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UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

ESTUDIO DE SUBRASANTE CURSO

:

PAVIMENTOS

DOCENTE

:

ING. PEDRO MAQUERA CRUZ

INTEGRANTES

:

CESAR IBARRA K. MICHELL GAMBETTA M. SANTIAGO ACOSTA N. CÉSAR HUAMÁN L. TACNA – PERU 2008-II

INTRODUCCION Para determinar la Sub-rasante se deberá hacer los siguientes ensayos según la norma del MTC: Análisis Granulométrico Humedad Natural Determinación Límite Líquido Determinación Límite Plástico CBR

MTC MTC MTC MTC MTC

E E E E E

107 108 110 111 132

UBICACION

ENSAYOS DE LABORATORIO

ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD NATURAL MTC E 108 - 2000

CALICATA - I

MUESTRA Nº

UND ESTRATO -1

Tara Nº

nº

01

02

Peso de la Muestra Húmeda+Tara

gr.

432.90

249.20

Peso de la Muestra Seca+Tara

gr.

415.20

235.63

Peso del Agua

gr.

17.70

13.57

Peso de la Tara

gr.

86.20

24.50

Peso de la Muestra Seca

gr.

329.00

211.13

Contenido de Humedad

%

5.38

6.43

PROMEDIO DEL CONTENIDO DE HUMEDAD ( W% )

%

5.90

ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO NORMA MTC E 107 – 2000 - ASTM D 422

ANALISIS MECANICO POR TAMIZADO NORMA ASTM D-422 DATOS DE LA MUESTRA Peso de Muestra Seca : Peso de Muestra Lavada :

3"

Abertura en mm. 76.200

2 1/2"

63.500

2"

50.600

1 1/2"

Tamices ASTM

764.1 186.0 Peso Retenido

%Retenido Parcial

%Retenido Acumulado

% Que Pasa

DESCRIPCION DE LA MUESTRA HUMEDAD NATURAL

=

5.90

D60

=

0.230

100.0

D30

=

0.130

38.100

100.0

D10

=

0.080

1"

25.400

100.0

Cu

=

2.88

3/4"

19.050

100.0

Cc

=

0.92

1/2"

12.700

100.0

Clas. SUCS

=

SP

3/8"

9.525

100.0

# 4 # 8

4.760

100.00

CBR AL 100 % 0.1"

=

85.5

%

2.380

1.20

0.65

0.65

99.35

CBR AL 95 % 0.1"

=

59.7

%

# 10

2.000

0.60

0.32

0.97

99.03

CBR AL 100 % 0.2"

=

110.2

%

# 16

1.100

2.30

1.24

2.20

97.80

CBR AL

# 20

0.840

3.00

1.61

3.82

96.18

# 30

0.590

5.30

2.85

6.67

93.33

Sh + Tara

# 40

0.420

7.50

4.03

10.70

89.30

Ss + Tara

# 50

0.300

16.50

8.87

19.57

80.43

Tara

# 100

0.149

72.60

39.03

58.60

41.40

Peso Agua

:

# 200

0.074

68.80

36.99

95.59

4.41

Peso Suelo Seco

:

8.20

4.41

100.00

Humedad(%)

:

Pasa

D60 95 % 0.2"Cu  = 70.0 D10 HUMEDAD NATURAL 2

:

D30 Cc  : D60  D10 :

450.0 410.5 86.2

%

%

CU 

D6O D10

CU 

0.230  2.875 0.080

CU  2.88

Cc 

Cc 

D30 2 D60  D10

0.1302 0.230  0.080

Cc  0.92

 0.918

LIMITES DE CONSISTENCIA Determinación Límite Líquido Determinación Límite Plástico

MTC E 110 MTC E 111

LIMITES DE CONSISTENCIA DETETERMINACION LÍMITE LÍQUIDO Nº ENSAYOS

1

2

3

18 10,92

28 10.97

35 10.34

23.20

24.45

23.78

Peso tara + suelo seco

gr. gr.

20.70

22.22

21.86

Peso del agua

gr.

2.50

2.23

1.92

Peso del suelo seco

gr.

9.78

11.25

11.52

% Humedad

%

25.56

19.82

16.67

DESCRIPCION Nº de Golpes Peso tara

gr.

Peso tara + suelo húmedo

DETETERMINACION LIMITE PLASTICO Nº ENSAYOS DESCRIPCION Recipiente Nº R + Suelo Húmedo R + Suelo Seco Peso de agua Peso de Recipiente Peso de S. Seco % de Humedad

gr. gr. gr. gr. gr. %

1

2

3

1 5.21 5.10 0.11 4.50 0.60 18.33

2 5.50 5.33 0.17 4.27 1.06 16.04

3 5.49 5.42 0.07 4.35 1.07 6.19

Limite Liquido = 21.20% Limite Plástico = 13.52 Índice Plástico = 7.68

INDICE DE PLASTICIDAD

CARACTERISTICAS

IP > 20

Suelos muy Arcillosos

20 > IP > 10

Suelos Arcillosos

10 > IP > 4

Suelos poco Arcillosos

IP = 0

Suelos exentos de Arcilla

Calculo del Límite Líquido para el ensayo Ecuación de Fluidez

W= -Fw*log(N)+C

Para N:

