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PROYECTO: “MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA A NIVEL DE ASFALTADO TRAMO: ACOBAMBA - PALCAMAYO - SAN PDRO DE CAJAS - CONDORIN - PROVINCIA DE TARMA – JUNIN”

Diseño Pavimento Flexible Asshto

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PROYECTO:

“MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA A NIVEL DE AS-FALTADO TRAMO: ACOBAMBA - PALCAMAYO - SAN

PDRO DE CAJAS - CONDORIN - PROVINCIA DE TARMA – JUNIN”

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DISEÑO DE PAVIMENTO

I. DEFINICION

El diseño del pavimento es la determinación del espesor de la estructura del pavimento, teniendo en cuenta el número de repeticiones de ejes equivalentes de los vehículos pe-sados que circulan por la vía y al CBR de terreno existente en la zona del proyecto.

El presente proyecto se denomina “MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA A NIVEL DE ASFALTADO TRAMO: ACOBAMBA - PALCAMAYO - SAN PEDRO DE CAJAS - CON-DORIN - PROVINCIA DE TARMA – JUNIN”.

El pavimento a diseñar será a nivel de carpeta asfáltica en caliente, se estudiarán y analizarán diseños para 10 años y 20 años. En el caso del diseño para 20 años se analizará adicionalmente su ejecución en dos etapas, una primera etapa de 10 años y la segunda hasta el año 20.

II. GENERALIDADES

Se ha realizado los estudios de la sub rasante (terreno natural), donde se ejecutará el proyecto, así como los estudios de las canteras donde se producirán los agregados y materiales para los diferentes elementos estructurales del pavimento.

Se realizó el proceso de la información de campo y de laboratorio, así como la inspec-ción de zonas críticas en la carretera, y de la subrasante han permitido establecer la so-lución más recomendable para el mejoramiento de la carretera, acorde a la viabilidad ob-tenida para el proyecto.

Para el diseño de, se ha tenido en cuenta las siguientes condiciones de diseño:

Periodo de diseño de 20 años.

Para el diseño de la estructura de los pavimentos se ha utilizado la Guía de Dise-ño de Estructura de Pavimentos AASHTO-93.

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III. OBJETIVOS

El presente estudio se realiza para determinar el espesor de cada uno de los tipos de Pavimento, a fin de que la carretera tenga durabilidad y serviciabilidad durante el periodo de diseño.

El periodo de diseño para cada tramo es de 20 años, que es el horizonte de evaluación del proyecto, de acuerdo al PIP declarado viable.

IV. DISEÑO DEL PAVIMENTO FLEXIBLE (AASHTO 1993)

Para el diseño estructural del pavimento se siguió los lineamientos establecidos por el método AASHTO 1993.

V. MÉTODO DE LA AASHTO PARA EL DISEÑO DE LA SECCIÓN ESTRUCTU-RAL DE LOS PAVIMENTOS.

El actual método de la AASHTO, versión 1993, describe con detalle los procedimientos para el diseño de la sección estructural de los pavimentos flexibles y rígidos de carrete-ras. En el caso de los pavimentos flexibles, el método establece que la superficie de ro-damiento se resuelve solamente con concreto asfáltico y tratamientos superficiales, pues asume que tales estructuras soportarán niveles significativos de tránsito (mayores de 50,000 ejes equivalentes acumulados de 8.2 ton. durante el período de diseño), dejando fuera pavimentos ligeros para tránsitos menores al citado, como son los caminos revesti-dos o de terracería.

En este trabajo únicamente se resume el procedimiento para pavimentos flexibles, con el objeto de que el usuario disponga de una metodología práctica y sencilla de uso frecuen-te en su ámbito de trabajo.

V.1. MÉTODO DE DISEÑO.

