Pav. Aashto 93 Eduar

(1)

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

TEMA:

Diseño de Pavimentos

CURSO:

Diseño Moderno de Pavimentos.

ALUMNO:

Díaz Astochado, Eduar.

PROFESOR:

Ing. Javier Oliver Mendoza Rivera.

CICLO:

IX Noveno.

2012

(2)

TRABAJO FINAL DE DISEÑO DE P

TRABAJO FINAL DE DISEÑO DE PAVIMENTOS MODERNOSAVIMENTOS MODERNOS 1.

1. PAVIMENTOS FLEXIBPAVIMENTOS FLEXIBLES:LES: a.

a. Efectuar diseños equEfectuar diseños equivalentes de pavimenivalentes de pavimentos a 25 Años para unatos a 25 Años para una carretera utilizando el método mecanistico. Utilizar el método AASHTO carretera utilizando el método mecanistico. Utilizar el método AASHTO 93 para el pre-diseño.

93 para el pre-diseño. CBR

CBR sub sub rasante rasante = = A%A% CBR

CBR base base = = 100%100% CBR

CBR sub sub base base = = 40%40%

Verificar el diseño con método mecanisti

Verificar el diseño con método mecanistico utilizando criterios de falla.co utilizando criterios de falla.

El alumno deberá sustentar y referenciar los parámetros que utilice en El alumno deberá sustentar y referenciar los parámetros que utilice en los diseños.

los diseños.

La respuesta es la elección de la estructura de pavimento recomendada La respuesta es la elección de la estructura de pavimento recomendada debidamente sustentada.

debidamente sustentada. b.

b. Realice con Realice con los mismos los mismos datos asumiendatos asumiendo profundidadedo profundidades de rigids de rigidez elez el diseño de pavimentos rígidos y haga un análisis comparativo con el diseño de pavimentos rígidos y haga un análisis comparativo con el pavimento flexible diseñado.

pavimento flexible diseñado. c.

c. Realice un análisis de sRealice un análisis de sensibilidad a su diseño aensibilidad a su diseño asumiendo unasumiendo una incertidumbre de +/- 25% en la predicción del ESAL. Y +/- 25% del CBR incertidumbre de +/- 25% en la predicción del ESAL. Y +/- 25% del CBR de la Sub Rasante.

de la Sub Rasante. d.

d. Evalué como varía eEvalué como varía el espesor de la bl espesor de la base granular calculaase granular calculado parado para diferentes valores de CBR de la Sub Rasante, a partir de que valores de diferentes valores de CBR de la Sub Rasante, a partir de que valores de CBR no es incidente el aumento del espesor, haga una gráfica para 15, CBR no es incidente el aumento del espesor, haga una gráfica para 15, 20, 25 años de periodo de

20, 25 años de periodo de diseño.diseño. e.

e. Según su Según su análisis oanálisis obtenido, graficar btenido, graficar y diseñar y diseñar una secciuna sección típica ón típica de sude su pavimento

pavimento f.

f. Ahora que Ahora que tiene stiene su diseño u diseño de pde pavimento, avimento, que que otros factores otros factores deberádeberá tomar en cuenta antes de preparar el Expediente Técnico para la tomar en cuenta antes de preparar el Expediente Técnico para la ejecución de obra. ejecución de obra. GRUPO GRUPO 0606 ESAL ESAL 4.8 x 104.8 x 10 CBR de la Sub rasante CBR de la Sub rasante 12 %12 % Zona

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TRABAJO FINAL DE DISEÑO DE P

TRABAJO FINAL DE DISEÑO DE PAVIMENTOS MODERNOSAVIMENTOS MODERNOS 1.

1. PAVIMENTOS FLEXIBPAVIMENTOS FLEXIBLES:LES: a.

a. Efectuar diseños equEfectuar diseños equivalentes de pavimenivalentes de pavimentos a 25 Años para unatos a 25 Años para una carretera utilizando el método mecanistico. Utilizar el método AASHTO carretera utilizando el método mecanistico. Utilizar el método AASHTO 93 para el pre-diseño.

93 para el pre-diseño. CBR

CBR sub sub rasante rasante = = A%A% CBR

CBR base base = = 100%100% CBR

CBR sub sub base base = = 40%40%

Verificar el diseño con método mecanisti

Verificar el diseño con método mecanistico utilizando criterios de falla.co utilizando criterios de falla.

