45803067.pdf

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

TESISTAS:

Bach. ESTACIN CASANOVA, Oscar Eduardo.

Bach. VALVERDE BALTAZAR, David Osmar.

ASESOR: Ms.Ing. LEON BOBADILLA, Abner Itamar.

NUEVO CHIMBOTE PERU

2012

TESIS PARA OPTAR POR EL TTULO PROFESIONAL DE

INGENIERO CIVIL

APLICACIN DE LA TECNOLOGA DE PAVIMENTO TCP EN

LAS CALLES 56 Y 78 DE LA HABILITACIN URBANA

PASEO DEL MAR NUEVO CHIMBOTE ANCASH PERU



BACHILLERES:

VALVERDE BALTAZAR, OSMAR DAVID

ESTACION CASANOVA, OSCAR EDUARDO

SUSTENTADA Y APROBADA POR EL SIGUIENTE JURADO

EL DA 30 DE JULIO DEL 2012


INGENIERO CIVIL




________________________________

Ing. Julio Rivasplata Daz

Presidente

______________________________________

Ing. Cirilo Lino Olasccuaga Cruzado

Integrante

________________________________

Ms. Ing. Abner Len Bobadilla

Secretario



REVISADO POR:

___________________________________________

Ms.Ing. Len Bobadilla, Abner Itamar

ASESOR


INGENIERO CIVIL




UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA E.A.P. INGENIERA CIVIL

TESIS: APLICACIN DE LA TECNOLOGA DE PAVIMENTO TCP EN LAS CALLES 56 Y 78 DE LA HABILITACIN URBANA PASEO DEL MAR NUEVO CHIMBOTE ANCASH PERU

Bach. Estacin Casanova, Oscar Eduardo Bach. Valverde Baltazar, Osmar David

3

DEDICATORIA

A DIOS, quien me gua con su luz y verdad y est presente en

todos los pasos de mi vida.

A mi Madre Adriana Baltazar, por estar siempre presente con ese

amor incomparable, sabios consejos, abnegada labor y ensearme a

valorar todas las cosas que se logran en la vida. A mi Padre David,

porque de ti aprend a diferenciar las cosas buenas de las malas, y

que no todo es fcil en la vida.

A mis hermanas Roco y Sheyla y a mi sobrino Nicols; por esa

unidad, por su cario, por ese apoyo incondicional y por ser

tambin mis motivos para seguir adelante.

A mis entraables Amigos, Mixuri, Julio, Marios, Oscar, por

esos desvelos, paciencia y el apoyo frente a las adversidades, por

esa amistad, la cual no puedo definir, pero s intuir su grandeza.

OSMAR DAVID




4

DEDICATORIA

A DIOS, por regalarme la vida y por guiarme en cada paso que doy

en ella.

A mi Madre Mara Isabel, por cuidar de m desde que estuve en su

vientre, por dedicarme su vida entera, por estar siempre a mi lado,

porque de nio me llevaste de la mano y porque te mereces muchas

alegras, te amo mucho Mam. A mi Padre Juan, porque de ti

aprend cosas buenas, por ser como eres y como siempre sers, te

quiero Pap.

A mis hermanos Roco, Karina, Juan Carlos por su cario,

paciencia, y conocimientos que me transmitieron a lo largo de mi

vida.

A todos mis Familiares, Compaeros de Trabajo e Ingenieros,

por las muestras de aprecio y oportunidades brindadas.

OSCAR EDUARDO




5

AGRADECIMIENTO

En forma muy especial agradecemos a Dios, a nuestros padres, hermanos

y familiares; por estar siempre presentes, por ese cario y apoyo

incondicional en todo momento.

A nuestros amigos de ayer, hoy y siempre, por los consejos, la

motivacin y el apoyo que nos brindaron oportunamente para dar un paso

ms en nuestra vida profesional.

A nuestro asesor Ms. Ing. Abner Itamar Len Bobadilla, por su

orientacin y apoyo durante el desarrollo de la presente Tesis.

Al Ing. Victor Ulloa, Supervisor de Control de Calidad de la empresa

DINO, por su gua y apoyo durante el desarrollo de nuestra tesis.

A nuestros Docentes y Secretaria de la Escuela Acadmico Profesional

de Ingeniera Civil, por los conocimientos brindados, dndonos una

formacin tica y profesional.

A todos muchas gracias, pues en el momento en que las palabras no son

suficientes para expresar lo que el alma desea, simplemente queda decir

aquello que por su significado extenso y sin lmites es, GRACIAS.

VALVERDE & ESTACIN




6

INDICE

PG.

INTRODUCCION 10

CAPITULO I: ASPECTOS GENERALES

1.1. ASPECTO INFORMATIVO 12

1.1.1. TITULO 12

1.1.2. TIPO DE INVESTIGACION 12

1.1.3. UBICACIN 12

1.2. PLAN DE INVESTIGACIN 12

1.2.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 12

1.2.2. OBJETIVOS 13

1.2.2.1. OBJETIVO GENERALES: 13

1.2.2.2. OBJETIVOS ESPECFICOS: 13

1.3. HIPOTESIS 14

1.4. VARIABLES 14

1.4.1. VARIABLE INDEPENDIENTE 14

1.4.2. VARIABLE DEPENDIENTE 14

1.5. TIPO DE DISEO 15

1.6. ESTRATEGIA DE TRABAJO 15

1.6.1. MTODO DE ESTUDIO 15

1.6.2. TECNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIN DE

DATOS 17

1.6.3. TECNICAS DE PROCESAMIENTO DE DATOS 17

CAPITULO II: MARCO TEORICO

2.1. PAVIMENTO TIPO TCP

2.1.1 FILOSOFIA DEL DISEO TCP

2.1.2 CONCEPTO DE DISEO DE LOSA CON GEOMETRIA

OPTIMIZADA

19

19

23

2.1.3 CARACTERISTICAS PRINCIPALES DEL DISEO TCP 28

2.2. ESPECIFICACIONES TECNICAS DEL PAVIMENTO TCP 30




7

2.3. MODELACION DE SUELO 43

2.4. MODULO DE RUPTURA 45

2.5. GENERALIDADES DEL PROGRAMA OPTIPAVE 47

2.6. GENERALIDADES DEL METODO AASHTO 93

PAVIMENTOS RIGIDOS 47

2.7. PROCESO CONSTRUCTIVO DEL PAVIMENTO OPTIMIZADO 62

2.8. APLICACIONES DE PAVIMENTO TCP EN DISTINTAS

PARTES DEL MUNDO 70

CAPITULO III: MATERIALES Y METODOS

3.1. DESCRIPCION DEL AREA DE PROYECTO 73

3.2. DISEO REALIZADO EN PROGRAMA OPTIPAVE V 3.23 74

3.3. ANALISIS ESTRUCTURAL DEPAVIMENTO EMPLEADO

EVERFE 2.25 80

3.4. APLICACIN DEL METODO ASHTO 93 84

3.5. ENSAYOS REALIZADOS 85

3.6. EVALUACIN DE DISEO DE MEZCLA 87

3.7. PROTOCOLO DE CALIDAD 90

3.8. EVALUACION ECONMICA 91

CAPITULO IV:RESULTADOS Y DISCUSION

4.1. RESULTADOS 94

4.2. DISCUSION 97

CAPITULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1. CONCLUSIONES 99

5.2. RECOMENDACIONES 101

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 102

ANEXOS 103




8

RESUMEN

Dentro de la poltica de visin de la Habilitacin Urbana Paseo del Mar es

consolidarse como una Urbanizacin ejemplo, uno de los puntos ms importantes

son las vas de comunicacin dentro de sus calles, es por ello que en las Calles 56 y

78 como se muestran en los planos, forman parte de las calles principales de

ingreso a la Habilitacin Urbana, la cual a futuro se proyecta tener concurrencia

continua de trfico vehicular, teniendo dichas consideraciones se implant una

nueva tecnologa de aplicacin de pavimentacin de calles denominado TCP (Thin

Concrete Pavements), puesto que los pavimentos convencionales: rgido y flexible

ante cargas solicitadas de trfico no llegan a cumplir el tiempo de vida til,

generando gastos elevados de mantenimiento a futuro.

