DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDO

1. Tipo de Vía

Factor de Seguridad de Carga Avenida Principal (p.58)

Factor Sentido

Nº de carriles por sentido Carriles

Pasajuntas y barras de Unión

Apoyo Lateral

2. Tráfico de Diseño

TIPO TPDA

AP 7860

AC 60

C2 20

C3 15

T2S1 15

T2S2 10

T2S3 10

T3S2 10

T3S3 5

B2 25

B3 5

BA-1 5

TOTAL 8040

3. Periodo de Diseño Años

4. Tasa de Crecimiento Promedio Anual: 5%

5. Materiales de Construcción

Sub Base Granular (en pulgadas) (20 cm)

Resistencia del concreto F'c Kg/cm2 0 psi 14.22

Módulo rotura del concreto, S'c Kg/cm2 0 psi (p.45 y 52)

Módulo de elasticidad, Ec Kg/cm2 0 psi

Resistencia del Acero, F'y Kg/cm2

Factor carril =

En este caso tomamos la curva de 3 carriles y ubicamos el valor de 4020, nos arroja un valor de:

Factor Carril (FCr) =

Cálculo del FCt (1+0.05)^20-1 = (p.56)

(g)(n) (0.05)(20) 1.65*20

REPETICIONES ESPERADAS POR TIPO DE VEHICULO

Tipo de Tipos de Carga x Eje TPDA % F.S. F.Cr F.Ct Re

Vehiculo Eje (Kips) Te x365

AP 1000 2.2 2

AC1600 3.5 1

3300 7.3 1

C27000 15.4 1

11000 24.3 1

C37000 15.4 1

18000 39.7 1

T2S17000 15.4 1

11000 24.3 2

T2S2

7000 15.4 1

11000 24.3 1

18000 39.7 1

Nos Ubicamos en la Figura 2.5.4 - Proporción de Vehiculos circulando por el carril de baja velacidad en una vialidad de 2 ó 3 carriles:

Fc = (1 + g)^n - 1

DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDO

T2S3

7000 15.4 1

11000 24.3 1

25000 55.1 1

T3S27000 15.4 1

18000 39.7 2

T3S3

7000 15.4 1

18000 39.7 1

25000 55.1 1

B27000 15.4 1

11000 24.3 1

B37000 15.4 1

18000 39.7 1

BA-1 7000 15.4 2

11000 24.3 1

REPETICIONES ESPERADAS POR TIPO DE EJE

Tipo de Tipos de Carga x Eje TPDA % F.S. F.Cr F.Ct Re

Vehiculo Eje (Kips) Te x365

Simple 1000 2.2

Σ NUMERO DE EJES SIMPLES DE 2.2 Kips

Simple 1600 3.50

Σ NUMERO DE EJES SIMPLES DE 3.5 Kips

Simple 3300 7.3

Σ NUMERO DE EJES SIMPLES DE 7.3 Kips

Simple 7000 15.4

Simple 7000 15.4

Simple 7000 15.4

Simple 7000 15.4

Simple 7000 15.4

Simple 7000 15.4

Simple 7000 15.4

Simple 7000 15.4

Simple 7000 15.4

Simple 7000 15.4

Σ NUMERO DE EJES SIMPLES DE 15.4 Kips

Simple 11000 24.3

Simple 11000 24.3

Simple 11000 24.3

Simple 11000 24.3

Simple 11000 24.3

Simple 11000 24.3

Σ NUMERO DE EJES SIMPLES DE 24.3 Kips

Tandem 18000 39.7

Tandem 18000 39.7

Tandem 18000 39.7

Tandem 18000 39.7

Tandem 18000 39.7

Σ NUMERO DE EJES TANDEM DE 39.7 Kips

Tridem 25000 55.1

Tridem 25000 55.1

Σ NUMERO DE EJES TRIDEM DE 55.1 Kips

CONSOLIDADO DE REPECIONES ESPERADAS SEGÚN TIPO DE EJE Y CARGA

Σ NUMERO DE EJES SIMPLES DE 2.2 Kips

Σ NUMERO DE EJES SIMPLES DE 3.5 Kips

DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDO

EJES SIMPLES Σ NUMERO DE EJES SIMPLES DE 7.3 Kips

Σ NUMERO DE EJES SIMPLES DE 15.4 Kips

Σ NUMERO DE EJES SIMPLES DE 24.3 Kips

EJES TANDEM Σ NUMERO DE EJES TANDEM DE 39.7 Kips

EJES TRIDEM Σ NUMERO DE EJES TRIDEM DE 55.1 Kips

6. CBR representativo del suelo de Fundacion

CBR al 95% # de Valores % de valores

Mayores ó igualesMayores ó iguales

18 1 25

15 2 50

17 3 75

12 4 100

Nivel de Tráfico Percentil

EAL Otra Alternativa: Promedio

menor a 10^4 60 %

10^4 a 10^6 75 % Promedio 62 15.5

10^6 a más 87.5 % 4

CBR %

Factor de Seguridad de Carga

Fsc = (p.58)

Calculo de K

Nos hubicamos en Anexo 1 - Coeficiente de Balasto

Tanteo de espesores: - 1er Tanteo

Iniciamos la verificacion de espesores con 7"

Esfuerzos Equivalentes ( δ eq)

Convertmos a pci: 7.2 x 36.127 = K = (p.89)

Interpolando tenemos:

Tomando los valores de la Tabla 2.5.5 - Esfuerzo Equivalente para Pavimentos Sin Apoyo Lateral - Espesor 7"

Ejes secillos

K

δ eq

Ejes Tandem

K

δ eq

Ejes Tridem

K

δ eq

Factores de Relación de Esfuerzos (FRE,)

Con los valores del CBR representativo como coordenadas (18,25 - 15,50 - 17,75 y 12,100), confecionamos la curva y con el valor del percentil (87.5) intersectamos y obtenemos el valor del CBR.

El Factor de Carga recomendado de de 1.10, para Autopistas y vialidades urbanas con volumenes moderados de tráfico pesado.

En el Gráfico nos da un valor de K de 7.2 Kg/cm3

DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDO

0 se obtiene:

Para Ejes Sencillos = =

Para Ejes Tandem = =

Para Ejes Tridem = =

Factores de Erosion (F.E)

De la misma manera se toman los Valores de K = 260 psi y Espesor = 7"

Interpolando tenemos:

Ejes secillos

K

FE.

Ejes Tandem

K

FE.

Ejes Tridem

K

FE.

Formato A-1

CALCULO DE ESPESOR DE PAVIMENTO

PROYECTO

ESPESOR INICIAL PASAJUNTAS

MODULO DE RECREACION DE SUBR (K) APOYO LATERAL

MODULO DE ROTURA (Mr) PERIODO DE DISEÑO Años

FACTOR DE SEGURIDAD DE CARGA OBSERVACIONES

ANALISIS POR FATIGA ANALISIS POR EROSION

CARGA MULTIPL. REPETIC, REPETICIONAES % DE REPETICIONAES % DE

DEL EJE X LSF ESPERADAS PERMISIBLES DAÑO PERMISIBLES DAÑO

KIPS (Anexo D7) X FATIGA (Anexo D8) X EROSION

EJES SENCILLOS

Esfuerzo Equivalente 0 psi.

Factor de Relación de Esfuerz 0 Factor de Erosion 0

2.2 Ilimitado 0% Ilimitado

3.5 Ilimitado 0% Ilimitado

7.3 Ilimitado 0% Ilimitado

15.4 Ilimitado 0% Ilimitado

24.3 50,000.00 0.0% 1,800,000.00

EJES TANDEM

Esfuerzo Equivalente psi.

Factor de Relación de Esfuerzos Factor de Erosion

39.7 0 Ilimitado 0% 3,000,000.00

EJES TRIDEM

Esfuerzo Equivalente psi.

Factor de Relación de Esfuerzos Factor de Erosion

55.1 0

18.37 0 Ilimitado 0% 6,000,000.00

Dividiendo los esfuerzos Equivalentes entre el Sc =

Tomando los valores de la Tabla 2.5.7 - Factores de Erosión, para Pavimentos Con Pasajuntas y Sin Apoyo Lateral, Espesor = 7"

DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDO

TOTAL: 0.0%

RESULTADO:

Finalmente el Espesor de Losa recomendado es de 8"

Como se puede apreciar los porcentajes de daño obtenidos pos FATIGA y por EROSION son superiores al 100%; por lo tanto el espesor de 7".

DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDO

Diseño de un Pavimento Rígido

1. Tipo de Vía

Factor de Seguridad de Carga 1.1 Avenida PrincipalFactor Sentido DOBLE

Nº de carriles por sentido 3 CarrilesPasajuntas y barras de Unión SI

Apoyo Lateral NO

2. Tráfico de DiseñoTIPO TPDA

AP 7860

AC 60

C2 20

C3 15

T2S1 15

T2S2 10

T2S3 10

T3S2 10

T3S3 5

B2 25

B3 5

BA-1 5

TOTAL 8040

3. Periodo de Diseño 20 Años

4. Tasa de Crecimiento Promedio Anual: 0.05 5%

5. Materiales de ConstrucciónSub Base Granular (en pulgadas) 8 (20 cm)

Resistencia del concreto F'c 210 Kg/cm2 2986.2 psi 14.22

Módulo rotura del concreto, S'c 44 Kg/cm2 626 psi

Módulo de elasticidad, Ec 219000 Kg/cm2 3114180 psi

Resistencia del Acero, F'y 4200 Kg/cm2

Factor carril 8040 = 40202

Factor Carril (FCr) = 0.75

Cálculo del FCt (1+0.05)^20-1 = 33.07 (g)(n) (0.05)(20)

Nos Ubicamos en la Figura 2.5.4 - Proporción de Vehiculos circulando por el carril de baja velacidad en una vialidad de 2 ó 3 carriles:

En este caso tomamos la curva de 3 carriles y ubicamos el valor de 4020, nos arroja un valor de:

Fc = (1 + g)^n - 1

DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDO

REPETICIONES ESPERADAS POR TIPO DE VEHICULO

Tipo de Tipos de Carga x Eje TPDA % F.S. F.Cr F.Ct Re

Vehiculo Eje (Kips) Te x365

AP 1000 2.2 7860 2 5737800 0.5 0.75 33.07 71,155,892

AC1600 3.5 60 1 21900 0.5 0.75 33.07 271,587

3300 7.3 60 1 21900 0.5 0.75 33.07 271,587

C27000 15.4 20 1 7300 0.5 0.75 33.07 90,529

11000 24.3 20 1 7300 0.5 0.75 33.07 90,529

C37000 15.4 15 1 5475 0.5 0.75 33.07 67,897

18000 39.7 15 1 5475 0.5 0.75 33.07 67,897

T2S17000 15.4 15 1 5475 0.5 0.75 33.07 67,897

11000 24.3 15 2 10950 0.5 0.75 33.07 135,794

T2S2

7000 15.4 10 1 3650 0.5 0.75 33.07 45,265

11000 24.3 10 1 3650 0.5 0.75 33.07 45,265

18000 39.7 10 1 3650 0.5 0.75 33.07 45,265

T2S3

7000 15.4 10 1 3650 0.5 0.75 33.07 45,265

11000 24.3 10 1 3650 0.5 0.75 33.07 45,265

25000 55.1 10 1 3650 0.5 0.75 33.07 45,265

T3S27000 15.4 10 1 3650 0.5 0.75 33.07 45,265

18000 39.7 10 2 7300 0.5 0.75 33.07 90,529

T3S3

7000 15.4 5 1 1825 0.5 0.75 33.07 22,632

18000 39.7 5 1 1825 0.5 0.75 33.07 22,632

25000 55.1 5 1 1825 0.5 0.75 33.07 22,632

B27000 15.4 25 1 9125 0.5 0.75 33.07 113,161

11000 24.3 25 1 9125 0.5 0.75 33.07 113,161

B37000 15.4 5 1 1825 0.5 0.75 33.07 22,632

18000 39.7 5 1 1825 0.5 0.75 33.07 22,632

BA-1 7000 15.4 5 2 3650 0.5 0.75 33.07 45,265

11000 24.3 5 1 1825 0.5 0.75 33.07 22,632

DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDO

REPETICIONES ESPERADAS POR TIPO DE EJE

Tipo de Tipos de Carga x Eje TPDA % F.S. F.Cr F.Ct Re

Vehiculo Eje (Kips) Te x365

Simple 1000 2.2 7860 2 5737800 0.5 0.75 33.07 71,155,892

Σ NUMERO DE EJES SIMPLES DE 2.2 Kips 71,155,892

Simple 1600 3.50 60 1 21900 0.5 0.75 33.07 271,587

Σ NUMERO DE EJES SIMPLES DE 3.5 Kips 271,587

Simple 3300 7.3 60 1 21900 0.5 0.75 33.07 271,587

Σ NUMERO DE EJES SIMPLES DE 7.3 Kips 271,587

Simple 7000 15.4 20 1 7300 0.5 0.75 33.07 90,529

Simple 7000 15.4 15 1 5475 0.5 0.75 33.07 67,897

Simple 7000 15.4 15 1 5475 0.5 0.75 33.07 67,897

Simple 7000 15.4 10 1 3650 0.5 0.75 33.07 45,265

Simple 7000 15.4 10 1 3650 0.5 0.75 33.07 45,265

Simple 7000 15.4 10 1 3650 0.5 0.75 33.07 45,265

Simple 7000 15.4 5 1 1825 0.5 0.75 33.07 22,632

Simple 7000 15.4 25 1 9125 0.5 0.75 33.07 113,161

Simple 7000 15.4 5 1 1825 0.5 0.75 33.07 22,632

Simple 7000 15.4 5 2 3650 0.5 0.75 33.07 45,265

Σ NUMERO DE EJES SIMPLES DE 15.4 Kips 565,808

Simple 11000 24.3 20 1 7300 0.5 0.75 33.07 90,529

Simple 11000 24.3 15 2 10950 0.5 0.75 33.07 135,794

Simple 11000 24.3 10 1 3650 0.5 0.75 33.07 45,265

Simple 11000 24.3 10 1 3650 0.5 0.75 33.07 45,265

Simple 11000 24.3 25 1 9125 0.5 0.75 33.07 113,161

Simple 11000 24.3 5 1 1825 0.5 0.75 33.07 22,632

Σ NUMERO DE EJES SIMPLES DE 24.3 Kips 452,646

Tandem 18000 39.7 15 1 5475 0.5 0.75 33.07 67,897

Tandem 18000 39.7 10 1 3650 0.5 0.75 33.07 45,265

Tandem 18000 39.7 10 2 7300 0.5 0.75 33.07 90,529

Tandem 18000 39.7 5 1 1825 0.5 0.75 33.07 22,632

Tandem 18000 39.7 5 1 1825 0.5 0.75 33.07 22,632

DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDO

Σ NUMERO DE EJES TANDEM DE 39.7 Kips 248,955

Tridem 25000 55.1 10 1 3650 0.5 0.75 33.07 45,265

Tridem 25000 55.1 5 1 1825 0.5 0.75 33.07 22,632

Σ NUMERO DE EJES TRIDEM DE 55.1 Kips 67,897

CONSOLIDADO DE REPECIONES ESPERADAS SEGÚN TIPO DE EJE Y CARGA

Σ NUMERO DE EJES SIMPLES DE 2.2 Kips 71,155,892

Σ NUMERO DE EJES SIMPLES DE 3.5 Kips 271,587

EJES SIMPLES Σ NUMERO DE EJES SIMPLES DE 7.3 Kips 271,587

Σ NUMERO DE EJES SIMPLES DE 15.4 Kips 565,808

Σ NUMERO DE EJES SIMPLES DE 24.3 Kips 452,646

EJES TANDEM Σ NUMERO DE EJES TANDEM DE 39.7 Kips 248,955

EJES TRIDEM Σ NUMERO DE EJES TRIDEM DE 55.1 Kips 67,897

6. CBR representativo del suelo de Fundacion

CBR al 95% # de Valores % de valores

Mayores ó igualesMayores ó iguales

18 1 25

15 2 50

17 3 75

12 4 100

Nivel de Tráfico Percentil

EAL Otra Alternativa: Promedio

menor a 10^4 60 %

10^4 a 10^6 75 % Promedio 62 15.5

10^6 a más 87.5 % 4

CBR 16 %

Factor de Seguridad de Carga

Fsc = 1.1

Con los valores del CBR representativo como coordenadas (18,25 - 15,50 - 17,75 y 12,100), confecionamos la curva y con el valor del percentil (87.5) intersectamos y obtenemos el valor del CBR.