El alumno deberá sustentar y referenciar los parámetros que utilice en El alumno deberá sustentar y referenciar los parámetros que utilice en los diseños.

los diseños.

La respuesta es la elección de la estructura de pavimento recomendada La respuesta es la elección de la estructura de pavimento recomendada debidamente sustentada.

debidamente sustentada. b.

b. Realice con Realice con los mismos los mismos datos asumiendatos asumiendo profundidadedo profundidades de rigids de rigidez elez el diseño de pavimentos rígidos y haga un análisis comparativo con el diseño de pavimentos rígidos y haga un análisis comparativo con el pavimento flexible diseñado.

pavimento flexible diseñado. c.

c. Realice un análisis de sRealice un análisis de sensibilidad a su diseño aensibilidad a su diseño asumiendo unasumiendo una incertidumbre de +/- 25% en la predicción del ESAL. Y +/- 25% del CBR incertidumbre de +/- 25% en la predicción del ESAL. Y +/- 25% del CBR de la Sub Rasante.

de la Sub Rasante. d.

d. Evalué como varía eEvalué como varía el espesor de la bl espesor de la base granular calculaase granular calculado parado para diferentes valores de CBR de la Sub Rasante, a partir de que valores de diferentes valores de CBR de la Sub Rasante, a partir de que valores de CBR no es incidente el aumento del espesor, haga una gráfica para 15, CBR no es incidente el aumento del espesor, haga una gráfica para 15, 20, 25 años de periodo de

20, 25 años de periodo de diseño.diseño. e.

e. Según su Según su análisis oanálisis obtenido, graficar btenido, graficar y diseñar y diseñar una secciuna sección típica ón típica de sude su pavimento

pavimento f.

f. Ahora que Ahora que tiene stiene su diseño u diseño de pde pavimento, avimento, que que otros factores otros factores deberádeberá tomar en cuenta antes de preparar el Expediente Técnico para la tomar en cuenta antes de preparar el Expediente Técnico para la ejecución de obra. ejecución de obra. GRUPO GRUPO 0606 ESAL ESAL 4.8 x 104.8 x 10 CBR de la Sub rasante CBR de la Sub rasante 12 %12 % Zona

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RESPUESTA DE LA PREGUNTA 1 - a

A.

A. HALLANDO HALLANDO EL MODULO EL MODULO RESILIENTE RESILIENTE DE DE LA SULA SUBRASANTEBRASANTE

1.

1. Parámetros Parámetros de de diseñodiseño – – Modulo ResilientModulo Resiliente e efectivo de efectivo de la Sub la Sub Rasante:Rasante:

Mr = 1500*CB

Mr = 1500*CBR R (Suelos Fin(Suelos Finos con Cos con CBR < 10%)BR < 10%) AashtoAashto ….…….…II

Mr =

Mr = 4326*lnCBR + 4326*lnCBR + 241 241 (Suelos g(Suelos granulares)ranulares) AashtoAashto ..……II……II

Mr= 1500*CBR

Mr= 1500*CBR ( Para ( Para CBR < CBR < 7.2% )7.2% ) VenezuelaVenezuela ..……III……III

Mr = 3000*CBR

Mr = 3000*CBR0.650.65 ( Para CBR de 7.2% a 20% )( Para CBR de 7.2% a 20% )SudáfricaSudáfrica ..……IV……IV

2.

2. Por Por dato dato del del ejercicio, ejercicio, tenemos:tenemos:

CBR de la sub rasante: 12% CBR de la sub rasante: 12% Zona: Sierra

Zona: Sierra

Entonces, utilizaremos la fórmula de la ecuación (II) Entonces, utilizaremos la fórmula de la ecuación (II) Mr =

Mr = 4326*lnCBR + 4326*lnCBR + 241 241 (Suelos gra(Suelos granulares)nulares) AashtoAashto Mr = 4326*ln(12) + 241

Mr = 4326*ln(12) + 241 Mr = 10,990.71 PSI Mr = 10,990.71 PSI

También, utilizaremos la fórmula de la ecuación (IV) También, utilizaremos la fórmula de la ecuación (IV) Mr= 3000*CBR

Mr= 3000*CBR0.650.65 (Para CBR de 7.2% a 20%)(Para CBR de 7.2% a 20%) SudáfricaSudáfrica Mr= 3000* 12

Mr= 3000* 120.650.65 Mr = 15,086.52 PSI. Mr = 15,086.52 PSI.