El presente Proyecto de investigacin pretende dar a conocer una nueva tecnologa

de aplicacin de pavimento, llamado TCP (Thin Concrete Pavements), en las calles

56 y 78 de la Habilitacin Urbana Paseo del Mar Nuevo Chimbote, las cuales

debern ser capaces de responder solicitaciones de carga por ser vas principales y

las que debern tener mayor tiempo de vida til en comparacin con los

pavimentos convencionales, teniendo en cuenta antecedentes satisfactorios con este

tipo de pavimento, visto que en Nuevo Chimbote y Chimbote se construyen las

pistas con pavimento flexible, muchos de ellos deteriorndose antes de llegar a su

tiempo til de vida.




9

ABSTRACT

Inside of the politicians vision of the Urban Habilitation Paseo del Mar, is

consolidated like an example Urbanization, one of the most important things are the

communications ways at their streets, thats the reason that the streets 56 and 78 as

show in the drawings are part of the main streets entry of the Urban Habilitation,

which have been projected to have continuously concurrency of vehicular traffic,

having these considerations had been implanted a new technology of pavements

application called TCP (Thin Concrete Pavement), as conventional pavement: rigid

and flexible applied to traffic loads, doesnt comply the time of useful life,

generating elevated costs of maintenance.

The present project of investigation pretend give to know a new technology of

pavements application called TCP (Thin Concrete Pavement), at the streets 56 and

78 of the urban habilitation Paseo del Mar Nuevo Chimbote, which should have

the capacity to respond good to loads, because theyre principal roads and they

should have a longer useful life in comparison which conventional pavements,

having as satisfactory antecedents which this type of pavement, as we know in

Chimbote and Nuevo Chimbote, are constructed the roads with flexible pavement,

a lot of these roads is deteriorating before to reach its time of useful life.




10

INTRODUCCION

El inters que involucra por investigar el sistema TCP (Thin Concrete Pavements) a las

empresas se produjo tras el anlisis previo de su tecnologa, la cual consiste en cambiar el

diseo de las losas de pavimento rgido tradicional por unas de geometra optimizada (losa

optimizada), capaces de distribuir mejor la carga y evitar el agrietamiento. Normalmente

las losas de concreto convencional son de 3,0 m de ancho por unos 4.5 m de largo, lo cual

hace posible que varios de los sets de ruedas de un camin se posen en ella al mismo

tiempo, generando as grandes tensiones. Esta circunstancia se evita con el pavimento tipo

TCP, que propone un sistema de losas de dimensiones ms pequeas en que se recibe slo

un set de ruedas simultneamente, lo que hace posible disminuir el espesor de las losas

entre 4 y 10 cm, generando as un ahorro sustancial en materiales y, en consecuencia,

disminuyendo la inversin requerida.

El conocimiento y resultado de esta experiencia confirman que es una solucin vlida en

que en un nuevo proyecto se puede disminuir el espesor de concreto. Indudablemente

resultar ms econmico que un pavimento de concreto tradicional.




11

CAPITULO I

ASPECTOS GENERALES




12

CAPITULO I: ASPECTOS GENERALES

1.1. ASPECTOS INFORMATIVOS

1.1.1. TTULO:


LAS CALLES 56 Y 78 DE LA HABILITACIN URBANA PASEO

DEL MAR NUEVO CHIMBOTE ANCASH PERU

1.1.2. . TIPO DE INVESTIGACIN:

Investigacin Cuasi Experimental

1.1.3. UBICACION:

DISTRITO : NUEVO CHIMBOTE

PROVINCIA : SANTA

DEPARTAMENTO : ANCASH

REGION : ANCASH

1.2. PLAN DE INVESTIGACION

1.2.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:

En Chimbote y Nuevo Chimbote observ que en su mayora las calles

cuentan con un tipo de pavimento flexible, por ser la ms comercial, sin

embargo la mala conformacin de las capas inferiores y mal proceso

constructivo que observ originan el deterioro prematuro de las vas

asfaltadas ante el trnsito, estos problemas a lo largo de la vida til del

pavimento ameritan costos elevados en mantenimiento y reparaciones.




13

Muy pocas zonas dentro de la ciudad se observa la construccin de

pavimento rgido, sin embargo en la Habilitacin Urbana Paseo del Mar, en

las calles 56 y 78 por ser consideradas vas principales dentro de la

Habilitacin Urbana se plante utilizar una nueva tecnologa de pavimento

rgido.

Esta atencin especial a este tipo de pavimento, deber mejorar el

desempeo de la misma y por ende prolongar su tiempo de vida a

comparacin de los pavimentos convencionales.

Es por ello que nos planteamos la siguiente pregunta:

Ser la aplicacin del pavimento tipo TCP (Thin Concrete Pavements)

en la Habilitacin Urbana Paseo del Mar en las calles 56 y 78 la ms

adecuada para ser empleada en la zona en aspectos tcnicos y econmicos

para mejorar su desempeo y prolongar su tiempo de vida?

1.2.2. OBJETIVOS

1.2.2.1. OBJETIVO GENERAL:

Demostrar que la aplicacin de la nueva tecnologa de

Pavimento tipo TCP en las calles 56 y 78 de la Habilitacin

Urbana Paseo del Mar cumplen con los requerimientos tcnicos

y econmicos para tener una duracin mayor.

1.2.2.2. OBJETIVOS ESPECFICOS:

Realizar el estudio de suelos de las calles 56 y 78 de la

Habilitacin Urbana Paseo del Mar.




14

Realizar el diseo de la estructura del Pavimento tipo TCP en las

calles 56 y 78 de la Habilitacin Urbana Paseo del Mar,

empleando el programa de computo OptiPave v2.23.

Realizar el diseo de mezcla, para el concreto a usar en los

Pavimento tipo TCP.

Determinar/calcular el costo y duracin del Pavimento tipo TCP.

1.3. HIPOTESIS:

Si se aplica el tipo de pavimento TCP, entonces se tendr mayor duracin y

menor costo de pavimentacin de las calles 56 y 78 de la Habilitacin

Urbana Paseo del Mar.

1.4. VARIABLES

1.4.1. VARIABLE INDEPENDIENTE

Comportamiento del terreno de fundacin en las calles 56 y 78 de la

Habilitacin Urbana Paseo del Mar.