Los procedimientos involucrados en el actual método de diseño, versión 1993, están ba-sados en las ecuaciones originales de la AASHO que datan de 1961, producto de las pruebas en Ottawa, Illinois, con tramos a escala natural y para todo tipo de pavimentos. La versión de 1986 y la actual de 1993 se han modificado para incluir factores o paráme-tros de diseño que no habían sido considerados y que son producto de la experiencia adquirida por ese organismo entre el método original y su

Versión más moderna, además de incluir experiencias de otras dependencias y consul-tores independientes.

El diseño está basado primordialmente en identificar o encontrar un “número estructural SN” para el pavimento flexible que pueda soportar el nivel de carga solicitado. Para de-terminar el número estructural SN requerido, el método proporciona la ecuación general y la gráfica de la Figura 4.1, que involucra los siguientes parámetros:

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“W18” El tránsito en ejes equivalentes acumulados para el período

de diseño seleccionado

“R”. El parámetro de confiabilidad.

“So”. La desviación estándar global.

“Mr” El módulo de resiliencia efectivo, del material usado para la

subrasante.

La pérdida o diferencia entre los índices de servicios inicial y

final deseados.

VI. DESARROLLO DEL DISEÑO:

VI.1. FACTORES DESTRUCTIVOS DEL PAVIMENTO

En cuanto a los factores de carga, o destructivos, se presentan en el siguiente cuadro de “Factores de Carga”, que relacionan al tipo de vehículos con valores tomados para la es-tación contemplada en el estudio de tráfico de referencia.

Los factores destructivos considerados son el factor de carga y el factor de presión neu-mática, debido a que ambos influyen sobre las superficies asfaltadas. Para conocer las cargas por ejes de cada tipo de vehículo, se considera la información contenida en el “Reglamento Nacional de Vehículos” aprobado mediante Decreto Supremo N° 058-2003-MTC del 07 de Octubre de 2003.

VI.2. NUMERO DE EJES EQUIVALENTES A 8.20 TN. ACUMULADOS EN AM-

BAS DIRECCIONES.

Para determinar el Número de ejes equivalentes a 8.20 tn, se utilizara la siguiente ex-presión:

ESALi = Fd x Gjt x AADTi x 365 x Ni x FEi

Donde:

ESALi = Carga acumulada equivalente de 18 000 lb (80 KN) en un solo

eje, para la categoría i de eje.

Fd = factor de diseño de carril

Gjt = factor de crecimiento para determinar tasa de crecimiento j y

periodo de diseño t.

AADTi = transito anual diario promedio (TPDA) en el primer año para la

categoría de eje i.

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Ni = Número de ejes en cada vehículo de la categoría i.

FEi = factor de equivalencia de carga para la categoría de eje i.

El factor de crecimiento (Gjt) para determinar tasa de crecimiento r y periodo de diseño n, se calculó con la expresión siguiente:

Gjt =[(1+r)^ n -1] r

Donde:

r = Tasa de crecimiento

n = Número de años y/o Periodo de diseño.

a. Factor de Crecimiento (Gjt )

Tabla 20.6 Factor de Crecimiento

Tasa de crecimiento anual (r) porcientoPeriodo de                diseño, años Sin               (n) crecimiento 2 4 5 6 7 8 10

1 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.002 2.00 2.02 2.04 2.05 2.06 2.07 2.08 2.103 3.00 3.06 3.12 3.15 3.18 3.21 3.25 3.314 4.00 4.12 4.25 4.31 4.37 4.44 4.51 4.645 5.00 5.20 5.42 5.53 5.64 5.75 5.87 6.116 6.00 6.31 6.63 6.80 6.98 7.15 7.34 7.727 7.00 7.43 7.90 8.14 8.39 8.65 8.92 9.498 8.00 8.58 9.21 9.55 9.90 10.26 10.64 11.449 9.00 9.75 10.58 11.03 11.49 11.98 12.49 13.58

