Diseño de Pavimento San Onofre Pepin2

8/17/2019 Diseño de Pavimento San Onofre Pepin2

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El compromiso es hacerlo bien

Y lo estamos haciendo bien!

Alcaldía MunicipalNIT: 8922005592-3

ALVARO DEL CRISTO GUEVARA ESTRADAIngeniero Civil

¡COMPROM ETIDOS CON S N ONOFRE !

Dirección: Kra 19 # 20-16, Plaza principal

DISEÑO DE PAVIMENTO EN CONCRETO HIDRAULICO

MUNICIPIO DE SAN ONOFRE

DEPARTAMENTO DE SUCRE

CONSTRUCCION DE PAVIMENTO RIGIDO EN VIAS URBANAS DEL

MUNICPIO DE SAN ONOFRE.

FECHA ABRIL 03

DE 2016


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TABLA DE CONTENIDO

1. INTRODUCCION

2. OBJETIVO GENERAL

3. DEFINICION DE VARIABLES DE DISEÑO O DEL PROYECTO

A. EL TRANSITO Y EL PERIODO DE DISEÑOB. LA SUBRASANTEC. MATERIAL DE SOPORTE PARA EL PAVIMENTOD. CARACTERÍSTICAS DEL CONCRETO PARA PAVIMENTOS

E. JUNTASF. TRANSFERENCIA DE CARGAS ENTRE LOSAS Y CONFINAMIENTOLATERAL

4. SOLUCIONES DE DISEÑO O METODOLOGÍA DE DISEÑO

A. ESPESOR DE PAVIMENTO SEGÚN ESTUDIOSB. DISSEÑOS DE JUNTASC. DISEÑOS DE ACERO PARA PASADORES Y ACERO PARA AMARRE

5. CONCLUSIONES


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1. INTRODUCCION

Los pavimentos de concreto son conocidos en toda la geografía de Colombia y en suterritorio se encuentran numerosos ejemplos, que han prestado un servicio con muybuena calidad, durante muchos años.

El pavimento de concreto, como cualquier otra solución, tiene su justificación cuando lasuma de los costos de construcción y mantenimiento a largo plazo, son inferiores a los deotras aplicaciones. Está demostrado que el costo de operación de los vehículos circulandosobre pavimentos de concreto es menor que el que tienen cuando circulan sobrepavimentos de asfalto (Ref. 7.17), existen estudios en los que se muestra que el consumode combustibles es menor en los pavimentos de concreto, las distancias de frenado sonmás cortas (Ref. 7.25) y con ello los accidentes de tránsito son menos graves.

Los pavimentos de concreto ofrecen una alta resistencia al desgaste, no se ahuellan enninguna dirección, y cuando las losas tienen menos de 5 m de longitud el efecto de latemperatura en los esfuerzos es despreciable

2. OBJETIVO GENERAL

Mejorar las condiciones de intercomunicación y de accesibilidad en la cabecera municipalde San Onofre - Departamento de Sucre.

Este anexo presenta las recomendaciones para el diseño y construcción del pavimentode diferentes tramos en las vías urbanas del Municipio de San Onofre. Se desarrollarondiversos análisis que tocan las disciplinas del tránsito, geología y geotecnia y clase deconcreto para el diseño del pavimento de los tramos de vía

Definición del mecanismo más conveniente para el mejoramiento de los tramos de vía y junto con ello, la definición de los espesores de pavimento capaces de soportar lassolicitudes que se esperan en el transito que se presentará según el periodo de diseño.

3. OBJETIVOS ESPECIFICOS.

Según un estudio previo de los suelos localizados en la zona que puedan llegar a serafectados por las cargas del tránsito actual generar soluciones estructurales que permitandefinir las capas del pavimento necesario para el óptimo funcionamiento de la vía enestudio, teniendo en cuenta según una evaluación económica la alternativa másfavorable.Hacer las recomendaciones necesarias para la colocación y conformación de laestructura de pavimento


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4. DEFINICION DE VARIABLES DE DISEÑO O DEL PROYECTO

A. EL TRANSITO Y EL PERIODO DE DISEÑO

Cuantificación Del Tránsito En Una Vía Existen varios procedimientos para estimar el tránsito, los más precisos son los queparten de pesar y contar una muestra representativa de los vehículos que pasan, por lavía que se desea pavimentar. Se pesan y se cuentan, los ejes de los vehículos tipo B yC y se lleva un registro de la clase del vehículo y de los ejes pesados, discriminando sise trata de ejes sencillos, tándem o trídem.

Otro posible procedimiento de cuantificar las cargas de tránsito para determinar elespesor del pavimento, consiste en utilizar tablas de distribución de cargas, conocidascomo espectros de carga, desarrolladas a partir del análisis de series históricas de

pesajes de vehículos en una red en particular.

También se puede obtener una aproximación para la variable tránsito a partir de lascaracterísticas de los vehículos, en este caso se trata de hacer un conteo de los vehículospor tipo, marca y modelo, además de la observación respecto a si van cargados o no.Luego con base en los catálogos de los fabricantes se le asigna a los ejes registrados,el peso estipulado por el diseñador como carga máxima.

Otra aproximación derivada de la anterior se hace partiendo de un aforo, como se explicóen el párrafo anterior, para luego asignarle a cada tipo de vehículo unos factores deagresión al pavimento (Factores camión).

El Tipo de vía, se refiere a la clasificación de ella según su importancia, como semenciona en los anexos.

El “TPDs” es el promedio diario, obtenido de un conteo de una semana, de los vehículosque pasan por una sección de la vía (Ref. 7.13).

Para el proyecto que nos ocupa, una vía urbana en el Municipio de San OnofreDepartamento de Sucre, se realizó un conteo en calles paralelas o de igual funcionalidada la que se va a pavimentar, la razón de hacer el conteo en otra vía de igual característicase debe a que se trató de hacerlo en las propias vías del proyecto, pero por su mal estado,

por estas solo transitan motos, el conteo obtenido se presenta como anexo en las tablasde los cálculos de las repeticiones esperadas.

