 2.46

10 2.41 2.03 2.22

20 2.41 2.03 2.22

Con el tráfico promedio anual actual, y las tasas de crecimientos se obtiene el tráfico proyectado a 10 y 20 años.

4.2.14 CAPACIDAD HORARIA POR CARRIL La capacidad de las carreteras, expresada en términos del máximo número de vehículos que pueden cruzar una sección o tramo dado, es una función de las características geométricas de la carretera, la composición y distribución del tránsito y el entorno de la vía. Las características geométricas y el entorno de la vía forman parte del inventario vial, mientras que las características del tránsito se determinan sobre la base del análisis de la demanda. La capacidad en carreteras de dos carriles en condiciones ideales se considera como 2,800 veh/hr, considerando solo vehículos pequeños en condiciones ideales. Esta capacidad ideal se reduce en función de la relación volumen a capacidad máxima considerada posible sobre la base de la geometría longitudinal y transversal de la vía, porcentaje de zonas de no pasar, distribución direccional del tránsito y porcentaje de vehículos pesados (camiones y buses) presentes en el tránsito. A estos efectos reductores se le han agregado el factor relativo al entorno de la vía, tipificado como rural, suburbano o urbano. En 1950, el Bureau of Public Roads de los Estados Unidosse publicó el Manual de Capacidad, del que se distribuyeron 30,000 ejemplares traducidos a 10 idiomas, la experiencia acumulada en este manual constituyó un paso decisivo para la Ingeniería de Tráfico, que dispuso de la posibilidad de analizar cuantitativamente y con cierta seguridad los problemas de circulación. En este manual de cuyas ideas básicas continúan vigentes, se definían los siguientes tipos de capacidad: Capacidad básica, o máximo número de vehículos-tipo que pueden pasar por una sección dada de un carril durante una hora, en las condiciones óptimas tanto de la vía, como de los vehículos y de los agentes externos (condiciones atmosféricas y luz) Capacidad posible, o máximo número de vehículos-tipo que pueden pasar por una sección dada de un carril durante una hora en las condiciones existentes del tramo de la vía considerando el tráfico que circula por ella. Capacidad práctica, o máximo número de vehículos-tipo que puede pasar por una sección dada de un carril durante una hora sin que la intensidad del tráfico sea tan alta que cause pérdidas de tiempo, peligro o restricciones a la maniobrabilidad de los conductores más allá de lo razonable, en las condiciones existentes del tramo de via considerado y del trafico que pasa por ella.


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Los valores indicados en el manual de 1950 para condiciones ideales de la vía y que a efectos de la capacidad posible se alcanzan normalmente para velocidades de 40 a 50 Km/h, son los siguientes: En calzadas de sentido único, la capacidad básica y posible en una vía ideal es de 2000 vehículos/hora por carril, y la capacidad práctica de 1000 vehículos/hora por carril en tramos rurales y de 1500 vehículos/hora en tramos urbanos. En carreteras de dos carriles y doble sentido de circulación, la capacidad básica y posible para la circulación en dos sentidos es de 2000 vehículos/hora y la practica de 900 vehículos/hora y 1500 vehículos/hora entramos rurales y urbanos respectivamente. La infraestructura vial, sea esta una vía rural o calle, puede ser de circulación continua o discontinua. Los sistemas viales de circulación continua no tienen elementos fijos externos al flujo de tránsito, tales como semáforos, que producen interrupciones en el mismo. Los sistemas viales de circulación discontinua tienen elementos fijos que producen interrupciones periódicas del flujo de tránsito, tales como semáforos, las señales de alto y otros tipos de regulación. Dependiendo del tipo de infraestructura a analizar se debe establecer un procedimiento para el cálculo de su capacidad.

4.2.14 TOMA DE DATOS DE CAMPO

Se asignaron 2 aforadores debidamente entrenados para reconocer cada tipo de

vehículo, debido a que desde el punto de vista estructural, el mismo, es uno de los

factores más importantes dentro del diseño del pavimento. Siendo fundamental el

catálogo de pesos y medidas de los vehículos que existen en el parque automotor,

clasificado por el MTOP, la misma que es la siguiente:

Vehículos livianos.- Son aquellos de menos de cinco toneladas de capacidad, tales

como automóviles, camionetas, camperos.

Vehículos comerciales.- Son aquellos que tienen más de 5 toneladas de capacidad

tales como camiones, buses, pequeños remolques, serán éstos los considerados

como pesados para el diseño.

Los vehículos comerciales corresponden a los siguientes tipos según la clasificación

del Ministerio de Transporte y Obras Públicas del Ecuador.


MANABI

Tipo 2DA que agrupa a los buses y los camiones de carga, cuyo peso total no

exceda las 10 tons.

