PAV. RIGIDO

PROYECTO:MEJORAMIENTO DE PISTAS Y VEREDAS DE LA URBANIZACIN LOS LIRIOS, DISTRITO DE PILLCO MARCA HUNUCO - HUNUCOORGANISMO PROPONENTE:MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE PILLCOMARCA

FECHAFEBRERO DEL 2015

MTODO AASTHO -93

Es uno de los mtodos mas utilizados y de mayor utilizacin a nivel internacional para el diseo de pavimentos rgidos. FORMULACIN DE DISEO

La ecuacin bsica de diseo a la que lleg AASHTO para el diseo de pavimentos rgidos, desde un desarrollo analtico, se encuentra plasmada tambin en nomogramas de clculo, stos esencialmente basados en los resultados obtenidos de la prueba experimental de la carretera AASHTO. La ecuacin de diseo para pavimentos rgidos modificada para la versin actual es la que a continuacin se presenta:FORMULA GENERAL AASTHO

Donde:D= Espesor de la losa del pavimento en (in)W18= Trfico (Nmero de ESALs)Zr = Desviacin Estndar NormalSo= Error Estndar Combinado de la prediccin del TrficoPSI= Diferencia de Serviciabilidad (Po-Pt)Po= Serviciabilidad InicialPt= Serviciabilidad FinalS'c= Mdulo de Rotura del concreto en (psi).Cd= Coeficiente de DrenajeJ= Coeficiente de Transferencia de CargaEc= Mdulo de Elasticidad de concretoK= Mdulo de Reaccin de la Sub Rasante en (psi).

VARIABLES DEL DISEOESPESOR (D).El espesor de losa de concreto, es la variable D que pretendemos determinar al realizar un diseo de pavimento rgido. El resultado del espesor se ve afectado por todas las dems variables que interviene en los clculos. Es importante especificar lo que se disea, ya que a partir de espesores regulares una pequea variacin puede significar una variacin importante en la vida til.

1.- ESTUDIO DE TRANSITO1.1.- Transito (demanda)Probablemente, la variable ms importante en el diseo de una va es el trnsito, pues, si bien el volumen y dimensiones de los vehculos influyen en su diseo geomtrico, el nmero y el peso de los ejes de stos son factores determinantes en el diseo de la estructura del pavimento.La demanda o volumen de trfico (IMDA TPD), requiere ser expresado en trminos de Ejes Equivalentes acumulados para el periodo de diseo. Un eje equivalente (EE) equivale al efecto de deterioro causado sobre el pavimento, por un eje simple de dos ruedas cargado con 8.2 ton de peso, con neumticos con presin de 80 lb./pulg2.

Clculo de tasas de crecimiento y la proyeccinSe puede calcular el crecimiento de trnsito utilizando una frmula simple:

Donde:Tn =Trnsito proyectado al ao n en veh/da.To =Trnsito actual (ao base o) en veh/da.n =Aos del perodo de diseo.i =Tasa anual de crecimiento del trnsito que se define en correlacin con la dinmica de crecimiento socio-econmico(*) normalmente entre 2% y 6% a criterio del equipo del estudio.La demanda o volumen de trfico (IMDA TPD), requiere ser expresado en trminos de Ejes Equivalentes acumulados para el periodo de diseo. Un eje equivalente (EE) equivale al efecto de deterioro causado sobre el pavimento.

1.2.- Determinacin del trnsito existente.El volumen existente en el tramo, considera el promedio diario anual del total de vehculos (ligeros y pesados) en ambos sentidos.Para la obtencin de la demanda de trnsito que circula en cada sub tramo en estudio, se requerir como mnimo la siguiente informacin:a. El trnsito promedio semanal (TPDS) mediante conteos de trnsito en cada sub tramo (incluyendo un sbado o un domingo) por un perodo consecutivo de 7 das (5 da de semana+Sbado+Domingo), como mnimo, de una semana que haya sido de circulacin normal. Los conteos sern volumtricos y clasificados por tipo de vehculo. As mismo en caso no hubiera informacin oficial, sobre pesos por eje, aplicable a la zona, se efectuara un censo de carga Vehicular durante 2 das consecutivos.b. Nmero, tipo y peso de los ejes de los vehculos pesados.c. Con los datos obtenidos, se definir el Nmero de Repeticiones de Ejes Equivalentes (EE) para el periodo de diseo del pavimento.

