Diseño de Pavimemto Rigido Examen
25
DISEÑO DE 1. Tipo de Vía Factor de Seguridad de Carga 1.2 Para Autopistas y vial Factor Sentido TRIPLE Nº de carriles por sentido 3 Carriles Pasajuntas y barras de Unión NO Apoyo Lateral SI 2. Tráfico de Diseño TIPO TPDA AP 12000 C2 9600 C3 2400 TOTAL 24000 3. Periodo de Diseño 20 Años 4. Tasa de Crecimiento Promedio Anual: 0.035 3.5% 5. Materiales de Construcción Sub Base Granular (en pulgadas) 8 (20 cm) Resistencia del concreto F'c 210 Kg/cm2 2986.2 Módulo rotura del concreto, S'c 45.7 Kg/cm2 650 Módulo de elasticidad, Ec 5000000 Kg/cm2 351617.44 Resistencia del Acero, F'y 4200 Kg/cm2 Factor carril 24000 = 12000 2 En este caso tomamos la curva de 3 carriles y ubicamos el valor de 4020, nos arr Factor Carril (FCr) = 0.67 Cálculo del FCt (1+0.05)^20-1 = (g)(n) (0.05)(20) REPETICIONES ESPERADAS POR TIPO DE VEHICULO Tipo de Tipos de Carga x Eje TPDA % F.S. F.Cr Vehiculo Eje (Kips) Te x365 AP 1000 2.2 12000 2 8760000 0.5 0.67 C2 7000 15.4 9600 1 3504000 0.5 0.67 11000 24.3 9600 1 3504000 0.5 0.67 C3 7000 15.4 2400 1 876000 0.5 0.67 18000 39.7 2400 1 876000 0.5 0.67 Nos Ubicamos en la Figura 2.5.4 - Proporción de Vehiculos circulando por el carr una vialidad de 2 ó 3 carriles: Fc = (1 + g)^n - 1 WSB.INGENIEROS
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DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDO
1. Tipo de Vía
Factor de Seguridad de Carga 1.2 Para Autopistas y vialidades de varios carriles.Factor Sentido TRIPLE
Nº de carriles por sentido 3 CarrilesPasajuntas y barras de Unión NO
Apoyo Lateral SI
2. Tráfico de DiseñoTIPO TPDA
AP 12000
C2 9600
C3 2400
TOTAL 24000
3. Periodo de Diseño 20 Años
4. Tasa de Crecimiento Promedio Anual: 0.035 3.5%
5. Materiales de ConstrucciónSub Base Granular (en pulgadas) 8 (20 cm)
Resistencia del concreto F'c 210 Kg/cm2 2986.2 psi
Módulo rotura del concreto, S'c 45.7 Kg/cm2 650 psi
Módulo de elasticidad, Ec 5000000 Kg/cm2 351617 psi
Resistencia del Acero, F'y 4200 Kg/cm2
Factor carril 24000 = 120002
En este caso tomamos la curva de 3 carriles y ubicamos el valor de 4020, nos arroja un valor de:Factor Carril (FCr) = 0.67
Cálculo del FCt (1+0.05)^20-1 = 28.28 (g)(n) (0.05)(20)
REPETICIONES ESPERADAS POR TIPO DE VEHICULO
Tipo de Tipos de Carga x Eje TPDA % F.S. F.Cr F.Ct
Vehiculo Eje (Kips) Te x365
AP 1000 2.2 12000 2 8760000 0.5 0.67 28.28
C27000 15.4 9600 1 3504000 0.5 0.67 28.28
11000 24.3 9600 1 3504000 0.5 0.67 28.28
C37000 15.4 2400 1 876000 0.5 0.67 28.28
18000 39.7 2400 1 876000 0.5 0.67 28.28
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
WSB.INGENIEROS
DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDOWSB.INGENIEROS
REPETICIONES ESPERADAS POR TIPO DE EJE
Tipo de Tipos de Carga x Eje TPDA % F.S. F.Cr F.Ct
Vehiculo Eje (Kips) Te x365
Simple 1000 2.2 12000 2 8760000 0.5 0.67 28.28
Σ NUMERO DE EJES SIMPLES DE 2.2 Kips
Simple 7000 15.4 9600 1 3504000 0.5 0.67 28.28
Simple 7000 15.4 2400 1 876000 0.5 0.67 28.28
Σ NUMERO DE EJES SIMPLES DE 15.4 Kips
Simple 11000 24.3 9600 1 3504000 0.5 0.67 28.28
Σ NUMERO DE EJES SIMPLES DE 24.3 Kips
Tandem 18000 39.7 2400 1 876000 0.5 0.67 28.28
Σ NUMERO DE EJES TANDEM DE 39.7 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 15.4 Kips
Σ NUMERO DE EJES SIMPLES DE 24.3 Kips
EJES TANDEM Σ NUMERO DE EJES TANDEM DE 39.7 Kips
Factor de Seguridad de Carga
Fsc = 1.1
Calculo de K
Nos hubicamos en Anexo 1 - Coeficiente de Balasto
Tanteo de espesores: - 1er Tanteo
Iniciamos la verificacion de espesores con 7 7"
El Factor de Carga recomendado de de 1.20, para Autopistas o vialidades de varios carriles en donde se presentara un flujo ininterrumpido de trafico y altos volumenes de trafico pesado.
DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDOWSB.INGENIEROSEsfuerzos Equivalentes ( δ eq)
Convertmos a pci: 3.60 x 36.127 = K = 130
Interpolando tenemos:
Tomando los valores de la Tabla 2.5.5 - Esfuerzo Equivalente para Pavimentos Sin Apoyo Lateral - Espesor 7"
Ejes secillos
K 100 130 150
δ eq 154 148 144
Ejes Tandem
K 100 130 150
δ eq 143 134.8 130
Factores de Relación de Esfuerzos (FRE,)
650 se obtiene:
Para Ejes Sencillos = 148 = 0.228
650
Para Ejes Tandem = 134.8 = 0.207
650
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 100 130 200
FE. 2.33 2.31 2.27
Ejes Tandem
K 100 130 200
FE. 2.58 2.54 2.45
Formato A-1
CALCULO DE ESPESOR DE PAVIMENTO
PROYECTO : Carretera Rural
ESPESOR INICIAL 10.5" PASAJUNTAS No
MODULO DE RECREACION DE SUBR (K) 130 APOYO LATERAL SI
MODULO DE ROTURA (Mr) 650 PERIODO DE DISEÑO 20
FACTOR DE SEGURIDAD DE CARGA 1.1 OBSERVACIONES Sub Base Gran. 8"
ANALISIS POR FATIGA ANALISIS POR EROSION
CARGA MULTIPL. REPETIC, REPETICIONAES % DE REPETICIONAES
DEL EJE X LSF ESPERADAS PERMISIBLES DAÑO PERMISIBLES
KIPS (Anexo D7) X FATIGA (Anexo D8)
EJES SENCILLOS
En el Gráfico nos da un valor de K de 7.2 Kg/cm3
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 RIGIDOWSB.INGENIEROSEsfuerzo Equivalente 148 psi.
Factor de Relación de Esfuerz Factor de Erosion
2.2 2.42 82,990,488 Ilimitado 0% Ilimitado
15.4 16.94 41,495,244 Ilimitado 0% Ilimitado
24.3 26.73 33,196,195 Ilimitado 0% 60,000.00
EJES TANDEM
Esfuerzo Equivalente 134.8 psi.
Factor de Relación de Esfuerz 0.207 Factor de Erosion
39.7 43.67 8,299,049 Ilimitado 0% 3,000,000.00
TOTAL: 0.0%
RESULTADO:
NO CUMPLE
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
Para Autopistas y vialidades de varios carriles.
14.22
En este caso tomamos la curva de 3 carriles y ubicamos el valor de 4020, nos arroja un valor de:
REPETICIONES ESPERADAS POR TIPO DE VEHICULO
Re
82,990,488
33,196,195
33,196,195
8,299,049
8,299,049
Nos Ubicamos en la Figura 2.5.4 - Proporción de Vehiculos circulando por el carril de baja velacidad en
J41
CERVERA: Nº DE REPETICIONES ESPERADAS
DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDO
REPETICIONES ESPERADAS POR TIPO DE EJE
Re
82,990,488
82,990,488
33,196,195
8,299,049
41,495,244
33,196,195
33,196,195
8,299,049
8,299,049
CONSOLIDADO DE REPECIONES ESPERADAS SEGÚN TIPO DE EJE Y CARGA
82,990,488
41,495,244
33,196,195
8,299,049
El Factor de Carga recomendado de de 1.20, para Autopistas o vialidades de varios carriles en donde se presentara un flujo ininterrumpido de trafico y altos volumenes de trafico pesado.
DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDO
Tomando los valores de la Tabla 2.5.5 - Esfuerzo Equivalente para Pavimentos Sin Apoyo Lateral - Espesor 7"
CALCULO DE ESPESOR DE PAVIMENTO
Años
Sub Base Gran. 8"
ANALISIS POR EROSION
% DE
DAÑO
X EROSION
Tomando los valores de la Tabla 2.5.7 - Factores de Erosión, para Pavimentos Con Pasajuntas y Sin Apoyo Lateral,
DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDO
2.76
0%
0%
55327.0%
2.54
276.63%
55603.627%
Como se puede apreciar los porcentajes de daño obtenidos pos FATIGA y por EROSION son superiores al 100%;
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"
6'000,000.00
670,000.00