La metodología de diseño de la PCA Pórtland Cement Asociation, se basa en el cálculodel número de repeticiones que se presentaran durante el periodo de diseño para cadauno de los tipos de ejes de acuerdo con la distribución de las cargas por eje.Para cada uno de los tipos de vehículos presentes en la composición del tránsito seanaliza el tipo de eje con su respectiva carga. Para cada una de las cargas, se calcula elnúmero de repeticiones el cual está dado por la siguiente ecuación


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N° de Repeticiones = TPD x FP x PD x 365FP = Factor de proyecciónPD = periodo de diseño de años

El valor de la desviación normal estándar, para el cálculo de las repeticiones esperadasse toma de la tabla 3.8 a continuación, con una confiabilidad del 90% Zr = 1.282

Período De Diseño El termino periodo de diseño es usado en vez de vida del proyecto o del pavimento,porque este último no está sujeto a una definición precisa. Algunos ingenieros y agenciasde carreteras consideran que la vida de un pavimento de hormigón finaliza cuando secoloca la primera sobrecapa.La vida de los pavimentos de hormigón pueden variar desde 20 años en algunosproyectos con tráfico mayor de lo originalmente estimado o que han tenido defectos dediseño, materiales o construcción defectuosa; a más de 40 año en otros proyecto dondeno existen defectos.El termino periodo de diseño es considerado algunas veces como sinónimo del terminoperiodo de análisis de tráfico. Debido a que el tráfico puede no ser predicho con muchaprecisión para un periodo largo, comúnmente se utiliza un periodo de diseño de 20 añosen procedimientos de diseños de pavimentos. Sin embargo, existen a menudo casosdonde el uso de periodos de diseño más cortos o más largos, pueden sr económicamente

justificado, tal como en una carretera de transporte especial que será usada por pocosaños, o una construcción muy cara donde se desea un alto nivel de servicio por unperiodo largo, con escaso o sin mantenimiento. Algunos ingenieros creen que el periodode diseño para carreteras rurales y urbanas puede estar en un rango de 30 a 35 años.El periodo de diseño seleccionado afecta el espesor de diseño, ya que se determinacuantos años, y por lo tanto a cuantos camiones, debe servir el pavimento, la selecciónde un periodo de diseño para un proyecto específico está basado en el criterio delingeniero y en el análisis económico de los costos del pavimento y los servicios obtenidosdurante todo el periodo


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En este proyecto se considera un periodo de diseño de 20 años para todos los análisisestructurales, el cual bajo premisas teóricas debe coincidir como mínimo con la vida útil delpavimento, en el caso que exista una buena certidumbre en el análisis de las variables dediseño y su respectiva proyección.

B. LA SUBRASANTELos pavimentos de concreto son menos sensibles a la capacidad de soporte del suelo y alas condiciones climáticas que otros tipos de pavimentos; donde son más competitivos lospavimentos de concreto es sobre los suelos con baja capacidad de soporte debido a quelos esfuerzos los distribuye en áreas muy grandes con lo que las solicitaciones que lleganal suelo son bajas.

Algunos suelos con baja capacidad de soporte obligan a tener cuidados en el diseño y enla construcción, cuando se encuentren áreas en las que debido a la compresibilidad y

heterogeneidad se deforman con asentamientos diferenciales de baja longitud de onda.

Cuando el pavimento está destinado a zonas en las que la temperatura es alta, lospavimentos de concreto tienen la ventaja de que no se deforman bajo la circulación de lascargas pesadas y si las dimensiones de las losas están dentro de unos límites razonables,los movimientos de las juntas son de poca monta.

Calculo del CBR de diseñoLa resistencia a la subrasante se obtiene mediante el módulo de reacción del suelo (K) por medio de la prueba de placa.El módulo de reacción del suelo corresponde a la capacidad portante que tiene el

terreno natural en donde se soportará el cuerpo del pavimento. El valor del módulo dereacción se puede obtener directamente del terreno mediante la prueba de placa ASTMD1195 Y D1196. El resultado de la prueba indica la característica de resistencia que implicala elasticidad del suelo. Esto es igual al coeficiente del esfuerzo aplicado por una placa entrelas deformaciones correspondientes, producida por este esfuerzo. Dado que la prueba deplaca es tardada y cara, el valor de k, es usualmente estimado por correlación a una pruebasimple, tal como la Relación de Soporte de California (CBR). El resultado es válido ya queno se requiere una determinación exacta del valor de k; las variaciones normales de un valorestimado no afectan apreciablemente los requerimientos del espesor del espesor delpavimento. Los estudios correspondientes a la subrasante se realizaron por el IngenieroGeotecnista ALEX BRACAMONTE MIRANDA, el cual hizo la investigación en 9 puntos o

apiques, para los cuales estudio los límites de Atterberg, la granulometría y el CBR decampo

En el diseño de pavimentos, es fundamental conocer algunas propiedades de los suelos quenos permiten conocer sus características generales y sus comportamientos.

Algunas de estas propiedades se obtienen mediante las pruebas que se describen acontinuación:


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Para subrasantes con CBR menores que 2, en la mayoría de los casos y cuando eldiseñador lo considere conveniente, se requieren tratamientos especiales, como lasustitución de los materiales inadecuados (remoción parcial o total del materialinaceptable) o la modificación de sus características con base en mejoramientosmecánicos o con la adición de productos como la cal, el cemento u otros que doten a lasubrasante de mejores características mecánicas. (Artículo INV-230-13). (Ref. 7-3)

Estos tratamientos o recomendaciones especiales, las entrega el estudio de lasubrasante adelantado por el Ingeniero Geotecnista ALEX BRACAMONTE MIRANDA,así.

Conceptualización general:

Este suelo presenta valores extremos de capacidad de carga. Desde Muy bajo a Muy Alto y recomienda el Ingeniero Bracamonte lo siguiente:

Primera: Para los tramos de los sondeos 2, 6 y 8, proyecta el uso de geotextil tipo FortexBX60.

