estudio de tráfico y diseño pav
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Estudio de travico y diseño de pavimentos. CaminosTRANSCRIPT
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CONSTRUCCIN CARRETERA ANGUIA RODEOPAMPA AGUAS TERMALES OPA GUINEAMAYO
DEPARTAMENTO DE CAJAMARCA PROVINCIA CHOTA DISTRITO ANGUIA
REGIN CAJAMARCA GERENCIA SUB REGIONAL CHOTA
CONSULTOR: ING JULIO MIGUEL VARGAS FLORES ROLANDO TORRES OBANDO
4.0 ESTUDIO DE TRAFICO
El estudio de trfico vehicular tiene por finalidad cuantificar, clasificar y conocer el
volumen de los vehculos que se movilizan por la carretera, as como estimar el origen -
destino de los vehculos, elementos indispensables para la evaluacin econmica de la
carretera y la determinacin de las caractersticas de diseo cada tramo de la carretera.
El trfico se define como el desplazamiento de bienes y/o personas en los medios de
transporte; mientras que, el trnsito viene a ser el flujo de vehculos que circulan por la
carretera, pero usualmente se denomina trfico vehicular.
4.1. METODOLOGA
Cabe indicar que el desarrollo de la recopilacin se bas en las observaciones
realizadas en la zona de trabajo, durante el desarrollo de los trabajos de
ingeniera bsica, as se contemplaron tres etapas metodolgicas claramente
definidas:
Recopilacin de la informacin;
Conteo de trfico;
Tipo de trnsito; y,
Clculo del trfico medio diario.
Recopilacin de la Informacin
La informacin bsica para la elaboracin del estudio procede de dos tipos de
fuentes diferentes: referenciales y directas
La nica fuente referencial utilizada ha sido la informacin existente en las
diversas dependencias del Ministerio de Transportes y Comunicaciones.
Con el propsito de actualizar, verificar y complementar la informacin
recopilada de las fuentes referenciales la Consultora recurri a la utilizacin de
los mtodos de conteo de trfico y encuestas de origen - destino. Estas labores
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exigieron una etapa previa de trabajo de gabinete y una etapa final de
reconocimiento de campo.
En esta primera etapa de recopilacin de informacin bsica para el estudio
mediante mtodos directos, el trabajo de gabinete consisti en el diseo de la
ficha para el conteo de trfico y en la ubicacin de las estaciones de control para
el trabajo de campo.
El formato para el conteo de trfico, incluye tambin la estacin de control y la
identificacin de la carretera en la que se llev a cabo; la hora, da y fecha del
conteo; la clasificacin de los vehculos, considerando un tem de trfico ligero
de autos, combis camionetas, y dos tems de trfico pesado (camiones de 2 y 3
ejes).
Para la ejecucin del conteo de trfico se ubic una estacin de control, la salida
de la ciudad de Tacabamba, exactamente en el desvo al Distrito de Anguia.
El conteo volumtrico se realiz durante cinco (07) das consecutivos.
Conteo de trfico y clasificacin vehicular diaria - Tramo Tocabamba
Angua.
Cabe indicar que el desarrollo de la recopilacin se bas en las observaciones
realizadas en la zona de trabajo durante el desarrollo de los trabajos de ingeniera
bsica, as como las encuestas desarrolladas a algunos pobladores encontrados a
lo largo de la va. El conteo y clasificacin de vehculos por sentido de trfico
segn su tipo, se iniciaron el da Martes 15 de Noviembre y concluyeron el 22 de
Noviembre del 2005.
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Cuadro N 1
CLASIFICACIN DIARIA DEL TRFICO
DIA CLASIFICACIN VEHICULAR
AUTO
S
PICK
UP
COM
BI
MIC
RO
BUSE
S
CAMIONE
S
TOTA
L
2E 3E
Lunes Ambos 2 5 1 0 0 1 9
Martes Ambos 2 3 1 0 0 0 6
Mircol
es
Ambos 4 3 1 0 0 0 8
Jueves Ambos 4 6 1 0 0 1 12
Viernes Ambos 1 2 1 0 0 0 4
Sbado Ambos 1 2 2 0 0 0 5
Doming
o
Ambos 2 2 2 0 0 1 7
Los valores que se muestran consideran el trnsito contabilizado en ambos
sentidos, debido a que la va a proyectar es de un solo carril.
