CONTRATO DE CONSULTORIA No MC-915.104.10.03.2013
CONSULTORÍA “CONSULTORIA PRECIO GLOBAL FIJO SIN FORMULA DE
REAJUSTE,PARA LA ELABORACION DE LOS ESTUDIOS Y DISEÑOS DE
ALGUNOS ELEMENTOS DE INFRAESTRUCTURA DEL SISTEMA INTEGRADO DE
TRANSPORTE MASIVO SITM-MIO – GRUPO5 UBICADO EN LA CIUDAD DE CALI ,
DEPARTAMENTO DEL VALLE EN LOS CORREDORES PRETRONCALES Y
ALIMENTADORES II, SECTOR 2”
CARRERA 27 ENTRE CALLE 121 Y CALLE 126
ESTUDIO GEOTECNICO Y DISEÑO DE PAVIMENTOS
SIETE LTDA.
Santiago de Cali
2015
1
TABLA DE CONTENIDO
DESCRIPCION DEL PLAN DE TRABAJO Y PLAN DE ESTUDIO .......... 1-1 1.
RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN EXISTENTE ........................................................................ 1-1 1.1
RECORRIDO INICIAL. ................................................................................................................... 1-1 1.2
INSPECCIÓN VISUAL ................................................................................................................... 1-1 1.3
EXPLORACIÓN DE CAMPO ......................................................................................................... 1-2 1.4
ENSAYOS DE LABORATORIO. .................................................................................................... 1-2 1.5
ESTUDIO DE TRÁNSITO ............................................................................................................... 1-2 1.6
ESTUDIO TOPOGRÁFICO ............................................................................................................ 1-3 1.7
DISEÑO GEOMÉTRICO................................................................................................................. 1-3 1.8
CONCATENACION DE DISCIPLINAS ........................................................................................... 1-3 1.9
EVALUACIÓN ECONÓMICA ......................................................................................................... 1-3 1.10
OBJETIVOS Y ALCANCE ........................................................................ 2-1 2.
OBJETIVO GENERAL ................................................................................................................... 2-1 2.1
OBJETIVOS ESPECIFICOS .......................................................................................................... 2-1 2.2
ALCANCE GENERAL DEL ESTUDIO ........................................................................................... 2-2 2.3
GEOLOGIA DE LA ZONA ........................................................................ 3-1 3.
GEOLOGIA SUPERFICIAL ............................................................................................................ 3-1 3.1
Zona de Llanura Aluvial ................................................................................................... 3-1 3.1.1
EVALUACION FUNCIONAL .................................................................... 4-1 4.
CARRERA 27 ENTRE CALLES 121 Y 126 ................................................................................... 4-1 4.1
INVENTARIO OBRAS DE DRENAJE Y OBRAS DE ARTE ..................... 5-1 5.
EVALUACIÓN GEOTÉCNICA .................................................................. 6-1 6.
DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO DE CAMPO ................................................................................. 6-1 6.1
ENSAYOS DE LABORATORIO ..................................................................................................... 6-3 6.2
2
Carrera 27 entre Calles 121 y 126................................................................................... 6-3 6.2.1
DETERMINACIÓN DEL CBR DE DISEÑO .................................................................................... 6-6 6.3
Carrera 27 entre Calles 121 y 126 ................................................................................... 6-7 6.3.1
ESTATIGRAFIA Y NIVEL FREATICO........................................................................................... 6-8 6.4
Carrera 27 entre Calles 121 y 126 ................................................................................... 6-8 6.4.1
RESUMEN DE ESPESORES PARA CADA UNA DE LAS VIAS EN ESTUDIO ......................... 6-12 6.5
Resumen espesores estructura actual Carrera 27 entre Calles 121 y 126 ................. 6-12 6.5.1
EVALUACION DEFLECTOMETRICA ...................................................... 7-1 7.
GENERALIDADES ......................................................................................................................... 7-1 7.1
METODOLOGIA DE TRABAJO ..................................................................................................... 7-2 7.2
AJUSTES NECESARIOS PARA LA DEFLEXION ......................................................................... 7-4 7.3
Ajuste por Temperatura ................................................................................................... 7-4 7.3.1
Corrección por clima ....................................................................................................... 7-5 7.3.2
Determinación de las Deflexiones Corregidas. .............................................................. 7-6 7.3.3
Deflexiones Carrera 27 entre Calles 121 y 126 _________________________________ 7-6 7.3.3.1
EVALUACIÓN DE TRÁNSITO................................................................. 8-1 8.
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................ 8-1 8.1
PERÍODO DE DISEÑO: ................................................................................................................. 8-1 8.2
TASA DE CRECIMIENTO: ............................................................................................................. 8-2 8.3
DETERMINACION DE LOS FACTORES DAÑO ............................................................................ 8-3 8.4
Vehiculos mixtos ............................................................................................................. 8-3 8.4.1
Buses del Sistema ........................................................................................................... 8-3 8.4.2
DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE EJES EQUIVALENTES DE 8.2 TONELADAS PARA 8.5
PAVIMENTO FLEXIBLE .......................................................................................................................... 8-7
Carrera 27 entre Calles 121 y 126.................................................................................... 8-7 8.5.1
DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE METODO AASHTO -93 ............... 9-1 9.
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................ 9-1 9.1
PARÁMETROS DE DISEÑO .......................................................................................................... 9-2 9.2
Tránsito............................................................................................................................. 9-3 9.2.1
3
Pérdida de Serviciabilidad ............................................................................................... 9-3 9.2.2
Confiabilidad .................................................................................................................... 9-3 9.2.3
Caracterización de los materiales ................................................................................... 9-4 9.2.4
Subrasante ______________________________________________________________ 9-4 9.2.4.1
Subbase granular _________________________________________________________ 9-6 9.2.4.2
Base Granular ___________________________________________________________ 9-7 9.2.4.3
Capa Asfáltica ___________________________________________________________ 9-8 9.2.4.4
Condiciones de Drenaje .................................................................................................. 9-9 9.2.5
DETERMINACION DE ESPESORES DE LA ESTRUCTURA ...................................................... 9-10 9.3
Carrera 27 entre Calles 121 y 126 ................................................................................. 9-11 9.3.1
Carrera 27 entre Calles 126 y 121 Alternativa con Asfalto Normalizado _____________ 9-11 9.3.1.1
Carrera 27 entre Calles 126 y 121 Alternativa con Asfalto Modificado _______________ 9-16 9.3.1.2
Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Tramo en afirmado ___________________________ 9-21 9.3.1.3
EVALUACION ECONOMICA ................................................................. 10-1 10.
PRESUPUESTO PAVIMENTO NUEVO CARRERA 27 ENTRE CALLES 121 Y 126 CALZADA SUR10.1
10-2
PRESUPUESTO MANTENIMIENTO CARRERA 27 ENTRE CALLES 126 Y 121 CALZADA NORTE10.2
10-3
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .......................................... 11-1 11.
ANEXOS.
Anexo No. 1 Resultados de Laboratorio
Anexo No. 2 Ubicación de apiques para las vías
Anexo No. 3 Memoria de cálculo Alternativa con geomalla.
Anexo No. 4 Programa de mantenimiento preventivo y periódico del pavimento.
Anexo No. 5 Registro Fotográfico
Anexo No. 6. Plano de intervención Pavimento.
4
INDICE DE TABLAS
Tabla 4.1 Evaluación funcional Carrera 27 entre Calles 126 y 121 ............................................ 4-2
Tabla 4.2 Evaluación funcional Carrera 27 entre Calles 121 y 126 ............................................ 4-2
Tabla 5.1 Inventario de obras de drenaje y obras de arte .......................................................... 5-1
Tabla 6.1 Resumen Tabla % CBR Carrera 27 entre Calles 121 y 126 ...................................... 6-7
Tabla 6.2 Resumen Tabla % CBR Carrera 27 entre Calles 126 y 121 ...................................... 6-7
Tabla 6.3 Resumen Tabla Espesores Carrera 27 entre Calles 121 y 126 ............................... 6-12
Tabla 6.4 Resumen Tabla Espesores Carrera 27 entre Calles 126 y 121 ............................... 6-12
Tabla 7.1 Tramos viales medidos con Deflectometría ................................................................ 7-2
Tabla 7.2 Factor de corrección para deflexiones, por Clima ....................................................... 7-5
Tabla 7.3 Cartera cálculo Deflexión Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Carril derecho ........... 7-6
Tabla 7.4 Cartera cálculo Deflexión Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Carril izquierdo ......... 7-7
Tabla 7.5 Resumen Deflectometria para cada una de las vías Pretroncales ............................ 7-8
Tabla 8.1 Tendencias de crecimiento .......................................................................................... 8-2
Tabla 8.2 Factores daño para diseño de pavimentos ................................................................ 8-3
Tabla 8.3. Comparación de las cargas transmitidas por eje a los pavimentos. Bus Padrón. .. 8-4
Tabla 8.4. Comparación de las cargas transmitidas por eje a los pavimentos. Bus alimentador
...................................................................................................................................................... 8-4
Tabla 8.5. Carga transmitida al pavimento más crítica por tipo de vehículo a plena capacidad. 8-
4
Tabla 8.6 Carga transmitida al pavimento por tipo de vehículo vacío ....................................... 8-5
Tabla 8.7 Factores daño para buses a máxima capacidad ........................................................ 8-6
Tabla 8.8 Factores daño para buses vacíos ............................................................................... 8-6
Tabla 8.9 Factores daño para buses a capacidad media .......................................................... 8-6
Tabla 8.10 Factores daño a utilizar para buses del Sistema S.I.T.M......................................... 8-7
Tabla 8.11 Calculo de ejes equivalentes de 8.2 toneladas en el carril de diseño Carrera 27
entre Calles 121 y 123.................................................................................................................. 8-8
Tabla 8.12 Calculo de ejes equivalentes de 8.2 toneladas en el carril de diseño Carrera 27
entre Calles 123 y 126.................................................................................................................. 8-9
Tabla 8.13 Resumen Número de ejes equivalentes de 8.2 toneladas, para la Vía. .................. 8-9
5
Tabla 9.1 Resumen tránsito de diseño vías Pretroncales en Ejes equivalentes ....................... 9-3
Tabla 9.2 Tabla resumen CBR de diseño corredores Pretroncales ........................................... 9-5
Tabla 9.3 Valores de CBR de diseño para las diferentes Pretroncales ..................................... 9-5
Tabla 9.4 Evaluación de la calidad del drenaje según el tiempo de evacuación del agua....... 9-9
Tabla 9.5. Valores recomendados para coeficientes de drenaje mi en capas granulares ....... 9-10
Tabla 9.6 Determinación de espesores para Carrera 27 entre calles 126 y 121 Alternativa
asfalto normalizado periodo 7 años. .......................................................................................... 9-12
Tabla 9.7 Chequeo esfuerzos y deformaciones para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 periodo
7años .......................................................................................................................................... 9-12
Tabla 9.8 Determinación de espesores para Carrera 27 entre calles 126 y 121 Asfalto
Normalizado periodo 5 años. ..................................................................................................... 9-13
Tabla 9.9 Chequeo esfuerzos y deformaciones para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 Asfalto
Normalizado, periodo 5 años ..................................................................................................... 9-14
Tabla 9.10 Determinación de espesores para Carrera 27 entre calles 126 y 121 Asfalto
Normalizado, periodo 3 años. .................................................................................................... 9-15
Tabla 9.11 Chequeo esfuerzos y deformaciones para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 Asfalto
Normalizado, periodo 3 años ..................................................................................................... 9-15
Tabla 9.12 Determinación de espesores para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 con asfalto
modificado periodo 7 años ........................................................................................................ 9-16
Tabla 9.13 Chequeo esfuerzos y deformaciones para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 con
asfalto modificado periodo 7 años ............................................................................................. 9-17
Tabla 9.14 Determinación de espesores para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 asfalto
modificado periodo 5 años ......................................................................................................... 9-18
Tabla 9.15 Chequeo esfuerzos y deformaciones para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 asfalto
modificado periodo 5 años ......................................................................................................... 9-18
Tabla 9.16 Determinación de espesores para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 Asfalto
modificado periodo 3 años ........................................................................................................ 9-19
Tabla 9.17 Chequeo esfuerzos y deformaciones para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 Asfalto
modificado periodo 3 años ......................................................................................................... 9-20
Tabla 9.18 Determinación de espesores para Carrera 27 entre calles 121 y 126 periodo 10
años. ........................................................................................................................................... 9-21
6
Tabla 9.19 Chequeo esfuerzos y deformaciones para Carrera 27 entre Calles 121 y 126
periodo 10 años .......................................................................................................................... 9-22
Tabla 9.20 Resumen estructuras de pavimento propuestas para construcción pavimento nuevo.
.................................................................................................................................................... 9-23
Tabla 9.21 Resumen estructuras de pavimento propuestas para mantenimiento de pavimentos.
.................................................................................................................................................... 9-23
Tabla 10.1 Alternativa 1. Construcción pavimento nuevo convencional Carrera 27 entre calles
121 y 126 calzada sur ................................................................................................................ 10-2
Tabla 10.2 Alternativa 2. Construcción pavimento nuevo con geomalla Carrera 27 entre calles
121 y 126 calzada sur ................................................................................................................ 10-2
Tabla 10.3 Alternativa 1. Mantenimiento capas superficiales diseño 7 años ......................... 10-3
Tabla 10.4 Alternativa 2. Mantenimiento capas superficiales diseño 5 años ......................... 10-3
Tabla 10.5 Alternativa 3. Mantenimiento capas superficiales diseño 3 años ......................... 10-3
Tabla 10.6 Resumen comparativo de presupuesto por m2 construcción pavimento nuevo .. 10-4
Tabla 10.7 Resumen presupuesto M2 mantenimiento capas superficiales .............................. 10-4
Tabla 11.1 Resumen CBR de diseño para el corredor Pretroncal ........................................... 11-3
Tabla 11.2 Estructuras típicas de pavimento existentes para las calzadas del corredor
Pretroncal ................................................................................................................................... 11-3
Tabla 11.3 Resumen Deflectometría para la vía Pretroncal .................................................... 11-4
Tabla 11.4 Resumen tránsito de diseño en Ejes equivalentes de 8.2 toneladas para el corredor
Pretroncal, alternativa pavimento flexible. ................................................................................. 11-5
Tabla 11.5 Resumen alternativas propuestas para Estructura de Pavimento nueva vías en
afirmado ...................................................................................................................................... 11-5
Tabla 11.6 Resumen alternativas propuestas para sustitución capas superiores calzada
Pavimentada. .............................................................................................................................. 11-7
Tabla 11.7Comparativo precio por m2 construcción pavimento nuevo .................................... 11-9
Tabla 11.8Comparativo precio por m2 Mantenimiento capas superficiales ............................. 11-9
7
INDICE DE FIGURAS
Figura 6.1 Ubicación de las vías para trabajo de campo ............................................................ 6-2
Figura 6.2 Curvas Límites de Atterberg Carrera 27 entre Calles 121 y 126 lado occidental ..... 6-3
Figura 6.3 Carta de Plasticidad Carrera 27 entre Calles 121 y 126 lado occidental .................. 6-4
Figura 6.4 Curvas Límites de Atterberg Carrera 27 entre Calles 121 y 126 lado oriental .......... 6-5
Figura 6.5 Carta de Plasticidad Carrera 27 entre Calles 121 y 126 lado oriental ....................... 6-6
Figura 6.6 Perfiles estratigráficos Carrera 27 entre Calles 121 y 126 ....................................... 6-8
Figura 6.7 Perfiles estratigráficos Carrera 27 entre Calles 121 y 126 ....................................... 6-9
Figura 6.8 Estructura de pavimento típica Carrera 27 entre Calles 121 y 126 .......................... 6-9
Figura 6.9 Perfiles estratigráficos Carrera 27 entre Calles 126 y 121 ..................................... 6-10
Figura 6.10 Perfiles estratigráficos Carrera 27 entre Calles 126 y 121 ................................... 6-10
Figura 6.11 Estructura de pavimento típica Carrera 27 entre Calles 126 y 121 ...................... 6-11
Figura 7.1 Perfil deflectométrico Carrera 27 entre Calles 121 y 126 carril derecho .................. 7-7
Figura 7.2 Perfil deflectométrico Carrera 27 entre Calles 121 y 126 carril izquierdo ................ 7-8
Figura 9.1. Abaco para la determinación del Coeficiente de Aporte Estructural de Subbase
Granulares .................................................................................................................................... 9-6
Figura 9.2 Abaco para la determinación del Coeficiente de Aporte Estructural de Base
Granulares .................................................................................................................................... 9-7
Figura 9.3 Estructura de pavimento diseñada Carrera 27 entre Calles 126 y 121 con asfalto
normalizado Periodo 7 años....................................................................................................... 9-13
Figura 9.4 Estructura de pavimento diseñada Carrera 27 entre Calles 126 y 121 Asfalto
Normalizado, Periodo 5 años ..................................................................................................... 9-14
Figura 9.5 Estructura de pavimento diseñada Carrera 27 entre Calles 126 y 121 Periodo 3 años
.................................................................................................................................................... 9-16
Figura 9.6 Estructura de pavimento Carrera 27 entre Calles 126 y 121 con asfalto modificado
periodo 7 años ............................................................................................................................ 9-17
Figura 9.7 Estructura de pavimento diseñada Carrera 27 entre Calles 126 y 121 asfalto
modificado periodo 5 años ......................................................................................................... 9-19
Figura 9.8 Estructura de pavimento diseñada Carrera 27 entre Calles 126 y 121 Asfalto
modificado periodo 3 años ......................................................................................................... 9-20
8
Figura 9.9 Estructura de pavimento diseñada Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Periodo 10
años ............................................................................................................................................ 9-22
Figura 9.10 Estructura de pavimento diseñada Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Periodo 10
años alternativa con geomalla ................................................................................................... 9-23
Figura 11.1 Estructura de pavimento recomendada Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Calzada
Sur. ............................................................................................................................................. 11-6
Figura 11.2 Estructura de pavimento recomendada para mantenimiento Carrera 27 entre Calles
126 y 121 Calzada Norte. ........................................................................................................... 11-8
9
INTRODUCCION
METRO CALI S.A, mediante contrato de Consultoría No. MC-915.104.10.03.2013,
firmado con la firma SIETE LTDA, tiene establecido la elaboración de los estudios y
diseños de algunos elementos de infraestructura del sistema integrado de transporte
masivo SITM – MIO, Grupo 5, ubicado en la ciudad de Cali, departamento del Valle, en
los corredores pretroncales y alimentadores II, Sector 2 correspondiente a: Carrera 27
entre Calles 121 y 126. El presente documento contiene todo lo referente a los Diseños
de Pavimentos, elaborado dentro del marco de los términos de referencia
suministrados.
El presente estudio, contiene la información solicitada en el Anexo No. 8,
correspondiente a los parámetros generales de estudios y diseños para corredores
pretroncales y alimentadores.
El informe contiene a lo largo de sus capítulos, la descripción general del plan de
trabajo y plan de estudios, objetivos y alcance general, remitiéndose posteriormente a la
geología de la zona, a la evaluación funcional del corredor, a su evaluación geotécnica,
deflectométrica, evaluación de tránsito para posteriormente conjugar todas estas
variables y plantear soluciones de rehabilitación, mantenimiento o reconstrucción según
el caso analizado para terminar con una evaluación económica de las alternativas.
El diseño de pavimento para alternativas flexibles, se ha hecho con la metodología
AASHTO-93 verificada con métodos racionales.
Esperamos que este informe logre satisfacer las expectativas para el cual fue
contratado.
|
1-1
DESCRIPCION DEL PLAN DE TRABAJO Y PLAN DE ESTUDIO 1.
Para la elaboración del presente estudio, se ha requerido la coordinación de las
diferentes disciplinas que conforman el proyecto, desarrollándose en las siguientes
etapas:
RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN EXISTENTE 1.1
Se ha realizado una recopilación de información existente de los diseños de
Pretroncales del año 2008, que han servido como guía para la elaboración del presente
documento. Así mismo se ha confrontado información del proyecto actual que
desarrolla METRO CALI, para el mantenimiento de pretroncales a lo largo de los
sectores, sur, occidente, centro y oriente y que actualmente están en ejecución,
basándose principalmente en matriz de rutas del sistema de transporte masivo para el
complemento del tránsito.