El Modulo Resiliente de la

(5)

B. DISEÑO DE MODULO RESILIENTE PARA SUB RASANTE:

(6)

C. HALLANDO EL COEFICIENTE DE LA CAPAa1:

 HMA (Mezcla Asfáltica Convencional)

M

R

= 450,000 PSI

. (como mínimo)  Entonces, obtenemos el valor de

a

1

=

o.44 pulg

.

(7)

D. HALLANDO EL COEFICIENTE DE LA CAPA a2:

 CBR de la Base 100%  Entonces, obtenemos :

a

2

= o.14 pulg.

(8)

E. HALLANDO EL COEFICIENTE DE LA CAPA a3:

 CBR de la Sub Base 40%  Entonces, obtenemos :

a

3 = o.114pulg.

M

R

= 17,000 PSI

(9)

F. PERIODO DE DISEÑO: 25 Años

Como el periodo de diseño es de 25 años, entonces según la tabla se clasificaría como Vías rurales con alto volumen

G. FACTOR DE CONFIABILIDAD (R):

Valores de Confiabilidad recomendados por AASHTO 1993 Clasificación Funcional Nivel Recomendado de Confiabilidad

Urbano Rural Autopistas 85 - 99,9 85 - 99,9 Arterias Principales 80 - 99 75 - 95

Colectoras 80 - 95 75 - 95 Locales 50 - 80 50 - 80

Como se clasifico la Vía Rural de Autopistas, entonces tomaremos el valor de R = 96%

Valores de desviación estándar normal de acuerdo a la confiabilidad Condiciones de Carreteras Período de Análisis

Vías urbanas con alto volumen 30 - 50 Vías rurales con alto volumen 20 - 50 Pavimentadas con bajo volumen 15 - 25 Superficie granular con bajo volumen 10 - 20

Confiabilidad (R%) Desviación Estándar _{Normal (Z}

R) 50% - 0.000 60% - 0.253 70% - 0.524 75% - 0.674 80% - 0.842 85% - 1.036 90% - 1.282 91% - 1.341 92% - 1.405 93% - 1.476 94% - 1.555 95% - 1.645 96% - 1.751 97% - 1.881 98% - 2.054 99% - 2.326 99.9% - 3.090 99.99% - 3.719

(10)

Como R = 96%, obtenemos de la tabla

Z

R

= -1,751

H. DESVIACION ESTADAR TOTAL (SO):

AASHTO recomienda adoptar para pavimento flexible valores entre (0.40 – 0.50); el MTC recomienda el

valor de 0.45

I. PÉRDIDA DE SERVICIABILIDAD (PSI):

Serviciabilidad Inicial (p0) = 4.5 a 3.8 Pérdida de Serviciabilidad Serviciabilidad Final (pt)= 3.0, 2.5, 2.0 Se recomienda utilizar p0 = 4.5 y pt =2.5 PSI = p0- pt PSI = 4.5 –2.5



PSI = 2

J. COEFICIENTE DE DRENAJE(mi):

CALIDAD DEL DRENAJE AGUA ELIMINADA EN

Excelente 2 Horas

Bueno 1 Día

Regular 1 Semana

Malo 1 Mes

Muy malo Agua no drena

 Condición de Drenaje:

Estuvo saturado 2 días; entonces la calidad de drenaje es:

Bueno (2/7)*100% = 28.57%

Coeficiente de Drenaje de bases y sub base granulares: CALIDAD

DEL DRENAJE

% del tiempo que la estructura del pavimento está expuesta a niveles de humedad próximas a la saturación. < 1% 1 - 5% 5 - 25% > 25% Excelente 1.40 - 1.35 1.35 - 1.30 1.30 - 1.20 1.20 Bueno 1.35 - 1.25 1.25 - 1.15 1.15 - 1.00 1.00 Regular 1.25 - 1.15 1.15 - 1.05 1.00 - 0.80 0.80 Malo 1.15 - 1.05 1.05 - 0.80 0.80 - 0.60 0.60 Muy malo 1.05 - 0.95 0.95 - 0.75 0.75 - 0.40 0.40