18

W = 25.56

34.32=-5.727*log(25)+C

.....(1)

Para N:

28

W = 19.82

34.55=-5.727*log(25)+C

.....(2)

Fw = 29.914 C Si N=25

= 63.113

W=LL LL = - 29.914 * log (25) + 63.11 LL = 21.29 LP = 13.52

IP =

LL - LP

IP = 21.29 - 13.52 IP = 7.7

CLASIFICACION DE SUELOS 

CLASIFICACIÓN SUCS



% Retenido malla Nº 200 % Retenido malla Nº 4

99.59% > 50% FINO 0.00 % > 50% ARENA



Cu 2.80

Mal Graduado



Cc



Clasificación



0.82

SP

CLASIFICACIÓN ASSHTO Datos   

%pasa malla Nº 200 Límite Liquido Índice Plástico

: : :

4.40 % 21.20 % 7.68 %

IG = 0.2a + 0.005ac + 0.01bd  

 

a = 4.48 – 35 b = 4.48 – 15 c = 21.2 – 40 d = 7.68 – 10

= -30.52 = -10.52 = -18.80 = -2.32

=>a=0 =>b=0 =>c=0 =>d=0

IG= 0.2a + 0.005ac + 0.01bd

IG= 0.2(0)+0.005(0)(0)+0.001(0)(0) IG= 0

Indice de Grupo IG >9 IG está entre 4 a 9 IG está entre 2 a 4 IG está entre 1 -2 IG está entre 0 -1

Suelo de Subrasante Muy Pobre Pobre Regular Bueno Muy Bueno

% pasa malla200

L.L.

I.P.

A-2-4

Si

Si

Si

A-2-5

Si

No

-

A-2-6

Si

Si

No

A-2-7

Si

No

-

Entonces:

A-2-4(0) Gravas y arenas limosas o arcillosas

ENSAYO PROCTOR STANDAR NORMA MTC E 107 – 2000 - ASTM D 422

Densidad Húmeda: h 

Wsuelo compactado Vmolde

1976 Óptima: Humedad h  1000

Wh  Ws %W  100 Ws  h  1.976  gr 3  

cm 

Máxima Densidad Seca: 37.7 %W  100 371.3h  max sec 



1 W % 100

% W  10.15 %  max sec 



1.976  1  10.15 %  100  

 max sec  1.79  gr 

 cm 

Compactación Prueba Nº Numero de capas Numero de golpes Peso suelo + molde (gr.) Peso molde (gr.) Peso suelo compactado (gr.) Volumen del molde (cm3) Densidad humeda (gr/cm3)

1 05 25 5936 4132 1804 1000 1.804

2 05 25 6108 4132 1976 1000 1.976

3 05 25 6161 4132 2029 1000 2.029

4 05 25 6105 4132 1973 1000 1.973

Humedad (%) Tara Nº Tara + suelo húmedo (gr.) Tara + suelo seco (gr.) Peso de agua (gr.) Peso de tara (gr.) Peso de suelo seco (gr.) Humedad (%) Densidad Seca (gr/cm3)

01 547.5 511.1 36.4 77.5 433.6 8.39 1.66

02 487.2 449.5 37.7 78.2 371.3 10.15 1.79

03 527.2 475.5 51.7 80.9 394.6 13.10 1.79

04 500.3 447.2 53.1 84.2 363.0 14.63 1.72

3

Máxima Densidad Seca (gr/cm3) : Optimo Contenido de Humedad (%) :

1.82 11.50

CURVA DE COMPACTACIÓN Máxima Densidad Seca (gr/cm3) : Optimo Contenido de Humedad (%) :

1.82 11.50

ENSAYO DE PROCTOR MODIFICADO 1.85

Densidad Seca (gr/cm3)

1.83 1.80 1.78 1.75 1.73 1.70 1.68 1.65 1.63 1.60 7.0

7.5

8.0

8.5

9.0

9.5

10.0

10.5

11.0

11.5

Humedad (%)

12.0

12.5

13.0

13.5

14.0

14.5

15.0

ENSAYO DE CBR ( California Bearing Ratio ) NORMA MTC E–132, ASTM D-1883,

AASHTO T 183

ENSAYO DE CBR ( California Bearing Ratio ) NORMA MTC E–132, ASTM D-1883, AASHTO T 183

MOLDE Nro. Nro. GOLPES POR CAPA Peso molde + suelo humedo Peso del Molde Peso del Suelo humedo Volumen del Suelo Densidad humeda % de humedad Densidad seca Tara Nro. Tara + suelo humedo Tara + suelo seco Peso del agua Peso de tara Peso del suelo seco % de humedad Promedio de humedad

1 12

2 25

3 56

11165 6890 4275 2268 1.88 11.65 1.688 1 573.50 524.1 49.4 100.0 424.1 11.65 11.65