1.4.2. VARIABLE DEPENDIENTE

Parmetros mnimos para el empleo del pavimento tipo TCP en las calles

56 y 78 de la Habilitacin Paseo del Mar, como lo son estudio de suelos,

diseo de mezcla, y proceso constructivo.

Diseo de la estructura de pavimento tipo TCP.

Costo y duracin de los Pavimento tipo TCP.




15

1.5. TIPO DE DISEO

Diseo Cuasi-experimental.

G : X O

Donde:

G: Habilitacin Urbana Paseo del Mar.

O: Alternativa de aplicacin de pavimento de alto trnsito dentro de la

ciudad de Nuevo Chimbote o Chimbote.

X: Parmetros mnimos para el empleo del pavimento tipo TCP ubicada en

la Habilitacin Urbana Paseo del Mar.

1.6. ESTRATEGIA DE TRABAJO

1.6.1. MTODO DE ESTUDIO

Para lograr demostrar que la alternativa de aplicacin de la nueva

tecnologa de pavimento a ser empleadas en las calles 56 y 78 de la

Habilitacin Urbana Paseo del Mar, cumple con las expectativas tcnicas y

econmicas a comparacin de los pavimentos convencionales; primero se

realiz y recolect ensayos aplicados al concreto empleado en el pavimento,

posteriormente se realiz una comparacin econmica entre los pavimentos

convencionales y el propuesto en el presente trabajo.

Paralelamente se realiz la descripcin de las consideraciones en campo a

tener en cuenta durante su construccin.




16

Se recolect datos de la Habilitacin Urbana Paseo del Mar, tales como geometra

de la va a pavimentarse

Se Realiz el diseo de losa optimizada de concreto.

Se Compar econmicamente el pavimento tipo TCP y el pavimento de concreto

tradicional.

Pre

- P

roce

sam

ien

to

Se realiz los estudios de suelo de fundacin y material afirmado, como datos

indispensables para realizar el diseo estructural.

Identificar puntos especficos en la Habilitacin Urbana Paseo del Mar-Nuevo

Chimbote-Ancash-Per

Se determin los parmetros para el diseo de las calles analizadas en el proyecto con el

programa OptiPave.




17

1.6.2. TECNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIN DE DATOS

En el presente Proyecto de investigacin se realiz y recolect ensayos de

campo al terreno natural y material de base, aplicados al pavimento de las

calles 56 y 78 de la Habilitacin urbana Paseo del Mar, se verific el

diseo del pavimento tipo TCP para ello se emple los programas

OptiPave V 3.23 y EverFe 2.25, asimismo se realiz una comparacin con

el pavimento rgido convencional.

Se tom como hitos experiencias en campo en las cuales se desarrollaron

este tipo de pavimento tal es el caso de la Planta de Embotellamiento Coca

Cola Trujillo.

1.6.3. TECNICAS DE PROCEDIMIENTO DE DATOS,

INTERPRETACIN Y ANALISIS DE RESULTADOS

La metodologa propuesta requiri el uso combinado de diferentes

herramientas: Mtodo AASHTO para diseo de Pavimentos Rgidos,

especificaciones del TCP Pavements (patente original), el empleo del

programa OptiPave v 3.23, bibliografa sobre tipos de pavimentos

(tecnologa del pavimento).




18

CAPITULO II

MARCO TEORICO




19

CAPITULO II: MARCO TEORICO

2.1. PAVIMENTO TIPO TCP

2.1.1. FILOSOFIA TCP

Este diseo fue planteado en Chile por el Ingeniero Juan Pablo Covarrubias,

como una alternativa de solucin ante el ineficiente desempeo de los

pavimentos tradicionales, a lo largo de su vida til, lo cual no solo genera

mayores gastos, tambin genera congestionamiento vehicular durante la

etapa de mantenimiento o reparacin de las vas.

Se lleg al diseo TCP empezando por un concepto simple; se deben

dimensionar las losas de tal forma que, cada losa sea cargada solamente por

una rueda o por un set de ruedas, de este modo las losas no sean

sobrecargadas, gracias a este concepto, se lleg a demostrar mediante en

AASHTO Roas Test, el cual fue realizado por la Universidad de ILLINOIS

(EE.UU.), donde se realiz un modelo a escala real de una va con este

pavimento, de manera que se pueda observar y supervisar el

comportamiento real ante el trfico.

Figura 1.- Va tomada como unidad de anlisis.




20

Lo cual comprob la teora que se afirmaba, haciendo uso de programas de

cmputo como el ISLAB2000 y el EverFE, mediante los cuales se hallan los

esfuerzos aplicados en las diferentes capas de la estructura del pavimento,

asimismo sus deformaciones.

La tecnologa TCP propone reemplazar las losas de pavimentacin

tradicional (AASHTO) por un sistema de losas con geometra optimizada

que permiten una distribucin ms eficiente de la carga para evitar los

problemas de agrietamiento. Normalmente las dimensiones de las losas son

de 3,5m de ancho por 4m de largo, lo que implica que gran parte de la carga

de un vehculo se concentre en ella generando tensin, lo cual se evita con la

metodologa TCP, cuyas losas no admiten ms de un set de ruedas de

camin a la vez.

El nuevo concepto del diseo TCP es que cada losa del pavimento sea

cargada, en lo posible, por un set de ruedas a la vez. Esto permite reducir

significativamente las tensiones superiores de la losa, ya que con esta

configuracin de cargas versus las dimensiones de las losas, no se produce

el efecto planchado de estas, sino que cada losa soporta las cargas bajo las

ruedas, apoyada en el suelo.

Es importante comprender el comportamiento de los pavimentos de

concreto. Esta geometra de las losas es contraria a las consideraciones de

diseo. Por esta condicin de las losas, las cargas de los camiones generan




21

las tensiones de traccin en la cara superior. Las dimensiones de las losas

tienen un importante efecto en las tensiones en el concreto, lo que es causa

del agrietamiento producido por fatiga. Tambin tiene un efecto la posicin

de las ruedas sobre las losas. Esta combinacin de posicin de las ruedas y

la geometra de las losas es la principal caracterstica de este tipo de

pavimentos.

Para lograr esta condicin, es necesario dimensionar la losa de tal forma que

dado un camin patrn; cada rueda, o set de ruedas, pise una losa a la vez.

Como existen diferentes tipos de vehculos, se disea para el ms daino,

salvo que se conozca el trfico y se disee para el tipo de vehculo que

pasara mayoritariamente por dicha va.

Figura 2.- Esquema Lateral carga Vehculo Patrn

1.4m largo

1.75m largo

2.50m largo

4.50m largo




22

Grfico 1.- Diagrama Importancia de la Carga en la Geometra de la Losa.

Disminuir las tensiones en la parte superior de la losa se traduce en una

mayor vida til del pavimento, o visto desde otro punto de vista, permite

reducir el espesor de este para lograr las mismas tensiones y vida til

obtenidas en el diseo tradicional. Es en el ltimo caso donde las tensiones

generadas por las cargas son menores, donde por ende se puede utilizar un

menor espesor de concreto.