2.- CALCULO DE LOS EJES EQUIVALENTES ESAL'S(W18)2.1.- Periodo de Diseo (Pd)El mtodo AASTHO disea los pavimentos de concreto por fatiga. La fatiga se entiende como el nmero de repeticiones ciclos de carga que actan sobre un elemento determinado. Al establecer una vida til de diseo, en realidad lo que se esta haciendo es tratar de estimar, en un periodo de tiempo el nmero de repeticiones de carga a las que estar sometido el pavimento. La vida til mnima con la que se debe disear un pavimento rgido es de 20 aos, en la que adems se contempla el crecimiento del trfico durante su vida til, que depende del desarrollo socio-econmico de la zona.

TIPO DE VAPERIODO DE DISEOAutopista Regional20 -40 aosTroncales Sub urbanas15 - 30 aosTroncales RuralesColectora Sub Urbanas10 - 20 aos

Se asumir un periodo de diseo Pd=20 aosColectoras Rurales

Pd=202.2.- TrnsitoEl diseo considera el nmero de ejes Equivalentes (W18), para el periodo de anlisis en el carril de diseo. A partir de conteos vehiculares y conversin a ejes equivalentes y de carril (si son ms de dos), aplicando la siguiente ecuacin:

Donde:W18=Nmero estimado de ejes equivalentes de 8.2 Tn.TPD=Trnsito Promedio Diario InicialA=Porcentaje estimado de Vehculos Pesados (buses, camiones)B=Porcentaje de Vehculos Pesados que emplean el carril de diseor=Tasa anual de crecimiento de trnsiton=Periodo de DiseoFC=Factor Camin

2.2.1.- Clculo del TPDa) Del aforo realizado en la zona de estudio de la va, durante el periodo 01 semana (7 das ), se obtuvo los siguientes resultados:

Proyecto:MEJORAMIENTO DE PISTAS Y VEREDAS DEL PASAJE PILLCOMOZO, DISTRITO DE PILLCO MARCA - HUNUCO HUNUCO,

Lugar:Pasaje Pillcomozo.

TIPO DE VEHCULOSABCVehculos Menores1er. Da2100342do. Da1900353er. Da2900364to. Da2400315to. Da2400286to. Da4500297to. Da300025Total19200218

Total Acum.192

A: Automviles,Station Wa gon, Camionetas, Combis, Micros.B: BusesC: Camiones, Semi Trayler y Traylers

TPDS27Vehculos /da existentes del aforo vehicular

Tipo de Veh.TPDS%Vol. De Veh.A27100%27B270%0C270%0

2.2.2.- Clculo de la Tasa anual de crecimiento.La tasa anual de crecimiento del trnsito, definida en correlacin con la Dinmica de crecimiento socio-econmico(*) normalmente est entre 2% y 6% a criterio del equipo del estudioSe asumir una Tasa de Crecimiento r=3%

r=3.0%

2.2.3.- Trnsito atrado.Un mtodo para obtener el dato necesario para el diseo, consiste en el empleo de tasas de crecimiento anual y factores de proyeccin. La Tabla siguiente muestra las relaciones entre las tasas anuales de crecimiento y los factores de proyeccin para periodos de 20 y 40 aos, de acuerdo con las recomendaciones de la PCA. En un caso de diseo, el factor de proyeccin se multiplica por el TPD presente para obtener el TPD de diseo, representativo del valor promedio para el diseo.Despus de puesta en servicio una nueva va urbana con todas las condiciones del caso, aparecen en los primeros aos iniciales el trnsito que no se hubiera producido en caso de no existir la nueva va, en este trfico estn incluidos los que anteriormente se realizaban por transporte pblico viajes nuevos, pero que anteriormente no se realizaban por ninguna forma de viajar. Segn la consulta en el texto ingeniera de carreteras del autor HEWES OGLESBY de la edicin CECSA, el trnsito generado varia entre los parmetros del 5% al 30% del trnsito existente y que generalmente en la mayora de las vas que se mejoran o construyen ocurre este fenmeno.