Tipo 2DB para los camiones de carga medianos y volquetas de transporte de

material pétreo cuyo peso total sea mayor a 10 tons, pero que no exceda las 20

tons.

Ambas configuraciones indicadas anteriormente corresponden a vehículos de un

solo eje posterior de doble llanta con los límites de peso indicados en cada caso.

Tipo 3A para vehículos grandes cuyo peso total sea mayor a 20 tons pero que no

exceda las 30 tons con doble eje posterior (tipo tándem).

Tipo 4C para vehículos grandes con la misma capacidad de carga que el anterior

pero con eje triple en el tren posterior (trídem).

Las clasificaciones superiores corresponden a vehículos comerciales que arrastran

plataformas de carga o remolques, y la distribución de ejes se representa con una

nomenclatura que se explica a continuación: El primer dígito indica la cantidad de

ejes del cabezal, la letra indica el tipo de vehículo (R) para remolques y (S) para

plataformas o semirremolques, y el último dígito representa la cantidad de ejes en la

plataforma o remolque. Así un vehículo 2S3 tendrá 2 ejes en el cabezal y 3 en la

plataforma o semirremolque, un tipo 2R2 tendrá 2 ejes en el camión y 2 en el

remolque.

A cada aforador se le ha asignado la tarea de contar los vehículos y registrarlos en

una hoja de reporte. Los más frecuentes, es decir: livianos, buses y camiones

pequeños (2DA), volquetas y camiones grandes (2DB) y camiones tipo 3A. Los

demás tipos – menos frecuentes – han sido registrados de igual manera en otra

hoja. Los aforadores han sido entrenados debidamente antes de iniciar los trabajos

y recibieron apoyo constante durante todo el proceso de toma de datos en el campo.


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4.2.15.-Cuadro demostrativo de la distribución de ejes, pesos y medidas

permitidos para las carreteras del Ecuador

UBICACIÓN DE ESTACIONES PARA CADA TRAMO

Estación UBICION INVESTIGACION TRAMO/SENTIDO

1 La Cancha Conteos Ambos sentidos

2 La Y de San Pablo Conteos Ambos sentidos


MANABI

4.2.15.1-CONVERSIÓN A EJES EQUIVALENTES DE 8.2 TONS (ESAL)

4.2.15.1.1Factor de distribución direccional y de carriles

En relación a la distribución de carriles, se suele asignar 100% del tráfico en cada

dirección para el carril de diseño. Algunos países han desarrollado sus propios

valores, AASHTO 93 sugiere los valores tabulados en la siguiente tabla.

Factor de distribución de carriles

Número de carriles en

cada dirección

Porcentajes de ESAL en

el carril de diseño

1 100

2 80-100

3 60-80

4 o más 50-75

Las cargas equivalentes derivadas de cualquier proceso predicción de tráfico

representa el número total para todos los carriles y en ambas direcciones de la vía.

Este tráfico debe ser distribuido por dirección y por carriles para los propósitos de

diseño.

La distribución de tráfico direccional se hace usualmente asignando 50% a cada

dirección, a menos que se deba hacer alguna consideración especial, tal como

muchos camiones cargados moviéndose en alguna dirección o muchos camiones

vacíos en otra, en tal caso la experiencia ha demostrado que dicho valor puede

variar entre 30% y 70%.

4.2.15.1.2 Factor de equivalencia de carga

Se lo conoce con las siglas LEF por Load Equivalent Factor es un valor numérico

que expresa la relación entre la carga de un eje dado y otra carga de eje en

términos del efecto que esta pueda tener sobre la serviciabilidad de la estructura de


MANABI

un pavimento. Para efectos de la aplicación del método de diseño, todas las cargas

de eje son comparadas en repeticiones de un eje de 18 kips (W18) o de 8.2 tons

(N8.2)

Por lo tanto, cada tipo de eje debe tener su propio factor de carga que lo compare

con un equivalente de 8.2 toneladas, cuyo valor se puede obtener de tablas

dispuestas para el efecto o se pueden calcular de la siguiente manera:

[

]

LEF = Factor de carga equivalente

Lx = Carga de rueda en el diseño

Ls = Carga de rueda de referencia

El valor de Ls tendrá variación respecto si se trata de eje simple, doble o triple, es

decir para el caso de ejes simples tendrá un valor de 8.2 tons, para eje tandem su

valor será 16.4 tons y para el caso de eje tridem será de 24.6 tons.

4.2.15.1.3 Ejes equivalentes de 8.2 tons.

Se conoce como EAL por EquivalentAxle Load y es el total de ejes relacionados a la

carga de 8.2 tons que circularán por la vía en estudio y se determina al multiplicar el

factor de equivalencia de carga respectivo por la cantidad de ejes estimados.

