Estudio Pavimentos Pista Aerea Glass Aircrafts

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Cra 13 # 3 - 58 1 er Piso Tel 7466613 - 7497107 cel 033- 4564562 Armenia, Q. ANTONIO B. MORALES PAREJA INGENIERO CIVIL Ingeniero de Suelos, Pavimentos y Cálculos Estructurales ESTUDIO GEOTECNICO PARA PAVIMENTO PISTA AEREA ESCUELA DE AVIACION - TEBAIDA GLASS AIRCRAFTS DE COLOMBIA SR. JOSE ALBERTO OSPINA CONTENIDO 1. INTRODUCCIÓN.................................................... 2. TRABAJOS DE CAMPO................................................ 3. ENSAYOS DE LABORATORIO........................................... 4. ESTRATIGRAFIA.................................................... 5. EVALUACIÓN DE LOS RESULTADOS..................................... 6. DISEÑO DE PAVIMENTOS............................................. 6.1 DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES................................. 6.1.1 EVALUACIÓN DEL TRANSITO....................................... 6.1.2. Composición del Tránsito:.................................... 6.1.3 Cálculo del Tránsito Equivalente en el Carril de Diseño:...... 6.1.4 DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES............................... 6.2.- DISEÑO ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO RIGIDO....................... 7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.................................. ANEXOS 1. REGISTROS DE APIQUES ESTUDIO DE SUELOS Y CIMENTACIONES - PAVIMENTOS - CONSULTORIAS - DISEÑOS - CONCRETOS - CONSTRUCCIONES - INTERVENTORIAS - CALCULOS ESTRUCTURALES 1

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ANTONIO B. MORALES PAREJAINGENIERO CIVIL

Ingeniero de Suelos, Pavimentos y Cálculos Estructurales

ESTUDIO GEOTECNICO PARAPAVIMENTO PISTA AEREA

ESCUELA DE AVIACION - TEBAIDA GLASS AIRCRAFTS DE COLOMBIA

SR. JOSE ALBERTO OSPINA

CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN..............................................................................................................

2. TRABAJOS DE CAMPO....................................................................................................

3. ENSAYOS DE LABORATORIO.........................................................................................

4. ESTRATIGRAFIA..............................................................................................................

5. EVALUACIÓN DE LOS RESULTADOS..............................................................................

6. DISEÑO DE PAVIMENTOS...............................................................................................

6.1 DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES.........................................................................

6.1.1 EVALUACIÓN DEL TRANSITO.....................................................................................6.1.2. Composición del Tránsito:.............................................................................................6.1.3 Cálculo del Tránsito Equivalente en el Carril de Diseño:.................................................

6.1.4 DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES......................................................................

6.2.- DISEÑO ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO RIGIDO....................................................

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.....................................................................

ANEXOS

1. REGISTROS DE APIQUES2. ENSAYOS DE LABORATORIO

ESTUDIO DE SUELOS Y CIMENTACIONES - PAVIMENTOS - CONSULTORIAS - DISEÑOS - CONCRETOS - CONSTRUCCIONES - INTERVENTORIAS - CALCULOS ESTRUCTURALES

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Ingeniero de Suelos, Pavimentos y Cálculos Estructurales

1. INTRODUCCIÓN

A solicitud del SEÑOR JOSE ALBERTO OSPINA, se realizaron ensayos de

campo y de laboratorio para estudio Geotecnico pavimento pista aérea. El

estudio se hará con base a los CBR tallados en el campo, a los CBR

tomados con el cono portátil (PDC) y a las característica físicas - mecánicas

de la subrasante.

El predio esta ubicado en el Municipio de La Tebaida - Escuela de Aviación

Glass Aircrafts de Colombia.

El presente estudio se ha realizado en el laboratorio del ING. ANTONIO

MORALES P.

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2. TRABAJOS DE CAMPO

Se realizaron 10 sondeos a profundidades de 2,00 mtrs ; para el estudio de

la subrasante ; se tomaron 8 CBR tallados en los primeros 8 sondeos y se

tomaron 2 ensayos de CBR con el Penetrómetro Dinámico de Cono Portátil

en el sondeo 9 a 10 y se utilizó Ecuación Ajustada de Correlación para las

cenizas volcánicas del Quindio presentada en el X SIMPOSIO

COLOMBIANO DE INGENIERÍA DE PAVIMENTOS.