Entonces el coeficiente de drenaje, tanto para la

Base y Sub Base es:

(11)

m

2

= m

3

= 1.00

K. ESPESORES MINIMOS (AASHTO 1993)

Según el ESAL = 48,000,000 Obtengo los siguientes espesores :

ESAL, Trafico Concreto Asfaltico_(Pulg) Base Granular _(Pulg)

< 50,000 1.0 4.0 50,001 - 150,000 2.0 4.0 150,001 - 500,000 2.5 4.0 500,001 - 2, 000, 000 3.0 6.0 2,000,001 - 7, 000, 000 3.5 6.0 > 7,000,000 4.0 6.0

L. RESUMEN DE LOS PARAMETROS DE DISEÑO OBTENIDOS: VÍA RURAL CON ALTO VOLUMEN

ESAL (W18) 4.8 x 10

7

Confiabilidad (R%) 96%

Desviación Estándar Normal (ZR) -1.751

Desviación Estándar Total (S0) 0.45

Serviciabilidad Inicial (p0) 4.5

Serviciabilidad Final (pt) 2.5

Pérdida de Serviciabilidad (PSI) 2.0

CAPA CBR (%) MR (PSI) Coeficiente de Capa (ai) Coeficiente de drenaje (mi) Carpeta Asfáltica 450,000 a1= 0.44 Base 10 30,000 a2= 0.14 m2 =1.00 Sub base 40 17,000 a3= 0.12 m3 =1.00 Subrasante 12 10,990.71

(12)

La mejor opción sería la alternativa 2

En la siguiente tabla podemos comparar los espesores mínimos recomendados por el AASTHO 93 y ver el más económico y cumpla con las deformaciones y deflexiones del paquete estructural del pavimento flexible.

M. CONVERSION DE LOS MODULOS RESILIENTES DE PSI A KG/CM2 Módulo Resiliente PSI Kg/cm2

(13)

Verificando la Primera Alternativa

 Falla por Fatiga: et= - 309x10-6(Tracción)

Base 30,000 2,109.70

Sub Base 17,000 1,195.50 Sub Rasante 10,990.71 772.91

(14)

(15)

Verificando la Segunda Alternativa

 Falla por Fatiga: e_t= - 210x10-6(Tracción)

(16)

Entonces el diseño no cumple: falla por tracción y no falla por compresión.

(17)

Como se aprecia los resultados obtenidos en el Software WINDEPAV, el cálculo de los esfuerzos y deformaciones máximas.

El esfuerzo horizontal en el fondo de la capa asfáltica inferior es excesivo depende de la deformación horizontal de tensión que se produce en la interface de la fibra inferior de la Carpeta Asfáltica y la fibra superior de la Base Granular denominada Falla por Fatiga (TRACCIÓN) εt, este dato obtenido del software y

es verificado por el A n áli s is De D año Po r F at ig a y no cumple con estos

espesores para tal carga de tráfico.

La Falla por ahuellamiento o deformación permanente (COMPRESIÓN) ocurre en la superficie del pavimento debido a la sobrecarga de la subrasante, si el esfuerzo vertical de compresión sobre dicha capa es excesivo deformación vertical de compresión en la superficie de la capa subrasante (εz) y también es

verificado por el A n ális is De Daño Po r Def or m ac ión Per m ane n te y cumple

Los esfuerzos verticales a cualquier profundidad se reducen al aumentar la velocidad de aplicación de la carga.

Se establece el criterio de agregar una base estabilizada con cemento para satisfacer el diseño de pavimento por la Falla a Tracción.

(18)

UTILIZANDO BASE ESTABILIZADA

44 000 kg/cm2 x 14.22 = 625 680 = 6.3 x 105 →

a

2= .165

Módulo Resiliente PSI Kg/cm2 Carpeta asfáltica 450,000 31,645.57 Base Estabilizada 625,680 44,000

Base 30,000 2,109.70

(19)

Verificando la Primera y Segunda Alternativa con Base Estabilizada

(20)

Entonces el diseño cumple por tracción y por compresión, se establece criterios aceptables para el desempeño del pavimento del periodo de diseño (niveles aceptables de Fatiga y Deformación p e r m a n e n t e ).

