numero estructural pavimento

calle 87 entre carreras 47 y 52  calle 87 entre carreras 47 y 52 

Ampliación El ajizal. Ampliación El ajizal. Ampliación Calle 36 Ditaires. Ampliación Calle 36 Ditaires.

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Carrera 52ª

Carrera 52ª No. 66

No. 66 –

– 89

89 Itaguí –

Itaguí – Antioquia.

Antioquia.

Telefax: 376-50-99 E-mail

E-mail

::

www.procivil.com.co

I  I  I 

I N N N N G G G E G E E E N N I N N I I I E E E E R R R O R O S O O S S C S C C I C I I V I V I V V I I L I L L E L E E E S S S S 

Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Calle 87 – El Ajizal – Calle 36 

Calle 87 – El Ajizal – Calle 36 

CAMI CAMI ii ii

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Diseño estructural del pavimento de las vías urbanas del 

Diseño estructural del pavimento de las vías urbanas del 

Municipio de Itaguí.

Municipio de Itaguí.

ITDP 09 / 07

ITDP 09 / 07

COPIA Nº 1

COPIA Nº 1

VERSIÓN Nº 0

VERSIÓN Nº 0

VIGENTE DE

VIGENTE DESDE OC

SDE OCTUBRE

TUBRE DE

DE 2007

2007

SISTEMA DE ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD

SISTEMA DE ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD Diseño estructural del pavimento de las Diseño estructural del pavimento de las vías urbanas del vías urbanas del  Municipio de Itaguí. Municipio de Itaguí. ELABORADO POR: ELABORADO POR: PROCIVIL LTDA PROCIVIL LTDA Fecha: Fecha: Octubre / 07

Octubre / 07 Firma:Firma:

REVISIÓN APROBADA POR: REVISIÓN APROBADA POR: Leonardo Fabio Velásquez Rojas. Leonardo Fabio Velásquez Rojas. Especialista en Vías y Transportes Especialista en Vías y Transportes

Fecha: Fecha: Octubre / 07

Octubre / 07 Firma:Firma:

VERIFICACIÓN APROBADA POR: VERIFICACIÓN APROBADA POR: Leonardo Fabio Velásquez Rojas. Leonardo Fabio Velásquez Rojas. Gerente

Gerente

Fecha: Fecha: Octubre / 07

Octubre / 07 Firma:Firma:

FUNCIONARIO

FUNCIONARIO RESPONSABLE RESPONSABLE O.O.P.P: O.O.P.P: Fecha:Fecha: Octubre / 07

iii iii TABLA DE CONTENIDO TABLA DE CONTENIDO Pág Pág.. 1.

1. INTRINTRODUCCODUCCIÓN.IÓN. ... 77 2.

2. OBJETOBJETO O DEL DEL INFORMINFORME.E. ... 99 2.1

2.1 OBJETOBJETIVO IVO ESPECÍFESPECÍFICO.ICO. ... 99 3.

3. ALCANCALCANCE E GENERGENERAL AL DEL DEL PROYEPROYECTO...CTO... 99 4.

4. LOCALILOCALIZACIÓN Y ZACIÓN Y DESCRIDESCRIPCIÓN DEL PCIÓN DEL PROYECTPROYECTO.O. ... 1010 5.

5. DETERMDETERMINACIÓINACIÓN N DE DE LOS LOS SUELOS EXISTENTES...SUELOS EXISTENTES... 1313 5.1

5.1 ESTADO ACTUAL DE ESTADO ACTUAL DE LA LA SUPERFISUPERFICIE CIE DE RODADURA...DE RODADURA... 1313 6.

6. INVESTIGACIÓN Y EVALUACIÓN DE SUELOS PARA ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTOINVESTIGACIÓN Y EVALUACIÓN DE SUELOS PARA ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO FLEXIB

FLEXIBLE...LE... 1414 7.

7. VARIABLE TRÁNSVARIABLE TRÁNSITO PARA ITO PARA EL DISEÑO DE EL DISEÑO DE PAVIMENPAVIMENTOSTOS ... 2222 8.

8. DISEÑO DISEÑO DEL DEL PAVIMENTPAVIMENTO.O. ... 2424 8.1

8.1 DIMENSIDIMENSIONAMIENONAMIENTO TO DE DE LA LA ESTRUESTRUCTURCTURA...A... 2424

8.1.1

8.1.1 Determinación de la estructura del pavimento “METODO AASHTO 93” Determinación de la estructura del pavimento “METODO AASHTO 93” ... 2424 8.1.1.1

8.1.1.1 Determinación del número estructural requerido.Determinación del número estructural requerido... 2525 8.1.1.2 

8.1.1.2  Determinación del Número estructural efectivo.Determinación del Número estructural efectivo... 2727 8.1.1.3 

8.1.1.3  Determinación del Número estructural de la capa asfáltica nueva.Determinación del Número estructural de la capa asfáltica nueva... 2828 8.1.2 

8.1.2  Parámetros de diseño.Parámetros de diseño... 2828

9.

9. VERIFICVERIFICACIÓN EMPÍRICA – ACIÓN EMPÍRICA – MECANMECANICISTA DEL ICISTA DEL DISEÑODISEÑO.. ... 3232 9.1

9.1 BENEFICBENEFICIOS DE IOS DE UN DISEÑO EMPÍRICO – UN DISEÑO EMPÍRICO – MECANMECANICISTA.ICISTA. ... 3232 9.2

9.2 MÓDULOS DE ELASTICIDAD DE LAS CAPAS DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTOMÓDULOS DE ELASTICIDAD DE LAS CAPAS DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO EXISTEN

EXISTENTE...TE... 3333 9.3

9.3 CÁLCULCÁLCULO O DE DE ESFUERESFUERZOS ZOS Y Y DEFORMDEFORMACIONEACIONES.S. ... 3434

9.3.1

9.3.1 Parámetros admisibles.Parámetros admisibles... 3434

9.4

9.4 CHEQUCHEQUÉO DEL DISEÑO DE LAS SOLUCIONÉO DEL DISEÑO DE LAS SOLUCIONES UTILIZAES UTILIZANDO EL MÉTODO RACINDO EL MÉTODO RACIONAL.ONAL. ... 3636 10.

10. CONCLCONCLUSIONEUSIONES S Y Y RECOMENRECOMENDACIONDACIONES...ES... 3939 11.

11. LIMITALIMITACIONESCIONES... 4141 12.

I  I  I 

I N N N N G G G E G E E E N N I N N I I I E E E E R R R O R O S O O S S C S C C I C I I V I V I V V I I L I L L E L E E E S S S S 

Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Calle 87 – El Ajizal – Calle 36 

Calle 87 – El Ajizal – Calle 36 

CAMI CAMI iv iv LISTA DE TABLAS LISTA DE TABLAS Pág. Pág. Tabla 1 criterios para la ejecución de perforaciones en el terreno para definir un perfil de suelos...16 Tabla 1 criterios para la ejecución de perforaciones en el terreno para definir un perfil de suelos...16 Tabla 2.

Tabla 2. Coeficientes estructurales sugeridos para Coeficientes estructurales sugeridos para materiales de pavimentos en materiales de pavimentos en servicio con rodaduraservicio con rodadura asfálti

asfáltica...ca...25...25 Tabla

Tabla 3. 3. Confiabilidad Confiabilidad sugerida sugerida para para varias varias clasificaciones clasificaciones viales...viales... 2626 Tabla 4

Tabla 4 Valores dValores de desviación e desviación normal para normal para niveles niveles seleccionados de seleccionados de confiabilidad.confiabilidad. ...2727 Tabla

Tabla 5 5 Coeficientes Coeficientes de de Calage. Calage. Método Método Shell Shell 78.78. ...3535 Tabla 6.

v v LISTA DE GRÁFICOS. LISTA DE GRÁFICOS. Pág. Pág.