Considerando un camin tipo normal con un eje simple rueda simple

delantero y un eje doble de rueda doble trasero se puede optimizar el diseo

del espesor de losa de los pavimentos de concreto. Para este camin, una

reduccin de largo de las losas de 4,5 metros a 1,8 metros genera una

reduccin de espesor de entre 6-10 cm para iguales tensiones en el concreto

de la losa. El ancho de la losa es igual a media pista.




23

2.1.2. CONCEPTO DE DISEO DE LOSA CON GEOMETRIA

OPTIMIZADA

Largo de losa es parte del diseo del espesor (1,3 a 2,5 m. de largo).

Tamao de losa optimizada por posicin de las cargas del camin de diseo.

Figura 3.- Distribucin de set de ruedas en el pavimento.

El concepto general de capas delgadas de concreto es que mediante la

reduccin de esfuerzos de traccin en el pavimento, conlleva a la reduccin

del espesor de la losa.

Los esfuerzos de traccin en una losa de concreto son una funcin de las

condiciones ambientales y de la carga. Estos esfuerzos de traccin se

reducen mediante la modificacin del tamao de la losa de los ms comunes

de 4.50 m por 3.60 m. a aproximadamente losas de 1.80 m x 1.80 m.

Con una losa de menores dimensiones propuesto por el diseo TCP, de esta

forma solo una rueda carga sobre la losa en cualquier momento o situacin.

La tensin crtica en la superficie de la losa por la aplicacin de ejes de

carga en ambas direcciones en losas tpicas de dimensiones

aproximadamente 3.60 x 4.50 m) es calculado como se ve en la tabla N1.

Posicin de ruedas Geometra de losa

(Dimensiones)

PAVIMENTO TCP




24

Tabla N 1.- Resultados dimensiones de losa vs. Esfuerzo mximo

FUENTE: ILLONIS CENTER FOR TRANSPORTATION. PERFORMANCE OF CONCRETE PAVEMENTS

WITH OPTIMIZED SLAB GEOMETRY, AGOSTO 2009.

La geometra de la losa (tamao y espesor), se modific para lograr

similares esfuerzos en traccin. Reduciendo el tamao de la losa la carga y

esfuerzos decrecen y as el espesor de la losa requerido para un nivel de

tensin dada es significativamente menor.

Con la reduccin de tamao y espesor de la losa, las deflexiones del

pavimento aumentan significativamente, por lo tanto el potencial de

bombeo, la erosin y la deformacin permanente de las capas de base y sub-

base llegan a ser fundamentales. En forma similar al problema adoptado por

el mtodo PCA para el diseo de pavimento rgido lo que demuestra que en

cierto espesor de losa podra proporcionar una vida de fatiga infinita, pero

la erosin o bombeo podran ser el factor de control.

Por lo tanto la menor geometra de la losa del diseo TCP requiere especial

atencin durante las fases de diseo y construccin con una particular

atencin en el diseo y las especificaciones de las capas de soporte y

sistema de juntas, de los cuales hablaremos posteriormente.

ESFUERZO

MAX

(KG/CM2)

DIMENSIONES DE LOSA

LONGITUD

(m)

ANCHO

(m) ESPESOR (m)

25.035 4.50 3.60 0.25

24.613 2.5 1.80 0.14

25.105 1.80 1.80 0.16

24.824 1.40 1.80 0.13




25

Mediante el AASHTO Road Test, de acuerdo a los ensayos a escala real

realizados, se determin las siguientes posiciones de carga, son estas zonas,

las que sufren la mxima fatiga y el elemento muestra una respuesta mayor,

por lo que el anlisis que se debe realizar es de acuerdo a estas posiciones de

carga y se escoge el modelo de diseo, el que presente una respuesta mayor.

Figura 4.- Posiciones de ejes de ruedas en un rea de pavimento.

Tabla N 2: Porcentaje de pasadas

FUENTE: PROGRAMA OPTIPAVE (AYUDA).

POSICIN PASADAS (%)

Borde 8 %

Huella (40 cm borde) 30 %

Corte longitudinal 8 %

Grfico 2.- Porcentaje de pasadas

sobre cada lugar en las losas, que

genera el mayor dao por fatiga.




26

Anlisis realizado en ISLAB2000:

Haciendo una comparacin entre los esfuerzos resultantes por la aplicacin

de cargas en losas de concreto de distintas dimensiones, y propiedades

similares, para obtener la misma vida til, se obtiene:

Grfico N3 .- Distribucin de esfuerzos para distintos espesores de pavimento

ESFUERZOS PRINCIPALES


ESPESOR: 25 cm (concreto)

LOSA : 4.50 x 3.60

Esfuerzo en la superficie: 24.65 kg/cm2


LOSA : 3.50 x 3.00





LOSA : 1.80 x 1.80



LOSA : 1.40 x 1.80





27

Se puede observar que las tensiones resultantes, son similares, se comprueba que

para un rea menor de losa se requiere un espesor considerablemente menor.

Grfico N 4.- Tamao de Losa vs Espesor de pavimento

A medida que reducimos el rea de la losa, el alabeo se incrementa, por lo que se

debe tener mayor cuidado en las etapas de diseo y construccin

Se tiene en cuenta la aplicacin de una carga similar, para un espesor de losa de 18

cm y una gradiente trmica Delta T = -14 Linear

Grfico N 5.- Esfuerzos en losa con dimensiones 4.50 x 3.60 m

LOSA= 4.5m x 3.60m ALABEO= 2.41 mm TENSION= 14.02 kg/cm2

450 x 360 cm 350 x 300 cm 180 x 180 cm 140 x 180cm

Espesor (cm) 25 23 16 13

0

5

10

15

20

25

30

Espe

sor

(cm

)

TAMAO LOSA Vs ESPESOR




28

LOSA= 1.40m x 1.80m ALABEO= 0.49 cm TENSION= 1.83 kg/cm2

Grfico N 6.- Esfuerzos en losa con dimensiones 1.40 x 1.80 m

El alabeo es ms pronunciado en las losas de menor tamao, aplicndose una

determinada carga similar en ambos pavimentos.

2.1.3. CARACTERSTICAS PRINCIPALES DEL DISEO TCP.

Losas pequeas (media pista x 1,20 a 2,5 m)

Base granular (finos < 8%), base asfltica o BTC

Geotextil entre sub rasante y base, si es necesario

Corte de juntas delgado (1,9mm- 2,5mm)

No requiere sello de juntas

No requiere barras de transferencia de cargas ni de amarre entre pistas

( salvo juntas construccin)

Confinamiento lateral.

Este tipo de pavimento es conocido como pavimento verde, por:

Menor Consumo de energa durante la construccin (menor

traslado de material).

Menor consume de cemento (Ms delgado).




29

Menor consumo de energa de iluminacin (30% con respecto a

pavimentos oscuros).

Figura N 5.- Pavimento tipo TCP iluminado en la noche

Menor consumo de combustible en la operacin.

Longevidad ( concreto no se degrada en el tiempo)

Menor temperatura en servicio (no absorbe radiacin Solar).

Evita congestin por mantencin.

Sin costo de mantencin de sellos.

Facilidad de reemplazo de losas.