10 10.00 10.95 12.01 12.58 13.18 13.82 14.49 15.9411 11.00 12.17 13.49 14.21 14.97 15.78 16.65 18.5312 12.00 13.41 15.03 15.92 16.87 17.89 18.98 21.3813 13.00 14.68 16.63 17.71 18.88 20.14 21.50 24.5214 14.00 15.97 18.29 19.16 21.01 22.55 24.21 27.9715 15.00 17.29 20.02 21.58 23.28 25.13 27.15 31.7716 16.00 18.64 21.82 23.66 25.67 27.89 30.32 35.9517 17.00 20.01 23.70 25.84 28.21 30.84 33.75 40.5518 18.00 21.41 25.65 18.13 30.91 34.00 37.45 45.6019 19.00 22.84 27.67 30.54 33.76 37.38 41.45 51.1620 20.00 24.30 29.78 33.06 36.79 41.00 45.76 57.2825 25.00 32.03 41.65 47.73 54.86 63.25 73.11 98.3530 30.00 40.57 56.08 66.44 79.06 94.46 113.28 164.4935 35.00 49.99 73.65 90.32 111.43 138.24 172.32 271.02

Nota: factor = [(1+r)^n -1 ]/r, siendo r=tasa de crecimiento/100, distinto de cero

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De la tabla 20.6 se tiene que, considerando una tasa de crecimiento de 4 % y un periodo de diseño de 20 años, se tiene que el Factor de crecimiento es de:

(Gjt ) = 29.78

b. factor de diseño de carril (Fd)

El factor de diseño de carril (Fd), es del 50 %. Debido a que es de un solo carril por sen-tido.

c. transito anual diario promedio (TPDA) en el primer año para la categoría de eje i. (AADTi)

De acuerdo con el Estudio de tráfico realizado tenemos:

El Índice Medio Diario (Actual + Generado + Desviado), para cada tramo es:

1. TRAMO I: ACOBAMBA - PALCAMAYO

La cantidad y composición porcentual del IMD Anual Total para el diseño se presenta en el siguiente cuadro.

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2. TRAMO II: PALCAMAYO – SAN PEDRO DE CAJAS.

La cantidad y composición porcentual del IMD Anual Total para el diseño se presenta en el siguiente cuadro.

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3. TRAMO III: SAN PEDRO DE CAJAS - CONDORIN.

La cantidad y composición porcentual del IMD Anual Total para el diseño se presenta en el siguiente cuadro.

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d. Número de ejes en cada vehículo de la categoría i. (Ni)

El número de ejes en cada vehículo de la categoría es:

- Vehículo Microbús = Número de ejes 2.

- Vehículo Ómnibus de 2E = Numero de ejes 2

- Vehículo Ómnibus de 3E = Numero de ejes 3

- Vehículo Camión de C2 = Numero de ejes 2

- Vehículo Camión de C3 = Numero de ejes 3

- Vehículo Camión de C4 = Numero de ejes 4

- Vehículo Semi trailer de T2S1 = Numero de ejes 3

- Vehículo Semi trailer de T2S2 = Numero de ejes 4

- Vehículo Semi trailer de T2S3 = Numero de ejes 5

- Vehículo Semi trailer de T3S1 = Numero de ejes 4

- Vehículo Semi trailer de T3S2 = Numero de ejes 5

- Vehículo Semi trailer de T3S3 = Numero de ejes 6

- Vehículo Trailer de C2R2 = Numero de ejes 4

- Vehículo Trailer de C2R3 = Numero de ejes 5

- Vehículo Trailer de C3R2 = Numero de ejes 5

- Vehículo Trailer de C3R3 = Numero de ejes 6

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e. factor de equivalencia de carga para la categoría de eje i. (FEi)

El factor de equivalencia de carga para la categoría de eje i. se determina de la tabla 20.3 Factores equivalentes de carga:

En cuanto a los factores de carga, o destructivos, se presentan en el siguiente cuadro de “Factores de Carga”, que relacionan al tipo de vehículos con valores tomados para la es-tación contemplada en el estudio de tráfico de referencia.