Se tomaron muestras para humedades naturales, para ensayos de

clasificación como son granulometrias, limites de Atterberg, pesos unitarios

y 2 ensayos de compactación proctor modificado.

También se registraron los diferentes estratos hasta 2,0 mtrs de profundidad.

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3. ENSAYOS DE LABORATORIO

Los ensayos de laboratorio realizados a la subrasante fueron los siguientes:

HUMEDAD NATURAL

LIMITES DE ATTERBERG

GRANULOMETRIAS

PESOS UNITARIOS DE CAMPO

PROCTOR MODIFICADO

CLASIFICACIÓN DE SUELOS.

CALCULO DE CBR TALLADOS EN CAMPO

CALCULO DE CBR TOMADOS CON EL CONO PORTÁTIL

Los formatos de los diferentes ensayos aparecen el anexo del presente

estudio.

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4. ESTRATIGRAFIA

El origen de los suelos corresponde a las llamadas cenizas volcánicas de

grano fino y medio.

En el sondeo #1 se registro una primera capa de suelo orgánico de 0,0 a

0,60 mts ; seguida por una segunda capa de arena fina limosa gris

amarilla hasta 0,90 mts; luego se registro una tercera capa de arena fina

limosa amarilla grisosa hasta 1,30 mts; por último se encontró una cuarta

capa de limo arenoso amarillo gris hasta 2,0 mtrs de profundidad.

En el sondeo #2 se registro una primera capa de suelo orgánico de 0,0 a

0,70 mts ; seguida por una segunda capa de arena fina limosa gris

amarilla hasta 1,20 mts; luego se registro una tercera capa de arena fina

limosa amarilla grisosa hasta 1,70 mts ; por último se encontró una cuarta

capa de limo arenoso amarillo oscuro hasta 2,0 mts de profundidad.

En el sondeo #3 se registro una primera capa de suelo orgánico de 0,0 a

0,50 mts ; seguida por una segunda capa de arena fina limosa gris

amarilla hasta 0,90 mts; luego se registro una tercera capa de arena

media limosa amarilla grisosa hasta 1,30 mts ; por último se encontró una

cuarta capa de limo de mediana plasticidad amarillo oscuro hasta 2,0 mtrs

de profundidad.

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En el sondeo #4 se registro una primera capa de suelo orgánico de 0,0 a

1,0 mt ; seguida por una segunda capa de arena fina limosa gris amarilla

hasta 1,60 mts ; por último se encontró una tercera capa de limo arenoso

amarillo oscuro hasta 2,0 mts de profundidad.

En el sondeo #5 se registro una primera capa de suelo orgánico de 0,0 a

0,60 mts; seguida por una segunda capa de arena fina limosa gris amarilla

hasta 1,40 mts; por último se encontró una tercera capa de limos de

mediana plasticidad amarillo oscuro hasta 2,0 mts de profundidad.

En el sondeo #6 se registro una primera capa de suelo orgánico de 0,0 a

0,80 mts; seguida por una segunda capa de arena fina limosa gris amarilla

hasta 2,0 mts. 

En el sondeo #7 se registro una primera capa de suelo orgánico de 0,0 a

0,40 mts; seguida por una segunda capa de arena fina limosa gris amarilla

hasta 1,0 mt ; luego se registro una tercera capa de limo arenoso amarilla

oscuro hasta 1,40 mts ; por último se encontró una cuarta capa de limos

de mediana plasticidad amarillo claro hasta 2,0 mtrs de profundidad.

En el sondeo #8 se registro una primera capa de suelo orgánico de 0,0 a

0,40 mts; seguida por una segunda capa de arena fina limosa gris amarilla

hasta 1,20 mts; luego se registro una tercera capa de limo de mediana

plasticidad amarillo oscuro hasta 2,0 mts de profundidad.

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En el sondeo #9 se registro una primera capa de suelo orgánico de 0,0 a

0,50 mts; seguida por una segunda capa de arena fina limosa gris amarilla

hasta 1,0 mt ; luego se registro una tercera capa de limo de mediana

plasticidad amarilla oscuro hasta 1,60 mts ; por último se encontró una

cuarta capa de limo de mediana plasticidad amarillo claro hasta 2,0 mtrs

de profundidad.

