UNIVERSIDAD DE GUAYAQUILrepositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/16824/1/MOREIRA...clasificación de las carreteras según el Ministerio de Obras Públicas (MTOP), la definición de pavimento,

I

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

TRABAJO DE TITULACIÓN

PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE

INGENIERO CIVIL

VÍAS

TEMA:

DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO FLEXIBLE DEL

CAMINO VECINAL SAN PEDRO-RIO BLANCO, DEL CANTÓN EL

TRIUNFO, PROVINCIA DEL GUAYAS

AUTOR

MOREIRA FRANCO CRISTHIAN ANDRÉS

TUTOR

ING. CARLOS MORA CABRERA M.Sc.

2016

GUAYAQUIL – ECUADOR

II

AGRADECIMIENTO

A los ingenieros César Coronel y Franklin Quimba por ayudarme con sus

conocimientos y experiencias respecto al diseño de pavimento flexible me

han guiado para poder elaborar este trabajo, a los profesores designados al

núcleo estructurante en Vías de Comunicación que de una u otra manera con

sus profundos conocimientos en la materia ayudaron a complementar en el

desarrollo de este trabajo. Al tutor por dedicar su tiempo para la elaboración

de este proyecto. Y en especial a mi familia que me brindó su apoyo a lo

largo de mi carrera profesional como estudiante de Ingeniería Civil.

III

DEDICATORIA

A DIOS

A MI MADRE

A MI FAMILIA

IV

TRIBUNAL DE GRADO

__________________________ _______________________

Ing. Eduardo Santos Baquerizo, M. Sc. Ing. Carlos Mora Cabrera, M. Sc.

DECANO TUTOR

________________________________ ______________________________

Ing. Humberto Guerrero Herrera, M. Sc. Ing. Gustavo Ramírez Aguirre, M. Sc.

VOCAL VOCAL

V

DECLARACIÓN EXPRESA

Art.XI.- del Reglamento Interno de Graduación de la Facultad de Ciencias

Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil.

La responsabilidad por los hechos, ideas y doctrinas expuestas en este Trabajo

de Titulación corresponde exclusivamente al autor, y el patrimonio intelectual de la

Universidad de Guayaquil.

__________________________________________

CRISTHIAN ANDRÉS MOREIRA FRANCO

0930098884

VI

ÍNDICE GENERAL

Portada……………………………………………………………..…………………….I

Agradecimiento……………………………………………………………..…………...II

Dedicatoria……………………………………………………………..........................III

Tribunal de grado…………………………………………………………..…………...IV

Autorización de la Autoría Intelectual………………….……………………………..V

Índice General…………………………………………………………………………..VI

CAPÍTULO I

DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO

1.1 Introducción ...................................................................................................... 1

1.2 Antecedentes ................................................................................................... 2

1.3 Ubicación geográfica del proyecto ................................................................... 3

1.4 Objetivos ......................................................................................................... 5

1.4.1 Objetivo General del Proyecto .................................................................. 5

1.4.2 Objetivos específicos ............................................................................... 5

1.5 Planteamiento del problema ............................................................................ 6

1.6 Delimitación ..................................................................................................... 7

1.7 Justificación ..................................................................................................... 7

CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

2.1 Importancia de las Carreteras ......................................................................... 8

2.2 Clasificación de las carreteras según el MTOP ............................................... 8

2.2.1 Clasificación por capacidad (Función del TPDA). .................................... 9

2.2.2 Clasificación por Jerarquía en la Red Vial ................................................ 9

2.2.3 Clasificación por Condiciones Orográficas ............................................. 11

2.2.4 Clasificación de acuerdo a la Superficie de Rodadura ........................... 12

2.2.5 Clasificación por Importancia en la Red Vial .......................................... 12

2.3 Corredores Arteriales .................................................................................... 13

2.4 Vías Colectoras ............................................................................................. 14

VII

2.5 Caminos Vecinales ........................................................................................ 14

2.6 Pavimento...................................................................................................... 14

2.7 Consideraciones que debe cumplir los Pavimentos ...................................... 15

2.8 Tipos de pavimentos ..................................................................................... 15

2.9 Pavimento Flexible ........................................................................................ 16

2.9.1. Subrasante o Terreno de Fundación. ...................................................... 18

2.9.2. Sub-Base. ............................................................................................... 19

2.9.3. Base. ....................................................................................................... 20

2.9.4. Capa de Rodadura. ................................................................................. 21

2.9.5. Tipos de Capa de Rodadura. .................................................................. 22

2.10 Tránsito ........................................................................................................ 23

2.11 Distribución Transversal del Tránsito (por carril) .......................................... 23

2.12 Aforo de Tráfico ........................................................................................... 23

2.13 Volumen de Tráfico ...................................................................................... 24

2.14 Estudios y métodos utilizados en el conteo vehicular .................................. 24

CAPÍTULO III

MARCO METODOLÓGICO

3.1 Descripción de la Metodología a aplicarse

en el proyecto ....................................................................................................... 26

3.2 Condiciones actuales del pavimento existente .............................................. 26

3.3 Trabajos topográficos para el trazado ........................................................... 27

3.4 Estudio de Campo ......................................................................................... 28

3.4.1 Extracción de muestras de suelo (calicatas) .......................................... 28

3.5 Estudio de suelos .......................................................................................... 35

3.5.1 Condiciones geotécnicas ........................................................................ 36

VIII

CAPÍTULO IV

RESULTADOS DEL PROYECTO

4.1 Conteo de tráfico vehicular.......................................................................... 46

4.1.1 Determinación del Tráfico Promedio

Diario Anual (TPDA). ......................................................................................... 47

4.1.2 Cálculo del tráfico futuro........................................................................... 52

4.1.3 Clasificación de la vía .............................................................................. 57

4.1.4 Velocidad de diseño ................................................................................. 58

4.1.5 Elementos de la sección de la vía ............................................................ 59

4.2 Cálculo de ejes equivalentes ......................................................................... 63

4.3 Resultados de los estudios de Suelos ........................................................... 69

4.4 Diseño de pavimento ..................................................................................... 70

4.4.1 Consideraciones método de diseño AASHTO`93 .................................... 70

4.4.2. Elección del C.B.R. ................................................................................ 70

4.4.3. Serviciabilidad (PSI) ................................................................................ 73

4.4.4 Confiabilidad (R) ..................................................................................... 74

4.4.5 Desviación Standard (So) ....................................................................... 75

4.4.6 Módulo Resiliente (Mr) ............................................................................ 76

4.4.7 Coeficiente de drenaje ............................................................................. 76

4.4.8 Cálculo de espesores del pavimento ...................................................... 78

4.5 Cálculo de espesores para pavimento flexible ............................................. 81

4.6 Presupuesto referencial ................................................................................. 83

CAPITULO V

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................ 84

Bibliografía

Anexos

IX

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1: Reconocimiento del camino vecinal ...................................................... 3

Ilustración 2: Imagen satelital del camino vecinal

San Pedro-Río Blanco ................................................................................................ 4

Ilustración 3: Camino vecinal lastrado San Pedro-Río Blanco,

Cantón El Triunfo ....................................................................................................... 6

Ilustración 4: Sección Típica de un Pavimento Flexible ........................................... 17

Ilustración 5: Condición actual del pavimento existente

en la Vía San Pedro-Río Blanco .............................................................................. 27

Ilustración 6: Extracción de calicata #1 .................................................................... 28

Ilustración 7: Sección transversal de la vía abscisa 0+000 ...................................... 29

Ilustración 8: Extracción de calicata #2 .................................................................... 29

Ilustración 9: Sección transversal de la vía abscisa 0+500 ...................................... 30

Ilustración 10: Extracción de calicata #3 .................................................................. 30

Ilustración 11: Sección transversal de la vía abscisa 1+000 .................................... 31









Ilustración 20: Ensayo de humedad natural ............................................................. 37

Ilustración 21: Ensayo granulométrico ..................................................................... 39

Ilustración 22: Ensayo de C.B.R. ............................................................................. 45

Ilustración 23: Ubicación de estación de conteo de tráfico ....................................... 46

Ilustración 24: Ecuación para obtener el Tráfico Promedio Semanal ....................... 48

Ilustración 25: Diagrama del resumen de conteo de tráfico ..................................... 50

Ilustración 26: Clasificación de la vía en estudio ...................................................... 59

Ilustración 27: Gráfico del C.B.R. de Diseño ............................................................ 72

Ilustración 28: Diseño de espesores de pavimento flexible ...................................... 82

X

INDICE DE TABLAS

Tabla 1: Coordenadas UTM de inicio y final de la vía

San Pedro-Río Blanco ................................................................................................ 4

Tabla 2: Clasificación de Carreteras en función

del Tráfico Proyectado ............................................................................................... 9

Tabla 3: Clasificación según Desempeño

de Carreteras ........................................................................................................... 10

Tabla 4: Clasificación según las

Condiciones Orográficas .......................................................................................... 11

Tabla 5: Relación Función, Clase de carretera

y TPDA ..................................................................................................................... 13

Tabla 6: Subrasante en función de su granulometría ............................................... 19

Tabla 7: Materiales de Sub-base ............................................................................. 20

Tabla 8: Materiales de Base ..................................................................................... 21

Tabla 9: Distribución Transversal del tránsito .......................................................... 23

Tabla 10: Clasificación AASHTO de los suelos ........................................................ 41

Tabla 11: Sistema Unificado de la Clasificación

de los suelos ............................................................................................................ 42

Tabla 12: Registro de los 4 días de conteo

de tráfico .................................................................................................................. 47

Tabla 13: Factores de Equivalencia de acuerdo

al tipo de vehículo .................................................................................................... 47

Tabla 14: Determinación del factor diario ................................................................. 50

Tabla 15: Factor de estacionalidad mensual ............................................................ 51

Tabla 16: Composición del tráfico con respecto

al valor del TPDS ..................................................................................................... 55

Tabla 17: Tasas de crecimiento para proyección

del tráfico .................................................................................................................. 56

Tabla 18: Proyección del tráfico futuro a 15 años .................................................... 57

Tabla 19: Cuadro de Clasificación de la Vía ............................................................ 58

Tabla 20: Velocidad de diseño en Km/h ................................................................... 59

Tabla 21: Anchos de calzada según la clase de carretera ....................................... 60

XI

Tabla 22: Valores de diseño para el ancho de espaldones ...................................... 61

Tabla 23: Valores de taludes en terrenos planos ..................................................... 62

Tabla 24: Gradiente transversal para espaldones .................................................... 62

Tabla 25: TPDA proyectado a 15 años desglosado

de acuerdo al tipo de vehículo ................................................................................. 64

Tabla 26: Factor camión para cálculo de los

ejes equivalentes (ESAL´s) ...................................................................................... 65

Tabla 27: Determinación de los ejes equivalentes

de acuerdo a las clases de vehículos....................................................................... 66

Tabla 28: Cálculo de los ESAL´S de acuerdo

al tipo de vehículo .................................................................................................... 67