Para el presente caso se ha utilizado un software para obtener rápidamente el

resultado, como entrada se deben ingresar los pesos y las cantidades de ejes

indicando si se trata de ejes simples, dobles o triples. Como resultado total de la

cantidad de ejes equivalentes.


MANABI

4.2.15.1.4 Factor de carga de 8.2 tons

Es realmente un promedio, ya que su valor resulta de dividir la suma de todos los

ejes equivalentes calculados para la cantidad de vehículos (tráfico actual)

( )

Una vez que se han determinado todos estos parámetros se puede proceder a

calcular el número de repeticiones esperadas durante el período de diseño de la vía

ESAL (Equivalent Single Axle Load), es decir el W18kips ó N 8.2 tons, que se obtiene

mediante la siguiente expresión:

[( )

] ( )

n = número de años ó período de diseño

FDT = factor de distribución de tráfico

FDc = Factor de distribución de carriles

FDd = Factor de distribución direccional

Ta = Tráfico actual

Tp = Tráfico futuro o proyectado

N 8.2 = Número de repeticiones esperadas en el período de diseño

Para el caso que nos ocupa, el valor de N 8.2 a 15 años es de 277.884 ESAL´s.


MANABI

4.2.16 .- DETERMINACION DE LA CAPACIDAD ACTUAL

4.2.16.1 Cálculo de los módulos y determinación del Número Estructural

4.2.16.1.2 SELECCIÓN DE LA SOLUCIÓN ESTRUCTURAL

Las etapas que se han venido considerando para el estudio de la rehabilitación

estructural del firme se completarán, tras el diagnóstico sobre el estado del firme y

sobre las causas de las degradaciones observadas, con el análisis de las distintas

soluciones de rehabilitación posibles y con la selección y diseño de las más

apropiadas en cada caso.

RANGOS PERMISIBLES DEL ESTADO DE LA CALZADA

TPDA IRI (m/Km)

Resistencia al

deslizamiento

PSI Surco en la huella (mm)

Deflexión (mm)

> 5000 1 a 2 4.5 85 – 100 5.6 < 0.40

3000 a 5000 3.5 max 4 85 -100 6 0.45 a 0.40

1000 a 3000 4.0 max 3.5 70 – 85 6.0 a 8.0 0.58 a 0.45


MANABI

Del cuadro anterior podemos observar los parámetros permisibles para el tipo de

carretera, a continuación se resumen los datos obtenidos en el estudio:

Longitud = 10.600 Km

TPD = 184 vehículos

IRI = 4.0 max m/Km0

Dc = de 0,58 a 0,45 mm

Como se puede ver, todos los parámetros están señalados para este tipo de vía,

por la que actualmente circula un promedio de 185 vehículos, de los cuales el

14.08% es tráfico pesado.

5. DISEÑO DEL PAVIMENTO

5.1 METODOLOGIA DE DISEÑO

5.1.1 Parámetros de entrada

5.1.1.1 La subrasante

Es la superficie sobre al que se apoya el pavimento. Su capacidad de soporte, es

decir, su resistencia a la deformación bajo la acción de las cargas, es uno de los

factores que influyen decididamente en el comportamiento estructural de los

pavimentos, junto con el tráfico, las características de los materiales empleados en

la construcción y las condiciones ambientales o clima.

En el método AASHTO, se introduce el concepto de Módulo Resiliente (Mr) para

caracterizar la capacidad de soporte de la subrasante, materiales de base, sub base

y su determinación se realiza según lo indicado en el método AASTHO T294.


MANABI

Cuando no exista la posibilidad tecnológica de determinar directamente el Mr, su

valor se puede establecer mediante correlaciones aceptadas por organismos

internacionales como nacionales. Estas correlaciones están basadas en la

determinación del CBR y se detallan a continuación:

Si CBR 10 %, entonces Mr = 1500 (CBR)

Si 10 CBR 20 %, entonces Mr = 3000 (CBR) 0.65

Si CBR 20 %, entonces Mr = 4326 Ln(CBR) + 241

5.1.1.2 Las cargas producidas por el tráfico

Mientras que el total volumen de tráfico afecta el diseño geométrico de una vía,

solamente el porcentaje correspondiente a vehículos pesados tienen importancia en

el diseño estructural de un pavimento, éste proceso de diseño está basado en la

cantidad de repeticiones de cargas equivalentes de 18 kips ó de 8.2 tons. esperadas

durante el período de análisis.

La determinación del peso es los vehículos es desde el punto de vista estructural

uno de los factores más importantes dentro del diseño del pavimento, es por lo tanto

fundamental que se tenga un catálogo de pesos y medidas de los vehículos que

existen en el mercado.

Vehículos livianos.- Son aquellos de menos de cinco toneladas de capacidad, tales

como automóviles, camionetas, camperos.