En el sondeo #10 se registro una primera capa de suelo orgánico de 0,0 a

0,40 mts; seguida por una segunda capa de arena fina limosa gris amarilla

hasta 0,90 mts ; luego se registro una tercera capa de limo arenoso

amarillo oscuro hasta 1,30 mts ; por último se encontró una cuarta capa

de limo de mediana plasticidad amarillo claro hasta 2,0 mtrs de

profundidad.

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5. EVALUACIÓN DE LOS RESULTADOS

Los ensayos realizados a la subrasante arrojaron los siguientes resultados:

Sondeo # 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10% CBR tallado 2.42 3.6 4.3 3.4 6.4 9.7 6.8 3.1% CBR con PDC 3.8 4.2Densidad húmeda de campo kg/cm³ 1.642 1.43 1.484 1.584 1.519 1.643 1.65 1.483 1.593 1.567Densidad seca de campo kg/cm³ 1.384 1.249 1.227 1.218 1.30 1.411 1.407 1.259 1.259 1.30Densidad seca max. de laboratorio. kg/cm³

1.803 1.803 1.608 1.608 1.608 1.608 1.803 1.803 1.803 1.803

% compactación subrasante a 0,50 mts 77 79 76 76 81 88 78 82 70 72Humedad natural 18.60 14.53 20.98 30.0 16.85 16.41 17.27 17.80 26.55 20.54Limite liquido Limite plásticoClasificación

CALCULO VALOR DEL CBR DE DISEÑO DE ACUERDO A INSTITUTO DEL ASFALTO

VALORES CBR OBTENIDOS NUMERO DE VALORES DE CBR IGUALES O MAYORES

% DE VALORES CBR IGUALES O MAYORES

2.2 8 1002.4 7 87.52.5 6 75.02.6 5 62.52.9 4 50.03.0 3 37.53.1 2 25.03.3 1 12.5

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Promediando los valores de CBR, podemos obtener un valor aproximado del

2,42 %. De acuerdo a los valores de humedades de campo observamos que

estos valores se encuentran cercanos a los limites líquidos, lo cual deja

entrever las altas deformaciones que se pueden presentar en el pavimento

ante los efectos de cargas de transito pesado. El valor del CBR de la

subrasante se puede clasificar dentro de pobre o regular.

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6. DISEÑO DE PAVIMENTOS

6.1 DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

6.1.1 EVALUACIÓN DEL TRANSITO

De acuerdo al valor de CBR hallado de la subrasante, se buscó un tránsito

equivalente para la estructura del pavimento en estudio.

El tránsito acumulado en el periodo de diseño de 15 años, se determinó

asumiendo una tasa de crecimiento del 4%.

TF = To * FP * a * 365 a =15 años i = 4% (0,04)

FP = [(1+i)ª-1] / [a * i] = [(1+0.04)15 - 1] / [15 * 0,04]

FP = 1,33

TF = 100 * 1,33 * 15 * 365 = 728.175 vehículos

6.1.2. Composición del Tránsito:

Como resultado del conteo se obtuvo la siguiente composición del tránsito:

TIPO VEHÍCULO PORCENTAJE NUMEROLIVIANOSBUSESCAMIONES

303040

218.452218.453291.270

TOTAL 100 718.175Con respecto a los camiones cerca al 100% de ellos son del tipo C2P y

C2G, o sea camiones de dos ejes

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6.1.3 Cálculo del Tránsito Equivalente en el Carril de Diseño:

Para la determinación del tránsito equivalente expresado en ejes equivalentes a 8,2 Toneladas, se

analizó la información de volúmenes de tránsito por cada categoría, y los factores daño por

vehículo comercial obtenidos de estudio de factor daño realizado por la Universidad Del Cauca

dentro de la Investigación Nacional de Pavimentos I FASE y los del Ministerio del Transporte en

1992.