Gráfico 1. Departamento de Antioquia. Municipio de Itaguí...11

Gráfico 1. Departamento de Antioquia. Municipio de Itaguí...11

Gráfico 2. Gráfico 2. MuniciMunicipio de pio de Itaguí. Vista Itaguí. Vista en en plantplanta. a. POT.POT. ...12...12

Gráfico Gráfico 3. 3. Perfil Perfil estratigestratigráficráfico...o...15...15

Gráfico Gráfico 4. 4. AnáliAnálisis sis granulgranulométricométrico.o. ...17...17

Gráfico 5. Ensayo Límite plástico...17

Gráfico 5. Ensayo Límite plástico...17

Gráfico Gráfico 6.Cazue6.Cazuela la de de CasagrCasagrande...ande...18...18

Gráfico Gráfico 7. 7. Prensa Prensa MarshalMarshall.l. ...18.18 Gráfico Gráfico 8. 8. Ensayo Ensayo de de C.B.R...C.B.R...19...19

Gráfico Gráfico 9. 9. LocaliLocalizaciózación n apiqueapiques. s. Calle Calle 8787...20...20

Gráfico 10. Localización apiques. Ajizal...21

Gráfico 10. Localización apiques. Ajizal...21

Gráfico 11. Caracterización de carga de referencia...22

Gráfico 11. Caracterización de carga de referencia...22

Gráfico 12. Gráfico 12. Nomograma Nomograma de de diseño diseño para para pavimentos flexpavimentos flexibles. Mibles. Método AASHTO étodo AASHTO 93.93. ...2626 Grafico Grafico 13 13 Componentes Componentes del del proceso proceso de de diseño diseño empírico empírico mecanicista...mecanicista... 3333 Gráfico 14. Diagrama básico Gráfico 14. Diagrama básico para el cálculo para el cálculo de esfuerzos y deformaciones de esfuerzos y deformaciones de un pavimento flexiblede un pavimento flexible ...36..36

Gráfico 15. Gráfico 15. ConfigConfiguración de uración de datos datos de de diseñdiseño.o. ...37.37 Gráfico 16. Sección típica de pavimento flexible...38

Gráfico 16. Sección típica de pavimento flexible...38

Gráfico 17. Sección típica de pavimento flexible Ajizal...38

I  I  I 

I N N N N G G G E G E E E N N I N N I I I E E E E R R R O R O S O O S S C S C C I C I I V I V I V V I I L I L L E L E E E S S S S 

Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Calle 87 – El Ajizal – Calle 36 

Calle 87 – El Ajizal – Calle 36 

CAMI CAMI vi vi LISTA DE ANEXOS LISTA DE ANEXOS Pág. Pág. ANEXO

7 7

1. INTRODUCCIÓN. 1. INTRODUCCIÓN.

El Municipio de Itaguí adelanta la ejecución del proyecto de pavimentación de las vías urbanas en El Municipio de Itaguí adelanta la ejecución del proyecto de pavimentación de las vías urbanas en varias zonas donde se requiere la intervención estructural del pavimento para lo cual contempla varias zonas donde se requiere la intervención estructural del pavimento para lo cual contempla procesos de intervención profunda con las técnicas de reciclaje y diseño nuevo.

procesos de intervención profunda con las técnicas de reciclaje y diseño nuevo.

A partir de la exploración de campo y de la determinaciones de las propiedades de los suelos A partir de la exploración de campo y de la determinaciones de las propiedades de los suelos mediante los ensayos de laboratorio de rigor tales como la determinación de la capacidad de soporte mediante los ensayos de laboratorio de rigor tales como la determinación de la capacidad de soporte de los suelos típicos medida en términos de CBR, se determinarán los espesores necesarios del de los suelos típicos medida en términos de CBR, se determinarán los espesores necesarios del pavimento, aplicando para el diseño, la metodología AASHTO 93 y su verificación por MÉTODO pavimento, aplicando para el diseño, la metodología AASHTO 93 y su verificación por MÉTODO RACIONAL mediante el programa EVERSTRESS

RACIONAL mediante el programa EVERSTRESS y KENPAVEy KENPAVE que evaluará un modelo elásticoque evaluará un modelo elástico multicapa, el cual contempla el diseño propuesto para el pavimento flexible, a partir de la modelación multicapa, el cual contempla el diseño propuesto para el pavimento flexible, a partir de la modelación de los parámetros relacionados con la propiedades de los materiales de las distintas capas, sus de los parámetros relacionados con la propiedades de los materiales de las distintas capas, sus espesores, las características del tránsito, etc.

espesores, las características del tránsito, etc.

Cabe anotar que el método AASHTO 93 para diseño de pavimentos es mundialmente aceptado para  Cabe anotar que el método AASHTO 93 para diseño de pavimentos es mundialmente aceptado para  tal fin, sin embargo, por ser este un método empírico requerirá de la modelación elástica multicapa  tal fin, sin embargo, por ser este un método empírico requerirá de la modelación elástica multicapa  para la verificación de esfuerzos y deformaciones y posterior aceptación del diseño de las alternativas  para la verificación de esfuerzos y deformaciones y posterior aceptación del diseño de las alternativas  planteadas mediante software debidamente sustentados.

planteadas mediante software debidamente sustentados.

Para el desarrollo del presente estudio se utilizó la siguiente metodología: Para el desarrollo del presente estudio se utilizó la siguiente metodología:

Como trabajo de campo se realizaron seis (6) apiques exploratorios, determinando algunas Como trabajo de campo se realizaron seis (6) apiques exploratorios, determinando algunas propiedades de los suelos y materiales encontrados.

propiedades de los suelos y materiales encontrados.

•

• De la zona del proyecto fueron traídas las muestras alteradas e inalteradas al laboratorio, conDe la zona del proyecto fueron traídas las muestras alteradas e inalteradas al laboratorio, con el fin de determinar los tipos de suelos y materiales más representativos de la zona. Para la el fin de determinar los tipos de suelos y materiales más representativos de la zona. Para la determinación de la capacidad de soporte se tomó en base al trabajo de campo y de determinación de la capacidad de soporte se tomó en base al trabajo de campo y de laboratorio, éste último basado principalmente en la determinación de la capacidad de soporte laboratorio, éste último basado principalmente en la determinación de la capacidad de soporte medida en términos de CBR.

medida en términos de CBR.

•

• La información tomada en campo y la determinada en el laboratorio y procesada en la oficina,La información tomada en campo y la determinada en el laboratorio y procesada en la oficina, fue consignada en

I  I  I 

I N N N N G G G E G E E E N N I N N I I I E E E E R R R O R O S O O S S C S C C I C I I V I V I V V I I L I L L E L E E E S S S S 

Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Calle 87 – El Ajizal – Calle 36 

Calle 87 – El Ajizal – Calle 36 

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8 8

•

• Con la información obtenida se llevó a cabo el diseño de las estructuras del pavimento por lasCon la información obtenida se llevó a cabo el diseño de las estructuras del pavimento por las metodologías anteriormente mencionadas de las cuales se seleccionó aquella estructura que metodologías anteriormente mencionadas de las cuales se seleccionó aquella estructura que cumplirá con los parámetros admisibles desde el punto de vista técnico y que sea la más viable cumplirá con los parámetros admisibles desde el punto de vista técnico y que sea la más viable económicamente.

económicamente.

•

• Finalmente se procedió con la formulación de las conclusiones y recomendaciones necesarias,Finalmente se procedió con la formulación de las conclusiones y recomendaciones necesarias, que se deberán tener en cuenta durante la construcción de la obra.

que se deberán tener en cuenta durante la construcción de la obra.