Vehículos comerciales.- Son aquellos que tienen más de 5 toneladas de capacidad

tales como camiones, buses, pequeños remolques, serán éstos los considerados

como pesados para el diseño.

Mientras un eje de un vehículo ligero puede transmitir al pavimento una carga del

orden de 800 kg, un eje simple de un vehículo pesado puede llegar a los 13.000 kg,

es decir, del orden de 16 veces más.


MANABI

Pero en lo que se refiere al efecto destructivo sobre el firme la relación es aún

mucho mayor: casi 70.000 veces más destructivo es el eje del vehículo pesado que

el del vehículo ligero. Esto da una idea de la prácticamente nula influencia de los

vehículos ligeros en el comportamiento estructural de los pavimentos.

Por otro lado, el crecimiento exponencial del efecto destructivo con el valor de la

carga (el exponente usual es de 4 aunque para países tropicales algunos autores

recomiendan 4,5) da una idea del efecto que pueden llegar a tener las sobrecargas.

Las presiones estáticas que transmite el neumático de un vehículo pesado varían

normalmente entre 6 y 10 kg/cm2; por efecto de las irregularidades de la superficie

de apoyo y de la suspensión del vehículo en marcha se pueden llegar a alcanzar

presiones puntuales de hasta 16 kg/cm2 . Ninguna explanada o subrasante, incluso

de la mejor calidad, puede soportar esas presiones sin deformarse excesivamente.

La primera misión estructural de un pavimento es absorber la mayor parte de esas

presiones para que el nivel de las mismas que llegue a la explanada sea inferior al

valor máximo admisible por ella (que, normalmente; no será superior a 2 ó 3 kg/cm2).

Por otro lado, las diversas capas del firme tienen que ser capaces de soportar esas

presiones sin romperse ni deformarse apreciablemente ellas mismas.

Pero los neumáticos no sólo transmiten cargas verticales, sino también cargas

horizontales. En las rasantes inclinadas y siempre que se produzca un cambio de la

velocidad del vehículo (como en zonas de frenado y aceleración) se producen

esfuerzos tangenciales. Su magnitud es proporcional a los esfuerzos verticales,

siendo el factor de proporcionalidad el coeficiente de rozamiento que se desarrolle

entre el neumático y la superficie de apoyo.

Estos esfuerzos, a veces muy importantes, son absorbidos por los centímetros

superiores del pavimento, el cual, en consecuencia, debe presentar una cohesión


MANABI

elevada. En caso contrario, lo que ocurre por ejemplo cuando se circula

directamente sobre materiales granulares no tratados, los esfuerzos tangenciales

provocan formación de polvo, desprendimientos de áridos, etc.

Aunque un firme soporte, sin romperse ni deformarse apreciable, el paso de las

cargas, los efectos de las mismas se van acumulando en las distintas capas hasta

llegar a producir el fallo de las mismas. Este fallo por acumulación de efectos puede

ser, básicamente, de dos tipos.

En los materiales con un comportamiento fundamentalmente elástico (por ejemplo,

las mezclas bituminosas en tiempo frío), el fallo se produce por fatiga elástica. Esta

se manifiesta en agrietamiento en forma de “piel de cocodrilo”.

En otros materiales lo que se produce bajo el paso de las cargas es una

deformación que se recupera sólo en parte, habiendo una componente de

deformación plástica (no recuperada) que se va acumulando hasta dar lugar a

fenómenos de rodera, ahullamientos o rutting.

En los materiales granulares no tratados el fenómeno consiste simplemente en una

superposición de procesos de compactación y descompactación diferenciales bajo

las cargas, que acaban por producir el mismo resultado final: una apreciable

irregularidad superficial. Este comportamiento es el típico de las vías en regiones

con altas temperaturas y un tráfico muy intenso y pesado.

5.1.1.3 El drenaje

Muchos autores opinan que el buen desempeño de un pavimento depende del

drenaje; efectivamente, un pavimento sometido al ataque del agua está destinado

irremediablemente a fallar, por lo tanto a su destrucción prematura.

La Norma AASHTO 93 describe el manejo de la información que relaciona ciertos

niveles de drenaje con el comportamiento del pavimento. Esto no involucra, por su

concepción, métodos particulares para el diseño o construcción de los drenajes.


MANABI

Primero se deberá identificar la calidad del drenaje que será alcanzado bajo las

condiciones específicas de la obra. Para ello se tomarán en cuenta los criterios de la

Tabla que se muestra a continuación.

CALIDAD DEL TIEMPO EN QUE EL AGUA SALE DE LA CAPA

DRENAJE Calculado Recomendado

Excelente 2 – 4 horas 2 horas.

Bueno ½ - 1 día 1 día

Regular 3 – 6 días 1 semana

Malo 18 – 36 días 1 mes

Muy malo más de 36 días El agua no drena

El agua, generalmente que proviene de la lluvia, reduce la calidad de la subrasante

debido a que disminuye la resistencia del suelo al esfuerzo cortante, aumentando su

deformabilidad.