Tabla 29: Resultados del material de la subrasante ................................................ 69

Tabla 30: Clasificación de subrasantes

según el MTOP ........................................................................................................ 71

Tabla 31: Elección del C.B.R. de Diseño ................................................................. 71

Tabla 32: Porcentaje seleccionado para el Diseño .................................................. 72

Tabla 33: Índice de Serviciabilidad ........................................................................... 73

Tabla 34: Confiabilidad recomendada

por la AASHTO ........................................................................................................ 74

Tabla 35: Error Standard sugeridas por la AASHTO ................................................ 75

Tabla 36: Fórmulas para cálculo del Módulo resiliente ............................................ 76

Tabla 37: Coeficiente de drenaje para

pavimentos flexibles ................................................................................................. 77

Tabla 38: Cantidades del Módulo resiliente

para cada capa ........................................................................................................ 78

Tabla 39: Determinación de los coeficientes estructurales ...................................... 81

Tabla 40: Diseño de espesores de pavimento flexible ............................................. 82

Tabla 41: Espesores mínimos sugeridos

por AASHTO 93 ....................................................................................................... 82

1

CAPÍTULO I

DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO

1.1 Introducción

La construcción de vías óptimas tiene mucha importancia en cualquier situación

geográfica porque facilitan el traslado de los habitantes de las poblaciones cercanas

y de ser éstos agricultores proporcionan el traslado de sus productos a las diversas

ciudades; de ésta manera se garantiza el desarrollo socio-económico del sector,

además de ofrecer un mejor acceso a las necesidades básicas. Por el cual se

elaboró este proyecto titulado “DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO

FLEXIBLE DEL CAMINO VECINAL SAN PEDRO-RÍO BLANCO, DEL CANTÓN EL

TRIUNFO, PROVINCIA DEL GUAYAS”. A continuación detallaré el contenido de

cada capítulo.

El Capítulo 1 contiene los antecedentes, justificación, pasando por la ubicación

geográfica del proyecto, así como también los objetivos generales y específicos, la

delimitación del tema y la justificación del proyecto.

El Capítulo 2 contiene la conceptualización de los diversos parámetros que

intervienen en los diseños de un pavimento, así como la importancia y su respectiva

clasificación de las carreteras según el Ministerio de Obras Públicas (MTOP), la

definición de pavimento, sus tipos y recomendaciones técnicas de diseño; el estudio

de tránsito desde la denominación de una aforo hasta la interpretación de lo que es

un tráfico de diseño; de igual manera contiene los diversos ensayos de suelos que

se emplean en un diseño de pavimento.

2

El Capítulo 3 desarrolla los diversos métodos aplicados para el presente estudio,

considerando las condiciones actuales del pavimento existente. Entre los cuales se

menciona los estudios de campo, los estudios de suelos y las condiciones

geotécnicas del sitio.

El Capítulo 4 contiene los resultados de conteo de tráfico, que nos permite

clasificar la vía existente y proyectar dicho tráfico una vida útil de 15 años de

acuerdo a las especificaciones del MTOP; para luego clasificar nuestra vía y su vez

el cálculo de ejes equivalentes, y estos resultados ayudarán junto con los ensayos

de suelos, implementar una propuesta de diseño de pavimento flexible.

El Capítulo 5 contiene las conclusiones y recomendaciones del proyecto que nos

indicará si la vía de estudio cumple o no las especificaciones recomendadas por el

MTOP.

Al final de esta obra se detallará en los anexos todos los cálculos, planos y

evidencia fotográfica del desarrollo de este Proyecto de Titulación.

1.2 Antecedentes

Es fácil advertir que los pobladores de esta comuna tienen motivos para requerir

una infraestructura vial en la zona, por el cual surge la necesidad la realización de

este proyecto, que requiere una vía óptima para la movilización de sus productos a

diferentes puntos de la provincia para su posterior comercialización.

3

Mediante información requerida de los habitantes esta vía tiene 40 años de haber

sido construida. La plataforma del camino es muy angosta que tiene un ancho

promedio de 5,3m; en función del tráfico proyectado, la vía es de 3er Orden; consta

de un solo carril para la circulación de los vehículos en ambos sentidos, por lo que

deben disminuir sus velocidades y encontrar el lugar con el ancho adecuado para

realizar la maniobra. Su capa de rodadura es de canto rodado, el relieve de la

calzada es llano, sus secciones transversales no cumple con las recomendaciones

del MTOP como también el sistema de drenaje.

Ilustración 1: Reconocimiento del camino vecinal

Elaborado por: Andrés Moreira Franco

1.3 Ubicación geográfica del proyecto

El camino vecinal San Pedro-Río Blanco se encuentra ubicado en el cantón El

Triunfo, Provincia del Guayas en la colonia agrícola “Amazonas”, en el recinto

aledaño El Piedrero.

4

Las coordenadas del camino vecinal del proyecto se muestran a continuación:

Tabla 1: Coordenadas UTM de inicio y final de la vía San Pedro-Río Blanco

Fuente: Prefectura del Guayas


El camino vecinal comprende 3,4 km de vía que conduce a la colonia agrícola

Amazonas; en sus alrededores tiene plantaciones de banano y cacao para su

comercialización a los diferentes sitios de consumo.

Ilustración 2: Imagen satelital del camino vecinal San Pedro-Río Blanco

Fuente: (GOOGLE EARTH, 2016)

5

1.4 Objetivos

1.4.1 Objetivo General del Proyecto

El objetivo general de este proyecto es diseñar una estructura de pavimento

flexible (asfalto) que cumpla con las especificaciones del MTOP, el mismo se

realizará en el recinto San Pedro-Río Blanco, Comuna Amazonas, cantón El

Triunfo, Provincia del Guayas; con el fin de garantizar a sus agricultores la

conveniente transportación de sus productos a los sitios de consumo y así

impulsar su crecimiento socio-económico.

1.4.2 Objetivos específicos

Determinar las condiciones geotécnicas del terreno por medio de ensayos

de suelos de los materiales obtenidos por medio de calicatas.

Estudio de Ingeniería de Tránsito: Aforos, cálculo del Tráfico Promedio

Diario Anual (TPDA), Tráfico de Diseño y determinación de los ejes

equivalentes ESAL´S.

Diseñar la vía en función de la norma AASHTO-93 para determinar los

espesores de las capas del pavimento, con el fin de soportar el nivel de

carga solicitado.

6

1.5 Planteamiento del problema

Del análisis realizado por la inspección que se realizó en el sitio, se planteó los

siguientes problemas de nuestra vía de estudio: La falta de asfaltado de la vía, fallas

en la capa de rodadura (baches), la plataforma del camino es muy angosta que

tiene un ancho promedio de 5,3m; consta de un solo carril para la circulación de los

vehículos, y deficiente sistema de drenaje.

La capa de rodadura del camino vecinal es de canto rodado, en la cual se

encuentra en regulares condiciones, poniendo en riesgo la vida de los transeúntes y

pobladores en general al que hacen uso de la vía para llegar a sus viviendas como

el transporte de sus productos; el polvo que emana los vehículos al pasar por el

camino vecinal trae consecuencias graves a sus pobladores como enfermedades

respiratorias.

Ilustración 3: Camino vecinal lastrado San Pedro-Río Blanco, Cantón El Triunfo

Elaborado por: Andrés Moreira

7

1.6 Delimitación

El proyecto comprende 3,4 km de la vía que conduce a la colonia agrícola

“Amazonas”, del recinto San Pedro-Río Blanco, cantón El Triunfo, Provincia del

Guayas.

El diseño comprende la topografía del camino vecinal, ubicación de calicatas

cada 500 metros para ensayar los materiales que conforman la estructura de este

pavimento, ensayos de suelos, conteo manual de tráfico, determinación de los ejes

equivalentes (ESAL´S), para luego proceder al diseño de pavimento flexible

aplicando el método del AASHTO-93, todas estas precisan de un presupuesto

referencial, para luego plantear las respectivas conclusiones y recomendaciones del

proyecto.

1.7 Justificación

El presente trabajo de Titulación tiene como finalidad aplicar los conocimientos

adquiridos a lo largo de nuestra formación profesional, con el fin de beneficiar a esta

comuna del Recinto San Pedro-Río Blanco, con la realización de los estudios y

diseño de una carretera de pavimento flexible.

La gran parte de sus habitantes se dedica al cultivo de banano y cacao, como

también a la cría de gallinas, patos y cerdos, por ende la necesidad de proponer el

diseño de pavimento flexible con el fin de que sus productos no se estropeen y

garantizar una conveniente transportación de sus productos a los sitios de consumo

e impulsar su crecimiento socio-económico.

8

CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

2.1 Importancia de las Carreteras

Las carreteras permiten el desarrollo económico y social en el territorio de

cualquier país, permitiendo el traslado de mercaderías e insumos que acelera el

círculo económico de las poblaciones interconectadas por estas vías.

Un país dotado de buenas estructuras está en condiciones de generar los

elementos básicos de competitividad, que ayudan a posibilitar la aparición de

nuevas oportunidades de desarrollo económico, social y cultural. (Normas Nevi 12,

2012).

2.2 Clasificación de las carreteras según el MTOP

Para el diseño de carreteras en el país se recomienda la clasificación en función

del pronóstico del tráfico (MTOP, 2003).

a) Clasificación por capacidad (Función del TPDA)

b) Clasificación por jerarquía en la red vial

c) Clasificación por condiciones orográficas

d) Clasificación en función de la superficie de rodamiento

e) Clasificación por importancia en la red vial

9

2.2.1 Clasificación por capacidad (Función del TPDA).

Con el fin de elevar los estándares de las carreteras del país y con ello lograr

la eficiencia y la seguridad en el tránsito anhelado, se ha considerado

plantear esta clasificación, que considera los datos de tráfico a nivel nacional.

(MTOP, 2003)

Tabla 2: Clasificación de Carreteras en función del Tráfico Proyectado

Fuente: (MTOP, 2003)

2.2.2 Clasificación por Jerarquía en la Red Vial.

Según lo establecido en el Plan Estratégico de Movilidad (PEM, 2013), según

su desempeño se clasifican de la siguiente manera:

10

Tabla 3: Clasificación según Desempeño de Carreteras

Según su

Desempeño Distanciamientos

Velocidad

de Proyecto

Pendiente

Máxima

Camino

Agrícola/

Forestal

40 Km/h 16%

Camino

Básico

60 Km/h 14%

Carretera

Convencional

Básico

80 Km/h 10%

Carretera

de Mediana

Capacidad

100 Km/h 8%

11

Vías de Alta

Capacidad

Interurbana

120 Km/h 6%

Fuente: (Normas Nevi 12, 2012)

2.2.3 Clasificación por Condiciones Orográficas.

Según el relieve del terreno natural indicado en la Tabla IV está en función de

la máxima inclinación media de la línea de máxima pendiente

correspondiente a la franja original de dicho terreno interceptada por la

explanación de la carretera (MTOP, 2003).