El presente informe contiene el estudio de suelos para llevar a cabo el diseño estructural del El presente informe contiene el estudio de suelos para llevar a cabo el diseño estructural del pavimento en el que se describen los trabajos de campo y laboratorio ejecutados con sus análisis, se pavimento en el que se describen los trabajos de campo y laboratorio ejecutados con sus análisis, se presenta el diseño para la conformación de la estructura del pavimento de acuerdo con las presenta el diseño para la conformación de la estructura del pavimento de acuerdo con las condiciones de los suelos de subrasante, características del tránsito y de los materiales a utilizar condiciones de los suelos de subrasante, características del tránsito y de los materiales a utilizar durante el proceso constructivo y finalmente se formulan las conclusiones y recomendaciones durante el proceso constructivo y finalmente se formulan las conclusiones y recomendaciones orientadas a garantizar la seguridad y la estabilidad de la obra desde el punto de vista geotécnico. orientadas a garantizar la seguridad y la estabilidad de la obra desde el punto de vista geotécnico. Adicionalmente se contempla la revisión del diseño estructural del pavimento del informe de Adicionalmente se contempla la revisión del diseño estructural del pavimento del informe de consultoría realizado por la firma Evaltec S.A. para el municipio de Itaguí cuyo objeto es la ampliación consultoría realizado por la firma Evaltec S.A. para el municipio de Itaguí cuyo objeto es la ampliación de la calle 36 entre la glorieta Ditaires y la quebrada la Limona para lo cual contempló el cajeo de de la calle 36 entre la glorieta Ditaires y la quebrada la Limona para lo cual contempló el cajeo de dicho tramo. Se pretende analizar la alternativa de reciclaje como una opción de intervención a dicho tramo. Se pretende analizar la alternativa de reciclaje como una opción de intervención a ejecutar.

9 9

2.

2. OBJETO OBJETO DEL DEL INFORME.INFORME.

El objetivo específico del presente informe es la determinación de los espesores de la nueva El objetivo específico del presente informe es la determinación de los espesores de la nueva estructura del pavimento para las vías objeto del estudio.

estructura del pavimento para las vías objeto del estudio. 2.1

2.1 OBJETIVO OBJETIVO ESPECÍFICO.ESPECÍFICO.

Evaluar detalladamente los suelos localizados en la zona y definir los espesores de estos que puedan Evaluar detalladamente los suelos localizados en la zona y definir los espesores de estos que puedan llegar a ser afectados por las cargas del tránsito, para así generar soluciones estructurales que llegar a ser afectados por las cargas del tránsito, para así generar soluciones estructurales que permitan definir las capas del pavimento necesario para el óptimo funcionamiento de la vía en estudio. permitan definir las capas del pavimento necesario para el óptimo funcionamiento de la vía en estudio. 3.

3. ALCANCE ALCANCE GENERAL GENERAL DEL DEL PROYECTO.PROYECTO.

El estudio para el diseño de la estructura de pavimento de las vías, tiene como alcances principales los El estudio para el diseño de la estructura de pavimento de las vías, tiene como alcances principales los siguientes:

siguientes: •

• Determinación del perfil de suelos de la subrasante, para así determinar los materialesDeterminación del perfil de suelos de la subrasante, para así determinar los materiales predominantes que conforman la subrasante.

predominantes que conforman la subrasante. •

• Realizar una descripción completa del perfil estratigráfico existente en la vía o zona delRealizar una descripción completa del perfil estratigráfico existente en la vía o zona del estudio, mediante la ejecución de seis apiques, hasta una profundidad que permita conocer el estudio, mediante la ejecución de seis apiques, hasta una profundidad que permita conocer el espesor en que los suelos puedan llegar a ser afectados por las cargas del tránsito.

espesor en que los suelos puedan llegar a ser afectados por las cargas del tránsito. •

• Definir de la investigación de campo y de laboratorio las variables necesarias para el diseñoDefinir de la investigación de campo y de laboratorio las variables necesarias para el diseño de espesores de la estructura del pavimento, en conjunto con el tránsito, materiales de de espesores de la estructura del pavimento, en conjunto con el tránsito, materiales de construcción.

construcción. •

• Ante la presencia de suelos con índices de plasticidad altos, indicar claramente su ubicación yAnte la presencia de suelos con índices de plasticidad altos, indicar claramente su ubicación y dar recomendaciones concretas sobre el tratamiento que deban recibir durante la construcción dar recomendaciones concretas sobre el tratamiento que deban recibir durante la construcción del pavimento.

del pavimento. •

• Análisis y diseño de alternativas para la estructura del pavimento, determinando la propuestaAnálisis y diseño de alternativas para la estructura del pavimento, determinando la propuesta de diseño final.

de diseño final. •

• Generar recomendaciones necesarias para la colocación y conformación de la estructura deGenerar recomendaciones necesarias para la colocación y conformación de la estructura de pavimento.

I  I  I 

I N N N N G G G E G E E E N N I N N I I I E E E E R R R O R O S O O S S C S C C I C I I V I V I V V I I L I L L E L E E E S S S S 

Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Calle 87 – El Ajizal – Calle 36 

Calle 87 – El Ajizal – Calle 36 

CAMI

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10 10

4.

4. LOCALIZACIÓN LOCALIZACIÓN Y Y DESCRIPCIÓN DESCRIPCIÓN DEL DEL PROYECTO.PROYECTO.

El proyecto se encuentra localizado en el Municipio de Itaguí en varios tramos en la zona urbana El proyecto se encuentra localizado en el Municipio de Itaguí en varios tramos en la zona urbana perimetralmente a Medellín en la zona norte y al sur – oriente con el corregimiento de San Antonio perimetralmente a Medellín en la zona norte y al sur – oriente con el corregimiento de San Antonio de Prado.

de Prado.

El proyecto contempla tramos de pavimento existente y una franja de terreno cedido por el El proyecto contempla tramos de pavimento existente y una franja de terreno cedido por el propietario aledaño a la vía. Este último corresponde al sector del Ajizal.

propietario aledaño a la vía. Este último corresponde al sector del Ajizal. 4.1.

4.1. Sectores del Sectores del proyecto.proyecto. 1.

1. El El primer primer sector sector se se encuentra encuentra localizado localizado en en la la calle calle 87 87 entre entre carreras carreras 47 47 y y 52 52 Av. Av. guayabal.guayabal. 2.

2. El El segundo segundo sector sector del del proyecto proyecto se se localiza localiza en en la la vía vía el el ajizal. ajizal. (ampliación).(ampliación). 3.

3. El El tercer tercer sector sector corresponde corresponde a a la la calle calle 36 36 entre entre la la Glorieta Glorieta Ditarires Ditarires y y la la Quebrada Quebrada LaLa Limona.

Limona.

En su totalidad se realizó seis (6) apiques localizado estratégicamente a lo largo de la vía en En su totalidad se realizó seis (6) apiques localizado estratégicamente a lo largo de la vía en cuestión con el fin

cuestión con el fin de analizar las muestras de de analizar las muestras de suelo que constituyen los llenos esuelo que constituyen los llenos existentes.xistentes.

Al evaluar la condición de un pavimento se busca calificar y cuantificar la habilidad del mismo para Al evaluar la condición de un pavimento se busca calificar y cuantificar la habilidad del mismo para continuar proporcionando un buen servicio a los usuarios, con las tasas de tránsito presentes y continuar proporcionando un buen servicio a los usuarios, con las tasas de tránsito presentes y proyectadas.

proyectadas.

Por lo tanto, para el cumplimiento de los objetivos anteriormente descritos se recopiló información Por lo tanto, para el cumplimiento de los objetivos anteriormente descritos se recopiló información de campo siguiendo los lineamientos propuestos por la Secretaría de Obras Públicas de Itaguí para de campo siguiendo los lineamientos propuestos por la Secretaría de Obras Públicas de Itaguí para así obtener datos sobre parámetros estructurales, que permitan trazar estrategias para propiciar así obtener datos sobre parámetros estructurales, que permitan trazar estrategias para propiciar una intervención integral de las vías.

11 11

Gráfico 1. Departamento de Antioquia. Municipio de Itaguí. Gráfico 1. Departamento de Antioquia. Municipio de Itaguí.

ITAGUÍ ITAGUÍ

I 

I 

I 

I N N N G N G G G E E E E N N I N N I I E I E E E R R R R O O S O O S S C S C C I C I I V I V I V V I I L I L L E L E E E S S S S 

Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Calle 87 – El Ajizal – Calle

Calle 87 – El Ajizal – Calle 36 36 

CAMI CAMI

12 12

Gráfico 2. Municipio de Itaguí. Vista en planta. POT. Gráfico 2. Municipio de Itaguí. Vista en planta. POT.