En el periodo de lluvias Diciembre Mayo motivos de las lluvias, el trnsito es
menor.
Tipo de trnsito
El tipo de trnsito observado est constituido bsicamente por vehculos ligeros,
como autos, camionetas pick up y camiones de 2 ejes, empleados bsicamente el
transporte de productos propios de las actividades desarrolladas en la regin. As
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mismo se observa un marcado trnsito peatonal, empleo de acmilas para el
transporte de carga y arreo de ganado por la va.
Clculo de trfico Medio Diario
El volumen considerado es el ndice Medio Diario o simplemente IMD, el cual
es el volumen promedio de trnsito durante 24 horas de una muestra vehicular.
En el presente estudio el promedio del trfico vehicular de la semana de conteo
se ha calculado aplicando la siguiente frmula:
PROMEDIO DE LA SEMANA = suma del volumen diario / 7
Cuadro N 2
PROM AUTO PICK UP C2E
14 7 5 2
100% 50.00% 35.71% 14.29%
Los volmenes de trfico varan cada mes debido a las estaciones del ao, que
ocasionan pocas de cosechas, festividades, ferias, etc., por esto es necesario
afectar los valores calculados por un factor de correccin que lleve estos al
Promedio Diario Anual.
En vista que en el presente caso se trata de un camino vecinal, en donde no
existe antecedente de estudios de trfico, no se puede determinar un factor
histrico de correccin. Sin embargo considerando las condiciones especiales de
la va, y por tratarse de una va alterna se ha credo por conveniente castigar los
volmenes de trfico por un factor conservador de 2.
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El promedio de la semana multiplicado por el factor de correccin del mes de el
INDICE MEDIO DIARIO ANUAL.
Cuadro N 3
IMD AUTO PICK UP C2E
28 14 10 4
100% 50.00% 35.71% 14.29%
De los resultados anteriores se tiene:
- Vehculos ligeros .. 85.71%
- mnibus 0.00%
- Vehculos 2 ejes 14.29%
A. PROYECCIN DE TRNSITO A FUTURO
Para obtener las proyecciones del trfico vehicular se considera un periodo de
diseo de 5 aos contabilizados a partir del trmino de la construccin, adems
se prev que el proceso de revisin, licitacin y construccin del proyecto puede
durar meses, tiempo adicional a considerar en la proyeccin del trfico. Se
considera que la va entra en servicio para el ao 2006 2007, es decir que el
nmero de aos hasta llegar a la vida til del pavimento es de 6 aos. La tasa de
crecimiento se considera igual a 6% anual.
El trnsito proyectado se obtiene empleando la siguiente frmula:
Tp = IMD*(1+i)n
Luego de aplicar las frmulas indicadas, se obtiene el siguiente resultado del
trnsito proyectado.
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Cuadro N 4
IMD AUTO PICK UP C2E
40 20 14 6
100% 50.00% 35.00% 15.00%
4.2. CLCULO DE EJES EQUIVALENTES
Se ha considerado las frmulas para los factores mostrados en las tablas
ASSTHO (1986)
Eje simple: (p/8200)4.5
Eje tandem: (p/15300)4.5
En vista que los vehculos que circulan por la va no se encuentran con carga
mxima, por no ser temporada de cosecha, se ha visto por conveniente emplear
las cargas mximas permitidas por la Norma de Pesos y Dimensiones de
Vehculos para circulacin en las Carreteras de la Red Vial Nacional
(Decreto Supremo N 001-96-MTC), que en su Captulo 4: Peso Vehicular en
Carretera indica que el peso mximo por eje independiente o grupos de ejes para
el tipo de vehculos que circulan por la presente carretera, los cuales deben tener
un peso mximo de 48000 kg.
Cuadro N 5
Ejes Neumticos Kg
Simples 02 6 000
Simples 02 11 000
Doble (Tandem) 06 15 000
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A partir de los pesos mximos indicados, se ha procedido a calcular los factores
de carga que se muestran a continuacin:
Cuadro N 6
Tipo de
Vehculo
Eje
Delantero
Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4
LIGEROS 0.2451 0.2451
C2E 0.2451 3.7506 3.9958
A partir del trfico proyectado y los factores de carga se procede a calcular el
nmero de ejes equivalente para el ltimo ao de diseo, obtenindose los
siguientes resultados.
