diseño pav. flexibles
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diseño de pavimentos flexibles de carpeta de rodaduraTRANSCRIPT
“DISEÑO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOS FLEXIBLES”
OBJETIVO GENERAL
Determinar los espesores de capas en los diseños Determinar los espesores de capas en los diseños de la estructura de pavimentos flexibles, de la estructura de pavimentos flexibles, proyectado en los métodos de: Instituto del Asfalto, proyectado en los métodos de: Instituto del Asfalto, Shell y AASHTO 93, para lograr parámetros Shell y AASHTO 93, para lograr parámetros
estructurales de diseño en el Altiplanoestructurales de diseño en el Altiplano.. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Determinar los parámetros para el cálculo de Determinar los parámetros para el cálculo de Cargas de Ejes Equivalentes Simples (ESAL), a Cargas de Ejes Equivalentes Simples (ESAL), a partir de los datos del aforo vehicular.partir de los datos del aforo vehicular.
• Calcular y determinar el Módulo de Resiliencia para Calcular y determinar el Módulo de Resiliencia para la subrasante.la subrasante.
• Determinar los coeficientes de capa para obtener el Determinar los coeficientes de capa para obtener el número estructural de diseño.número estructural de diseño.
ESTUDIO DE TRÁNSITO
Son realizados con el propósito de obtener Son realizados con el propósito de obtener información relacionada con el movimiento de información relacionada con el movimiento de vehículos, en una sección o punto específico dentro de vehículos, en una sección o punto específico dentro de un sistema vial en estudio.un sistema vial en estudio.
Los volúmenes de tránsito promedios diarios (TPD). Los volúmenes de tránsito promedios diarios (TPD). • Tránsito promedio diarioTránsito promedio diario anual (TPDA): anual (TPDA):
TPDA = TA / 365TPDA = TA / 365• Tránsito promedio diario mensual (TPDM): Tránsito promedio diario mensual (TPDM):
TPDM = TM / 30TPDM = TM / 30• Tránsito promedio diario semanal (TPDS): Tránsito promedio diario semanal (TPDS):
TPDS = TS / 7TPDS = TS / 7
ANÁLISIS DE TRAFICO
ESTACIÓN DE AFORO:UBICACIÓN: ______PERIODO: 06 - 19 de Julio de 2006AMBOS SENTIDOS
Nº FECHA DÍA C-2 C-3 B-2 B-3 T2S1 T2S2 AUTOMOVILES TOTAL DIARIO1 06-Jul Domingo 110 83 60 65 25 20 93 4562 07-Jul Lunes 80 64 25 51 23 18 65 3263 08-Jul Martes 100 60 40 50 23 20 79 3724 09-Jul Miércoles 50 60 32 42 18 13 60 2755 10-Jul Jueves 75 60 36 51 22 15 67 3266 11-Jul Viernes 105 60 50 63 28 14 86 4067 12-Jul Sábado 130 96 45 77 30 17 87 4828 13-Jul Domingo 120 90 55 64 33 15 94 4719 14-Jul Lunes 95 50 30 60 28 16 77 35610 15-Jul Martes 96 72 30 45 23 10 66 34211 16-Jul Miércoles 75 60 25 50 25 15 66 31612 17-Jul Jueves 92 70 36 55 20 12 76 36113 18-Jul Viernes 102 90 35 55 20 19 78 39914 19-Jul Sábado 120 85 40 75 29 19 92 460
NOTA: El conteo de vehículos se ralizó en una vía de dos carriles. TOTAL 5348
REGISTRO DE AFORO VEHICULAR
Fuente: Dato proporcionado para la realizacion de este Informe
TPDS = TS/14 = 382 VEHICULOS /DIA
CÁLCULO DEL TPDA
Por lo tanto asumiremos, el caso mas critico de 416 vehículos mixtos/día.
En la distribución normal, para niveles de confiabilidad del 90% y 95% los valores de la constante K son 1.64 y 1.96 respectivamente.
TASA ANUAL DE CRECIMIENTO DE TRÁNSITO
Modelo Lineal:: bxaY Donde las constantes a y b se determinan mediante las siguientes ecuaciones:.Donde las constantes a y b se determinan mediante las siguientes ecuaciones:.