P  P  P P P  P  P  P  P  P  P P P  P  P 

P R RR O R RRR R R R RR R R R R O O C O O O OOOO O O OO O O C I C CCC CC C C C CC C C C I I V I II II I I I III I I V I V VVV V V V V V VVV V V I L I I II II I I III I I I LL  L L LL L L L L L LLL L L L L T L L L LLL L L L L L LLT D T T T TTT T T T T TTT T D D D DDD D D D D D D DDD  A  A A A  A A  A  A  A  A A  A A A A A  I 

I  I 

I N N N N G G G E G E E E N N I N N I I I E E E E R R R O R O S O O S S C S C C I C I I V I V I V V I I L I L L E L E E E S S S S 

Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Calle 87 – El Ajizal – Calle 36 

Calle 87 – El Ajizal – Calle 36 

5.

5. DETERMINACIÓN DETERMINACIÓN DE DE LOS LOS SUELOS SUELOS EXISTENTES.EXISTENTES.

5.1

5.1 ESTADO ACTUAL ESTADO ACTUAL DE LA SDE LA SUPERFICIE DE RODADURAUPERFICIE DE RODADURA.. Se considera importante ilustrar la

Se considera importante ilustrar la situación actual que situación actual que corresponde a los corresponde a los daños daños de la estructurade la estructura observados durante

observados durante el recorrido de la vía en el el recorrido de la vía en el sector 1 y 3. Se realizó una insector 1 y 3. Se realizó una inspección visual de laspección visual de la misma durante la evaluación geotécnica, y levantamiento de daños encontrándose deficiencias e misma durante la evaluación geotécnica, y levantamiento de daños encontrándose deficiencias e insuficiencias funcionales y estructurales tales como: fisura transversal, fisura longitudinal, piel de insuficiencias funcionales y estructurales tales como: fisura transversal, fisura longitudinal, piel de cocodrilo, baches,

cocodrilo, baches, hundimientos, hundimientos, pérdida de pérdida de ligante, pérdida ligante, pérdida de agde agregado, regado, parcheos a parcheos a causa decausa de reparaciones locales.

reparaciones locales.

Se han realizado intervenciones en su estructura desde su construcción. Se presentan fisuras Se han realizado intervenciones en su estructura desde su construcción. Se presentan fisuras

13 13

5.

5. DETERMINACIÓN DETERMINACIÓN DE DE LOS LOS SUELOS SUELOS EXISTENTES.EXISTENTES.

5.1

5.1 ESTADO ACTUAL ESTADO ACTUAL DE LA SDE LA SUPERFICIE DE RODADURAUPERFICIE DE RODADURA.. Se considera importante ilustrar la

Se considera importante ilustrar la situación actual que situación actual que corresponde a los corresponde a los daños daños de la estructurade la estructura observados durante

observados durante el recorrido de la vía en el el recorrido de la vía en el sector 1 y 3. Se realizó una insector 1 y 3. Se realizó una inspección visual de laspección visual de la misma durante la evaluación geotécnica, y levantamiento de daños encontrándose deficiencias e misma durante la evaluación geotécnica, y levantamiento de daños encontrándose deficiencias e insuficiencias funcionales y estructurales tales como: fisura transversal, fisura longitudinal, piel de insuficiencias funcionales y estructurales tales como: fisura transversal, fisura longitudinal, piel de cocodrilo, baches,

cocodrilo, baches, hundimientos, hundimientos, pérdida de pérdida de ligante, pérdida ligante, pérdida de agde agregado, regado, parcheos a parcheos a causa decausa de reparaciones locales.

reparaciones locales.

Se han realizado intervenciones en su estructura desde su construcción. Se presentan fisuras Se han realizado intervenciones en su estructura desde su construcción. Se presentan fisuras ramificadas en varias direcciones con tendencias a piel de cocodrilo. Se observan parcheos por ramificadas en varias direcciones con tendencias a piel de cocodrilo. Se observan parcheos por reparaciones locales distintos a la conservación y al mantenimiento, a excepción del sector 3 en la reparaciones locales distintos a la conservación y al mantenimiento, a excepción del sector 3 en la calle 36 donde se observa capas de pavimento de 15 cm correspondiente a dos sobrecapa de 7.5 calle 36 donde se observa capas de pavimento de 15 cm correspondiente a dos sobrecapa de 7.5 cm. Presenta ahuellamientos puntuales a causa del alto tráfico que circula en el sector 3 y a cm. Presenta ahuellamientos puntuales a causa del alto tráfico que circula en el sector 3 y a problemas de las capas subyacentes. Los espesores encontrados son insuficientes y heterogéneos problemas de las capas subyacentes. Los espesores encontrados son insuficientes y heterogéneos para las condiciones de carga. Presenta poca adherencia entre el material granular y el bituminoso para las condiciones de carga. Presenta poca adherencia entre el material granular y el bituminoso a causa de las infiltraciones de aguas lluvias. Se observa a poca profundidad sobretamaños a causa de las infiltraciones de aguas lluvias. Se observa a poca profundidad sobretamaños mayores a 6” lo que dificulta el proceso de una intervención profunda no mayor a 15 cm para el mayores a 6” lo que dificulta el proceso de una intervención profunda no mayor a 15 cm para el sector 1 en la calle 87.

sector 1 en la calle 87.

El deficiente estado de la sobrecarpeta asfáltica existente, así como una condición deficiente del El deficiente estado de la sobrecarpeta asfáltica existente, así como una condición deficiente del pavimento, debido en buen porcentaje a las intervenciones relacionadas con las redes de pavimento, debido en buen porcentaje a las intervenciones relacionadas con las redes de alcantarillado, acueducto, teléfono, gas, incremento del parque automotor, y a la renovación de la alcantarillado, acueducto, teléfono, gas, incremento del parque automotor, y a la renovación de la capa de rodadura, etc, obligaron a la reconstrucción total del pavimento y a las necesidades de capa de rodadura, etc, obligaron a la reconstrucción total del pavimento y a las necesidades de mejorar las condiciones estructurales para las nuevas proyecciones de tránsito existente. Lo mejorar las condiciones estructurales para las nuevas proyecciones de tránsito existente. Lo anterior, por encontrarse a la periferia de la Central Mayorista de Antioquia para el sector 1 como anterior, por encontrarse a la periferia de la Central Mayorista de Antioquia para el sector 1 como también para el sector 3.

también para el sector 3.

Al observar una disminución de la capacidad portante y al aumentar la permeabilidad, el Al observar una disminución de la capacidad portante y al aumentar la permeabilidad, el agrietamiento generalizado puede ser el comienzo de fallos más graves, produciéndose baches, agrietamiento generalizado puede ser el comienzo de fallos más graves, produciéndose baches, desintegración del pavimento, ingiriendo a

I  I  I 

I N N N N G G G E G E E E N N I N N I I I E E E E R R R O R O S O O S S C S C C I C I I V I V I V V I I L I L L E L E E E S S S S 

Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Calle 87 – El Ajizal – Calle 36 

Calle 87 – El Ajizal – Calle 36 

CAMI

CAMI

14 14

6.

6. INVESTIGACIÓN Y INVESTIGACIÓN Y EVALUACIÓN EVALUACIÓN DE DE SUELOS SUELOS PARA PARA ESTRUCTURAL ESTRUCTURAL DELDEL PAVIMENTO FLEXIBLE.

PAVIMENTO FLEXIBLE.