RECORRIDO INICIAL. 1.2
Se hizo un recorrido inicial para el conocimiento general de todos los corredores que
forman parte del proyecto, para poder ir caracterizando inicialmente la zona desde el
punto de vista geológico para establecer posteriormente la geotecnia requerida.
INSPECCIÓN VISUAL 1.3
Conocidos el corredor, se procede a realizar una inspección visual desde el punto de
vista funcional, determinando sectores de afirmado, sectores próximos a deteriorarse y
sectores en buen estado, representándoles con color rojo, amarillo y verde
respectivamente. No obedece esta actividad a una metodología tipo Invias, por el
1-2
método Vizir, ya que el alcance se enfoca a dar soluciones con base en un presupuesto
preestablecido, y según dicha metodología, se tendrían condiciones críticas para todos
los corredores.
EXPLORACIÓN DE CAMPO 1.4
Con base en la longitud del corredor, se determinó previamente la posible ubicación de
los sondeos, elaborando mediante esquemas basados en fotografía digital (google
earth), la ubicación de los mismos, determinando los ensayos requeridos y la toma de
CBR de subrasante. Esta exploración es realizada por la firma CESCO LTDA, tanto en
el campo como en laboratorio.
ENSAYOS DE LABORATORIO. 1.5
Procesamiento de las muestras obtenidas en campo, para clasificación, gradación, y
conocimiento general de sus características físicas y mecánicas del suelo encontrado y
de los materiales que hacen parte actualmente de la estructura de pavimento.
ESTUDIO DE TRÁNSITO 1.6
Elaborado por el Especialista Fernando Delgado, quien se encargó del trabajo de
campo para conteos y procesamiento de la información para determinar los tránsitos
promedios diarios y la composición vehicular de los diferentes vehículos comerciales
para con base en ello poder determinar el número de ejes equivalentes de 8.2
toneladas para pavimento flexible.
1-3
ESTUDIO TOPOGRÁFICO 1.7
Con base en tecnologías de punta, se hace el levantamiento topográfico de todos los
corredores, tanto planimétricamente como altimétricamente, información requerida para
el diseño de rasante de la vía, la cual debe ir ajustada según la solución de pavimento
propuesta para el corredor.
DISEÑO GEOMÉTRICO 1.8
Se establecen los abscisados de la vía, los anchos y los alineamientos tanto en planta
como en perfil, para lograr tener un abscisado concordante en las diferentes actividades
llevadas a cabo, de tal forma que se pueda referenciar los puntos de manera precisa.
CONCATENACION DE DISCIPLINAS 1.9
Con toda la información conjunta, se procede a la determinación de los espesores del
pavimento, buscando alternativas técnica y económicamente viables, pasadas en los
requerimientos de los términos de referencia.
EVALUACIÓN ECONÓMICA 1.10
Establecidas las soluciones de mejoramiento, mantenimiento o rehabilitación se
procede a la evaluación económica de cada una de ellas y a recomendar la más
adecuada.
|
2-1
OBJETIVOS Y ALCANCE 2.
OBJETIVO GENERAL 2.1
Diseñar para esta via que conforma el Grupo de Pretroncales, soluciones de
intervención, del pavimento actual, ya sea como mantenimiento, rehabilitación o
reconstrucción según sea el caso, de tal forma que sea la alternativa que técnica y
económicamente mejor se ajuste a las condiciones del proyecto, cumpliendo con el
período establecido para la vida útil del pavimento.
OBJETIVOS ESPECIFICOS 2.2
- Evaluar las condiciones geotécnicas de la zona del proyecto del corredor vial,
para con base en ellas determinar la capacidad de soporte del suelo de
subrasante y definir la estructura de pavimento más adecuada.
- Analizar geotécnicamente este corredor, para poder establecer posibles
problemas de tipo constructivo durante el desarrollo del contrato.
- Optimizar los recursos económicos para establecer soluciones que devuelvan la
funcionalidad a la vía actual y que paralelamente correspondan a intervenciones
que aprovechen al máximo los materiales remanentes existentes en el corredor
analizado.
- Establecer soluciones acorde a las condiciones presupuestales del contrato, de
manera que sean viables de construir desde el punto de vista económico.
- Hacer las evaluaciones económicas de las alternativas evaluadas y hacer las
recomendaciones desde el punto de vista técnico-económico.
2-2
ALCANCE GENERAL DEL ESTUDIO 2.3
El alcance del presente estudio, consiste en la determinación de los espesores de
pavimento requeridos para las zonas que actualmente se encuentran en afirmado,
como es el caso de la Carrera 27 calzada Norte, se busca plantear soluciones de
mantenimiento o refuerzo para las calzadas existentes en pavimento asfáltico.
El alcance se enfoca a plantear soluciones que económicamente se ajusten a los
presupuestos establecidos para la vía, basados en la evaluación geotécnica, estudios
de tránsito, condiciones geológicas de la zona, etc.
|
3-1
GEOLOGIA DE LA ZONA 3.
Dentro del estudio realizado por INGEOMINAS, por la subdirección de amenazas
geológicas y entorno ambiental, se ha establecido un estudio completo de
Micronozificación Sísmica de Santiago de Cali, y específicamente en su informe 4,
correspondiente a las Investigaciones y zonificación geológica de la Ciudad, se
establecen claramente las diferentes unidades geológicas de la ciudad.
GEOLOGIA SUPERFICIAL 3.1
Para el caso que nos compete, el proyecto se desarrolla en dos zonas diferentes. Una
zona oeste y una zona oriental que corresponde en este informe a la Carrera 27.
Teniendo en cuenta el citado estudio, a continuación se describen las zonas
geotécnicas encontradas según el Estudio de Microzonificación Sismica de la ciudad de
Cali.
Zona de Llanura Aluvial 3.1.1
Esta unidad se localiza al extremo oriental de la zona estudiada y está conformada por
depósitos antiguos del rio Cauca, dejados a lo largo de la evolución y divagación del
cauca, se carateriza por la presencia de una capa de materiales limo arcillosos de un
espesor entre 5 y 10m sobreconsolidados, suprayaciendo al depósito de arenas finas
normalmente consolidado de compacidad suelta a medianamente compacta, que en
profundidad va aumentando su tamaño hasta gravas finas y medianamente compactas,
en algunas exploraciones hacia los 50m de profundidad se llegó a encontrar estratos de
limo verdoso de consistencia muy dura mezclados con capa de material orgánico.
La via que tenemos en el sector de Aguablanca, Carrera 27, presenta este tipo de
condición geológica.
3-2
La composición de los materiales superficiales presentes en esta zona está dada
principalmente por MH suprayaciendo a SM, donde cerca del 30% de las muestras
corresponden a suelos arenosos con un promedio de 7.0% de grava y 56% de arena.
La humedad natural varía entre 30 Y 110% con un valor promedio del 63%. El límite
plástico se sitúa entre el 10 y 50% con valores representativos del 40%. Los indices de
plasticidad varían entre 10 y 70% con un valor promedio de 30%. Estos suelos son
suelos blandos, los valores de N medidos en los ensayos de penetración estándar
poseen una distribución sesgada a la izquierda de la zona, con un pico de 10golpes/pie
y unpromedio de 18 golpes/pie, mostrando que cerca del 8% de las pruebas tienen mas
de 50 golpes/pie.
|
4-1
EVALUACION FUNCIONAL 4.
Para la realización de la evaluación funcional de este corredor vial, no se tomó las
metodologías existentes debido a que éstas castigan de manera significativa el estado
de un pavimento, mostrando en condiciones críticas un pavimento que pueda no
requerir una rehabilitación total sino posiblemente tan solo un refuerzo.
Dado que el alcance de las intervenciones que se propongan van a obedecer a un
presupuesto preexistente, se plantea realizar una evaluación funcional, catalogando
bajo tres colores diferentes, los tramos de vía que requieran reconstrucción o
rehabiliación, como críticos o de color rojo, los que requieran una intervención parcial
como un bacheo o un refuerzo estructural por no observarse un deterioro crítico de la
estructura con color amarillo, y por último con color verde, aquellos que no requieren
ningun tipo de intervención.
Para esta via se hizo un recorrido o inspección visual a pie, identificando las zonas
críticas tomando como unidad de medida las cuadras, proyectando una caracterización
según su condición funcional, para posteriormente mediante la evaluación de la
estructura, entrar a catalogar el tramo como crítico, medianamente crítico o no crítico.
Por cuadra se determinaron áreas de intervención según el estado funcional tal como
se indica en los siguientes cuadros.
CARRERA 27 ENTRE CALLES 121 Y 126 4.1
Este corredor corresponde a una doble calzada, encontrándose con pavimento la
calzada norte, y con cierto grado de deterioro, mientras que la calzada sur se encuentra
en afirmado, con niveles muy superiores a las viviendas actuales por lo que se debe
considerar un cajeo adicional para garantizar que las aguas de la vía no vayan a afectar
las viviendas aledañas.
4-2
En las siguientes tablas se indica el resumen de la evaluación funcional por cada
calzada.
Tabla 4.1 Evaluación funcional Carrera 27 entre Calles 126 y 121
Tabla 4.2 Evaluación funcional Carrera 27 entre Calles 121 y 126
La Carrera 27 entre Calles 126 y 121 se encuentra en afirmado, por lo que su
evaluación funcional es crítica, siendo toda en color rojo.
La Carrera 27 entre Calles 121 y 126, a pesar de estar pavimentada y funcionalmente
permite el tránsito vehicular sin problema, ya presenta deterioro a nivel de la carpeta
asfáltica, con fisuras en bloque, desgaste, parcheos sucesivos, y fisuras longitudinales
también producto de efecto de los árboles del separador central.
ESTADO INICIA TERMINALONGITUD
(m)ANCHO (m)
AREATOTAL
(m2)
% DEL AREA
TOTAL
Calle 126 Calle 121 435 7,2 3132 100,0
TOTALES 3132
INICIA TERMINALONGITUD
(m)ANCHO (m)
AREATOTAL
(m2)ESTADO OBSERVACION
VER FOTO
No.
% AFECTACION
DEL AREA TOTAL
CLL 121 CLL 122 93 7,2 669,6Fisuras en bloque,
desgaste, basches1 21,1
CLL 122 CLL 123 115 7,2 828 Desgaste parcheos, fisuras 2 26,1
CLL 123 CLL 124 114 7,2 820,8 Desgaste, FL 25,9
CLL 124 CLL 126 119 7,2 856,8Desgaste gral, fisuras por
efecto de los arboles3 y 4 27,0
441 3175,2 100,0
ESTADOLONGITUD
(m)ANCHO (m)
AREATOTAL
(m2)
% DEL AREA
TOTAL
0 7,2 0 0,0
0 7,2 0 0,0
441 7,2 3175,2 100,0
TOTALES 3175,2 100,0
|
5-1
INVENTARIO OBRAS DE DRENAJE Y OBRAS DE ARTE 5.
Para esta vía que conforma las vías pretroncales de los corredores proyectados, cuenta
con sumideros, como obras de drenaje superficial, más no se evidenció la presencia de
filtros longitudinales en la zona de los separadores centrales.
El inventario detallado del estado, reposición o diseño de nuevas estructuras de
drenaje, se encuentran contenidas en el Informe Hidráulico del presente proyecto.
En la siguiente tabla, se resume el inventario de obras de drenaje y obras de arte
encontradas en este corredor vial
Tabla 5.1 Inventario de obras de drenaje y obras de arte
VIA TOTAL SUMIDEROS
Carrera 41B entre Calles 36 y 57 48
Carrera 41B entre Calles 57 y 36 44
Carrera 27 entre Calles 121 y 126 6
Carrera 27 entre Calles 126 y 121 11
Calle 72U entre Carreras 28D y 27 19
Calle 72U entre Carreras 27 y 28D 4
Calle 84 entre Transversal 103 y Carrera 26C 2
Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103 0
Via La Sirena (Alcantarillas) 4
Via Polvorines 0
VIA TOTAL SUMIDEROS
Carrera 41B entre Calles 36 y 57 48
Carrera 41B entre Calles 57 y 36 44
Carrera 27 entre Calles 121 y 126 6
Carrera 27 entre Calles 126 y 121 11
Calle 72U entre Carreras 28D y 27 19
Calle 72U entre Carreras 27 y 28D 4
Calle 84 entre Transversal 103 y Carrera 26C 2
Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103 0
Via La Sirena (Alcantarillas) 4
Via Polvorines 0
|
6-1
EVALUACIÓN GEOTÉCNICA 6.
DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO DE CAMPO 6.1
Para los trabajos de campo, se efectuaron un total de catorce apiques para todo el
corredor vial que corresponde al proyecto de la Elaboracion de los Estudios y Diseños
de algunos elementos de la Infraestructura del Sistema Integrado de Transporte
Masivo SITM-MIO, cuya ubicación se muestra en la Figura 6.1 y se tomaron en total
seis muestras para ensayo de CBR. Dichos apiques se llevaron hasta 2.0m de
profundidad.
Se buscó distribuir los apiques, de tal forma que se representara la vía para el diseño
de la estructura de pavimento.
En cada apique se recobraron de dos a tres muestras de suelo, dependiendo la
variación en la estratigrafía.
El número de perforaciones, la ubicación y la profundidad se determinaron de tal forma
que permitieran establecer de manera adecuada, la variación en el tipo de suelo. Las
muestras recobradas fueron descritas en forma visual por el geotecnólogo, quien hace
la descripción inicial de la clasificación en campo, color, cambio de humedad,
condiciones de consistencia y demás observaciones que considere convenientes para
conocer apropiadamente el suelo.
En el Anexo No. 1 correspondiente a “Resultados de Laboratorio” se presenta el
registro de campo descrito anteriormente, con los ajustes realizados según los
resultados obtenidos en el laboratorio, en el Anexo No. 2 se indica la ubicación de los
apiques el corredor vial.
6-2
Figura 6.1 Ubicación de las vías para trabajo de campo
Kr 27 Cll 121 y 126
6-3
ENSAYOS DE LABORATORIO 6.2
Las muestras representativas obtenidas de los sondeos se las sometió en el laboratorio
a un programa de ensayos básicos que contó con pruebas de humedad natural, límites
de Atterberg para clasificación y granulometría.
Con el fin de tener una mayor claridad en el comportamiento geotécnico, se han
realizado gráficas por corredor vial donde se indican las variaciones en los límites de
Atterberg, y humedad natural para poder predecir mejor sus características geotécnicas.
En las siguientes Figuras se indica dichas variaciones para corredor vial, integrando
todos los resultados, y considerando como capa de subrasante, la capa de apoyo del
material granular existente.
Carrera 27 entre Calles 121 y 126 6.2.1
Figura 6.2 Curvas Límites de Atterberg Carrera 27 entre Calles 121 y 126 lado occidental
6-4
En la figura anterior, se ha representado la variación del suelo de subrasante en lo que
corresponde a los límites Líquido, Límite Plástico, Humedad natural e Indice de
plasticidad. Se observa valores de límite líquido son elevados, superiores al 50%,
indicando suelos de alta compresibilidad. Los Indices de plasticidad variables entre 25
y 30%. La humedad natural del suelo se encuentra cercana al límite plástico, indicando
un suelo en estado semiplástico.
Para un mejor entendimiento de las características del suelo de subrasante, en cuanto
a su clasificación, se presenta la carta de plasticidad, en donde se aprecia que los
suelos son predominantemente de tipo limosos de alta compresibilidad que clasifican
como MH.
Figura 6.3 Carta de Plasticidad Carrera 27 entre Calles 121 y 126 lado occidental
6-5
Figura 6.4 Curvas Límites de Atterberg Carrera 27 entre Calles 121 y 126 lado oriental
En la figura anterior, se ha representado la variación del suelo de subrasante en lo que
corresponde a los límites Líquido, Límite Plástico, Humedad natural e Indice de
plasticidad. Se observa valores de límite líquido son elevados, superiores al 50%,
indicando suelos de alta compresibilidad. Los Indices de plasticidad variables entre 15
y 30%. La humedad natural del suelo se encuentra cercana al límite plástico, indicando
un suelo en estado semiplástico.
Para un mejor entendimiento de las características del suelo de subrasante, en cuanto
a su clasificación, se presenta la carta de plasticidad, en donde se aprecia que los
suelos son predominantemente de tipo limosos de alta compresibilidad que clasifican
como MH.
6-6
Figura 6.5 Carta de Plasticidad Carrera 27 entre Calles 121 y 126 lado oriental
Del análisis realizado geotécnicamente a la Carrera 27 en ambas calzadas, se
concluye que el suelo predominante corresponde a limos de alta compresibilidad
tipo MH, presentando características geotécnicas muy similares entre ellas.
DETERMINACIÓN DEL CBR DE DISEÑO 6.3
Se tomaron seis muestras inalteradas en molde de CBR las cuales se ensayaron con
humedad natural y en condiciones de saturación, luego de cuatro días de inmersión en
agua, midiéndose la expansión registrada por la muestra. Los resultados se presentan
para la vía, para determinar posteriormente el CBR de diseño.
6-7
Carrera 27 entre Calles 121 y 126 6.3.1
Tabla 6.1 Resumen Tabla % CBR Carrera 27 entre Calles 121 y 126
Tabla 6.2 Resumen Tabla % CBR Carrera 27 entre Calles 126 y 121
De acuerdo con los resultados de laboratorio en lo que corresponde a las medidas de
expansión en el molde CBR, predominan valores inferiores al 2.0%, no experando
suelos comportamiento expansivo.
Para el corredor de la Carrera 27 entre Calles 121 y 126, se adoptará un CBR para
diseño de 2.3% y de 1.4% para el CBR de diseño entre el tramo de la 126 y 121.
Lo anterior es consistente con el tipo de suelo observado en la zona del proyecto, que
corresponde a depósitos aluviales de consistencia blanda en sus estratos superiores.
WN SAT
1 3,3 1,5 0,80-1,10 0,16
3 7,1 2,3 0,50-1,00 0,44
5 13,6 3,1 0,50-1,00 0,96
2,3CBR PROMEDIO
CBR No.%
EXPANSION
% CBRPROFUNDIDAD
WN SAT
2 2,8 1,3 0,90-1,20 1,80
4 3,5 2,2 0,90-1,20 0,00
6 0,7 0,6 0,90-1,20 0,00
1,4CBR PROMEDIO
CBR No.% CBR %
EXPANSION PROFUNDIDAD
6-8
ESTATIGRAFIA Y NIVEL FREATICO 6.4
La estratigrafía de la zona del proyecto es muy homogénea, indicando suelos muy
blandos, de tipo limo arcilloso, cuya representación gráfica permita visualizar de manera
más clara, las diferentes capas encontradas en todos los apiques realizados, tal como
se muestra en las siguientes figuras:
Carrera 27 entre Calles 121 y 126 6.4.1
Figura 6.6 Perfiles estratigráficos Carrera 27 entre Calles 121 y 126
6-9
Figura 6.7 Perfiles estratigráficos Carrera 27 entre Calles 121 y 126
La Carrera 27 entre Calles 121 y 126, se encuentra en afirmado, exceptuando algunos
tramos que en las intersecciones tienen carpeta asfáltica pero que no son
representativos del corredor. Esta vía está conformada por un relleno granular,
contaminado, de espesor variable entre 20 y 70 cms, siendo el espesor representativo
40 cms, apoyado sobre una subrasante limosa de alta compresibilidad. En la siguiente
figura se esquematiza la estructura típica para este corredor
Figura 6.8 Estructura de pavimento típica Carrera 27 entre Calles 121 y 126
Relleno contaminado e = 40 cms
Subrasante MH
6-10
Figura 6.9 Perfiles estratigráficos Carrera 27 entre Calles 126 y 121
Figura 6.10 Perfiles estratigráficos Carrera 27 entre Calles 126 y 121
6-11
La Carrera 27 entre Calles 126 y 121 se encuentra pavimentado, y está conformado por
una capa asfáltica de espesor variable entre 8 y 12 cms, siendo el espesor
representativo 10 cms. Subyaciendo esta capa se encuentra una base triturada de 20
cms de espesor, y posteriormente un relleno en roca muerta de espesor variable entre
40 y 60 cms, siendo representativo un espesor de 50 cms. Eta estructura viene
apoyada sobre una subrasante limosa de alta compresibilidad y baja capacidad de
soporte.