Page 11: Diseño Pavimento Flexible Asshto

Asimismo, para la determinación de los Factores de Carga se determinará en base a lo establecido en el Manual para el Diseño de Carreteras Pavimentadas de Bajo Volumen de Tránsito aprobado mediante Resolución Ministerial N° 305-2008-MTC/02 del 04 de Abril de 2008.

En dicho manual se indica que para el cálculo de ejes equivalentes (EE), se puede tomar el criterio simplificado de la metodología AASHTO, aplicando las siguientes relaciones para vehículos pesados, buses y camiones:

CRITERIOS PARA EJES EQUIVALENTES

TIPO DEVEHICULO

EJE EQUIVALENTE(EE8.2Ton)

Eje Simple de Ruedas Simples EEs1 = (P/6.6)^4

Eje Simple de Ruedas Dobles EEs2 = (P/8.2)^4

Eje Tándem de Ruedas Dobles EEs1 = (P/15.1)^4

Eje Trídem de Ruedas Dobles EEs1 = (P/22.9)^4

P = Peso Real por eje en Toneladas

Fuente: Manual para el Diseño de Carreteras Pavimentadas de Bajo Volumen de Tránsito / R.M. N°305-2008-MTC/02

También, en dicho Manual se indica que la determinación del EE por tipo de vehículo pe-sado, camiones y buses, resulta de la suma de EE por tipo de eje, para cada vehículo específico, siendo estos:

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Elaboración: Valores asignados de acuerdo al Peso Máximo Reglamentario aplicado según el Manual para el Diseño de Carreteras Pavimentadas de Bajo Volumen de Tránsito / R.M. N°305-2008-MTC/02.

(*) Finalmente, se ha considerado factores destructivos para a.- Automóvil y Camionetas Pick Up a razón de 2 Ton para dos ejes simples, Camioneta Rural y Combi a razón de 2.5 Ton para dos ejes simples, y Microbus a razón de 4 Ton para dos ejes simples.

Con los insumos detallados y la expresión de “ESALi”, se ha realizado la estimación del tráfico de diseño, sin embargo cabe resaltar que en esta Carretera Departamental no existen muchos vehículos pesados y/o articulados, por lo tanto el diseño del Espesor del Pavimento será efectuado con los criterios que recomienda la metodología AASHTO, proveniente de la Guide for Design of Paviment Structures, edición 1993 publicada por la American Association of State Highway and Transportation Officials.

Aplicando la fórmula para determinar ESAL en cada tramo tenemos:

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1. TRAMO I: ACOBAMABA - PALCAMAYO.

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2. TRAMO II: PALCAMAYO – SAN PEDRO DE CAJAS.

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3. TRAMO III: SAN PEDRO DE CAJAS – CONDORIN.

RESUMEN DE EJES EQUIVALENTES A 8.2 TON (ESAL) PROYECTADO

Page 16: Diseño Pavimento Flexible Asshto

TRAMO HOMOGENEO PERIODO

EJES EQUIVALENTES ACUMULADOS

PERIODO DE

DISEÑO (AÑO)

TRAMO I      

ACOBAMBA PALCAMAYO 2011-2031 4,385,536 20

TRAMO II      

PALCAMAYOSAN PEDRO DE CAJAS 2011-2031 1,683,310 20

TRAMO III      

SAN PEDRO DE CAJAS CONDORIN 2011-2031 2,173,718 20

VI.3. N° REPETICIONES DE EJES EQUIVALENTES SENCILLO DE 18,000LB

(8.2 TON).

Para el presente proyecto realizaremos el cálculo del Número de Repeticiones de Ejes Equivalentes de 8.2 t, se usará las siguientes expresiones por tipo de vehículos pesado, el resultado final será la sumatoria de los tipos de vehículos pesados considerados:

Donde:

W18 = Tránsito acumulado en el primer año, en ejes equivalentes sencillos de 8.2 ton, en el carril de diseño.