Figura N 6.- Representacin exagerada de una rueda de

camin sobre asfalto (izquierda) y concreto (derecha)




30

2.2. ESPECIFICACIONES TECNICAS DE PAVIMENTOS TCP.

2.2.1. MATERIALES

BASE

A. BASE GRANULAR:

La base del pavimento deber tener un espesor de 150 mm, y contar con un

valor de CBR sobre 80% en el caso de pavimentos de espesores menores a

12 cm y de CBR 50% a 80% para espesores mayores, dependiendo del

diseo. Deber ser granular con un porcentaje de finos inferior a 6%. No se

colocar ningn material impermeable entre la base y las losas de concreto.

La base no se mojar antes de colocar el concreto, a menos que el riego sea

para bajarle la temperatura en verano. En caso que el material de sub rasante

sea fino, se colocar un geotextil, que no permita el paso de finos, entre la

sub rasante y la base.

El cual debe cumplir con:

Resistencia a La traccin > 500N

Resistencia Al punzonamiento > 300N

Abertura Poros




31

B. BASE ASFLTICA:

Pavimento asfaltico: En el caso que exista un pavimento de asfalto antiguo

y el pavimento nuevo este completamente apoyado sobre este, sin cambiar

la geometra de diseo, se podr utilizar como base.

En este caso el pavimento antiguo, deber ser fresado en la menor

profundidad posible para dejar una superficie rugosa, el diseo TCP* no

considera el aporte estructural del pavimento antiguo, por lo que la

adherencia no influye en el comportamiento del pavimento. En el caso que

exista adherencia solo mejora dicho comportamiento. En el caso que el

pavimento nuevo no coincida con el antiguo el pavimento de asfalto se

fresar y se podr utilizar como material de base granular.

Recapado asfaltico: igual al caso anterior, pero el espesor del recapado

asfaltico remanente no deber ser inferior a 3 cm al colocar el pavimento

nuevo.

Base asfltica: En vez de colocar una base granular y el Geotextil, se podr

colocar una base asfltica abierta de 3 cm, en la cual se apoyara el

pavimento.

2.2.2. CONCRETO

Para la construccin del pavimento, el concreto tendr una resistencia de

flexotraccin con carga en los tercios mnima (Segn Diseo) de 4,5 a 5,2

MPa a 28 das con un 80% nivel de confianza y 40 o 20 mm de tamao

mximo del rido (40 mm para espesores iguales o mayores a 12 cm).




32

El asentamiento de cono debe ser de 5 cm -7 cm en el caso de usar tren

pavimentador y de 8 cm - 14 cm en el caso de cerchas y vibradores

manuales.

Figura N 8.- Vaciado de concreto en pavimento.

Membranas de curado:

Se deben utilizar dos tipos de membranas:

Retardador de evaporacin: El compuesto a utilizar deber ser capaz de

formar una pelcula protectora a la evaporacin sobre el agua de exudacin

del concreto. Para esto se recomienda utilizar un retardador de evaporacin

del agua tipo Confilm (BASF) como primera capa protectora.




33

Figura N 9.- Curado de superficie de pavimento.

Membrana de Curado Tradicional. Se aplica una vez seca la superficie

del concreto.

Confinamiento lateral (Pines)

Se colocarn 2 fierros de 16 mm de dimetro por losa de pavimento,

colocados verticales al costado externo de las losas. La longitud de estos

fierros ser de al menos 40 cm, pero de largo tal que asegure un buen

anclaje en la base (la longitud depender del tipo de base). La ubicacin ser

a 50 cm de la junta pegados al concreto de la losa. La finalidad de estos

fierros es evitar el desplazamiento lateral de las losas. Otra posibilidad es

que el contorno del pavimento sea confinado con elementos externos como

soleras de borde. A su vez estas soleras se afirmaran sobre un emplantillado

y se deber colocar un relleno lateral compactado.




34

Figura N 10.- Confinamiento lateral al borde del pavimento.

2.2.3. CONSTRUCCION:

Espesor y dimensiones de losas:

Se utilizaron estrictamente los espesores indicados en el mtodo de

construccin y diseo TCP para pavimentos delgados, donde se comprenden

losas de tamaos de 1,35m x 1,75m hasta 2,5m x 1,75m.

Figura N 11.- Dimensiones del pao de pavimento.




35

Figura N 12.- Espesor de losa de pavimento.

Terminacin Superficial:

La terminacin deber asegurar la menor rugosidad posible, y

preferentemente lograr una rugosidad inicial (IRI) de 2.0 m/km de media y

2,8 m/km mxima. Para ello, se debern utilizar las tecnologas y recursos

adecuados que permitan asegurar que estas exigencias se cumplan. En el

caso de construir los pavimentos de forma manual se sugiere la utilizacin

de alisadores manuales de dimensin igual o mayor a 3 m. de ancho y

mango largo para asegurar la mejor planeidad posible de terminacin del

concreto. La terminacin superficial del pavimento se deber realizar sobre

la superficie terminada y fresca con una esterilla mojada o rayada con

escobilln que permita dejar una terminacin sobre la superficie. Se sugiere

que el sentido del rayado sea transversal a la direccin de la va.




36

Figura N 13.- Terminacin final de la superficie de pavimento.

Curado:

Una vez terminados los trabajos de hormigonado, es decir realizado el

rayado de la superficie del concreto, este se deber curar. La especificacin

del Diseo TCP* contempla un curado en dos etapas:

Colocar Retardador de fraguado: este producto se debe colocar una vez

realizada la terminacin superficial del concreto, con el concreto fresco.

Este producto evitara las primeras fisuras por retraccin plstica y

disminuir el alabeo de construccin por secado de la superficie.

Colocar membrana de curado Tradicional: Una vez realizados los cortes

al pavimento, es decir una vez endurecido ste, se aplicara la membrana de

curado tradicional protegiendo el concreto de la evaporacin de la superficie

con efectos similares descritos en el punto anterior.




37

En caso de que la temperatura en la noche sufra descensos importantes

(mayor a 10C) se recomienda complementar este curado, mediante la

colocacin de una aislacin trmica superficial como geotextil grueso o

polietileno con burbujas (las burbujas tocando la superficie del pavimento),

materiales que debern cubrir el concreto por lo menos la primera noche,

colocado 1 hora despus de realizada la ltima etapa de curado. Esta

aislacin permite disminuir el alabeo inicial de las losas, adems de acelerar

la apertura al trfico.

Corte de Juntas:

Se deber cortar las juntas de contraccin longitudinal y transversal en el

pavimento a partir del momento en que se pueda colocar una mquina de

corte sobre la superficie de rodadura sin dejar marcadas las huellas

(aproximadamente 6 horas). Se debe considerar que el endurecimiento del

concreto y la temperatura ambiente para definir el momento cuando se debe

efectuar el corte de juntas, el cual deber realizarse lo antes posible para

evitar fisuras por retraso de corte y disminuir tensiones de alabeo en las

losas.

Se deber contar con la cantidad de recursos, equipos y sierras de corte

necesarios para realizar esta tarea. En el caso, de que no se pueda disponer

de una cantidad suficiente de equipos, se deber comenzar cortando la junta

o juntas longitudinales ms cercanas a los bordes del pavimento construido

(cuando se pavimenta a dos carriles a la vez) y transversales por lo menos

una por el medio, y luego el corte longitudinal restante y realizndose el




38

resto de los cortes intermedios, tan pronto como sea posible. La secuencia

de los cortes es importante para el comportamiento futuro. Se deber

disponer de por lo menos 6 equipos de corte para efectuar la faena de corte

del concreto.