EJES EQUIVALENTES SEGÚN INPTIPO VEHICULO NUMERO Factor de Equivalencia Ejes Equivalentes

Total vehículos 728.175 -- --Livianos 218.452 -- --Buses P900 218.453 1.0 218.453Camiones C2 Peq 41.270 0.1 4.127Camiones C2 G. 100.000 2.8 280.000Camiones C3-C4 150.000 6.7 1’005.000TOTAL 1’507.500

Para el diseño se asume un tránsito de diseño expresado en ejes

equivalentes de 8,2 ton igual a 1,5 * 106 repeticiones.

6.1.4 DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

6.1.4.1 MÉTODO DEL INSTITUTO NORTEAMERICANO DEL ASFALTO (INA)

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N = 1,5 * 106 EJES EQUIVALENTES DE 8.2 TON

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DATOS:

1. CBR = 2,38 %

2. TRANSITO = 1,5 *106 Ejes de 8,2 ton

3. PERIODO DE DISEÑO = 15 años

CALCULO DEL NDT

NDT 1500 000

15 365273

' .

*

Ejes de 8,2 ton

CALCULO DEL CONCRETO ASFALTICO

TaNDT

CBR

Ta

O

O

23 34 10

23 34 24 36

2 38338

4

4

, log

, .

( , ). Cms de concreto Asfaltico

ESPESOR DE CONCRETO ASFALTICO = 12,0 Cms

ESPESOR DE CONCRETO ASFALTICO PARA CONVERTIR A BASE

GRANULAR = 34cm -12 cm = 22 Cms de concreto asfaltico

ESPESOR DE BASE GRANULAR 8 Cm * 2,0 = 16 Cms

ESPESOR DE SUBBASE GRANULAR 14 Cm * 2,7 = 38 Cms

Por lo tanto la estructura encontrada y evaluada en este estudio es:

ESTRUCTURA DE DISEÑO PARA EL TRANSITO ESTIMADO POR EL

METODO INA

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6.1.4.2 MÉTODO SHELL

DATOS:

CBR = 2,5 %

TEMPERATURA DEL LUGAR = 20°C

CODIFICACIÓN DEL CONCRETO ASFALTICO = S1 - F1 - 100’

EJES EQUIVALENTES DE 8,2 TON = 1,5 * 106

CARTA UTILIZADA DEL MANUAL DE LA SHELL = CHART HN 23

ESPESOR DE CONCRETO ASFALTICO ARROJADO POR TABLA = 51 Cms

Comparando este Método con el Método INA, podemos observar que la

estructura del pavimento es sensiblemente igual a la arrojado por este

último. por lo tanto los comentarios y conclusiones obtenidos son similares

ESTRUCTURA DE DISEÑO PARA EL TRANSITO ESTIMADO POR EL

METODO SHELL

Carpeta = 12 cms de concreto asfaltico

Base = 19 cm material granular de río con CBR = 80%

Subbase = 37 cm material granular de peña carniceros con CBR = 40%

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Concreto asfaltico e = 6,0 cms

BASE GRANULAR e = 16 cms

Diseño de 1 a 8 años

Concreto asfaltico e = 6,0 cms

BASE GRANULAR e = 16 cms

Diseño de 8 a 15 años

SUBBASE GRANULAR e = 38 cms

Concreto asfaltico e = 6,0 cms

Colocado al 8 año

Subrasante

Subrasante

SUBBASE GRANULAR e = 38 cms

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6.1.4.3 MÉTODO MECDE 3

DATOS:

NUMERO DE CAPAS = 4 ( CARPETA ; BASE Y SUBRASANTE)

ESPESORES DE CAPAS = CARPETA 50 mm; BASE 200 mm

SUBBASE 300 mm

MODULO ELÁSTICO CARPETA = 13000 Kg/Cm² 1300 Mpa

MODULO ELÁSTICO BASE = 2400 Kg/Cm² 240 Mpa

MODULO ELÁSTICO SUBBASE = 1500 Kg/Cm² 150 Mpa

MODULO ELÁSTICO SUBRASANTE = 238 Kg/Cm² 23.8 Mpa

CARGA POR EJE = 8,2 Ton

Con estos datos corremos el programa y nos da una deformación por

compresión en la subrasante de 8,37 * 10 -4.