Tasas anuales de crecimiento de trnsito (r) y sus correspondientes factores de proyeccionesTasa de crecimiento anual de trnsito %Factores de Proyeccin20 aos40 aos11.11.21 1/21.21.321.21.52 1/21.31.631.31.83 1/21.42.041.52.24 1/21.62.451.62.75 1/21.72.961.83.2

Para el efecto de estudio del trfico con un crecimiento del 3% se asumir un factor de proyeccin de 1.3

Factor =1.80

2.2.4.- Clculo del Trnsito Proyectado

Datos:To =27Tn=48n =20i =3.0%

Tipo de Veh.TPDS%Vol. De Veh.A48100%48B480%0C480%0

Calculamos el Trnsito atrado:Atrado =49

El TPD ser:TPD=97Vehculos/da

Tipo de Veh.TPDS%Vol. De Veh.A97100%97B970%0C970%0

Por lo tanto el trnsito de diseo para efectuar el clculo de los Ejes Equivalentes EE(W18), ser la sumatoria de los Vehculos Comerciales (vehculos pesados), son los de la categora B y C.

TPD (v.c.)=0

2.2.5.- Factor CaminPara el clculo del FC, solo se tomara en cuenta el volumen de vehculos comerciales (buses y camiones)

Clasif.Cant.%F.E.F.E. x %Bus 2E266.7%0.200.13>=3E00.0%0.200.00Factores de EquivalenciaC-200.0%1.400.00Tipo de VehculoMopt-IngerouteC-300.0%2.400.00C-2 pequeo1.4 Prom.C-400.0%3.670.00C-2 grande2S1133.3%2.400.80C-32.42S22S12S300.0%4.670.00C-43.673S100.0%4.670.003S14.673S22S2>=3S300.0%5.000.003S22T200.0%5.000.003S35.002T300.0%5.000.00Bus 2E0.203T200.0%5.000.00Bus >=3E>=3T300.0%5.000.003100.0%F.C.0.93

FC=0.93

2.2.6.- Clculo de los EE(W18)

Donde:W18=Numero estimado de ejes equivalentes de 8.2 toneladasTPD=Transito promedio diario inicialA=Porcentaje estimado de vehculos Pesados (buses camiones)B=Porcentaje de vehculos pesados que emplean el carril de diseor=Tasa anual de crecimiento de transiton=Periodo de diseoFC=Factor caminVALOR (B)TPD=0NUMERO DE CARRILESPORCENTAJE DE VEHCULOS PESADOS EN EL CARRIL DE DISEOA=50%B=50%r=3%250n=20aos445FC=0.936 a mas40

ESAL's(W18) =0.00ESAL's(W18) =0.00E+00

3.- DISEO DEL ESPESOR DE LA LOSA DE CONCRETO3.1.- FACTOR DE CRECIMIENTO DEL TRFICO (r).El factor de crecimiento del trfico es un parmetro que considera en el diseo de pavimentos, los aos de periodo de diseo ms un nmero de aos adicionales debidos al crecimiento propio de la va. CASOTASA DE CRECIMIENTOCrecimiento Normal1% al 3%Vas complet. saturadas0% al 1%Con trafico inducido4% al 5%Alto crecimientomayor al 5%

r =5%

3.2.- PERODO DE DISEO (Pd).El presente trabajo considera un perodo de diseo de 20 aos. (Recomendable)