Figura 6.11 Estructura de pavimento típica Carrera 27 entre Calles 126 y 121
Nivel Freático
No se encontró la presencia del nivel freático hasta 2.0 m de profundidad investigada
Carpeta asfáltica variable entre
8 y 12cms
Base granular triturada e = 20 cms
Rocamuerta e = 50 cms
Subrasante MH
6-12
RESUMEN DE ESPESORES PARA CADA UNA DE LAS VIAS EN ESTUDIO 6.5
En las siguientes tablas se muestra el resumen de los espesores que fueron
graficados en las figuras anteriores para la vía.
Resumen espesores estructura actual Carrera 27 entre Calles 121 y 126 6.5.1
Tabla 6.3 Resumen Tabla Espesores Carrera 27 entre Calles 121 y 126
Tabla 6.4 Resumen Tabla Espesores Carrera 27 entre Calles 126 y 121
C.A. RELLENO BASE TRIT. ROCA M. TOTAL GRAN SUBRASANTE
CBR 1 15 20 40 60 CH-MH
S1 50 0 MH-CH
S3 40 0 MH
S5 40 0 MH-CH
S7 8 20 50 70 MH-CH
CBR 3 20 0 MH-CH
S9 10 40 50 90 MH
S11 70 0 ML
S13 40 130 130 MH
CBR 5 50 0 MH-CH
ESPESORESAPIQUE No.
C.A. BASE TRIT. ROCA M. TOTAL GRAN SUBRASANTE
CBR 6 10 30 50 80 ML
S14 12 20 50 70 MH
S12 8 20 50 70 MH
S10 10 20 50 70 MH
CBR 4 10 30 50 80 MH
S8 10 20 50 70 MH
S6 12 20 60 80 MH-CH
S4 12 20 50 70 MH-CH
S2 8 15 50 65 MH
CBR 2 10 30 50 80 CH
APIQUE No.ESPESORES
|
7-1
EVALUACION DEFLECTOMETRICA 7.
GENERALIDADES 7.1
En la evaluación de un pavimento, se incluye una evaluación de tipo funcional, la cual
da una idea de cómo se comporta el pavimento desde el punto de vista de su superficie
de rodamiento, e interesa al usuario de la vía, en ella se incluye la inspección de la
calzada, sus características geométricas, el inventario de daños, textura, regularidad
superficial, etc.
El otro tipo de evaluación es el estructural que tiene como finalidad determinar la
estructura del pavimento existente, como también conocer su comportamiento bajo la
acción de una carga. La medida de deflexiones permite conocer de manera anticipada,
el comportamiento de un pavimento en función del número de solicitaciones de un eje
equivalente que es capaz de admitir antes que se produzca la falla y así mismo valorar
si existe vida residual en la estructura en el momento de ser reforzada.
La viga Benkelman, mide la deflexión o deformación vertical puntual de la superficie
bajo la acción de una carga. Si la estructura de pavimento y la subrasante fueran
perfectamente elásticas, se volvería a la posición inicial, pero esto no ocurre así,
quedando una parte de la deformación, denominada deflexión remanente. La diferencia
entre la deflexión total y la remanente se llama deflexión elástica recuperada, que
corresponde a la que normalmente se denomina deflexión y éste es el valor que nos
interesa.
Las mediciones deflectométricas, dado que se han realizado con Viga Benkelman,
serán utilizadas con fines de sectorización si es el caso, o para determinar con base en
los valores obtenidos, la necesidad de una rehabilitación, la cual es evidente cuando se
acerca la deflexión a valores de 100/100 mm, como se indica en la Tabla 7.1
7-2
Tabla 7.1 Tramos viales medidos con Deflectometría
EJE UBICACION LONGITUD (m)
EJE-3 Carrera 27 entre Calle 121 y 126 470
La Carrera 27 entre 126 y 121, no se le midió deflectometría por estar en Afirmado.
METODOLOGIA DE TRABAJO 7.2
Las deflexiones fueron medidas con viga Benkelman doble, trabajo realizado por la
firma GEOZAM. Para ello se pesó en una báscula un material hasta tener una carga de
8.2 toneladas y una presión de inflado de 80 psi en el eje simple trasero. Se evidenció
la carga al comienzo del ensayo y para series de ensayos al comienzo y final de la
jornada de trabajo. Dado que se consideró que los materiales utilizados para cargar el
vehículo podrían ser susceptibles a las variaciones de humedad, se protegió la volqueta
con una lona.
La constancia del peso obtenido por calibración del eje trasero, se indica en la siguiente
fotografía, donde se constante que el eje trasero tiene una carga de 8.2 toneladas.
El rango de temperatura de trabajo se mantuvo dentro de un límite inferior de 23oC y un
límite superior de 25oC, para un valor promedio de 24oC.
7-3
Se tomaron lecturas cada 25m iniciando en el carril derecho en el K0+000 y luego en el
izquierdo en el K0+025 y alternándose así a lo largo de todo el tramo evaluado sobre la
huella externa de cada carril. Ya teniendo especificado los sitios de medición se
procedió a armar el equipo y se escogió la huella externa de los dos carriles como sitio
de medición. Así se recorrió los dos carriles con la viga Benkelman hasta completar los
tramos en estudio.
El procedimiento para la medida de la deflexión consiste en colocar en medio de las dos
llantas de la volqueta, exactamente bajo el centro de la rueda, el extremo de la parte
móvil de la viga. Luego se afloja el dispositivo de seguridad de la viga, se comprueba
que el deformímetro quede en contacto con el brazo de medida y se toma la lectura
inicial (generalmente se adapta el deformímetro de modo que la lectura inicial sea 0). A
continuación se hace desplazar lentamente el camión hacia delante y se toma la lectura
final cuando la rata de recuperación del pavimento sea igual o inferior a una milésima
de pulgada por minuto. La diferencia de las dos lecturas multiplicada por la constante
de la viga, da como resultado la deflexión del pavimento en el punto.
En las siguientes fotografías, se presenta el detalle de la medición de deflexiones con
viga Benkelman
7-4
Las mediciones con viga Benkelman se realizaron a tempranas horas de la mañana,
con el objetivo de que la temperatura del pavimento no ascendiera hasta 35ºC, valor
crítico en donde no se pueden tomar medidas. La temperatura registrada varió entre 23
y 25ºC, adoptándose como valor promedio 24ºC.
AJUSTES NECESARIOS PARA LA DEFLEXION 7.3
La deflexión medida con viga Benkelman, se obtiene para frecuencias cercanas a 1 hz,
diferente a lo que sucede con el deflectómetro de impacto, en el que se pueden simular
frecuencias variables. Debido a lo anterior, el módulo dinámico medido con viga
Benkelman dá valores más bajitos, ya que el tiempo de aplicación de las cargas es
mayor.
La magnitud de la carga empleada para la medición de las deflexiones, normalmente es
de 8.2 toneladas, la distancia entre llantas de 32.4 cms, y la presión de inflado de 5.6
kg/ cm² para una carga de 8.2 toneladas.
Ajuste por Temperatura 7.3.1
La medida de la deflexión se ve alterada, cuando la temperatura del pavimento es
superior a 2/3 de la temperatura de ablandamiento del asfalto, es decir a 37 ºC
aproximadamente. Tampoco es aconsejable hacer mediciones de deflexión, en
pavimentos con temperaturas inferiores a 2ºC, porque pueden obtenerse valores de
deflexión poco confiables.
La temperatura de referencia en que se basa el cálculo de las deflexiones, se refiere a
medidas hechas con el pavimento a 20ºC, por lo que las medidas a otras temperaturas
hay que referirlas al valor de referencia de 20ºC, afectándolas por un coeficiente
corrector fct, el cual se calcula con la expresión:
7-5
Fct=1/(1-0.0008*Hi*(20-TºC))
Donde,
Fct = factor de corrección por temperatura
Hi = Espesor de la capa asfáltica en cms.
T = Temperatura del pavimento en ºC en el momento del ensayo.
En el momento de tomar las mediciones con la Viga Benkelman, se registraron
temperaturas entre 23 y 25ºC, por lo que fue necesario corregir el valor de las
deflexiones por este concepto.
Corrección por clima 7.3.2
En lo posible, los ensayos de deflexión deben realizarse en la época de máxima
humedad de la subrasante, que es función de la climatología de la zona. Cuando no se
ejecute en esta época, es necesario afectar las medidas obtenidas, por un coeficiente
de corrección por clima, Fcc el cual se selecciona de acuerdo con lo mostrado en la
Tabla 7.2, los cuales están en función del tipo de subrasante, drenaje y época de
medida. La aplicación de estos valores es bastante imprecisa y queda siempre un
margen a la interpretación personal.
Tabla 7.2 Factor de corrección para deflexiones, por Clima
TIPO DE
SUBRASANTE
COEFICIENTE DE CORRECCION POR CLIMA FCC
LLUVIOSO INTERMEDIO SECO
Arenosa y permeable 1.0 1.0 - 1.1 1.1 -1.3
Arcillosa e impermeable 1.0 1.3 - 1.5 1.5 -1.8
Dadas las condiciones climáticas en el momento de la toma de deflexiones, se asumió
un valor equivalente a la unidad.
7-6
Determinación de las Deflexiones Corregidas. 7.3.3
De acuerdo con lo definido en los numerales anteriores, se hace necesaria la corrección
de las deflexiones, y el cálculo de las mismas, el cual viene asociado al tipo de viga
utilizada para la medición. Para el presente proyecto, se trabajó con una viga de
constante 4.0, por lo que las lecturas obtenidas en campo deben cuadruplicarse y a su
vez corregirse con los factores definidos anteriormente, para conocer su verdadero
valor.
En las siguientes tablas se presentan los valores de la cartera de campo de la toma de
deflexiones, así como los valores con la corrección, tanto por temperatura como por
clima.
Deflexiones Carrera 27 entre Calles 121 y 126 7.3.3.1
Tabla 7.3 Cartera cálculo Deflexión Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Carril derecho
Constante de la Viga: 4 CARRERA 27 ENTRE CALLES 121 Y 126
Espesor capa asfáltica: 10 cms Carril derecho
Ensayo Temperatura
# D0 D25 D0 D25 Grados D0 D25 D0 D25
0,01mm 0,01mm 0,01mm 0,01mm Celsius 0,01mm 0,01mm 0,01mm 0,01mm
1 0 7 5 24 27 19 1764 391
2 50 15 12 24 58 47 121 284
3 100 18 8 24 70 31 1 80
4 150 15 13 24 58 50 121 391
5 200 22 14 24 85 54 256 101
6 250 16 13 24 62 50 49 260
7 300 15 9 24 58 35 121 136
8 342 20 15 24 78 58 81 156
9 400 22 14 24 85 54 256 101
10 450 28 21 24 109 81 1600 112
690 4370,0
Estado del Tiempo: 69,0
22,0
31,9
97,2Deflexión característica (90%) (0,01mm)
Lluvioso D eflexió n media (0,01mm)
Numero de datos 10 C o eficiente de variació n
Factor: 1,0 D esviació n estándar
Abscisa
Lecturas de campo Lectura ajustada
(D0 - Dm)2
Radio de
Curvatura
(m)
Externa Interna Externa Interna
Sumato ria
7-7
Figura 7.1 Perfil deflectométrico Carrera 27 entre Calles 121 y 126 carril derecho
Tabla 7.4 Cartera cálculo Deflexión Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Carril izquierdo
0
20
40
60
80
100
120
0 100 200 300 400 500
DEF
LEX
ION
0,0
1m
m
ABSCISA
DEFLEXIONES CARRERA 27 ENTRE CALLES 121 Y 126 Carril derecho
Constante de la Viga: 4 CARRERA 27 ENTRE CALLES 121 Y 126
Espesor capa asfáltica: 10 cms Carril izquierdo
Ensayo Temperatura
# D0 D25 D0 D25 Grados D0 D25 D0 D25
0,01mm 0,01mm 0,01mm 0,01mm Celsius 0,01mm 0,01mm 0,01mm 0,01mm
1 25 21 9 24 81 35 69 68
2 75 14 12 24 54 47 348 446
3 125 17 13 24 66 50 44 195
4 175 16 11 24 62 43 114 164
5 225 23 5 24 89 19 267 45
6 275 16 8 24 62 31 114 101
7 325 22 18 24 85 70 152 208
8 375 19 14 24 74 54 2 156
9 425 21 16 24 81 62 69 164
654 1180,0
Estado del Tiempo: 72,7
12,1
16,7
88,2Deflexión característica (90%) (0,01mm)
Lluvioso D eflexió n media (0,01mm)
Numero de datos 9 C o eficiente de variació n
Factor: 1,0 D esviació n estándar
Abscisa
Lecturas de campo Lectura ajustada
(D0 - Dm)2
Radio de
Curvatura
(m)
Externa Interna Externa Interna
Sumato ria
7-8
Figura 7.2 Perfil deflectométrico Carrera 27 entre Calles 121 y 126 carril izquierdo
De las gráficas y valores anteriores, se observa que la Carrera 27 entre Calles 121 y
126, presenta deflexiones altas, obteniéndose para el carril derecho un valor de
97/100mm y para el carril derecho de 88/100mm, mostrando una via que requiere de
intervención, pues son valores muy cercanos a 100/100 mm donde la rehabilitación es
una necesidad inminente.
De la vía analizada deflectométricamente, se presenta el resumen de los valores de
deflectometría obtenidos, tanto de la deflexión media como de la deflexión característica
para el 90%.
Tabla 7.5 Resumen Deflectometria para cada una de las vías Pretroncales
VIA CARRIL Dm
(1/100mm) Dc90%
(1/100mm)
Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Izquierdo 72.7 88.2
Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Derecho 69.0 97.2
Como puede verse del cuadro anterior, la vía con mayor deflexión corresponde a la
Carrera 27 entre Calles 121 y 126, presentando valores muy altos de deflexión, que
indican la necesidad inminente de una rehabilitación vial.
0
20
40
60
80
100
0 100 200 300 400 500
DEF
LEX
ION
0,0
1m
m
ABSCISA
DEFLEXIONES CARRERA 27 ENTRE CALLES 121 Y 126 CARRIL IZQUIERDO
|
8-1
EVALUACIÓN DE TRÁNSITO 8.
INTRODUCCIÓN 8.1
En este capítulo se realizará la estimación de la variable tránsito como parámetro de
diseño y dimensionamiento de las estructuras de pavimento presentadas para este
proyecto. Es importante recalcar que con el método de diseño utilizado, las
solicitaciones transmitidas a las capas de los diferentes materiales que componen la
estructura del pavimento y al material de la subrasante por parte de la flota vehicular,
son expresadas en ejes equivalentes simples de rueda doble de 8.2 toneladas de peso
para el método de diseño empírico de la AASHTO versión 1993.
La información necesaria utilizada para este estudio fue suministrada por METRO CALI
S.A. en lo que respecta a las rutas del sistema, y para el otro tipo de tránsito,
correspondiente al tráfico mixto, son el resultado del estudio de Tránsito realizado por
SIETE LTDA, para este proyecto, del cual se obtuvieron los tránsitos promedios diarios,
la composición vehicular y la determinación de las tasas de crecimiento.
PERÍODO DE DISEÑO: 8.2
El período de diseño establecido dentro de los términos corresponde a 10 años para
pavimento flexible. Periodos superiores a 10 años, para pavimento flexible no es
recomendable, pues el comportamiento del asfalto a través del tiempo, muestra su
oxidación progresiva, pérdida de sus propiedades por efecto de las condiciones
climáticas y el paso repetido de los vehículos. Períodos de mayor duración es posible
diseñarlos, pero no dan garantía del buen comportamiento de la mezcla asfáltica a
través del tiempo así su espesor sea el adecuado, para estos periodos superiores a 10
años, se consideran estrategias para prolongar la vida útil del pavimento.
8-2
TASA DE CRECIMIENTO: 8.3
La tasa de crecimiento ha sido fijada en el estudio de Tránsito realizado por SIETE
LTDA, la cual fue determinada por el Especialista en Tránsito en un valor representativo
de 4.0% para toda la flota vehicular mixta. Para el caso de los buses del sistema, se
adoptó el valor sugerido por METRO CALI S.A, correspondiente a 1.1%. Lo anterior
sustentado, bajo el argumento que no se cuenta con información histórica del tránsito
actuante en las diferentes vías, por tanto se tomó como referencia una tasa de
crecimiento de acuerdo con las características de la región y las políticas
macroeconómicas del país, las cuales se indican en la siguiente tabla.
Tabla 8.1 Tendencias de crecimiento
Variable Índice de Crecimiento
Crecimiento de la población 1.07%
Economía Nacional 4%
Crecimiento en la red vial del Valle 3%
Tasa de Crecimiento parque vehicular 7% Fuente Cuadro Informe de Tránsito. Siete Litda.2014
De acuerdo con los índices anteriores, se consideró descartar los extremos o sea el
crecimiento poblacional que es bajo y el crecimiento del parque vehicular que es alto,
valor este último que se considera coyuntural, debido a los tratados de libre comercio
que ha firmado el gobierno nacional y que ha producido un boom en la compra de
vehículos, pero se espera un equilibrio del mercado en el corto plazo. Por lo anterior y
considerando las expectativas del gobierno en cuanto a crecimiento económico del 4%,
se consideró que este es un valor prudente para proyectar los tránsitos actuales en las
vías Pretroncales de Cali.
8-3
DETERMINACION DE LOS FACTORES DAÑO 8.4
Vehiculos mixtos 8.4.1
Se requiere determinar el número de ejes equivalentes de 8.2 toneladas, para lo cual se
trabajará con los factores daño indicados en la Tabla 8.2, los cuales fueron obtenidos
de los pesajes realizados por el Instituto Nacional de Vías, a más de 300000 vehículos
durante el período del año 2000 a 2006, y los obtenidos en el año 1996, adoptando los
valores más críticos. En la siguiente tabla, se hace un comparativo de los factores daño
obtenidos por el INVIAS en el año 1996, en el año 2007 y el valor adoptado para el
presente proyecto.
Tabla 8.2 Factores daño para diseño de pavimentos
Buses del Sistema 8.4.2
Para los buses del sistema, también se determinó los factores daño de los buses
padrones y de los buses complementarios, por ser el tipo de vehículo esperado para la
vía objeto de este diseño.
Para el caso de los buses padrones, se hizo el análisis de las diferentes marcas que
pueden formar parte del sistema, y se escogió la carga por eje del más crítico. En la
Tabla 8.3 se indica esta situación.
VEHICULO FD INVIAS 96 FD INVIAS 07 ADOPTADO
BUS 1,00 1,00 1,00
C2P 1,01 1,14 1,14
C2G 2,72 3,44 3,44
C3-C4 3,72 4,32 4,32
C5 4,88 4,40 4,88
>C5 5,23 4,72 5,23
8-4
Tabla 8.3. Comparación de las cargas transmitidas por eje a los pavimentos. Bus Padrón.
Para el caso de los buses alimentadores, se hizo el análisis de las diferentes marcas
que pueden formar parte del sistema, y se escogió la carga por eje del más crítico. En
la Tabla 8.4 se indica esta situación.
Tabla 8.4. Comparación de las cargas transmitidas por eje a los pavimentos. Bus alimentador
En la Tabla 8.5 se presenta el resumen de los pesos por eje más críticos para los dos
tipos de buses del sistema que circularan por las vías pretroncales.
Tabla 8.5. Carga transmitida al pavimento más crítica por tipo de vehículo a plena capacidad.