DD = Factor de distribución direccional; se recomienda 50% para la mayoría de las carreteras, pudiendo variar de 0.3 a 0.7, dependiendo de en qué dirección va el tránsito con mayor porcentaje de vehículos pesados.

. = Ejes equivalentes acumulados en ambas direcciones. (ESAL)

DL = Factor de distribución por carril, cuando se tengan dos o más carriles por senti-do. Se recomiendan los siguientes valores:

Tabla 4.1. FACTOR DE DISTRIBUCIÓN POR CARRIL.

Page 17: Diseño Pavimento Flexible Asshto

El Factor de distribución por carril será de 100 %

SOLUCION:

1. TRAMO I: ACOBAMBA – PALCAMAYO

2. TRAMO II: PALCAMAYO - SAN PEDRO DE CAJAS

Page 18: Diseño Pavimento Flexible Asshto

3. TRAMO III: SAN PEDRO DE CAJAS – CONDORIN

VI.4. CBR DE DISEÑO.

Para calcular el CBR de diseño, los resultados de los CBRs determinados en el laborato-rio, fueron procesados mediante métodos estadísticos que permitieron seleccionar la Re-lación Californiana de soporte adecuada.

El criterio mas difundido para la determinación del Valor de Resistencia es el propuesto por el Instituto del Asfalto el cual recomienda tomar un valor total, que el 60, el 75 o el 87.5 % de los valores individuales sea igual o mayor que él, de acuerdo con el tránsito que se espera circule sobre el pavimento como se muestra en la tabla siguiente:

LIMITES PARA SELECCIÓN DE RESISTENCIA

Numero de Ejes

Equivalentes de 8.2 Ton

En el carril de diseño

Percentil a seleccionar

Para hallar la Resistencia

<10000 60

10000 a 1000000 75

>1000000 87.5

1. TRAMO I: ACOBAMBA - PALCAMAYO

Page 19: Diseño Pavimento Flexible Asshto

Del estudio de suelos se tiene el siguiente cuadro, con el CBR referido al 95% de la Má-xima Densidad Seca y a una penetración de 1”.

Como se puede apreciar existe CBR por debajo del 6%, los cuales deberán de ser susti-tuidos, para el presente cálculo se sustituirá el material de la Sub Rasante de las progre-siva 0+700, 0+850, 0+650 y 9+500 por el material de cantera con un CBR mayo al 10%.

Obteniendo un nuevos cuadro del CBR, con el que se calculará el porcentil.

Page 20: Diseño Pavimento Flexible Asshto
Page 21: Diseño Pavimento Flexible Asshto

El CBR de diseño es de 8.35%.

2. TRAMO II:

Del estudio de suelos se tiene el siguiente cuadro, con el CBR referido al 95% de la Má-xima Densidad Seca y a una penetración de 1”.

Como se puede apreciar existe CBR por debajo del 6%, los cuales deberán de ser susti-tuidos, para el presente cálculo se sustituirá el material de la Sub Rasante de las progre-siva 0+200, 0+195 por el material de cantera con un CBR mayo al 10%.

Obteniendo un nuevos cuadro del CBR, con el que se calculará el porcentil.

Page 22: Diseño Pavimento Flexible Asshto

El CBR de diseño es de 8.00%.

3. TRAMO III: SAN PEDRO DE CAJAS - CONDORIN

Page 23: Diseño Pavimento Flexible Asshto

Del estudio de suelos se tiene el siguiente cuadro, con el CBR referido al 95% de la Má-xima Densidad Seca y a una penetración de 1”.

Como se puede apreciar existe CBR por debajo del 6%, los cuales deberán de ser susti-tuidos, para el presente cálculo se sustituirá el material de la Sub Rasante de las progre-siva 37+500 por el material de cantera con un CBR mayo al 10%.