Entonces:
TOTAL 1,114,191 1,162,859 1,209,006 1,252,006 1,290,471 1,305,233 1,349,510 1,379,671
AMAZONAS 1,183 1,287 1,590 1,777 2,019 2,768 3,349 3,684 ANCASH 16,272 17,759 18,980 19,884 20,714 20,613 20,849 21,069 APURIMAC 2,173 2,490 2,946 3,407 3,747 3,896 4,143 4,367 AREQUIPA 64,662 68,997 72,885 75,769 78,025 78,033 79,676 80,617 AYACUCHO 2,941 3,367 3,770 4,193 4,558 4,658 4,974 5,177 CAJAMARCA 5,939 6,541 7,368 8,201 9,113 10,311 12,228 13,435 CUZCO 25,096 29,251 32,412 35,867 38,030 38,068 39,222 40,139 HUANCAVELICA 769 829 911 957 1,047 1,092 1,208 1,314 HUANUCO 10,397 10,519 10,818 11,192 11,624 11,847 12,269 12,526 ICA 20,463 21,052 21,837 22,751 23,649 23,538 24,008 24,256 JUNIN 39,583 41,164 42,553 43,973 45,545 45,713 46,746 47,256 LA LIBERTAD 37,412 38,856 40,119 41,454 42,837 43,339 45,325 46,465 LAMBAYEQUE 33,750 35,126 36,245 37,157 38,315 39,314 41,528 42,649 LIMA Y CALLAO 750,610 776,820 802,748 825,198 846,227 854,549 880,699 898,106 LORETO 5,352 5,442 5,510 5,542 5,610 5,825 6,170 6,489 MADRE DE DIOS 603 604 630 654 695 771 881 975 MOQUEGUA 7,740 8,030 8,258 8,508 8,773 8,979 9,428 9,716 PASCO 3,281 3,562 3,822 4,134 4,387 4,551 4,789 4,952 PIURA 28,728 29,325 29,844 30,272 31,157 31,394 32,738 34,181 PUNO 20,504 22,074 23,340 25,983 26,645 27,046 28,314 29,194 SAN MARTIN 4,329 4,603 4,837 5,091 5,373 5,992 6,784 7,626 TACNA 24,297 26,563 28,557 30,554 32,366 32,256 32,466 32,513 TUMBES 2,709 2,782 2,842 2,874 2,954 3,243 3,801 4,242 UCAYALI 5,398 5,816 6,184 6,614 7,061 7,437 7,915 8,723
Fuente: Instituto Nacional de Estadística e Informática INEI
PARQUE AUTOMOTOR, SEGUN DEPARTAMENTO O REGION: 1999 - 2006
DEPARTAMENTO 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
XXN
XYXXYa
2
2
XXN
XYXXYNb
2 b = -45.40
a = 21062Y = 21062 - 45.4 X
En la siguiente tabla se expresas los cálculos correspondientes.En la siguiente tabla se expresas los cálculos correspondientes.
Entonces, ecuación exponencial será:
Para el cálculo del Tránsito Equivalente a un eje simple de 18 000 lb. Para el cálculo del Tránsito Equivalente a un eje simple de 18 000 lb. (8.2 Tn.), se utilizará un (8.2 Tn.), se utilizará un factor de crecimiento de factor de crecimiento de 5.11%5.11% anual anual..
Año X X2 Y Y' (Log Y) Y' 2 X Y'
1999 0 0 20504 4.312 18.592 0.0002000 1 1 22074 4.344 18.869 4.3442001 2 4 23340 4.368 19.080 8.7362002 3 9 25983 4.415 19.489 13.2442003 4 16 26645 4.426 19.586 17.7022004 5 25 27046 4.432 19.644 22.1612005 6 36 28314 4.452 19.820 26.7122006 7 49 29194 4.465 19.939 31.257
Sumatoria 28 140 203100 35.214 155.020 124.156a´ = 4.325 Como a’ = Log a = 4.325, entonces, a = 21181.27
b¨ = 0.021 Como b’ = Log b = 0.021, entonces, b = 1.0511
X
Y = 21181 * 1.051
Modelo exponencial:: XabY
DETERMINACIÓN DEL FACTOR CAMIÓN POR LOS MÉTODOS MOPT-INGEROUTE Y LA
UNIVERSIDAD DEL CAUCA.
Se determina el factor camión del tramo en estudio cuyo TPDS es 416 veh. Con 20% de automóviles y el 80% son camiones, el tránsito de camiones esta distribuido por:
C-2 = 25%.C-3 = 19%.T2S1 = 7%.T2S2 = 4%.B-2 = 10%.B-3 = 15%.
20.2203545
67.3*204.2*354.1*45)(.
camionesCF
C- 2 pequeño 1.141.4 (prom.)
C - 2 grande 3.44C - 3 2.40 3.76
C2 - S1 3.37C4 3.60 6.73
C3 - S1 2.22C2 - S2 3.42C3 - S2 4.67 4.40C3 - S3 5.00 4.72
Bus P - 600 0.400.2 (prom.)
Bus P - 900 1.00Buseta 0.05
Refe.: Texto de Montejo Fonseca
Factores de Equivalencia Tipo de Vehiculo
Mopt - Ingeroute Universidad del Cauca
57.15525
20.2*552.0*25)(
camionesbusesFC
DATOS DE SUBRASANTE, SUBBASE Y BASE.
SUB RASANTE SUB BASE BASE
11.638 19.767 19.76711.836 19.778 19.77812.507 20.702 20.70213.222 20.845 20.84514.641 21.978 21.978
Fuente: Datos proporcionados para el Informe tecnico
CBR %
Por lo tanto el CBR de diseño de la subrasante será: 11.66 % (Subrasante buena CBR = 11% - 19 % )
MÉTODO DEL INSTITUTO DEL ASFALTO
MÉTODO DE DISEÑO DEL INSTITUTO DEL ASFALTO
La metodología considera 2 condiciones específicas de esfuerzos – deformación.
Distribución de la presión del neumático a través de la estructura del pavimento
La deflexión del pavimento trae consigo esfuerzos de compresión y tensión en su estructura.
PROCEDIMIENTO DEL DISEÑO
Estimación del tránsito esperado Estimación del tránsito esperado durante el periodo de diseño (N).durante el periodo de diseño (N).