Pd =40.00

3.3.- FACTOR DE SENTIDO (Fs).Del total del trfico que se estima para el diseo del pavimento deber determinarse el correspondiente a cada sentido de circulacin

CIRCULACINFACTORUn sentido1.0Doble sentido0.5

Fs =1.00

3.4.- FACTOR CARRIL (Fc).Es un coeficiente que permite estimar que tanto el trfico circula por el carril de diseo.No CARRILFACTOR CARRIL11.0020.80a1.0030.60a0.8040.50a0.75

Fc =1.00

3.5.- FACTOR DE EQUIVALENCIA DE TRFICO.Formulas que permiten convertir el nmero de pesos normales a ejes equivalentes los que dependen del espesor del pavimento, de la carga del eje, del tipo del eje y de la serviciabilidad final que se pretende para el pavimento.

3.6.- CONFIABILIDAD:Se denomina confiabilidad (R%) a la probabilidad de que un pavimento desarrolle su funcin durante su vida til en condiciones adecuadas para su operacin. Tambin se puede entender a la confiabilidad como un factor de seguridad, de ah que su uso se debe al mejor de los criterios.

DESVIACIN ESTNDAR (Zr)Confiabilidad R (%)Desviac. Estn. (Zr)500.00060-0.25370-0.52475-0.67480-0.841TIPO DE PAVIMENTOCONFIABILIDAD.85-1.037Autopistas90%90-1.282Carreteras75%91-1.340Rurales65%92-1.405Zonas industriales 60%93-1.476Urbanas principales55%94-1.555Urbanas secundarias50%95-1.64596-1.75197-1.88198-2.05499-2.32799.9-3.09099.99-3.750

R (%) =65.00%3.7.- DESVIACIN ESTNDAR( Zr). Es funcin de los niveles seleccionados de confiabilidad.

Zr =0.0003.8.- ERROR ESTNDAR COMBINADO (So):AASHTO propuso los siguientes valores para seleccionar la Variabilidad o Error Estndar Combinado So, cuyo valor recomendado es:

Para pavimentos rgidos0.30 0.40En construccin nueva0.35En sobre capas0.4

So =0.30

3.9.- SERVICIABILIDAD ( PSI):La serviciabilidad se define como la habilidad del pavimento de servir al tipo de trfico (autos y camiones) que circulan en la va. La medida primaria de la serviciabilidad es el ndice de Serviciabilidad Presente. El procedimiento de diseo AASHTO predice el porcentaje de perdida de serviciabilidad ( PSI) para varios niveles de trfico y cargas de ejes. Como el ndice de serviciabilidad final de un pavimento es el valor ms bajo de deterioro a que puede llegar el mismo, se sugiere que para carreteras de primer orden (de mayor trnsito) este valor sea de 2.5 y para vas menos importantes sea de 2.0; para el valor del ndice de serviciabilidad inicial la AASTHO lleg a un valor de 4.5 para pavimentos de concreto y 4.2 para pavimentos de asfalto.

NDICE DE SERVICIOCALIFICACIN5ExcelenteEntonces:4Muy bueno3BuenoPo =4.52RegularPt =2.01Malo0Intransitable PSI =Po - Pt

PSI =2.50

3.10.- MDULO DE RUPTURA (MR)Es una propiedad del concreto que influye notablemente en el diseo de pavimentos rgidos de concreto. Debido a que los pavimentos de concreto trabajan principalmente a flexin, es recomendable que su especificacin de resistencia sea acorde con ello, por eso el diseo considera la resistencia del concreto trabajando a flexin, que se le conoce como resistencia a la flexin por tensin (Sc) mdulo de ruptura (MR) normalmente especificada a los 28 das

Concreto a UtilizarF`c = 210Kg/cm2S'c = 32(F'c)1/2

TIPO DE PAVIMENTOS`c RECOMENDADOPsiAutopistas682.70Carretera682.70Zonas Industriales640.10Urbanos principales640.10Urbanos Secundarios597.40