11325 6890 4435 2268 1.96 11.59 1.752 2 637.3 581.5 55.8 100.0 481.5 11.59 11.59

11474 6890 4584 2268 2.02 11.51 1.813 3 573.8 524.9 48.9 100.0 424.9 11.51 11.51

Pm  S w 11165  6890  4275 Psw  4275 V

 2268

Densw  4275

 1.885 gr / cc 2268 1.885 DensS   1.688 gr / cc  11.65  1   100   % HUMEDAD

T  SH  573.5

T  SS  524.10 Tara 100 gr

Peso Agua  573.5  524.10   49.4 gr Peso S s  524.10  100.0  424.10 gr

49.4 x 100  11.65 424.10 %W 11.65

%W 

GRAFICO DE EXPANSION EXPANSION FECHA

HORA

TIEMPO

LECTURA

DIAL

HRS.

EXPANSION mm. 12

EXPANSION

LECTURA

%

DIAL

mm. 25

%

LECTURA

EXPANSION

DIAL

mm. 56

%

04/09/2008

20.00

12

126

1.26

0.98

05/09/2008

8.00

24

236

2.36

1.84

05/09/2008 06/09/2008

20.00 8.00

36 48

246 246

2.46 2.46

1.92 1.92

% EXPANSION

2.50 2.00 1.50 1.00

1.26 x 100 0.98 % 128

0.50 0.00 0

10

20

30 HORAS

56 GOLP ES

40

50

60

PENETRACION DE DIAL PENETRACION

PENETRACION

MOLDE Nro: 1 MOLDE Nro: 2 MOLDE Nro: 3 CARGA 12 GOLPES CARGA 25 GOLPES CARGA 56 GOLPES TIEMPO LECTURA CORRECCION LECTURA CORRECCION LECTURA CORRECCION DIAL Libras lbs/Pg2 DIAL Libras lbs/Pg2 DIAL Libras lbs/Pg2

mm.

pulg.

0 0.63 1.27 1.91

0.000 0.025 0.050 0.075

0´00" 0´30" 1´00" 1´30"

0.0 2.0 6.0 10.0

0 31 61 91

0 10 20 30

0.0 5.0 9.0 14.0

0 53 83 121

2.54 5.08 7.62 10.16 12.7

0.100 0.200 0.300 0.400 0.500

2´00" 4´00" 6´00" 8´00" 10´00"

15.0 29.0 47.0 76.0

129 234 369 588

43 78 123 196

19.0 41.0 67.0 88.0

159 53 32.0 257 86 3.41471186 53 ( X  324Lec.Corregida 108 58.0 452 151 520 173 92.0 708 236 678 226 121.0 927 309

0 18 28 40

0.0 11.0 17.0 25.0

Lec.Corregida 

0 98 144 204

0 33 48 68

3.4147118653 (

Lect . Dial 1"  15 Ecuación  3.4147118653 ( X )  7.1100622419  2.20462

Lec.Corregida 

3.4147118653 ( 15) 

7.1100622419   2.20462 3

Lec.Corregida 

128.60 3

  Lec.Corregida  43.0  lbs 2  pu lg  

GRAFICO PENETRACION DE CBR Lb/Plg2 250

12 GOLPES

Lb/Plg2 250

25 GOLPES

Lb/Plg2 350

56 GOLPES

0.1"

Golpes

300 200

12

200

0.2"

250 150

42.9 x 100  4.29 Valores de Carga 1000 78.025 x 100  5.20 150056

150

VALORES DE CORRECCION

200

Golpes 12 100

150

100

25 56

100 50

50

x

50

0.100 0

0 0.0

0.1

0.2

0.3 0.4 0.5 PENETRACION (PULG.)

0.1"(%)= 4.29 0.2"(%)= 5.20

0 0.0

0.1

0.2

0.3 0.4 0.5 PENETRACION (PULG.)

0.1"(%)= 5.29 0.2"(%)= 7.21

0.0

0.1

0.2

0.3 0.4 0.5 PENETRACION (PULG.)

0.1"(%)= 8.55 0.2"(%)= 10.05

DETERMINACION DE DE CBRCBR DETERMINACION

DETERMINACION DEL CBR

Gr/cm3 Gr/cm3 1.830

1.830

Datos de Proctor:

100 %

1.810

Datos de Proctor: 100%

100 %

1.810

1.82 Densidad : Humedad Optima :Seca 11.8 Humedad Optima :

Densidad Seca : 1.790

1.790

95%

100%1.73

95% gr/cc.