Determinación de la resistencia de los Determinación de la resistencia de los suelos típicos de subrasantesuelos típicos de subrasante
Elección de los tipos de base y capa de Elección de los tipos de base y capa de rodadura a utilizar. Para cada tipo de base rodadura a utilizar. Para cada tipo de base elegido existe ábacos de diseño que elegido existe ábacos de diseño que permite determinar los espesores de permite determinar los espesores de diversas capas del pavimento.diversas capas del pavimento.
DISEÑO DE ESPESORES
Determinación del valor del transito, ESALDeterminación del valor del transito, ESAL
NUMERO DE CARRILES PORCENTAJE DE CAMIONES ENDOS DIRECCIONE EL CARRIL DE DISEÑO
2 504 45 (35 - 48)
6 ó mäs 40 (25 - 48)Fuente: Instituto del Asfalto (MS-1) 1991
Cálculo del Factor Camión para cada tipo de vehiculo considerado en el I.M.D.A.Cargas indicadas en el “Reglamento Cargas indicadas en el “Reglamento Nacional de vehículos”, decreto supremo Nacional de vehículos”, decreto supremo Nº 058-2003-MTC. las cuales se muestran Nº 058-2003-MTC. las cuales se muestran en el cuadro Nº 07en el cuadro Nº 07
TIPO LONGITUD PESOSIMBOLOS DE TOTAL EJE BRUTO
VEHICULO (mts) DELANTERO 1º EJE 2º EJE 3º EJE MAXIMOAUTOMOVILES
C-2 VOLQUETE 12.3 7 11 18C-3 CAMIÓN 13.2 7 18 25B-2 AUTOBUS 13.2 7 11 18B-3 AUTOBUS 14 7 16 23T2S1 20.5 7 11 11 29T2S2 20.5 7 11 18 36
CUADRO Nº 07
CARGA POR EJE (TON)CARGA POR EJE POSTERIOR
Fuente: Instituto del Asfalto (MS-1) 1991
CARGAS PARA CADA UNIDAD DE VEHICULO SEGÚN REGLAMENTO DE PESO Y CARGAS PARA CADA UNIDAD DE VEHICULO SEGÚN REGLAMENTO DE PESO Y DIMENSIÓN VEHICULAR PARA LA CIRCULACIÓN EN LA RED VIAL NACIONALDIMENSIÓN VEHICULAR PARA LA CIRCULACIÓN EN LA RED VIAL NACIONAL(DECRETO SUPREMO Nº 013-98-MTC, RESOLUCIÓN MINISTERIAL Nº 375-98 (DECRETO SUPREMO Nº 013-98-MTC, RESOLUCIÓN MINISTERIAL Nº 375-98
MTC/15.02)MTC/15.02)
1 Ton = 2,204.6 1 Ton = 2,204.6 Libra-fuerzaLibra-fuerza
Asimismo los ejes Asimismo los ejes indicados en el Cuadro Nº indicados en el Cuadro Nº 7 serán necesarios 7 serán necesarios convertirlos a ejes Simples, convertirlos a ejes Simples, ejes Tándem y ejes Trídem ejes Tándem y ejes Trídem respectivamente, para respectivamente, para hallar el correspondiente hallar el correspondiente factor de equivalencia de factor de equivalencia de cargacarga, empleando la Tabla , empleando la Tabla IV-4 del Manual (Guía IV-4 del Manual (Guía AASHTO para el diseño de AASHTO para el diseño de estructuras de pavimento), estructuras de pavimento), por consiguiente el Factor por consiguiente el Factor Camión para cada vehículo Camión para cada vehículo considerado; esto se considerado; esto se resume en el Cuadro Nº 8.resume en el Cuadro Nº 8.
TABLA IV - 4. FACTORES DE EQUIVALENCIA DE CARGA
TN Ib Ejes Simples Ejes Taudem Ejes Tridem
0.5 1000 0.00002
0.9 2000 0.00018
1.8 4000 0.00209 0.0003
2.7 6000 0.01043 0.0010 0.0003
3.6 8000 0.03430 0.0030 0.0010
4.5 10000 0.08770 0.0070 0.0020
5.4 12000 0.18900 0.0140 0.0030
6.4 14000 0.36000 0.0270 0.0060
7.3 16000 0.62300 0.0470 0.0110
8.2 18000 1.00000 0.0770 0.0170
9.1 20000 1.51000 0.1210 0.0270
10.0 22000 2.18000 0.1800 0.0400
10.9 24000 3.03000 0.2600 0.0570
11.8 26000 4.09000 0.3640 0.0800
12.7 28000 5.39000 0.4950 0.1090
13.6 30000 6.97000 0.6580 0.1450
14.5 32000 8.88000 0.8570 0.1910
15.4 34000 11.18000 1.0950 0.2460
16.3 36000 13.93000 1.3800 0.3130
17.2 38000 17.20000 1.7000 0.3930
18.1 40000 21.08000 2.0800 0.4870
19.1 42000 25.64000 2.5100 0.5970
20.0 44000 31.00000 3.0000 0.7230
20.9 46000 37.24000 3.5500 0.8680
21.8 48000 44.50000 4.1700 1.0330
22.7 50000 52.88000 4.8600 1.2200
23.6 52000 5.6300 1.4300
24.5 54000 6.4700 1.6600
25.4 56000 7.4100 1.9100
26.3 58000 8.4500 2.2000
27.2 60000 9.5900 2.5100
28.1 62000 10.8400 2.8500
29.0 64000 12.2200 3.2200
29.9 66000 13.7300 3.6200
30.8 68000 15.3800 4.0500
31.8 70000 17.1900 4.5200
32.7 72000 19.1600 5.0300
33.6 74000 21.3200 5.5700
34.5 76000 23.6600 6.1500
35.4 78000 26.2200 6.7800
36.3 80000 29.0000 7.4500