Tabla 4: Clasificación según las Condiciones Orográficas

TIPO DE RELIEVE MÁXIMA INCLINACIÓN MEDIA

Llano Pendientes < 3%

Ondulado Pendientes entre 3% y 6%

Montañoso Pendientes entre 7% y 12%

Escarpado Pendientes >12%


12

2.2.4 Clasificación de acuerdo a la Superficie de Rodamiento.

Se clasifican en:

Pavimentos Flexibles: Son aquellos que tienen una capa de

rodadura formada por una mezcla bituminosa de asfalto altamente

resistente a los ácidos, álcalis y sales.

Pavimentos Rígidos: Son aquellos donde la capa de rodadura está

formado por una losa de concreto hidráulico (agua, cemento, arena y

grava), con o sin refuerzo estructural apoyada sobre la sub-rasante

de material granular.

Afirmados: Son aquellos en las que la superficie de rodadura se

compone de una capa de material granular con tamaño máximo (2

½") y con proporción de finos, debidamente compactado.

Superficie Natural: Su capa de rodadura se compone del terreno

natural del lugar, debidamente conformado.

2.2.5 Clasificación por Importancia en la Red Vial.

Según la Importancia en la Red Vial se clasifican en:

Corredores Arteriales

Vías Colectoras

Caminos Vecinales

13

Tabla 5: Relación Función, Clase de carretera y TPDA


2.3 Corredores Arteriales

Son los caminos de alta jerarquía funcional, los que se constituyen por aquellos

que conectan en el Continente, a las Capitales de Provincia, a los principales

Puertos Marítimos, pasos de frontera que sirven para viajes de larga distancia y que

deben tener alta movilidad, accesibilidad reducida, giros y maniobras, estándares

geométricos adecuados para proporcionar una operación de tráfico eficiente y

segura (MTOP, 2003).

“Estos corredores pueden ser carreteras de calzadas separadas (autopistas) y de

calzada única (Clase I y II). Dentro del grupo de autopistas, éstas tendrán un control

total de accesos y cuyo uso puede ser prohibido a cierta clase de usuarios y de

vehículos. Dentro del segundo grupo de arteriales (Clase I y II) que son la mayoría

de las carreteras, éstas mantendrán una sola superficie acondicionada de la vía con

dos carriles destinados a la circulación de vehículos en ambos sentidos y con

adecuados espaldones a cada lado; incluirá además pero en forma eventual, zonas

suplementarias en las que se asientan carriles auxiliares, zonas de giro y paraderos.

14

2.4 Vías Colectoras

Son los caminos de mediana jerarquía funcional, los que se constituyen por

aquellos cuya función es la de recolectar el tráfico de la zona rural o una región, que

llegan a través de los caminos locales para conducirlas a los corredores arteriales.

“Estas vías son las carreteras de clase I, II, III y IV de acuerdo a su importancia

que están destinadas a recibir el tráfico de los caminos vecinales” (MTOP, 2003),

pág. 23.

2.5 Caminos Vecinales

Estas vías son las carreteras convencionales básicas que incluyen a todos los

caminos rurales no incluidos en las denominaciones anteriores, destinados a recibir

el trafico domestico de poblaciones rurales, zonas de producción agrícola, accesos

a sitios turísticos.

“Estas vías son las carreteras de clase IV y V que incluyen a todos los caminos

rurales no incluidos en las denominaciones anteriores” (MTOP, 2003), pág. 24.

2.6 Pavimento

Un pavimento puede definirse como una estructura laminar o conjunto de capas

seleccionadas que sirve para soportar de forma directa las cargas de tránsito y las

trasmiten a las capas inferiores, distribuyéndolas con uniformidad (MTOP, 2003).

15

2.7 Consideraciones que debe cumplir los Pavimentos

Los pavimentos para cumplir adecuadamente sus funciones deben reunir los

siguientes requisitos:

Ser resistentes a las cargas impuestas por el tránsito

Presentar una textura superficial adaptada a las velocidades previstas por la

circulación de los vehículos.

Debe ser durable

Debe ser económico

Ofrecer una adecuada seguridad al tránsito

Ser resistentes a los factores climáticos

Las propiedades de reflexión luminosa, que son importantes para una óptima

conducción nocturna y para el diseño apropiado de las instalaciones de

iluminación

El desagüe superficial rápido, para evitar que el espesor de la película de

agua escurra sobre la superficie de rodamiento sea grande y así evitar el

conocido efecto de acuaplaneo (El neumático no es capaz de evacuar toda el

agua del asfalto y pierde el contacto con el suelo).

2.8 Tipos de pavimentos

Los pavimentos pueden clasificarse de diferentes puntos de vista:

a) Por el servicio que prestan: pavimentos urbanos, para carreteras, para

aeropuertos, para peatones, para viviendas, entre otros (Normas Nevi 12,

2012).

16

b) De acuerdo a los materiales: pavimentos de madera o entablados,

embaldosados, adoquinados, empedrados, de grava, de tierra, de hormigón,

asfaltados, entre otros (Normas Nevi 12, 2012).

c) Por sus costos: pavimentos económicos (tierra, grava), costos (aeropuertos,

urbanos, carreteras, entre otros) (Normas Nevi 12, 2012).

d) Por la forma de transmisión de las cargas: Flexibles y rígidos (Normas

Nevi 12, 2012).

2.9 Pavimento Flexible

Es una estructura laminar de materiales apropiados, constituido por varias

capas que son:

Capa de rodadura o carpeta asfáltica

Base

Sub-base

Subrasante

Cuerpo del terraplén

17

.

Ilustración 4: Sección Típica de un Pavimento Flexible

Fuente: (Rincón del vago, 2014)

El pavimento flexible debe proporcionar una superficie de rodamiento uniforme,

resistente a la acción del tránsito, a los agentes perjudiciales, así como transmitir a

las terracerías los esfuerzos por las cargas de tránsito (MTOP, 2003). Entre las

características principales que debe cumplir dicho pavimento flexible son las

siguientes:

a) Resistencia estructural: Debe soportar las cargas impuestas por el

transito que producen esfuerzos normales y cortantes en la estructura.

En los pavimentos flexibles se consideran los esfuerzos cortantes como la

principal causa de falla desde el punto de vista estructural (Rico y Del

castillo 1984).

18

b) Durabilidad: Está ligada a factores económicos y sociales. La durabilidad

depende de la importancia que se le desee dar al camino, muchas veces

es más fácil hacer reconstrucciones para no tener que gastar tanto en el

costo inicial de un pavimento.

c) Requerimientos de conservación: Los factores climáticos influyen de

gran manera en la vida de un pavimento. Consecuentemente el otro factor

es la intensidad del tránsito, ya que se tiene que prever el crecimiento

futuro. La falta de conservación sistemática hace que la vida de un

pavimento se acorte.

d) Comodidad: Para grandes autopistas y caminos, los métodos de diseño

se ven afectados por la comodidad del usuario que necesita transitar a la

velocidad del proyecto. La seguridad es muy importante al igual que la

estética.

2.9.1. Subrasante o Terreno de Fundación.

Es la capa de terreno de una carretera que soporta la estructura de

pavimento y que se extiende hasta una profundidad que no afecte la carga de

diseño que corresponde al tránsito previsto.

En la tabla 6 se detalla los porcentajes que debe cumplir la subrasante en

función de su granulometría.

19

Tabla 6: Subrasante en función de su granulometría

TAMIZ % PASANTE

4 100%

200 20%


El suelo seleccionado deberá ser material granular, rocoso o combinación de

ambos. La fracción pasante del tamiz No. 40 tendrá un IP< 9% y Límite

Líquido<35% y un CBR>20%. La compactación puede ser hasta el 95% de la

prueba ASSHTO T-180, método D (MTOP, 2003).

2.9.2. Sub-Base.

Es la capa de la estructura de pavimento destinada fundamentalmente a

soportar, transmitir y distribuir con uniformidad las cargas aplicadas a la

superficie de rodadura del pavimento, de tal manera que la capa de

subrasante la pueda soportar absorbiendo las variaciones inherentes a dicho

suelo que puedan afectar a la sub-base. Debe ser un suelo tipo A1 o A2, con

L.L<25%, IP<6 y CBR>30% (MTOP, 2003).

En la tabla 7 se detalla los porcentajes que debe cumplir la sub-base en

función de su granulometría.

20

Tabla 7: Materiales de Sub-base


2.9.3. Base.

Es la capa de pavimento que tiene como función primordial, distribuir y

transmitir las cargas ocasionadas por el tránsito, a la sub-base y a través de

ésta a la subrasante, y es la capa sobre la cual se coloca la capa de rodadura

(MTOP, 2003). Debe tener los siguientes parámetros:

El porcentajes de desgaste según el ensayo Los Ángeles” debe ser

menos del 40%.

La fracción que pasa el tamiz 40 debe tener un LL<25% y un

IP<6%.

El CBR debe ser mayor al 80%.

En la tabla 8 se detalla los porcentajes que debe cumplir la base en función

de su granulometría.

21

Tabla 8: Materiales de Base


2.9.4. Capa de Rodadura.

Es la capa que se coloca sobre la base. Su función principal es proteger la

estructura del pavimento, impermeabilizando la superficie, para evitar las

filtraciones de agua lluvias que podrían saturar las capas inferiores.

Evita la desintegración de las capas adyacentes a causa del tránsito

vehicular, también contribuye a aumentar la capacidad soporte de la

estructura, especialmente cuando su espesor es mayor a 3 pulg. (7.5cm)

(MTOP, 2003).

22

2.9.5. Tipos de Capa de Rodadura.

a) Riego de imprimación: Es el riego de un producto asfáltico que

recubre la base y forma una película continua con el fin de adherirla a

la capa de rodadura (carpeta), además de impermeabilizar el contacto

entre ellas (MTOP, 2003).

b) Riego de adherencia: Es el riego de un material bituminoso sobre la

superficie de un pavimento, a fin de conseguir adherencia entre este

pavimento y una nueva capa asfáltica que se colocará sobre él

(MTOP, 2003).

c) Tratamientos bituminosos superficiales: Es la construcción de una

o más capas de agregados embebidos en material bituminoso, sobre

una base previamente imprimida, o sobre una capa de rodadura

existente (MTOP, 2003).

d) Hormigón asfáltico mezclado en sitio: Es la construcción de capas

de rodadura de hormigón asfáltico mezclado en sitio (en la vía), y

colocado sobre una base preparada o un pavimento existente (MTOP,

2003).

e) Hormigón asfáltico mezclado en planta: Es el hormigón asfaltico

preparado en planta, y colocados sobre una base preparada o un

pavimento existente (MTOP, 2003).

23

2.10 Tránsito

La estructura de un pavimento se encuentra sometida a las cargas móviles del

tránsito, por lo tanto habrá que tener en cuenta las características de los vehículos,

su cantidad, peso y distribución en la superficie del pavimento (MTOP, 2003).

