NDICE

Introduccin.02

1. Definicin.032. Metodologa para la estimacin de los ejes equivalentes de diseo..053. Rangos de ejes equivalentes de diseo..074. Factor de distribucin por carril085. Clculo trnsito metodologa AASHTO.095.1 Pavimentos Flexibles.105.2 Pavimentos Rgidos116. Ejemplo de clculo: tracto-camin c3-s2 (Pavimento Rgido) ..127. Anexos.15

Conclusin.20

Bibliografa20

INTRODUCCIN

El trnsito (volumen y caractersticas) es una variable fundamental en la ingeniera vial, pues constituye un antecedente bsico para: La categorizacin de una carretera. El diseo geomtrico de calzada principal e intersecciones. El diseo de pavimentos.

Por los caminos circulan vehculos muy diversos, en cuanto a sus tipos, dimensiones, pesos y composicin de ruedas. Los procedimientos de diseo de pavimentos consideran al trnsito de acuerdo a las siguientes caractersticas: Volumen y composicin (TMDA). Peso (estratigrafa de pesos por eje). Crecimiento (tasas de crecimiento vehicular)

Dentro del estudio general del pavimento, una de las cosas ms importantes a evaluar y tomar en cuenta son los ejes equivalentes. Es por ello, que el siguiente trabajo a analizar se trata del tema de Clculo de ejes equivalente. Por tanto, como su nombre lo indica, se abordar acerca de los ejes equivalentes, definicin, caractersticas y el procedimiento que se lleva a cabo para poder calcularla u obtenerla.Uno de los principales aportes del ensayo AASHTO Road Test, fue establecer un procedimiento para transformar los diferentes tipos y pesos de ejes que circulan por un camino, a un eje patrn nico. El sistema ideado en esa prueba ha demostrado su conveniencia, a tal punto que la mayora de los mtodos y anlisis desarrollados con posterioridad han adoptado tanto el concepto como el procedimiento de clculo.

1. DEFINICINEs la cantidad pronosticada de repeticiones del eje decargaequivalente de 18 kips (8,16 t = 80 kN) para un periodo determinado, utilizamos estacargaequivalente por efectos de clculo ya que eltransitoest compuesto por vehculos de diferente peso ynmero de ejes. Los ejes equivalentes se los denominara ESAL "equivalent simple axial load".Se calcula para el carril de diseo utilizando la siguiente ecuacin:

Donde:piPorcentaje del total de repeticiones para el i-simo grupo de vehculos o cargas.FiFactor de equivalencia decargapor eje, del i-simo grupo de eje decarga(Tablas).PPromedio de ejes por camin pesado.TPDTrnsito promedio diario.FCFactor de crecimiento para un perodo de diseo en aos.FdFactor direccional.FCFactor de distribucin por carril.

Ejemplo

Perodo de Diseo = 20 aosTasa de Crecimiento anual = 2%

Pt= 2.5Fd= 0.5FC= 0.8SN= 4"

TIPO DE VEHCULOCarga por eje (Kips)Tipo de EjeVolumen de Trfico DiarioFactor de CrecimientoTrnsito de DiseoFactor de Camin TFN de ESALs

Automviles, vagonetas, otros livianos.4Simple85024.375390750.695201962

Microbuses, camin pequeo10Simple44024.339025800.692692780

Bus y camin mediano16Simple26024.323060700.691591188

Bus grande34Tandem23024.320399850.691407590

Camin Semiremolque36Tandem24024.321286800.691468789

Camin Semiremolque48Tridem19624.317384220.691199511

TOTALES221613561820

ESAL's de Diseo = 135618200,50,8 = 5424728En la siguientetablase muestran los espesores mnimos para carpetas asflticas y bases granulares, sugeridos en funcin del trnsito. Espesores Mnimos, en pulgadas, en Funcin de los Ejes Equivalentes

Trnsito (ESAL's) en Ejes EquivalentesCarpetas de Concreto AsflticoBases Granulares