(21)

RESPUESTA DE LA PREGUNTA 1 - b

A. PARAMETROS DE DISEÑO:

Calcular el modulo de rigidez para un pavimento Rígido Asumir el espesor de Sub Base de 15 cm (6 Pulg.) y La superficie rígida a nivel de la Subrasante se encuentra a 12 pies.

ESAL (W18) 4.8 x 107

F’C 280 Kg/cm

Coeficiente de Transferencia de carga (J) 3.2

CAPA CBR (%) MR (PSI) Profundidad Coeficiente de drenaje (Cd) Sub base 40 17,000 15 cm. 1.00 Subrasante 12 10,990.71

(22)

K = 520 pci

B. MODULO DE ELASTICIDAD DEL CONCRETO (EC) EC = 57,000 ( F’C)0.5

EC = 57,000 ( 280*14.22)0.5

EC = 3,596,695.48 PSI

C. MODULO DE ROTURA DEL CONCRETO (MR) MR = 9 * (F’C)0.5

MR = 9 * (240*14.22)0.5 MR = 567.90 PSI

(23)

(24)

D. ANALISIS COMPARATIVO ENTRE EL PAVIMENTO FLEXIBLE Y PAVIMENTO RIGIDO

Para poder escoger cual de las alternativas es la más adecuada se debe tener en cuenta el costo de cada una de las capas involucradas en diseño estructural del pavimento y se podría elegir la de menor costo y por ende que cumpla el Método Empírico (AASHTO 1993), donde Su criterio de falla es el índice de servicio final(pt), Falla del pavimento es función del número estructural y el Método Empírico- Mecanistico (AASHTO 2002), generalmente, se reconocen dos tipos de criterios de falla de los pavimentos asfálticos: uno relacionado con el agrietamiento por fatiga y el otro con el inicio del ahuellamiento en la subrasante. Un tercer criterio (deflexión) se usa en aplicaciones específicas. El agrietamiento por fatiga (Tracción ) (εt), se desarrolla bajo cargas repetidas

si el esfuerzo horizontal en el fondo de la capa asfáltica inferior es excesivo depende de la deformación horizontal de tensión en la fibra inferior de las capas asfálticas

El ahuellamiento o deformación permanente (Compresión ) (εz), ocurre en la

superficie del pavimento debido a la sobrecarga de la subrasante, si el esfuerzo vertical de compresión sobre dicha capa es excesivo deformación vertical de compresión en la superficie de la capa subrasante

Los pavimentos flexibles se utilizan principalmente en las principales autopistas y aeropuertos, en zonas de operación de vehículos pesados, deben estar diseñadas para soportar cargas de tráfico y evitar fallas por fatiga del pavimento debido a las cargas repetidas, además se debe considerar el efecto del gradiente térmico que generan esfuerzos de tracción que puede ocasionar

la Falla del Concreto por su Baja Resistencia a la Tensión , este problema

es controlado con la elección adecuada de las dimensiones de la losas, se considera la colocación de refuerzo para controlar las fisuras y espaciamiento de grietas, mediante el diseño Mecanistico de transferencia de carga en la juntas.

(25)

RESPUESTA DE LA PREGUNTA 1 - c

+ 25 % ESAL

A. RESUMEN DE LOS PARAMETROS DE DISEÑO: VÍA RURAL CON ALTO VOLUMEN

ESAL (W18) 6 x 10

Confiabilidad (R%) 96 %

ESAL 4.8 x 10 = 48,000,000 + 25 % = 6 x 10 = 60,000,000 CAPA CBR (%) MR (PSI) Coeficiente de Capa (ai) Coeficiente de drenaje (mi) Carpeta Asfáltica 450,000 a1= 0.44 Base 100 30,000 a2= 0.14 m2=1.00 Sub base 40 17,000 a3= 0.12 m3=1.00 Subrasante 12 10,990.71

(26)

B. CONVERSION DE LOS MODULOS RESILIENTES DE PSI A KG/CM2 Módulo Resiliente PSI Kg/cm2

Carpeta asfáltica 450,000 31,645.57

Base 30,000 2,109.70

(27)

(28)