S`c = 463.7240558781Psi3.11.- DRENAJE (Cd)

Calidad de Drenaje% de tiempo del ao en que el pavimento est expuesto a niveles de saturacinMenor a 1%1% a 5%5% a 25%Mayor a 25%Excelente1.25 1.201.20 1.151.15 1.101.10Bueno1.20 1.151.15 1.101.10 1.001.00Regular1.15 1.101.10 1.001.00 0.900.90Pobre1.10 1.001.00 0.900.90 0.800.80Muy pobre1.00 0.900.90 0.800.80 0.700.70

Para el caso los materiales a ser usados tiene una calidad regular de drenaje y esta expuesto en un 30% durante un ao normal de precipitaciones.Cd = 0.90

3.12.- COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CARGA (J).Es la capacidad que tiene la losa de transmitir fuerzas cortantes a las losas adyacentes, lo que repercute en minimizar las deformaciones y los esfuerzos en las estructuras del pavimento, mientras mejor sea la transferencia de carga mejor ser el comportamiento de las losas.Este concepto depende de los siguientes factores:Cantidad de Trfico.Utilizacin de pasajuntas.Soporte lateral de las Losas.La AASTHO recomienda un valor de 3.1 para pavimentos rgidos

J = 3.1

3.13.- MODULO DE ELASTICIDAD DEL CONCRETO (Ec).Se denomina Mdulo de elasticidad del concreto a la traccin, a la capacidad que obedece la ley de Hooke, es decir, la relacin de la tensin unitaria a la deformacin unitaria. Se determina por la Norma ASTM C469. Sin embargo en caso de no disponer de los ensayos experimentales para su clculo existen varios criterios con los que pueda estimarse ya sea a partir del Mdulo de Ruptura, o de la resistencia a la compresin a la que ser diseada la mezcla del concreto.Las relaciones de mayor uso para su determinacin son:

Fc = Resistencia a la compresin del concreto (Kg/cm2) = 210 Kg/cm2Ec = 5500 x (fc)1/2 (En MPa)Ec = 17000 x (fc)1/2 (En Kg/cm2)

Ec = 17000 x ( 210 )^1/2Ec = 246,353.40Kg/cm2

Ec = 3,503,968.23Psi

3.14.- MODULO DE REACCIN DE LA SUB RASANTE (K)Se han propuestos algunas correlaciones de K a partir de datos de datos de CBR de diseo de la Sub Rasante, siendo una de las ms aceptadas por ASSHTO las expresiones siguientes:

K = 2.55 + 52.5(Log CBR)Mpa/mCBR 10K = 46.0 + 9.08(Log CBR) 4.34 Mpa/mCBR > 10

CBR sub rasante=11.60%Segn estudio realizado Laboratorio de Mecnica de suelos

K =57.91

3.15.- ESPESOR DE LA LOSA DE CONCRETOSegn la formula General AASHTO:

Haciendo tanteos de espesor hasta que (Ec. I) Sea aproximadamente Igual a ( Ec. II):

D =7.800in

ERROR:#NUM!.. Ec. I6.160.. Ec. IIEspesor de la Losa de ConcretoD =19.81Cm

3.15.- DIMENSIONAMIENTO DE LAS LOSAS DE CONCRETOEl dimensionamiento de losas se refiere a definir la forma que tendrn los tableros de losas del pavimento. Esta forma se da en base a las dimensiones de tableros, o dicho de otra forma, a la separacin entre juntas tanto transversales como longitudinales. El dimensionamiento de losas va a estar regida por la separacin de las juntas transversales que a su vez depende del espesor del pavimento. Existe una regla prctica que nos permite dimensionar los tableros de losas para inducir el agrietamiento controlado bajo los cortes de losas, sin necesidad de colocar acero de refuerzo continuo:Datos:Esp del Pav.=0.20m

SJT = (21 a 24) DDonde: SJT = Separacin de Juntas Transversales (