1.82 11.8 11.8

1.73 % 11.8

MATERIAL :

1.770

100% 95% CBR a 0,1" 8.55% 100% 4.90% CBR CBR a 0,2"a 0,1" 10.05% 8.55% 6.45% MATERIAL :

1.770 1.750

1.750

95 %

1.730

CBR a 0,2"

95 %

1.730 1.710

1.710 1.690

1.690 1.670

1.670

1.650

0

2

1.650 0.2"

4

6

0.1"

0

0.2"

2 0.2"

8 0.1"

4 0.1"

10

6 0.2"

12 % DE CBR

0.1"

8 0.1"

0.2"

10 0.1"

12 % DE CBR 0.2"

10.05%

95% 4.90% 6.45%

g

UTILIZACIÓN DE SUELOS EN CARRETERAS SISTEMA UNIFICADO 0-3 Muy Pobre Subrasante OH,CH,MH,OL 3-7 Pobre a Regular Subrasante OH,CH,MH,OL 7-20 Regular Sub-base OL,CL,ML.SC,SM,SP 20-50 Bueno Base, Sub-base GM,GC,SW,SM,SP,GP >50 Excelente Base GW,GM CBR

CLASIFICACIÓN

USOS

CONCLUSIONES

CONTENIDO DE HUMEDAD  

El ensayo de contenido de humedad nos permite encontrar la cantidad de agua que contiene el suelo en su estado natural en los diferentes horizontes que presenta. El contenido de humedad natural en el campo fue de 5.9%.

ANALISIS GRANULOMETRICO 



Se puede añadir a un suelo granular sin finos, otro de grano fino y cierta plasticidad, a fin de obtener una mezcla de mayor cohesión, más fácil de compactar, más impermeable y en suma mas estable. Según la clasificación AASHTO es A-2-4 (0) que es específicamente para carreteras la clasificación granulométrica es una arena mal graduada con limos.

LIMITES DE LIQUIDO Y LIMITE PLASTICO  

 

El limite liquido de nuestro estrato es 21.20%, y el limite plástico es igual a 13.52 %. La plasticidad de un suelo depende, no solo de los elementos gruesos que contiene, sino únicamente de sus elementos finos. En un suelo el contenido de arcilla, es el elemento más peligroso de una carretera, debido a su gran sensibilidad al agua. El índice plástico es igual a 7.7 IP



PROCTOR



Se determinó que el peso específico seco máximo es de 1.82gr/cc, y su humedad óptima alcanza un 11.8%. La humedad óptima de compactación es aquella humedad (%de agua) para la cual la densidad del suelo es máxima, es decir la cantidad de agua que hemos de añadir a un suelo para poderlo compactar al máximo con una energía concreta. La compactación de los suelos aumenta la resistencia de un suelo y disminuye la capacidad de deformación.







CBR



Para los suelos del tipo; A – 2 – 4 (0), la razón de soporte se calcula solo para 5 mm de penetración (0.2 pulgadas).



Por tal motivo el CBR al 95% MDS ensayado en el laboratorio es de 4.90 % para una penetración de 0.1”, y CBR al 95% MDS para una penetración de 0.2” es de 6.45 %.



Por la norma se tiene que existen cinco categorías de subrasante; siendo clasificado la subrasante determinada en un: 





S2: SUBRASANTE REGULAR A MALA

CBR = 6 - 10%

De acuerdo a las categorías podemos comparar nuestro resultando teniendo como conclusión que nuestro suelo de una subrasante Regular a Mala, para soportar la carga de transito. El suelo analizado tiene expansión media.

RECOMENDACIONES 

Se recomienda tener cuidado con el material almacenado ya que al estar en la intemperie puede este contaminarse.



Se recomienda elaborar los ensayos de una manera cuidadosa y ordenada para evitar equivocaciones, que puedan llevar a volver a hacer el ensayo.



Trabajar bajo las Normas Peruanas de ensayos de materiales EM-2000 del MTC.



Respetar los procedimientos, sugerencias que nos brindan las Normas Peruanas para no tener problemas en la ejecución de ensayos.

“ÍNDICE MEDIO DIARIO”

UBICACION



Fig. Nº 01: Ubicación de la Zona de Estudio ( Av. Billinghurst )

AV. BILLINGHURST

PROLONGACION MILLER

Fig. Nº 02: Proyección del IMD para la Prolongacióin Miller

OBJETIVO 

EL ESTUDIO DE TRAFICO TIENE POR FINALIDAD CUANTIFICAR, CLASIFICAR Y CONOCER EL VOLUMEN DE LOS VEHICULOS QUE PASARAN POR LA FUTURA CARRETERA.



DETERMINAR EL IMD, LO QUE NOS SERVIRA MAS ADELANTE PARA EL DISEÑO ADECUADO DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO Y LA EVALUACION EL PROYECTO.

PROCEDIMIENTO 

ESTE TRABAJO SE REALIZO EN LA AVENIDA BILLINGURT PARALELA DONDE SE REALIZA EL ESTUDIO DE LA SUB RAZANTE (PROLONGACION MILLER).



LOS VEHICULOS SE CLASIFICAN SEGÚN EL SENTIDO EN EL QUE SE DIRIGIAN, AL SUR COMO AL NORTE ESTACIONANDONOS EN UN SOLO PUNTO PARA SU CONTEO.



EL CONTEO DE CADA VEHICULO SE HIZO CON UN CUADRO EN EL CUAL DIVIDE Y CLASIFICA LOS VEHICULOS POR TAMAÑO Y NUMERO DE EJES.