37.2 82000 32.0000 8.2000
38.1 84000 . 35.3000 8.9000
39.0 86000 38.8000 9.8000
39.9 88000 42.6000 1.6000
40.8 90000 46.8000 11.6000
Carga Bruta por Eje Factores de Equivalencia de Carga
Refer: Del Apéndice D de la Guia AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos
Amerícan Association of State Highway and Transportatíon Officials, Washington, D.C. 1986
Determinación del Factor de Crecimiento
• Tasa de crecimiento anual r = 5.11% Tasa de crecimiento anual r = 5.11% • Periodo de diseño n = 10 añosPeriodo de diseño n = 10 años
TIPO FACTOR PESOSIMBOLOS DE CAMION CARGA POR EJE DELANTERO BRUTO
VEHICULO (FC) EJES SIMPLES EJE SIMPLE EJE TANDEM EJE TRIDEM MAXIMO
AUTOMOVILES 0.00315432.2 24250.6 39682.8
C-2 VOLQUETE 3.711 0.548 3.16315432.2 39682.8 55115
C-3 CAMIÓN 2.568 0.548 2.0215432.2 24250.6 39682.8
B-2 AUTOBUS 3.711 0.548 3.16315432.2 35273.6 50705.8
B-3 AUTOBUS 1.828 0.548 1.2815432.2 24250.6 24250.6 63933.4
T2S1 6.874 0.548 3.163 3.16315432.2 24250.6 39682.8 79365.6
T2S2 5.731 0.548 3.163 2.02Fuente: Instituto del Asfalto (MS-1) 1991
CUADRO Nº 08
CALCULO DEL FACTOR CAMIÓN PARA CADA UNIDAD DE VEHICULO CONSIDERADO SEGÚN CUADRO Nº 01
CARGA POR EJE (Lbs)CARGA POR EJE POSTERIOR
r
rCF
n 1)1(.
FACTOR DE CRECIMIENTO = 12.64
TIPO NUMERO DE FACTOR FACTOR EALSIMBOLOS DE VEHICULOS % CAMION DE DE
VEHICULO (POR AÑO) (FC) CREC. (10 años) DISEÑOAUTOMOVILES 85 365 12354 20 0.003 12.64 468.4460645
C-2 VOLQUETE 105 365 15204 25 3.711 12.64 713191.116C-3 CAMIÓN 77 365 11245 19 2.568 12.64 365003.5643B-2 AUTOBUS 42 365 6177 10 3.711 12.64 289733.8909B-3 AUTOBUS 62 365 9028 15 1.828 12.64 208590.6245T2S1 27 365 3959 7 6.874 12.64 344027.5905T2S2 17 365 2534 4 5.731 12.64 183566.7963
416 60501 100 EAL de Diseño TOTAL 2104582.029100 0.08900524
CUADRO Nº 06. CALCULO DEL EAL DE DISEÑO
NUMERODE
VEHICULOS
Fuente: Instituto del Asfalto (MS-1) 1991
NUMERO DE EJES DE PERCENTIL A 18000 Lb EN EL SELECCIONAR PARA
CARRIL DE DISEÑO HALLAR CBR
<104 60
104 – 106 75
>106 87.5
PRINCIPIO DE COMPARACION (ESAL)
Fuente: Instituto del Asfalto (MS-1) 1991
CÁLCULO DEL ESAL DE DISEÑO
DETERMINACION DEL MODULO DERESILENCIA DE LA SUBRASANTE
CBR% P.S.I. (Mpa)
13.31 19965 137.09312.02 18030 123.80611.37 17055 117.11110.76 16140 110.82810.58 15870 108.974
CUADRO Nº 09
MODULO DE RESILENCIA
Mr (Mpa) = 10.3 X CBR
Mr ( psi ) = 1,500 X CBR
CÁLCULO DEL MÓDULO DE RESILENCIA DE DISEÑO DE LA SUBRASANTE
Mr Nº DE VALORES MAYORES PORCENTAJE DE VALORES(PSI) O IGUALES A Mri MAYORES O IGUALES (%)
19,965.00 1 20.0018,030.00 2 40.0017,055.00 3 60.0016,140.00 4 80.0015,870.00 5 100.00
CUADRO Nº 10
Fuente: Instituto del Asfalto (MS-1) 1991
Luego se grafica los valores de Mr y % obtenidos. En el Grafico Nº 01 Luego se grafica los valores de Mr y % obtenidos. En el Grafico Nº 01
105.00 %102.50 %100.00 %
97.50 %95.00 %92.50 %90.00 %87.50 %85.00 %82.50 %80.00 %77.50 %75.00 %72.50 %70.00 %67.50 %65.00 %62.50 %60.00 %57.50 %55.00 %52.50 %50.00 %47.50 %45.00 %42.50 %40.00 %37.50 %35.00 %32.50 %30.00 %27.50 %25.00 %22.50 %20.00 %17.50 %15.00 %12.50 %10.00 %
7.50 %5.00 %2.50 %0.00 %
15100 15200 15300 15400 15500 15600 15700 15800 15900 16000 16100 16200 16300 16400 16500 16700 16800 16900 17000 17100 17200 17300 17400 17500 17600 17700 17800 17900 18000 18100 18200 18300 18400 18500 18600 18700 18800 18900 20000 20100 20200
GRAFICO N 01 SELECCIÓN DELMODULO DE RESILENCIA DE DISEÑO DE LA SUBRASANTE
POR
CEN
TAJE
IGU
AL
O M
AYO
R Q
UE
MODULO RESILENCIA (Mr), PSIFuente: Instituto del Asfalto (MS-1) 1991
15000
Con el percentil de diseño 87.5 %, hallado se encuentra el valor del Módulo Resiliencia de diseño de la subrasante:
Mr = 16150 Psi = 110.89 Mpa
DETERMINACION DEL ESPESOR DE DISEÑO MEDIANTE LAS CARTAS DE DISEÑO
14.3 cm
15.2 cm
15.2 cm
MÉTODO SHELL
MÉTODO SHELL
Considera la estructura del pavimento como un Considera la estructura del pavimento como un sistema multicapa, los materiales se caracterizan por sistema multicapa, los materiales se caracterizan por su módulo de elasticidad.su módulo de elasticidad.