Obteniendo un nuevos cuadro del CBR, con el que se calculará el porcentil.

Page 24: Diseño Pavimento Flexible Asshto

El CBR de diseño es de 9.20%.

Page 25: Diseño Pavimento Flexible Asshto

VI.5. MÓDULO DE RESILIENCIA DE LA SUB RASANTE.

La base para la caracterización de los materiales de la subrasante en el Método AASH-TO, es el módulo de resiliencia o elástico. Este módulo se determina con un equipo es-pecial que no es de fácil adquisición por lo que ha establecido correlaciones para deter-minarlo a partir de otros ensayos.

Para correlacionar el valor de CBR con el módulo de resiliencia (Mr), se han empleado las ecuaciones de correlación presentadas en el 8vo Congreso Iberoamericano de Asfal-to celebrado en Santa Cruz de la Sierra Bolivia, en 1995 y que se adaptan a las fórmulas AASHTO en base a experiencias en Latinoamérica. Las ecuaciones son las siguientes:

Para Suelos Finos:

Para nuestro proyecto utilizares la expresión para cada tramo:

1. TRAMO I:

El CBR de diseño es de 8.35%.

Mr = 3000*(CBR)^0,65

Page 26: Diseño Pavimento Flexible Asshto

2. TRAMO II:

El CBR de diseño es de 8.00%.

Mr = 3000*(CBR)^0,65

3. TRAMO III:

El CBR de diseño es de 9.20%.

Mr = 3000*(CBR)^0,65

VI.6. CALCULO ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO METODO AASHTO

Page 27: Diseño Pavimento Flexible Asshto

A) CÁLCULO DEL NÚMERO ESTRUCTURAL TOTAL REQUERIDO

Para el cálculo del Número Estructural Total (SN), el cual debe satisfacer la estructura del pavimento, el método proporciona la siguiente expresión:

….

(1)

donde,

además:

W18 : Número Total de Ejes Equivalentes, para el período de diseño.

pi : Serviciabilidad inicial.

pt : Serviciabilidad final.

MR : Módulo de Resiliencia de la subrasante.

Zr : Desviación Standard Normal

So : Desviación Standard Total

SN : Número estructural, indicativo del espesor total del pavimento.

B) ESTRUCTURACIÓN DEL PAVIMENTO

Para la estructuración de un pavimento, el método proporciona la siguiente expresión:

SNT = a1 D1 + a2m2 D2 + a3m3 D3 (2)

Donde:

Page 28: Diseño Pavimento Flexible Asshto

SNT : Número Estructural Total requerido.

a1, a2, a3 : Coeficientes estructurales de los materiales.

m2, m3 : Coeficiente de drenaje de materiales granulares.

D1, D2, D3 : Espesores asumidos de las capas.

Después de obtener el Número Estructural Total (SNT) requerido, el cual debe satisfacer la estructura total del pavimento, el dimensionamiento se reduce a un problema de tipo aritmético, ya que, a1, a2, a3, m2 y m3, son valores conocidos. D1, D2 y D3 son valores asumidos de tal manera que, efectuadas las operaciones indicadas en la expresión (2), se debe cumplir con la igualdad.

1. TRAMO I: ACOBAMBA - PALCAMAYO

PARAMETROS DE DISEÑO

- Período de diseño : 20 años

- W18 : 2.1927679 x 10^6

- ESAL : 4.385536 x 10^6

- MR : 11.9184

- Nivel de Confiabilidad (R) : 95 %

- Standard Normal Deviate (ZR) : -1.645

- Standard Deviation (So) : 0.45

- Serviciabilidad inicial (pi) : 4.2

- Serviciabilidad final (pt) : 2.0

- : 2.2

(*) Metodología de Diseño de Pavimentos: AASTHO 1993.