Para la obtención de la información geotécnica básica de los diferentes tipos de suelos se efectuó Para la obtención de la información geotécnica básica de los diferentes tipos de suelos se efectuó investigaciones de campo y laboratorio que determinaron su distribución y propiedades físicas. investigaciones de campo y laboratorio que determinaron su distribución y propiedades físicas. Este capítulo permite determinar el comportamiento físico – mecánico de la estructura existente Este capítulo permite determinar el comportamiento físico – mecánico de la estructura existente ante solicitaciones de carga y ambientales como también para pavimentos nuevos.

ante solicitaciones de carga y ambientales como también para pavimentos nuevos. Esta investigación de suelos comprende los siguientes aspectos:

Esta investigación de suelos comprende los siguientes aspectos: a)

a) Determinación del perfil de suelos Determinación del perfil de suelos :: Consistió en la ejecución sistemática de una perforaciónConsistió en la ejecución sistemática de una perforación

en el terreno, con el objeto de determinar la cantidad y extensión de los diferentes tipos de en el terreno, con el objeto de determinar la cantidad y extensión de los diferentes tipos de suelos, como la forma en que están dispuestos en capas. La exploración de campo consistió suelos, como la forma en que están dispuestos en capas. La exploración de campo consistió en la apertura de seis (6) apiques, que se llevó a profundidad de hasta 1.4 m y fue ubicado de en la apertura de seis (6) apiques, que se llevó a profundidad de hasta 1.4 m y fue ubicado de la manera más conve

la manera más conveniente de la zona niente de la zona de estudio con el fin de estudio con el fin de su representatividad. de su representatividad. En losEn los apiques realizados se observó y analizó detenidamente los suelos presentes. Se evaluó la apiques realizados se observó y analizó detenidamente los suelos presentes. Se evaluó la estratigrafía y se

estratigrafía y se tomaron muestras inalteradas y tomaron muestras inalteradas y alteradas en bolsa alteradas en bolsa y en y en costal para sucostal para su posterior análisis en nuestro laboratorio, y en general algunos factores geotécnicos para posterior análisis en nuestro laboratorio, y en general algunos factores geotécnicos para garantizar el normal desarrollo del proyecto y del estudio del presente informe.

garantizar el normal desarrollo del proyecto y del estudio del presente informe.

Apique

Apique 1 1 Apique Apique 22

C.B.R. C.B.R. 3.7 3.7 C.B.R. C.B.R. 3.43.4 0.0 0.0 5.0 5.0 24 24 65 65 0.0 0.0 6.4 6.4 37 37 71 71

Carpeta asfáltica existente Carpeta asfáltica existente Granular aluvial de color Granular aluvial de color café. NL – NP café. NL – NP Semi-compacta. A-1-a GM - GC compacta. A-1-a GM - GC W = 17.4 % Tamaño máx. W = 17.4 % Tamaño máx. 2 “ 2 “

Limo arcilloso de color gris Limo arcilloso de color gris y café. Consistencia media. y café. Consistencia media. MH. A MH. A - 7 - 5- 7 - 5 W = 56.3 % Tamaño máx. W = 56.3 % Tamaño máx. 6 “ 6 “

Carpeta asfáltica existente Carpeta asfáltica existente Granular aluvial de color Granular aluvial de color café. NL – NP café. NL – NP Semi-compacta. A-2-4 GP compacta. A-2-4 GP W = 29.6 % Tamaño máx. W = 29.6 % Tamaño máx. 2 1/2 “ 2 1/2 “

Limo arcilloso de color gris Limo arcilloso de color gris y café. Consistencia media. y café. Consistencia media. MH. A - 4 MH. A - 4 W = 66.1 % Tamaño máx. W = 66.1 % Tamaño máx. 5 “ 5 “

Calle 87 con carrera 48

15 15

Apique

Apique 3 3 Apique Apique 44

C.B.R.

C.B.R. 5.6. 5.6. C.B.R. C.B.R. 3.63.6

Apique

Apique 5 5 Apique Apique 66

C.B.R.

C.B.R. 3.0. 3.0. C.B.R. C.B.R. 1.81.8

Gráfico 3. Perfil

Gráfico 3. Perfil estratigráfico.estratigráfico.

Teniendo en cuenta que es imposible realizar un estudio que permita conocer el perfil de suelos en Teniendo en cuenta que es imposible realizar un estudio que permita conocer el perfil de suelos en cada punto del proyecto, es necesario acudir a la experiencia, para determinar la localización de la cada punto del proyecto, es necesario acudir a la experiencia, para determinar la localización de la perforación con base en la uniformidad que presentan los suelos.

perforación con base en la uniformidad que presentan los suelos.

Lógicamente la ubicación, profundidad y número de perforaciones, deben ser tales que permitan Lógicamente la ubicación, profundidad y número de perforaciones, deben ser tales que permitan determinar toda variación importante de la calidad de los suelos. En la perforación que se efectuó, determinar toda variación importante de la calidad de los suelos. En la perforación que se efectuó, se anotó el espesor de las diferentes capas encontradas, así como la identificación visual de los se anotó el espesor de las diferentes capas encontradas, así como la identificación visual de los materiales, indicando su color y consistencia. Esta información quedó claramente registrada en el materiales, indicando su color y consistencia. Esta información quedó claramente registrada en el resumen de exploración de campo y análisis de laboratorio.

resumen de exploración de campo y análisis de laboratorio.

0.0 0.0 11.0 11.0 22.0 22.0 70 70 0.0 0.0 15.0 15.0 25.0 25.0 60.0 60.0 Ajizal

Ajizal AjizalAjizal

Ajizal Ajizal Ajizal Ajizal 0.0 0.0 30.0 30.0 70.0 70.0 0.0 0.0 14.0 14.0 24.0 24.0 39.0 39.0 80.0 80.0

Limo arcilloso de color gris y café. Limo arcilloso de color gris y café. Consistencia

Consistencia media. media. EscombrosEscombros MH. A - 4

MH. A - 4 W = 48.7 % Tam

W = 48.7 % Tamaño máx. año máx. 1 “1 “

Limo arcilloso de color rojizo y Limo arcilloso de color rojizo y amarillo con ladrillos amarillo con ladrillos Consistencia

Consistencia baja. baja. MH. MH. A -A -7 - 2

7 - 2

W = 39.4 % Tam

W = 39.4 % Tamaño máx. año máx. 3 “3 “ Limo arcilloso de color gris y café. Consistencia

Limo arcilloso de color gris y café. Consistencia media. ML. A - 2 - 4

media. ML. A - 2 - 4 W = 65.2 % W = 65.2 %

Limo arcilloso de color amarillo. Limo arcilloso de color amarillo. Consistencia baja. MH. A

Consistencia baja. MH. A - 7 - 5- 7 - 5 W = 51.3 %

W = 51.3 % Arena

Arena limoso limoso de de color color café. café. ConsistenciaConsistencia media. ML. A - 7 - 5

media. ML. A - 7 - 5 W = 59.6 %

W = 59.6 % Limo arcilloso de color gris y café.Limo arcilloso de color gris y café._{Consistencia media. MH. A Consistencia media. MH. A - 7 - 5- 7 - 5} W = 48.9 % Tam

W = 48.9 % Tamaño máx. año máx. 1 1/2 “1 1/2 “

Capa vegetal de

Capa vegetal de color café color café oscuro. oscuro. LimosLimos Consistencia media. MH. A

Consistencia media. MH. A - 7 - 5- 7 - 5 W = 29.0 % Tam

W = 29.0 % Tamaño máx. año máx. 2 “2 “

Limo

Limo arcilloso arcilloso de de color color gris gris ConsistenciaConsistencia media. MH. A - 7 - 5

media. MH. A - 7 - 5 W = 63.8 % Tam

W = 63.8 % Tamaño máx. año máx. 6 “6 “

Capa vegetal y Limo arcilloso de color café. Capa vegetal y Limo arcilloso de color café. Escombros y basuras. Consistencia media. Escombros y basuras. Consistencia media. MH. A

MH. A - 7 - 5- 7 - 5 W = 84.5 % W = 84.5 %

Limo arcilloso Alta plasticidad de color gris y Limo arcilloso Alta plasticidad de color gris y café. Consistencia med

café. Consistencia media. ML. A ia. ML. A - 7 - 5- 7 - 5 W = 73.1 %

W = 73.1 %

Limo arcilloso de color gris y café. Limo arcilloso de color gris y café. Consistencia media. MH. A

Consistencia media. MH. A - 7 - 5- 7 - 5 W =

W = 58.9 58.9 %%

Limo arcilloso de color gris y café. Limo arcilloso de color gris y café. Consistencia media.