(29)

Entonces el diseño no cumple: falla por tracción y no falla por compresión

(30)

UTILIZANDO BASE ESTABILIZADA

44 000 kg/cm2 x 14.22 = 625 680 = 6.3 x 105 →

a

2= .165

Base 30,000 2,109.70

(31)

(32)

(33)

- 25 % ESAL

A. RESUMEN DE LOS PARAMETROS DE DISEÑO: VÍA RURAL CON ALTO VOLUMEN

ESAL (W18) 3.6 x 10

ESAL 4.8 x 107 = 48,000,000 - 25 % = 3.6 x 107 = 36,000,000 CAPA CBR (%) MR (PSI) Coeficiente de Capa (ai) Coeficiente de drenaje (mi) Carpeta Asfáltica 450,000 a1= 0.44 Base 100% 30,000 a2= 0.14 m2=1.00 Sub base 40% 17,000 a3= 0.12 m3=1.00 Subrasante 12% 10,990.71

(34)

B. CONVERSION DE LOS MODULOS RESILIENTES DE PSI A KG/CM2 Módulo Resiliente PSI Kg/cm2

Base 30,000 2,109.70

(35)

(36)

(37)

(38)

UTILIZANDO BASE ESTABILIZADA

44 000 kg/cm2 x 14.22 = 625 680 = 6.3 x 105 →

a

2= .165

Base 30,000 2,109.70

(39)

(40)

(41)

+ 25 % CBR

A. HALLANDO EL MODULO RESILIENTE DE LA SUBRASANTE

1. Parámetros de diseño – Modulo Resiliente efectivo de la Sub Rasante: Mr = 1500*CBR (Suelos Finos con CBR < 10%) Aashto ….…I

Mr = 4326*lnCBR + 241 (Suelos granulares) Aashto .……II

Mr= 1500*CBR ( Para CBR < 7.2% ) Venezuela .……III

Mr = 3000*CBR . ( Para CBR de 7.2% a 20% )Sudáfrica .……IV

2. Por dato del ejercicio, tenemos: CBR de la sub rasante: 15% Zona: Sierra

Entonces, utilizaremos la fórmula de la ecuación (II) Mr = 4326*lnCBR + 241 (Suelos granulares) Aashto Mr = 4326*ln(15) + 241

Mr = 11,956.03 PSI

También, utilizaremos la fórmula de la ecuación (IV)

Mr= 3000*CBR0.65 (Para CBR de 7.2% a 20%)Sudáfrica Mr= 3000* 150.65

Mr = 17,441.37 PSI.

El Modulo Resiliente de la Sub Rasante es:

11,956.03 PSI

. CBR de la Sub rasante 12 % el + 25 % = 15 %

(42)

B. DISEÑO DE MODULO RESILIENTE PARA SUB RASANTE:

(43)

C. RESUMEN DE LOS PARAMETROS DE DISEÑO: VÍA RURAL CON ALTO VOLUMEN

ESAL (W18) 4.8 x 107

CAPA CBR (%) MR (PSI) Coeficiente de Capa (ai) Coeficiente de drenaje (mi) Carpeta Asfáltica 450,000 a1= 0.44 Base 100 30,000 a2= 0.14 m2 = 1.00 Sub base 40 17,000 a3= 0.12 m3 = 1.00 Subrasante 15 11,956.03

(44)

D. CONVERSION DE LOS MODULOS RESILIENTES DE PSI A KG/CM2 Módulo Resiliente PSI Kg/cm2

Base 30,000 2,109.70

(45)

(46)

(47)

(48)

UTILIZANDO BASE ESTABILIZADA

43 000 kg/cm2 x 14.22 = 611 460 = 6.1 x 105 →

a

2= .156

Base 30,000 2,109.70

(49)

(50)

(51)

- 25 % CBR

A.

A. HALLANDO HALLANDO EL MODULO EL MODULO RESILIENTE RESILIENTE DE DE LA SULA SUBRASANTEBRASANTE

1.