Cuadro N 7
CLCULO DE EJES EQUIVALENTES AL AO 2009
Tipo de
Vehculo AUTO PICK UP C2E
Trnsito anual 7300 5110 2190
Factores de carga 0.2451 0.2451 3.7506
EAL 1789 1252 8214
Del cuadro anterior se puede obtener que EAL es igual a 11225
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4.3. DISEO DE PAVIMENTOS
GENERALIDADES
Se puede definir como pavimento a la capa conformada por materiales
apropiados que se coloca sobre la subrasante, previamente preparada, y que tiene
la funcin de proporcionar una superficie uniforme, de color y textura
apropiados, resistentes a las acciones de transito, a la del intemperismo y de
otros agentes perjudiciales; as como transmitir adecuadamente al terreno de
fundacin, los esfuerzos producidos por las cargas impuestas por el trnsito.
Resumiendo podemos decir que el pavimento es la superestructura de la obra
vial, que hace posible el trnsito fluido de los vehculos con la comodidad,
seguridad, y economa previstos por el proyecto.
La actual tecnologa contempla una gama muy diversa de secciones
estructurales, las cuales son funciones de los distintos factores que intervienen
en la performance de una va: transito, tipo de suelo, importancia de la va,
condiciones de drenaje, recursos disponibles, etc. Debe elegirse la solucin mas
apropiada de acuerdo a las facilidades y experiencias locales y a las condiciones
especificas de cada caso, lo cual es una tarea que requiere de un balance tcnico
econmico de todas las alternativas Debido a su amplia difusin, a la experiencia
acumulada y a las connotaciones econmicas que implica su uso, los pavimentos
de capas granulares comprenden casi la generalidad de vas que forman la red
vecinal nacional. Para la estructuracin de pavimentos juegan papel importante,
en la mayora de los mtodos de diseo dos parmetros: la capacidad de soporte
del suelo de la subrasante y el volumen de trfico al que estar sujeto la va.
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A. MTODOS PARA EL DISEO DE PAVIMENTOS
Para la obtencin de los espesores de la capa de afirmado existen los siguientes
mtodos:
Mtodo USACE - Ideado por el Cuerpo de Ingenieros de los EE.UU.
Mtodo TRRL - Ideado por Transport And Research Laboratory
Deparatament of the Environment Departament
of Transport de Inglaterra.
Mtodo del US Forest Service - Ideado por el Servicio de Guardabosques de los
EE.UU.
Por ser el mas utilizado y el que mas se adapta a nuestros requerimientos se ha
optado por el empleo del mtodo sugerido por el Cuerpo de Ingenieros de los
EE.UU. mtodo USACE
B. PARAMETROS DE DISEO
Para la aplicacin de los mtodos anteriormente enumerados es necesario
determinar los siguientes parmetros:
- Valor Relativo de Soporte de Diseo de la Subrasante (CBR)
- Determinacin del EAL
- Tasa de crecimiento (rc)
- Periodo de Diseo
C. VALOR RELATIVO DE SOPORTE DE DISEO DE LA
SUBRASANTE (CBR)
Para determinar el CBR de diseo se emplean mtodos estadsticos, tales como:
el recomendado por el Instituto del Asfalto y el mtodo Japons.
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Mtodo del Instituto del Asfalto
Se debe contar con los valores individuales de cada muestra y, el trnsito en
trminos de numero de repeticiones (EAL) y mediante un anlisis de regresin
lineal se determina con el valor del percentil concordante y con el trnsito
proyectado; obtenindose as:
El Valor Promedio
La desviacin Estndar
El Coeficiente de Variacin
El CBRd al (60, 75, 87.5) percentil.
Mtodo Japons
Para hallar el CBRd, este mtodo considera como mnimo dos valores o
determinaciones de la prueba CBR empleando la siguiente expresin:
CBRd = CBRp - CBRmax - CBRmin
C
Donde:
CBRd : CBR de diseo
CBRp : CBR promedio
CBRmax : CBR mximo
Carmn : CBR minimo
C : Coeficiente estadstico que depende de n
n : Nmero de muestras
D. DETERMINACIN DEL EAL
La carga y volmenes de trfico inciden de manera capital en el diseo
estructural de los pavimentos, muy especial cuando los volmenes y las cargas
son elevados; de lo contrario la importancia como parmetro es relativo, por tal
razn cuando el volumen de trnsito es inferior a 500 vehculos por da; no es
justificable elaborar un complejo anlisis de trnsito.