I  I  I 

I N N N N G G G E G E E E N N I N N I I I E E E E R R R O R O S O O S S C S C C I C I I V I V I V V I I L I L L E L E E E S S S S 

Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Calle 87 – El Ajizal – Calle 36 

Calle 87 – El Ajizal – Calle 36 

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16 16

Tabla 1 criterios para la ejecución de perforaciones en el terreno para definir un perfil de suelos. Tabla 1 criterios para la ejecución de perforaciones en el terreno para definir un perfil de suelos.

b)

b) Muestreo de las diferentes capas del suelo Muestreo de las diferentes capas del suelo :: En la perforación ejecutada se tomó diferentesEn la perforación ejecutada se tomó diferentes

muestras representativas de suelo de las diferentes capas de suelos encontradas. Las muestras representativas de suelo de las diferentes capas de suelos encontradas. Las muestras suelen ser de dos tipos: Alteradas e inalteradas. Una muestra es alterada cuando no muestras suelen ser de dos tipos: Alteradas e inalteradas. Una muestra es alterada cuando no guarda las mismas condiciones en que se encontraba en el terreno, caso contrario ocurre guarda las mismas condiciones en que se encontraba en el terreno, caso contrario ocurre cuando la muestra es inalterada.

cuando la muestra es inalterada. c)

c) Ensayos de laboratorio Ensayos de laboratorio : : A las muestras obtenidas se determinó sus propiedades físicas enA las muestras obtenidas se determinó sus propiedades físicas en

relación con la estabilidad y capacidad de soporte de la subrasante. relación con la estabilidad y capacidad de soporte de la subrasante. Con el

Con el objeto de establecer objeto de establecer las propiedades físicas las propiedades físicas de cada de cada suelo muestreado suelo muestreado y estimar suy estimar su comportamiento bajo diversas condiciones, es necesario efectuar varias pruebas.

comportamiento bajo diversas condiciones, es necesario efectuar varias pruebas. 1)

1) Determinación del contenido de humedad Determinación del contenido de humedad : Permitió determinar la cantidad de agua presente: Permitió determinar la cantidad de agua presente

en los suelos extraídos en

en los suelos extraídos en términos de su peso en términos de su peso en seco. seco. Este parámetro nos permite definir aEste parámetro nos permite definir a priori el tratamiento a darle, durante la construcción, sino que permite estimar su posible priori el tratamiento a darle, durante la construcción, sino que permite estimar su posible comportamiento, como subrasante, es decir, si el contenido de humedad está próximo al límite comportamiento, como subrasante, es decir, si el contenido de humedad está próximo al límite líquido, es casi seguro de que se está tratando un suelo muy sensitivo, y si por el contrario, el líquido, es casi seguro de que se está tratando un suelo muy sensitivo, y si por el contrario, el contenido de humedad del suelo está próximo al límite plástico, puede anticiparse que el suelo contenido de humedad del suelo está próximo al límite plástico, puede anticiparse que el suelo tendrá un buen comportamiento. Para el presente proyecto, se presenta altos contenidos de tendrá un buen comportamiento. Para el presente proyecto, se presenta altos contenidos de humedad lo que implica suelos de absorción alta, sin evacuación de agua y el represamiento humedad lo que implica suelos de absorción alta, sin evacuación de agua y el represamiento de las mismas.

de las mismas. 2)

2) Análisis granulométrico Análisis granulométrico :: Esta prueba determinó cuantitativamente la distribución de losEsta prueba determinó cuantitativamente la distribución de los

diferentes tamaños de partículas de suelo. El procedimiento para la determinación de dicho diferentes tamaños de partículas de suelo. El procedimiento para la determinación de dicho análisis fue por tamizado.

17 17

Gráfico 4. Análisis

Gráfico 4. Análisis granulométrico.granulométrico.

3)

3) Determinación del límite plástico de los suelos: Determinación del límite plástico de los suelos: El límite plástico se define como la mínimaEl límite plástico se define como la mínima

cantidad de humedad con la cual se vuelve a la condición de plasticidad. En este estado el cantidad de humedad con la cual se vuelve a la condición de plasticidad. En este estado el suelo puede ser deformado rápidamente o moldeado sin recuperación elástica, cambio de suelo puede ser deformado rápidamente o moldeado sin recuperación elástica, cambio de volumen, agrietamiento o desmoronamiento. En los análisis obtenidos permitieron observar la volumen, agrietamiento o desmoronamiento. En los análisis obtenidos permitieron observar la deformabilidad del material encontrado a causa de altas humedades.

deformabilidad del material encontrado a causa de altas humedades.

Gráfico 5. Ensayo Límite

Gráfico 5. Ensayo Límite plástico.plástico.

4)

4) Determinación del límite líquido de los suelos Determinación del límite líquido de los suelos :: Este es el mayor contenido de humedad queEste es el mayor contenido de humedad que

puede tener un suelo sin pasar del estado plástico al líquido. El estado líquido se define como puede tener un suelo sin pasar del estado plástico al líquido. El estado líquido se define como la condición en que la resistencia al corte del suelo es tan baja que un ligero esfuerzo lo hace la condición en que la resistencia al corte del suelo es tan baja que un ligero esfuerzo lo hace fluir. El cálculo del índice de plasticidad es la diferencia numérica entre el límite líquido y el fluir. El cálculo del índice de plasticidad es la diferencia numérica entre el límite líquido y el límite plástico, e indica el grado de contenido de humedad en el cual un suelo permanece en límite plástico, e indica el grado de contenido de humedad en el cual un suelo permanece en estado plástico antes de cambiar al estado líquido.

I  I  I 

I N N N N G G G E G E E E N N I N N I I I E E E E R R R O R O S O O S S C S C C I C I I V I V I V V I I L I L L E L E E E S S S S 

Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Calle 87 – El Ajizal – Calle 36 

Calle 87 – El Ajizal – Calle 36 

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Gráfico 6.Cazuela de Casagrande. Gráfico 6.Cazuela de Casagrande.

5)

5) Determinación de la densidad del suelo: Determinación de la densidad del suelo: Este ensayo tiene por objeto determinar el pesoEste ensayo tiene por objeto determinar el peso

seco de una cierta cantidad de suelo de la capa cuya densidad se desea conocer del orificio seco de una cierta cantidad de suelo de la capa cuya densidad se desea conocer del orificio del cual se extrajo, es la densidad seca de la capa cuyo nivel de compactación se verifica. del cual se extrajo, es la densidad seca de la capa cuyo nivel de compactación se verifica. 6)

6) Determinación de la resistencia de los suelos Determinación de la resistencia de los suelos :: Los ensayos de resistencia más difundidosLos ensayos de resistencia más difundidos

en nuestro medio son el C.B.R. y el P.D.C. Este parámetro es una medida de la resistencia al en nuestro medio son el C.B.R. y el P.D.C. Este parámetro es una medida de la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo, bajo condiciones de densidad y humedad cuidadosamente esfuerzo cortante de un suelo, bajo condiciones de densidad y humedad cuidadosamente controladas. Se usa en el diseño de pavimentos flexibles. Su valor se expresa en porcentaje, controladas. Se usa en el diseño de pavimentos flexibles. Su valor se expresa en porcentaje, como la razón de la carga unitaria que se requiere para introducir un pistón a la misma como la razón de la carga unitaria que se requiere para introducir un pistón a la misma profundidad en una muestra tipo de piedra partida. Este ensayo requiere de un molde con profundidad en una muestra tipo de piedra partida. Este ensayo requiere de un molde con borde cortante para facilitar la penetración del mismo en el terreno. Se hinca aplicándole una borde cortante para facilitar la penetración del mismo en el terreno. Se hinca aplicándole una carga (si el suelo es lo suficientemente blando) o golpeándolo, no sin antes ubicar un bloque carga (si el suelo es lo suficientemente blando) o golpeándolo, no sin antes ubicar un bloque de madera sobre el cilindro de CBR para evitar dañar su borde superior. Esta prueba se aplicó de madera sobre el cilindro de CBR para evitar dañar su borde superior. Esta prueba se aplicó básicamente para suelos cohesivos, pues los suelos granulares se desmoronan y se saldrían básicamente para suelos cohesivos, pues los suelos granulares se desmoronan y se saldrían del molde en el momento de extraerlo del sitio donde se hincó.

del molde en el momento de extraerlo del sitio donde se hincó.

Para el presente proyecto se calculó el CBR para las penetraciones de 0.1 y 0.2 pulgadas y se Para el presente proyecto se calculó el CBR para las penetraciones de 0.1 y 0.2 pulgadas y se escoge el mayor como CBR del suelo ensayado.

escoge el mayor como CBR del suelo ensayado.