Tipo de Bus Pesos por eje (Kg)
Delantero Eje 2 Eje 3
Padrón (80 pasajeros) 6657 11144 No aplica
Complementario (50 pasajeros) 2808 5831 No aplica
TIPO DE AUTOBUS CAP
NOMINAL
PESO EJE
(Kg)
CARGA EJE
DELANTERO
PESO EJE
(Kg)
CARGA EJE
TRASERO
PESO EJE
(Kg)
PESO TOTAL
(Kg)CANT PAS
M 1721 - 1722 (V) 80 Pas 2,780 5,906 Kg 2,030 10,414 Kg 16,320 16,320 94
M 1721 - 1722 (A) 80 pas 2,780 6,287 Kg 2,030 8,961 Kg 15,248 15,248 79
M O500M 80 Pas 3,080 6,206 Kg 1,890 10,274 Kg 16,480 16,480 94
VW 17210 (V) 80 Pas 3,080 6,657 Kg 1,890 8,821 Kg 15,478 15,478 80
VW 17210 (A) 80 Pas 930 4,507 Kg 3,400 10,331 Kg 14,838 14,838 80
VOLVO 7R 80 Pas 1,677 5,734 Kg 4,327 11,738 Kg 17,472 17,472 80
CHR 7,2 80 Pas 1,286 4,863 Kg 4,213 11,144 Kg 16,007 16,007 80
MB OH 1623 GNV 80 Pas 1,560 5,139 Kg 4,220 10,869 Kg 16,008 16,008 80
TIPO DE AUTOBUS CAP
NOMINAL
PESO EJE
(Kg)
CARGA EJE
DELANTERO
PESO EJE
(Kg)
CARGA EJE
TRASERO
PESO TOTAL
(Kg)CANT PAS
VOLKSWAGEN 9,150 48 PAS 1,610 2,484 Kg 940 5,831 Kg 8,315 50 PAS
NPR 48 PAS 1,245 2,307 Kg 960 5,663 Kg 7,970 50 PAS
MERCEDEZ LO-915 48 PAS 1,634 2,808 Kg 1,102 5,693 Kg 8,501 50 PAS
8-5
Con el fin de que los diseños no queden ni sobredimensionados, ni subdiseñados, se
consideraran los factores daño considerando que los buses estarán a su plena
capacidad de carga en las horas pico, y ocupados parcialmente el resto de horas que
trabaja el sistema..
En las Tablas 8.6 se indican las cargas reales transmitidas al pavimento, estando los
buses vacíos y considerando un peso por pasajero de 70 Kg, tal como lo especifica el
estudio realizado por Metro Cali, para el avalúo de las cargas.
Tabla 8.6 Carga transmitida al pavimento por tipo de vehículo vacío
Tipo de Bus Pesos por eje (Kg)
Delantero Eje 2 Eje 3
Padrón (80 pasajeros) 4977 7224 No aplica
Complementario (50 pasajeros) 1758 3.381 No aplica
Con base en los datos reportados en el cuadro anterior y en la fórmula para el Factor
Daño FD = (Po/6.6)4+(P1/8.2)4+(P2/8.2)4, teniendo en cuenta como carga de referencia
para eje sencillo 6.6 Toneladas y para eje de rueda doble 8.2 toneladas, se determinan
los factores daño a utilizar para el cálculo del número de ejes equivalentes de 8.2
toneladas.
Para fines comparativos, se presentan los factores daño calculados para los buses a
máxima capacidad, para los buses vacios, y en una condición promedio, los cuales se
indican en la Tabla 8.7 a la tabla 8.9.
8-6
Tabla 8.7 Factores daño para buses a máxima capacidad
Tabla 8.8 Factores daño para buses vacíos
Tabla 8.9 Factores daño para buses a capacidad media
Teniendo en cuenta que durante las horas pico los buses se esperan que circulen a
máxima capacidad y en las horas valle, medianamente llenos, se calculó el factor daño
ponderado, considerando 5 horas pico y 6 horas valle, obteniéndose para diseño los
valores indicados en la Tabla 8.10.
Delantero Trasero
Padron 6,60 11,10 4,36
Complementario 2,81 5,83 0,29
FACTOR DAÑO PARA BUSES A MAXIMA CAPACIDAD
Peso por ejeF.DTIPO VEHICULO
Delantero Trasero
Padron 5,00 8,20 1,33
Complementario 1,80 3,40 0,04
FACTOR DAÑO PARA BUSES VACIOS
TIPO VEHICULOPeso por eje
F.D
Delantero Trasero
Padron 5,80 9,65 2,51
Complementario 2,31 4,62 0,12
FACTOR DAÑO PARA BUSES MEDIANAMENTE LLENOS
TIPO VEHICULOPeso por eje
F.D
8-7
Tabla 8.10 Factores daño a utilizar para buses del Sistema S.I.T.M
DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE EJES EQUIVALENTES DE 8.2 8.5
TONELADAS PARA PAVIMENTO FLEXIBLE
El tránsito de diseño para pavimentos asfálticos nuevos y para el dimensionamiento de
refuerzos según la metodología AASHTO 1993, se cuantifica por medio del número de
ejes equivalentes de 8,2 toneladas esperados a lo largo del periodo de diseño y para el
carril de diseño.
Para la vía, basados en el estudio de tránsito, elaborado por la firma SIETE LTDA, el
cual puede consultarse para ampliar la información, se ha determinado el número de
ejes equivalentes de 8.2 toneladas, tomando como año cero el año 2015, y a partir de él
calculas las repeticiones esperadas, tal como se indica a continuación.
Carrera 27 entre Calles 121 y 126. 8.5.1
Partiendo del estudio de tránsito, se calcula el número de ejes equivalentes de 8.2
toneladas en el carril de diseño, para periodo de 10, 7, 5 y 3 años.
Al igual que en el estudio de tránsito, se sectorizó entre la Calle 121 y 123, y el otro
tramo entre la Calle 123 a 126. El tránsito considerado, está cuantificado por carril de
circulación, de allí que no se adopte un factor de distribución de 0.5 para la vía, es
decir, cada carril actual, simula la calzada que se construirá, con la diferencia de que
TIPO VEHICULO FD lleno FD medio FD Ponderado
Padron 4,36 2,51 3,52
Complementario 0,29 0,12 0,21
FACTOR DAÑO PONDERADO
8-8
ésta tendrá dos carriles circulando en el mismo sentido, por lo que su factor de
distribución corresponde a 0.9.
Tabla 8.11 Calculo de ejes equivalentes de 8.2 toneladas en el carril de diseño Carrera 27 entre
Calles 121 y 123
Numero de Carriles por sentido: 2
Factor de Distribución por Carril: 0,9
Factor de Distribución por Sentido: 1
TOTAL
PADRONES COMPLEMENTARIOS
FD 3,52 FD 0,21 FD 1 FD 1,14 FD 3,44 FD 4,32
TPD EJES TPD EJES TPD EJES TPD EJES TPD EJES TPD EJES
2015 1,1% 192 222013 0,0% 110 7588 4,0% 110 36135 31 11609 20 22601 2 2838 465 266759
2016 1,1% 194 224326 1,1% 111 7657 4,0% 114 37449 32 11984 21 23731 2 2838 474 270650
2017 1,1% 196 226639 1,1% 112 7726 4,0% 119 39092 33 12358 22 24861 2 2838 484 274541
2018 1,1% 198 228951 1,1% 113 7795 4,0% 124 40734 34 12733 23 25991 2 2838 494 278432
2019 1,1% 200 231264 1,1% 114 7864 4,0% 129 42377 35 13107 24 27121 2 2838 504 282323
2020 1,1% 202 233577 1,1% 115 7933 4,0% 134 44019 36 13482 25 28251 2 2838 514 286215
2021 1,1% 204 235889 1,1% 116 8002 4,0% 139 45662 37 13856 26 29381 2 2838 524 290105
2022 1,1% 206 238202 1,1% 117 8071 4,0% 145 47633 38 14231 27 30511 2 2838 535 293998
2023 1,1% 208 240515 1,1% 118 8140 4,0% 151 49604 40 14980 28 31641 2 2838 547 298265
2024 1,1% 210 242827 1,1% 119 8209 4,0% 157 51575 42 15729 29 32771 2 2838 559 302531
2025 1,1% 212 245140 1,1% 120 8278 4,0% 163 53546 44 16478 30 33901 2 2838 571 306798TOTAL EJES EQUIVALENTES DE 8,2, TONELADAS EN EL CARRIL DE DISEÑO
PERIODO DE DISEÑO 10 AÑOS 3,15E+06
PERIODO DE DISEÑO 7 AÑOS 1,95E+06
PERIODO DE DISEÑO 5 AÑOS 1,37E+06
PERIODO DE DISEÑO 3 AÑOS 8,12E+05
AÑO
BUSES DEL SISTEMA CAMIONES
TPD
VEH.COMTASA
BUS C2P C2G C3EJES
EQUIVALENTESTASA TASA
8-9
Tabla 8.12 Calculo de ejes equivalentes de 8.2 toneladas en el carril de diseño Carrera 27
entre Calles 123 y 126
Para fines del diseño, se determinará un solo número de ejes equivalentes
correspondiente al tramo de mayor valor, dada la incertidumbre existente en los ajustes
de la flota vehicular del sistema integrado de transporte masivo, máxime que se tiene
proyectado un período de diseño de 10 años.
En la Tabla 8.13, se presenta el resumen del cálculo de ejes equivalentes de 8.2
toneladas, en el carril de diseño y en el período de diseño, con base en los cuales se
hará el respectivo diseño del pavimento.
Tabla 8.13 Resumen Número de ejes equivalentes de 8.2 toneladas, para la Vía.
Numero de Carriles por sentido: 2
Factor de Distribución por Carril: 0,9
Factor de Distribución por Sentido: 1
TOTAL
PADRONES COMPLEMENTARIOS
FD 3,52 FD 0,21 FD 1 FD 1,14 FD 3,44 FD 4,32
TPD EJES TPD EJES TPD EJES TPD EJES TPD EJES TPD EJES
2015 1,1% 192 222013 0,0% 110 7588 4,0% 19 6242 15 5617 13 14691 2 2838 351 252766
2016 1,1% 194 224326 1,1% 111 7657 4,0% 20 6570 16 5992 14 15821 2 2838 357 256654
2017 1,1% 196 226639 1,1% 112 7726 4,0% 21 6899 17 6366 15 16951 2 2838 363 260541
2018 1,1% 198 228951 1,1% 113 7795 4,0% 22 7227 18 6741 16 18081 2 2838 369 264428
2019 1,1% 200 231264 1,1% 114 7864 4,0% 23 7556 19 7115 17 19211 2 2838 375 268315
2020 1,1% 202 233577 1,1% 115 7933 4,0% 24 7884 20 7490 18 20341 2 2838 381 272203
2021 1,1% 204 235889 1,1% 116 8002 4,0% 25 8213 21 7864 19 21471 2 2838 387 276089
2022 1,1% 206 238202 1,1% 117 8071 4,0% 26 8541 22 8239 20 22601 2 2838 393 279977
2023 1,1% 208 240515 1,1% 118 8140 4,0% 27 8870 23 8613 21 23731 2 2838 399 283864
2024 1,1% 210 242827 1,1% 119 8209 4,0% 28 9198 24 8988 22 24861 2 2838 405 287751
2025 1,1% 212 245140 1,1% 120 8278 4,0% 29 9527 25 9362 23 25991 2 2838 411 291638
TOTAL EJES EQUIVALENTES DE 8,2, TONELADAS EN EL CARRIL DE DISEÑO
PERIODO DE DISEÑO 10 AÑOS 2,99E+06
PERIODO DE DISEÑO 7 AÑOS 1,85E+06
PERIODO DE DISEÑO 5 AÑOS 1,30E+06
PERIODO DE DISEÑO 3 AÑOS 7,70E+05
AÑO
BUSES DEL SISTEMA CAMIONES
TPD
VEH.COMTASA
BUS C2P C2G C3EJES
EQUIVALENTESTASA TASA
La Sirena 6,02 x 105 6,02 x 105 3,57 x 105 3,57 x 105 2,47 x 105 2,47 x 105 1,44 x 105 1,44 x 105
Calle 72U entre Carreras 27 y 28 1.53 x 106 9.27 x 105 6.46 x 105 3.78 x 105
Calle 72U entre Carreras 28 y 28D 2.41 x 106 1.46 x 106 1.02 x 106 5.99 x 105
Carrera 27 entre Calles 121 y 123 3.15 x 106 1.95 x 106 1.37 x 106 8.12 x 105
Carrera 27 entre Calles 123 y 126 2.99x 106 1.85 x 106 1.30 x 106 7.70 x 105
Carrera 41B entre Calles 36 y 48 6.74x 106 4.16 x 106 2.93 x 106 1.73 x 106
Carrera 41B entre Calles 48 y 54 6.30x 106 3.90 x 106 2.75 x 106 1.62 x 106
Carrera 41B entre Calles 54 y 57 5.93x 106 3.69 x 106 2.60 x 106 1.54 x 106
VIANUMERO DE EJES EQUIVALENTES 8,2 TONELADAS EN EL CARRIL DE DISEÑO
10 AÑOS 7 AÑOS 5 AÑOS 3 AÑOS
6.7x 106 4.2 x 106 2.90 x 106 1.70 x 106
2.41 x 106 1.46 x 106 1.02 x 106 6.0 x 105
3,0 x 106 1.90 x 106 1.34 x 106 8.1 x 105
La Sirena 6,02 x 105 6,02 x 105 3,57 x 105 3,57 x 105 2,47 x 105 2,47 x 105 1,44 x 105 1,44 x 105
Calle 72U entre Carreras 27 y 28 1.53 x 106 9.27 x 105 6.46 x 105 3.78 x 105
Calle 72U entre Carreras 28 y 28D 2.41 x 106 1.46 x 106 1.02 x 106 5.99 x 105
Carrera 27 entre Calles 121 y 123 3.15 x 106 1.95 x 106 1.37 x 106 8.12 x 105
Carrera 27 entre Calles 123 y 126 2.99x 106 1.85 x 106 1.30 x 106 7.70 x 105
Carrera 41B entre Calles 36 y 48 6.74x 106 4.16 x 106 2.93 x 106 1.73 x 106
Carrera 41B entre Calles 48 y 54 6.30x 106 3.90 x 106 2.75 x 106 1.62 x 106
Carrera 41B entre Calles 54 y 57 5.93x 106 3.69 x 106 2.60 x 106 1.54 x 106
VIANUMERO DE EJES EQUIVALENTES 8,2 TONELADAS EN EL CARRIL DE DISEÑO
10 AÑOS 7 AÑOS 5 AÑOS 3 AÑOS
6.7x 106 4.2 x 106 2.90 x 106 1.70 x 106
2.41 x 106 1.46 x 106 1.02 x 106 6.0 x 105
3,0 x 106 1.90 x 106 1.34 x 106 8.1 x 105
|
9-1
DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE METODO AASHTO -93 9.
INTRODUCCIÓN 9.1
El pavimento de tipo flexible, disipa a través de las capas que conforman la estructura,
los esfuerzos generados por las solicitaciones de carga, de tal forma que a nivel de
subrasante ya se hayan disipado al menos en un 90%.
Debido a lo anterior, el diseño de los espesores que conformarán la estructura de
pavimento, debe ser los mínimos posibles que garanticen que los esfuerzos a los que
estarán sometidos los diferentes materiales sean inferiores a los que ellos son capaces
de resistir. Por esta razón, para lograr vías que duren el tiempo para el cual fueron
diseñadas, no sólo se debe garantizar un buen diseño, sino una buena calidad de los
materiales utilizados en unión con un buen proceso constructivo.
Los términos de referencia especifican dentro de sus condiciones las siguientes
exigencias:
Para diseño de pavimentos flexibles nuevos
Periodo diseño 10 años
Confiabilidad 80%. Para los diseños la consultora determinó la utilización de un
nivel de confiabilidad del 90%, dada la incertidumbre en los ajustes a la flota del
Sistema de Transporte Masivo, y por tratarse de vías nuevas.
Desvío estándar So=0.49
Serviciabilidad Final: 2.5
Se deberán respetar los espesores mínimos de concreto asfáltico y base
granular recomendados por la guía AASHTO respectiva.
La determinación de espesores para satisfacer el número estructural requerido
debe realizarse siguiendo el criterio de que las capas granulares no tratadas
deben estar protegidas de tensiones verticales excesivas que les producirían
deformaciones permanentes.
9-2
Para rehabilitación de pavimentos existentes.
Para este caso según los términos de referencia, no se puede considerar diseño de
nuevas estructuras de pavimento, se debe plantear el fresado de cierto espesor de la
estructura existente máximo de 0.30m.
Según términos se solicitan periodos de diseño de 3, 5 y 7 años, por lo que las
alternativas aquí planteadas para rehabilitación corresponden a estos períodos de
diseño.
PARÁMETROS DE DISEÑO 9.2
La Metodología de la AASHTO-1993, busca determinar el número estructural necesario
para resistir el paso de un determinado tráfico representado en un número de ejes
equivalentes simples de rueda doble de 8.2 Ton, a lo largo de un período de diseño.
El método contempla además del tránsito, la serviciabilidad, la confiabilidad del diseño,
la capacidad portante de la sub-rasante, características de los materiales, el drenaje y
los efectos ambientales asociados. El método de diseño AASHTO 1993, usa
coeficientes estructurales para evaluar la resistencia de los materiales que componen
las capas de una estructura de pavimento, los cuales se obtienen a partir de
deducciones obtenidas en las experiencias del ensayo vial AASHO.
Entre Las recomendaciones de diseño de la AASHTO, están los espesores mínimos de
la carpeta asfáltica y de la base granular, dependiendo del nivel de tránsito que
soportará la estructura en el carril de diseño y en el periodo de diseño.
Dentro de los parámetros de diseño tenidos en cuenta por la Metodología AASHTO,
pueden definirse:
9-3
Tránsito 9.2.1
Cuantificado por el Número de Ejes simples de rueda doble Equivalentes de 8.2 Ton,
que se esperan circulen a lo largo de la vida útil del proyecto, y para un carril de diseño.
En la siguiente tabla, se resumen los valores de tránsito de diseño para las alternativas
de pavimento flexible.
Tabla 9.1 Resumen tránsito de diseño vías Pretroncales en Ejes equivalentes
Pérdida de Serviciabilidad 9.2.2
Es el cambio o pérdida en la calidad de servicio que la estructura de pavimento
proporciona al usuario, definido como la diferencia entre los índices de servicio inicial
(Po) y el índice de servicio final o terminal deseado (Pf). AASHTO recomienda el valor
de Po como 4.2 para pavimentos flexibles, mientras que Pf depende de las
características de la vía, con valores de 2.5 para vías de gran importancia y 1,8 para
carreteras de poco interés. METRO CALI S.A., exige un índice de serviciabilidad final
de 2.5, por lo tanto la pérdida del índice de serviciabilidad será ΔPSI de 1.7.
Confiabilidad 9.2.3
Significa la probabilidad de que el sistema estructural que conformará el pavimento,
cumpla su función y objetivo previsto dentro de la vida útil tomada, cumpliendo con los
requerimientos del tránsito y del medio ambiente; la confiabilidad se estima mediante la
desviación normal estándar (Zr) y el error estándar asociado (So).
Por requerimiento de los términos de referencia, las vías se diseñaran con un nivel de
confiabilidad del 80%, pero para las soluciones de mantenimiento que involucran solo
capas superiores, pero se trabajará con una confiabilidad del 90% para estructuras de
La Sirena 6,02 x 105 6,02 x 105 3,57 x 105 3,57 x 105 2,47 x 105 2,47 x 105 1,44 x 105 1,44 x 105
Calle 72U entre Carreras 27 y 28 1.53 x 106 9.27 x 105 6.46 x 105 3.78 x 105
Calle 72U entre Carreras 28 y 28D 2.41 x 106 1.46 x 106 1.02 x 106 5.99 x 105
Carrera 27 entre Calles 121 y 123 3.15 x 106 1.95 x 106 1.37 x 106 8.12 x 105
Carrera 27 entre Calles 123 y 126 2.99x 106 1.85 x 106 1.30 x 106 7.70 x 105
Carrera 41B entre Calles 36 y 48 6.74x 106 4.16 x 106 2.93 x 106 1.73 x 106
Carrera 41B entre Calles 48 y 54 6.30x 106 3.90 x 106 2.75 x 106 1.62 x 106
Carrera 41B entre Calles 54 y 57 5.93x 106 3.69 x 106 2.60 x 106 1.54 x 106
6.7x 106 4.2 x 106 2.90 x 106 1.70 x 106
2.41 x 106 1.46 x 106 1.02 x 106 6.0 x 105
3,0 x 106 1.90 x 106 1.34 x 106 8.1 x 105
VIANUMERO DE EJES EQUIVALENTES 8,2 TONELADAS EN EL CARRIL DE DISEÑO
10 AÑOS 7 AÑOS 5 AÑOS 3 AÑOS
La Sirena 6,02 x 105 6,02 x 105 3,57 x 105 3,57 x 105 2,47 x 105 2,47 x 105 1,44 x 105 1,44 x 105
Calle 72U entre Carreras 27 y 28 1.53 x 106 9.27 x 105 6.46 x 105 3.78 x 105
Calle 72U entre Carreras 28 y 28D 2.41 x 106 1.46 x 106 1.02 x 106 5.99 x 105
Carrera 27 entre Calles 121 y 123 3.15 x 106 1.95 x 106 1.37 x 106 8.12 x 105
Carrera 27 entre Calles 123 y 126 2.99x 106 1.85 x 106 1.30 x 106 7.70 x 105
Carrera 41B entre Calles 36 y 48 6.74x 106 4.16 x 106 2.93 x 106 1.73 x 106
Carrera 41B entre Calles 48 y 54 6.30x 106 3.90 x 106 2.75 x 106 1.62 x 106
Carrera 41B entre Calles 54 y 57 5.93x 106 3.69 x 106 2.60 x 106 1.54 x 106
6.7x 106 4.2 x 106 2.90 x 106 1.70 x 106
2.41 x 106 1.46 x 106 1.02 x 106 6.0 x 105
3,0 x 106 1.90 x 106 1.34 x 106 8.1 x 105
VIANUMERO DE EJES EQUIVALENTES 8,2 TONELADAS EN EL CARRIL DE DISEÑO
10 AÑOS 7 AÑOS 5 AÑOS 3 AÑOS
9-4
pavimento nuevo. Si se utilizaran niveles de confiabilidad del 90% para las soluciones
de mantenimiento, no se podría cumplir con el requerimiento de intervenciones
superficiales de cajeos de 30.0 cms, por lo que se diseñará con una confiabilidad del
80% por restricciones de cambio de rasante e intervenciones de redes de servicios
públicos.