El corte se deber realizar con sierra delgada de 1,9 mm de ancho para

evitar el ingreso de partculas dainas al interior de la junta.

Figura N 14.- Corte de juntas transversales de pavimento.

Se debe enfatizar la importancia de las etapas de corte para juntas y curado

del concreto, para contrarrestar la formacin de grietas por alabeo de la

estructura del pavimento, que se presenta con efectos de contraccin y por

gradiente de temperatura.




39

Contraccin.

El calor de hidratacin y temperatura del pavimento normalmente alcanza

su valor mximo muy poco tiempo despus de su colocacin y una vez

alcanzado su valor mximo, la temperatura del concreto baja debido a la

reduccin de la actividad de hidratacin y tambin debido al efecto de la

baja temperatura ambiente durante la primer noche del pavimento. Otro

factor que contribuye a la contraccin inicial es la reduccin de volumen a

causa de la prdida de agua en la mezcla.

Figura N 15.- Agrietamiento inicial en un pavimento de concreto sin

juntas.

El espaciamiento de las grietas iniciales del pavimento varan entre 1.20 y

5.00 metros y dependen de las propiedades del concreto, espesor, friccin de

la base y de las condiciones climticas durante y despus de la colocacin.

Gradiente

Gradiente de temperatura.

La cara superior del pavimento (expuesta a la superficie) experimenta

diariamente grandes variaciones en temperatura y en contenido de humedad,

y estos cambios diarios son muchos menores en el fondo o cerca del fondo

del pavimento. El alabeo de las losas es principalmente el resultado del




40

gradiente de temperatura a travs de la profundidad de la estructura del

pavimento. Estos gradientes de temperatura varan con las condiciones del

clima y la hora del da.

Gradiente de humedad.

El alabeo por humedad es un factor que intenta contrarrestar el alabeo por

gradientes de temperatura de da. Este pandeo por humedad es provocado

por un diferencial de humedad desde la parte superior hasta el fondo de la

losa. La parte superior se encuentra ms seca que el fondo de la losa y un

decremento en el contenido de humedad provoca una contraccin, mientras

que un incremento provoca una expansin.

Figura N 16.- Alabeo Diurno

Figura N 17.- Alabeo Nocturno




41

Dowels.

Las barras de amarre se deben utilizar en las juntas longitudinales para

amarrar o ligar dos losas contiguas, con la finalidad de que se mantengan

juntas y de que se asegure una buena transferencia de carga

Para pavimentos de bajo trfico, las juntas de construccin, no llevan barras

de traspaso de carga. Se deber tratar la junta puntereando la superficie

lateral del concreto endurecido, aumentando la rugosidad y la transferencia

de carga. Luego se colocara el concreto procurando vibrar el bordo contiguo

a la junta realizada. Se debe cortar la parte superior junta con la cierra

descrita en el punto anterior.

No llevar barra de traspaso de carga, ni de amarre, Salvo en los siguientes

casos:

- Junta de construccin transversal: Llevara barras de traspaso de cargas

de 20 a 32 mm lisas cada 30 cm de 35 a 45 cm de longitud de acuerdo al

proyecto.

- Junta de construccin longitudinal, se colocaran barras de amarre de 8

mm corrugadas 65 cm de largo distanciado cada 80 cm. En el caso de

construir el pavimento en el ancho total (2 pistas) estas barras no son

necesarias.




42

Juntas.

Se debe considerar en el diseo la utilizacin de juntas con el propsito de

aliviar los esfuerzos y evitar que las grietas inducidas se presenten de

manera desordenada y sin patrones geomtricos debido a la contraccin por

secado del concreto, cambios de humedad y temperatura, aplicacin de las

cargas por trnsito, restricciones del terreno de apoyo y caractersticas de los

materiales empleados.

Las funciones especficas de las juntas son las que se mencionan a

continuacin:

a. Control del agrietamiento transversal y longitudinal provocado por

las restricciones de contraccin combinndose con los efectos de

pandeo o alabeo de las losas, as como las cargas de trfico.

b. Dividir el pavimento en incrementos prcticos para la construccin

(carriles de circulacin).

c. Absorber los esfuerzos provocados por los movimientos de las

losas.

d. Proveer una adecuada transferencia de carga.

e. Darle forma a la caja para el sellado de la junta.




43

Figura N 18.- Vista en planta de pavimento

Sello de Juntas:

El Diseo de pavimentos TCP no contempla sello de juntas. El corte de 2

mm evita el ingreso de partculas incompresibles y la base con menor de 6%

de finos generalmente es drenante, por lo que saca el agua bajo las losas.

Esta base debe continuarse hasta el borde del camino y conectarla a los

drenajes y en calles urbanas conectarla a las alcantarillas.

Apertura al trfico:

El pavimento se podr abrir al trfico cuando tenga una resistencia a

flexotraccin de 2,5 MPa para losas de espesor igual o mayor a 12 cm y de

3,5 MPa para losas de espesor menor a 12 cm. La verificacin de la

resistencia para apertura al trfico se puede realizar por medio de la relacin

madurez del concreto y resistencia.




44

2.3. MODELACIN SUELO

Otro aspecto importante en el diseo TCP es la modelacin del suelo.

Siempre se ha considerado que la losa de concreto son suficientemente

resistentes para soportar la cargas de los vehculos y no tener tensiones por

punzonamiento, en este caso de losas gruesas, es preferible utilizar bases

blandas (CBR 20%-50%) para mejorar el apoyo de sta en el suelo.

Grfico N 7.- Soporte de Suelo vs. Espesor de losa

Como se aprecia en el grfico anterior, las losas con espesores menores a 12 cm,

requieren que la base sea ms rgida y que colabore con las cargas bajo las ruedas,

que producen tensiones de punzonamiento. Es por esto que para estos espesores la

base debe tener una rigidez suficiente para tomar estas cargas (CBR > 80%).

3 10 20 50 100

20 cm 48.349 41.977 40.180 37.095 34.634

10 cm 15.173 14.113 13.568 12.399 11.378

0

10

20

30

40

50

60

Tens

ione

s P

unzo

nam

ient

o Kg

/cm

2

SOPORTE SUELO (CBR %) Vs ESPESOR LOSA




45

2.4. MODULO DE RUPTURA

Figura N 19.- Ensayo de Flexotraccin.

Las caractersticas principales del concreto para el diseo de pavimentos son la

resistencia a la flexin o mdulo de ruptura (MR) y el Mdulo de Elasticidad (Ec).

El valor del mdulo de ruptura (MR) es segn el resultado de los ensayos

practicados, un promedio del 15% de la resistencia de compresin (fc) que es

especificado a los 28 das debe ser medido mediante ensayos, utilizando una viga

simple con carga en los tercios del claro (AASHTO T 97, ASTM C 78,), la Tabla 3

indica los valores de MR que deben ser tomados en cuenta como parmetro de

diseo.




46

Tabla N 3.- Valores de MR.

Mdulo de Ruptura (MR) recomendado

Tipo de pavimento MR (kg/cm2

)

Autopistas 48

Carreteras 48

Zonas Industriales 45

Urbanas principales 45

Urbanas secundarias 42

FUENTE: Parmetros de diseo (TCP Pavements OptiPave).