Se emplean dos alternativas de clculo, que son:
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Primera Alternativa
Se emplea el Factor de Composicin de Trafico (M) basado en tres categoras de
% de camiones (bajo, medio y alto) y tres categoras de rangos probables de la
distribucin de ejes de carga calificados (liviano, mediano y pesado), se emplea
el siguiente Cuadro:
CUADRO N 01
FACTOR DE COMPOSICIN DE TRFICO (M)
DISTRIBUCIN DE CARGA
(kips x camin)
PORCENTAJE DE CAMIONES
BAJO
(25%)
Ligero (menos de 0.75) 9 18 27
Medio (0.75 1.50) 23 46 69
Pesado (ms de 1.5) 37 79 110
Los valores presentados corresponden para el caso de caminos de dos carriles y
deben ser duplicados para vas de un solo carril.
Segunda Alternativa
Se emplea la siguiente frmula
n EAL = 365 x [ IMD2 x EE2 + IMD3 x EE3 + IMDt x EEt] (1 +RC) - 1 2 rc
Donde:
EAL : Numero de repeticiones de Ejes Standard
IMD2 : ndice medio diario de camiones de 2 ejes, correspondiente al
ao base
IMD3 : ndice medio diario de camiones de 3 ejes, correspondiente al
ao base
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IMDt : ndice medio diario de camiones trayler y semitrayler,
correspondiente al ao base.
EE2 : Ejes equivalentes de 8.2 Tn. por camin de 2 ejes
EE3 : Ejes equivalentes de 8.2 Tn., por camin de 3 ejes
EEt : Ejes equiva!entes de 8.2 Tn., por camin trayler y semitrayler
n : Periodo de diseo
rc : Tasa de crecimiento del trafico de camiones
Se utiliza el siguiente cuadro:
CUADRO N 02
EQUIVALENTES DE EJES ESTNDAR DE 8.2 Tn.
NUMERO DE EJES 2 3 Trayler y Semitrayler
Costa 2.3 4.3 11.7
Sierra 2.7 5.6 9.2
E. TASA DE CRECIMIENTO
Para el presente estudio se considera el crecimiento de la poblacin a nivel de
Departamento de Cajamarca Chota - Angua (rc= 1.67%)
F. PERIODO DE DISEO
Se esta considerando un periodo de diez aos, dentro de los cuales se asume las
labores de conservacin rutinaria y peridica.
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G. CALCULO DEL ESPESOR DEL PAVIMENTO
Se cuenta con los siguientes datos:
Trafico diario estimado = 48 vpd
Tasa de Crecimiento (rc) = 1.67
Periodo de Diseo = 10 Aos
Trafico Pesado =
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10 N18(10aos) = [125x23x2] (1+0.0167) -1 Ln (1+0.0167)
N18(10 aos) = 60,000 repeticiones
Con los valores de:
CBR de Diseo = 27.7% (promedio)
N18 (10 aos) = 60,000 repeticiones
Llevando estos valores al grfico N 01, se tiene:
Espesor del Pavimento = 6.0 pulgadas = 15 cm.
H. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
- A fin de mejorar la resistencia de la subrasante en probables zonas crticas de
la plataforma se recomienda un empedrado, previamente eliminando los
suelos sueltos y saturados de la superficie con piedras que varan entre 2 y
5, las cuales debern ser debidamente compactadas.
- BASE GRANULAR: La Base Granular consistir en una capa de afirmado
proveniente de las canteras ya dispuestas en el estudio, en un espesor de e =
15.00 cm., debidamente compactada hasta alcanzar el 100% de la Mxima
Densidad Seca del Proctor Modificado.
- Se ha determinado los puntos de abastecimiento de agua, los mismos que
provienen de los cauces de las quebradas y del ro Scota, los resultados del
anlisis de la calidad de las aguas de estas fuentes indican que pueden ser
utilizadas para cualquier obra estructural de concreto.
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- Las canteras seleccionadas, cuyos volmenes son alcanzables y explotables
de materiales adecuados, que puede satisfacer los requerimientos del
proyecto.