Si aplicamos las ecuaciones SHELL encontramos que la deformación

admisible de compresión en la subrasante debe ser:

Ez adm = 2,8 * 10-2 * N8,2-0,25

Ez adm = 2,8 * 10-2 * (1500000)-0,25

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Ez adm = 8,0 * 10-4

Concreto asfaltico e = 6,0 cms

BASE GRANULAR e = 19 cmsCBR = 80%

Diseño de 1 a 8 años

Subrasante

Concreto asfaltico e = 6,0 cms

BASE GRANULAR e = 16 cmsCBR = 80%

Diseño de 8 a 15 años

Concreto asfaltico e = 6,0 cms

Colocado al 8 año

Subrasante

SUBBASE GRANULAR e = 37 cms

SUBBASE GRANULAR e = 37 cms

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Lo cual nos indica que la deformación de la subrasante para las cargas

evaluadas están por debajo de la deformación admisible, por lo tanto la

estructura existente como se dijo anteriormente solo soportaría camiones C2

grande y en ninguna manera soportaría cargas tipo tanden, ya que rebasaría

las deformaciones admisibles.

ESTRUCTURA DE DISEÑO PARA EL TRANSITO ESTIMADO POR EL

METODO MECDE3

Carpeta = 12 cms de concreto asfaltico

Base = 19 cm material granular de río con CBR = 80%

Subbase = 37 cm material granular de peña carniceros con CBR = 40%

6.1.4.5 MÉTODO DEPAV

DATOS:

NUMERO DE CAPAS = 4 ( CARPETA ; BASE Y SUBRASANTE)

ESPESORES DE CAPAS = CARPETA 6 cm; BASE 19 cm

SUBBASE 37 cm

MODULO ELÁSTICO CARPETA = 13000 Kg/Cm²

MODULO ELÁSTICO BASE = 2400 Kg/Cm²

MODULO ELÁSTICO SUBBASE = 1500 Kg/Cm²

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Concreto asfaltico e = 6,0 cms

BASE GRANULAR e = 19 cmsCBR = 80%

Diseño de 1 a 8 años

Subrasante

Concreto asfaltico e = 6,0 cms

BASE GRANULAR e = 16 cmsCBR = 80%

Diseño de 8 a 15 años

Concreto asfaltico e = 6,0 cms

Colocado al 8 año

Subrasante

SUBBASE GRANULAR e = 37 cms

SUBBASE GRANULAR e = 37 cms

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MODULO ELÁSTICO SUBRASANTE = 238 Kg/Cm²

CARGA POR EJE = 8,2 Ton

RADIO DE CARGA = 10,80 Cm

PRESIÓN DE CONTACTO = 5,60 Kg/Cm²

DISTANCIA ENTRE EJES DE LLANTAS = 32,40 Cm

Antes de correr el programa se obtuvieron datos de deformaciones

admisibles de compresión en la subrasante y el cálculo del esfuerzo vertical

admisible de compresión en la subrasante, utilizando las ecuaciones SHELL

para el primero y la ecuación de KERHOVEN Y DORMON, así:

6.1.4.6 CALCULO DE LA DEFORMACIÓN UNITARIA ADMISIBLE DE

COMPRESIÓN EN LA SUPERFICIE DE LA SUBRASANTE

ECUACIÓN SHELL

Ez adm = 2,8 * 10-2 * N8,2-0,25

Ez adm = 2,8 * 10-2 * (1500000)-0,25

CALCULO DEL ESFUERZO VERTICAL ADMISIBLE DE COMPRESIÓN EN

LA SUPERFICIE DE LA SUBRASANTE.

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Ez adm = 8 * 10-4

Concreto asfaltico e = 6,0 cms

BASE GRANULAR e = 19 cmsCBR = 80%

Diseño de 1 a 8 años

Subrasante

Concreto asfaltico e = 6,0 cms

BASE GRANULAR e = 16 cmsCBR = 80%

Diseño de 8 a 15 años

Concreto asfaltico e = 6,0 cms

Colocado al 8 año

Subrasante

SUBBASE GRANULAR e = 37 cms

SUBBASE GRANULAR e = 37 cms

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Según KERHOVEN Y DORMON, asume la siguiente expresión para el

cálculo del esfuerzo vertical admisible de compresión en la superficie de la

subrasante:

zsE

N

0 007

1 0 7

1 666

4 32

, *

, log

,

,

Según los valores del modulo resiliente obtenidos atraves de los ensayos de

campo, los esfuerzos admisible son los siguientes:

SECTOR DE ESTUDIO MODULO Z ADMISIBLE,ENTRE APIQUE #1 Y #6 RESILIENTE kg/cm²

1 250 0,38

6.1.4.7 RECOMENDACIONES PARA EL PAVIMENTO FLEXIBLE

6.1.4.7.1 Materiales Granulares

El material para subbase y base cumplirá con los requisitos del I.N.V de Colombia de acuerdo a

los siguientes cuadros:

MATERIAL SUBBASEART 320.2 SBG-1

MATERIAL BASEART 330

TAMIZ Especificación% PASA

TAMIZ BG-1% PASA

BG-2% PASA

2” 100 1 ½” 100 --1½” 70 - 100 1” 70 - 100 1001” 60-100 ¾” 60 - 90 70-100½” 50-90 3/8” 45 - 75 50-80

3/8” 40-80 #4 30 - 60 35-654 30 - 70 #10 20 - 45 20-45

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Ingeniero de Suelos, Pavimentos y Cálculos Estructurales

10 20 - 55 #40 10 - 30 10-3040 10 - 40 # 200 5 - 15 5-15200 4 - 20

PLASTICIDAD < 6% PLASTICIDAD NP < 3%CBR , con Humedad optima del Proctor modificado 40 %

CBR , con Humedadoptima del Proctor modificado 80 %

DESGASTE 50% MAX DESGASTE 40% MAXEQUIV. DE ARENA 25% min EQUIV. DE ARENA 30% min

El material para base granular tendrá un espesor que se indica en los

diseños y cumplirá con los requisitos del I.N.V de Colombia para base

granular:

a) Materiales: El material consistirá en grava triturada o roca triturada dura y

resistente que cumpla con los requisitos siguientes:

- Debe presentar no menos del 50% de partículas de agregado grueso, en

peso, con caras fracturadas ( agregado grueso : parte del material

retenido en el tamiz #4). Debe estar libre de materia orgánica, terrones

de arcilla y otras sustancias deletéreas. No debe mostrar señales de

desintegración, ni pérdida mayor del 12% al someter a 5 ciclos en la

prueba de solidez en sulfato de sodio según el ensayo I.N.V - E20.

b) Límites de Consistencia: La fracción del material que pasa por el tamiz

#40 no debe tener un índice de plasticidad mayor de 6,0 %

c) Desgaste: El material al ser sometido al ensayo de abrasión en la

máquina de los Ángeles (MOP E-15), deberá presentar un desgaste

menor del 40%.

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d) Colocación y Compactación: el material se colocará y extenderá en capas

de 15 cm , deberá humedecerse, si se requiere para facilitar su

compactación, de modo que el contenido de humedad sea

aproximadamente igual al óptimo, de acuerdo con el ensayo del Proctor

Modificado para ese material. La compactación mínima será del 100% de

la densidad máxima determinada según la especificación T-280 de

AASTHO método (Proctor Modificado).

e) En todas las capas del pavimento ( material granular ) deberá realizarse

ensayos de compactación Proctor modificado y Densidad de campo, para

poder controlar los porcentajes de compactación, los cuales deberán estar

entre el 95% y 100% para subbases y 100% para bases.

6.1.4.6.2 CARACTERISTICAS DEL CONCRETO ASFALTICO (ART 450)

1. Recomendaciones del Material

El tipo de mezcla será  S1 - F1 - 100’

El conjunto de agregado grueso, agregado fino y llenante mineral deberá ajustarse a alguna de las

siguientes gradaciones.

TAMIZ ( Pulgadas) PORCENTAJE QUE PASAMDC-1 MDC-2 MDC-3

1”¾”½”

3/8”No.4No.10

10080-10067-8560-7743-5429-45

--100

80-10070-8851-6838-52

------

10065-8743-61

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No.40No.80No.200

CARAS FRACTURADAS 75 % min.EQUIV DE ARENA 50% min.

DESGASTE 30% max.

