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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”
CALLE 84 ENTRE CARRERA 26C Y TRANSVERSAL 103
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.
CALLE 84 ENTRE CARRERA 26C Y TRANSVERSAL 103 .......................................................... 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
Calle 84 entre Carreras 26C y Transversal 103 .............................................................. 6-3 6.2.1
DETERMINACIÓN DEL CBR DE DISEÑO .................................................................................... 6-6 6.3
Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103 ................................................................ 6-7 6.3.1
ESTATIGRAFIA Y NIVEL FREATICO........................................................................................... 6-7 6.4
Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103 ................................................................ 6-8 6.4.1
RESUMEN DE ESPESORES PARA CADA UNA DE LAS CALZADAS EN ESTUDIO .............. 6-11 6.5
Resumen espesores estructura actual Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103 .. 6-6.5.1
11
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 Calle 84 entre Carreras 26C y Transversal 103 _______________________ 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: ............................................................................................................. 8-1 8.3
DETERMINACION DE LOS FACTORES DAÑO ............................................................................ 8-2 8.4
Vehiculos mixtos ............................................................................................................. 8-2 8.4.1
Buses del Sistema ........................................................................................................... 8-3 8.4.2
DETERMINACIÓN DEL ESPECTRO DE CARGAS PARA PAVIMENTO RIGIDO. ........................ 8-6 8.5
Calle 84 entre Carreras 26C y Transversal 103 .............................................................. 8-8 8.5.1
DISEÑO PAVIMENTO METODOLOGIA PCA -84 .................................... 9-1 9.
CARACTERIZACIÓN DE LA SUBRASANTE ................................................................................ 9-2 9.1
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES DE APOYO ........................................................... 9-3 9.2
3
CARACTERIZACIÓN DEL CONCRETO HIDRÁULICO ................................................................. 9-5 9.3
CUANTIFICACIÓN DEL TRANSITO DE DISEÑO.......................................................................... 9-6 9.4
CONSIDERACIÓN DE BERMAS Y TRANSFERENCIA DE CARGA ............................................. 9-6 9.5
FACTOR DE MAYORACIÓN DE CARGAS ................................................................................... 9-6 9.6
DISEÑO DEL ESPESOR DE LA LOSA ......................................................................................... 9-7 9.7
ESTRUCTURA DE PAVIMENTO DISEÑADAS EN CONCRETO RIGIDO ..................................... 9-7 9.8
Carril Calle 84 entre Carreras 26C y Transversal 103 .................................................... 9-7 9.8.1
CONTROL DE ESFUERZOS EN EL CONCRETO POR EFECTOS DEL ALABEO DE LAS LOSAS9.9
9-8
DISEÑO DE JUNTAS ..................................................................................................................... 9-9 9.10
CORTE DE JUNTAS .................................................................................................................... 9-16 9.11
SELLO DE JUNTAS .................................................................................................................... 9-17 9.12
CASOS ESPECÍFICOS PROCESO CONSTRUCTIVO ................................................................ 9-19 9.13
EVALUACION ECONOMICA ................................................................. 10-1 10.
PRESUPUESTO PAVIMENTO NUEVO EN CONCRETO CALLE 84 ENTRE CARRE 26C Y 10.1
TRANSVERSAL 103 .............................................................................................................................. 10-1
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 Pavimento rígido PCA-84
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 Calle 84 Entre Carrera 26 y Transversal 103 ........................... 4-2
Tabla 5.1 Inventario de obras de drenaje y obras de arte .......................................................... 5-1
Tabla 6.1 Resumen Tabla % CBR Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103 ................... 6-7
Tabla 6.2 Resumen Tabla Espesores Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103 ............ 6-11
Tabla 6.3 Resumen Tabla Espesores Calle 84 entre Transversal 103 y Carrera 26C ............ 6-11
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 Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103 Carril
derecho ......................................................................................................................................... 7-6
Tabla 7.4 Cartera cálculo Deflexión Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103 Carril
izquierdo ....................................................................................................................................... 7-7
Tabla 7.5 Resumen Deflectometría para la vía Pretroncal ........................................................ 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. .. 8-3
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 ........................................................ 8-5
Tabla 8.8 Factores daño para buses vacíos ............................................................................... 8-5
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......................................... 8-6
Tabla 8.11. Cargas máximas por eje vigentes en Colombia ....................................................... 8-7
Tabla 8.12 Calculo del número de repeticiones esperadas cada año por tipo de eje en el carril
de diseño Calle 84 entre Carrera 263C y Transversal 103 ......................................................... 8-8
Tabla 9.1 Resumen tránsito de diseño vías Pretroncales en Espectro de carga Calle 84 entre
Carrera 26C y Transversal 103 .................................................................................................... 9-6
5
Tabla 9.2 Resumen diseño pavimento rígido Calle 84 .............................................................. 9-7
Tabla 9.3 - Longitud y diámetro de barras pasa juntas ............................................................. 9-10
Tabla 9.4 Recomendaciones para la selección de las barras de anclaje. .............................. 9-11
Tabla 10.1 Alternativa 1. Construcción pavimento nuevo en concreto MR=45 k/cm2 ........... 10-1
Tabla 10.2 Alternativa 2. Construcción pavimento nuevo en concreto MR=42 k/cm2 ........... 10-2
Tabla 10.3 Resumen comparativo de presupuesto por m2 construcción pavimento rígido ... 10-2
Tabla 11.1 Resumen CBR de diseño para el corredor Pretroncal ........................................... 11-1
Tabla 11.2 Estructuras típicas de pavimento existentes para el corredor Pretroncal ............. 11-2