Las vías se diseñaran para un nivel de confianza del 80 %, en donde se tasaría:
Zr = 0.841
Para un nivel de confianza del 90%, Zr = 1.282
So = 0.49 Sin Análisis de confiabilidad en la estimación del tránsito
El nivel de confiabilidad depende de la importancia de la vía, a mayor importancia se
requiere un nivel de confiabilidad mayor. El valor del error estándar asociado se asume
en 0.44 cuando en la estimación del tránsito se consideró la confiabilidad, y 0.49
cuando no se ha considerado la confiabilidad en la estimación de dicha variable.
Caracterización de los materiales 9.2.4
Subrasante 9.2.4.1
La resistencia de la sub-rasante se cuantifica por medio del módulo resiliente, que es
cuantificado mediante pruebas tri-axiales o a través de correlaciones con el valor del
CBR; para este proyecto se estimará por medio del valor del CBR de diseño. Cuando
los suelos son de muy baja capacidad de soporte siempre es recomendable hacer un
mejoramiento del suelo de subrasante, o utilizar geosintéticos que ayuden a darle una
mejor capacidad de soporte al suelo.
A continuación se presenta el resumen de los valores de CBR de diseño obtenidos para
el corredor de las pretroncales a diseñar.
9-5
Tabla 9.2 Tabla resumen CBR de diseño corredores Pretroncales
Como puede observarse, la capacidad de soporte del suelo es baja con valores
fluctuando entre 1.4 y 2.3%.
Para la determinación del Módulo Resiliente, se partió de las dos siguientes
correlaciones
MR = 1500 CBR para CBR inferior a 10%
Y la propuesta por la AASHTO-2002 se tiene
MR= 2555(CBR)0.64
Donde CBR en %
MR en psi.
Partiendo de estas dos correlaciones se calcularon los módulos resilientes y se obtuvo
para diseño un módulo resiliente promedio, tal como se indica en la siguiente tabla:
Tabla 9.3 Valores de CBR de diseño para las diferentes Pretroncales
VIACBR diseño
(%)Descripción
La Sirena 2,9 Pavimento nuevo a construir
Calle 72U entre Carreras 27 y 28D 2,2 Pavimento nuevo a construir
Calle 72U entre Carreras 28D y 27 2,6 Mejoramiento via existente
Carrera 27 entre Calles 121 y 126 2,3 Pavimento nuevo a construir
Carrera 27 entre Calles 126 y 121 1,4 Mejoramiento via existente
Carrera 41B entre Calles 57 Y 36 2,8 Mejoramiento via existente
Carrera 41B entre Calles 36 Y 57 2,8 Mejoramiento via existente
Via a Polvorines 3,1 Pavimento nuevo a construir
Calle 84 entre Carreras 26C y Transversal 103 2,5 Carril nuevo a construir
VIACBR diseño
(%)Descripción
La Sirena 2,9 Pavimento nuevo a construir
Calle 72U entre Carreras 27 y 28D 2,2 Pavimento nuevo a construir
Calle 72U entre Carreras 28D y 27 2,6 Mejoramiento via existente
Carrera 27 entre Calles 121 y 126 2,3 Pavimento nuevo a construir
Carrera 27 entre Calles 126 y 121 1,4 Mejoramiento via existente
Carrera 41B entre Calles 57 Y 36 2,8 Mejoramiento via existente
Carrera 41B entre Calles 36 Y 57 2,8 Mejoramiento via existente
Via a Polvorines 3,1 Pavimento nuevo a construir
Calle 84 entre Carreras 26C y Transversal 103 2,5 Carril nuevo a construir
VIACBR diseño
(%)
MR 1500
CBR (psi)
MR AASHTO-
2002 (psi)
PROMEDIO
(psi)
La Sirena 2,9 4350 5050 4700
Calle 72U entre Carreras 27 y 28D 2,2 3300 4232 3766
Calle 72U entre Carreras 28D y 27 2,6 3900 4709 4305
Carrera 27 entre Calles 121 y 126 2,3 3450 4354 3902
Carrera 27 entre Calles 126 y 121 1,4 2100 3169 2634
Carrera 41B entre Calles 57 Y 36 2,8 4200 4938 4569
Carrera 41B entre Calles 36 Y 57 2,8 4200 4938 4569
Via a Polvorines 3,1 4650 5271 4960
Calle 84 entre Carreras 26C y Transversal 103 2,5 3750 4593 4171
MODULOS RESILIENTES (psi)
VIACBR diseño
(%)
MR 1500
CBR (psi)
MR AASHTO-
2002 (psi)
PROMEDIO
(psi)
La Sirena 2,9 4350 5050 4700
Calle 72U entre Carreras 27 y 28D 2,2 3300 4232 3766
Calle 72U entre Carreras 28D y 27 2,6 3900 4709 4305
Carrera 27 entre Calles 121 y 126 2,3 3450 4354 3902
Carrera 27 entre Calles 126 y 121 1,4 2100 3169 2634
Carrera 41B entre Calles 57 Y 36 2,8 4200 4938 4569
Carrera 41B entre Calles 36 Y 57 2,8 4200 4938 4569
Via a Polvorines 3,1 4650 5271 4960
Calle 84 entre Carreras 26C y Transversal 103 2,5 3750 4593 4171
MODULOS RESILIENTES (psi)
9-6
Subbase granular 9.2.4.2
Para la estimación del coeficiente de aporte estructural de la subbase granular, se
tendrá en cuenta la condición mínima de CBR exigida por las especificaciones de
construcción del Instituto Nacional de Vías en su artículo INV 300 – 07, en donde se
declara que para vías con tránsito pesado el valor del CBR para este tipo de material
debe ser mayor o igual que 30%. Así, utilizando la figura siguiente que relaciona las
características mecánicas de los materiales clasificado como subbase granular con el
coeficiente de aporte estructural, se obtiene un valor de a3 de 0.11/pulg para esta clase
de material, sin embargo conociendo la similitud de las subbases granulares con las
bases granulares, y que obtienen CBRs muy superiores a 30%, se adoptará para
pavimento nuevo, un valor de coeficiente de aporte estructural de 0.12.
Es importante recalcar que las características del material para subbase granular, se
deben de regir por el cumplimiento de las especificaciones exigidas por el Instituto
Nacional de Vías, en su artículo INV 300 e INV 320.
Figura 9.1. Abaco para la determinación del Coeficiente de Aporte Estructural de Subbase
Granulares
Fuente: Guía de diseño de pavimentos AASHTO, 1993.
9-7
Base Granular 9.2.4.3
Para la estimación del coeficiente de aporte estructural de la base granular, se tendrá
en cuenta la condición mínima de CBR exigida por las especificaciones de construcción
del Instituto Nacional de Vías en su artículo INV 300 – 07, en donde se especifica que
para vías con tránsito pesado, el valor del CBR para este tipo de material debe ser
mayor o igual que 100%.
Así, utilizando la figura siguiente que relaciona las características mecánicas de los
materiales clasificados como base granular con el coeficiente de aporte estructural, se
obtiene un valor de a2 de 0.14/pulg para esta clase de material. Es importante recalcar
que las características del material para base granular, se deben regir por el
cumplimiento de las especificaciones exigidas por el Instituto Nacional de Vías –
Normas I.N.V en su artículo INV 300 e INV 330.
Figura 9.2 Abaco para la determinación del Coeficiente de Aporte Estructural de Base Granulares
Fuente: Guía de diseño de pavimentos AASHTO, 1993.
9-8
El aporte estructural se obtiene al igual que la subrasante, por medio de los módulos
resilientes, a través de pruebas tri-axiales dinámicas, o por medio de correlaciones con
ensayos como el CBR.
Para el caso de la base granular, el aporte estructural, se obtiene usando los
nomogramas de la AASHTO, por medio del valor mínimo de resistencia recomendado
por las especificaciones del INVIAS, que corresponde a un valor de CBR de 80%. Para
los diseños se parte de un CBR de 100%, obteniendo un coeficiente estructural de 0.14
aproximadamente.
Para la sub-base granular, el aporte estructural se obtiene en forma similar a la base
granular, mediante el uso de los nomogramas de la AASHTO, por medio del valor
mínimo de resistencia recomendado por las especificaciones del INVIAS, que
corresponde a un valor de CBR de 20%. Para este proyecto, se consideró un CBR de
30%, obteniéndose un coeficiente estructural de 0.12 aproximadamente.
Capa Asfáltica 9.2.4.4
El coeficiente de aporte estructural de la capa asfáltica, se obtuvo de las
recomendaciones dadas en el Manual de diseño de Pavimentos para altos y medios
volúmenes de tránsito, en el cual se han establecido unos coeficientes estructurales
para los diferentes materiales, teniendo en cuenta las características mecánicas de
dichos materiales obtenidas en diferentes investigaciones realizadas en el país, y las
recomendaciones establecidas para estos parámetros por el método AASHTO.
Para la temperatura media del Aire, TMAP de Cali, que se encuentra en el rango entre
20 Y 30oC, se establece un coeficiente para la mezcla densa en caliente de ai= 0.30.
Dado que la exigencia de METRO CALI S.A, es no tener cajeos superiores a 30cms, se
hace necesario considerar asfaltos de alto módulo, cuyo coeficiente de aporte de
9-9
acuerdo con la planta productora de este tipo de mezclas en la ciudad de Cali, es de ai=
0.50.
Condiciones de Drenaje 9.2.5
El método de diseño AASHTO 93 tiene en cuenta la influencia del agua en la
resistencia y potencial expansivo de la subrasante, así como en la resistencia de las
capas granulares de la estructura de pavimento mediante la modificación de los
coeficientes estructurales de cada una de estas capas. Estos factores son una medida
de la calidad del drenaje, el cual se establece por medio del tiempo de permanencia del
agua en la estructura del pavimento. La siguiente tabla relaciona el tiempo de
evacuación de agua, con la calidad de drenaje de la estructura.
Tabla 9.4 Evaluación de la calidad del drenaje según el tiempo de evacuación del agua
TIEMPO DE
EVACUACION CALIDAD DEL DRENAJE
2 horas Excelente
1 dia Bueno
1 semana Aceptable
1 mes Pobre
No drena Muy pobre
Fuente: Guía de diseño de pavimentos AASHTO, 1993.
Teniendo en cuenta que en el área urbana de la ciudad, la época de precipitaciones
máximas en el año va del mes de abril al mes de junio de acuerdo a la información
climática recopilada del IDEAM, lo que equivale a que de los 12 meses del año 3 meses
(25% del año) presenta niveles importantes de lluvia. De esta forma, Considerando la
calidad de drenaje aceptable para la vía como condición critica y 25% de tiempo en el
año en que la estructura estaría cerca a niveles de humedad próximos a la saturación,
según la siguiente tabla se recomienda tomar valores de coeficientes de mi entre 1.00 a
9-10
0.80, para lo cual se tomara 1.00 para las características de infraestructura de drenaje
para la vía.
Tabla 9.5. Valores recomendados para coeficientes de drenaje mi en capas granulares
Fuente: Guía de diseño de pavimentos AASHTO, 1993.
DETERMINACION DE ESPESORES DE LA ESTRUCTURA 9.3
A continuación se presenta la expresión de cálculo de la AASHTO para determinar los
números estructurales requeridos, y los parámetros respectivos de diseño del método,
tal como fueron definidos en los numerales previos.
07.8)MR(Log32.2
)1SN(
10944.0
5.12.4
PSILog
2.0)1SN(Log36.9SoZr)N(Log
19.5
N = variable según la vía (Numero de ejes equivalentes de diseño).
Zr = 0.841 (Desviación normal estándar para confiabilidad del 80%).
Zr = 1.282 (Desviación normal estándar para confiabilidad del 90%).
So = 0,49 (Error estándar con errores en la estimación del tránsito).
ΔPSI = 1.7 (Perdida del índice de serviciabilidad).
De acuerdo a los valores obtenidos de los diferentes parámetros y variables de diseño,
se despeja de la ecuación de la AASHTO el número estructural requerido (Sn),
<1% 1-5% 5-25% >25%
Excelente 1.4-1.35 1.35-1.30 1.30-0.20 1.2
Bueno 1.35-1.25 1.25-1.15 1.15-1.00 1.00
Aceptable 1.25-1.15 1.15-1.05 1.00-0.80 0.80
Pobre 1.15-1.05 1.08-0.80 0.80-0.60 0.60
Muy Pobre 1.05-0.95 0.95-0.75 0.75-0.40 0.40
CALIDAD DEL
DRENAJE
% niveles de humedad cercanos a saturación
9-11
mediante iteraciones sucesivas, obteniéndose los siguientes números estructurales
para este corredor vial
Se desea seleccionar un conjunto de espesores de las capas con los materiales
mencionados, que proporcionen una capacidad estructural que sea acorde con la
capacidad estructural requerida de acuerdo a los parámetros de diseño antes
mencionados.
Carrera 27 entre Calles 121 y 126 9.3.1
La Carrera 27 al igual que la Calle 72U, presenta una calzada en afirmado y otra
pavimentada, por lo cual su análisis se hará de manera independiente.
Carrera 27 entre Calles 126 y 121 Alternativa con Asfalto Normalizado 9.3.1.1
Esta vía se encuentra pavimentada, por lo que se plantea solución de mantenimiento
consistente en intervenir solo las capas superiores. La deflexión medida con viga
Benkelman para este corredor, muestra un pavimento con una deflexión elevada,
indicando un requerimiento de refuerzo estructural, y una estructura que ya requiere de
una rehabilitación.
Para este corredor se encontró una estructura de pavimento conformada por una capa
asfáltica de espesor variable entre 8 y 12 cms, apoyada sobre una base granular de 20
cms, y posteriormente un relleno de espesor representativo de 50 cms, apoyada suelo
de una capacidad de soporte muy baja correspondiente a 1.4% en condiciones de
saturación. En las siguientes tablas y figuras se muestran los diseños de las
alternativas de intervención para 7, 5 y 3 años según lo determinado en los pliegos de
condiciones, para la alternativa de mezcla densa en caliente con asfalto normalizado,
pero dado que se requieren cajeos superiores a 30 cms, valor máximo permitido por
METRO CALI, se presentará la evaluación de laternativas con asfalto modificado para
disminuir profundidad de intervención.
9-12
Tabla 9.6 Determinación de espesores para Carrera 27 entre calles 126 y 121 Alternativa asfalto
normalizado periodo 7 años.
Tabla 9.7 Chequeo esfuerzos y deformaciones para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 periodo
7años
Número de ejes equivalentes de 8,2 Ton 1,90E+06 PARA PERIODO DISEÑO 7AÑOS
Indice de Serviciabilidad inicial Po 4,2
Indice de Serviciabilidad final Pf 2,5
Pérdida de Serviciabilidad 1,7
Confiabilidad del diseño R(%) 80
Error o desviación estándar So 0,49
Parámetro estadístico Zr -0,841
CBR de diseño subrasante 1,4
Módulo resiliente de la subrasante (psi) 2634
MDC-2 nueva 17 6,69 0,30 1,0 2,01
Base granular nueva 30 11,81 0,14 1,0 1,65
Remanente 40 15,75 0,10 1,0 1,57
Subrasante
ESPESOR TOTAL 87
5,24 5,24 1,00
Coeficiente
estructural ai
Coeficiente
de drenaje mi
PERIODO
DISEÑO 7
AÑOS
NUMERO ESTRUCTURAL
ALTERN. ESTRUCTURA
CARACTERIZACION Número
estructural
Sn de la
alternativa
Número
estructural Sn
requerido
Factor de
seguridadESPESOR
(cms)
ESPESOR
(Pulg)
PERIODO DE DISEÑO 7 AÑOS
N de diseño: 1,90E+06 ejes equivalentes de 8,2 toneladas %Vb 10,7
CARPETA
ASFALTICA
CARPETA
ASFALTICA
e t s z e z e t s z e z
MDC-2 nueva 17 13000 0,35
Base granular nueva 30 1146 0,40 Fatiga 1,3
Remanente 40 427 0,45 Ahuellamiento 2,3
Subrasante 140 0,5 Deformación 1,0
SECTOR ESTRUCTURA
CARACTERIZACIONESFUERZOS ACTUANTES
SHELL
ESFUERZOS ADMISIBLES
FACTOR DE SEGURIDADESPESOR
(cms)
E
(Kg/cm²)m
SUBRASANTE SUBRASANTE
5,25E-041 3,50E-04 0,08 5,14E-04 4,72E-04 0,18
9-13
Figura 9.3 Estructura de pavimento diseñada Carrera 27 entre Calles 126 y 121 con asfalto
normalizado Periodo 7 años
Tabla 9.8 Determinación de espesores para Carrera 27 entre calles 126 y 121 Asfalto Normalizado
periodo 5 años.
Carpeta asfáltica 17 cms
Base granular tipo INVIAS e = 30cms
Material remanente e min= 40 cms
Número de ejes equivalentes de 8,2 Ton 1,34E+06 PARA PERIODO DISEÑO 5 AÑOS
Indice de Serviciabilidad inicial Po 4,2
Indice de Serviciabilidad final Pf 2,5
Pérdida de Serviciabilidad 1,7
Confiabilidad del diseño R(%) 80
Error o desviación estándar So 0,49
Parámetro estadístico Zr -0,841
CBR de diseño subrasante 1,4
Módulo resiliente de la subrasante (psi) 2634
MDC-2 nueva 15 5,91 0,30 1,0 1,77
Base granular nueva 30 11,81 0,14 1,0 1,65
Remanente 40 15,75 0,10 1,0 1,57
Subrasante
ESPESOR TOTAL 85
5,00 4,99 1,00
Coeficiente
estructural ai
Coeficiente
de drenaje mi
PERIODO
DISEÑO 7
AÑOS
NUMERO ESTRUCTURAL
ALTERN. ESTRUCTURA
CARACTERIZACION Número
estructural
Sn de la
alternativa
Número
estructural Sn
requerido
Factor de
seguridadESPESOR
(cms)
ESPESOR
(Pulg)
9-14
Tabla 9.9 Chequeo esfuerzos y deformaciones para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 Asfalto
Normalizado, periodo 5 años
Figura 9.4 Estructura de pavimento diseñada Carrera 27 entre Calles 126 y 121 Asfalto
Normalizado, Periodo 5 años
PERIODO DE DISEÑO 5 AÑOS
N de diseño: 1,34E+06 ejes equivalentes de 8,2 toneladas %Vb 10,7
CARPETA
ASFALTICA
CARPETA
ASFALTICA
e t s z e z e t s z e z
MDC-2 nueva 15 13000 0,35
Base granular nueva 30 1146 0,40 Fatiga 1,3
Remanente 40 427 0,45 Ahuellamiento 2,3
Subrasante 140 0,5 Deformación 1,0
SECTOR ESTRUCTURA
CARACTERIZACIONESFUERZOS ACTUANTES
SHELL
ESFUERZOS ADMISIBLES
FACTOR DE SEGURIDADESPESOR
(cms)
E
(Kg/cm²)m
SUBRASANTE SUBRASANTE
5,73E-041 4,01E-04 0,08 5,60E-04 5,06E-04 0,19
Carpeta asfáltica 15 cms
Base granular tipo INVIAS e = 30cms
Material remanente e min= 40 cms
9-15
Tabla 9.10 Determinación de espesores para Carrera 27 entre calles 126 y 121 Asfalto
Normalizado, periodo 3 años.