Shell considera que el pavimento puede fallar por Shell considera que el pavimento puede fallar por dos motivos:dos motivos:• Deformación horizontal por tracción (Єt).Deformación horizontal por tracción (Єt).
• Deformación por compresión (Єv) .Deformación por compresión (Єv) .
PARÁMETROS QUE SE DEBEN TENER EN CUENTA PARA EL DISEÑO
TRÁNSITO:TRÁNSITO:
TEMPERATURA:TEMPERATURA:
PROPIEDADES DE LA SUBRASANTEPROPIEDADES DE LA SUBRASANTE
CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA:CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA:• Su módulo de elasticidad dinámico.Su módulo de elasticidad dinámico.• Resistencia de la mezcla a la fatiga.Resistencia de la mezcla a la fatiga.
DETERMINACIÓN DE LA TEMPERATURADETERMINACIÓN DE LA TEMPERATURA W-MAAT W-MAAT
(ºC)
Años Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Set. Oct. Nov. Dic.
1985 9.7 10.3 9.9 8.1 6.2 5.3 5.3 6.5 7.5 9.2 10.3 1.4
1986 11.7 11.0 11.4 10.4 8.4 7.1 7.4 7.3 8.5 8.6 9.9 1.3
1987 9.2 9.1 9.6 8.7 7.6 6.7 5.4 6.4 7.2 9.6 9.7 10.0
1988 9.6 9.2 9.7 9.0 7.8 6.2 5.3 7.0 8.0 8.7 8.6 9.1
1989 9.6 9.2 9.2 8.8 6.1 5.5 4.4 6.3 7.4 8.4 9.6 9.9
1990 10.0 9.8 9.4 9.0 8.0 6.1 5.8 7.2 8.8 9.5 10.8 11.3
1991 10.0 10.5 10.0 9.2 7.8 5.6 5.9 7.3 9.0 9.4 10.3 10.1
1992 9.2 8.7 8.8 8.6 7.3 6.4 5.3 7.1 8.7 10.0 9.6 10.7
1993 10.0 9.7 9.5 9.0 8.0 5.8 5.8 6.6 7.8 9.6 9.8 10.4
1994 10.2 10.5 9.9 9.0 7.1 5.4 5.6 6.7 7.8 9.5 9.5 10.2
1995 9.8 9.8 9.8 9.5 8.2 6.5 5.8 6.1 8.4 9.2 9.7 10.5
1996 9.6 9.5 9.5 9.6 8.0 5.9 7.2 7.5 9.0 10.0 10.8 11.6
1997 10.9 10.3 9.7 9.5 7.7 6.1 6.4 7.4 9.1 10.0 10.9 10.9
1998 11.1 10.8 10.0 9.9 8.0 6.5 7.0 8.5 9.6 10.0 11.1 9.9
1999 10.3 10.0 10.0 9.7 8.1 6.5 5.8 6.8 8.2 9.4 10.0 10.1
2000 9.7 9.0 8.9 7.6 7.1 6.0 6.8 6.9 8.9 9.9 10.6 12.2
2001 10.0 11.4 11.2 10.3 9.7 6.4 7.9 9.1 9.2 8.9 9.2 9.9
2002 11.1 10.3 10.4 9.9 8.2 6.7 7.8 8.7 9.6 10.1 11.2 12.0
2003 10.7 10.4 10.3 9.7 8.9 7.3 6.5 9.1 9.9 8.9 10.8 10.2
2004 9.8 9.8 9.9 9.6 6.9 7.5 6.3 7.2 9.6 10.3 11.6 10.9
2005 11.1 10.8 10.8 9.95 8.6 8.4 7.8 7.8 9.3 10.1 11.0 11.2
2006 10.5 10.9 10.6 9.63 8.1 5.8 6.3 6.8 8.0 9.8 10.7 11.4
T prom. 10.2 10.0 9.9 9.3 7.8 6.3 6.3 7.3 8.6 9.5 10.3 9.8
Fuente: Servicio Nacional de Meteorología e Hidrografía - Puno.