Para las calles 56 y 78 de la Habilitacin Urbana Paseo del Mar se opt

por un parmetro de diseo Mdulo de Rotura (MR) de 48 kg/cm2.

Segn la tabla anterior las calles de acuerdo con el criterio de los mtodos

mencionados para el diseo de losas soportadas sobre el terreno, como es el

caso de pavimentos de concreto, el concreto a emplearse en este tipo de

losas ser especificado de acuerdo a su resistencia a la flexin por tensin o

mdulo de ruptura (MR), adems de la resistencia tradicional a la ompresin

(fc) que es comnmente usada en otro tipo de estructuras de concreto.

Lo anterior se fundamenta al considerar que en una losa de concreto

sometida a cargas dinmicas, los esfuerzos de flexin internos se encuentran

ms cercanos a su resistencia ultima a la flexin (MR), que los esfuerzos

internos de compresin contra su resistencia ultima a la compresin (fc).




47

2.5. GENERALIDADES DEL PROGRAMA OPTIPAVE

Datos iniciales

Ejes Equivalentes

El mtodo de diseo AASHTO transforma los diferentes ejes que circulan

por una ruta, a un eje simple de rueda doble (E.S.R.D) de 80 KN (18 Kips)

de peso, considerado como eje patrn (Dao Equivalente). El factor de

equivalencia es el cociente que resulta entre el nmero de ejes de una

configuracin y peso, necesarios para originar una determinada prdida de

serviciabilidad, respecto del nmero de ejes patrn requerido para producir

la misma prdida de serviciabilidad; el valor de este cociente es el Factor de

Ejes Equivalentes.

Transferencia de carga

La transferencia en este caso es producida por la trabazn mecnica de los

ridos, en el caso de los pavimentos TCP, esta trabazn es mayor a lo

normal debido a una fisura de menor espesor que en un losa de ms de 3,3

m de longitud. Esta transferencia adems se ha demostrado que se mantiene

en el tiempo.

El Valor recomendado en condiciones normales es de 50%

El Software presenta tres posibles valores que son:

- 30%: Para casos de baja transferencia de carga.

- 50%: Valor recomendado de diseo.




48

- 70%: Valor en casos donde la transferencia de cargas es muy alta. Este

valor se deber utilizar en el caso de considerar barras de traspaso de

carga.

Porcentaje de Losas Agrietadas y Vida de Diseo

El software entrega finalmente el espesor recomendado para un umbral de

dao determinado con una confiabilidad especificada. Este dao se

denomina porcentaje de losas agrietadas este valor representa el

porcentaje de losas con grietas al final de la vida de diseo.

Se recomiendan los siguientes valores:

Tabla N 4.- Tabla de Dao Admitido (TTcracks).

FUENTE: Parmetros de diseo (TCP Pavements OptiPave).

Confiabilidad

Segn la recomendacin AASHTO los valores recomendados son:

Tabla N 5.- Confiabilidad recomendada.

Confiabilidad Recomendada

Clasificacin Funcional Urbano Rural

Carreteras 85-97 80-95

Arterias Principales 80-95 75-90

Colectores 75-85 70-80

Local 50-75 50-75 FUENTE: American Association of State of Highway and Transportation AASHTO. Guide

for Design of Pavements Structures 1986. Washington: AASHTO 1986, P.V.

Clasificacin del Camino % losas Agrietadas

Calles secundarias y pasajes 50%

Calles principales < 15^6 EE 30%

Caminos Nacionales y Alto transito >

15^6 EE 10%




49

2.6. GENERALIDADES DEL MTODO AASHTO 93 PAVIMENTOS

RGIDOS

La gua de diseo para pavimentos rgidos fue desarrollada al mismo tiempo

que para los pavimentos flexibles, y fue publicado en el mismo manual. El

diseo est basado en ecuaciones empricas obtenidas del ensayo de

carreteras de la AASHTO con algunas modificaciones posteriores basadas

en teora y experiencia.

El procedimiento de diseo descrito en la Gua AASHTO 1993, fue

desarrollada en base a las conclusiones de la AASHO Road Test (Consejo

de Investigacin de Carreteras, 1962). La idea central es proporcionar un

espesor suficiente a la losa y que nos garantice un periodo de vida til del

pavimento. AASHTO define el desempeo del pavimento en trminos del

ndice de servicio actual (PSI) que vara de 0 a 5. El PSI de un pavimento

nuevo es 4.50. Para pavimentos de las carreteras principales, el final de su

vida til se considera alcanzado cuando PSI = 2,5. Un valor final de PSI =

2,0 puede ser usado para los caminos secundarios.

PROCEDIMIENTO DE DISEO

Estimar el trfico para el Periodo de diseo (W18)

Determinar la confiabilidad R y la desviacin estndar total So.

Establecer el mdulo de reaccin efectivo de la subrasante k.

Determinar la prdida de servicialidad de diseo.

Obtener el espesor de la losa D (baco o frmula)

Establecer los espesores que satisfagan Sn.




50

Confiabilidad.

La Gua AASHTO incorpora en el diseo un factor de confiabilidad R%

para tener en cuenta la incertidumbre en la prediccin del trfico y el

desempeo del pavimento. R% indica la probabilidad de que el pavimento

diseado tendr un nivel de desempeo ms alto que el nivel de

servicialidad final al concluir periodo de diseo. Los rangos de R% sugerido

por la AASHTO son 85 a 99.9%, del 80 al 99%, 80 a 95% y de 50 a 80%,

respectivamente, por las carreteras interestatales urbanas, arterias

principales, colectoras y carreteras locales. Los rangos correspondientes

para los caminos rurales son de 80 a 99.9%m 75 a 95%, y de 50 a 80%. La

desviacin estndar global So; para un rendimiento pavimento rgido es de

0.35 a 0.40.

Propiedades del material del pavimento.

El mdulo Ec elstico y el mdulo de 28 das de rotura del concreto Sc se

requieren como parmetros de entrada.

El dato de entrada para el suelo de fundacin es el mdulo resilente Mr, este

valor luego es transformado en el mdulo de reaccin de la subrasante,

tomando en cuenta la variacin a travs del ao, este valor luego es

corregido por la presencia de la sub-base y por la presencia de lecho rocoso

en caso que este se encuentre a una profundidad menos a 3 metros.




51

Periodo de diseo

El periodo de diseo se refiere al tiempo desde que la estructura de

pavimento entra en servicio hasta antes que necesite algn trabajo de

rehabilitacin.

Tabla N 6.- Periodo de diseo.

Condiciones con alto volumen Periodo de Anlisis (aos)

Vas urbanas con alto volumen 30 50

Vas rurales con alto volumen 20 50

Pavimentadas con bajo volumen 15 - 25

Superficie granular con bajo volumen 10 - 20

FUENTE: American Association of State of Highway and Transportation AASHTO. Guide for

Design of Pavements Structures 1986. Washington: AASHTO 1986, P.V.