2.11 Distribución Transversal del Tránsito (por carril)

El pavimento se diseña para el carril derecho que es el más desfavorable, ya que

los vehículos comerciales en alto porcentaje, transitan por él. (AASHTO, 1993)

Tabla 9: Distribución Transversal del tránsito


2.12 Aforo de Tráfico

El Diseño de una carretera o de un tramo de la misma debe basarse entre otras

informaciones en los datos sobre tráfico, es por lo tanto que primeramente

determinamos:

Características del flujo de Tránsito.

Previsión de Tráfico.

Estimación de los Volúmenes a futuro

24

Los elementos de análisis para la obtención del flujo de Tránsito son múltiples y

dependen de factores tales como:

Por las horas del día, de la semana y meses del año, es por lo tanto

recomendable para el análisis obtener: Estadísticas generales determinadas sobre

el plan nacional, control de la circulación de los caminos, encuestas de circulación,

medición de velocidades y peso (MTOP, 2003).

2.13 Volumen de Tráfico

Se define como el número de vehículos que pasan por un punto o sección

transversal dados, de un carril o de una calzada, durante un periodo determinado

(MTOP, 2003)

2.14 Estudios y métodos utilizados en el conteo vehicular

El estudio a realizarse en el conteo de vehículos tiene como objetivo de

determinar el volumen de tránsito que se encuentra en cierta sección de vías

(MTOP, 2003). Este tiene diferentes métodos:

a) Método Automático: Este se hace mediante una tubería dentro del

pavimento, que registra los vehículos en el momento que pasa sobre él.

b) Método Fotográfico: Es aquel que se da, como lo dice su nombre, por

medio de fotografías.

c) Método Mecánico o manual: Es aquel método que emplea el conteo manual

de personas en la intersección de la carretera.

25

En este tipo de estudio se determinan las diferentes clasificaciones de transito

que se da en una intersección que se toma para el estudio (MTOP, 2003), como

son:

TPDA o Tránsito Promedio Diario Anual, que se obtiene dividiendo el

transito anual entre 365 días.

TPDM o Tránsito Promedio Diario Mensual, que se obtiene dividiendo

el transito mensual entre el número de días que posea el mes en el que

se realiza el estudio.

TPDS o Tránsito Promedio Diario Semanal, que se obtiene dividiendo

el transito semanal entre los días de la semana (7días).

VHP Volumen Horario Proyecto, se obtiene al multiplicar el TPDA por el

coeficiente K, que puede ser 0,15 en zonas urbanas y 0,10 en zonas

rurales.

26

CAPÍTULO III

MARCO METODOLÓGICO

3.1 Descripción de la Metodología a aplicarse en el proyecto

La metodología de diseño que se empleará corresponde al pavimento flexible,

que será diseñado de acuerdo a los términos de referencias, los criterios del

“ASSHTO Guide for Design of Pavement Structures 1993” metodología vigente en la

actualidad, con el fin de proporcionar una superficie de rodamiento adecuada, con

textura y color conveniente y que resistan los efectos abrasivos del tráfico, hasta

donde sea posible realizar un óptimo sistema de drenaje en cada una de sus áreas

de influencia, para que no afecte a las estructura de pavimento de la vía que se va

rehabilitar (AASHTO, 1993).

3.2 Condiciones actuales del pavimento existente

Como se mencionó en el capítulo I, en el planteamiento del problema, la

superficie de rodadura es de canto rodado en regulares condiciones, la plataforma

del camino es muy angosta y de un solo carril para circular generando molestias a

los conductores en el momento que crucen los vehículos en dirección opuesta o

rebasar, ya que tienen que bajar sus velocidades y encontrar el lugar con el

adecuado para realizar la maniobra; además no cuenta con un sistema de drenaje

en cada una de sus áreas de influencia, lo que genera el deterioro de la estructura

de ese pavimento como también problemas respiratorios a los habitantes de esa

comunidad.

27

Ilustración 5: Condición actual del pavimento existente en la Vía San Pedro-Río Blanco


3.3 Trabajos topográficos para el trazado

La topografía del terreno, es un factor determinante en la elección de los valores

de los diferentes parámetros que intervienen en el diseño de una vía.

La información topográfica se la obtuvo del departamento de Obras Públicas del

Consejo Provincial del Guayas, del cual se pudo obtener el abscisado desde el

tramo 0+000 hasta 3+400 de la vía San Pedro-Río Blanco, como también las

libretas topográficas, planos de los perfiles longitudinales y transversales del terreno

natural de la vía.

28

3.4 Estudio de Campo

El presente trabajo consistió en un estudio de campo, y en ensayos de

laboratorio, cuyos resultados en base a especificaciones establecidas por el MTOP,

permitieron establecer los espesores mínimos de cada uno de los elementos

estructurales del camino vecinal.

3.4.1 Extracción de muestras de suelo (calicatas).

El eje del camino: se realizó calicatas cada 500 metros, con profundidades

variables de acuerdo a la estratigrafía de la vía San Pedro-Río Blanco (Tramo

0+000 - 3+400), a continuación se citará de forma detallada las perforaciones

con su respectiva sección:

Sección 0+000

Ilustración 6: Extracción de calicata #1


29

Ilustración 7: Sección transversal de la vía abscisa 0+000


Sección 0+500



30



Sección 0+100



31



Sección 1+500 (Toma de muestra para C.B.R)



32



Sección 2+000



33



Sección 2+500



34



Sección 3+000



35



3.5 Estudio de suelos

Fundamentalmente, las vías terrestres están constituidas por suelos

seleccionados, que se cimentan sobre una subrasante, compactada, o bajo ciertos

tratamientos. Siendo las vías terrestres, tales como: carreteras, calles, aeropistas,

ferrocarriles, se deduce la gran importancia que tiene la Mecánica de Suelos como

principal herramienta en los estudios de suelos para el diseño de estas obras.

36

3.5.1 Condiciones geotécnicas.

Para tener conocimientos de las condiciones geotécnicas de este proyecto se

procedió a realizar los siguientes ensayos:

Humedad Natural

El contenido de humedad o de agua en un suelo lo da la relación entre el

peso de agua, contenido en la muestra y el peso de la muestra luego de

ser secada al horno. Expresado en una ecuación es:

Fórmula de Humedad Natural

En donde:

W%= Porcentaje del contenido de humedad

W. agua= Peso húmedo

W. seco= Peso seco

Una porción de la muestra del suelo es colocada en un recipiente. Se lo

lleva a la balanza y se toma su peso, este peso es el del recipiente + suelo

húmedo.

Se lo lleva al horno y se lo deja en 24 horas con una temperatura entre

105 y 110 grados centígrados. Luego se lo retira y se lo pesa, a este peso

se lo denomina Peso del recipiente + suelo seco.

37

Luego, la diferencia entre el peso del recipiente + suelo húmedo y peso del

recipiente + suelo seco nos da el peso del agua contenida en la muestra.

Ilustración 20: Ensayo de humedad natural

Fuente: Andrés Moreira Franco

Límites de Consistencia de Atterberg

La consistencia se define como el grado de cohesión de las partículas

de un suelo, y su resistencia a las fuerzas externas que tienden a

deformar o degradar su estructura.

Entre los ensayos para establecer un criterio con respecto a los límites

que se paran los estados de consistencia. Los límites de consistencia

de Atterberg son: líquido, plástico y de contracción.

38

Límite líquido (WL): Es el límite entre los estados líquidos y plásticos

de un suelo. Es el contenido de humedad, en porcentaje del peso del

suelo seco, para el cual 2 partes de 1 pasta de suelo llegan a tocarse

sin unirse, cuando el recipiente que las contiene se somete a un

determinado número verticales secos.

Límite plástico (WP): Es el límite inferior del estado plástico, cuando

éste pasa al estado semi-sólido. Expresa el contenido de humedad

para el cual el suelo empieza a agrietarse en el momento de moldear

con las manos. Cuando se construye terraplenes o sub-bases, debe

evitarse compactar el suelo cuando el contenido de humedad sea igual

o mayor a su límite plástico.

Límite de contracción (WC): Es el límite entre los dos estados sólido

y semi-sólido. Es el contenido de humedad por debajo del cual una

pérdida de humedad por evaporación no provoca una reducción del

volumen. En este caso el suelo cambia de color y se torna más claro.

El contenido de humedad entre los límites líquido y plástico se llama

zona plástica del suelo.

Un parámetro importante es el Índice de plasticidad (IP), que es el

valor numérico de la diferencia entre el límite líquido y el límite plástico.

Fórmula de Índice plástico

IP= WL-WP

39

Granulometría

El análisis granulométrico consiste en separar y clasificar por tamaños

los distintos granos que componen las muestras del suelo con el fin

de:

Clasificar suelos gruesos

Observar si se cumplen especificaciones para hormigones,

carreteras, aeropuertos, filtros, entre otros.

Si predomina grava los tamices usados son: 3”, 2”, 1 ½”, 1”, ¾”, ½”,

3/8”, No 4 y fondo. Si predomina arena los tamices usados son: 4, 10,

20, 40, 60,80, 100, 200, fondo y tapa.

Si la muestra tiene grava y arena, se parte del tamaño máximo del

material y se empieza con los tamices de agregado grueso hasta el No

4, lo que queda en el fondo se pasa a la tamizadora pequeña (de

arena) y se tamiza.

Ilustración 21: Ensayo granulométrico

Fuente: Andrés Moreira Franco

40

Clasificación AASHTO

Este sistema se basa en los resultados de una investigación extensa

realizada por la Administración Federal de Carreteras.

Este sistema clasifica los suelos en siete grupos, A-1 hasta A-7, con

varios subgrupos como se muestra en la siguiente tabla 26.

La clasificación de un suelo dado se basa en su distribución del

tamaño de partículas, en el valor de WL, y en el valor del IP.

Los suelos se evalúan dentro de cada grupo usando una fórmula

empírica para determinar el índice de grupo (IG) de los suelos, dad

como:

Fórmula empírica para determinar el índice de grupo

IG= (F-35) [0,20 + 0,005(WL-40)] + 0,10 (F-15) (IP – 10)

Dónde:

IG: Índice de grupo

F: Porcentaje de partículas del suelo que pasa por el tamiz 200

WL: Límite líquido expresado como número entero

IP: Índice de plasticidad expresado como número entero

41

Tabla 10: Clasificación AASHTO de los suelos

Fuente: (AASHTO, 1993)

Clasificación SUCS

Este sistema, propuesto en 1948 por A. Casagrande, fue adoptado por

el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos, y por

muchas organizaciones mundiales.

Según este sistema, los suelos se clasifican en tres grupos: gruesos,

finos y altamente orgánicos (suelos-turbas). Para separar los suelos de

granos gruesos de los demás granos finos se adopta el tamiz 200

(0,074mm).