Menos de 50,0001.0 T.S.4.0

50,001 150,0002.04.0

150,001 500,0002.54.0

500,001 2'000,0003.06.0

2'000,001 7'000,0003.56.0

Mayor de 7'000,0004,06,0

T.S. =Tratamientosuperficial

2. METODOLOGA PARA LA ESTIMACIN DE LOS EJES EQUIVALENTES DE DISEO

Para la determinacin de los Ejes Equivalentes de diseo, se debe seguir el procedimiento descrito a continuacin._ Definir el perodo de diseo. El perodo de diseo utilizado es 5 o 10 aos_ Estimar el nmero de vehculos pesados que transitan por el camino en un sentido (buses, camiones de 2 ejes y camiones de ms de 2 ejes). Para la estimacin de este valor es posible realizar una o ms de las siguientes acciones: Conteo de los vehculos pesados en ambos sentidos durante 12 horas en horario diurno. Aplicacin de coeficientes estacionales en funcin del perodo durante el cual se realiz el conteo. Generalmente se recomienda realizar el conteo en una semana hbil normal, preferentemente mircoles y excepcionalmente martes y jueves, sin embargo es posible que el camino local tenga otro da que resulte ms representativo para el conteo por lo cual esta medicin queda sujeta a las recomendaciones locales. Obtener una estimacin analizando otros caminos cercanos al proyecto en estudio, los cuales estn incluidos en el censo de trfico y que estn emplazados en una zona con el mismo uso de tierra de tal forma de concluir que poseen similar distribucin vehicular y por lo tanto de vehculos pesados. Realizar encuestas origen destino en el mismo camino. Definir la tasa de crecimiento de los vehculos. La metodologa permite definir dos tasas de crecimiento, 4 y 7%. La eleccin de una u otra depende de quin realiza el anlisis, sin embargo se recomienda la utilizacin de la tasa de 4% salvo en el caso en que se puede afirmar con seguridad que el cambio de estndar del camino producir un trnsito generado significativo. Definir el tipo de estratigrafa de carga que poseen los vehculos pesados que transitan (o transitarn) por el camino en estudio. La vinculacin del camino analizado a una de las dos clases de caminos definidos, permite asignarle una estratigrafa de carga representativa. La gua define dos tipos de estratigrafa de carga, una para caminos de trnsito liviano (Eliv) y otra para caminos de trnsito pesado (Epes). Una vez definidas cada una de las variables, con los vehculos pesados por sentido se ingresa por el eje de las abscisas al diagrama de la Figura 4a y 4b. Se selecciona la recta correspondiente al perodo de diseo, tasa de crecimiento y tipo de estratigrafa de carga, y se obtiene en el eje de las ordenadas los EEq de diseo.

Figura 4a: Estimacin Ejes Equivalentes de Diseo. Estratigrafa Liviana

Figura 4b: Estimacin Ejes Equivalentes de Diseo. Estratigrafa Pesada

3. RANGOS DE EJES EQUIVALENTES DE DISEO

Los rangos de solicitaciones de trnsito definidos para la gua y expresados en Ejes Equivalentes acumulados se muestran en el siguiente cuadro.

Rangos de Solicitaciones de Trnsito

SOLICITACIONES DE TRNSITO X SENTIDO

RangoEjes Equivalentes x 1000

T00 150

T1150 - 300

T2300 500

T3500 700

T4700 1000

La utilizacin de los rangos de ejes equivalentes propuestos permite compensar errores menores que se pudieran cometer en la estimacin de los datos.

Factor numrico que relaciona el nmero de aplicaciones de las cargas por eje de referencia que produce en el pavimento un determinado deterioro y el nmero requerido de aplicaciones de otra carga por eje para producir el mismo deterioroEl deterioro se mide en trminos de la prdida de ndice de servicio presente.