14-258-174-8

17-288-174-8

16-299-195-10

2. Características de la Mezcla Asfaltica para un transito > 5x106

Compactación, 75 golpes/caraEstabilidad Mínima, 750 kg.Flujo, 2-3.5 mmVacíos con aire capa de rodadura, 4-6 %Vacíos con aire Base asfaltica, 4-8%Vacíos mínimos en agregados minerales gradación MDC-1, 14 %Vacíos mínimos en agregados minerales gradación MDC-2, 15 %Vacíos mínimos en agregados minerales gradación MDC-3, 16 %

3. Módulo Dinámico

El valor del módulo dinámico según las curvas maestras de la Universidad del

Cauca para la gradación es de 13000 kg./cm².

Antes de colocar la capa de rodadura debe realizarce una imprimación

con asfalto del tipo MC - 70 o una emulsión de rompimiento rápido. La

capa de base deberá esta bien compactada, seca, y completamente

barrida, para que la imprimación tenga un efecto benéfico.

Durante la construcción deberá tenerse un control riguroso de los materiales

de base y subbase, así como de la capa de rodadura a utilizar, de tal forma

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que cumpla todas las especificaciones del Instituto Nacional de Vías de

Colombia.

6.2.- DISEÑO ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO RIGIDO

El cálculo de espesores se realizará para pavimento Rígido.

El método aplicado en el desarrollo del pavimento rígido, para el área de

circulación vehicular de tráfico medio-bajo es el denominado método de la

U.K (MÉTODO DE LA GRAN BRETAÑA -DE LA TRRL).

El gráfico #1 corresponde a un CBR de 2,0% de subrasante, carga máxima

de 18 ton/eje y repeticiones de carga de 100 aplicaciones por día.

El espesor de losa recomendado es de 18 cm.

Se recomienda colocar una capa de subbase granular de 20 cm de

espesor, las especificaciones de subbase granular se fijan a continuación de

acuerdo a la Norma.

a) Materiales: El material consistirá en grava triturada ó roca triturada

dura y resistente que cumpla con los siguientes requisitos:

- Debe presentar no menos del 50% de las partículas de agregado

grueso, en peso, con caras fracturadas ó en su defecto material de

río tipo base.

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- Debe estar libre de materia orgánica, terrones de arcilla y otras

sustancias deletéreas.

- No debe mostrar señales de desintegración ni de pérdida mayor

del 15% al someterlo a 5 ciclos en la prueba de solidez en sulfato

de sodio según el ensayo (I.N.V. - E220 TOMO II).

b) Granulometría: La gradación de los materiales será la siguiente:

TAMIZ PORCENTAJE QUE PASA1 ½” 1001” 70 - 1003/4” 60 - 90 3/8” 45 - 754” 30 - 60No. 10 20 - 50No. 40 10 - 30No. 200 5 - 15

c) Límites de consistencia: La fracción del material que pasa por el

tamiz No. 40 no debe tener un índice de plasticidad mayor a 6%.

d) Desgaste: El material al ser sometido al ensayo de abrasión en

la máquina de los Ángeles (I.N.V. - E218 TOMO II) deberá

presentar un desgaste menor del 40%.

e) Colocación y compactación: El material se colocará y extenderá en

capas de espesor de 10 cm y la compactación se realizará con

rodillo metálico y neumático (Vibratorio). Se humedecerá, si se

requiere para facilitar su compactación, de modo que el contenido

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de humedad sea aproximadamente igual al óptimo, de acuerdo con

el ensayo del Proctor Modificado para ese material.

La compactación mínima será del 98% de la densidad máxima

determinada según la especificación (E142 y E161 TOMO II I.N.V)

de Colombia).

RECOMENDACIONES PARA PAVIMENTO RÍGIDO

El material para sub-base cumplirá con los requisitos del I.N.V. para

sub-base granular que se anotaron en las recomendaciones para

pavimento.

Se debe realizar un diseño de mezcla de concreto que garantice una

resistencia a la flexión de 600 Psi ó sea 42 kg / cm² y a la compresión

de 245 kg/cm² ( 3500 Psi ).

Durante la construcción se debe seguir lo estipulado en la norma

I.N.V. de Colombia E-415, TOMO II.

El pavimento de concreto llevará las siguientes juntas:

- Juntas Longitudinales: Estas juntas se deberán detallar como se

ilustra en la figura #1 y llevarán barras de anclaje corrugadas de

5/8” y 100 cm. de longitud espaciadas 1.00 mtrs, las varillas de

acero deberán tener una resistencia de 60.000 Psi.

