Diseño de Pavimentos El Progreso

DISEO DE PAVIMENTOS

METODOLOGIA:

Para el diseo estructural del pavimento se utilizara los principios y la metodologa de diseo de pavimentos asfalticos propuestos por la AASHTO (1993), segn este mtodo se determinara el numero estructural SN, que expresa la resistencia estructural de un pavimento requerido, para una combinacin dada de soporte del suelo (MR), del trnsito total W(18) de serviciabilidad terminal y de las condiciones ambientales.

El mtodo de la AASHTO - versin 1993 - proporciona la siguiente ecuacin con lafinalidad de calcular el Nmero Estructural Total (SN), el mismo que debe satisfacer laestructura del pavimento. Gt

log (W18) = Zr * So + 9.36* log (SN+1) 0.20 + ----------------------------- + 2.32* log Mr 8.07.(1) 1,094 0.40 + ------------------ (SN+1)^5.19Donde: pi - ptGt = log (---------) 4.2-1.5

Adems:

W18 : Nmero estimado de ejes simples equivalentes de 8.2 ton. para el perodo de diseo.pi : Serviciabilidad inicial.pt : Serviciabilidad final.Mr : Mdulo de Resiliencia de la sub-rasante (psi)Zr : Desviacin Estndar Normal (depende de la confiabilidad R de diseo)So : Desviacin Estndar por efecto del trafico y comportamiento proyectadoSN : Numero estructural indicativo del espesor total del pavimento.

Para llevar a cabo este trabajo es necesario establecer los siguientes parmetros:

Tipo de va segn su clasificacin y uso Materiales con que se cuenta - tipo de suelo Capacidad portante del suelo Carga por rueda

CLASIFICACION DE LAS VIAS DE ESTUDIO:

El plan de desarrollo de las Avenidas y calles, clasifica 04 tipos de vas a saber:

1. Vas Expresas2. Vas Semi expresas o Avenidas3. Calles Colectivas4. Calles Locales

El tipo 04 de calles locales son las calles que se encuentran a manera de estudio.

CRITERIOS DE EVALUACION:

Teniendo en cuenta las caractersticas de las vas y su importancia en la zona una vez asfaltadas, el trfico aumentara significativamente. Po ello el trnsito a considerar para el diseo sern los siguientes criterios:

Por ello el trnsito a considerar para el diseo sern los siguientes criterios:

Sistema de transito urbano:Calles LocalesDescripcin vial:Calles urbanas localCargas frecuentes esperadas:7 8 ton./ eje simple16000 Lb. / ejePorcentaje de camiones pesados:2 8%Peso bruto promedio:10 15 kipsTransito diario inicial:100 vehculos / daTasa de crecimiento:3 % en 10 aos

CARGAS DE RUEDAS:

De las condiciones descritas y considerando un moderado incremento en el desarrollo futuro de estas vas, por mayor seguridad tendremos que considerar una superficie de rodadura resistente al trfico y un pavimento de acuerdo a la calidad de la Sub rasante; que por lo general para la carga de rueda por camin tiene 16000 lb. / eje.

CARACTERISTICAS DEL TERRENO DE FUNDACION:

De acuerdo al registro de excavaciones, los materiales predominantes al nivel de Sub rasante estn conformados por arena limosa con grava.

A partir del ensayo CBR de laboratorio, se calcula el modulo de resiliente de la Sub rasante, de la correlacin del Instituto de Aeronutica de Brasil, MR en MPa):

CBR=0.0624*(MR)(1.176)

De esta manera para determinar la estructura del pavimento de la zona 01 ubicado en la Calle Velasco Alvarado, el clculo del SN se establecern los siguientes valores para los parmetros de diseo:

W18 : 1000,000pi : 4.0pt : 2.0 Mr : 17,234 psiZr : 85%So : 0.35CBR (Subrasante) : 17.50%

Reemplazando estos valores en la ecuacin (1) por medio de iteraciones sucesivas se obtiene:

SN = 1.79 (Ver Cuadro N 01)

A continuacin se presenta grfico y ecuacin utilizado, propuesto por el Mtodo AASHTO para la obtencin del nmero estructural (SN):

Determinado el nmero estructural, el siguiente paso consiste en identificar un conjunto de capas cuyos espesores, convenientemente combinados, proporcionen la capacidad portante correspondiente a dicho SN, para lo cual el mtodo AASHTO 1993 proporcional la siguiente ecuacin para la estructuracin de un pavimento:

SN = a1*D1 + a2*m2* D2 + a3*m3* D3............................................(2)

Donde:

SN : Nmero Estructural requeridoa1, a2, a3 : Coeficientes estructurales de los materiales.m2, m3 : Coeficiente de drenaje de materiales granulares.D1, D2, D3 : Espesores asumidos de las capas.

Una vez obtenido el Nmero Estructural Total (SN) requerido - el cual debe satisfacer laEstructura total del pavimento el dimensionamiento se reduce a un sencillo problemaaritmtico, debido a que a1, a2, a3, m2 y m3 son valores conocidos mientras que D1, D2y D3 son valores asumidos, de modo tal que se debe cumplir con la igualdad una vezRealizadas las operaciones indicadas en la ecuacin (2).

El mtodo tambin indica que cada una de las capas debe cumplir con un NmeroEstructural de capa (SNi). Los clculos se realizan en forma similar que el NmeroEstructural Total pero considerando el Mdulo Resiliente del material subyaciente. deeste modo, se garantiza que haya una coherencia estructural tanto entre el espesor totaldel pavimento y la calidad de la sub-rasante como entre el espesor de cada capa y lacalidad del material de la capa inmediatamente inferior.