LOS DATOS OBTENIDOS SE REUNIERON Y SE CALCULARON POR CUADROS EN EL CUAL ESTAN REPRESENTADOS TAMBIEN POR GRAFICOS, LOS CUALES SE MOSTRARAN A CONTINUACION.

CANTIDAD DE VEHICULOS POR DIA

260

373

635

0

1 7515.00

MARTES

1524

4278

281

258

382

621

3

1 7348.00

MIERCOLES

1575

4516

257

271

374

642

0

0 7635.00

JUEVES

1603

4525

275

261

370

622

1

2 7659.00

VIERNES

1175

3705

304

262

332

567

1

0 6346.00

SABADO

1103

4021

297

260

349

546

0

0 6576.00

582

2137

273

227

232

249

0

0 3700.00

1313

3935

277

257

345

555

1

1 6683.00

DOMINGO

IMDs

BUS 2 EJE

CAMION 2 EJE

254

MICRO

4365

RURALCOMBI

1627

PANEL

STATION WAGON

LUNES

ESTACION

PICK UP

AUTO

TIPO DE VEHICULO

IMD

Cálculo del Índice Medio Diario Anual (IMDA).EN EL PRESENTE ESTUDIO DE IMD ANUAL, QUE REPRESENTA EL TRAFICO PROMEDIO DIARIO ANUAL, SE DETERMINA COMO EL PROMEDIO ARITMETICODEL VOLUMEN DE TRAFICO DE LOS SIETE DIAS (TRAFICO PROMEDIO DIARIO SEMANAL),PARA LOS CUALES SE REALIZO EL CONTEO. VARIACIÓN PORCENTUAL 9.00% 8.00% 7.00% PORCENTAJE



6.00% 5.00%

Serie1

4.00% 3.00% 2.00% 1.00% 0.00% 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 HORA

PORCENTAJE DE VEHICULOS SEGÚN DIRECCION SEGUN DIRECCION 53.00% 52.00% 51.00% 50.00% 49.00%

NORTE

48.00%

SUR

47.00% 46.00% 45.00% 44.00% LUNES

MARTES

MIERCO

JUEVES

VEIRNES

SABADO DOMINGO

DETALLE CLASIFICACION DE VEHICULOS AUTO

DIAS LUNES

TOTAL 833 794

CAMIONETAS STATI ON PICK RURALPANEL WAG UP COMBI ON

MICRO

BUS

CAMION

2E

2E

2293 2072

114 140

140 120

195 178

349 286

0 0

1 0

TOTAL 759 803

2188 2181

143 145

132 134

198 191

349 295

2 1

0 1

TOTAL 782 793

2377 2139

125 132

146 125

201 173

368 274

0 0

0 0

TOTAL 812 791

2375 2150

138 137

135 126

197 173

368 254

0 1

1 1

TOTAL 572 603

1971 1734

149 155

129 133

181 151

337 230

0 1

0 0

S

TOTAL 524 579

2133 1888

146 151

136 124

194 155

306 240

0 0

0 0

DOMINGO

TOTAL

N S MARTES N

S MIERCOLES N S JUEVES N S VIERNES N S SABADO N

TOTAL CANTIDAD DE VEHICULOS A LA SEMANA VEHICULOS A LA SEMANA 16000 14000 12000 10000 8000 NORTE

6000

SUR

4000 2000 0 AUTO

STATION VAGON

PICK UP

PANEL

RURAL COMBI

MICRO

BUS 2E

CAMION 2E

NORTE

4571

14413

963

930

1290

2225

2

2

SUR

4656

13225

985

877

1129

1680

3

2

CONCLUSIONES 

La determinación del IMD es un dato muy importante ya que nos servirá para el diseño adecuado de la estructura de pavimento y la evaluación del proyecto, pues gran parte de los beneficios derivados del mismo es el ahorro en costos de operación vehicular.



Es sumamente importante realizar el Estudio de Transito, ya que con ello se determinará la carga patrón equivalente que utilizará la Estructura del Pavimento durante la vida de éste.



Nuestro IMD promedio hallado en la semana es de 6684.



La mayor cantidad de vehículos transitados se dieron en las horas 7a.m. a 9a.m. y de 7p.m. a 9p.m.



La variable más importante para el Diseño de una Vía, es el Estudio del Tránsito.



El número y el peso de los ejes de los Vehículos son los factores más determinantes en el diseño de la Estructura del Pavimento.

DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

METODOS PARA DISEÑO DE PAVIMENTO 

METODOLOGÍAS CLÁSICAS 

Método del CBR 





Método del Índice de Grupo  



CBR de la Subrasante Tráfico Tráfico

Índice de Grupo del Suelos Tráfico Tráfico

METODOLOGÍAS ACTUALES  



Método de la AASHTO Método de Espesores Mínimos Método de Espesores Mínimos Referenciales

CONSIDERACIONES PREVIAS AL DISEÑO: 

IMDS : Tener presente el IMDS según la clasificación Vehicular.



ESTIMACION DEL ESAL: Es el número total de aplicaciones de carga por eje estándar equivalente a 80 kN (18,000 lb), durante el Período de Diseño.