Por medio de la carta de plasticidad de Casagrande la relación con los

Límites de Atterberg da la ubicación de los suelos de acuerdo a su

plasticidad y otras características físicas. Los suelos con más del 50%

42

de sus partículas retenidas en el tamiz 200 son de grano grueso y

aquellos con menos del 50% de sus partículas retenidas en dicha

malla son de grano fino. Los suelos gruesos se subdividen en gravas

(G) y arenas (S) (AASHTO, 1993).

Tabla 11: Sistema Unificado de la Clasificación de los suelos


43

Prueba de Proctor

Establecido en 1933 por R. Proctor, en la investigación de sistemas de

carreteras. Este método consiste en la aplicación de un número

determinado de golpes con un pequeño pisón normalizado que se deja

caer desde una altura de 30 cm, al suelo contenido en un cilindro

metálico en tres capas iguales. A la muestra se va agregando agua,

indicando en cada paso el peso del material húmedo y su contenido de

humedad.

La relación de la humedad con los pesos volumétricos del material

compactado nos da una curva llamada de compactación. Esta curva

se expresa generalmente en términos de peso volumétrico seco y se

define por la siguiente fórmula:

Fórmula del peso volumétrico seco

44

Prueba de C.B.R

Mediante el C.B.R se puede establecer una relación entre la

resistencia a la penetración del suelo y su capacidad de soporte como

base de sustentación para pavimentos flexibles.

El índice de C.B.R. se obtiene como un porcentaje de esfuerzo

requerido para hacer penetrar al mismo pistón hasta la misma

profundidad, una muestra de patrón de piedra triturada.

El índice se determina como:

Fórmula de C.B.R.

Esfuerzo en el suelo ensayado

Esfuerzo en la muestra patrón

En el diseño de pavimento flexible el C.B.R. que se utiliza es el valor

que se obtiene para la penetración de 0,254 cm (0,1”) ó 0,508 cm

(0,2”).

En la mayoría de los suelos el valor para la penetración de 0,254 cm

da un mayor C.B.R.

El comportamiento de los suelos varía de acuerdo a su grado de

alteración, su granulometría y sus características físicas, por lo que

aconsejan varios métodos a seguir según cada caso:

C.B.R=

45

Determinación del C.B.R. en:

Suelos perturbados y remoldados

Gravas y arenas

Suelos cohesivos, poca plasticidad, poco expansivo

Suelos cohesivos y expansivos

Determinación del C.B.R. en suelos inalterados

Determinación del C.B.R. en sitio

Ilustración 22: Ensayo de C.B.R.


46

CAPÍTULO IV

RESULTADOS DEL PROYECTO

4.1 Conteo de tráfico vehicular

El conteo de tráfico se realizó a través de un procedimiento manual para la cual

se seleccionó una estación de conteo ubicada en el ingreso del camino vecinal San

Pedro-Río Blanco, Comuna Amazonas, Cantón El Triunfo, ya que esta área es de

gran flujo vehicular por esta razón para tener una mejor apreciación para el conteo

de tráfico.

Este conteo se llevó a cabo en 4 días de la semana (viernes, sábado, domingo y

lunes), en la semana del 27 al 30 de mayo del 2016; a partir de las 07h00 am hasta

las 17h00 pm.

Ilustración 23: Ubicación de estación de conteo de tráfico


47

4.1.1 Determinación del Tráfico Promedio Diario Anual (TPDA).

El resumen de los registros diarios del conteo de tráfico se muestra en el

siguiente cuadro, en los cuales se ha clasificado los vehículos en: vehículos

livianos (automóviles, motos y camionetas), y vehículos pesados (camiones

C2G y C3). Considerando de cada uno de ellos su factor de equivalencia.

Tabla 12: Registro de los 4 días de conteo de tráfico


Tabla 13: Factores de Equivalencia de acuerdo al tipo de vehículo


48

Cabe recalcar que con los resultados del conteo de tráfico manual, se pudo

observar que en la vía es muy común del sitio el gran flujo de motos, por el

cual se consideró en el cálculo que por cada 2 motos equivale el valor de un

vehículo liviano.

Una vez obtenido la suma total de vehículos que transitaron por la vía durante

los 4 días de conteo, se procede a calcular el Tráfico Promedio Semanal de

acuerdo a la siguiente figura 24.

Ilustración 24: Ecuación para obtener el Tráfico Promedio Semanal


Dn= 745 + 774 que equivalen al total de vehículos que transitaron durante los

días viernes y lunes.

De= 696 + 681 que equivalen al total de vehículos que transitaron durante los

días sábado y domingo

49

T.P.D.S= 5/7 * ∑ ((745+774)/2) + 2/7 * ∑ ((696+681)/2)

T.P.D.S= 5/7 *(759,5) + 2/7 * (688,5)

T.P.D.S= 739 Veh. Mixtos/ días/ ambos sentidos

Luego se procede a calcular el % del conteo diario, el factor de expansión y el

Tráfico Promedio Diario (T.P.D).

El valor del T.P.D. se obtiene del promedio de los 4 días de conteo:

T.P.D= 2896 / 4= 724

El porcentaje del conteo diario se obtiene del cociente entre la suma de

conteo de los vehículos durante ese día y el valor del T.P.D.S, es decir:

% Conteo Diario (Viernes)= 745/ 739= 1,008 %

Se procede realizar el factor diario, que es el inverso del cociente entre la

suma de conteo de los vehículos durante ese día, es decir:

Factor diario= 1/1,008= 0,992

Factor de expansión= (0,992+1,062+1,085+0,955)/4= 1,024

50

Tabla 14: Determinación del factor diario


Ilustración 25: Diagrama del resumen de conteo de tráfico


51

Para determinación del cálculo del Tráfico Promedio Diario Anual (TPDA), se

determina mediante el producto de los siguientes factores:

a) Factor de Estacionalidad Mensual (Fm), calculado en base a la

Estación de Peaje en Samborondón, correspondientes al promedio de la

variación mensual del volumen de tránsito correspondientes al mes de

Mayo,

Tabla 15: Factor de estacionalidad mensual

Fuente: Estación de Peaje en Samborondón, para el año 2007

Por lo tanto el valor del Factor Mensual es:

Fm = 1,09

52

b) Factor de Ajuste Diario (Fd), se determinó en base al total de vehículos

que circularon durante los 4 días de conteo. El cálculo se lo realizó en

base a la tabla 14.

Fd= 1,024 (en ambos sentidos)

Por lo tanto, el cálculo del T.P.D.A es:

T.P.D.A.act.= T.P.D.S * Fm * Fd

T.P.D.A.act. = 739 * (1,09) * (1,024)

T.P.D.A.actual= 825 Veh. Mixtos/ días/ ambos sentidos

4.1.2 Cálculo del tráfico futuro.

Tráfico Futuro: El pronóstico del volumen de tráfico futuro, deberá

basarse no solamente en los volúmenes normales actuales sino también

en los incrementos de tránsito que se esperan utilizarse en la carretera

existente.

El crecimiento normal del tráfico es la tasa de incremento normal de los

vehículos de los usuarios en ciudades y poblaciones menores, es decir a

mayor población, mayor cantidad de vehículos.

Para la proyección del tráfico futuro previamente se debe obtener el valor

de tráfico asignado, mediante la siguiente expresión:

53

T.P.D.A.Asig= T.P.D.A.a (actual) + Tráfico generado (TG) + Tráfico

desarrollado (TD)

Tráfico Generado (TG): Generalmente el tráfico generado se produce

dentro de los años siguientes a la terminación de las mejoras o

construcción de una carretera.

Al tránsito generado se les asignan tasas de crecimiento entre el 5% y

25% del tránsito actual, con un período de generación de uno a dos años

después de que la carretera se le ha dado apertura al servicio.

De acuerdo al TPDA obtenido para la vía San Pedro-Río Blanco, Comuna

Amazonas; se tiene que el tráfico generado para esta vía se estima el

valor del 25%, por lo que el tráfico generado será igual a:

TG= 825 * 25% = 206,25

TG= 206,25 Veh.Mixtos/día/ambos sentidos

Tráfico Desarrollado (TD): Es el incremento del volumen de tránsito

debido a las mejoras en el suelo adyacente de la carretera. A diferencia

del tránsito generado, el tránsito desarrollado continúa actuando por

muchos años después de que la nueva carretera ha sido destinada al

servicio.

Pero las experiencias indica que en carreteras construidas con óptimas

especificaciones; el suelo tiende a desarrollarse más rápido de lo normal,

generando un tránsito adicional, el cual se considera como tránsito

54

desarrollado, con valores del orden del 5% del tránsito actual. Por lo tanto

el tránsito desarrollado sería igual a:

TD= 825 * 5%= 41,25

TD= 41,25 Veh.Mixtos/ día/ ambos sentidos

Con los datos obtenidos, podemos calcular el tráfico futuro proyectado a

15 años.

T.Asig.= T.P.D.A existente + TG + TD

T.Asig.= 825 + 206,25 + 41,25

T.Asig.= 1072 Veh.Mixtos/ día/ ambos sentidos

Luego desarrollamos nuestra composición de tráfico con respecto al valor

del TPDS. Cabe recalcar que el 100% equivale al valor del TPDS. Para

obtener los demás valores del porcentaje se realiza la regla de tres simple

tanto para el TPDS y el Tráfico asignado.

Número Porcentaje

739 100%

185 X

El mismo procedimiento para obtener el número de vehículos con los

nuevos porcentajes

55

Tabla 16: Composición del tráfico con respecto al valor del TPDS


La proyección del tráfico a 15 años se realiza mediante la siguiente ecuación:

T. Futuro= T.Asig. (1+i) n

Dónde:

T.Futuro= Tráfico futuro

T.asig= Tráfico asignado

i= Tasa de incremento del tráfico

n= Período de proyección, expresado en años

Las tasas anuales de crecimiento son manejadas por Ministerio de

Transporte y Obras Públicas Área de Factibilidad la misma que se presenta a

continuación:

56

Tabla 17: Tasas de crecimiento para proyección del tráfico


Posteriormente para proyectar el TPDA de la vía en estudio, se consideró

desde el año 2016 un período de 15 años. Se tomó los datos de la

composición del tráfico asignado en porcentajes para determinar por medio

de la fórmula del tráfico futuro mencionada anteriormente. El valor total de

tráfico futuro proyectado a 15 años es de:

TF= 1613 Veh. Mixtos/ día / ambos sentidos

57

Tabla 18: Proyección del tráfico futuro a 15 años

Fuente: Elaboración propia

4.1.3 Clasificación de la vía.

Según el tráfico proyectado para 15 años para nuestra vía tenemos el valor

de 1613 vehículos por día, valor acogiéndonos a la tabla 14 basada en el

cuadro III y I del libro de Normas y Diseño Geométrico de Carreteras emitido

por el MTOP en la vía a diseñarse estaría enumerado en una carretera de

SEGUNDO ORDEN. Como lo demuestra la siguiente tabla:

58

Tabla 19: Cuadro de Clasificación de la Vía


4.1.4 Velocidad de diseño.

La velocidad adoptada para el diseño es la velocidad máxima a la cual los

vehículos pueden circular con seguridad en un camino cuando las

condiciones atmosféricas y el tránsito son favorables.