1. Parámetros Parámetros de de diseñodiseño – – Modulo ResilientModulo Resiliente e efectivo de efectivo de la Sub la Sub Rasante:Rasante: Mr = 1500*CB

Mr = 1500*CBR R (Suelos Fin(Suelos Finos con Cos con CBR < 10%)BR < 10%) AashtoAashto ….…….…II

Mr =

Mr = 4326*lnCBR + 4326*lnCBR + 241 241 (Suelos g(Suelos granulares)ranulares) AashtoAashto ..……II……II

Mr= 1500*CBR

Mr= 1500*CBR ( Para ( Para CBR < CBR < 7.2% )7.2% ) VenezuelaVenezuela ..……III……III

Mr = 3000*CBR

Mr = 3000*CBR .. ( Para CBR de 7.2% a 20% )( Para CBR de 7.2% a 20% )SudáfricaSudáfrica ..……IV……IV

2.

2. Por Por dato dato del del ejercicio, ejercicio, tenemos:tenemos:

CBR de la sub rasante: 9 % CBR de la sub rasante: 9 % Zona: Sierra

Zona: Sierra

Entonces, utilizaremos la fórmula de la

Entonces, utilizaremos la fórmula de la ecuación (I)ecuación (I) Mr = 1500*CBR

Mr = 1500*CBR (Suelos Finos (Suelos Finos con CBR con CBR < 10%)< 10%) AashtoAashto Mr = 1500* 9

Mr = 1500* 9 Mr = 13,500 PSI Mr = 13,500 PSI

Entonces, utilizaremos la fórmula de la ecuación (II) Entonces, utilizaremos la fórmula de la ecuación (II) Mr =

Mr = 4326*lnCBR + 4326*lnCBR + 241 241 (Suelos gra(Suelos granulares)nulares) AashtoAashto Mr = 4326*ln(9) + 241

Mr = 4326*ln(9) + 241 Mr = 9,746.19 PSI Mr = 9,746.19 PSI

También, utilizaremos la fórmula de la ecuación (IV) También, utilizaremos la fórmula de la ecuación (IV) Mr = 3000*CBR

Mr = 3000*CBR0.650.65 (Para CBR de 7.2% a 20%)(Para CBR de 7.2% a 20%) SudáfricaSudáfrica Mr = 3000* 9

Mr = 3000* 90.650.65 Mr = 12,513.50 PSI. Mr = 12,513.50 PSI.

El Modulo Resiliente de la

El Modulo Resiliente de la Sub Rasante es:Sub Rasante es:

9,746.19 PSI

.. CBR

(52)

B.

B. DISEÑO DE DISEÑO DE MODULO MODULO RESILIENTE RESILIENTE PARA PARA SUB RASUB RASANTE:SANTE:

Entonces obtenemos:

(53)

C.

C. RESUMEN RESUMEN DE DE LOS LOS PARAMETROS PARAMETROS DE DE DISEÑO:DISEÑO:

VÍA RURAL CON ALTO VOLUMEN VÍA RURAL CON ALTO VOLUMEN

ESAL (W

ESAL (W1818) ) 4.8 4.8 x x 101077

Confiabilidad

Confiabilidad (R%) (R%) 96%96% Desviación Estándar Normal (Z

Desviación Estándar Normal (ZRR) ) -1.751-1.751

Desviación Estándar Total (S

Desviación Estándar Total (S00) ) 0.450.45

Serviciabilidad Inicial (p

Serviciabilidad Inicial (p00) ) 4.54.5

Serviciabilidad Final (p

Serviciabilidad Final (ptt) ) 2.52.5

Pérdida de Serviciabilidad (

Pérdida de Serviciabilidad (PSI)PSI) 2.02.0

CAPA CAPA CBRCBR (%) (%) MMRR (PSI)(PSI) Coeficiente Coeficiente de Capa de Capa (ai) (ai) Coeficiente Coeficiente de drenaje de drenaje (mi) (mi) Carpeta

Carpeta Asfáltica Asfáltica 450,000 450,000 aa11= 0.44= 0.44

Base

Base 100 100 30,000 30,000 aa22= = 0.14 0.14 mm22 = 1.00= 1.00

Sub

Sub base base 40 40 17,000 17,000 aa33= = 0.12 0.12 mm33 = 1.00= 1.00

Subrasante

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D. CONVERSION DE LOS MODULOS RESILIENTES DE PSI A KG/CM2 Módulo Resiliente PSI Kg/cm2

Base 30,000 2,109.70

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(56)