Fuera del aspecto estructural, un correcto drenaje de las aguas superficiales es

fundamental para facilitar el tránsito vehicular en épocas de lluvia y conlleva a

disminuir los accidentes, es por lo tanto importante la correcta colocación de

sumideros y la construcción de colectores centrales.

El tratamiento propio para el nivel de drenaje esperado se realiza a través del uso de

coeficientes modificadores de la capa (por ejemplo, un alto factor de efectividad de la

capa deberá ser usado para condiciones muy buenas de drenaje). Este factor

utilizado para modificar el coeficiente estructural de capa es el llamado factor de

drenaje (m i) y se integra en la ecuación del número estructural (SN) junto al

coeficiente de capa (a i ) y al espesor (D i ). El posible efecto del drenaje sobre la

capa superficial de hormigón asfáltico (capa 1) no es considerado. Así:

SN = a1D1 + a2D2m2 + a3D3m3

a1, a2, a3 = coeficientes de capa de la rodadura, la base y la sub-base.


MANABI

D1, D2, D3 = espesores (en cm) de la rodadura, la base y la sub-base.

m2, m3 = factores de drenaje de la base y la sub-base.

En la Tabla siguiente se muestran los valores recomendados de m i en función de la

calidad del drenaje y el porcentaje de tiempo durante el año en que la estructura de

pavimento está expuesta a niveles de humedad próximos a la saturación.

Obviamente, lo anterior es dependiente del promedio de lluvia anual y de las

condiciones de drenaje prevalecientes. Estos valores de mison aplicables solamente

a capas de bases y sub-bases no tratadas.

CALIDAD DE PORCENTAJE DE TIEMPO CON ESTRUCTURA EXPUESTA

DRENAJE A NIVELES DE HUMEDAD PROXIMOS A LA SATURACION.

MENOR QUE 1% 1 – 5% 5 – 25% MAYOR QUE 25%

EXCELENTE 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 1,00-0,80 0,80

MALO 1,15-1,05 1,05-0,80 0,80-0,60 0,60

MUY MALO 1,05-0,95 0,95-0,75 0,75-0,40 0,40

En el Apéndice DD 1 del Volumen 2 de la Norma AASHTO 93, aparece recogido

sintéticamente el estudio para la obtención de los coeficientes de drenaje. Este

desarrollo se realizó empleando en lo fundamental un método teórico, basado en un

análisis mecanicista. Los pasos seguidos fueron:

1- Se asume un sistema tri-capa representativo, con espesores D1 (capa asfáltica)

y D2 (capa granular), variables. Se calculan sus números estructurales sin

considerar factor de drenaje.

2- Se asume que m2 puede variar de 0,5 a 1,4. Esto hace variar SN e implica una

disminución o aumento del espesor D1 necesario para mantener la misma


MANABI

deflexión inicial. Este análisis se hizo empleando un programa de cálculo tenso-

deformacional. Los resultados se graficaron.

3- Se asume por la práctica internacional que el módulo elástico de la capa granular

puede variar desde 40.000 psi (2.800 kg/cm2), que constituye un valor elevado,

representativo de un drenaje excelente, hasta 10.000 psi ( 700 kg/cm2), valor

bajo que correspondería a un drenaje malo. Esto hace variar SN e implica una

disminución o aumento del espesor D1 necesario para mantener la misma

deflexión inicial.

4- A partir de la diferencia de espesores obtenida en el paso 3 y entrando en el

gráfico realizado en el paso 2, se obtienen los valores representativos de m2.

Tomando en cuenta la incidencia de los largos períodos de lluvia asociados a los

inviernos de la costa, los problemas naturales con el drenaje, así como la

problemática del fenómeno del Niño, puede asumirse que el porcentaje del tiempo

en que el pavimento estará con niveles de humedad próximos a la saturación supera

el 25%.

Un estudio minucioso para la obtención de los factores mi a emplear en las

condiciones de la costa, deberá comenzar con la evaluación del módulo elástico de

los materiales de base y subbase representativos de la región, utilizando pruebas

dinámicas (AASHTO T 274), para diferentes condiciones de humedad. Por esta

razón, para facilitar el trabajo de los diseñadores, se ha considerado trabajar con

coeficientes de capa (de los materiales no tratados o no estabilizados)

representativos de las condiciones de saturación. De esta forma en la ecuación del

Número Estructural se excluirán los factores mi.