Tabla 9.11 Chequeo esfuerzos y deformaciones para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 Asfalto
Normalizado, periodo 3 años
Número de ejes equivalentes de 8,2 Ton 8,10E+05 PARA PERIODO DISEÑO 3 AÑOS
Indice de Serviciabilidad inicial Po 4,2
Indice de Serviciabilidad final Pf 2,5
Pérdida de Serviciabilidad 1,7
Confiabilidad del diseño R(%) 80
Error o desviación estándar So 0,49
Parámetro estadístico Zr -0,841
CBR de diseño subrasante 1,4
Módulo resiliente de la subrasante (psi) 2634
MDC-2 nueva 12 4,72 0,30 1,0 1,42
Base granular nueva 30 11,81 0,14 1,0 1,65
Remanente 40 15,75 0,10 1,0 1,57
Subrasante
ESPESOR TOTAL 82
4,65 4,64 1,00
Coeficiente
estructural ai
Coeficiente
de drenaje mi
PERIODO
DISEÑO 3
AÑOS
NUMERO ESTRUCTURAL
ALTERN. ESTRUCTURA
CARACTERIZACION Número
estructural
Sn de la
alternativa
Número
estructural Sn
requerido
Factor de
seguridadESPESOR
(cms)
ESPESOR
(Pulg)
PERIODO DE DISEÑO 3AÑOS
N de diseño: 8,10E+05 ejes equivalentes de 8,2 toneladas %Vb 10,7
CARPETA
ASFALTICA
CARPETA
ASFALTICA
e t s z e z e t s z e z
MDC-2 nueva 12 13000 0,35
Base granular nueva 30 1146 0,40 Fatiga 1,2
Remanente 40 427 0,45 Ahuellamiento 2,1
Subrasante 140 0,5 Deformación 1,0
SECTOR ESTRUCTURA
CARACTERIZACIONESFUERZOS ACTUANTES
SHELL
ESFUERZOS ADMISIBLES
FACTOR DE SEGURIDADESPESOR
(cms)
E
(Kg/cm²)m
SUBRASANTE SUBRASANTE
6,50E-041 4,86E-04 0,09 6,38E-04 5,59E-04 0,19
9-16
Figura 9.5 Estructura de pavimento diseñada Carrera 27 entre Calles 126 y 121 Periodo 3 años
Carrera 27 entre Calles 126 y 121 Alternativa con Asfalto Modificado 9.3.1.2
Dado que las estructuras anteriores para los períodos de diseño de 7 y 5 años, superan
los 30 cms, establecidos como máximo para intervención se hace necesario evaluar
alternativas con asfaltos de alto módulo, las cuales se indican a continuación.
Tabla 9.12 Determinación de espesores para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 con asfalto
modificado periodo 7 años
Carpeta asfáltica 12 cms
Base granular tipo INVIAS e = 30cms
Material remanente e min= 40 cms
Número de ejes equivalentes de 8,2 Ton 1,90E+06 PARA PERIODO DISEÑO 7AÑOS
Indice de Serviciabilidad inicial Po 4,2
Indice de Serviciabilidad final Pf 2,5
Pérdida de Serviciabilidad 1,7
Confiabilidad del diseño R(%) 80
Error o desviación estándar So 0,49
Parámetro estadístico Zr -0,841
CBR de diseño subrasante 1,4
Módulo resiliente de la subrasante (psi) 2634
MDC-2 con asfalto modificado 14 5,51 0,50 1,0 2,76
Base granular existente 20 7,87 0,12 1,0 0,94
Remanente 40 15,75 0,10 1,0 1,57
Subrasante
ESPESOR TOTAL 74
5,28 5,24 1,01
Coeficiente
estructural ai
Coeficiente
de drenaje mi
PERIODO
DISEÑO 7
AÑOS
NUMERO ESTRUCTURAL
ALTERN. ESTRUCTURA
CARACTERIZACION Número
estructural
Sn de la
alternativa
Número
estructural Sn
requerido
Factor de
seguridadESPESOR
(cms)
ESPESOR
(Pulg)
9-17
Tabla 9.13 Chequeo esfuerzos y deformaciones para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 con asfalto
modificado periodo 7 años
Figura 9.6 Estructura de pavimento Carrera 27 entre Calles 126 y 121 con asfalto modificado
periodo 7 años
N de diseño: 1,90E+06 ejes equivalentes de 8,2 toneladas %Vb 10,7
CARPETA
ASFALTICA
CARPETA
ASFALTICA
e t s z e z e t s z e z
MDC-2 con asfalto modificado 14 68000 0,35
Base granular existente 20 954 0,40 Fatiga 1,4
Remanente 40 427 0,45 Ahuellamiento 2,3
Subrasante 140 0,5 Deformación 1,1
SECTOR ESTRUCTURA
CARACTERIZACIONESFUERZOS ACTUANTES
SHELL
ESFUERZOS ADMISIBLES
FACTOR DE SEGURIDADESPESOR
(cms)
E
(Kg/cm²)m
SUBRASANTE SUBRASANTE
5,25E-041 1,83E-04 0,08 4,78E-04 2,60E-04 0,18
Base granular remanente e = 20 cms
Material remanente e min= 40 cms
Carpeta asfáltica nueva con asfalto
modificado 14 cms
9-18
Tabla 9.14 Determinación de espesores para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 asfalto modificado
periodo 5 años
Tabla 9.15 Chequeo esfuerzos y deformaciones para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 asfalto
modificado periodo 5 años
Número de ejes equivalentes de 8,2 Ton 1,34E+06 PARA PERIODO DISEÑO 5 AÑOS
Indice de Serviciabilidad inicial Po 4,2
Indice de Serviciabilidad final Pf 2,5
Pérdida de Serviciabilidad 1,7
Confiabilidad del diseño R(%) 80
Error o desviación estándar So 0,49
Parámetro estadístico Zr -0,841
CBR de diseño subrasante 1,4
Módulo resiliente de la subrasante (psi) 2634
MDC-2 con asfalto modificado 13 5,12 0,50 1,0 2,56
Base granular existente 20 7,87 0,12 1,0 0,94
Remanente 40 15,75 0,10 1,0 1,57
Subrasante
ESPESOR TOTAL 73
5,08 4,99 1,02
Coeficiente
estructural ai
Coeficiente
de drenaje mi
PERIODO
DISEÑO 5
AÑOS
NUMERO ESTRUCTURAL
ALTERN. ESTRUCTURA
CARACTERIZACION Número
estructural
Sn de la
alternativa
Número
estructural Sn
requerido
Factor de
seguridadESPESOR
(cms)
ESPESOR
(Pulg)
N de diseño: 1,34E+06 ejes equivalentes de 8,2 toneladas %Vb 10,7
CARPETA
ASFALTICA
CARPETA
ASFALTICA
e t s z e z e t s z e z
MDC-2 con asfalto modificado 13 68000 0,35
Base granular existente 20 954 0,40 Fatiga 1,4
Remanente 40 427 0,45 Ahuellamiento 2,1
Subrasante 140 0,5 Deformación 1,1
SECTOR ESTRUCTURA
CARACTERIZACIONESFUERZOS ACTUANTES
SHELL
ESFUERZOS ADMISIBLES
FACTOR DE SEGURIDADESPESOR
(cms)
E
(Kg/cm²)m
SUBRASANTE SUBRASANTE
5,73E-041 1,99E-04 0,09 5,20E-04 2,79E-04 0,19
9-19
Figura 9.7 Estructura de pavimento diseñada Carrera 27 entre Calles 126 y 121 asfalto modificado
periodo 5 años
Tabla 9.16 Determinación de espesores para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 Asfalto modificado
periodo 3 años
Base granular remanente e = 20 cms
Material remanente e min= 40 cms
Carpeta asfáltica nueva con asfalto
modificado 13 cms
Número de ejes equivalentes de 8,2 Ton 8,10E+05 PARA PERIODO DISEÑO 3 AÑOS
Indice de Serviciabilidad inicial Po 4,2
Indice de Serviciabilidad final Pf 2,5
Pérdida de Serviciabilidad 1,7
Confiabilidad del diseño R(%) 80
Error o desviación estándar So 0,49
Parámetro estadístico Zr -0,841
CBR de diseño subrasante 1,4
Módulo resiliente de la subrasante (psi) 2634
MDC-2 con asfalto modificado 11 4,33 0,50 1,0 2,17
Base granular existente 20 7,87 0,12 1,0 0,94
Remanente 40 15,75 0,10 1,0 1,57
Subrasante
ESPESOR TOTAL 71
4,69 4,64 1,01
Coeficiente
estructural ai
Coeficiente
de drenaje mi
PERIODO
DISEÑO 3
AÑOS
NUMERO ESTRUCTURAL
ALTERN. ESTRUCTURA
CARACTERIZACION Número
estructural
Sn de la
alternativa
Número
estructural Sn
requerido
Factor de
seguridadESPESOR
(cms)
ESPESOR
(Pulg)
9-20
Tabla 9.17 Chequeo esfuerzos y deformaciones para Carrera 27 entre Calles 126 y 121 Asfalto
modificado periodo 3 años
Figura 9.8 Estructura de pavimento diseñada Carrera 27 entre Calles 126 y 121 Asfalto modificado
periodo 3 años
N de diseño: 8,10E+05 ejes equivalentes de 8,2 toneladas %Vb 10,7
CARPETA
ASFALTICA
CARPETA
ASFALTICA
e t s z e z e t s z e z
MDC-2 con asfalto modificado 11 68000 0,35
Base granular existente 20 954 0,40 Fatiga 1,3
Remanente 40 427 0,45 Ahuellamiento 1,9
Subrasante 140 0,5 Deformación 1,0
SECTOR ESTRUCTURA
CARACTERIZACIONESFUERZOS ACTUANTES
SHELL
ESFUERZOS ADMISIBLES
FACTOR DE SEGURIDADESPESOR
(cms)
E
(Kg/cm²)m
SUBRASANTE SUBRASANTE
6,50E-041 2,38E-04 0,10 6,20E-04 3,08E-04 0,19
Base granular remanente e = 20 cms
Material remanente e min= 40 cms
Carpeta asfáltica nueva con asfalto
modificado 11 cms
9-21
Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Tramo en afirmado 9.3.1.3
Este corredor vial se encuentra en afirmado, cuyo espesor característico corresponde a
40 cms, contaminado con materiales de desechos de construcción, por tanto debe ser
retirado. Adicionalmente de acuerdo a la rasante de la via, se requiere bajar el nivel
actual de rodadura en afirmado, por lo que este material debe ser cajeado y retirado. El
suelo de apoyo de la futura estructura de pavimento, es de baja capacidad de soporte,
por lo que se requiere de espesores significativos para la estructura.
Teniendo en cuenta las consideraciones de los capítulos anteriores, y la definición de
las diferentes variables, en las siguientes tablas se indica el cálculo por la metodología
AASHTO, verificando esfuerzos y deformaciones máximas.
Tabla 9.18 Determinación de espesores para Carrera 27 entre calles 121 y 126 periodo 10 años.
Número de ejes equivalentes de 8,2 Ton 3,00E+06 PARA PERIODO DISEÑO 10 AÑOS
Indice de Serviciabilidad inicial Po 4,2
Indice de Serviciabilidad final Pf 2,5
Pérdida de Serviciabilidad 1,7
Confiabilidad del diseño R(%) 90
Error o desviación estándar So 0,49
Parámetro estadístico Zr -1,282
CBR de diseño subrasante 2,3
Módulo resiliente de la subrasante (psi) 3902
MDC-2 nueva 13 5,12 0,30 1,0 1,54
Base granular nueva 30 11,81 0,14 1,0 1,65
Subbase granular nueva 45 17,72 0,12 1,0 2,13
Subrasante
ESPESOR TOTAL 88
5,31 5,27 1,01
Coeficiente
estructural ai
Coeficiente
de drenaje mi
PERIODO
DISEÑO
10 AÑOS
NUMERO ESTRUCTURAL
ALTERN. ESTRUCTURA
CARACTERIZACION Número
estructural
Sn de la
alternativa
Número
estructural Sn
requerido
Factor de
seguridadESPESOR
(cms)
ESPESOR
(Pulg)
9-22
Tabla 9.19 Chequeo esfuerzos y deformaciones para Carrera 27 entre Calles 121 y 126 periodo 10
años
Figura 9.9 Estructura de pavimento diseñada Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Periodo 10 años
La anterior alternativa también puede evaluarse con el uso de geomallas biaxiales
coextruidas para reducir el espesor del material granular, para lo cual se obtiene el
diseño indicado en la siguiente figura, y cuyo soporte técnico se presenta en el anexo
No.3 correspondiente a memorias de cálculo con geomalla.
PERIODO DE DISEÑO 10 AÑOS
N de diseño: 3,00E+06 ejes equivalentes de 8,2 toneladas %Vb 10,7
CARPETA
ASFALTICA
CARPETA
ASFALTICA
e t s z e z e t s z e z
MDC-2 nueva 13 13000 0,35
Base granular nueva 30 1988 0,40 Fatiga 1,2
Subbase granular nueva 45 741 0,45 Ahuellamiento 3,2
Subrasante 230 0,5 Deformación 1,3
SECTOR ESTRUCTURA
CARACTERIZACIONESFUERZOS ACTUANTES
SHELL
ESFUERZOS ADMISIBLES
FACTOR DE SEGURIDADESPESOR
(cms)
E
(Kg/cm²)m
SUBRASANTE SUBRASANTE
4,69E-041 3,49E-04 0,09 3,69E-04 4,30E-04 0,29
Carpeta asfáltica 13 cms
Base granular tipo INVIAS e = 30 cms
Subbase granular tipo INVIAS e = 45 cms
Geotextil Tejido Pavco T2400 o similar
9-23
Figura 9.10 Estructura de pavimento diseñada Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Periodo 10 años
alternativa con geomalla
El resumen de las diferentes alternativas de pavimento evaluadas, se presentan en la
Tabla 9.20, para el caso de construcción de pavimento nuevo y en la Tabla 9.21 para el
caso de mantenimiento vial.
Tabla 9.20 Resumen estructuras de pavimento propuestas para construcción pavimento nuevo.
Tabla 9.21 Resumen estructuras de pavimento propuestas para mantenimiento de pavimentos.
Carpeta asfáltica 13 cms
Base granular tipo INVIAS e = 25 cms
Geomalla biaxial coextruida Pavco 2020 o similar
Subbase granular tipo INVIAS e = 30 cms
Geotextil Tejido Pavco T2400 o similarALTERNATIVAS
MDC-2
(CMS)
BASE GRANULAR
(CMS)
SUB-BASE
(CMS)
GEOMALLA
BIAXIAL
Pavco 2020
o similar
GEOTEXTIL
TEJIDO
T2400 o
similar
PERIODO
DISEÑO
1 10 25 30 NO SI 10 AÑOS
2 10 20 25 SI SI 10 AÑOS
ALTERNATIVASMDC-2
(CMS)
BASE GRANULAR
(CMS)
SUB-BASE
(CMS)
GEOMALLA
BIAXIAL
Pavco 2020
o similar
GEOTEXTIL
TEJIDO
T2400 o
similar
PERIODO
DISEÑO
1 12 30 45 NO SI 10 AÑOS
2 12 25 35 SI SI 10 AÑOS
ALTERNATIVASMDC-2
(CMS)
BASE GRANULAR
(CMS)
SUB-BASE
(CMS)
GEOMALLA
BIAXIAL
Pavco 2020
o similar
GEOTEXTIL
TEJIDO
T2400 o
similar
PERIODO
DISEÑO
1 13 30 45 NO SI 10 AÑOS
2 13 25 30 SI SI 10 AÑOS
VIA LA SIRENA
CALLE 72U ENTRE CARRERAS 27 Y 28D CALZADA OCCIDENTAL
CARRERA 27 ENTRE CALLES 121 Y 126 CALZADA SUR
ALTERNATIVAS
PERIODO
DISEÑO
(AÑOS)
MDC-2 (CMS)B.G. NUEVA
(CMS)
MATERIAL
REMANENTE
(CMS)
OBSERVACIONES
MDC CON
ASFALTO
MODIFICADO
(CMS)
B.G.
EXISTENTE
(CMS)
MATERIAL
REMANENTE
(CMS)
OBSERVACIONES
1 7 11 25 40Se cajean 30 cms y sube 6.0 cms de la rasante
actual10 20 40
Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 10
cms de espesor con asfalto modificado
2 5 10 25 40 Se cajean 30 cms y sube 5 cms la rasante actual 8 20 40Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 8,0
cms de espesor con asfalto modificado
3 3 10 20 40 Se cajen 30 cms, y se conserva la rasante 7 20 40Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 7 cms
de espesor con asfalto modificado
1 7 17 30 40Se cajean 40 cms y sube 7.0 cms de la rasante
actual14 20 40
Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 14
cms de espesor con asfalto modificado.
2 5 15 30 40Se cajean 40 cms y sube 5,0 cms de la rasante
actual13 20 40
Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 13,0
cms de espesor con asfalto modificado
3 3 12 30 40Se cajean 40 cms y sube 2,0 cms de la rasante
actual11 20 40
Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 11
cms de espesor con asfalto modificado
1 7 15 30 40Se cajean 40 cms y sube 5.0 cms de la rasante
actual12,5 20 40
Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 12,5
cms de espesor con asfalto modificado
2 5 13 30 40Se cajean 40 cms y sube 3.0 cms de la rasante
actual.11 20 40
Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 11,0
cms de espesor con asfalto modificado
3 3 10 30 40 Se cajean 40 cms y se conserva la rasante 9 20 40Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 9 cms
de espesor con asfalto modificado
ALTERNATIVAS ASFALTO NORMALIZADO ALTERNATIVAS ASFALTO MODIFICADO
CALLE 72U ENTRE CARRERAS 28D Y 27 CALZADA ORIENTAL
CARRERA 27 ENTRE CALLES 126 Y 121 CALZADA NORTE
CARRERA 41B ENTRE CALLES 36 Y 57 AMBAS CALZADAS
ALTERNATIVAS
PERIODO
DISEÑO
(AÑOS)
MDC-2 (CMS)B.G. NUEVA
(CMS)
MATERIAL
REMANENTE
(CMS)
OBSERVACIONES
MDC CON
ASFALTO
MODIFICADO
(CMS)
B.G.
EXISTENTE
(CMS)
MATERIAL
REMANENTE
(CMS)
OBSERVACIONES
1 7 11 25 40Se cajean 30 cms y sube 6.0 cms de la rasante
actual10 20 40
Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 10
cms de espesor con asfalto modificado
2 5 10 25 40 Se cajean 30 cms y sube 5 cms la rasante actual 8 20 40Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 8,0
cms de espesor con asfalto modificado
3 3 10 20 40 Se cajen 30 cms, y se conserva la rasante 7 20 40Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 7 cms
de espesor con asfalto modificado
1 7 17 30 40Se cajean 40 cms y sube 7.0 cms de la rasante
actual14 20 40
Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 14
cms de espesor con asfalto modificado.
2 5 15 30 40Se cajean 40 cms y sube 5,0 cms de la rasante
actual13 20 40
Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 13,0
cms de espesor con asfalto modificado
3 3 12 30 40Se cajean 40 cms y sube 2,0 cms de la rasante
actual11 20 40
Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 11
cms de espesor con asfalto modificado
1 7 15 30 40Se cajean 40 cms y sube 5.0 cms de la rasante
actual12,5 20 40
Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 12,5
cms de espesor con asfalto modificado
2 5 13 30 40Se cajean 40 cms y sube 3.0 cms de la rasante
actual.11 20 40
Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 11,0
cms de espesor con asfalto modificado
3 3 10 30 40 Se cajean 40 cms y se conserva la rasante 9 20 40Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 9 cms
de espesor con asfalto modificado
ALTERNATIVAS ASFALTO NORMALIZADO ALTERNATIVAS ASFALTO MODIFICADO
CALLE 72U ENTRE CARRERAS 28D Y 27 CALZADA ORIENTAL
CARRERA 27 ENTRE CALLES 126 Y 121 CALZADA NORTE
CARRERA 41B ENTRE CALLES 36 Y 57 AMBAS CALZADAS
9-24
Las estructuras de pavimento recomendadas corresponden a las alternativas
sombreadas, aspecto que se encuentra aclarado en el capítulo correspondiente a
Conclusiones.