Segunda: Para los tramos sobre material expansivo, sustituir hasta un espesor de 60cms. rellenar con material de afirmado hasta la cota de subbase.

Manejo de la subrasante

Retiro de material existente: Se procederá a la sustitución de materiales de

sitio hasta un espesor de 60 cm.

Relleno inicial Sobre la superficie excavada, se colocará material granular tipoafirmado, hasta la cota de inicio de la sub-base con espesor variable porrazones de la geometría de la vía, pero no mayor a 25 cm., ni menor de 20 cm,compactado al 95% de la densidad obtenida con el proctor modificado.

Recomendación estructural:

Módulo de rotura: Se prescribirá un MR no menor a 4.0 MPa para la losa.

Refuerzo: Dada la alta retracción que se espera por desecación y al hinchamientoalto por expansión, se recomienda al diseñador estructural, acudir al reforzamientode las losas en la juntas

Manejo del drenaje. Es fundamental que se proyecten las cunetas o bordillosperimetrales + andenes, de manera que se minimice el ingreso agua deescorrentía a las capas inferiores del suelo donde se encuentren los rellenos


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Tabla AAA CBR vs Modulo de Reacción de la Subrasante

El material granular para colocar como afirmado y el material de subbase debe cumplircon los requisitos de las especificaciones A300, A220 y A320 del Instituto Nacional deVías del año 2013. La colocación se realizará de acuerdo a las relaciones de humedad-densidad de los materiales previamente seleccionados y de acuerdo a la geometría vialcalculada.

Cuando se diseña un pavimento es probable que tenga diferentes valores de K a lo largodel tramo por diseñar, por lo que se recomienda utilizar el valor promedio de los módulosK para el diseño.

Zona Homogénea De Diseño O Unificación Del Diseño, se tomará como único valor deCBR el suministrado por el estudio geotécnico, correspondiente al percentil 75, que learrojó un valor de 3,52%. Según la tabla AAA arriba, para un CBR de 3,52% correspondeun módulo de reacción de la subrasante k= 34 Mpa/m

Subbase.-. La subbase debe controlar los cambios de volumen y elasticidad queserían dañinos para el pavimento. Se utiliza además como capa de drenaje y contralor


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de ascensión capilar de agua, protegiendo así a la estructura de pavimento, por lo quegeneralmente se usan materiales granulares. Esta también ayuda a mejorar el k de lasubrasante usándose como un k combinado. Para nuestro calculo usaremos la tabla

a continuación donde apreciamos el k combinado

TABLA K COMBINADO

El valor que debemos usar para el diseño es de 59 Mpa/m con un espesor de 20cms.

Aspectos económicoCostos de construcción y conservación


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La mejor técnica para escoger pavimentos es aquella en la que se tienen en cuenta loscostos de construcción, los de mantenimiento, los de operación de los vehículos, lascondiciones locales para la producción de los insumos, las políticas sobre utilización de

mano de obra capacitada o no, la disponibilidad de equipos o de algún insumo enparticular y de otros criterios que dependen de las condiciones particulares.

Un análisis sobre todo lo mencionado en el párrafo anterior está por fuera del alcance deeste trabajo de diseño, sin embargo se darán los costos de construcción de este proyecto.

Una de las dificultades que tiene la comparación de costos entre diferentes pavimentosradica en que la vida útil de ambas alternativas es diferente, mientras que para los decobertura asfáltica puede ser tan reducida como cinco años, la de los de concreto puedellegar a ser hasta de 50 años.

Los costos de mantenimiento dependerán de la solidez de la estructura en el momento

de la construcción y son más altos cuando el pavimento tiene una estructura débil. Unpunto a resaltar es que no existen generalizaciones en el tema de la comparación dealternativas de pavimentación.

Está a favor de los pavimentos de concreto lo que tiene que ver con su longevidad ybajos costos de mantenimiento, siempre y cuando, como sucede también con cualquierobra, estén correctamente concebidos y bien construidos, pues de lo contrario puedenresultar pavimentos que demanden reparaciones costosas y difíciles de ejecutar.

Una ventaja para los usuarios, derivada de lo anterior, está en que son escasos loscierres para acometer las reparaciones, lo cual mantiene constantes los costos de

operación y permite tener certeza en la disponibilidad del servicio.

DRENAJE

En cualquier tipo de pavimento, el drenaje es un factor importante en el comportamientode la estructura del pavimento a lo largo de su vida útil y por lo tanto en el diseño delmismo. Se puede evaluar mediante el coeficiente de drenaje (Cd) el cual depende de:

Calidad del drenaje.

Viene determinado por el tiempo que tarda el agua infiltrada en ser evacuada dela estructura del pavimento


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Según el tipo de pavimento y las pendientes del terreno, se puede decir que el drenajeserá muy bueno, tomando la calzada para evacuar las aguas hacia los puntos dondeexisten obras de drenaje

C. MATERIAL DE SOPORTE PARA EL PAVIMENTO

De los resultados de la instigación de la subrasante se concluye lo siguiente:

Retiro de material existente: Se procederá a la sustitución de materiales de sitiohasta un espesor de 60 cm.

Relleno primario, Mejoramiento de la subrasante: Una vez se libere lasubrasante, se colocará material de afirmado (Art 311-13), en un espesor entre25 y 20 cm.

Relleno secundario: Desde la capa de material granular hasta el nivel inferior dela losa. Con espesor mínimos de 20 cm. Material tipo subbase

D. CARACTERÍSTICAS DEL CONCRETO PARA PAVIMENTOS

Módulo de rotura: Se prescribirá un MR no menor a 3.9 MPa para la losa.

E. JUNTAS

Las juntas son parte importante de los pavimentos de concreto y se hacen con el fin decontrolar los esfuerzos que se presentan en el concreto como consecuencia de losmovimientos de contracción y de dilatación del material y a los cambios de temperaturay humedad, entre la cara superficial y la de soporte de las losas de concreto (Ref. 7.15 yRef. 7.16).