Dicha velocidad se elige de acuerdo a las condiciones físicas y

topográficas del terreno, de la importancia del camino, los volúmenes de

tránsito y el uso de la tierra, tratando de que su valor sea el máximo

compatible con la seguridad, eficacia, desplazamiento y movilidad de los

vehículos.

Mediante las velocidades de diseño del MTOP obtenemos que para nuestra

carretera de II Orden y terreno llano la velocidad de diseño para zona rural, la

velocidad absoluta de 90 Km/h.

59

Ilustración 26: Clasificación de la vía en estudio


Tabla 20: Velocidad de diseño en Km/h


4.1.5 Elementos de la sección de la vía.

La sección transversal se puede dividir en elementos internos de la vía

tales como, el tipo de pavimento en la superficie, los carriles de circulación,

los espaldones, los bordillos y cunetas.

60

Calzada: Es la parte de la vía destinada a la circulación de los vehículos, está

dividida en carriles. En la siguiente tabla 18 se indican los valores de diseño

para el ancho del pavimento en función de los volúmenes de tráfico, para el

Ecuador.

Tabla 21: Anchos de calzada según la clase de carretera


Espaldones: Son espacios a los lados de la calzada que no deben olvidarse

ni descuidarse en las carreteras.

Las principales funciones son:

Provisionar espacio para el estacionamiento temporal de los

vehículos fuera de la calzada

Mejorar la visibilidad de las curvas horizontales

Mejorar la capacidad de la carretera

Soporte lateral del pavimento

61

Proveer de espacio para la colocación de señales de tráficos y

guarda-caminos

Drenar aguas de la calzada

Proveer de espacio para los trabajos de mantenimiento

Tabla 22: Valores de diseño para el ancho de espaldones


Taludes: Los taludes en cortes y rellenos son muy importantes en la

seguridad y buena apariencia de una carretera aunque su diseño depende de

las condiciones de los suelos y de las características de las vías, como regla

general los taludes deben diseñarse con la mayor pendiente económica

posible.

62

Tabla 23: Valores de taludes en terrenos planos


Tabla 24: Gradiente transversal para espaldones


63

4.2 Cálculo de ejes equivalentes

Se determina la carga equivalente (18.000lbs). Este método se fundamenta en

transformar el TPDA en cargas equivalentes en ejes de 8,2 toneladas, en la cual se

considera la influencia del clima por medio del factor regional (R), estimando la vida

útil de la carretera en base de un factor denominado (índice de servicio PT), el

método para su aplicación hace uso de la fórmula:

SN= A1D1 + A2D2 + A3D3

En donde:

SN= número estructural

A1, A2, A3= Coeficientes estructurales de la resistencia relativa del material que

deben utilizarse para cada pavimento.

Los coeficientes estructurales de capa expresan la relación empírica entre el

número estructural y el espesor y es la medida de capacidad relativa del material

para funcionar como un componente estructural del pavimento.

Para el cálculo de ejes equivalentes de 8,2 toneladas se determinó según el tipo

de vehículo se determinó según el tipo de vehículos el cual se muestra en la tabla

24. Los valores totales correspondientes al año 2016 se tomaron de la tabla 16

tomando en consideración que hay que realizar regla de tres simple para los valores

de camionetas y camiones de C2G y C3.

64


El valor del TPDA Futuro es de 1613 vehículos mixtos/día/ambos sentidos.

En la tabla 26 se clasifica a los diferentes vehículos con sus respectivos pesos de

ejes.

Tabla 25: TPDA proyectado a 15 años desglosado de acuerdo al tipo de vehículo

CREC. % AUTOS CREC. % CAMIONETAS CREC. % BUSES CREC. % CAMIONES C2G CREC. % CAMIONES C3 TOTAL

2016 3,75 462 3,75 331,00 1,99 11,00 2,24 142,00 2,24 126,00 1072

2017 1 3,75 479 3,75 343,41 1,99 11,22 2,24 145,18 2,24 128,82 1108

2018 2 3,75 497 3,75 356,29 1,99 11,44 2,24 148,43 2,24 131,71 1145

2019 3 3,75 516 3,75 369,65 1,99 11,67 2,24 151,76 2,24 134,66 1184

2020 4 3,75 535 3,75 383,51 1,99 11,90 2,24 155,16 2,24 137,67 1224

2021 5 3,75 555 3,75 397,90 1,99 12,14 2,24 158,63 2,24 140,76 1265

2022 6 3,37 576 3,37 412,82 1,80 12,38 2,02 162,19 2,02 143,91 1307

2023 7 3,37 583 3,37 417,44 1,80 12,46 2,02 163,34 2,02 144,93 1321

2024 8 3,37 602 3,37 431,50 1,80 12,69 2,02 166,64 2,02 147,86 1361

2025 9 3,37 623 3,37 446,04 1,80 12,92 2,02 170,00 2,02 150,85 1402

2026 10 3,37 644 3,37 461,08 1,80 13,15 2,02 173,44 2,02 153,89 1445

2027 11 3,06 665 3,06 476,61 1,63 13,38 1,84 176,94 1,84 157,00 1489

2028 12 3,06 663 3,06 475,24 1,63 13,36 1,84 176,73 1,84 156,82 1485

2029 13 3,06 684 3,06 489,78 1,63 13,57 1,84 179,98 1,84 159,70 1527

2030 14 3,06 705 3,06 504,77 1,63 13,79 1,84 183,29 1,84 162,64 1569

2031 15 3,06 726 3,06 520,21 1,63 14,02 1,84 186,67 1,84 165,63 1613

TIPO DE VEHICULOAÑO n

65

Tabla 26: Factor camión para cálculo de los ejes equivalentes (ESAL´s)


Para el cálculo de los ejes equivalentes hay que considerar los siguientes datos:

Columnas (% de vehículos y número de vehículos): Corresponden a los

valores de la tabla 16 del tráfico asignado.

Columna (Factor de carril): El valor de 1,00 si es un solo carril.

66

Columna (tránsito acumulado): Se realiza mediante la fórmula: ((1+r)n-1) /

Ln(1+r).

Donde: n (período de diseño)= 15 años y r (rata anual de crecimiento)= 3,75% y

1,99%.

Tabla 27: Determinación de los ejes equivalentes de acuerdo a las clases de vehículos


Número de

Vehículos

Factor de Distribución por Carril

(F.D.C)

Total de

Vehículos

Wv ac

73,80 % 792 1,00 792 Wcarg (Simple) 1,0 (Simple) 3,0 20,02

1,00 Wv ac 1,7 5,0 17,45

1,00 Wcarg (Simple) 5,5 (Simple) 10,0 17,45

0,50 % 5 1,00 5 Wv ac 3,0 7,0 17,45


1,00 Wv ac 1,5 2,7 17,79


6,70 % 72 1,00 72 Wv ac 1,7 5,0 17,79


5,90 % 63 1,00 63 Wv ac 1,7 5,2 17,79

5,90 % 63 1,00 63 Wcarg (Simple) 5,5 (Simple) (Tandém) 18,0 17,79

1,00 Wv ac 2,7 4,5 3,5 17,79

1,00 Wcarg (Simple) 5,5 (Simple) 18,0 (Simple) 12,0 17,79

1,00 Wv ac 2,7 3,8 3,5 17,79


1,00 Wv ac 4,0 4,7 4,5 17,79

1,00 Wcarg (Simple) 6,0 (Simple) 10,0 (Tandém) 18,0 17,79

1,00 Wv ac 3,5 5,5 5,0 17,79

1,00 Wcarg (Simple) 6,0 (Tandém) 18,0 (Tandém) 18,0 17,79

1,00 Wv ac 4,2 6,5 6,2 17,79

1,00 Wcarg (Simple) 6,0 (Tandém) 18,0 (Tridem) 24,0 17,79

Totales: 100,00% 1.073 1.073

Nomenclatura:

Wcarg: Vehículo Cargado T.P.D(Tráfico promedio diario inicial) = 1.073,00 n(período de diseño) = 15

Wvac. : Vehículo Vacios. Nº de carriles 2 Ambos Sentidos F.D.C = 100 %

r(rata anual de crecimiento promedio) = 3,75 % 1,99 % T.A(tránsito acumulado) =

MOP 2,24 % 2,24 %

TRANSITO

ACUMULADO

%

CANTIDADCARGAS MAXIMAS ESTIMADAS

Por Ejes(Ton)

Intermedio TraseroDelantero

C3-S3 6 EJES

BUSES

2DA

CA

MIO

NE

S

3C

C2-S1 3 EJES

2 EJES

2 EJES

5 EJES

C3-S1 3 EJES

C3-S2

C2G

C2-S2 4 EJES

LIVIANOS

TIPOS DE VEHICULOSCONDICIONES DE

CARGA

%

Véhiculos

BUSETA

3 EJES

((1+r)n-1) / Ln(1+r)

67

Tabla 28: Cálculo de los ESAL´S de acuerdo al tipo de vehículo


VIA SAN PEDRO RIO BLANCO (TRAMO 0+000 – 3+100)

Espesor : 4" Nº. de Años Proyecto = 15

r(%) = Subrasante CBR % = 5,40

R = 80 -0,841 Sub-Base 3 CBR % = 30,00

So = 0,45 Base Clase 1 CBR % = 80,00

Cd = 0,80 m2 0,80

Po = 4,20 m3 0,80

Pt = 2,50

Pérdida de PSI = 1,70

Ton Kips

0,50 1

1,00 2,2 791,87 20,02 5.787.020,68 0,0005 2.778

1,50 3,3 17,45 0,0020

1,70 3,7 135,20 17,45 861.223,81 0,0026 2.222

2,70 6,0 17,45 0,0120

3,00 6,6 797,24 17,45 5.078.486,43 0,0189 95.983

3,50 7,7 17,45

3,80 8,4 17,45

4,00 8,8 17,45

4,20 9,3 17,45

4,50 9,9 17,45

4,70 10,4 17,45

5,00 11,0 71,89 17,45 457.952,34 0,1310 59.992

5,20 11,5 63,31 17,45 403.271,47

5,50 12,1 135,20 17,45 861.223,81 0,1850 159.326

6,00 13,2 17,45

6,20 13,7 17,45

6,50 14,3 5,37 17,45 34.175,55 0,3770 12.884

7,00 15,4 5,37 17,45 34.175,55 0,5200 17.771

10,00 22,0 71,89 17,79 466.886,37 2,440 1.139.203

12,00 26,5 5,37 17,79 34.842,27 5,735 199.820

Ejes Tandem

18,00 39,68 63,31

20,00 44,09

22,00 48,50

Ejes Tridem

24,00 52,91

Total ESAL´S 2.146 1.689.980

F.C = 1,00

D = 0,50 ESAL's EN CARRIL DE DISEÑO = 844.990 8,45E+05

Espesor de la Losa (D) = 4"

PROCEDIMIENTO AASHTO 1993

Peso Ejes

Tráfico de Diseño ESAL's de DiseñoFactor de EquivalenciaNúmero de

Ejes

Factores de

Crecimiento

68

Columna (Peso Ejes): Corresponden a la transformación de toneladas a kips de

cada uno de los ejes de los diferentes tipos de vehículos.