Para la calzada que ya se encuentra pavimentada y que solo requiere intervención de
las capas superiores, se presenta el resumen de las alternativas para 7, 5 y 3 años.
Vale la pena aclarar, que esta calzada no presentan vida residual, por tanto
intervenciones tipo bacheo o sello de fisuras, no tienen sentido estructural, sólo
funcional con el fin de evitar un mayor deterioro del pavimento por penetración de agua.
Las actividades de parcheo o bacheo se determinan para prolongar la vida útil de un
pavimento, como medidas de mantenimiento, pero para este caso no son opción, ya
que estructuralmente todo el pavimento requiere refuerzo estructural, tal como lo
indican las soluciones de mantenimiento planteadas para dicho período. Los bacheos o
parcheos no se podrían garantizar en estabilidad de obra, pues como se aprecia en los
cálculos anteriores, la estructura de pavimento colindante presentaría deficiencia
estructural, generándose rápidamente fisuración en el contorno del bache, y por tanto
penetración de agua.
|
10-1
EVALUACION ECONOMICA 10.
Para efectos comparativos entre las alternativas, se establece el precio por m2,
tomando como base el análisis de precios unitarios realizado por el Especialista en
Presupuesto, los cuales hacen parte de otro Tomo.
A continuación se presenta el resumen de las diferentes alternativas evaluadas, para el
caso de pavimento nuevo, teniendo en cuenta estructuras convencionales granulares y
alternativas con geomallas y geotextiles, para un período de diseño de 10 años.
Para la calzada que se encuentra actualmente pavimentada, se establecen soluciones
de mantenimiento consistentes en excavar carpeta asfáltica y parte del granular
existente, dejando un remanente e instalando una base granular nueva y una carpeta
asfáltica nueva elaborada con un asfalto normalizado. De igual forma dado que estas
soluciones para períodos de diseño de 7 y 5 años, conllevan a cajeos de espesores
superiores a 30 cms, que es el valor máximo permitido por METRO CALI para
mantenimiento, se plantean también alternativas de solución con asfalto modificado,
haciendo los comparativos económicos del caso.
Las siguientes tablas, establecen los comparativos anteriormente mencionados, en los
que se establecen los precios a costo directo, por metro cuadrado.
10-2
PRESUPUESTO PAVIMENTO NUEVO CARRERA 27 ENTRE CALLES 10.1
121 Y 126 CALZADA SUR
Tabla 10.1 Alternativa 1. Construcción pavimento nuevo convencional Carrera 27 entre calles 121
y 126 calzada sur
Tabla 10.2 Alternativa 2. Construcción pavimento nuevo con geomalla Carrera 27 entre calles 121
y 126 calzada sur
ITEM DESCRIPCION UND CANT. VR. UNIT VR.TOTAL
1 EXCAVACION PARA REPARACION DE
PAVIMENTO
M3 0,88 9.335 8.214,80
2 RETIRO MATERIAL DE LA EXCAVACION A
MAQUINA <=10KM.
M3 0,88 25.180 22.158,40
3 GEOTEXTIL TEJIDO Pavco T2400 o similar M2 1,00 5.531 5.531,00
4 SUBBASE GRANULAR TIPO INVIAS M3 0,45 72.620 32.679,00
5 BASE GRANULAR TIPO INVIAS M3 0,30 74.380 22.314,00
6 IMPRIMACION CRL-1 M2 1,00 1.457 1.457,00
7 MEZCLA MDC-2 CON ASFALTO
NORMALIZADO
M3 0,13 400.716 52.093,08
VALOR TOTAL POR M2 ESTRUCTURA DE PAVIMENTO ALTERNATIVA 1 144.447,28
ITEM DESCRIPCION UND CANT. VR. UNIT VR.TOTAL
1 EXCAVACION PARA REPARACION DE
PAVIMENTO
M3 0,68 9.335 6.347,80
2 RETIRO MATERIAL DE LA EXCAVACION A
MAQUINA <=10KM.
M3 0,68 25.180 17.122,40
3 GEOTEXTIL TEJIDO Pavco T2400 o similar M2 1,00 5.531 5.531,00
4 SUBBASE GRANULAR TIPO INVIAS M3 0,30 72.620 21.786,00
5 GEOMALLA BIAXIAL Pavco 2020 o similar M2 1,00 5.629 5.629,00
6 BASE GRANULAR TIPO INVIAS M3 0,25 74.380 18.595,00
7 IMPRIMACION CRL-1 M2 1,00 1.457 1.457,00
8 MEZCLA MDC-2 CON ASFALTO
NORMALIZADO
M3 0,13 400.716 52.093,08
VALOR TOTAL POR M2 ESTRUCTURA DE PAVIMENTO ALTERNATIVA 2 128.561,28
10-3
PRESUPUESTO MANTENIMIENTO CARRERA 27 ENTRE CALLES 126 10.2
Y 121 CALZADA NORTE
Tabla 10.3 Alternativa 1. Mantenimiento capas superficiales diseño 7 años
Tabla 10.4 Alternativa 2. Mantenimiento capas superficiales diseño 5 años
Tabla 10.5 Alternativa 3. Mantenimiento capas superficiales diseño 3 años
ITEM DESCRIPCION UND CANT. VR. UNIT VR.TOTAL
1 EXCAVACION PARA REPARACION DE
PAVIMENTO
M3 0,40 9.335 3.734,00
2 RETIRO MATERIAL DE LA EXCAVACION A
MAQUINA <=10KM.
M3 0,40 25.180 10.072,00
3 BASE GRANULAR TIPO INVIAS M3 0,30 74.380 22.314,00
4 IMPRIMACION CRL-1 M2 1,00 1.457 1.457,00
5 MEZCLA MDC-2 CON ASFALTO
NORMALIZADO
M3 0,17 400.716 68.121,72
VALOR TOTAL POR M2 MANTENIMIENTO ESTRUCTURA DE PAVIMENTO 105.698,72
ITEM DESCRIPCION UND CANT. VR. UNIT VR.TOTAL
1 EXCAVACION PARA REPARACION DE
PAVIMENTO
M3 0,40 9.335 3.734,00
2 RETIRO MATERIAL DE LA EXCAVACION A
MAQUINA <=10KM.
M3 0,40 25.180 10.072,00
3 BASE GRANULAR TIPO INVIAS M3 0,30 74.380 22.314,00
4 IMPRIMACION CRL-1 M2 1,00 1.457 1.457,00
5 MEZCLA MDC-2 CON ASFALTO
NORMALIZADO
M3 0,15 400.716 60.107,40
VALOR TOTAL POR M2 MANTENIMIENTO ESTRUCTURA DE PAVIMENTO 97.684,40
ITEM DESCRIPCION UND CANT. VR. UNIT VR.TOTAL
1 EXCAVACION PARA REPARACION DE
PAVIMENTO
M3 0,40 9.335 3.734,00
2 RETIRO MATERIAL DE LA EXCAVACION A
MAQUINA <=10KM.
M3 0,40 25.180 10.072,00
3 BASE GRANULAR TIPO INVIAS M3 0,30 74.380 22.314,00
4 IMPRIMACION CRL-1 M2 1,00 1.457 1.457,00
5 MEZCLA MDC-2 CON ASFALTO
NORMALIZADO
M3 0,12 400.716 48.085,92
VALOR TOTAL POR M2 MANTENIMIENTO ESTRUCTURA DE PAVIMENTO 85.662,92
10-4
Tabla 10.6 Resumen comparativo de presupuesto por m2 construcción pavimento nuevo
Tabla 10.7 Resumen presupuesto M2 mantenimiento capas superficiales
VIA VALOR POR M2PERIODO DISEÑO
(AÑOS)ALTERNATIVA
$109.875,35 10 1 sin geomalla
$104.702,85 10 2 con geomalla
$140.094,97 10 1 sin geomalla
$129.575,06 10 2 con geomalla
$144.447,28 10 1 sin geomalla
$128.561,28 10 2 con geomalla
LA SIRENA
CALLE 72U CRAS 27 Y
28D CALZADA
OCCIDENTAL
CARRERA 27 ENTRE
CLLS 121 Y 126
CALZADA SUR
VIA VALOR POR M2PERIODO DISEÑO
(AÑOS)ALTERNATIVA
$109.875,35 10 1 sin geomalla
$104.702,85 10 2 con geomalla
$140.094,97 10 1 sin geomalla
$129.575,06 10 2 con geomalla
$144.447,28 10 1 sin geomalla
$128.561,28 10 2 con geomalla
LA SIRENA
CALLE 72U CRAS 27 Y
28D CALZADA
OCCIDENTAL
CARRERA 27 ENTRE
CLLS 121 Y 126
CALZADA SUR
VIA VALOR POR M2PERIODO DISEÑO
(AÑOS)
$77.003,26 7
$72.996,10 5
$69.277,10 3
$105.698,72 7
$97.684,40 5
$85.662,92 3
$97.684,40 7
$89.670,08 5
$77.648,60 3
CALLE 72U CRAS 27 Y
28D CALZADA
ORIENTAL
CARRERA 27 ENTRE
CALLES 126 Y 121
CALZADA NORTE
CARRERA 41B ENTRE
CALLLES 36 Y 57
AMBAS CALZADAS
VIA VALOR POR M2PERIODO DISEÑO
(AÑOS)
$77.003,26 7
$72.996,10 5
$69.277,10 3
$105.698,72 7
$97.684,40 5
$85.662,92 3
$97.684,40 7
$89.670,08 5
$77.648,60 3
CALLE 72U CRAS 27 Y
28D CALZADA
ORIENTAL
CARRERA 27 ENTRE
CALLES 126 Y 121
CALZADA NORTE
CARRERA 41B ENTRE
CALLLES 36 Y 57
AMBAS CALZADAS
|
11-1
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 11.
Una vez realizado el estudio para el diseño de la estructura de pavimento, de la vía que
conforma el grupo de Pretroncales correspondiente al grupo de esta consultoría, se
obtienen las siguientes conclusiones:
- Los corredores que forman parte del presente diseño, corresponde a la Carrera 27
entre Calles 121 y 126.
- La calzada que actualmente está pavimentada, se evaluó mediante una inspección
visual inicial, se evaluaron deflectométricamente, geotécnicamente y mediante la
valoración de la variable tránsito para determinar soluciones tipo mantenimiento,
consistentes sólo en intervenir las capas superficiales, teniendo cajeos entre 30 y 40
cms como máximo, de acuerdo a lo exigido en los términos de referencia, y realizando
las evaluaciones para períodos de diseño de 7, 5 y 3 años. A pesar de que en los
términos se limita la excavación para mantenimiento de la calzada pavimentada a 30
cms, esto no se pudo cumplir a cabalidad, teniendo excavaciones hasta de 40 cms,
debido a los espesores y calidad del material remanente, así como a la capacidad
portante de la subrasante. Para conservar la exigencia de 30 cms, se plantearon
alternativas consistentes en la utilización de asfaltos de alto módulo, de modo que en
las soluciones de mantenimiento, se lograran intervenciones de tipo fresado o
excavación para reparación de capas superficiales de poca profundidad.
- Teniendo en cuenta lo anterior, la rasante de la vía que requiere mantenimiento, se
conserva en sus niveles de rasante actual, pues se tuvo limitante con la altura de los
sardineles existentes, no aceptan ningún tipo de sobrecarpeta, siendo menos crítico
para la Carrera 27.
- La calzada actualmente que se encuentra pavimentada que corresponde a la
Carrera 27 entre calles 126 y 121 calzada norte, estructuralmente ya requiere de un
refuerzo, por lo que intervenciones de tipo bacheo o sello de juntas, no son aplicables,
11-2
ya que estas alternativas se justifican para alargar la vida útil del pavimento, y esta vía
ya no presenta vida residual, lo cual se constata al hacer evaluaciones para períodos
mínimos de tres años, en los que se requieren como mínimo cajeos hasta de 30 cms,
colocando base granular nueva y carpeta asfáltica. La actividad de parcheo o bacheo,
crearía zonas de mayor rigidez, que generarán fisuramiento en su contorno, agilizando
el deterioro del pavimento, por penetración de agua.
- Es importante resaltar que los diseños de pavimento se han establecido para
diferentes períodos de diseño, con el fin de ser aplicados según la disponibilidad
presupuestal de Metro Cali. Se deja constancia que de acuerdo a las evaluaciones de
tipo técnico realizadas, la vía evaluada que tiene actualmente estructura de pavimento,
requiere de un refuerzo estructural, ya que no son aptas para resistir el tránsito
determinado, en períodos superiores a 2 a 3 años. El buen estado superficial por
inspección visual que se observa en algunos tramos de vía, donde el pavimento no se
encuentra fisurado, no es un indicativo de que la vía está en perfectas condiciones,
pues comenzará a sufrir deterioro para el tránsito proyectado, sin embargo dado que la
política de Metro Cali para este tipo de vías es de mantenimiento para volverlas
funcionales y evitar accidentalidad, se han planteado intervenciones solo en los sitios
en que por inspección visual se observa con mayor deterioro, de tal forma que se
garantice un corredor en adecuadas condiciones funcionales, y que al mismo tiempo
cuando se intervenga, cumpla con unos requerimientos de tipo estructural. Las zonas
que se establecen como a no intervenir, corresponden a sectores que en el momento
de la inspección visual se ven funcionalmente bien, pero esto no implica que
estructuralmente no requieran de intervención. Las anteriores consideraciones se
hacen teniendo en cuenta los techos presupuestales para este corredor. Las zonas de
intervención se indican claramente en el plano denominado tipo de intervención de
pavimento que hace parte del Anexo No. 6 de este informe.
- Para la calzada en afirmado, se plantearon soluciones de construcción de
pavimento nuevo, conformado por estructuras convencionales de granulares y bajo
11-3
alternativas con utilización de geomallas tipo biaxiales con el fin de reducir el espesor
de granulares, y la colocación de geotextiles de tipo tejido, en las vías con CBR a nivel
de subrasante inferiores al 3.0%.
- Los diseños nuevos para pavimento flexible se diseñaron para 10 años.
- De acuerdo con la evaluación geotécnica realizada a las calzadas, se encontró la
presencia de suelos blandos, de baja capacidad de soporte, que clasifican básicamente
como suelos limosos de alta compresibilidad, especialmente en el sector oriental,
correspondiente a depósitos aluviales. En la Tabla 11.1 se presenta el resumen de los
CBR de diseño de la subrasante utilizado en los diseños de la estructura de pavimento.
Tabla 11.1 Resumen CBR de diseño para el corredor Pretroncal
- Los apiques realizados, permitieron determinar de forma muy aproximada los
espesores de la estructura de pavimento existente, para las calzadas tanto
pavimentadas como en afirmado, cuyo resumen de las estructuras típicas existentes se
presenta en la siguiente tabla.
Tabla 11.2 Estructuras típicas de pavimento existentes para las calzadas del corredor Pretroncal
VIACBR diseño
(%)Descripción
La Sirena 2,9 Pavimento nuevo a construir
Calle 72U entre Carreras 27 y 28D 2,2 Pavimento nuevo a construir
Calle 72U entre Carreras 28D y 27 2,6 Mejoramiento via existente
Carrera 27 entre Calles 121 y 126 2,3 Pavimento nuevo a construir
Carrera 27 entre Calles 126 y 121 1,4 Mejoramiento via existente
Carrera 41B entre Calles 57 Y 36 2,8 Mejoramiento via existente
Carrera 41B entre Calles 36 Y 57 2,8 Mejoramiento via existente
Via a Polvorines 3,1 Pavimento nuevo a construir
Calle 84 entre Carreras 26C y Transversal 103 2,5 Carril nuevo a construir
VIACBR diseño
(%)Descripción
La Sirena 2,9 Pavimento nuevo a construir
Calle 72U entre Carreras 27 y 28D 2,2 Pavimento nuevo a construir
Calle 72U entre Carreras 28D y 27 2,6 Mejoramiento via existente
Carrera 27 entre Calles 121 y 126 2,3 Pavimento nuevo a construir
Carrera 27 entre Calles 126 y 121 1,4 Mejoramiento via existente
Carrera 41B entre Calles 57 Y 36 2,8 Mejoramiento via existente
Carrera 41B entre Calles 36 Y 57 2,8 Mejoramiento via existente
Via a Polvorines 3,1 Pavimento nuevo a construir
Calle 84 entre Carreras 26C y Transversal 103 2,5 Carril nuevo a construir
VIACARPETA
ASFALTICA
BASE
TRITURADAROCAMUERTA RELLENO
LOSA
CONCRETO/
RELLENO
SUBRASANTE
La Sirena tramo pavimentado 5 20 40 MH
La Sirena tramo afirmado 40 MH
Calle 72U entre Carreras 27 y 28D 60 ML-CL
Calle 72U entre Carreras 28D y 27 10 a 15 20 40 ML-CL
Carrera 41B entre Calles 36-57 ambas calzadas 10 a 15 20 50 MH
Carrera 27 entre Calles 121 y 126 40 MH
Carrera 27 entre Calles 126 y 121 8 A 12 20 50 MH
Via a Polvorines 40 18 y 60 MH
Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103 12 20 40 MH
VIACARPETA
ASFALTICA
BASE
TRITURADAROCAMUERTA RELLENO
LOSA
CONCRETO/
RELLENO
SUBRASANTE
La Sirena tramo pavimentado 5 20 40 MH
La Sirena tramo afirmado 40 MH
Calle 72U entre Carreras 27 y 28D 60 ML-CL
Calle 72U entre Carreras 28D y 27 10 a 15 20 40 ML-CL
Carrera 41B entre Calles 36-57 ambas calzadas 10 a 15 20 50 MH
Carrera 27 entre Calles 121 y 126 40 MH
Carrera 27 entre Calles 126 y 121 8 A 12 20 50 MH
Via a Polvorines 40 18 y 60 MH
Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103 12 20 40 MH
11-4
- De acuerdo con la inspección visual realizada en ambas calzadas, se encontró que
este corredor vial presenta deterioro a nivel de la capa de rodadura, carpetas que ya se
encuentran al final de su vida residual, que si bien no están con daños severos
puntuales, si indican un desgaste y la necesidad de su restitución. Lo anterior se
soporta en el chequeo de la estructura actual, la cual requiere de un reforzamiento
estructural. La inspección visual se hizo estableciendo un parámetro propio de color
rojo, para los sitios que se observaban en mal estado, correspondiente a tramos
despavimentados, fisurados, y ondulados, amarillo para los tramos en proceso de
deterioro y verdes para aquellos que superficialmente se observan sin ningún daño. De
acuerdo con esta valoración se tiene que la vía se encuentra en color rojo en la mayoría
de sus tramos.
- Se realizó una evaluación deflectométrica con Viga Benkelman con el fin de
conocer el nivel de recuperación del pavimento actual, y concluir con respecto a su
cercanía a deflexiones que indican que ya un pavimento requiere de una rehabilitación.
De acuerdo con los valores obtenidos de deflectometría, se tiene que la vía con mayor
deflexión corresponde a la Carrera 27 entre Calles 121 y 126, presentando valores muy
altos de deflexión, que indican la necesidad inminente de una rehabilitación vial. En la
siguiente tabla se resumen los valores de deflectometría promedio y característica al
90% obtenida para este corredor.
Tabla 11.3 Resumen Deflectometría para la vía Pretroncal
VIA CARRIL Dm
(1/100mm) Dc90%
(1/100mm)
Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Izquierdo 72.7 88.2
Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Derecho 69.0 97.2
-
- La variable tránsito se cuantificó con base en el estudio realizado de los conteos
vehiculares, y se determinaron los factores daño para los buses del sistema,
considerando un valor ponderado teniendo en cuenta el grado de ocupación de los
11-5
buses en las horas pico y Valle. Para el resto del parque automotor, se utilizaron los
factores daño del Instituto Nacional de Vías. El resumen del tránsito se presenta en la
Tabla 11.4, para pavimento flexible en ejes equivalentes de 8.2 toneladas.
Tabla 11.4 Resumen tránsito de diseño en Ejes equivalentes de 8.2 toneladas para el corredor
Pretroncal, alternativa pavimento flexible.