En principio las losas tendrán el ancho del carril y su longitud debe estar comprendida


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entre 3,60 y 5,0 m y la relación entre el largo y ancho de las losas debe oscilar entre 1 y1,3. Se ha observado que losas cuadradas tienen un mejor comportamiento estructural.

Para un comportamiento correcto de un pavimento de hormigón es fundamental realizarun buen diseño de juntas, que deberá recoger el proyecto. Pero además, dicho diseñoha de ir acompañado de una buena ejecución de las mismas, a fin de que realicencorrectamente la función para la que han sido diseñadas.

La ejecución de las juntas depende, fundamentalmente, del tipo de junta de que se trate.En el caso de las juntas de contracción pueden crearse de dos formas, en fresco y porserrado del hormigón endurecido.

F. TRANSFERENCIA DE CARGAS ENTRE LOSAS Y CONFINAMIENTO LATERAL

Hay dos factores que influyen en la determinación del espesor de las losas de concretoy son la presencia de pasadores de carga (dovelas) en las juntas transversales y los confinamientos laterales del pavimento, como son las bermas, los bordillos o los andenes.

El espesor que deben tener los pavimentos es función de la presencia o ausencia de lasdovelas y de los elementos confinantes, que para efectos prácticos se denominangenéricamente como bermas.

El acero de las dovelas en las juntas transversales es liso y con diámetros de más de 15mm y el de las barras de anclajes es corrugado y con diámetros menores a los 15 mm.

5. SOLUCIONES DE DISEÑO O METODOLOGÍA DE DISEÑO

A. ESPESOR DE PAVIMENTO SEGÚN ESTUDIOS

a) Información Básica

• Suelos de subrasante: Material arcilla con potencial expansivo altamente plástica,con CBR=3,52%, k=34 Mpa/m y un k combinado k=59 Mpa/m

Se plantea estructuralmente colocar un relleno con material de afirmado de espesor20 cms., (recomendado por el ingeniero Geotecnista) adicionando arriba de esterelleno una capa de subbases granular de espesor 25 cms.

• Tráfico: por el desconocimiento del tráfico y el intento fallido de hacer una medición enel sitio del proyecto, se tomó una vía paralela en cuanto al funcionamiento y se le hizo unaforo, con el cual se calcula el número de repeticiones esperadas de los vehículos queel aforo nos arrojó.

Periodo de Diseño: 20 años


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• Se solicitan concretos con módulos entre > o = 40 kg/cm2.

b) Variables de diseño

Resistencia k del apoyo (k combinado), para un espesor de subbase de 25 cms nosarroja 67 Mpa/m ver calculo en tabla siguiente, donde se toman los datos básico de latabla AAA y se calcula la serie exponencial para hallar el k para un espesor de 25 cmde subbase.

El módulo de rotura del concreto se ha establecido en 40 kg/cm2

El transito se tomó de un aforo realizado a una vía con configuración parecida a laque se pretende construir, la razón; al tratar de hacerlo en las vías del proyecto, seencontró que solo la utilizaban motos; esto debido al mal estado de estas

En las tablas siguientes se muestra el transito aforado y los respectivos cálculos parahallar el número de repeticiones esperadas de las cargas representativas para un nivelde confianza del 90% como ya se estableció anteriormente.


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CONVERSION DE VEHICULOS COM ERCIALES A CARGAS POR EJE PARA DISTRIBUCIÓN

TIPO PESO TOTAL

EJE

DELANTERO

EJE

TRASERO

REMOLQUE B 10 4 6

C2p 6 2 4 C2g 16 6 10 C3-4 33 11 22 C5 48 6 21 21

C6 52 6 22 24

Año TPDS Autos Buses amione Dis tribución porcentual Cam iones % A % B % C C2-P C2-G C-3-4 C-5 >C-5

2003 47 66 7 27 12,3 75,7 12,0 0,0 0,0 2004 54 72 5 23 9,3 81,3 9,4 0,0 0,0 2005 52 75 5 20 8,3 82,7 9,0 0,0 0,0 2006 49 67 6 27 7,3 79,7 13,0 0,0 0,0 2007 39 65 6 29 4,6 81,4 14,0 0,0 0,0 2008 44 68 5 27 9,8 77,2 13,0 0,0 0,0

2009 42 73 5 22 3,8 86,2 10,0 0,0 0,0

2010 49 68 7 25 10,5 76,5 13,0 0,0 0,0 2011 57 70 4 26 11,8 77,2 11,0 0,0 0,0 2012 51 71 5 24 9,7 78,0 12,3 0,0 0,0

2013 53 71 4 25 8,2 79,7 12,1 0,0 0,0

prom edio 69,64 5,36 25 8,69 79,60 11,71 0,00 0,00

2003 2004 2005 2006 2007 2008

C2-P 12,3 C2-P 9,3 C2-P 8,3 C2-P 7,3 C2-P 4,6 C2-P 9,8

C2-G 75,7 C2-G 81,3 C2-G 82,7 C2-G 79,7 C2-G 81,4 C2-G 77,2

C-3-4 12,0 C-3-4 9,4 C-3-4 9,0 C-3-4 13,0 C-3-4 14,0 C-3-4 13,0

C-5 C-5 C-5 C-5 C-5 C-5

>C-5 >C-5 >C-5 >C-5 >C-5 >C-5

Sum a 100,00 Sum a 100,0 Sum a 100,0 Sum a 100,0 Sum a 100,0 Sum a 100,0

2009 2010 2011 2012 2013

C2-P 3,8 C2-P 10,5 C2-P 11,8 C2-P 9,7 C2-P 8,2

C2-G 86,2 C2-G 76,5 C2-G 77,2 C2-G 78,0 C2-G 79,7 C-3-4 10,0 C-3-4 13,0 C-3-4 11,0 C-3-4 12,3 C-3-4 12,1

C-5 C-5 C-5 C-5 C-5 >C-5 >C-5 >C-5 >C-5 >C-5 Sum a 100,0 Sum a 100,0 Sum a 100,0 Sum a 100,0 Sum a 100,0