TEMPERATURAS MEDIAS REGISTRADAS, SERIE HISTÓRICA. 1985 - 2006
obtenemos la temperatura w-MAAT igual a 9°C
DETERMINACIÓN DE LA TEMPERATURADETERMINACIÓN DE LA TEMPERATURA W-MAAT W-MAAT
Determinación del Modulo de Resiliencia de la subrasante..• Mr = 107xCBR = 107x11.66 = Mr = 107xCBR = 107x11.66 =
1.17x10^8 N/m².1.17x10^8 N/m².
Determinación del Número de ejes equivalentes de 8.2 ton (N).• N = 1.2x10^6
Código de Mezcla Asfáltica• Según la clasificación de tipos
de mezclas, se ha adoptado el tipo S1-F1-100, que se refiere a una mezcla corriente de cemento asfáltico de alta rigidez. Este tipo de mezcla que es empleado en climas fríos.
..1ln
11365
100100CxF
r
rxx
Bx
ATPDxN
n
05.2*.)0519.01(
1)051.01(*365*
100
50*
100
69.79*416
10
Ln
N
DISEÑO DE ESPESORES
Alternativa N°01. Considera un espesor pleno en concreto asfáltico, que da un espesor de 245 mm.
Alternativa N°02. Considera una capa asfáltica y granular que tiene un CBR =20%. Se obtiene un espesor de h1=175 mm en concreto asfáltico y h2=175 mm de capa granular.
La grafica utilizada es la HN-53.
N=1.6x10^6 ejes equivalentes de 8.2 Tn.
Alternativa N° 03. Considera una capa asfáltica, una granular que tiene un CBR =20% y otra con CBR=40%. Se obtiene un espesor de capas asfálticas de 150 mm y las capas granulares de 250 mm que debe dividirse en dos materiales disponibles.
Capas asfálticas =150 mmCapa granular con CBR=40% =100 mmCapa granular con CBR=20% =150 mmEspesor del pavimento =400 mm
Alternativa N° 04. Considera una capa asfáltica y tres granulares con CBR =20%, CBR=40% y CBR=80%. Se obtiene un espesor de capas asfálticas de 67 mm y las capas granulares de 410 mm que debe dividirse en tres materiales disponibles.
Capas asfálticas = 67 mmCapa granular con CBR=80% =156 mmCapa granular con CBR=40% =156 mmCapa granular con CBR=20% = 67 mmEspesor del pavimento =446 mm
ALTERNATIVA Espesor Espesor EspesorNº total C. asfaltica no A. Asfalt CBR ≥ 20 CBR ≥ 40 CBR ≥ 80
I 245 245 0 0 0 0II 350 175 175 175 0 0III 400 150 250 150 100 0IV 446 67 379 67 156 156
CAPAS NO ASFALTICAS
plg. cm.CARPETA ASFALTICA 2.64 " 3.00 7.62
BAS E 14.92 " 7.00 17.78
SUBBASE 8.00 20.32
ALTERNATIVA Nº IV
CAPAESPESOR
DE DISEÑO
SEGÚN ESPESORES MINÍMOS
7.62 cm
17.78 cm
20.32 cm
PROPUESTA DE ESPESORES UTILIZANDO EL MÉTODO SHELL
Cumplen con los requisitos mínimos de deformación horizontal y vertical. Al final se deberá hacer un análisis de costos para definir cual es la alternativa más económica. Desde el punto de vista de análisis económico Shell recomienda la elección de menor costo eligiendo la alternativa IV, cuyo espesor del pavimento es:
MÉTODO AASHTO 93MÉTODO AASHTO 93
MÉTODO AASHTO 93MÉTODO AASHTO 93
El diseño se realiza suponiendo un número estructural del pavimento y se efectúa tanteos analíticamente hasta equilibrar la expresión de diseño, a través de nomogramas.
El número estructural de un pavimento se obtiene del producto de ciertos coeficientes de Resistencia Relativa de cada una de sus capas.
ECUACIÓN BÁSICA DE DISEÑO PROPUESTA POR AASHTO 93, ES:
Donde:Donde:• W18 = TraficoW18 = Trafico• Zr = Desviación estándar normal.Zr = Desviación estándar normal.• So = Error estándar combinado de la predicción del trafico.So = Error estándar combinado de la predicción del trafico.• ∆∆PSI = Diferencia de serviciabilidad.PSI = Diferencia de serviciabilidad.• Mr = Modulo resiliente.Mr = Modulo resiliente.
SN = Numero estructural indicativo del espesor total del SN = Numero estructural indicativo del espesor total del pavimento. pavimento.
a = Coeficiente de capa.a = Coeficiente de capa.D = Espesor de capa (in)D = Espesor de capa (in)m = Coeficiente de drenaje de la capam = Coeficiente de drenaje de la capa
07.8log32.2
)1(1094
40.0
70.2log
20.0)1log(36.9)(log
19.51
118
Mr
SN
PSI
SNSZW OR
DETERMINACIÓN DEL ESAL
Donde:N = Número de ejes equivalentes de 8.2 ton.TPD = Tránsito promedio diario inicial.A = % estimado de vehículos pesados.B = % de vehículos pesados que emplean el carril de diseño.