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6 a 8 mm

2 ½ cm

h

h/2

Barra de anclaje sin engrasar en ningún lado

fig #1

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- Juntas de Contracción: Estas juntas se construirán en los extremos

de las vías o donde se presente una obra que no permita

transferencia de cargas. Alrededor de cámaras de inspección y

sumideros se debe colocar una junta de expansión.

- Juntas transversales: Esta junta deberá detallarse como se ilustra

en la figura #2, con barras corrugadas de anclaje de 50 cm de

largo, separadas cada 30 cms con diámetro de 1” con f’y de 60.000

psi. Solamente para este caso de juntas se engrasará la mitad de

la varilla.

Se recomienda darle a la sección de la vía una pendiente transversal

del 2,5% y construir los sardineles en los bordes de la losa.

Todas las losas deberán tener una relación largo-ancho de 1,10 y un

espesor de 18,0 cms

Todas las juntas deberán sellarse con asfalto sólido.

Deberán construirse sardineles y filtros donde se requiera.

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24

6 a 8 mm

2 ½ cm

h

h/2

Barra de anclaje engrasada solamente en un extremo

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a) El equipo utilizado para la excavación y extendido de materiales

deberá ser sobre oruga y preferiblemente equipo liviano con el

objeto de evitar el hundimiento de los equipos en el suelo de

subrasante blando.

Sobre esta capa se colocará un espesor de losa de 18 cms con una

resistencia a la compresión de 24,5 Mpa ( 3500 Psi ).

Para la subrasante se recomienda compactar entre el 90% y 95% del Proctor

Modificado. Si a nivel de subrasante se encuentra algún área con suelos

orgánicos o suelos de rellenos heterogéneos, deberán sustituirse por suelos

arenosos amarilloso poco plásticos en un espesor hasta de 30 cms y

compactarse con el mismo porcentaje antes recomendado.

ESTRUCTURA PAVIMENTO RIGIDO

A continuación se anexan tablas de diseño del Pavimento Rígido

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25

LOSA - F’c CONCRETO DE 4500 PSI MR 42 KG/CM²

20Cm

18 Cm

CBR = 80%SUBBASE GRANULAR e = 20 cms

SUBRASANTE

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7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

1. Se deberá descapotar el suelo orgánico.

2. Para el diseño del Pavimento Flexible se utilizaron 4 Métodos ( 2 métodos

racionales analíticos “INA, SHELL” y 2 métodos computacional

“MECDE3 , Ver capitulo 5 (Diseño de Pavimento Flexible)

3. La estructura de diseño del pavimento flexible recomendada es la arrojada

por el Programa MECDE3

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26

Concreto asfaltico e = 6,0 cms

BASE GRANULAR e = 19 cmsCBR = 80%

Diseño de 1 a 8 años

Concreto asfaltico e = 6,0 cms

BASE GRANULAR e = 19 cmsCBR = 80%

Diseño de 8 a 15 años

Concreto asfaltico e = 6,0 cms

Colocado al 8 año

Subrasante

Subrasante

SUBBASE GRANULAR e = 37 cms

SUBBASE GRANULAR e = 37 cms

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DEFORMACIÓN UNITARIA ADMISIBLE DE COMPRESIÓN EN LA

SUPERFICIE DE LA SUBRASANTE

ESFUERZO VERTICAL ADMISIBLE DE COMPRESIÓN EN LA SUPERFICIE

DE LA SUBRASANTE

LA ESTRUCTURA PAVIMENTO RIGIDO RECOMENDADA ES LA

SIGUIENTE :

Atentamente;

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z adm = 0,38 kg/cm²

Ez adm = 8 * 10-4

LOSA - F’c CONCRETO DE 4500 PSI MR 42 KG/CM²

20Cm

18 Cm

CBR = 80%SUBBASE GRANULAR e = 20 cms

SUBRASANTE

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ING. ANTONIO MORALES P.MAT 797 CAUCA

ARMENIA, NOVIEMBRE 28 DEL 2000

TOMO 2

ESTUDIO DE SUELOS DISEÑO DEL PAVIMENTO

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