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AÑO 2003 2004 2005 2006 2007 TPDS TPDS TPDS TPDS TPDS

47 54 52 49 39

PORCENTAJE 66 7 27 72 5 23 75 5 20 67 6 27 65 6 29 Nº VEHICULOS 31 3 13 39 3 12 39 3 10 33 3 13 25 2 11

Nº EJES EQUIVAL 0 3 41 0 3 41 0 3 34 0 3 44 0 2 38

TOTAL EJES EQ 44 44 37 47 40

AÑO 6 7 8 9 10 11

2008 2009 2010 2011 2012 2013

TPDS TPDS TPDS TPDS TPDS TPDS

44 42 49 57 51 53

PORCENTAJE 68 5 27 73 5 22 68 7 25 70 4 26 71 5 24 71 4 25

Nº VEHICULOS 30 2 12 31 2 9 33 3 12 40 2 15 36 3 12 38 2 13

Nº EJES EQUIVAL 0 2 39 0 2 31 0 3 40 0 2 48 0 3 40 0 2 44

TOTAL EJES EQ 41 33 43 50 43 46

AñoTráns ito

equivalent

Tráns ito equivalente

diario es tim ado por

Diferencia de

tráns itosDiferencia^2

1 2003 44 41 3 9

2 2004 44 41 3 9

3 2005 37 42 -5 25

4 2006 47 42 5 25

5 2007 40 42 -2 4

6 2008 41 43 -2 4

7 2009 33 43 -10 100

8 2010 43 43 0 0

9 2011 50 43 7 49

10 2012 43 44 -1 1

11 2013 46 44 2 4

ΣDIF^2 230

y = 0,2727x + 40,909 σ = 5,055

Año prom edio 2008


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Año Tráns ito

equivalente Error de

pronós tico Zr

Errorproyectado

Lím ite s uperiordel tráns ito

13 2015 44 3,65 1,282 4,68 49

14 2016 45 4,10 1,282 5,26 50 15 2017 45 4,56 1,282 5,84 51 16 2018 45 5,02 1,282 6,44 51 17 2019 46 5,48 1,282 7,03 53 18 2020 46 5,95 1,282 7,63 54 19 2021 46 6,42 1,282 8,23 54 20 2022 46 6,89 1,282 8,84 55

21 2023 47 7,36 1,282 9,44 56

22 2024 47 7,84 1,282 10,05 57

23 2025 47 8,31 1,282 10,66 58

24 2026 47 8,79 1,282 11,27 58

25 2027 48 9,26 1,282 11,88 60 26 2028 48 9,74 1,282 12,49 60 27 2029 48 10,22 1,282 13,10 61 28 2030 49 10,70 1,282 13,71 63 29 2031 49 11,17 1,282 14,33 63 30 2032 49 11,65 1,282 14,94 64

31 2033 49 12,13 1,282 15,55 65

32 2034 50 12,61 1,282 16,17 66 33 2035 50 13,09 1,282 16,78 67 34 2036 50 13,57 1,282 17,39 67

35 2037 50 14,05 1,282 18,01 68

36 2038 51 14,53 1,282 18,62 70

37 2039 51 15,01 1,282 19,24 70 38 2040 51 15,49 1,282 19,86 71 39 2041 52 15,97 1,282 20,47 72 40 2042 52 16,45 1,282 21,09 73

41 2043 52 16,93 1,282 21,70 74

Σ 1.780,00

y = 0,2727x + 40,909 NUMERO TOTAL DE VEHICULOS

N= ∑TPDS*365= 649.700,00 Vehículos

NUMERO TOTAL DE VEHICULOS POR CARRIL EN EL PERIODO DE DISEÑO

N= 10.363.354x0,5x1= 324.850,00 3,25E+05 Veh mixtos

DISTRIBUCIÓN DEL TRANSITO

VEHICULO

PORCENTAJE

NUMERO DE

VEHICULOS Bus 5,36 17.424

Camión 25 81.213 C2p 8,69 7.058 C2g 79,60 64.645 C3 11,71 9.509

C3-S2 0,00 0 C3-S3 0,00 0


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El compromiso es hacerlo bien

Y lo estamos haciendo bien!



¡COMPROMETIDOS CON S N ONOFRE

!


VEHICULO TIPO CAMION C3EJE T ANDEM EJE SIMPLE RUEDA SIMPLE

RANGO EJE 2

Carga

Representativa

NC=90%

Número de

Repeticiones

Esperadas

RANGO EJE 1

Carga

Representativa

NC=90%

Número de

Repeticiones

Esperadas

1

12.0 - 14.0

1 12,06

13,50 2173

3.0 - 4.0

1 3,19

5,45 1087 2 2 12,06

2 3,21

3 3 12,32 3 3,27 4 4 12,33 4 3,38 5 5 12,32

4.0 - 5.0

1 4,09

5,11 3532

6 6 13,32

2 4,18

7 7 13,33

3 4,21

8 8 13,64

4 4,56

9

14.0 - 16.0

1 14,27

15,95 1358

5 4,73

10 2 14,54

6 4,85

11 3 15,56

7 4,88

12 4 15,59 8 4,88 13 5 15,61

9 4,91

14

16.0 - 18.0

1 16,29

18,05 2445

10 4,91

15 2 16,52 11 4,92

16 3

16,93

12

4,95

17 4 17,05 13 4,98 18 5 17,20

5.0 - 6.0

1 5,02

5,47 4890

19 6 17,69 2 5,03 20 7 17,88 3 5,05 21 8 17,88

4 5,05

22 9 17,91

5 5,06

23

18.0 - 20.0

1 18,12

19,02 3532

6 5,07

24 2 18,12 7 5,11 25 3 18,19 8 5,11 26 4 18,33

9 5,13

27 5 18,44

10 5,13

28 6 18,51 11 5,14 29 7 18,56 12 5,18 30 8 18,69

13 5,31

31 9 18,73 14 5,38 32 10 18,79

15 5,35

33 11 18,79

16 5,45

34 12 18,98 17 5,55 35 13 19,27

18 5,72

9508 9509


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El

compromiso

es

hacerlo

bien

Y

lo

estamos

haciendo

bien!