R = Tasa anual de crecimiento de transito.N = Periodo de diseño.F.C. = Factor camión.
VARIABLES DE DISEÑO
Espesor: Se determina en función al número estructural (SN).
Coeficiente de Capa: Es un valor numérico asignado a cada capa de material que conforma la estructura del pavimento, en función de su módulo de resiliencia ó CBR.
Serviciabilidad. Tránsito. El Módulo Resiliente. Drenaje. Confiabilidad Conjunto total de las desviaciones estándar
(So).
Determinación del Número de ejes equivalentes de 8.2 ton (N).
..1ln
11365
100100CxF
r
rxx
Bx
ATPDxN
n
05.2*.)0519.01(
1)051.01(*365*
100
50*
100
69.79*416
10
Ln
N
N = 1.2x10^6 ejes equivalentes a 8.2 tn
Módulo de Resiliencia de la Subrasante:
por lo tanto Mr= 83.316 MPa = 12662 Psi
CBR = 11.66 %
Método AASHTO 93
COEFICIENTES DE CAPA
CARPETA ASFÁLTICA.CARPETA ASFÁLTICA.• El Coeficiente Estructural será - a1D1.El Coeficiente Estructural será - a1D1.• Donde:Donde:
Estabilidad Marshall - 812 kg - 1790 lb.Estabilidad Marshall - 812 kg - 1790 lb. a1 = 0.41a1 = 0.41
(Fuente: Tesis, Análisis y Propuesta para la Pavimentación del Parque Industrial – Juliaca).
COEFICIENTES DE CAPA
CAPA BASECAPA BASE• CBR = 48.26 %• A2 = 0.11
Fuente: Guía para diseño de estructuras de pavimento, AASHTO. 1993
COEFICIENTES DE CAPA
CAPA SUB BASE.CAPA SUB BASE.• CBR = 19.77 %• A3 = 0.093
Fuente: Guía para diseño de estructuras de pavimento, AASHTO. 1993
COEFICIENTE DE DRENAJECOEFICIENTE DE DRENAJE Considerando que en nuestra zona, la precipitación Considerando que en nuestra zona, la precipitación
pluvial exige la construcción de obras de drenaje para pluvial exige la construcción de obras de drenaje para evacuar los excesos de agua en el termino de un día. evacuar los excesos de agua en el termino de un día. Para el caso los materiales a ser usados tienen una Para el caso los materiales a ser usados tienen una calidad regular de drenaje y esta expuesto en un 20% calidad regular de drenaje y esta expuesto en un 20% durante un año normal de precipitaciones. (Fuente: durante un año normal de precipitaciones. (Fuente: Tesis, Análisis y Propuesta para la Pavimentación del Tesis, Análisis y Propuesta para la Pavimentación del Parque Industrial – Juliaca)Parque Industrial – Juliaca)
Por lo tanto asumiremos un valor de Por lo tanto asumiremos un valor de m2 y m3 = 1.05m2 y m3 = 1.05
<1 1-5 5-25 >25Excelente 1.40-1.35 1.35-1.30 1.30-1.20 1.20Bueno 1.35-1.25 1.25-1.15 1.15-1.00 1.00Regular 1.25-1.15 1.15-1.05 1.05-0.80 0.80Pobre 1.15-1.05 1.05-0.80 0.80-0.60 0.60Muy Pobre 1.05-0.95 0.95-0.75 0.75-0.40 0.40Fuente: Guía para diseño de estructuras de pavimento, AASHTO, 1993
Calidad de drenaje% de tiempo del año en que el pavimento esta expuesto a niveles de
saturacion
Coeficientes de drenaje Cd
• Confiabilidad Y Zr: 80%,
(carretera)Zr = -0.841.
• Serviciabilidad: Recomienda AASHTO 93,
∆PSI = Po - Pt = 4.2 - 2 =2.2
• Error estándar combinado de predicción del trafico:
AASHTO 93 recomienda , para pavimentos flexibles 0.45.
