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MUNICIPIO DE PALESTINA DEPARTAMENTO DEL HUILA

PROYECTO PLACA HUELLA

Tramo cabecera Municipal – colegio

Elaboró: Ing. ENRIQUE CRUZ SALOMÓN TP No 02030 VLL

SEPTIEMBRE 2016

CONTENIDO

1. Introducción 2. Descripción del Proyecto 3. Diseño placa huella 3.1 Elección del espesor

Anexo A CUADRO DE DISEÑO PCA-84 Anexo B Cantidad de obra Anexo C Presupuesto

DISEÑO PLACA HUELLA VIA CABECERA MUNICIPAL,-COLEGIO TRAMO K1+256 A K3+450

1. INTRODUCCIÓN El mantenimiento de vías terciarias requiere de una inversión importante de recursos por parte de la Nación, red que necesariamente debe mantener en buen estado para la conexión de la población rural con las cabeceras Municipales y los centros de producción del país; es el fundamento del Programa “Vías para la prosperidad” del Instituto Nacional de Vías. En el presenta caso se trata principalmente de mejorar las condiciones de acceso a la Institución educativa más importante del Municipio y de paso beneficiar a la población aledaña con la construcción del pavimento de este tramo de vía con el sistema Placa-huella, sistema estructural es frecuentemente utilizado en vías terciarias para mejorar el tránsito vehicular. 2. DESCRIPCION DEL PROYECTO El objeto del presente estudio es el Diseño de un sistema Placa-huella para el mejoramiento del tránsito vehicular de la vía que une la cabecera municipal de Palestina con el colegio, localizado en el K2+520, en una longitud de 1815 m. Geométricamente la placa está definida así: 1- Placa huella: Estructura en concreto E= 0.15 m, apoyada sobre una base granular 2- Concreto Ciclópeo: 60% concreto f´c= 28 MPa y 40 % piedra media songa. 3- Viguetas en concreto reforzado: Concreto f´c =28 MPa y acero de refuerzo Ø 3/8” + estribos c.0.15 m usada para arriostrar la placa. 4- Cuneta en V en concreto simple f´c =21 MPa

3. DISEÑO DE LA PLACA-HUELLA El presente diseño se realiza teniendo en cuenta el Manual de Diseño de Pavimentos en Concreto para vías del Ministerio Nacional de Vías INVIAS, se relacionó la información existente del proyecto en la verificación de los espesores de la placahuella y las variables de diseño establecidas en el Manual para volúmenes de tránsito bajo y medio. Las placas en concreto reforzado se disponen en módulos de 3.0 metros con las siguientes dimensiones: 1-Placa de concreto reforzado. Ancho: Espesor:

0.90 M, 0.15 M

2-Placa en concreto cicópeo: Ancho: Espesor :

0.90 M 0.15 M

Viga Riostra entre módulos:

0.15x0.25 M

Vigas extremas:

0.20x0.30 M

Cunetas:

0.10x0.90 m

Fig.2 Planta placa huella típica

En el sistema placa huella que se propone en este caso en el perfil de la vía, de un ancho total de 4.5 m el sobre ancho se omite (ver planos de detalle anexos)

Fig.3 sección transversal y longitudinal de placa huella típica

Fig,4 Detalles refuerzo de vigas riostras extremas e interna

3.1 ELECCIÓN DEL ESPESOR DE LA HUELLA

De acuerdo a la información disponible del proyecto se inca un espesor de placa según los métodos de diseño usados en el país 

Tránsito No se realizó un conteo para determinar el TPD de esta vía en particular, pero por su ubicación se cataloga como una vía terciaria con bajo volumen de tránsito (30 a 50 vehículos/día aprox.). De acuerdo a la tabla No 1 corresponde a la categoría To.