Vale destacar que en los tipos de vías a que se hace referencia en este Manual,

ante condiciones climatológicas adversas, como el Fenómeno de El Niño, las

afectaciones a la agricultura también provocan una disminución en el tráfico pesado,


MANABI

lo que de hecho constituye un factor de seguridad en los cálculos. Además, en la

construcción o rehabilitación de vías siempre deberá considerarse la construcción de

sistemas de drenaje eficientes, aunque estos aspectos no forman parte del

contenido del presente trabajo

5.1.1.4 Período de análisis

Período de tiempo para el cual se realizó el análisis económico, ordinariamente ese

tiempo incluye al menos una rehabilitación, éste período era antes conocido por los

diseñadores como “período de vida” ó también como “período de desempeño”

Condiciones de la vía Período de análisis

(años)

Alto volumen de tráfico urbano 30-50

Alto volumen de tráfico rural 20-50

Bajo volumen pavimentado 10-25

Bajo volumen superficie sin

pavimentar

10-20

5.1.1.5 Período de diseño

Período de tiempo en que la estructura de un pavimento construido o rehabilitado

desarrolla su potencial, justo antes de alcanzar su serviciabilidad final (pt)

5.1.1.6 Serviciabilidad

Es una medida de la capacidad que tiene la vía de servir en un instante

determinado al tráfico que circula por la misma, es así que se puede determinar en

función del tiempo de servicio una serviciabilidad inicial (po) y una serviciabilidad

final (pt). Llámase “pérdida de serviciabilidad” (psi) a la diferencia entre los valores

iniciales y finales.

El valor de serviciabilidad varía de 0 a 5, siendo el valor de 5 el que representa un

mayor índice. AASHTO aconseja usar valores iniciales de 4.2 para pavimentos


MANABI

flexibles y 4.5 para pavimentos rígidos, igualmente ha estandarizado el uso de los

valores finales (pt):

2.5 para vías de primer orden (tráficos elevados)

2.25 para rutas primarias, calles industriales y comerciales (tráficos medios)

2.0 para rutas secundarias, calles residenciales, estacionamientos (tráficos ligeros)

A continuación se presenta un cuadro que relaciona el nivel de serviciabilidad final

(pt) con el porcentaje de rechazo por parte de los usuarios a la condición de la vía.

Es posible interpolar valores de serviciabilidad en función de valores determinados

de rechazo.

Nivel de

serviciabilidad final

(pt)

Porcentaje de usuarios

que rechazan la

condición de la vía

3.0 12

2.5 55

2.0 85

5.1.1.7 Confiabilidad

Durante el desarrollo de técnicas y métodos de diseño para pavimentos flexibles se

han dado varias definiciones de confiabilidad:

Es la probabilidad de que la serviciabilidad se mantenga dentro de niveles

adecuados desde el punto de vista del usuario, durante el período de diseño.

Es la probabilidad de que las cargas aplicadas al pavimento puedan mantenerse

debajo de los valores proyectados en el diseño justamente antes de que la

serviciabilidad final (pt) alcance el valor propuesto.


MANABI

Es la probabilidad de que la estructura del pavimento desarrolle su función durante

el período de diseño y bajo las condiciones ambientales encontradas durante la

operación.

Es la probabilidad de que cualquier tipo de situación de peligro puedan mantenerse

bajo o al menos dentro de valores permisibles durante la operación.

La confiabilidad del proceso de diseño-desempeño de un pavimento es la

probabilidad de que una sección de pavimento construida mediante el método dado,

pueda desempeñar satisfactoriamente su función bajo las condiciones ambientales y

de tráfico durante el período de diseño, es decir hasta alcanzar su serviciabilidad

final (pt).

5.1.1.8 Desviación estándar

Es un factor que considera la cantidad de errores estadísticos presentes en las

ecuaciones de cálculo y que son el resultado de la variabilidad que existe en los

tipos de materiales (materiales no homogéneos en las fuentes), métodos

constructivos (el no cumplimiento de las especificaciones de diseño).

AASHTO 93 recomienda los siguientes rangos para la desviación estándar de las

variables:

0.30 – 0.40 Para pavimentos rígidos (PAR)

0.40 – 0.50 Para pavimentos flexibles (PAF)

5.1.1.9 Capacidad de soporte de la sub rasante

La elección del valor de CBR para el diseño de la estructura es un factor que

depende básicamente del volumen de tráfico que soportará la vía durante su vida

útil, el mismo que debe haber sido cuidadosamente calculado y proyectado hasta el

tiempo en que el pavimento deba desarrollar su capacidad máxima.


MANABI

5.1.1.10 Clima

Su climatología se clasifica de la siguiente manera: seco costanero, tropical de

sabana, tropical monzón, y frío húmedo. El clima, en general posee características

de tropical monzón, aunque existen zonas de húmedo y semi-húmedo además, una

subzona de sabanas de clima tropical seco con temperaturas promedio de 23°C en

la parte Occidental.