El Factor de Carga recomendado de de 1.10, para Autopistas y vialidades urbanas con volumenes moderados de tráfico pesado.

DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDO

Calculo de K

Nos hubicamos en Anexo 1 - Coeficiente de Balasto

Tanteo de espesores: - 1er Tanteo

Iniciamos la verificacion de espesores con 8"

Esfuerzos Equivalentes ( δ eq)

Convertmos a pci: 7.2 x 36.127 = K = 260

Interpolando tenemos:

Ejes secillos

K 200 260 300

δ eq 242 232 225

Ejes Tandem

K 200 260 300

δ eq 208 184 168

Ejes Tridem

K 200 260 300

δ eq 156 147 141

Factores de Relación de Esfuerzos (FRE,)

626 se obtiene:

Para Ejes Sencillos = 232 = 0.371

626

Para Ejes Tandem = 184 = 0.294

626

Para Ejes Tridem = 147 = 0.235

626

Factores de Erosion (F.E)

De la misma manera se toman los Valores de K = 260 psi y Espesor = 8"

Interpolando tenemos:

En el Gráfico nos da un valor de K de 7.2 Kg/cm3

Tomando los valores de la Tabla 2.5.5 - Esfuerzo Equivalente para Pavimentos Sin Apoyo Lateral - Espesor 8"

Dividiendo los esfuerzos Equivalentes entre el Sc =

Tomando los valores de la Tabla 2.5.7 - Factores de Erosión, para Pavimentos Con Pasajuntas y Sin Apoyo Lateral, Espesor = 8"

DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDO

Ejes secillos

K 200 260 300

FE. 2.8 2.79 2.79

Ejes Tandem

K 200 260 300

FE. 2.93 2.91 2.89

Ejes Tridem

K 200 260 300

FE. 3.03 2.99 2.97

Formato A-1

CALCULO DE ESPESOR DE PAVIMENTO

PROYECTO : Pavimentación Av. Principal

ESPESOR INICIAL 8" PASAJUNTAS SI

MODULO DE REACCION DE LA SUBRASANT 260 APOYO LATERAL NO

MODULO DE ROTURA (Mr) 640 PERIODO DE DISEÑ 20 Años

FACTOR DE SEGURIDAD DE CARGA 1.1 OBSERVACIONES Sub Base Gran. 8"

ANALISIS POR FATIGA ANALISIS POR EROSION

CARGA MULTIPL. REPETIC, REPETICIONAES % DE REPETICIONAES % DE

DEL EJE X LSF ESPERADAS PERMISIBLES DAÑO PERMISIBLES DAÑO

KIPS (Anexo D7) X FATIGA (Anexo D8) X EROSION

EJES SENCILLOS

Esfuerzo Equivalente 232 psi.

Factor de Relación de Esfuerz 0.371 Factor de Erosion 2.79

2.2 2.42 71,155,892 Ilimitado 0% Ilimitado 0%

3.5 3.85 271,587 Ilimitado 0% Ilimitado 0%

7.3 8.03 271,587 Ilimitado 0% Ilimitado 0%

15.4 16.94 565,808 Ilimitado 0% Ilimitado 0%

24.3 26.73 452,646 670,000.00 68.0% 2,500,000.00 18.1%

EJES TANDEM

Esfuerzo Equivalente 184 psi.

Factor de Relación de Esfuerz 0.294 Factor de Erosion 2.91

39.7 43.67 248,955 Ilimitado 0% 9,000,000.00 2.77%

EJES TRIDEM

Esfuerzo Equivalente 147 psi.

Factor de Relación de Esfuerz 0.235 Factor de Erosion 2.99

55.1 60.61 67,897

18.37 20.207 22,632 Ilimitado 0% 8,500,000.00 0.0002%

TOTAL: 68.0% 20.87%

RESULTADO:

SI CUMPLE

Como se puede apreciar los porcentajes de daño obtenidos pos FATIGA y por EROSION son inferiores al 100%; por lo tanto el espesor de 8".

DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDO

Finalmente el Espesor de Losa recomendado es de 8"

2'500,000.00

670,000.00