El AASHTO asume que la resistencia de la subrasante y base permanecer constante durante la vida del servicio del pavimento. Para que esto sea cierto, la estructura del pavimento debe tener un drenaje apropiado. La calidad de drenaje se incorpora al diseo, modificando los coeficientes de capa. El posible efecto del drenaje en el concreto asfaltico no se considera.

De estas consideraciones se establecen los siguientes coeficientes de capa y drenaje: Coeficientes de capa:

Concreto Asftico superficial (a1) : 0.40 1/pulg.Base Granular (a2) : 0.10 1/pulgSub-Base Granular (a3) : 0.07 1/pulg

Coeficientes de drenaje:

Base Granular (m2) : 1.00Sub-Base Granular (m3) : 1.00 Empleando la ecuacin (2) y con la siguiente estructura del pavimento se obtiene un SN = 2.02, mayor al nmero estructural requerido.

Por lo tanto, la estructura del pavimento propuesta es:

Carpeta asfltica : 05cm Base Granular : 20cm Sub Base Granular : 15cm

Procediendo de igual modo para la zona 02 ubicado en la Calle Billinghurs, se establecen los siguientes parmetros de diseo:W18 : 1000,000pi : 4.0pt : 2.0 Mr : 62,756 psiZr : 85%So : 0.35CBR (Subrasante) : 42.50%



Estableciendo los siguientes coeficientes de capa y drenaje:

Coeficientes de capa:

Concreto Asfltico superficial (a1) : 0.40 1/pulg.Base Granular (a2) : 0.10 1/pulgSub-Base Granular (a3) : 0.07 1/pulg


Base Granular (m2) : 1.00

Empleando la ecuacin (2) y con la siguiente estructura del pavimento se obtiene un SN = 1.60, mayor al nmero estructural requerido:


Carpeta asfltica : 05cm Base Granular : 20cm

Asimismo, procediendo de igual modo para la zona 03 ubicado entre el Jr. Romaa y Candamo, se establecen los siguientes parmetros de diseo:W18 : 1000,000pi : 4.0pt : 2.0 Mr : 62,756 psiZr : 85%So : 0.35CBR (Subrasante) : 32.50%



Estableciendo los siguientes coeficientes de capa y drenaje:

Coeficientes de capa:

Concreto Asfltico superficial (a1) : 0.40 1/pulg.Base Granular (a2) : 0.10 1/pulgSub-Base Granular (a3) : 0.07 1/pulg


Base Granular (m2) : 1.00

Empleando la ecuacin (2) y con la siguiente estructura del pavimento se obtiene un SN = 1.60, mayor al nmero estructural requerido:


Carpeta asfltica : 05cm Base Granular : 20cm

PROYECTO :ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS CON FINES DE PAVIMENTACIONCUADRO N 01

UBICACIN :AA.HH. El Progreso, Calle Juan Velasco Alvarado - Carabayllo

ZONA 01

Determinacin del numero estructural de diseo (Metodo AASHTO - 1993)

DatosEstimacin del Mr de la Subrasante

W181000000

ZR0.85(Instituto de Aeronautica de Brasil)CBR = 0.0624*(Mr)(1.176) (Mpa)

So0.35

Po4Mr (Mpa) =120.645

Pt2

(Po - Pt)2

CBR (%)17.5

Mr (psi)17234

SNrK1K2K3J1J2(K1-K3)-(J1+J2)= 0

1.7913.9725-0.1303337689.8284208284.170855343-0.022765144-0.004011027

CAPASCoef. CapaCoef. DrenajeEspesor (pulg.)Aporte Estructural

Carpeta Asfltica0.420.8

Base0.1180.8

Sub Base0.07160.42

SNp2.02

Donde:

SNrNumero Estructural requerido

SNpNumero Estructural proyectado

SNp >SNrOK


UBICACIN :AA.HH. El Progreso, Jr. Billingurth - Carabayllo

ZONA 02

Determinacion del numero estructural de diseo (Metodo AASHTO - 1993)

DatosEstimacion del Mr de la Subrasante

W181000000

ZR0,85(Instituto de Aeronautica de Brasil)CBR = 0.0624*(Mr)(1.176) (Mpa)

So0,35

Po4Mr (Mpa) =256,559

Pt2

(Po - Pt)2

CBR (%)42,5

Mr (psi)36649

SNrK1K2K3J1J2(K1-K3)-(J1+J2)= 0

1,313,9725-0,13033376810,588636853,385772545-0,008741710,006832312


Carpeta Asfaltica0,420,8

Base0,1180,8

Sub Base0,07100

SNp1,6

Donde:



SNp >SNrOK


UBICACIN :AA.HH. El Progreso, Jr. Romaa - Carabayllo

ZONA 03

Determinacion del numero estructural de diseo (Metodo AASHTO - 1993)

DatosEstimacion del Mr de la Subrasante

W181000000

ZR0,85(Instituto de Aeronautica de Brasil)CBR = 0.0624*(Mr)(1.176) (Mpa)

So0,35

Po4Mr (Mpa) =204,229

Pt2

(Po - Pt)2

CBR (%)32,5

Mr (psi)29174

SNrK1K2K3J1J2(K1-K3)-(J1+J2)= 0

1,4413,9725-0,1303337710,358795933,625968775-0,01176577-0,000498936


Carpeta Asfaltica0,420,8

Base0,1180,8

Sub Base0,07100

SNp1,6

Donde:



SNp >SNrOK

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