Columna (Número de ejes): Corresponden a los valores de la tabla 27

considerando los pesos de los ejes tanto delantero y ejes trasero.

Columna (Factores de crecimiento): Corresponden a los valores del tránsito

acumulado de la tabla 27.

Columna (Tráfico de diseño): Corresponden al producto entre el número de ejes,

factor de crecimiento y los 365 días del año.

Es decir:

Tráfico de Diseño= 609,59 * 20,02 * 365= 4.454.906,21

Columna (Factor de equivalencia): Esos valores los dan el MTOP de los ejes de

los diferentes tipos de vehículos.

Columna (ESAL´S de Diseño): Corresponden al producto entre el tráfico de diseño

y el factor de equivalencia.

Es decir:

ESAL´S de Diseño= 4.454.906,21*0,0005= 2.138

Se procede realizar el mismo cálculo para los demás tipos de vehículos.

Finalmente ESAL´S en carril de diseño será igual a:

W18= ESAL´S * FDC * FDD

W18= 1689980 * 1.00 * 0.50

W18= 844990

69

4.3 Resultados de los estudios de Suelos

Con la obtención de los datos de las calicatas realizadas se procede a realizar un

cuadro de resúmenes de resultados.

Tabla 29: Resultados del material de la subrasante


70

4.4 Diseño de pavimento

4.4.1 Consideraciones método de diseño AASHTO`93.

Este método incluye varios requerimientos de diseño para pavimentos

flexible, que a diferencia del método AASHTO’ 69, se incluye nuevos factores,

como la confiabilidad (R), el módulo resiliente (Mr), condiciones de

hinchamiento de la subrasante y de las características de drenaje de las

capas.

El establecimiento de los espesores de pavimento mediante el método

AASHTO’ 93, se fundamenta mediante la determinación de las “Cargas

Equivalentes Acumuladas en el Período de Diseño (WT18) (AASHTO, 1993).

4.4.2. Elección del C.B.R.

De las muestras tomadas en la vía San Pedro–Río Blanco se obtuvieron

valores de C.B.R. inferiores al 7,5%.

La norma establece que en el caso que el suelo presenta insuficiencia

importante es preferible sustituir o mejorar la calidad del suelo que esté

clasificado dentro de un índice superior.

En la siguiente tabla 29, indica varios tipos de subrasantes en función de sus

características expresadas en el C.B.R.

71

Tabla 30: Clasificación de subrasantes según el MTOP


Nuestro suelo obtuvo valores de C.B.R mayores del 5% y menores del 10%,

es decir, una subrasante tipo 1 según el MTOP (MTOP, 2003).

En base de los resultados obtenidos de nuestra subrasante, se procede a

realizar un ordenamiento de dichos resultados con el fin de obtener nuestro

C.B.R. de diseño el cual se muestra en la siguiente tabla:

Tabla 31: Elección del C.B.R. de Diseño

ABSCISA CBR 75% RESULTADOS DE ENSAYOS NUMERO DE

RESULTADOS FRECUENCIA

(DE MAYOR A MENOR)

0+000 5,70 6,84 1 14 0+500 5,40 5,7 2 29 1+000 5,23 5,7 3 43 1+500 5,70 5,42 4 57 2+000 4,85 5,4 5 71

2+500 6,84 5,23 6 86

3+000 5,42 4,85 7 100


Para el cálculo de elección del CBR de diseño se realiza una regla de tres simple

para el CBR de 75% ya que los valores de CBR de laboratorio corresponden al

100%. Después de obtener esos valores se clasifica de mayor a menor de acuerdo

72

a los valores del CBR del 75%. Finalizando con el cálculo de la frecuencia

correspondiente al número de muestras de suelo, sabiendo que son 7 muestras que

corresponden a una frecuencia de 100.

Tabla 32: Porcentaje seleccionado para el Diseño


Cabe recalcar que nuestros Ejes Equivalentes (W18)= 844990

Ilustración 27: Gráfico del C.B.R. de Diseño


PORCENTAJE

SELECCIONADO

PARA EL DISENO

60

75

87,5

NUMERO DE EJES DE 8,2

TN EN EL CARRIL DE

DISENO

MENOR A 10000

10000 A 1000000

MAYOR A 1000000

73

Por lo tanto nuestro C.B.R. de diseño de acuerdo a nuestro gráfico es de

5,4%.

4.4.3. Serviciabilidad (PSI).

El índice de serviciabilidad de un pavimento, es el valor que indica el grado

de confort que tiene la superficie para el desplazamiento natural y normal de

un vehículo.

Para un pavimento en perfecto estado se le asigna un valor de serviciabilidad

inicial (PSI) que depende del diseño del pavimento y de la calidad de la

construcción (5-perfecto), el mismo con el tiempo se irá deteriorando en un

índice de serviciabilidad final que depende de la categoría del camino y al

criterio del proyectista (0-pésimas condiciones).

Tabla 33: Índice de Serviciabilidad


74

4.4.4 Confiabilidad (R).

La confiabilidad del diseño, se refiere al grado de certidumbre (seguridad) de

que una determinada alternativa de diseño alcance a durar, en la realidad, el

tiempo establecido en el período seleccionado. La confiabilidad puede

también ser definida como la probabilidad de que el número de repeticiones

de carga (Nt) que un pavimento puede soportar para alcanzar un determinado

nivel de capacidad de servicio, el cual no se exceda por el número de cargas

que realmente estén siendo aplicadas (Wt) sobre este pavimento.

Tabla 34: Confiabilidad recomendada por la AASHTO

Niveles de Confiabilidad ( R )

CUADRO DE NIVELES DE CONFIABILIDAD " R " Clasificación

funcional Nivel de ccnfabilidad "R" recomendado en %

Urbana Rural Inter-estatales y vías

rápidas 85 - 99.9 80 - 99.9

Arterias principales 80 - 99 75 - 95 Colectoras 80 - 95 75 - 95

Locales 50 - 80 53 - 80

Con el TPDA calculado =

1072 veh/dia


Para nuestro caso se ha considerado un 95% de confiabilidad.

Confiabilidad (R) = 95%

75

4.4.5 Desviación Standard (So).

Desviación Standard que combina por una parte la desviación estándar

media de los errores de predicción del tránsito durante el período de diseño, y

por otra parte la desviación estándar de los errores en la predicción del

comportamiento del pavimento (expresado en ejes equivalentes de 18 kips) al

alcanzar un determinado índice de servicio terminal.

La guía AASHTO recomienda adoptar para So valores comprendidos dentro

de los siguientes intervalos:

Tabla 35: Error Standard sugeridas por la AASHTO


76

4.4.6 Módulo Resiliente (Mr).

Es una medida de las propiedades elásticas de un suelo al someterlo a ciclos

repetidos de cargas. Se obtienen al dividir el esfuerzo aplicado por la

recuperación de la deformación axial.

Tabla 36: Fórmulas para cálculo del Módulo resiliente


4.4.7 Coeficiente de drenaje.

Es necesario eliminar la posibilidad de reducción de la vida útil del pavimento

por el efecto que produce el agua al presentarse dentro del paquete

estructural; por lo cual se recomienda diseñar estructuras de drenaje tales

como: bases drenantes, drenajes, cunetas, filtros laterales, geo textiles (sub-

drenajes).

77

La AASHTO establece recomendaciones en base en el tiempo necesario

para que la capa de base elimine la humedad cuando ésta tiene un grado de

saturación del 50%, es importante notar que al tener un grado de saturación

del 85% se reduce en gran tiempo real necesario para seleccionar la calidad

del drenaje.

Tabla 37: Coeficiente de drenaje para pavimentos flexibles

Calidad de drenaje m

Excelente 1,2

Bueno 1

Regular 0,8

Pobre 0,6

Muy Pobre 0,4


En nuestro caso, ya que la vía es terreno llano y a su vez la calidad de

drenaje es pobre, nuestro coeficiente será de 0,8 para base y sub-base y el

valor de 1,00 para la capa de rodadura.

78

4.4.8 Cálculo de espesores del pavimento.

De acuerdo a lo mencionado anteriormente se obtuvieron los siguientes

resultados, los mismos que serán ingresados al programa:

Tabla 38: Cantidades del Módulo resiliente para cada capa

Fuente: Guía de diseño de pavimento Método AASHTO’93

W18= 844990

So=0,49

Confiabilidad (R)= 95%

Zr= -1,6450

Po= 4,2

Pt= 2,0

∆PT= 2,2

79

Cálculo del número estructural de la Subrasante

Cálculo del número estructural de la Capa de mejoramiento

80

Cálculo del número estructural de la Sub-Base

Cálculo del número estructural de la Base

81

Cálculo del número estructural de la Capa de rodadura

4.5 Cálculo de espesores para pavimento flexible

Tabla 39: Determinación de los coeficientes estructurales


APORTE ESTRUCTURAL

a1

0,170 /cm

0,100 /cm

---

a2

0,052 /cm

0,056 /cm

0,135 /cm

0,120 /cm

0.060 – 0.120 /cm

a3

0,039 /cm

0,043 /cm

0,047 /cm

0,050 /cm

Entonces los coeficientes estructurales de nuestra via son :

a1 = 0,170 /cm Concreto Asfaltico

a2 = 0,052 /cm Base

a3 = 0,043 /cm Sub-base

Coeficientes estructurales (Guía AASHTO, 1993)

Sub base granular, CBR 25%

compactada al 100% de la MDS

Mezcla asfáltica en frio, con asfalto

emulsionado

Tratamiento superficial

CAPA DE PAVIMENTO

Capa 1.- Capa de rodadura

Concreto Asfáltico tipo superior – alta

estabilidad







Base granular tratada con asfalto

Base granular tratada con cemento

Base granular tratada con cal

Capa 3.- Sub base

Capa 2.- Base

Base granular, CBR 80% compactada al

100% de la MDS

Base granular, CBR 100% compactada

al 100% de la MDS

82

Tabla 40: Diseño de espesores de pavimento flexible


Ilustración 28: Diseño de espesores de pavimento flexible


Tabla 41: Espesores mínimos sugeridos por AASHTO 93


Acumulado Parcialcalculado

(SNp/(a1*m1)

adoptado (Normas

AASHTO 93)

parcial

(D1*a1*m1 )acumulado

Concreto

Asfaltico ( 1800

lbs )

400000,00 0,64 1,33 0,17 1 7,82 8 1,36 1,36

Base clase I 80,00% 37388,51 1,97 0,44 0,052 0,8 10,58 15 0,624 1,984

Sub-base clase II 30,00% 21799,94 2,41 0,35 0,043 0,8 10,17 15 0,516 2,5

Mejoramiento 15,00% 14889,80 2,76 0,69 0,035 0,8 24,64 30 0,84 3,34

Terreno natural 5,40% 7904,25 3,45

28,57 68,00 cmEspesores Totales

CapaCBR

(requerido )

Mr ( aprox en

psi )

SN ( calculado ) Coeficiente

de capa ( a1,

a2, a3 )

Coeficiente de

drenaje ( m1,

m2, m3 )

Espesores "D" ( cm ) SN ( adoptado )

8 Carpeta Asfaltica

15 Sub-base

30 Terreno naturalPA

VIM

EN

TO

FLE

XIB

LE

15 Base

68,00 cm

NUMERO DE ESALs

CARPETA

ASFALTICA

(cm)

BASE GRANULAR (cm)

Menos de 50,000 3 10

50,000 – 150,000 5 10

150,000 – 500,000 6,5 10

500,000 – 2,000,000 7,5 15

2,000,000 – 7,000,000 9 15

Mas de 7,000,000 10 15

ESALs =W18 = 635717

83

4.6 Presupuesto referencial

84

CAPITULO V

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusiones:

El diseño obtenido en el presente proyecto cumple con las Especificaciones

del MTOP, ASTM y con el AASHTO 93; por lo tanto se trata de un diseño

100% confiable

La topografía del sector no presenta complicación alguna por ser zona llana y

pocas ondulaciones para realizar los trabajos de campo. En general el clima

del sector presenta pocas precipitaciones pluvial durante la mayor parte del

año, favoreciendo la actividad de construcción de la Vía.