CARRIL DE DISEÑO : El carril de diseño esta en función de los carriles por sentido existentes, y se escoge de acuerdo a las recomendaciones del Instituto del Asfalto, o la AASHTO.



EL PERIODO DE DISEÑO ( n ) : Es el número de años desde la apertura del pavimento al tráfico hasta el primer recapeado planificado. Todo pavimento puede ser diseñado para soportar el efecto acumulativo del transito durante cualquier periodo de tiempo.



FACTOR DE CRECIMIENTO : Determinado de acuerdo a la tasa de crecimiento anual y el periodo de diseño del pavimento.



FACTOR CAMIÓN: Es el número de aplicaciones de ejes estándar de 80 kN, correspondiente al paso de un vehiculo.



FACTOR DE EQUIVALENCIA DE CARGA: Es un factor utilizado para convertir las aplicaciones de cargas por eje de cualquier magnitud, a un número de cargas por eje simple equivalentes a 80 kN (18,000 lb).

TRÁNSITO Para el cálculo del tránsito, el método actual contempla los ejes equivalentes sencillos de 18,000 lb (8.2 ton). La metodología AASHTO considera la vida útil de un pavimento relacionada el número de repeticiones de carga que podrá soportar el pavimento antes de llegar a las condiciones de servicio final predeterminadas para el camino. 

La ecuación siguiente puede ser usada para calcular el parámetro del tránsito W18 en el carril de diseño.



EAL = Numero de ejes equivalentes a 8.2 tn en el periodo de diseño. DD = Es un factor de distribución direccional. Por lo general se considera 0.5 DL = Esta dictado por el siguiente cuadro

 

6.00

0.0001

FACTOR CARRIL PORCENTAJE DEL TRAFICO TOTAL DE CAMIONES EN EL CARRIL DE DISEÑO

Nº Carriles ( 2 Direcciones ) 2

% de Caminos en el Carril de Diseño 50

Nº de Carriles en 1 Dirección

% ESAL en el Carril de Diseño

1

100

2

80 - 100

4

45 ( 35 - 48 )

3

60 - 80

6 ó más

40 ( 25 - 48 )

4

50 - 75

Fuente: Inst. del Asfalto

Fuente: AASHTO

CALCULO DEL ESAL 

Previo al diseño de la Estructura de los pavimentos, que deben diseñarse principalmente para las solicitaciones de tráfico, calidad de suelos de fundación y un periodo de tiempo en años, es necesario la determinación del ESAL. ESAL8.2Tn

 (1  r ) n  1     IMDK  0.50  365  FDK   r  

ESAL8.2Tn

 (1  0.027) 20  1    277  0.50  365  0.001   0.027  

ESAL8.2Tn  131.77

ESAL 8.2Tn IMDK FDK

= = =

Equivalent Single Axle Loads Índice Medio Diario del vehículo tipo K. Factor Destructivo de vehículo tipo K.

ESTUDIO DE TRANSITO PARA DISEÑO DE PAVIMENTOS ZONA DE ESTUDIO : Estudio de tránsito en la Prolongacion Miller UBICACIÓN : Av. Billinghurst y la Calle Crnl. Bustíos SOLICITANTE : Curso de Pavimentos FECHA : Diciembre del 2008 INDICE MEDIO DIARIO ( IMD ) 6684 Veh/día NUMERO TOTAL DE CARRILES ( N ) 2.0 Carriles CARRIL DE DISEÑO Instituto del Asfalto 50% 50% AASHTO 100% PERIODO DE DISEÑO ( n ) 20 Años TASA DE CRECIMIENTO ANUAL( r ) 2.70% F. CRECIMIENTO DE TRANSITO( F ) 26.07 TIPO DE VEHICULO

Autos Station Wagon Pick Up Panel Rural Combi Micro Bus 2E Camión 3E TOTAL

Nº VEH/ DIA Nº VEH/ DIA Nº VEH/ AÑO (2 sentido)

(1 sentido)

( x 365 días )

F.C.

ESAL en el

Factor de

ESAL de

carril de diseño

Crecimiento

diseño

1313.00

656.50

239622.50 0.0001

23.96

26.07

624.58

3935.00

1967.50

718137.50 0.0001

71.81

26.07

1871.84

277.00

138.50

50552.50 0.0001

5.06

26.07

131.77

257.00

128.50

46902.50 0.0001

4.69

26.07

122.25

345.00

172.50

62962.50 0.0001

6.30

26.07

164.11

555.00

277.50

101287.50 0.0001

10.13

26.07

264.01

1.00

0.50

182.50 3.5600

649.70

26.07

16934.59

1.00

0.50

182.50 2.5300

461.73

26.07

12034.98

6684.00

3342.00

1233.37

Total

32148.13

1219830.00

DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES •

Variables de diseño: 

Variables de tiempo



Tránsito



Serviciabilidad



Confiabilidad



Propiedades de los materiales



Drenaje

METODO AASHTO - 93 

Los procedimientos involucrados en el método de diseño, versión 1993, están basados en las ecuaciones originales de la AASHO que datan de 1961.