Tabla No 1 Categorías de tránsito para la selección de espesores Categoría

Tipo de Via

TPDs

Ejes acumulados de 8.2 t

To

(Vt)-(E)

0 a 200

< 1000.000

T1

(Vs) - (M ó A)- (CC)

201 a 500

1.000.000 a 1.500.000

T2

(Vp) - (A)- (AP-MC-CC)

501 a 1000

1.500.000 a 5.000.000

T3

(Vp) - (A)- (AP-MC-CC)

1.001 a 2.500

5.000.000 a 9.000.000

T4

(Vp) - (A)- (AP-MC-CC)

2.501 a 5.000

9.000.000 a 17.000.000

T5

(Vp) - (A)- (AP-MC-CC)

5.001 a 10.000

17.000.000 a 25.000.000

T6

(Vp) - (A)- (AP-MC-CC)

más de 10.001

25.000.000 a 100.000.000

Fuente: Manual de diseño de pavimentos en concreto, 2007

Tabla No 1ª No nomenclatura de tabla No 1 Siglas Tabla 1 Vt: Vía terciaria

M: Medias A: Anchas

Vs: Vía secundaria

CC: Carreteras de 2 direcciones

Vp: Vía principal

MC: Carreteras Multicarriles

E: Estrechas

AP : Autopistas

Fuente: Manual de diseño de pavimentos en concreto, 2007



Subrasante

Los pavimentos en concreto disipan mejor los esfuerzos en suelos con baja capacidad portante, debido a que ésta se realiza sobre áreas muy grandes con lo que las solicitaciones que llegan al suelo son bajas Esta es la variable más importante que se debe considerar para una vía terciaria con bajos volúmenes de transito planeada en concreto rígido. La clasificación de la Subrasante se hace con base en la relación de soporte de California del suelo CBR, (la tabla 2 muestra que para cada rango de valores arrojados de CBR se correlaciona un valor de módulo de reacción de la Subrasante K parámetro usado en las ecuaciones de diseño). , Tabla No 2. Clasificación de la Subrasante de acuerdo con su resistencia Clase o Tipo

CBR (%)

Módulo resiliente (Kg/cm²)

S1

2000

Fuente: Manual de diseño de pavimentos en concreto, 2007

De acuerdo a la tabla No 2 se clasifica la Subrasante como tipo S5, para un CBR>5. 

Material de soporte

De acuerdo con el manual de diseño [9]. Un pavimento debe estar soportado sobre: Un suelo natural, bases granulares y las bases estabilizadas con cemento. Tabla No 3 Clasificación de los materiales de soporte para el pavimento de concreto. Denominación

Descripción

SN

Subrasante Natural

BG

Base Granular

BEC

Base Estabilizada con Cemento

Fuente: Manual de diseño de pavimentos en concreto 2007 En el caso presente el pavimento se va a sustentar sobre el terreno natural y cuando sea requerido, se utilizará para nivelación con material granular debidamente compactado.



Características del Pavimento

En la tabla No 4 se muestran las resistencias a la flexión que debe tener el concreeto a los 28 días de acuerdo a la Norma INVIAS E414-07 Tabla No 4 Valores de resistencias a la flexo tracción del concreto Descripción

Resistencia a la flexión (kg/cm2)

MR1

38

MR2

40

MR3

42

MR4

45

Fuente: Manual de diseño de pavimentos en concreto 2007

De acuerdo al estudio de suelos clasifica como MR 1. 

se obtuvo un CBR

de 38, de acuerdo a la tabla se

Transferencia de carga entre losas

Existen, además de los anteriores parámetros, dos factores para determinar el espesor de los pavimentos de concreto, el primero tiene relación con la presencia de pasadores de carga en las juntas de las placas y el segundo con el confinamiento lateral (bordillos, bermas o andenes). En este caso, las placas de concreto van a quedar confinadas con el borde interno de la cuneta fundida en sitio (B), no se contemplan pasadores de caga (NoD)-

Tabla 5. Denominación del sistema de transferencia de cargas y confinamiento lateral Denominación D B No D No B

Descripción Dovelas Bermas No Dovelas No Bermas

Fuente: Manual de diseño de pavimentos en concreto 2007

La tabla 6 muestra la combinación de variables como resultado del análisis de más de 700.000 diseños obtenidos a partir de las metodologías presentadas por la PCA´84 y AASHTO´93 los cuales se analizaron para seleccionar el abanico 1.680 estructuras que conforman el manual de diseño Tabla 6. Espesores de losa de concreto (cm) de acuerdo con la combinación de variables

y T0 como factor principal

Es importante resaltar que los dos métodos de diseño de losas de concreto en Colombia son los propuestos por AASHTO 93 Y PCA 84 en ninguno de los métodos se contempla el uso de acero para reforzar las losas, solo se tiene en cuenta el acero de las dovelas en las juntas transversales con características tales como: el diámetro de la dovela de be ser mayor a 15 mm de diámetro y de textura 