Gráfico 7. Prensa Marshall. Gráfico 7. Prensa Marshall.

19 19

Gráfico 8. Ensayo de C.B.R. Gráfico 8. Ensayo de C.B.R.

I 

I 

I 

I N N N G N G G G E E E E N N I N N I I E I E E E R R R R O O S O O S S C S C C I C I I V I V I V V I I L I L L E L E E E S S S S 

Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Calle 87 – El Ajizal – Calle

Calle 87 – El Ajizal – Calle 36 36 

CAMI CAMI

20 20

Gráfico 9. Localización apiques. Calle 87  Gráfico 9. Localización apiques. Calle 87 

P  P  P PP P  P  P  P  P  P P P  P  P 

P R R RRR O R R R R R RRR R R R O C O OOO O O OO O O O O O OC C I C C C CCC C CCC C C C II II I V I II I I II I I I V I V VVV V V V V V V V VVV I L I I II II I I I I III I LL  L L L L LL L L L L L LLL L L T L L L LLL L L L L L LLT D T T T T TTT T T T TTT T D D DDD D D D D D D DDD D  A  A  A A A  A  A  A  A A A  A A A A A 

I 

I 

I 

I N N N G N G G G E E E E N N I N N I I E I E E E R R R R O O S O O S S C S C C I C I I V I V I V V I I L I L L E L E E E S S S S 

Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Calle 87 – El Ajizal – Calle

CAMI CAMI

21 21

Gráfico 10. Localización apiques. Ajizal  Gráfico 10. Localización apiques. Ajizal 

P  P  P PP P  P  P  P  P  P P P  P  P 

P R RR O R RR R R RR R RR R R R O C O OOO O O OO O O OO O O C I C CCC C C C CC CC C C C I I V I II II I I I III I I V I V VVV V V V V V V V VVV I L I I II II I I III I I I LL  L L LL L L LLL L L L L L L LLL T L L L L L LLL L L L T D T T T TTT T T T T TTT T D D D D DDD D D DDD D D D  A  A  A A A  A  A  A  A A A  A A A A A  I 

I  I 

I N N N N G G G E G E E E N N I N N I I E I E E R E R R O R O S O O S S C S C C C I I I V I V I V V I I L I L L E L E E E S S S S 

Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Calle 87 – El Ajizal – Calle

Calle 87 – El Ajizal – Calle 36 36 

7.

7. VARIABLE VARIABLE TRÁNSITO TRÁNSITO PARA PARA EL EL DISEÑO DISEÑO DE DE PAVIMENTOSPAVIMENTOS

Las características del tránsito y su distribución son factores determinantes en el diseño estructural del Las características del tránsito y su distribución son factores determinantes en el diseño estructural del pavimento. El deterioro de los pavimentos no ocurre, sin embargo, bajo la aplicación de una sola pavimento. El deterioro de los pavimentos no ocurre, sin embargo, bajo la aplicación de una sola carga. Es la aplicación repetida de ellas la que va acumulando efectos hasta producir la falla de la carga. Es la aplicación repetida de ellas la que va acumulando efectos hasta producir la falla de la estructura. Los materiales de comportamiento elástico, tal el caso de las mezclas asfálticas que estructura. Los materiales de comportamiento elástico, tal el caso de las mezclas asfálticas que trabajan a baja temperatura, suelen fallar por

trabajan a baja temperatura, suelen fallar por fatiga elástica fatiga elástica que se manifiesta superficialmente enque se manifiesta superficialmente en

forma de grietas conocidas como “

I  I  I 

I N N N N G G G E G E E E N N I N N I I E I E E R E R R O R O S O O S S C S C C C I I I V I V I V V I I L I L L E L E E E S S S S 

Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Calle 87 – El Ajizal – Calle

Calle 87 – El Ajizal – Calle 36 36 

CAMI

CAMI

22 22

7.

7. VARIABLE VARIABLE TRÁNSITO TRÁNSITO PARA PARA EL EL DISEÑO DISEÑO DE DE PAVIMENTOSPAVIMENTOS

Las características del tránsito y su distribución son factores determinantes en el diseño estructural del Las características del tránsito y su distribución son factores determinantes en el diseño estructural del pavimento. El deterioro de los pavimentos no ocurre, sin embargo, bajo la aplicación de una sola pavimento. El deterioro de los pavimentos no ocurre, sin embargo, bajo la aplicación de una sola carga. Es la aplicación repetida de ellas la que va acumulando efectos hasta producir la falla de la carga. Es la aplicación repetida de ellas la que va acumulando efectos hasta producir la falla de la estructura. Los materiales de comportamiento elástico, tal el caso de las mezclas asfálticas que estructura. Los materiales de comportamiento elástico, tal el caso de las mezclas asfálticas que trabajan a baja temperatura, suelen fallar por

trabajan a baja temperatura, suelen fallar por fatiga elástica fatiga elástica que se manifiesta superficialmente enque se manifiesta superficialmente en

forma de grietas conocidas como “

forma de grietas conocidas como “piel de cocodrilo piel de cocodrilo ”, mientras que los materiales granulares y la”, mientras que los materiales granulares y la

subrasante suele acumular en el tiempo deformaciones permanentes que se traducen en subrasante suele acumular en el tiempo deformaciones permanentes que se traducen en

ahuellamientos 

ahuellamientos . En ambos casos, el resultado práctico es el mismo: la incapacidad de la estructura. En ambos casos, el resultado práctico es el mismo: la incapacidad de la estructura

para cumplir en el futuro la misión para la cual fue construida. Para efectos del actual proyecto requiere para cumplir en el futuro la misión para la cual fue construida. Para efectos del actual proyecto requiere de una intervención profunda.

de una intervención profunda.

El eje de referencia en Colombia es un eje simple con ruedas gemelas cuya carga es de 80 kN. El El eje de referencia en Colombia es un eje simple con ruedas gemelas cuya carga es de 80 kN. El número de ejes equivalente es función de los valores de los conteos del tránsito en el año de número de ejes equivalente es función de los valores de los conteos del tránsito en el año de puesta en servicio de este, de la taza de crecimiento durante la duración de vida, de la composición puesta en servicio de este, de la taza de crecimiento durante la duración de vida, de la composición del tránsito y de la naturaleza de la estructura de pavimento.

del tránsito y de la naturaleza de la estructura de pavimento.

Gráfico 11. Caracterización de carga de referencia. Gráfico 11. Caracterización de carga de referencia.

23 23

Una primera información sobre el volumen diario del tránsito de vehículos pesados en los sectores Una primera información sobre el volumen diario del tránsito de vehículos pesados en los sectores del proyecto generalmente es suficiente sin necesidad que se detalle su composición vehicular. del proyecto generalmente es suficiente sin necesidad que se detalle su composición vehicular. Para el cálculo del dimensionamiento, este tránsito acumulado sobre la duración inicial de vida se Para el cálculo del dimensionamiento, este tránsito acumulado sobre la duración inicial de vida se tomará en cuenta en consideración a través de la noción del tránsito equivalente de 8.2 toneladas. tomará en cuenta en consideración a través de la noción del tránsito equivalente de 8.2 toneladas. El siguiente registro fue realizado p

El siguiente registro fue realizado para la rehabilitación de la vara la rehabilitación de la vía en ía en la calzada de la la calzada de la calle 87 entrecalle 87 entre carreras 47 y 52 carreras 47 y 52 TPD =  TPD =  _11251125 A =  A =  _0.70.7 B =  B =  _0.30.3 AÑOS =  AÑOS =  ₃₆₅₃₆₅ RATA =  RATA =  _0.050.05 FC =  FC =  _1.81.8 n DE DISEÑO =  n DE DISEÑO =  ₁₀₁₀