El diseño está basado primordialmente en identificar o encontrar un “número estructural SN” para el pavimento flexible que pueda soportar el nivel de carga solicitado. Para determinar el número estructural SN requerido, el método proporciona la ecuación general que involucra los siguientes parámetros: El tránsito en ejes equivalentes acumulados para el período de diseño seleccionado, “W18”. - El parámetro de confiabilidad, “R”. - La desviación estándar global, “So”. - El módulo de resiliencia efectivo, “Mr” del material usado para la subrasante. - La pérdida o diferencia entre los índices de servicios inicial y final deseados, “.PSI”.

Nivel de Confianza, R

Clasificación

Urbano

Rural

Interestatal/Autopista Arteria Principal Colectores Locales

85-99.9 80-99 80-95 50-80

80-99.9 75-95 75-95 50-80

Para el proyecto se considero 95%

95

-1.645

DESVIACIÓN ESTÁNDAR TOTAL (So) 

Factor que toma en cuenta los errores o variabilidad asociados con el diseño y los datos de construcción, incluyendo la variabilidad en las propiedades de los materiales del suelo, estimaciones de tráfico, condiciones climáticas y calidad de construcción. 0.40 - 0.45 Pavimentos Flexibles

0.30 - 0.45 Pavimentos Rígidos

Para el proyecto se considero So = 0.45

ÍNDICE DE SERVICIABILIDAD PRESENTE 

Indice de serviciabilidad inicial Po  Diseño

de Pavimento.  Construcción según la suavidad especificada (IRI). 

Serviciabilidad final Pt  Importancia

del pavimento  Clasificación funcional 

Pérdida de serviciabilidad: PSI inicial = Inicio del Periodo = 4 PSI Final = Fin del Periodo = 2

Para el proyecto se considero PSI = 2

MÓDULO RESILENTE DE LA SUBRASANTE 

La guía AASHTO reconoce que muchas agencias no poseen los equipos para determinar el Mr y propone el uso de la conocida correlación con el CBR

ECUACIÓN DE LA GUIA AASHTO 1993 CÁLCULO DE NÚMERO ESTRUCTURAL

 PSI  log  4.2  1.5   log W18  Z R  S o  9.36  log ( SN  1)  0.20   2.321  log M R  8.07 1094 0.40  ( SN  1) 2.19 W 18 : Número de aplicaciones de carga de 18 kips ZR : Área bajo la curva de distribución estandarizada para una confiabilidad R So : Desviación estándar de las variables SN : Número Estructural ΔPSI : Pérdida de la serviciabilidad prevista en el diseño MR : Módulo resiliente de la subrasante

ESTRUCTURACIÓN DEL PAVIMENTO

eT

DATOS DEL PROYECTO  ESAL (W18) = 32148.13

 So = 0.45

 CBR Subrasante (95%) = 6.45 %

 PSIi = 4.0

 Mr = 1500 ( 6.45 ) = 9675 psi

 PSIf = 2.0

 Confiabilidad R = 95% (ZR = -1.645)

 m2 = m3 = 1

 PSI  log10  4.2  1.5   log10 ( w10 )  Zr  So  963  log10 ( SN  1)  0.2   2.32  log10 ( Mr )  8.07 1094 0.4  ( SN  1)  2  log10  2.7   4.507   1.6450.45  963  log10 ( SN  1)  0.2   2.32  log10 (9675)  8.07 1094 0.4  ( SN  1) SN  1.878

ESPESORES MINIMOS (PULGADAS)

Fuente: AASHTO

SN  a1 D1  a2 D2 m2  a3 D3 m3 1.878  0.44 (1)  0.14 (4)  1.0  0.1( D3 ) *1.0 D3  8.22"  8.5"

Determinado los Espesores de la Estructura de la Carpeta Asfaltica. Tabla de Tanteos:

SN 1,874 1,71 2,112 1,964 1,896 1,568

D1 1 1 2 1 2 1,5

D2

D3 4 5 8 6 4 2

8,18 5 0 6 4 6

Espesor Espesor (pulg) (cm) 13,18 33,48 11,00 27,94 10,00 25,40 13,00 33,02 10,00 25,40 9,50 24,13

METODO DE ESPESORES MINIMOS REFERENCIALES CALCULO DE LOS ESPESORES: 1.- Asumiendo que la Carpeta Asfáltica se cimentara sobre la Base G:

 PSI  log10  4.2 Kg/cm 1.5   MR: BASE GRANULAR M = -0.147 (CBR)+ 29.9 (CBR) + 592 R log10 ( w10 )  ZrSo  963 log10 ( SN  1)  0.2   2.32 log10 ( Mr )  8.07 1094 0.4 + 592 Kg/ cm MR = -0.147 (84.21)+ 29.9 (84.21) ( SN  1) (1) 2 CBR =84.21% MR=2067.45 kg/cm x 14.2234 Psio  4 MR=29406.17 PSI  2  Psi f  2 log10    2.7   2.32  log (29406.17)  8.07 4.507   1.6450.45  963  log10 ( SN  1)  0.2  Psi  2 10 1094 0.4  Mr  29406.17 PSI ( SN  1) W18  ESAL  32148.13