Teniendo como base el Trnsito Promedio Diario del proyecto se procede a realizar los correspondientes clculos para hallar el nmero de ejes equivalentes para cada uno de los periodos de diseo, de 3, 5, 7, 10, 15 y 20 aos. Para determinar el nmero de ejes equivalentes acumulados para el diseo del pavimento, es necesario transformar el trnsito promedio diario segn su composicin y factores de dao. Todos los datos se calcularn para la calzada y debern multiplicarse por FC para llevarlo al carril del diseo.Para el clculo del nmero de ejes equivalentes de 8.2 toneladas por ao se utiliza la siguiente expresin:Nmero de ejes equivalentes = TPDS X 365 das X FD X FCDonde:TPDS = Corresponde al Trnsito Promedio Diario Semanal.FD = Corresponde al Factor de Dao, y establecido por la siguiente tabla:VEHCULOS COMERCIALESFACTOR DAO

CG1.00*

BUS1.00

AL2.40*

TM3.95*

C2-P1.14

C2-G3.44

C33.76

C46.73

C54.40

>C54.72

Para los factores de dao del alimentador y el articulado de transmilenio se hace referencia al peso de cada vehculo de la siguiente manera.El articulado pesa del orden de 5 ton eje direccional, 8 ton eje intermedio y 10.5 en el eje trasero y con estos valores el Factor Dao para 8.2 toneladas sera aproximadamente 3.95.El alimentador pesa del orden de 5 ton eje direccional, 9.5 en el eje trasero y con estos valores el Factor de Dao para 8.2 toneladas sera aproximadamente 2.40.FC corresponde al factor del carril de diseo, para calzadas unidireccionales de dos carriles el factor utilizado es de 0.90 y para calzada de tres carriles se utiliza 0.75. 4. FACTOR DE DISTRIBUCIN POR CARRIL

En una carretera de dos carriles, uno en cada direccin, el carril de diseo es uno de ellos, por lo tanto el factor de distribucin por carril es 100%. Para autopistas multicarriles el carril de diseo es el carril exterior y el factor de distribucin depende del nmero de carriles en cada direccin que tenga laautopista. En latablasiguiente se muestran los valores utilizados por la AASHTO:

Factor De Distribucin Por Carril.

No. carriles en cada direccinPorcentaje de ejes simples equivalentes de 18 kips en el carril de diseo (FC)

1100

280 100

360 80

4 ms50 75

5. CLCULO TRNSITO METODOLOGA AASHTO De acuerdo con los requerimientos para el diseo de pavimentos flexibles y rgidos, es necesario el clculo de ejes equivalentes de 8.20 toneladas que transitarn por la va durante periodo de diseo. Para el clculo de nmeros de ejes equivalentes en el periodo de diseo de cada uno de los grupos viales, no se tienen en cuenta las rutas alimentadoras; estas incluyen en el clculo del trnsito del carril de diseo el cual se desarrolla en numerales posteriores. De acuerdo a lo establecido en el estudio de trnsito, para el clculo de nmero de ejes equivalentes de 8.2 toneladas para rutas alimentadoras se utiliza un TDP de 172 vehculos.

PAVIMENTO FLEXIBLEDe acuerdo con los requerimientos para el diseo de pavimentos flexibles, es necesario calcular el nmero de ejes equivalentes en periodos de diseo de 7.5 aos, 10 aos y 20 aos. El TDP utilizado para el clculo, es el suministrado por el estudio de trnsito para el ao de 2006. Del clculo de nmero de ejes equivalentes de 8.2 toneladas para cada uno de las diferentes zonas del proyecto se obtienen los siguientes resultados: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. 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 al nmero de ejes de patrn requeridos para producir la misma prdida de serviciabilidad; el valor de este cociente es el Factor de Ejes Equivalentes.