Ejecutar el proyecto cumpliendo las normas establecidas en el proyecto,

tendremos una vía con una vida de 15 años

Ejecutando el proyecto generará las respectivas fuentes de trabajo durante el

proceso constructivo y una vez concluido generará un desarrollo agrícola al

sector.

85

Recomendaciones:

Se recomienda que se construya la vía en base al diseño, normas y

especificaciones establecidas en el siguiente estudio.

Se reconsidere un nuevo diseño de drenaje a fin de que la evacuación de

aguas lluvias sea eficiente.

Se recomienda diseñar un sistema de señalización horizontal y vertical para

indicar las direcciones, velocidades máximas en las diferentes curvas, a fin

de evitar accidentes de tránsito por ausencia de éste.

Promover con talleres de información sobre prevención de los efectos del

impacto ambiental.

86

ANEXOS FOTOGRÁFICOS

Terreno llano, camino lastrado Tipo de vehículo que circula en la vía

Reconocimiento de la capa de rodadura Calicata C-4 ABS (1+500)

Toma de muestra de suelo para C.B.R. Ensayo granulométrico

Hinchamiento del material Vaciado del material granular

Molde cilíndrico para ensayo de CBR Resistencia a la penetración

ANEXO CÁLCULOS

Desglose del aforo por días

Tráfico futuro proyectado a 15 años

DESGLOSE DEL ESAL`S (W18)

Número de

Vehículos

Factor de Distribución por Carril

(F.D.C)

Total de

Vehículos

Wv ac


1,00 Wv ac 1,7 5,0 17,45


0,50 % 5 1,00 5 Wv ac 3,0 7,0 17,45


1,00 Wv ac 1,5 2,7 17,79


6,70 % 72 1,00 72 Wv ac 1,7 5,0 17,79


5,90 % 63 1,00 63 Wv ac 1,7 5,2 17,79

5,90 % 63 1,00 63 Wcarg (Simple) 5,5 (Simple) (Tandém) 18,0 17,79

1,00 Wv ac 2,7 4,5 3,5 17,79


1,00 Wv ac 2,7 3,8 3,5 17,79


1,00 Wv ac 4,0 4,7 4,5 17,79

1,00 Wcarg (Simple) 6,0 (Simple) 10,0 (Tandém) 18,0 17,79

1,00 Wv ac 3,5 5,5 5,0 17,79

1,00 Wcarg (Simple) 6,0 (Tandém) 18,0 (Tandém) 18,0 17,79

1,00 Wv ac 4,2 6,5 6,2 17,79

1,00 Wcarg (Simple) 6,0 (Tandém) 18,0 (Tridem) 24,0 17,79

Totales: 100,00% 1.073 1.073

Nomenclatura:

Wcarg: Vehículo Cargado T.P.D(Tráfico promedio diario inicial) = 1.073,00 n(período de diseño) = 15

Wvac. : Vehículo Vacios. Nº de carriles 2 Ambos Sentidos F.D.C = 100 %

r(rata anual de crecimiento promedio) = 3,75 % 1,99 % T.A(tránsito acumulado) =

MOP 2,24 % 2,24 %

3 EJES

((1+r)n-1) / Ln(1+r)

LIVIANOS

TIPOS DE VEHICULOSCONDICIONES DE

CARGA

%

Véhiculos

BUSETA

BUSES

2DA

CA

MIO

NE

S

3C

C2-S1 3 EJES

2 EJES

2 EJES

5 EJES

C3-S1 3 EJES

C3-S2

C2G

C2-S2 4 EJES

C3-S3 6 EJES


TRANSITO

ACUMULADO

%

CANTIDADCARGAS MAXIMAS ESTIMADAS

Por Ejes(Ton)

Intermedio TraseroDelantero


Espesor : 4" Nº. de Años Proyecto = 15

r(%) = Subrasante CBR % = 5,40

R = 80 -0,841 Sub-Base 3 CBR % = 30,00

So = 0,45 Base Clase 1 CBR % = 80,00

Cd = 0,80 m2 0,80

Po = 4,20 m3 0,80

Pt = 2,50

Pérdida de PSI = 1,70

Ton Kips

0,50 1

1,00 2,2 791,87 20,02 5.787.020,68 0,0005 2.778

1,50 3,3 17,45 0,0020

1,70 3,7 135,20 17,45 861.223,81 0,0026 2.222

2,70 6,0 17,45 0,0120

3,00 6,6 797,24 17,45 5.078.486,43 0,0189 95.983

3,50 7,7 17,45

3,80 8,4 17,45

4,00 8,8 17,45

4,20 9,3 17,45

4,50 9,9 17,45

4,70 10,4 17,45

5,00 11,0 71,89 17,45 457.952,34 0,1310 59.992

5,20 11,5 63,31 17,45 403.271,47

5,50 12,1 135,20 17,45 861.223,81 0,1850 159.326

6,00 13,2 17,45

6,20 13,7 17,45

6,50 14,3 5,37 17,45 34.175,55 0,3770 12.884

7,00 15,4 5,37 17,45 34.175,55 0,5200 17.771

10,00 22,0 71,89 17,79 466.886,37 2,440 1.139.203

12,00 26,5 5,37 17,79 34.842,27 5,735 199.820

Ejes Tandem

18,00 39,68 63,31

20,00 44,09

22,00 48,50

Ejes Tridem

24,00 52,91

Total ESAL´S 2.146 1.689.980

F.C = 1,00

D = 0,50 ESAL's EN CARRIL DE DISEÑO = 844.990 8,45E+05

Espesor de la Losa (D) = 4"

Diseño de Pavimento Flexible

PROCEDIMIENTO AASHTO 1993

Peso Ejes

Tráfico de Diseño ESAL's de DiseñoFactor de EquivalenciaNúmero de

Ejes

Factores de

Crecimiento

CÁLCULO DEL C.B.R. DE DISEÑO

ABSCISA CBR 75% RESULTADOS DE ENSAYOS

NUMERO DE RESULTADOS FRECUENCIA (DE MAYOR A MENOR)

0+000 5,70 6,84 1 14 0+500 5,40 5,7 2 29 1+000 5,23 5,7 3 43 1+500 5,70 5,42 4 57 2+000 4,85 5,4 5 71

2+500 6,84 5,23 6 86

3+000 5,42 4,85 7 100

8 Carpeta Asfaltica

15 Sub-base

30 Terreno naturalPA

VIM

EN

TO

FLE

XIB

LE

15 Base

68,00 cm

NUMERO DE ESALs

CARPETA

ASFALTICA

(cm)

BASE GRANULAR (cm)

Menos de 50,000 3 10

50,000 – 150,000 5 10

150,000 – 500,000 6,5 10

500,000 – 2,000,000 7,5 15

2,000,000 – 7,000,000 9 15

Mas de 7,000,000 10 15

ESALs =W18 = 844990

Espesores mínimos sugeridos por AASHTO 93

Actual mente para vias de II Orden el espesor minimo sugerido

por el MTOP debe ser de 7.5cm o 3"

entonces con este dato escojo el ancho de base que es de 15cm

Acumulado Parcialcalculado

(SNp/(a1*m1)

adoptado (Normas

AASHTO 93)

parcial

(D1*a1*m1 )acumulado

Concreto

Asfaltico ( 1800

lbs )

400000,00 0,64 1,33 0,17 1 7,82 8 1,36 1,36

Base clase I 80,00% 37388,51 1,97 0,44 0,052 0,8 10,58 15 0,624 1,984

Sub-base clase II 30,00% 21799,94 2,41 0,35 0,043 0,8 10,17 15 0,516 2,5

Mejoramiento 15,00% 14889,80 2,76 0,69 0,035 0,8 24,64 30 0,84 3,34

Terreno natural 5,40% 7904,25 3,45

28,57 68,00 cmEspesores Totales

DISEÑO DE ESPESORES PARA PAVIMENTO FLEXIBLE para un periodo de diseño de 15 años

CapaCBR

(requerido )

Mr ( aprox en

psi )

SN ( calculado ) Coeficiente

de capa ( a1,

a2, a3 )

Coeficiente de

drenaje ( m1,

m2, m3 )

Espesores "D" ( cm ) SN ( adoptado )

ANEXOS ENSAYOS DE SUELOS

PORCENTAJE QUE PASA POR EL TAMIZ No.200

LÍMITE LÍQUIDO Y LÍMITE PLÁSTICO

ENSAYO DE PROCTOR

ENSAYO DE C.B.R (CALIFORNIA BEARING RATIO)

ANEXOS PLANOS

Bibliografía

AASHTO. (1993). Guide for Design of Pavement Structures. Distrito de

Columbia.

Agudelo, J. J. (2002). Diseño Geométrico de Vías. Medellín.

Andrade, I. C. (2014). Apuntes de Carreteras 2. Guayaquil, Guayas, Ecuador.

Civilgeeks. (s.f.). Civilgeeks. Obtenido de www.civilgeeks.com

García, J. F. (1999). Manual de Carreteras. Alicante.

Manual de Carreteras Diseño Geométrico. (2013). Manual de Carreteras

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PEM. (2013). Plan Estratégico de Movilidad de Ecuador PEM. Quito.

Wikimapia. (s.f.). Wikimapia. Obtenido de www.wikimapia.com

Documents

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUILrepositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/16824/1/MOREIRA...clasificación de las carreteras según el Ministerio de Obras Públicas (MTOP), la definición de pavimento,