Trnsito

El diseo considera el nmero de ejes equivalentes (ESAL) para el periodo

de anlisis (W18) en el carril de diseo. A partir de conteos vehiculares y

conversin a ejes equivalentes, el diseador debe afectar el ESAL en ambas

direcciones por factores direccionales y de carril (si son ms de dos),

aplicando la siguiente ecuacin:

Donde:

DD = factor de distribucin direccional

DL = factor de distribucin por carril

W18 = trfico total en ambas direcciones para el periodo de

diseo.




52

Factor de distribucin direccional (DD)

El factor de Sentido es un coeficiente que nos sirve para discriminar que

porcentaje del TPDA se considera en el sentido de diseo.

Normalmente el valor del TPDA considera la suma del trfico en ambas

direcciones de la va, excepto para vas que obviamente son de un solo

sentido. Es muy importante verificar que al realizarse el estudio de trfico

estas consideraciones se hayan tomado en cuenta, de lo contrario conocer

los criterios adoptados para poder estimar adecuadamente el trfico de

diseo.

De acuerdo con el comportamiento general se puede suponer que el 50% del

trfico en vas de dos sentido circula en cada direccin.

o Doble sentido = 0.50

o Un solo sentido = 1.00

Factor de distribucin por carril (DL)

El factor de Carril es un coeficiente que nos permite estimar que tanto del

trfico en el sentido de diseo circula por el carril de diseo.

En una va de un solo carril en el sentido de circulacin de diseo,

obviamente el 100% del trfico circular por ese carril que al mismo tiempo

ser nuestro carril de diseo.

Una va con dos carriles en el sentido de diseo, dependiendo del tipo de

camino: carretero o urbano, y de que tan saturada est la va, pueda ser que




53

sobre el carril de diseo circule entre un 50% a un 80% del trfico en ese

sentido.

De manera anloga se comportan los caminos con ms de dos carriles de

circulacin.

Tabla N 7.- Factor de distribucin por carril.

NMERO DE CARRILES FACTOR DE CARRIL

1 1.00

2 0.80 a 1.00

3 0.60 a 0.80

4 0.50 a 0.75

FUENTE: American Association of State of Highway and Transportation AASHTO. Guide for Design of

Pavements Structures 1986. Washington: AASHTO 1986, P.V.

Valores comunes de tasas de crecimiento

Dependiendo de muchos factores, tales como el desarrollo econmico-

social, la capacidad de la va, etc. Es normal que el trfico vehicular vaya

aumentando con el paso del tiempo, hasta que llega a un punto tal de

saturacin en el que el trfico se mantiene prcticamente sin crecer.

Es conveniente prever este crecimiento del trfico, tomando en

consideracin una tasa de crecimiento anual misma con la que se calcula un

factor de crecimiento del trfico. La tasa de crecimiento pudiera variar de

acuerdo a los tipos de vehculos, pueden crecer ms unos tipos que otros.




54

A medida que un camino se va congestionando de trfico su crecimiento se

va haciendo ms lento, este efecto debemos considerarlo pudiendo estimar

una Tasa de Crecimiento Equivalen- te, para considerar las variaciones en el

crecimiento durante la vida til.

Es importante investigar adecuadamente la tasa de crecimiento apropiada

para el caso en particular que se est considerando. A continuacin se

muestran algunos valores tpicos de tasas de crecimiento, sin embargo estos

pueden variar segn el caso.

Tabla N 8.- Valores comunes de tasas de crecimiento

Caso Tasa de Crecimiento en %

Crecimiento Normal 1% a 3%

Vas Completamente Saturadas 0% a 1%

Con trfico inducido 4% a 5%

Alto crecimiento mayor al 5%



Factor de Crecimiento del Trfico (FCT)

El factor del crecimiento del trfico considera los aos de vida til ms un

nmero de aos adicionales debido al crecimiento propio de la vida.

Donde:

g = Tasa de Crecimiento

n = Aos de Vida til




55

Confiabilidad R

Es una medida que incorpora algn grado de certeza en el proceso de diseo

para asegurar que los diferentes parmetros alcancen el periodo de anlisis.

Tabla N 9.- Niveles sugeridos de confiabilidad

Clasificacin Funcional Nivel recomendado de confiabilidad

Urbano Rural

Interestatal y otras vas 85 99.9 80 99.9

Arterias principales 80 99 75 95

Colectores 80 95 75 95

Local 50 80 50 - 80



Desviacin Estndar Normal (ZR)

La desviacin estndar normal est en funcin de la confiabilidad del

proyecto, R. En la tabla 7.6 se muestran los valores de desviacin estndar

correspondiente a diferentes niveles de confiabilidad.

Tabla N 10.- Desviacin Estndar Normal

Confiabilidad R% Desviacin Estndar Normal Zr

50 -0.000

60 -0.253

70 -0.524

75 -0.674

80 -0.841

85 -1.037

90 -1.282

91 -1.340

92 -1.405

93 -1.476

94 -1.555

95 -1.645

96 -1.751

97 -1.881




56

98 -2.054

99 -2.327

99.9 -3.090

99.99 -3.750



Prdida de servicialidad

La servicialidad se define como la calidad de servicio del pavimento. La

primera medida de la servicialidad es el ndice de Servicialidad Presente

PSI, que vara de 0 (carretera imposibles de transitar) a 5 (carretera

perfecta). El PSI se obtiene midiendo la rugosidad y dao (agrietamiento,

parchado y deformacin permanente) en un tiempo en particular durante la

vida de servicio del pavimento. La rugosidad es el factor dominante para

estimar el PSI del pavimento.

Donde:

Po = ndice de servicialidad inicial.

Pt = ndice de servicialidad final, que es el ms bajo ndice tolerable

antes de la rehabilitacin.

Servicialidad Inicial y Final

La serviciabilidad se define como la habilidad del pavimento de servir al

tipo de trfico (autos y camiones) que circulan en la va, se mide en una

escala del 0 al 5 en donde 0 (cero) significa una calificacin para pavimento

intransitable y 5 (cinco) para un pavimento excelente.




57

La serviciabilidad es una medida subjetiva de la calificacin del pavimento,

sin embargo la tendencia es poder definirla con parmetros medibles como

los son: el ndice de perfil, ndice de rugosidad internacional, coeficiente de

friccin, distancias de frenado, visibilidad, etc.

La serviciabilidad inicial es la calificacin que tendr el pavimento

inmediatamente despus de terminar su construccin.

Tabla N 11.- Servicialidad Inicial.

ndice de Servicio Calificacin

5 Excelente

4 Muy bueno

3 Bueno

2 Regular

1 Malo



La serviciabilidad final tiene que ver con la calificacin que esperamos

tenga el pavimento al final de su vida til.7

Tabla N 12.- Servicialidad Final.

Pavimento Pt

Autopistas 2.5

Carreteras 2.0

Zona Industrial 1.8

Urbana Principal 1.8

Urbana Secundaria 1.5






58

Modulo de Ruptura (Sc)

Debido a que los pavimentos de concreto trabajan principalmente a flexin

es recomendable que su especificacin de resistencia sea acorde con ello,

por eso el diseo considera la resistencia del concreto trabajando a flexin,

que se le conoce como resistencia a la flexin por tensin (Sc) o Mdulo de

Ruptura (MR) normalmente especificada a los 28 das.

El mdulo de ruptura se mide mediante ensayos de vigas de concreto

aplicndoles cargas en los tercios de su claro de apoyo. Esta prueba est

normalizada por la A

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