Con el cálculo del número de repeticiones esperadas, de las cargas representativasde los vehículos que nos arrojó el aforo, utilizamos el software BS-PCA de losIngenieros Benavides y Solano de la Universidad del Cauca Colombia, para obtenerdel espesor del pavimento.

Los resultados de las corridas, o el resultado final se muestran a continuación


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El

compromiso

es

hacerlo

bien

Y

lo

estamos

haciendo

bien!





DISENO PAVIMENTOS RIGIDOS - METODO PCAUNIVERSIDAD DEL CAUCAFACULTAD DE INGENIERIA CIVILSoftware: BS-PCADatos: Pavimento Cl 24 y Cl 25 entre Crra 14C y 16 ; Crra 14C y Crra 16 entre Cl 24 y 25

Resistencia K del Apoyo: 67 Mpa/m; Para un espesor de Subbase de 25 cms.Espesor Losa: 170 mm

Módulo de Rotura: 40 Kg/cm2Bermas: SI

Pasadores: SIFactor de Seguridad Cargas: 1,1

Factor de Mayoración Repeticiones: 1

Resultados: EJES

SIMPLESCarga Repetici Repetici Consumo Repetici Consumo Carga FS Esperadas

Admis-Fatiga Fatiga Admisi_Erosion Erosion Tn kN %%

12,00 117,60 17.630 18.384 95,90 179.894 9,80

10,00 98,00 9.795 299.731 3,27 607.298 1,61 8,00 78,40 17.630 Inf 0,00 4.244.943 0,42

6,00 58,80 19.589 Inf 0,00 Inf 0,00

6,00 58,80 15.672 Inf 0,00 Inf 0,00

5,00 49,00 7.836 Inf 0,00 Inf 0,00

5,00 49,00 4.890 Inf 0,00 Inf 0,00

5,00 49,00 1.087 Inf 0,00 Inf 0,00

5,00 49,00 3.532 Inf 0,00 Inf 0,00

4,00 39,20 9.795 Inf 0,00 Inf 0,00

3,00 29,40 31.343 Inf 0,00 Inf 0,00

Esfuerzo Equivalente: 1,7 Factor Esfuerzo: 0,4265 Factor Erosión: 2,7665

EJES TANDEMCarga Repetici Repetici Consumo Repetici Consumo

Carga FS Esperadas Admis-Fatiga Fatiga Admisi_Erosion Erosion Tn kN % %

19,00 186,20 3.532 Inf 0,00 723.092 0,49

18,00 176,40 2.445 Inf 0,00 1.097.145 0,22

15,00 147,00 1.358 Inf 0,00 6.612.979 0,02

13,00 127,40 2.173 Inf 0,00 199.641.777 0,00

Esfuerzo Equivalente: 1,4 Factor Esfuerzo: 0,3560 Factor Erosión: 2,7960Total: 99,16 12,56


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El

compromiso

es

hacerlo

bien

Y

lo

estamos

haciendo

bien!





Dado que los parámetros de calificación del estado superficial del pavimentono se contemplan específicamente en las metodologías de diseño, se esperaque al final de su construcción se cumpla con todos los requerimientosexigidos para el recibo de las obras contemplados en los términos dereferencia de los contratos.

Se presenta un esquema representativo de la estructura de un pavimentorígido

B. JUNTAS

Las juntas son parte importante de los pavimentos de concreto y se hacen con el finde controlar los esfuerzos que se presentan en el concreto como consecuencia delos movimientos de contracción y de dilatación del material y a los cambios detemperatura y humedad, entre la cara superficial y la de soporte de las losas deconcreto (Ref. 7.15 y Ref. 7.16).

En principio las losas tendrán el ancho del carril y su longitud debe estarcomprendida entre 3,60 y 5,0 m y la relación entre el largo y ancho de las losas debeoscilar entre 1 y1,3. Se ha observado que losas cuadradas tienen un mejor comportamientoestructural.


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El

compromiso

es

hacerlo

bien

Y

lo

estamos

haciendo

bien!





Para un comportamiento correcto de un pavimento de hormigón es fundamentalrealizar un buen diseño de juntas, que deberá recoger el proyecto. Pero además,dicho diseño ha de ir acompañado de una buena ejecución de las mismas, a fin de

que realicen correctamente la función para la que han sido diseñadas.

La ejecución de las juntas depende, fundamentalmente, del tipo de junta de que setrate. En el caso de las juntas de contracción pueden crearse de dos formas, enfresco y por serrado del hormigón endurecido.

CLASIFICACIÓN DE LAS JUNTAS

Las juntas en los pavimentos tienen diferentes funciones y según ellas se puedenclasificar en juntas de construcción, de contracción, de alabeo y de expansión oaislamiento. También se pueden clasificar según su alineación, en longitudinales

y transversales.

JUNTAS DE CONSTRUCCIÓN

TRANSVERSALES

Lo más frecuente es construir los pavimentos de concreto por carriles, generando juntas longitudinales. Estas juntas se diseñan siguiendo las recomendaciones delnumeral 6.2.2.

Además de las juntas longitudinales descritas, se presentan juntas de construccióntransversales, cuando se suspenden las labores de colocación del concreto, biensea por la finalización de la jornada laboral, por alguna interrupción en el suministrodel material o por averías en alguno de los equipos empleados para su producción,transporte o colocación.

Pero esa interrupción debe ser tan larga como para que el concreto ya colocadohaya alcanzado su fraguado final. El tiempo en que esto sucede depende de laspropiedades del concreto, del empleo o no de aditivos retardantes y de lascondiciones climáticas.