APLICACIÓN DEL METODO DE DISEÑO AASHTO

Para determinar el Número estructural, indicativo del espesor total del pavimento se puede despejar SN usando un programa de cómputo, o el monograma de la figura 4.1

En el presente proyecto utilizaremos el monograma de la figura 4.1 siguiendo los si-guientes pasos:

Page 29: Diseño Pavimento Flexible Asshto

Paso 1.- Trazar una línea que una el nivel de confiabilidad de 95 % con la desviación es-tándar general So de 0.45, y prolongar esta línea hasta cruzar la primera línea TL en el punto A.

Paso 2. Trazar una línea que una el punto A con la W18 de 2.1927679 x 10^6, y prolon-garla hasta cruzar la segunda línea TL en el punto B.

Paso 3. Trazar una línea que una al punto B con el módulo de resiliencia (Mr), del afir -mado, y prolongarla hasta cruzar la grafica de pérdida de durabilidad de diseño en el punto C. (MR = 11.9184)

Paso 4. Trazar una recta horizontal desde el punto C hasta cruzar la curva de pérdida de

índice de mantenimiento de diseño ( = 4.2 – 2.0) = 2.2

Paso 5. Trazar una recta vertical hasta cruzar el SN de diseño, y determinar este valor. SN = 3.37

Page 30: Diseño Pavimento Flexible Asshto
Page 31: Diseño Pavimento Flexible Asshto

Paso 6. Determinar el coeficiente estructural de capa adecuado para cada material de construcción.

a).- Coeficientes estructurales de capa de concreto asfáltico.

Para un valor del módulo de resilencia del cemento asfáltico a

68 ºF = 450, 000 lb/pulg2. se aplicara el grafico siguiente:

Figura 4.2 variación de los coeficientes estructurales de capa de concreto asfáltico de gradación densa, con base en el módulo de elasticidad (de resiliencia).

De acuerdo a la figura se determina que:

a1 = 0.45/pulg

Mr = 450 000 lb/pulg2 = 450 ksi

Page 32: Diseño Pavimento Flexible Asshto

b).- Variación de los coeficientes de capa a2 , en bases granulares,

Para un CBR del material de la capa Base = 100 %.

La variación de los coeficientes de capa a2 , en bases granulares, se determinara utili-zando las figura 4.3

De acuerdo a la figura se obtiene:

a2 = 0.1374 /pulg

Mr = 30 000 lb/pulg2 = 30.00 ksi

c).- Variación de los coeficientes de capa a3 , en sub bases granulares,

Para un CBR del material de la capa sub Base = 60%. Min.

Page 33: Diseño Pavimento Flexible Asshto

La variación de los coeficientes de capa a3 , en bases granulares, se determinara utili-zando las figura 4.4

De acuerdo a la figura se obtiene:

a3 = 0.1244 /pul

Mr = 17 966 lb/pulg2 = 17.966 ksi

Paso 7. Determinar el coeficiente adecuado de drenaje mi . Ya que se da un solo conjun-to de condiciones para las capas de base y sub base, se usará el mismo valor para m1 y m2. El tiempo que requiere el agua para drenarse del interior del pavimento = 1 día, y de acuerdo a la tabla 4.4, capacidad del drenaje para remover la humedad es buena. De la tabla 4.5 El porcentaje del tiempo durante el cual la estructura del pavimento estará

Page 34: Diseño Pavimento Flexible Asshto

expuesta a niveles de humedad cercanos a la saturación = 25, y de acuerdo con la tabla 4.5, mi = 1.0

Paso 8. Determinar los espesores adecuados de capa, con la ecuación:

SNT = a1 D1 + a2m2 D2 + a3m3 D3 (2)

Siguiendo la recomendación de AASHTO, se tiene que una estructura de pavimento es un sistema estratificado, la determinación de los distintos espesores se debería hacer como se indica en la figura 4.8.