R  95%  Z R  1.645 S o  0.45

SN  1.17

Resultado calculo de numero estructural: SN  a1 D1 SN= 1.17

D1  1.17

a1= 0.44 Resultados:

SN  a1 D1

D1= 2.66”

(1) Es el CBR de la Cantera Magollo al 100% de la MDS para 0.2”

 1.17  0.44 D1

0.44

D1  2.66

METODO DE ESPESORES MINIMOS REFERENCIALES  PSI G.: 2.- Asumiendo que la Base G. se cimentara sobre log la 10S/Base  

 4.2  1.5   2.32 log ( Mr )  8.07 10 1094+ 512 Kg/ cm -0.152 (CBR)+ 22.44 (CBR) 0.4  ( SN  1)+ 512 Kg/ cm -0.152 (84.21)+ 22.44 (84.21)

log10 ( w10 )  ZrSo  963 log10 ( SN  1)  0.2 

SUBBASE GRANULAR CBR(1)=84.21% Psio  4 Psi f  2 Psi  2 Mr  18828.79 PSI W18  ESAL  32148.13 R  95%  Z R  1.645

MR = MR = MR = 1323.79 kg/cm2 x 14.2234 MR = 18828.79 PSI

 2  log10    2.7   2.32  log (18828.79)  8.07 4.507   1.6450.45  963  log10 ( SN  1)  0.2  10 1094 0.4  ( SN  1) SN  1.43

S o  0.45

Resultado calculo de numero estructural: SN= 1.43 a1= 0.44

a2= 0.14

Resultados:

D2= 1.85”

(1) Es el CBR de la Cantera Magollo al 100% de la MDS para 0.2”

SN  a1D1  a2 D2 m2 SN  a1 D1  a2 D2 m2  1.43  (0.44)(2.66)  (0.14) (1.0) D2 D2 

1.43 1.17 1.85 0.14

D2  1.85

METODO DE ESPESORES MINIMOS REFERENCIALES  PSI  log10  4.2  1.5  sobre la S/Rasante:  3.- Asumiendo que la Carpeta, la Base G. y la S/Base G. se Cimentara log10 ( w10 )  ZrSo  963 log10 ( SN  1)  0.2   2.32 log10 ( Mr )  8.07 1094 0.4  ( SN  1) Con CBR: 6.45 % en formula Mr=1500x6.45=9675Psi

Psio  4 Psi f  2 Psi  2 Mr  9675.0 W18  ESAL  32148.13 R  95%  Z R  1.645

 2  log10   2.7   2.32  log (9675)  8.07 4.507   1.6450.45  963  log10 ( SN  1)  0.2  10 1094 0.4  ( SN  1) SN  1.88

S o  0.45

Resultado calculo de numero estructural:

SN  a1D1  a2 D2 m2  a3 D3m3

SN= 1.88

SN  a1 D1  a 2 D2 m2  a3 D3 m3

a1= 0.44

a2= 0.14

1.88  0.44 ( 2.66 )  0.14 (1 ) (1.85)  0.1 (1 ) D3

a3= 0.10 m2 = m3=1.0 Resultados:

D3= 4.51”

D3  4.51

DISCUSION DE RESULTADOS CAPA Carpeta Base Subbase Subrasante

ESPESORES (PLG) Mín. según CALCULO ESAL 2.66" 2.5" 1.85" 4" 4.51" 10"

TRATAMIENTO Asfalto en Caliente Granular Granular

ESTRUCTURACIÓN DEL PAVIMENTO FINAL SEGUN EL METODO DE ESPESORES MINIMOS REFERENCIALES

eT=16.5”

SOFTWARE DE COMPARACION

CONCLUSIONES: 

Al no contar con los ensayos para hallar el Módulo de Resiliencia, se usa la correlación con el CBR. Se utilizó el Mr. para suelos granulares, para hallar el Mr de la Base y la S/Base.



El CBR utilizado para la subrasante fue de 6.45% al 95% MDS de penetración para 0.2” y para la base y sub base se utilizó los datos de la cantera Magollo.



No se usó los datos del CBR de 0.1” al 100% como indica la norma para el método de espesores mínimos debido a que ésta no cumplía con lo dicho (mayor a 80%), por lo que utilizamos el valor del CBR de 0.2”.



Por el método AASHTO 93, según la tabla de tanteos, hemos elegido las dimensiones de los espesores de la siguiente manera: para carpeta asfáltica 2”, y 8” para la Base, debido a que la subrasante es de mala a regular.



Por el método de espesores mínimos referenciales nos da una carpeta asfáltica de 2.66” y una base de 1.85” y una sub base 4.51”.



Finalmente las dimensiones recomendadas para la estructura del pavimento comparando ambos métodos serán según el cuadro de tanteos (Método AASHTO): 1” de carpeta asfáltica, 4” de base y 8.5” de sub base.