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El

compromiso

es

hacerlo

bien

Y

lo

estamos

haciendo

bien!





Barra Corrugada para la unión de las losas Ø ½”


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El

compromiso

es

hacerlo

bien

Y

lo

estamos

haciendo

bien!





Prestar especial atención a las condiciones de terminación de los bordes

JUNTAS DE CONTRACCIÓNSon las más frecuentes en un pavimento de hormigón y pueden ser tantotransversales como longitudinales. Su misión fundamental es limitar lasdimensiones de las losas con objeto de disminuir, hasta valores admisibles, lastensiones producidas tanto por los fenómenos de retracción como por losgradientes térmicos, de forma que no se produzcan fisuras por ello.

Dicha distancia entre juntas se conoce empíricamente y se puede obtener a partirdel espesor de la losa, no debiendo ser más de 20 a 25 veces el mismo. Relaciónlargo/ancho < 1,5 (Recomendado = 1,20).

En zonas con fuertes variaciones de temperatura, las juntas deberán disponersea distancias menores, y en aquellos casos en que sea preciso aumentar ladistancia entre juntas puede recurrirse a la utilización de armadura convencional,fibras metálicas o de hormigones especiales de baja retracción

Ejecución de un corte de una junta de contracción


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El

compromiso

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hacerlo

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Y

lo

estamos

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Fundamental que el corte alcanceLa profundidad recomendadaDe 1/3 Del espesor de la losa

JUNTAS DE DILATACIÓN EXPANSIÓN O AISLAMIENTO

Reciben este nombre las juntas que se hacen dentro del pavimento para aislarlode otras estructuras, de otros pavimentos, o cuando hay cambios bruscos dedirección.

Estas juntas, generalmente tienen la forma de rombo, de círculo, de triángulo o desemicírculo, cuando su función es la de aislar un elemento ajeno al pavimento,como pueden ser los sumideros, las cajas de inspección o cualquier otro elementoque esté dentro del pavimento

Sin embargo también pueden tener forma de línea recta, cuando se construye conel fin de aislar los pavimentos de concreto de otros tipos de pavimentos, cuandose presentan cambios bruscos de dirección, en las intersecciones viales o cuandoes necesario aislar el pavimento de estructuras fijas, como es el caso de lospuentes.

Las juntas de expansión alrededor de elementos incorporados dentro delpavimento, tales como sumideros, cámaras de inspección o cajas, deben estarcomo mínimo a 300 mm de los bordes de dichos elementos y su forma deber serpoligonal, circular, o semicircular, como se observa en la en la Figura 6.2


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En los pozos de registro y sumideros, además de la junta de dilatación, es tambiénconveniente prever una junta de contracción transversal, porque en caso de nodisponerla es muy probable que se produzcan espontáneamente fisuras

Junta de contracción transversal por precaución

En el caso en que el pozo de inspección coincida con la junta longitudinal, se ajustala modulación con el fin que la junta transversal coincida con el pozo, como en el

caso de la figura MM, así mismo cundo se tiene varios pozos de inspección, sedebe remdular con el objeto de que estos coincidan dentro de la misma losa, lacual debe ser reforzada mediante una parrilla, como se muestra en la figura MM

Figura MM


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compromiso

es

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lo

estamos

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En cruces de calles. Como precaución suplementaria, debe evitarse en ellos laformación de cuñas estrechas en el pavimento, que suelen presentar problemas

de fisuración (ver Figura JJ). Los bordes han de disponerse de forma que secuente con una dimensión mínima de losa igual a 30 cm.

Figura JJ

C. DISEÑOS DE ACERO PARA PASADORES Y ACERO PARA AMARRE

JUNTAS LONGITUDINALES

Hay dos factores que influyen en la determinación del espesor de las losas deconcreto y son la presencia de pasadores de carga (dovelas) en las juntastransversales y los confinamientos laterales del pavimento, como son las bermas,los bordillos o los andenesCuando el pavimento que se construye no tiene confinamiento lateral, es necesariodotar las juntas longitudinales con barras de anclaje, para impedir eldesplazamiento de las losas de un carril, respecto a las del otro. Los aceros, comose dijo deben cumplir con el Artículo INV 500-07 y lo que sea aplicable del Artículo640-07, se admiten aceros con resistencia de 187,5 MPa (40000 psi) y 280 MPa(60000 psi).

El diseño del espesor del pavimento se consideró con BERMA, esta estarápresente por medio de los bordillos y los andenes, razón por la cual el acero deamarre longitudinal no se hace necesario, ya que su función es amarrar las losasde los dos carriles para qué estas no se abran la una de la otra. Sim embargo dejoaquí la tabla del manual, donde están las recomendaciones sobre barras deamarre.


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lo

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JUNTAS TRANSVERSALES

Nuestro diseño fue concebido para que la transmisión de carga se llevara a cabopor medio de pasadores de carga, o dovelas, que son, barras de acero cortas ylisas con un límite de fluencia (fy) mínimo de 280 MPa (2800 kg/cm2 o 60000 psi),

de acuerdo con el Artículo INV 500-07 y el Artículo INV 640-07, metidas dentro delconcreto fresco. Los pasadores se instalan en las juntas de tal manera que lepermitan a las losas separarse y unirse entre sí, pero no desplazarseverticalmente, y su función es absorber los esfuerzos de cortante, generados porlas cargas del tránsito al cruzar las juntas, transmitiendo a la losa adyacente entreel 40 y 45% de la carga de diseño, cuando esta se coloca cerca de la junta.

Las dovelas, para poder cumplir con su objetivo, deben ser fáciles de instalar, lisasy al menos dos terceras partes de su longitud deben estar recubiertas con unmaterial antiadherente, con el propósito de no restringir los desplazamientoshorizontales de las losas. Además, deben ser resistentes a la fatiga y a la

corrosión.