(57)

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UTILIZANDO BASE ESTABILIZADA

44 000 kg/cm2 x 14.22 = 625 680 = 6.3 x 105 →

a

2= .165

Base 30,000 2,109.70

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(61)

(62)

Evalué como varía el espesor de la base granular calculado para diferentes valores de CBR de la Sub Rasante, a partir de que valores de CBR no es incidente el aumento del espesor, haga una gráfica para 15, 20, 25 años de periodo de diseño. Asumir tasa de crecimiento r=3.5%

Datos: n = 25 años r = 3.5% ESAL = 4.8x107  solución  ( )  __   (__₎ _ _            ()    F  _ _   _           _ _{   }      _ _  _ _    _  _{} n = 20 años  ( )  __   (__₎ _ _            ()      _ _  _ _    _ _ _{} n = 15 años  ( )  __   (__₎ _ _          ()      _ _ _ _    _ _ _{}

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RESPUESTA DE LA PREGUNTA 1 - e

El diseño de pavimento flexible que acontinuacion se describe en la sección típica satisface los cricterios de desempeño (niveles aceptables de Fatiga y Deformación permanente ), se considera viables desde el punto de vista E s t r u c t u r a l y F u n c i o n a l y puede ser más considerado para otras

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RESPUESTA DE LA PREGUNTA 1 - f

Los pavimentos son diseñados para obtener en forma económica un buen comportamiento durante una larga vida de servicio. Diversos factores deben analizarse para obtener el diseño del más bajo costo anual. Estos factores son: - Tránsito considerando las cargas por eje o rueda y su frecuencia

- Resistencia de los materiales - Subrasante

- Drenaje

- Acción de las heladas (clima) - Vida útil para el diseño

- Influencia del tránsito en la aplicación de las cargas en pavimentos La caracterización de las solicitaciones producidas por el tránsito sobre una infraestructura carretera es bastante compleja, debido no sólo a la variabilidad de los distintos vehículos existentes, sino también a las interacciones vehículo-pavimento que producen fenómenos con solicitaciones adicionales a las propias cargas estáticas del tránsito.

- Naturaleza cíclica de las cargas que actúan en un pavimento

El diseño, análisis y evaluación estructural de las condiciones de los pavimentos comúnmente se basan en el análisis de la teoría elástica multicapas; este acercamiento ofrece la posibilidad de una solución racional al problema de diseño. El éxito de esta aproximación depende de la precisión y la manera en que las propiedades de los materiales son evaluadas y utilizadas.

- Estado de esfuerzos que producen las cargas en función de la magnitud y tipología

Los neumáticos de los vehículos se apoyan sobre el pavimento produciendo una huella de forma distinta para cada tipo de neumático, presión de inflado, carga por rueda, velocidad y estado de la superficie. Cuando está en movimiento, además de variar la forma de la huella, aparecen solicitaciones distintas a las verticales, que son las que existen cuando el vehículo esta detenido o con movimiento uniforme

- Velocidad del vehículo y tiempo de solicitación en un punto.

Otro aspecto del vehículo que hay que considerar es la velocidad. Si se utiliza la teoría viscoelástica, la velocidad está directamente relacionada con la duración de la carga. Si se utiliza la teoría elástica, debe seleccionarse adecuadamente el módulo de resiliencia de los materiales para el pavimento, en proporción con la velocidad del vehículo. (Huang,1993)

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- Estudios sobre interacción dinámica vehículo-pavimento

Medición del nivel de impacto sobre el pavimento como función de la velocidad

Para el desarrollo de estas pruebas se utilizó un sensor de impacto de tipo resistivo desarrollado en el Instituto Mexicano del Transporte.

Se llevaron a cabo una serie de pruebas a tres velocidades y tres niveles de carga. La prueba de cada combinación carga - velocidad, fue realizada seis veces, de tal forma que se obtuvo un valor promedio para cada tipo de condiciones.

La Figura 1-12 muestra una señal de salida típica para el dispositivo de impacto, para una velocidad de 50 km/hr y 100% de carga. Los valores de impacto mostrados corresponden, de izquierda a derecha, al eje frontal y a los ejes tándem del tractor y de la plataforma. La Figura 1-13 muestra los valores de impacto relativos para estas pruebas.