Modulación de losas

Existen tres criterios para la modulación de losas de concreto las cuales serán aplicadas para simular las dimensiones adecuadas de las huellas de concreto: -

La relación de la menor dimensión con el espesor (máximo 25 veces el espesor para bases granulares y 20 veces el espesor bases rígidas)

-

El factor de esbeltez inferior a 1,4 (mayor dimensión ≤ 1,4 la menor dimensión), se debe tratar de reducir el factor de esbeltez radio relativo de rigidez que incluye las siguientes variables ( módulo de elasticidad del concreto, espesor de la losa, módulo de poisson, módulo de reacción de la Subrasante)

La relación de esbeltez ideal es 1,25 para el criterio 1 y para el criterio 2 se utilizaría 20 veces el espesor para bases granulares. Cada Huella tiene una dimensión de 0,90 metros de ancho por 2,85 metros de longitud el factor de esbeltez es igual a 3.16, el cual por el criterio 1 deberíamos tener lo siguiente 0,72 ≤ 0,90 ≤ 1,13, de acuerdo al diseño de placa se tiene 0.15 m de espesor, por el criterio 2 se considera una longitud máxima por espesor de 3,75 metros, esto da como rango para un ancho de losa de 0.90 metros lo siguiente: una longitud mínima de 0,72 metros y máxima de 3.0 m lo cual cumple en absoluto para el criterio de esbeltez, es importante resaltar que el ancho del carril corresponde a 4,5 m estando este conformado por dos materiales distintos, entre lo que está un concreto reforzado de 28 MPa y un concreto ciclópeo clase G.

ANEXO A.

ESTIMACION DEL ESPESOR Empresa: Ibañez-Guzmán Factor de Seguridad de Carga 1.20

PROYECTO Espesor estimado Modulo de rotura Placa huella

K subrasante

15.00 cm 38.0 kg / cm2 3

5.00 kg / cm

Junta con pasadores

No

Banquina de hormigón

Si

Posee Subase 6.93 kg / cm3 Si Periodo de Diseño 20.00 Años Tipo Granular Numero de Camiones 13059589 Espesor Subbase [cm] 20.00 Ejes por cada Análisis de fatiga Análisis de erosión Cargas de Cargas por F. Repeticiones 1000 Repeticiones Consumo de Repeticiones Daños por ejes S. C. esperadas camiones admisibles fatiga admisibles erosión 1 2 3 4 5 6 7 Eje simple 8 Tensión equivalente 10.75 9 Factor de relación de tensión 0.28 10 Factor de erosión 2.35 0.61 14.0 16.80 7966.35 110,788 7.19 426,604 1.87 1.28 13.0 15.60 16716.27 359,824 4.65 738,041 2.26 2.98 12.0 14.40 38917.58 2,567,706 1.52 1,247,946 3.12 5.56 11.0 13.20 72611.31 ilimitado 0.00 2,647,073 2.74 11.26 10.0 12.00 147050.97 ilimitado 0.00 7,414,919 1.98 16.81 9.0 10.80 219531.69 ilimitado 0.00 79,243,758 0.28 26.32 8.0 9.60 343728.38 ilimitado 0.00 ilimitado 0.00 36.59 7.0 8.40 477850.36 ilimitado 0.00 ilimitado 0.00 58.47 6.0 7.20 763594.17 ilimitado 0.00 ilimitado 0.00 132.29 5.0 6.00 1727653.03 ilimitado 0.00 ilimitado 0.00 Suma parcial 13.35 12.25 Eje doble 11 Tensión equivalente 9.30 12 Factor de relación de tensión 0.24 13 Factor de erosión 2.43 1.23 26.0 31.20 16063.29 ilimitado 0.00 392,407 4.09 3.96 24.0 28.80 51715.97 ilimitado 0.00 705,527 7.33 10.58 22.0 26.40 138170.45 ilimitado 0.00 1,257,565 10.99 32.09 20.0 24.00 419082.21 ilimitado 0.00 2,873,399 14.58 42.48 18.0 21.60 554771.34 ilimitado 0.00 9,945,109 5.58 61.51 16.0 19.20 803295.32 ilimitado 0.00 ilimitado 0.00 76.21 14.0 16.80 995271.28 ilimitado 0.00 ilimitado 0.00 90.39 12.0 14.40 1180456.25 ilimitado 0.00 ilimitado 0.00 112.48 10.0 12.00 1468942.57 ilimitado 0.00 ilimitado 0.00 138.80 8.0 9.60 1812670.95 ilimitado 0.00 ilimitado 0.00 Suma parcial 0.00 42.57 Eje triple 14 Tensión equivalente 7.15 15 Factor de relación de tensión 0.19 16 Factor de erosión 2.44 0.00 0.00 ilimitado 0.00 621,141 0.00 0.00 0.00 ilimitado 0.00 1,080,904 0.00 0.00 0.00 ilimitado 0.00 2,466,280 0.00 0.00 0.00 ilimitado 0.00 7,630,155 0.00 0.00 0.00 ilimitado 0.00 ilimitado 0.00 0.00 0.00 ilimitado 0.00 ilimitado 0.00 0.00 0.00 ilimitado 0.00 ilimitado 0.00 0.00 0.00 ilimitado 0.00 ilimitado 0.00 0.00 0.00 ilimitado 0.00 ilimitado 0.00 0.00 0.00 ilimitado 0.00 ilimitado 0.00 Suma parcial 0.00 0.00 Consumo de fatiga 13.35 Daños por erosión 54.83 Consumo Total = 68.18% K subrasante-subase