De acuerdo a su hidrografía y orografía, está compuesta por una llanura tropical de

suelo fértil localizada al Occidente de la provincia, y por el flanco Occidental de la

Cordillera de los Andes hacia el Oriente de la misma.

5.1.2 CRITERIOS DE DISEÑO

Criterios técnicos para los cálculos.- Un correcto diseño de pavimento debe

ofrecer lo siguiente:

Un adecuado espesor y calidad de materiales sobre la subrasante, capaz de

poder absorber las cargas producidas por el tráfico vehicular.

Determinar la suficiente compactación de la subrasante y cada capa para

prevenir asentamientos indeseables a la estructura.

Una adecuada granulometría de las capas para asegurar un correcto drenaje

y proteger a la subrasante de los negativos efectos de la saturación.

Una capa de rodadura estable, resistente al clima, impermeable, durable y

antideslizante para proteger a la estructura, constituida por una mezcla asfáltica.

Metodología a usarse.- Para el presente trabajo se ha considerado usar el método

propuesto por AASHTO en el “AASTHO GUIDE FOR PAVEMENT DESIGN”


MANABI

5.2 CALCULO DEL PAVIMENTO FLEXIBLE

Para calcular este cálculo, se consideró el métodoAASHTO en el “AASTHO GUIDE

FOR PAVEMENT DESIGN”

5.2.1 Diseño de espesores para el refuerzo

La fórmula de diseño de AASHTO para pavimentos flexibles se basa en el cálculo

del número estructural del paquete vial, así:

SNoi = aoiDoi= SNf - SNsf

Donde

SNoi = Número estructural requerido para el refuerzo

Aoi = coeficiente estructural para el refuerzo

Doi = espesor del refuerzo

SNf = número estructural requerido para el transito futuro

SNsf = número estructural efectivo del pavimento existente

Para la obtención del número estructural efectivo del pavimento se puede usar como

se indico el valor proveniente de la evaluación de las deflexiones (viga benkelman) o

producto de la observación y evaluación de las capas existentes en el firme actual.

Desde deflexiones:

SNef = C * D * (Ep)1/3

Donde

SNef = Numero estructural efectivo del pavimento

C = Coeficiente que depende de las unidades

0.0045 (plg) y 0.0024 (cm)


MANABI

Ep = módulo efectivo del paquete estructural – valor que se obtiene del

estudiodeflectométrico del pavimento.

Si se obtiene desde la evaluación de las capas del firme, se tiene

SNef = a1 * D1 + a2 * m2 * D2 + a3 * m 3 * D3 + ….. + an * mn * Dn

Los coeficientes de drenaje (m) se deben evaluar de acuerdo a las condiciones

presentes en la vía actual, y los coeficientes estructurales (a) dependerán de las

condiciones de deterioro que presenten in situ.

Finalmente, el espesor del refuerzo se lo calcula con la siguiente expresión

SNoiSNf - SNef

Doi= -------------------------

aoiaoia


MANABI

El proceso es simple, de la fórmula se puede interpretar el objeto del método:

Complementar el requerimiento estructural del firme en servicio con una contribución

equivalente de material nuevo, en este caso una capa de material granular (Base) y

una capa de mezcla asfáltica en caliente.

6. CONCLUSIONES DEL ESTUDIO

Se propone colocar una capa de material de mejoramiento, base granular, y una

carpeta asfáltica de 2 pulgadas, para obtener la capacidad estructural hasta por lo

menos 15 años en el futuro.

7. PROPUESTA DE REFUERZO SOBRE VIA ACTUAL

El número estructural requerido SNreq es 2.74.

8. NORMAS DE EJECUCIÓN Y ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

Se consideran las normas de ejecución del Ministerio de Transporte y Obras

Públicas -Especificaciones Técnicas MOP-001-F-2002.

8.1 CÁLCULO DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO FLEXIBLE

PROYECCIÓN DEL TRÁFICO:

Tipo de Vehículo Tráfico Diario

LIVIANOS 140 BUSES 11 PESADOS 2 EJES 11 PESADOS 3 EJES O

+ 2

DATOS DE DISEÑO:

CBR subrasante =

3.80 %


MANABI

Periodo de diseño

15.00 años

CÁLCULO DE TRÁFICO FUTURO O PROYECTADO

CLASIF. VEHÍCULOS PROM. DIARIO TASA CREC. Ta Tf

LIVIANOS 140 2.41 182 260 BUSES 11 2.03 14 19 PESADOS 2 EJES 11 2.22 14 19 PESADOS 3 EJES O

+ 2 2.22 3 4

S = 42

solo pesados

Total livianos =

140 Total pesados =

24

Tráfico Normal =

164 24 Tráfico generado 20% Tn = 33 5 Tráfico desviado 10% Tn = 16 2 Tráfico Actual =