PROYECTO: INFORME TECNICO UNA-PUNOFECHA:
: 10 años: 5.11 %: 11.66 %
TRANSITO PROMEDIO DIARIO : 416 Vehi/dia
ESAL's : 1231303.43ÍNDICE DE SERVICIABILIDAD INICIAL (Po) : 4.2ÍNDICE DE SERVICIABILIDAD FINAL (Pf) : 2MODULO DE RESILIENCIA (MR) : 12662.18 psiCOEFICIENTE DE DRENAJE : 1.05NIVEL DE CONFIABILIDAD : 80DESVIACION ESTANDAR NORMAL : -0.841ERROR ESTANDAR COMBINADO : 0.45
Numero Estructural indicativo del espesor total del pavimento
SN (ecuacion de diseño) = 2.642
Capa coeficiente de capa3 "6 "6 "
2.692
Como 2.692 es mayor que 2.642 OK
CALCULO DE DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES
0.11
EspesorCarpeta asfálticaBase
0.41
MÉTODO AASHTO-93
DATOS DEL PROYECTO:
PERIODO DE DISEÑO (PD)TASA DE CRECIMIENTOSUELO DE FUNDACION (CBR)
DATOS DE DISEÑO
ECUACION DE DISEÑO
subbase 0.093
DISEÑO DE ESPESORES
espesores asumidos
07.8log32.2
)1(
109440.0
5.12.4log
20.0)1log(36.9)(log
19.5
18
Mr
SN
PSI
SNSZW OR
33322211 DmaDmaDaSN
7.62 cm
15.24 cm
15.24 cm
Plg. Cm.2.642 3 7.62
6 6 15.246 6 15.24
ESPESORES MINIMO CAPA
Carpeta Asfáltica
SubbbaseBase
ESPESOR DE DISEÑO (plg)
CONCLUSIONES
1.1. En el método de instituto del AsfaltoEn el método de instituto del Asfalto
Por este método, en el ábaco de Temperatura Por este método, en el ábaco de Temperatura Media Anual de 7 ºc (base de agregados no Media Anual de 7 ºc (base de agregados no tratados), se determino espesores de carpeta tratados), se determino espesores de carpeta asfáltica de 14.3 cm para soportar las cargas asfáltica de 14.3 cm para soportar las cargas generadas por el transito, cumpliendo las generadas por el transito, cumpliendo las recomendaciones de espesores mínimos de la recomendaciones de espesores mínimos de la carpeta asfáltica (ESAL > 1x10^6, para carpeta asfáltica (ESAL > 1x10^6, para espesores >= 12.5 cm).espesores >= 12.5 cm).
CONCLUSIONES
2.2.Método del SHELLMétodo del SHELL
El diseño del método Shell considera El diseño del método Shell considera cuatro alternativas para la determinación cuatro alternativas para la determinación de los espesores. Para la elección de su de los espesores. Para la elección de su espesor Shell considera el análisis espesor Shell considera el análisis económico eligiendo la alternativa IV, económico eligiendo la alternativa IV, cumpliendo las recomendaciones de cumpliendo las recomendaciones de espesores mínimos, 7.62 cm carpeta espesores mínimos, 7.62 cm carpeta asfáltica y 15.24 cm base granular. asfáltica y 15.24 cm base granular.
CONCLUSIONES
3.3. Método AASHTO 93Método AASHTO 93
Se determina el CBR de la subrasante para la Se determina el CBR de la subrasante para la obtención del módulo de resiliencia, los obtención del módulo de resiliencia, los coeficientes de capas, drenaje y espesores de coeficientes de capas, drenaje y espesores de capa, confiabilidad, servicialidad y error estándar.capa, confiabilidad, servicialidad y error estándar.
Para la determinación de los espesores se utiliza Para la determinación de los espesores se utiliza la ecuación básica de diseño propuesto por la ecuación básica de diseño propuesto por AASHTO y la ecuación del número estructural; AASHTO y la ecuación del número estructural; optando que el número estructural debe ser optando que el número estructural debe ser mayor que la ecuación básica.mayor que la ecuación básica.
RECOMENDACIONES
Los espesores obtenidos mediante el uso del Los espesores obtenidos mediante el uso del método del Instituto del Asfaltométodo del Instituto del Asfalto, resultan , resultan ser ser conservadoresconservadores, obteniendo espesores mayores para , obteniendo espesores mayores para su aplicación, se recomienda mejorar el suelo de su aplicación, se recomienda mejorar el suelo de fundación, para poder obtener menor espesor de fundación, para poder obtener menor espesor de carpeta asfáltica, y por ende disminuir el costo de carpeta asfáltica, y por ende disminuir el costo de ejecución del proyecto.ejecución del proyecto.
Con el Con el método SHELLmétodo SHELL se obtiene cuatro alternativas se obtiene cuatro alternativas de diseño, entre ellas se selecciona la alternativa IV de diseño, entre ellas se selecciona la alternativa IV como la solución técnico-económica por ser el de como la solución técnico-económica por ser el de menor costo para la estructura del pavimento, por lo menor costo para la estructura del pavimento, por lo que vendría a ser una opción de diseño de que vendría a ser una opción de diseño de pavimentos flexibles, a ser utilizado en nuestra pavimentos flexibles, a ser utilizado en nuestra región y condiciones ambientales (temperatura y región y condiciones ambientales (temperatura y lluvias), propias de nuestra zona.lluvias), propias de nuestra zona.
RECOMENDACIONES
Por el Por el método AASHTO 93método AASHTO 93 se determino se determino los espesores en el diseño de pavimentos los espesores en el diseño de pavimentos flexibles, por que este diseño considera flexibles, por que este diseño considera trabajar con agregados no tratados de la trabajar con agregados no tratados de la base y subbase, obteniendo espesores base y subbase, obteniendo espesores finales adecuados a nuestra región. finales adecuados a nuestra región. Además el método AASHTO 93, considera Además el método AASHTO 93, considera un mayor número de parámetros, en un mayor número de parámetros, en comparación a los otros métodos y cuenta comparación a los otros métodos y cuenta con respaldo de muchos proyectos con respaldo de muchos proyectos ejecutados, por lo que se recomienda, ejecutados, por lo que se recomienda, utilizar este método de diseño de utilizar este método de diseño de pavimentos flexibles.pavimentos flexibles.