. Definidas las diferentes variables, se establece el diseño de estructuras de pavimento
nueva para la calzada en afirmado, evaluada mediante metodología AASHTO-93 y
verificada por esfuerzos y deformaciones, estableciendo factores de seguridad por
fatiga, ahuellamiento y deformación de subrasante. Para pavimento nuevo, se diseñó
para período de diseño de 10 años, nivel de confiabilidad del 90%, obteniéndose las
alternativas resumidas en la siguiente tabla.
Tabla 11.5 Resumen alternativas propuestas para Estructura de Pavimento nueva vías en
afirmado
Se recomienda utilizar la alternativa de diseño 2, para la construcción de pavimento
nuevo, dado que adicionalmente a que se disminuye la altura de la rasante, presenta un
menor costo por m2, al sustituir parte de material granular por la geomalla biaxial
coextruida tipo Pavco 2020 o similar.
ALTERNATIVASMDC-2
(CMS)
BASE GRANULAR
(CMS)
SUB-BASE
(CMS)
GEOMALLA
BIAXIAL
Pavco 2020
o similar
GEOTEXTIL
TEJIDO
T2400 o
similar
PERIODO
DISEÑO
1 10 25 30 NO SI 10 AÑOS
2 10 20 25 SI SI 10 AÑOS
ALTERNATIVASMDC-2
(CMS)
BASE GRANULAR
(CMS)
SUB-BASE
(CMS)
GEOMALLA
BIAXIAL
Pavco 2020
o similar
GEOTEXTIL
TEJIDO
T2400 o
similar
PERIODO
DISEÑO
1 12 30 45 NO SI 10 AÑOS
2 12 25 35 SI SI 10 AÑOS
ALTERNATIVASMDC-2
(CMS)
BASE GRANULAR
(CMS)
SUB-BASE
(CMS)
GEOMALLA
BIAXIAL
Pavco 2020
o similar
GEOTEXTIL
TEJIDO
T2400 o
similar
PERIODO
DISEÑO
1 13 30 45 NO SI 10 AÑOS
2 13 25 30 SI SI 10 AÑOS
VIA LA SIRENA
CALLE 72U ENTRE CARRERAS 27 Y 28D CALZADA OCCIDENTAL
CARRERA 27 ENTRE CALLES 121 Y 126 CALZADA SUR
La Sirena 6,02 x 105 6,02 x 105 3,57 x 105 3,57 x 105 2,47 x 105 2,47 x 105 1,44 x 105 1,44 x 105
Calle 72U entre Carreras 27 y 28 1.53 x 106 9.27 x 105 6.46 x 105 3.78 x 105
Calle 72U entre Carreras 28 y 28D 2.41 x 106 1.46 x 106 1.02 x 106 5.99 x 105
Carrera 27 entre Calles 121 y 123 3.15 x 106 1.95 x 106 1.37 x 106 8.12 x 105
Carrera 27 entre Calles 123 y 126 2.99x 106 1.85 x 106 1.30 x 106 7.70 x 105
Carrera 41B entre Calles 36 y 48 6.74x 106 4.16 x 106 2.93 x 106 1.73 x 106
Carrera 41B entre Calles 48 y 54 6.30x 106 3.90 x 106 2.75 x 106 1.62 x 106
Carrera 41B entre Calles 54 y 57 5.93x 106 3.69 x 106 2.60 x 106 1.54 x 106
6.7x 106 4.2 x 106 2.90 x 106 1.70 x 106
2.41 x 106 1.46 x 106 1.02 x 106 6.0 x 105
3,0 x 106 1.90 x 106 1.34 x 106 8.1 x 105
VIANUMERO DE EJES EQUIVALENTES 8,2 TONELADAS EN EL CARRIL DE DISEÑO
10 AÑOS 7 AÑOS 5 AÑOS 3 AÑOS
La Sirena 6,02 x 105 6,02 x 105 3,57 x 105 3,57 x 105 2,47 x 105 2,47 x 105 1,44 x 105 1,44 x 105
Calle 72U entre Carreras 27 y 28 1.53 x 106 9.27 x 105 6.46 x 105 3.78 x 105
Calle 72U entre Carreras 28 y 28D 2.41 x 106 1.46 x 106 1.02 x 106 5.99 x 105
Carrera 27 entre Calles 121 y 123 3.15 x 106 1.95 x 106 1.37 x 106 8.12 x 105
Carrera 27 entre Calles 123 y 126 2.99x 106 1.85 x 106 1.30 x 106 7.70 x 105
Carrera 41B entre Calles 36 y 48 6.74x 106 4.16 x 106 2.93 x 106 1.73 x 106
Carrera 41B entre Calles 48 y 54 6.30x 106 3.90 x 106 2.75 x 106 1.62 x 106
Carrera 41B entre Calles 54 y 57 5.93x 106 3.69 x 106 2.60 x 106 1.54 x 106
6.7x 106 4.2 x 106 2.90 x 106 1.70 x 106
2.41 x 106 1.46 x 106 1.02 x 106 6.0 x 105
3,0 x 106 1.90 x 106 1.34 x 106 8.1 x 105
VIANUMERO DE EJES EQUIVALENTES 8,2 TONELADAS EN EL CARRIL DE DISEÑO
10 AÑOS 7 AÑOS 5 AÑOS 3 AÑOS
11-6
En las siguientes figuras se presenta el esquema de la estructura de pavimento
sugerida a construir para la calzada que se encuentra en afirmado y requiere de una
estructura de pavimento nueva.
Figura 11.1 Estructura de pavimento recomendada Carrera 27 entre Calles 121 y 126 Calzada Sur.
- Para la calzada que requiere solo intervención de sus capas superiores, para evitar
la afectación de las redes de servicios públicos, se plantea la excavación y retiro de la
capa asfáltica y parte del material granular, en algunos tramos, o intervenciones
consistentes en fresar y reemplazar carpeta asfáltica por una nueva con mezcla de
asfalto modificado de alto Módulo. Las alternativas de intervención para
mantenimiento de la vía existente, en su gran mayoría, requiere de cajeos hasta de 40
cms, y subir unos pocos centímetros la rasante actual, lo que no es viable por la altura
de sardineles existentes y por el limitando de Metro Cali, en lo concerniente a la
excavación máxima posible de 30 cms estipulada en los Términos de Referencia.
Debido a la consideración anterior se requieren soluciones con asfaltos de Alto módulo.
En la siguiente tabla se resumen las alternativas de intervención para los diferentes
períodos de diseño evaluados, para la calzada que actualmente se encuentra
Carpeta asfáltica 13 cms
Base granular tipo INVIAS e = 25 cms
Geomalla biaxial coextruida Pavco 2020 o similar
Subbase granular tipo INVIAS e = 30 cms
Geotextil Tejido Pavco T2400 o similar
11-7
pavimentada, indicando las evaluaciones realizadas para asfalto normalizado y las
obtenidas para asfalto de Alto módulo.
Tabla 11.6 Resumen alternativas propuestas para sustitución capas superiores calzada
Pavimentada.
Se recomienda utilizar la alternativa de diseño 1 con Asfalto Modificado, por
corresponder al mayor período de diseño establecido por METRO CALI, no siendo
justificable económicamente la utilización de asfaltos modificados para períodos de
diseño inferiores a 7 años. Adicionalmente si se observa en la tabla anterior, la
disminución de 2.0 a 3.0 cms de espesor, disminuye la vida útil del pavimento
aproximadamente en dos años. En las siguientes figuras, se esquematizan las
estructuras de pavimento recomendadas para la calzada existente en asfalto, indicando
el material remanente, que si bien no se tiene que instalar, ya que hace parte de la
estructura actual, sí es necesario verificar en la etapa constructiva, que estos espesores
se encuentren en campo para que tenga validez los diseños presentados, pues la
exploración geotécnica es aleatoria y con espaciamientos que pueden no representar
las condiciones puntuales de heterogeneidad dentro del perfil estratigráfico deducido.
ALTERNATIVAS
PERIODO
DISEÑO
(AÑOS)
MDC-2 (CMS)B.G. NUEVA
(CMS)
MATERIAL
REMANENTE
(CMS)
OBSERVACIONES
MDC CON
ASFALTO
MODIFICADO
(CMS)
B.G.
EXISTENTE
(CMS)
MATERIAL
REMANENTE
(CMS)
OBSERVACIONES
1 7 11 25 40Se cajean 30 cms y sube 6.0 cms de la rasante
actual10 20 40
Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 10
cms de espesor con asfalto modificado
2 5 10 25 40 Se cajean 30 cms y sube 5 cms la rasante actual 8 20 40Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 8,0
cms de espesor con asfalto modificado
3 3 10 20 40 Se cajen 30 cms, y se conserva la rasante 7 20 40Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 7 cms
de espesor con asfalto modificado
1 7 17 30 40Se cajean 40 cms y sube 7.0 cms de la rasante
actual14 20 40
Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 14
cms de espesor con asfalto modificado.
2 5 15 30 40Se cajean 40 cms y sube 5,0 cms de la rasante
actual13 20 40
Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 13,0
cms de espesor con asfalto modificado
3 3 12 30 40Se cajean 40 cms y sube 2,0 cms de la rasante
actual11 20 40
Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 11
cms de espesor con asfalto modificado
1 7 15 30 40Se cajean 40 cms y sube 5.0 cms de la rasante
actual12,5 20 40
Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 12,5
cms de espesor con asfalto modificado
2 5 13 30 40Se cajean 40 cms y sube 3.0 cms de la rasante
actual.11 20 40
Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 11,0
cms de espesor con asfalto modificado
3 3 10 30 40 Se cajean 40 cms y se conserva la rasante 9 20 40Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 9 cms
de espesor con asfalto modificado
CARRERA 41B ENTRE CALLES 36 Y 57 AMBAS CALZADAS
ALTERNATIVAS ASFALTO NORMALIZADO ALTERNATIVAS ASFALTO MODIFICADO
CALLE 72U ENTRE CARRERAS 28D Y 27 CALZADA ORIENTAL
CARRERA 27 ENTRE CALLES 126 Y 121 CALZADA NORTE
ALTERNATIVAS
PERIODO
DISEÑO
(AÑOS)
MDC-2 (CMS)B.G. NUEVA
(CMS)
MATERIAL
REMANENTE
(CMS)
OBSERVACIONES
MDC CON
ASFALTO
MODIFICADO
(CMS)
B.G.
EXISTENTE
(CMS)
MATERIAL
REMANENTE
(CMS)
OBSERVACIONES
1 7 11 25 40Se cajean 30 cms y sube 6.0 cms de la rasante
actual10 20 40
Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 10
cms de espesor con asfalto modificado
2 5 10 25 40 Se cajean 30 cms y sube 5 cms la rasante actual 8 20 40Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 8,0
cms de espesor con asfalto modificado
3 3 10 20 40 Se cajen 30 cms, y se conserva la rasante 7 20 40Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 7 cms
de espesor con asfalto modificado
1 7 17 30 40Se cajean 40 cms y sube 7.0 cms de la rasante
actual14 20 40
Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 14
cms de espesor con asfalto modificado.
2 5 15 30 40Se cajean 40 cms y sube 5,0 cms de la rasante
actual13 20 40
Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 13,0
cms de espesor con asfalto modificado
3 3 12 30 40Se cajean 40 cms y sube 2,0 cms de la rasante
actual11 20 40
Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 11
cms de espesor con asfalto modificado
1 7 15 30 40Se cajean 40 cms y sube 5.0 cms de la rasante
actual12,5 20 40
Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 12,5
cms de espesor con asfalto modificado
2 5 13 30 40Se cajean 40 cms y sube 3.0 cms de la rasante
actual.11 20 40
Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 11,0
cms de espesor con asfalto modificado
3 3 10 30 40 Se cajean 40 cms y se conserva la rasante 9 20 40Fresar carpeta asfáltica y colocar carpeta nueva de 9 cms
de espesor con asfalto modificado
CARRERA 41B ENTRE CALLES 36 Y 57 AMBAS CALZADAS
ALTERNATIVAS ASFALTO NORMALIZADO ALTERNATIVAS ASFALTO MODIFICADO
CALLE 72U ENTRE CARRERAS 28D Y 27 CALZADA ORIENTAL
CARRERA 27 ENTRE CALLES 126 Y 121 CALZADA NORTE
11-8
Figura 11.2 Estructura de pavimento recomendada para mantenimiento Carrera 27 entre Calles 126
y 121 Calzada Norte.
Se fresa carpeta existente y se instala carpeta nueva en asfalto alto módulo de 14 cms
de espesor. Garantizar espesor granular remanente de 60 cms.
Las alternativas de mantenimiento planteadas para la calzada que se encuentra
pavimentada, en algunos tramos requieren de sustitución de base granular, la cual se
hará en un espesor de 15.0 cms como mínimo y estos sectores se indican en los planos
del Anexo No. 6 denominado plano de intervención pavimento.
- Con fines comparativos de las alternativas evaluadas, se presenta el resumen de
costos por m2, para los diferentes períodos de diseño y diferentes alternativas, basados
en los costos directos definidos por el ingeniero de presupuestos de la empresa
consultora, para pavimento flexible. Se aclara que el costo por m2 corresponde a la
estructura de pavimento, incluyendo su cajeo o fresado, uso de geosintéticos y
materiales que la conforman, pero no incluye sardineles, tal como se puede verificar en
el capítulo 11 correspondiente a Evaluación Económica.
Base granular remanente e = 20 cms
Material remanente e min= 40 cms
Carpeta asfáltica nueva con asfalto
modificado 14 cms
11-9
Tabla 11.7Comparativo precio por m2 construcción pavimento nuevo
Tabla 11.8Comparativo precio por m2 Mantenimiento capas superficiales
VIA VALOR POR M2PERIODO DISEÑO
(AÑOS)ALTERNATIVA
$104.876,05 10 1 sin geomalla
$103.422,95 10 2 con geomalla
$129.954,43 10 1 sin geomalla
$124.623,68 10 2 con geomalla
$134.498,92 10 1 sin geomalla
$125.290,52 10 2 con geomalla
LA SIRENA
CALLE 72U CRAS 27 Y
28D CALZADA
OCCIDENTAL
CARRERA 27 ENTRE
CLLS 121 Y 126
CALZADA SUR
VIA VALOR POR M2PERIODO DISEÑO
(AÑOS)ALTERNATIVA
$104.876,05 10 1 sin geomalla
$103.422,95 10 2 con geomalla
$129.954,43 10 1 sin geomalla
$124.623,68 10 2 con geomalla
$134.498,92 10 1 sin geomalla
$125.290,52 10 2 con geomalla
LA SIRENA
CALLE 72U CRAS 27 Y
28D CALZADA
OCCIDENTAL
CARRERA 27 ENTRE
CLLS 121 Y 126
CALZADA SUR
VIA
VALOR POR M2
CON ASFALTO
NORMALIZADO
VALOR POR M2
CON ASFALTO
MODIFICADO
PERIODO
DISEÑO (AÑOS)
$71.809,08 $62.466,00 7
$67.559,35 $51.966,00 5
$64.676,70 $46.716,00 3
$96.938,25 $85.766,00 7
$88.438,79 $80.516,00 5
$79.939,33 $70.016,00 3
$91.755,60 $75.591,00 7
$83.256,14 $67.716,00 5
$70.506,95 $57.216,00 3
CALLE 72U CRAS 27 Y
28D CALZADA
ORIENTAL
CARRERA 27 ENTRE
CALLES 126 Y 121
CALZADA NORTE
CARRERA 41B ENTRE
CALLLES 36 Y 57
AMBAS CALZADAS
VIA
VALOR POR M2
CON ASFALTO
NORMALIZADO
VALOR POR M2
CON ASFALTO
MODIFICADO
PERIODO
DISEÑO (AÑOS)
$71.809,08 $62.466,00 7
$67.559,35 $51.966,00 5
$64.676,70 $46.716,00 3
$96.938,25 $85.766,00 7
$88.438,79 $80.516,00 5
$79.939,33 $70.016,00 3
$91.755,60 $75.591,00 7
$83.256,14 $67.716,00 5
$70.506,95 $57.216,00 3
CALLE 72U CRAS 27 Y
28D CALZADA
ORIENTAL
CARRERA 27 ENTRE
CALLES 126 Y 121
CALZADA NORTE
CARRERA 41B ENTRE
CALLLES 36 Y 57
AMBAS CALZADAS
|
ANEXOS
ANEXO 1
RESULTADOS DE LABORATORIO
ANEXO 2
UBICACIÓN DE APIQUES PARA LAS VIAS
ANEXO 3
MEMORIA DE CALCULO
ALTERNATIVA CON GEOMALLA (Software Pavco)
ANEXO 4
PROGRAMA DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO Y
MANTENIMIENTO PERIODICO DEL PAVIMENTO
ANEXO 5
REGISTRO FOTOGRÁFICO
ANEXO 6
PLANO DE INTERVENCION DE PAVIMENTO
PROYECTO : CONTIENE : FECHA :
.
No. REVISIONES APR.REV.FECHA
1:750ESCALA :APROBO CONSULTOR:
TIPOS DE PAVIMENTOS A INTERVENIRARCHIVO :
PLANO No.
INTERVENCIONES DE PAVIMENTOSELABORACIÓN DE LOS ESTUDIOS Y DISEÑOS 1DE
1NOMBRE:
APROBO INTERVENTORIA :
NOMBRE:
FIRMA: FIRMA:
DE ALGUNOS ELEMENTOS DE INFRAESTRUCTURA DEL SISTEMAINTEGRADO DE TRANSPORTE MASIVO SITM - MIO CARRERA 27 ENTRE CALLES 121 Y 126
ENERO 2015
1.
2.
3.
4.
TIPOS DE INTERVENCIÓN
Hacer estructura de pavimento Flexible nuevo.
Fresar carpeta existente y reemplazar por MAM de14 cm de espesor.
Instalar sobrecarpeta de 5.0 cms de espesor en (MDC - 19).
BACHEOS
INTERVENCIÓN TIPO (1)
a) K0+000 Hasta K0+440
b) Area de Intevención aprox = 3785.00m²
Longitud = 440m
INTERVENCIÓN TIPO (2)
a) K0+ 000 Hasta K0+ 184
b) Area de Intevención aprox = 1316.00m²
Longitud = 184 m
INTERVENCIÓN TIPO (2)
a) K0+ 318 Hasta K0+ 433
b) Area de Intevención aprox = 1015.00m²
Longitud = 115 m
INTERVENCIÓN TIPO (1)
Area de intervención total aprox = 3785m²
AREAS TOTALES DE INTERVENCIÓNPOR TIPOS.
INTERVENCIÓN TIPO (2)
Area de intervención total aprox = 2331.00m²
INTERVENCIÓN TIPO (3)
Area de intervención total aprox = 147.00m²
CALZADA NORTE ZONA 3CARRERA 27 ENTRE CALLE 123 Y CALLE 121
CICLOVIA
TIPO DE INTERVENCIÓN 2.
Fresar carpeta existente y reemplazar por14 cm de MAMGarantizar material
remanente e min=60cms.
2.
TIPO DE INTERVENCIÓN 1.
Base granular tipo INVIAS e= 25cms.
Geomalla biaxial coextruida Pavco P-BX11 osimilar.
Subbase granular tipo INVIAS e= 30cm.
Geotextil tejido pavco T2400 o similar.
CALZADA SUR ZONA 1CARRERA 27 ENTRE CALLE 121 Y CALLE 126
1. Hacer estructura depavimento nuevo.
CALZADA NORTEZONA 1CARRERA 27 ENTRE CALLE 126 Y CALLE 124
2.
TIPO DE INTERVENCIÓN 2.
Fresar carpeta existente yreemplazar por 14 cm deMAM.Garantizar
material remanente e min=60cm.5.
3. Instalar sobrecarpeta de 5.0cm de espesor en (MDC - 19).
TIPO DE INTERVENCIÓN 3.
5 cm (MDC - 19).Instalar sobre carpeta.
Bacheos y sellos
CALZADA NORTE ZONA 2CARRERA 27 ENTRE
CALLE 124 Y CALLE 123
Longitud = 135 m
8 cms MDC-25 5 cms MDC-19
MDC-19
Base-GranulartipoINVIAS
Sub-basegranulartipoINVIASSubrasante
DETALLE ESTRUCTURAPAVIMENTO CICLOVIA
5 cm
15 cm
20 cm
Fresar carpeta existente y reemplazar por MAM de 14 cmsde espesor.
Fresar carpeta existente y reemplazar por MAMde 14 cm de espesor.
4.
Geotextil T2400 o similar