-ANEXO B CUADRO CANTIDADES DE OBRA

-ANEXO C PRESUPUESTO MUNICIPIO DE PALESTINA PLACA HUELLA CABECERA MUNICIPAL COLEGIO PRESUPUESTO DE CONSTRUCCIÓN

ITEM DESCIPCIION DE LAS ACTIVIDADES 1 LOCALIZACION Y REPLANTEO 1.1

2

Trazado, localizacion y replanteo, incluye revision y ahuste de diseños

UNID. ml

Afirmado en material granular clasificado esp 311-07 invias SUBTOTAL

m3

4.2 ACERO DE REFUERZO. ESP. 640SUBTOTAL 5 CONCRETO CICLOPEO Concreto clase g (ciclopeo 60% concreto normal f'c=176kg/cm2; 5.1 40% piedra) para base de estructuras. esp. 630 inv.

8

3,650

6,624,750

571.73

29,750

11,790,041 11,790,041

816.75

120,350

98,295,863 98,295,863

PLACA HUELLA Y VIGUETA EN CONCRETO ESTRUCTURAL

Concfeto estructural F´C=280 4.1 KGH/CM2 para base estructuras convencionales. ESP 630-07 INV

7

VALOR TOTAL

6,624,750 m3

4

1,815.00

V/UNIT

SUBOTAL MOVIMIENTO DE TIERRA

Excavaciones varias sin clasificar. 2.1 ESP. 600-07 INV. Particular. SUBTOTAL 3 RELLENOS 3.1

CANT.

SUBTOTAL CUNETAS EN CONCRETO Cuneta de concreto f'c= 176 kgf/cm2 fundida en el lugar. esp. 671-07 inv. SUBTOTAL 4 ALCANTARILLAS

Excavaciones varias sin 8.1 clasificar. esp. 600-07 inv.

particular. 8.2 Relleno para estructura 8.3 Tuberia de concreto reforzado Concreto estructural f'c=280 8.4 kgf/cm2 para base de estructuras convencionales. esp. 630-07 inv. SUBTOTAL 9 RETIRO MATERIAL 9.1 Retiro de material sobrante de SUBTOTAL TOTA COSTOS DIRECTOS A(19%) I (1%) U (5%) AIU (25) COSTO TOTAL OBRA

m3

502.15

kg

38,485.26

m3

248.05

786,360

394,870,674

5,200

200,123,352 594,994,026

590,300

146,423,915 146,423,915

m3

490.05

590,300

289,276,515 289,276,515

m3

112.00

27,431

3,072,272

m3 ml

100.00 20.00

75,000 550,000

7,500,000 11,000,000

m3

28.00

690,100

19,322,800 40,895,072

m3

571.73

40,980

23,429,495 23,429,495.00 1,211,729,677.00 230,228,639.00 43,743,441.00 8,311,254.00 282,283,334.00 1,494,013,011.00