En cuanto a las dimensiones, espaciamiento y longitud de los pasadores, lapráctica se ha reducido a la aplicación de los criterios indicados en la Tabla 6-2


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compromiso

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Y

lo

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Para la disposición de los pasa juntas se debe armar las canastillas, ver las figurasen planta y cortes, y sus respectivas medidas


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bien

Y

lo

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El ancho de la canastilla será según el ancho del carril, menos 20 cms

El objetivos del sello de la juntas es minimizar el ingreso de agua, minimizar ingreso demateriales incompresibles, el no sellado de la juntas trae como problemas asociadosreducción de la capacidad estructural global del pavimento, infiltración de agua a lainterface losa – apoyo con el riesgo de pérdida de soporte por erosión, levantamiento delosas (blow-up), desportillamientos de los labios de las juntas.

El procedimiento para el sellado de la juntas, consiste en: Adecuada selección dematerial de sellado, Diseño y Ejecución del reservorio, Limpieza de la caja y aplicacióndel puente de adherencia (si lo requiere), Aplicación del material de sello.

Para este proyecto se recomienda sellador líquidos tipo silicona, Su buen desempeñodepende también de la adherencia a largo plazo con la cara de la junta.

Los trabajos previos a la colocación, consisten en lavado, arenado y soplado de la caja


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requieren de la aplicación de un cordón de respaldo Se respetará el “Factor de Forma”según material de sellado (FF=E/A), Silicona FF = 0,5 Aplicación en frío y Autonivelantespara la cual se espera una vida útil de 5 a 7 años. La aplicación se debe hacer con

herramientas.

Para el dimensionamiento de la caja o reservorio donde se alojara el sello de la juntacuya ecuación se expresa con variables que dependen de la temperatura de la zonaconociendo esta temperatura se han evaluado en diferentes oportunidades estadimensión, la cual está dada por un ancho de 6 mm, como se muestra en la figura KK.

Figura KK

Se realiza un corte inicial con un ancho de 3 mm y a una profundidad de 1/3 del espesode la losa de concreto con el fin de inducir la falla controlada. Posteriormente, se realiza

un ensanchamiento del corte para poder alojar el material de sello. Las ranuras aserradasdeberán inspeccionarse para asegurar que el corte se haya efectuado hasta laprofundidad especificada

El sistema de sellado de juntas para pavimentos de concreto debe garantizar lahermeticidad del espacio sellado, la adherencia del sello a las caras de la junta, que noexista arrastre del material de sello por acción de las llantas de los vehículos yadicionalmente deben cumplir con las condiciones especificadas anteriormente para losproductos para juntas se especifican

El sello debe ser colocado 7 días después de la colocación del concreto, tiempo en e

cual el pavimento de concreto no deberá ser abierto al tránsito ni se deberá colocar sobreel material que se pueda introducir en la junta. No se deberá transitar sobre el sello por lomenos 24 horas después de colocado

Colocación del material de respaldo: la función del material de respaldo es que Impide econtacto del sellador con el fondo de la caja y permite alcanzar el factor de formaespecificado. Optimizar la cantidad de sellado utilizada, minimizando las pérdidas de


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compromiso

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material en el fondo de la junta. Diámetro: mínimo 25 % mayor que ancho de caja (noestirar) • Se coloca con un herramienta especial (rueda), que posiciona el cordón a laprofundidad necesaria, en la figura siguiente se muestra un instrumento para su

colocación

Colocación del material de sello o silicona: Las juntas deben estar limpias, secas y librede agua, suspender la colocación frente a cualquier inclemencia climática, verificar eestado de las juntas previamente al reinicio de las tareas, antes de comenzar los trabajosde sellado, se recomienda efectuar la instalación en una sección de ensayo con la


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compromiso

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metodología y equipamiento propuesto, evaluar la metodología propuesta mediante unensayo de adherencia in situ. En la figura siguiente se muestra un instrumento para sucolocación


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6. CONCLUSIONES

Se tienen entonces la siguiente alternativa de elección de pavimento de concretoque cumple con las exigencias de solicitación:

Datos: Pavimento Cl 24 y Cl 25 entre Crra 14C y 16 ; Crra 14C y Crra 16 entre Cl24 y 25

Resistencia K del Apoyo: 67 Mpa/m; Para un espesor de Subbase de 25 cms.

Espesor Losa: 170 mm

Módulo de Rotura: 40 Kg/cm2

Bermas: SI

Pasadores: SI

Barras de transferencia de 7/8” y de amarre de ½”, bordillos, por fuera de las losasdel pavimento (Prefabricado) y andenes, como se ve en la figura PP.

Las recomendaciones de geotecnia hay que acatarlas tal cual están en el informe,aquí usamos la alternativa de remover hasta un espesor de 60 cms., remplazandopor material de afirmado al espesor que nos permita el diseño de la estructura de

pavimento aquí planteada

Para todas las actuaciones en lo que respecta a la construcción de las losas, seguiral pie de la letra el articulo 500 INVIAS.

Figura PP Detalle en corte de la estructura de pavimento


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Figura PP Detalle en corte de la estructura de pavimento

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Alvaro Del Cristo Guevara Estrada

Ingeniero Civil

M.P. 13202-27146

C.C. 6.617.615


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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

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7.5 COLOMBIA. MINISTERIO DE TRANSPORTE. Especificaciones generales de Construcción de carreteras.Bogotá: INVIAS, 2007.

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7.10 LONDOÑO NARANJO, Cipriano Alberto. Diseño, construcción y mantenimiento de pavimentos deconcreto. Medellín: ICPC, 2001. 198 p.

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7.13 LONDOÑO NARANJO, Cipriano Alberto. Tránsito terrestre. Medellín: ICPC, 1988. 12 p.

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7.21 UNIVERSIDAD DEL CAUCA Software BS – PCA Benavidez Carlos, Solano Efraín.

7.25 ZANIEWSKI, John P. Effect of pavement surface type on fuel consumption. Skokie: PCA,1989. 4 p.

Diseño de Pavimento San Onofre Pepin2

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