El factor de carga de eje equivalente (Equivalent Axle Load Factor, EALF) define el dao por pasada inducido a un pavimento por un eje en cuestin en relacin con el dao que generara un eje estndar de 80 kN. En el presente trabajo se trata el EALF como factor de dao para cada vehculo.El diseo se basa en el nmero de pasadas totales de cargas de eje estndar durante el periodo de diseo, definido como la carga de eje simple equivalente (Equivalent Axle Load Factor, EALF).El EALF depende del tipo de pavimento, el espesor, la capacidad estructural y las condiciones finales a las que el pavimento se considera que ha fallado. A continuacin se describe la metodologa de anlisis para cada tipo de pavimento.5.1 Pavimentos FlexiblesLas siguientes son las expresiones para determinar el EALF:

Donde:Wtx = Nmero de cargas aplicadas al final del periodo t.W18 = Nmero de pasadas de ejes equivalentes.Lx = Carga en kip de un eje simple, un eje tndem o un eje tridem.L2 = Cdigo del eje, 1 para eje simple, 2 para eje tndem, 3 eje tridem.SN = Nmero estructural.Pt = Serviciabilidad final.Gt = Funcin de Pt.18 = Es el valor de Bx cuando Lx es igual a 18 y L2 es igual a 1.

5.2 Pavimentos Rgidos

Donde:Wtx, W18, Lx, L2 y 18, tienen la misma definicin que para pavimentos flexibles.D = Espesor de la losa en pulgadas.

Consideraciones varias sobre los parmetros de diseoEn pavimentos flexibles, el factor de dao (EALF) no es muy sensible al espesor de la estructura, y puede adoptarse un SN de 5.0 en la mayora de los casos.Para pavimentos rgidos, pueden asumirse espesores de losa de concreto de 9.0 pulgadas para entrar a factor de dao de los diferentes vehculos.

6. EJEMPLO DE CLCULO: TRACTO-CAMIN C3-S2 (Pavimento Rgido)Esquema del vehculo:

Eje delanteroCarga y tipo de eje delantero: 6 toneladas en eje simple (13.23 kip)L2 = 1

Eje intermedioCarga y tipo de eje delantero: 22 toneladas en eje tndem (48.5 kip)L2 = 2

Eje trasero Carga y tipo de eje delantero: 24 toneladas en eje tndem (52.9 kip)L2 = 3

Factor de dao de vehculo:FD = 0.267 + 8.046 + 3.691 = 12.006

7. ANEXOS

CONCLUSINProbablemente la variable ms importante en el diseo de una va es el trnsito, pues, si bien el volumen y dimensiones de los vehculos influyen en su diseo geomtrico, el nmero y peso de los ejes de estos son factores determinantes en el diseo de la estructura del pavimento.Para la obtencin del trnsito para diseo en trminos de ejes equivalentes, se emplean metodologas definidas por la AASHTO, basados en las ecuaciones originales que datan de 1961, producto de las pruebas en Ottawa, Illinois, con tramos a escala natural y para todo tipo de pavimentos, las cuales recomiendan coeficientes de dao para cada tipo de vehculo y para cada clase de pavimento. Las frmulas o metodologa que de utilizan para el clculo o conversin de ejes, fue tomada del estudio de trnsito efectuado para el proyecto, la cual fue analizada y llevada a los respectivos formatos de clculos de ejes equivalentes para cada grupo vial de las zonas del proyecto.En este trabajo, no slo se presentaron las frmulas o mtodos para dicho clculo sino tambin tablas de resumen y tablas de categoras de trnsito.Mientras que en la ecuacin, el modelo de diseo est basado en la prdida del ndice de servicialidad (PSI) durante la vida de servicio del pavimento; siendo ste un parmetro que representa las bondades de la superficie de rodadura para circular sobre ella.

BIBLIOGRAFAhttp://www.cuevadelcivil.com/2010/05/ejes-equivalentes.htmlhttp://copernico.escuelaing.edu.co/vias/pagina_via/modulos/MODULO%204.pdfhttp://www.vialidad.cl/areasdevialidad/gestionvial/Documents/Informes%20y%20Estudios/GUIA_DE_DISENO_ESTRUCTURAL_DE_PAVIMENTOS.pdf20