Reemplazando en la anterior ecuación se obtiene que el tránsito de diseño para el año de puesta Reemplazando en la anterior ecuación se obtiene que el tránsito de diseño para el año de puesta en servicio fuera de

en servicio fuera de 2.000.0002.000.000 ejes equivalentes. Por carecer de registros de conteos de tránsitoejes equivalentes. Por carecer de registros de conteos de tránsito actualizados, La secretaría de O.O.P.P. de Itaguí ha hecho una proyección para un periodo de actualizados, La secretaría de O.O.P.P. de Itaguí ha hecho una proyección para un periodo de diseño de 10 años a partir del conteo anterior por considerarse de características similares de un diseño de 10 años a partir del conteo anterior por considerarse de características similares de un valor de:

valor de: Sector 1

Sector 1. Calle 87 entre carreras 47 y 52:. Calle 87 entre carreras 47 y 52: N = N = 2 2 * * 1010 66 de Ejes Equivalentes de 8.2 toneladasde Ejes Equivalentes de 8.2 toneladas correspondiente a una zona convergente de medio tráfico pesado y de proyección vehicular con la correspondiente a una zona convergente de medio tráfico pesado y de proyección vehicular con la avenida guayabal, la autopista sur.

avenida guayabal, la autopista sur. Sector 2

Sector 2. El Ajizal:. El Ajizal: N = 2 * 10N = 2 * 10 66de Ejes Equivalentes de 8.2 toneladas.de Ejes Equivalentes de 8.2 toneladas. Este tráfico ya había sidoEste tráfico ya había sido considerado para el mismo sector en el informe No 4 de consultoría de esta oficina.

considerado para el mismo sector en el informe No 4 de consultoría de esta oficina.

A partir de dicha información se procederá a continuar con los cálculos objeto de este informe. A partir de dicha información se procederá a continuar con los cálculos objeto de este informe.

( ( )) FC  FC  r  r  r  r   B  B  A  A TPD TPD  N   N  n n × × + + − − + + × × × × × × × × = = )) 1 1 ln( ln( 1 1 1 1 365 365 100 100 100 100

I  I  I 

I N N N N G G G E G E E E N N I N N I I I E E E E R R R O R O S O O S S C S C C I C I I V I V I V V I I L I L L E L E E E S S S S 

Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Calle 87 – El Ajizal – Calle 36 

Calle 87 – El Ajizal – Calle 36 

.. CAMI CAMI 24 24 8.

8. DISEÑO DISEÑO DEL DEL PAVIMENTO.PAVIMENTO.

Para el dimensionamiento del pavimento flexible se determinaron los espesores utilizando los Para el dimensionamiento del pavimento flexible se determinaron los espesores utilizando los métodos AASHTO 93 y verificación elástica por método RACIONAL.

métodos AASHTO 93 y verificación elástica por método RACIONAL. 8.1

8.1 DIMENSIONAMIENTO DIMENSIONAMIENTO DE DE LA LA ESTRUCTURA.ESTRUCTURA.

8.1.1

8.1.1 Determinación de la Determinación de la estructura del estructura del pavimento “METODO AASHTO 93” pavimento “METODO AASHTO 93” 

Con base en la información general y los parámetros de resistencia y tránsito anteriormente Con base en la información general y los parámetros de resistencia y tránsito anteriormente consignados se determina el número estructural requerido, y con los parámetros de diseño se consignados se determina el número estructural requerido, y con los parámetros de diseño se obtuvo el dimensionamiento d

obtuvo el dimensionamiento de la estructura e la estructura de pavimento, respetando de pavimento, respetando los criterios de los criterios de espesorespesor mínimo planteados por el método de diseño AASTHO.

mínimo planteados por el método de diseño AASTHO.

De acuerdo con la AASHTO, si bien el coeficiente estructural de un concreto asfáltico de alta De acuerdo con la AASHTO, si bien el coeficiente estructural de un concreto asfáltico de alta calidad para un pavimento nuevo puede ser de 0.44, se utiliza un coeficiente reducido para el calidad para un pavimento nuevo puede ser de 0.44, se utiliza un coeficiente reducido para el mismo material. Se sugiere un valor de 0.35 (ver tabla 7.1). Esto equivale decir a un módulo de mismo material. Se sugiere un valor de 0.35 (ver tabla 7.1). Esto equivale decir a un módulo de elasticidad de 1869 Mpa o su equivalente a 18966 kg/cm

elasticidad de 1869 Mpa o su equivalente a 18966 kg/cm22

El sistema de diseño AASHTO, calcula el espesor del recubrimiento requerido para proporcionar El sistema de diseño AASHTO, calcula el espesor del recubrimiento requerido para proporcionar una vida d

una vida de servicio de e servicio de 10 años, que 10 años, que satisface los criterios satisface los criterios elásticos elásticos de diseño de diseño a la a la tensión y tensión y lala deformación.

deformación.

El diseño de la sobrecapa para un pavimento flexible existente, esencialmente es la misma que El diseño de la sobrecapa para un pavimento flexible existente, esencialmente es la misma que para un diseño de pavimento nuevo. El pavimento flexible existente es caracterizado asignando los para un diseño de pavimento nuevo. El pavimento flexible existente es caracterizado asignando los espesores apropiados y módulos de las capas existentes.

.. 2525

Tabla 2.

Tabla 2. Coeficientes estrucCoeficientes estructurales sugeridos para materiales de pavimentos en servicio con rodadura asfáltiturales sugeridos para materiales de pavimentos en servicio con rodadura asfáltica.ca.

De acuerdo con el objetivo planteado, el diseño estructural de la alternativa seleccionada debería De acuerdo con el objetivo planteado, el diseño estructural de la alternativa seleccionada debería abarcar un periodo de vida útil no menor de 10 años y capaz de soportar las exigencias de tráfico abarcar un periodo de vida útil no menor de 10 años y capaz de soportar las exigencias de tráfico que le implican al proyectarse durante este tiempo de operación.

que le implican al proyectarse durante este tiempo de operación.

8.1.1.1

8.1.1.1 Determinación del Determinación del número estructural número estructural requerido.requerido.

Las variables de entrada son: Las variables de entrada son:



 Tránsito estimado, WTránsito estimado, W1818..



 Confiabilidad, R, la cual asume que todos los valores de entrada son promedios.Confiabilidad, R, la cual asume que todos los valores de entrada son promedios. 

I  I  I 

I N N N N G G G E G E E E N N I N N I I I E E E E R R R O R O S O O S S C S C C I C I I V I V I V V I I L I L L E L E E E S S S S 

Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Diseño estructural del pavimento. Municipio de Itaguí. Calle 87 – El Ajizal – Calle 36 

Calle 87 – El Ajizal – Calle 36 

.. CAMI CAMI 26 26 

 Módulo resiliente de la subrasante, MR.Módulo resiliente de la subrasante, MR. 

 Pérdida de serviciabilidad de diseño,Pérdida de serviciabilidad de diseño, PSI.PSI.

Ecuación 8.1 Ecuación 8.1

Donde: Donde: W

W1818: Número predicho de repeticiones de ejes equivalentes de carga de 18 kips (80 kN).: Número predicho de repeticiones de ejes equivalentes de carga de 18 kips (80 kN). Z

ZRR: Desviación normal estándar. (ver tabla 4 y 5): Desviación normal estándar. (ver tabla 4 y 5) S

S00: : Error estándar combinado Error estándar combinado de la de la predicción del tránsito y predicción del tránsito y la predicción la predicción del desempeño.del desempeño. 

PSIPSI: Diferencia entre el índice de diseño inicial de serviciabilidad, p: Diferencia entre el índice de diseño inicial de serviciabilidad, p00, y el , y el índice de diseño índice de diseño final definal de

serviciabilidad, pt. (ver criterio de desempeño). serviciabilidad, pt. (ver criterio de desempeño). M

MRR: Módulo resiliente (psi).: Módulo resiliente (psi). SN

SN es igual al número estructural indicativo del espesor total requerido de pavimento:es igual al número estructural indicativo del espesor total requerido de pavimento: En la gráfico 10 se

En la gráfico 10 se presenta el nomograma de diseño para presenta el nomograma de diseño para resolver la Ecuación 8.1 resolver la Ecuación 8.1 y obtener ely obtener el número estructural

número estructural SNef SNef ..

Gráfico 12.

Gráfico 12. Nomograma de diseño para pavimentos flexibles. MétNomograma de diseño para pavimentos flexibles. Método AASHTO 93.odo AASHTO 93.

Tabla 3.