Primero se determina el SN requeridos sobre las capas de base y sub base, usando la resistencia correspondiente de cada capa. El espesor mínimo admisible de cada capa se puede determinar entonces usando las diferencias de los SN calculado, como se indica en la figura 4.8

Page 35: Diseño Pavimento Flexible Asshto

Utilizando los valores adecuados de Mr en la figura 4.1 Gráfica de diseño para estructura s de pavimento flexible, se obtienen:

Para un:

Mr para la capa de la base = 28 690 lb/pulg2.

Al utilizar la figura 4.1, se obtiene que: SN1 = 2.42

Para un:

Mr para la capa de la sub base = 16 130 lb/pulg2

Al utilizar la figura 4.1, se obtiene que. SN2 = 2.92

Verificando la determinación del SN, mediante formula se tiene:

Page 36: Diseño Pavimento Flexible Asshto

Para el cálculo del Número Estructural Total (SN), el cual debe satisfacer la estructura del pavimento, se utilizará la siguiente expresión:

….

(1)

Que la estructura del pavimento propuesto será de:

Page 37: Diseño Pavimento Flexible Asshto

- Carpeta asfáltica de 3” de espesor

- Base granular de 8” de espesor.

- Sub base granular de 8” de espesor.

2. TRAMO II: PALCAMAYO – SAN PEDRO DE CAJAS

PARAMETROS DE DISEÑO

- Período de diseño : 20 años

- W18 : 8.4165520 x 10^5

- ESAL : 1.683310 x 10^6

- MR : 11.591.2

- Nivel de Confiabilidad (R) : 95 %

- Standard Normal Deviate (ZR) : -1.645

- Standard Deviation (So) : 0.45

- Serviciabilidad inicial (pi) : 4.2

- Serviciabilidad final (pt) : 2.0

- : 2.2

(*) Metodología de Diseño de Pavimentos: AASTHO 1993.

Determinación del SN, mediante formula se tiene:

Page 38: Diseño Pavimento Flexible Asshto

Para el cálculo del Número Estructural Total (SN), el cual debe satisfacer la estructura del pavimento, se utilizará la siguiente expresión:

….

(1)

Que la estructura del pavimento propuesto será de:

- Carpeta asfáltica de 2” de espesor

- Base granular de 6” de espesor.

- Sub base granular de 6” de espesor.

Page 39: Diseño Pavimento Flexible Asshto

3. TRAMO III: SAN PEDRO DE CAJAS - CONDORIN

PARAMETROS DE DISEÑO

- Período de diseño : 20 años

- W18 : 1.08685879 x 10^6

- ESAL : 2.173718 x 10^6

- MR : 12.6936

- Nivel de Confiabilidad (R) : 95 %

- Standard Normal Deviate (ZR) : -1.645

- Standard Deviation (So) : 0.45

- Serviciabilidad inicial (pi) : 4.2

- Serviciabilidad final (pt) : 2.0

- : 2.2

(*) Metodología de Diseño de Pavimentos: AASTHO 1993.

Determinación del SN, mediante formula se tiene:

Para el cálculo del Número Estructural Total (SN), el cual debe satisfacer la estructura del pavimento, se utilizará la siguiente expresión:

….

(1)

Page 40: Diseño Pavimento Flexible Asshto

Que la estructura del pavimento propuesto será de:

- Carpeta asfáltica de 2” de espesor

- Base granular de 6” de espesor.

- Sub base granular de 8” de espesor.

CONCLUSIONES:

Como se puede apreciar se ha realizado el diseño de la estructura del pavimento para cada tramo, de acuerdo a las condiciones del tráfico vehicular y tipo de terreno de cada uno de los mimos, sin embargo esta carretera está considerada como Ruta Departamen-tal por lo tanto, se uniformizará el diseño de la estructura del pavimento al tramo más crí-tico (tramo: Acobamba – Palcamayo)

La estructura del pavimento para un periodo de diseño de 20 años será:

- Carpeta asfáltica de 3” de espesor

- Base granular de 8” de espesor.

- Sub base granular de 8” de espesor.