213 31

Tráfico futuro = Ta (1 + i) n 302

Factor distribución direccional = 0.50 Factor distribucion de carriles = 1.00

CÁLCULO DE EJES EQUIVALENTES

TIPO DE VEHÍCULO CARGAS POR EJE (TN) Nº pasadas

Buses y camiones tipo 2DA 3 7 19 Camiones tipo 2DB 6 12 19 Camiones tipo 3A 6 20 4 42

FACTOR DE CARGA

Peso por ejes Factor

equiv. No de ejes Equiv. Ejes 8.2

Ejes simples 3 0.018 19 0.340 6 0.287 23 6.593


MANABI

7 0.531 19 10.090 12 4.586 19 87.141 Ejes dobles 20 3.160 4 12.642

S EJES EQUIV.

= 116.806

FACTOR EQUIVALENTE DE CARGA = 2.781104603

W18 = 277884 = 2.78E+05

DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE POR EL MÉTODO AASHTO 93

DATOS : Periodo de Diseño

15.00 años Crecimiento anual de buses

2.03 %

Crecimiento anual de camiones

2.22 %

Ejes acumulados 8.2 tn N8.2 277884.00

Confiabilidad

R 80.00 % Desviación estándar

Zr -0.841

Error estandar combinado So 0.40

Indice de servicio inicial po 4.50

Indice de servicio final

pt 2.00

Pérdida de servicio

DPSI 2.50

CBR diseño

CBR 3.80 % Modulo resilente

Mr 5700.00 psi = 5.70 ksi

NÚMERO ESTRUCTURAL REQUERIDO

SN 2.74 del nomograma de AASHTO

DISEÑO DE ESPESORES CON PAVIMENTO FLEXIBLE EN TRAMOS CON MEJORAMIENTO

Capa Espesor

(cm) ai (cm) mi NS Carpeta asfáltica 5.00 0.173 0.87 Base 15.00 0.055 1.000 0.83 mejoramiento 30.00 0.029 1.000 0.87 Estructura Existente

mejoramiento 0.85

50.00 SN Obtenido (SN) 3.41


MANABI

=

DISEÑO DE ESPESORES CON PAVIMENTO FLEXIBLE TRAMO A NIVEL DE TERRENO NATURAL

Capa Espesor

(cm) ai (cm) mi NS Carpeta asfáltica 5.00 0.173 0.87 Base 15.00 0.056 1.000 0.84 Mejoramiento 30.00 0.029 1.000 0.87 50.00 2.58

COMPROBACIÓN CON LA FÓRMULA

Dpsi

log ------------------- (4.2 - 1.5) Log (N8.2) = Zr (So) + 9.36 log (Sn + 1) - 0.2 + ------------------------ + 2.32 log (Mr) - 8.07

1094 0.4 + -------------------- (SN + 1)

5.19

5.444 ≈ 5.091


MANABI


MANABI

PERSONAL TECNICO RESPONSABLE DE ESTE TRABAJO.-

Ingeniero Civil Jefe del Proyecto Ing. Cecilia Vera Jara.

Ingeniero Civil especialista en diseño Geométrico Ing. Alejandro Palma MurilloMg.Sc.

Ingeniero Civil Pavimentos Ing. Cecilia Vera Jara

Ingeniero Civil especializado en suelos Ing. Damián Pita Mg.Sc.

Ing. Jared López Loor Mg. Sc.

Ingeniero Civil de campo con experiencia (3) Ing. Robert García Casquete

Ingeniero Civil especialista en costos Ing. Gabriela Hinostroza Mg.Sc.

Laboratorio de suelos y pavimentos Ing. Líder Ponce Carreño

b.- Recursos Operacionales

Equipos de Ingeniería y Computación

Laboratorio de suelos y pavimentos

Ing. Ricardo Guillen Chang

JEFE DE DISEÑO Y PRESUPUESTO CPM.


MANABI

9. PRESUPUESTO. (VOLUMENES Y P.U. VER DETALLES EN ANEXOS)


MANABI

10. FOTOS DE LA SITUACIÓN ACTUAL DE LA VÍA

Estado actual de la La Cancha – Los Naranjos – La Y de San Pablo


MANABI


MANABI

ANEXOS


MANABI

REHABILITACION DE LA VIA LA CANCHA - RIO DE ORO - LOS NARANJOS - LA Y DE SAN PABLO.

CANTÓN EL CARMEN - ZONA NORORIENTAL – MANABI.

El proyecto La Cancha – Los Naranjos – La Y de San Pablo, forma parte del anillo vial provincial, y está ubicado en la zona nororiental de Manabí.

PUNTO SITIO NORTE ESTE OBSERVACIÓN

1 La Cancha 9’952.900,00 660.530,00 INICIO

2 La Y de San Pablo

9'947.696,00 653.919,00 FIN

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