Tabla 11.3 Resumen Deflectometría para la vía Pretroncal .................................................... 11-3
Tabla 11.4 Resumen tránsito de diseño en espectro de carga para el corredor Pretroncal
alternativa pavimento rígido ....................................................................................................... 11-3
Tabla 11.5 Resumen alternativas propuestas para el corredor en pavimento rígido. .............. 11-4
Tabla 11.6 Comparativo precio por m2 alternativas en pavimento rígido ................................ 11-5
6
INDICE DE FIGURAS
Figura 6.1 Ubicación de las vías para trabajo de campo ............................................................ 6-2
Figura 6.2 Curvas Límites de Atterberg Calle 84 entre Carrera 23C y Transversal 103 lado
occidental ...................................................................................................................................... 6-3
Figura 6.3 Carta de Plasticidad Calle 84 entre Carrera 23C y Transversal 103 lado occidental 6-4
Figura 6.4 Curvas Límites de Atterberg Calle 84 entre Carrera 23C y Transversal 103 lado
oriental .......................................................................................................................................... 6-5
Figura 6.5 Carta de Plasticidad Calle 84 entre Carrera 23C y Transversal 103 lado oriental .... 6-6
Figura 6.6 Perfiles estratigráficos Calle 84 entre Transversal 103 y Carrera 26C .................... 6-8
Figura 6.7 Perfiles estratigráficos Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103 .................... 6-8
Figura 6.8 Estructura de pavimento típica Calle 84 entre Carrera 26C y 103 zona carril
pavimento en concreto rígido ....................................................................................................... 6-9
Figura 6.9 Estructura de pavimento típica zona carril Calle 84 entre Carrera 26C y 103
pavimento en concreto asfáltico ................................................................................................. 6-10
Figura 7.1 Perfil Deflectométrico Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103 Carril derecho
...................................................................................................................................................... 7-7
Figura 7.2 Perfil Deflectométrico Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103 Carril izquierdo
...................................................................................................................................................... 7-8
Figura 9.1. Correlación de CBR y el Modulo de Reacción (K) de la subrasante ........................ 9-3
Figura 9.2. Estimación del Módulo de Reacción del apoyo de la losa por efecto de la capa de
subbase granular .......................................................................................................................... 9-5
Figura 9.3 Estructura de pavimento Carril Calle 84 MR = 45 kg/cm2. ...................................... 9-8
Figura 9.4 Estructura de pavimento Carril Calle 84 MR = 42 kg/cm2. ....................................... 9-8
Figura 9.5 - Vista en planta de canastilla de pasadores............................................................ 9-12
Figura 9.6 Corte A-A de canastilla de pasadores .................................................................... 9-12
Figura 9.7 Corte B-B de canastilla de pasadores .................................................................... 9-12
Figura 9.8. - Junta de contracción .............................................................................................. 9-13
Figura 9.9 Junta de expansión .................................................................................................. 9-14
Figura 9.10 Junta de expansión en intersección asimétrica ................................................... 9-15
Figura 9.11 - Detalle Junta de expansión .................................................................................. 9-15
7
Figura 9.12 - Junta de construcción ........................................................................................... 9-16
Figura 9.13 - Corte de juntas...................................................................................................... 9-17
Figura 9.14- Colocación de tirilla ................................................................................................ 9-18
Figura 9.15 Colocación de sello ................................................................................................ 9-19
Figura 9.16 - Modulación con presencia de estructuras hidráulica ........................................... 9-20
Figura 9.17 - Modulación y junta presencia de sumidero .......................................................... 9-20
Figura 9.18 - Modulación, junta y acero de refuerzo por presencia de estructuras hidráulicas 9-20
Figura 9.19 Detalle juntas alrededor de cámaras alternativa de rombo .................................. 9-21
Figura 9.20 Detalle juntas alrededor de cámaras alternativa de círculo .................................. 9-22
Figura 9.21 Detalle junta semicircular alrededor de sumideros ............................................... 9-22
Figura 11.1 Estructura de pavimento recomendada Carril Calle 84 ......................................... 11-4
8
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: Calle 84
entre Carreras 26C y Transversal 103. 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 para pavimento rígido se utilizó la metodología PCA-84.
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 del corredor que forma 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
Conocido 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 todo el
corredor.
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 espectro de cargas para pavimento rígido.
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 este 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, basadas 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 la 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 el 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 y establecer soluciones en pavimento rígido para la Calle 84.
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 al corredor de la Calle 84. 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, la calle 84, 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% conun 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 del corredor, 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 la vía 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.
CALLE 84 ENTRE CARRERA 26C Y TRANSVERSAL 103 4.1
Este corredor corresponde a una via, que se encuentra en pavimento en concreto rígido
en su carril derecho, entre la Transversal 103 y la Carrera 26C, y pavimentado en
calzada completa en la zona frente al patio Taller con longitud aproximada 130m.
El carril izquierdo se encuentra en asfalto, desde la Transversal 103 hasta que inicia el
patio taller, el cual debe ser reemplazado por concreto rígido. Ese carril izquierdo frente
4-2
al patio taller se encuentra en rígido en longitud 130m, y posteriormente está en
afirmado hasta llegar a la Carrera 26C, el cual se propondrá en concreto rígido.
Tabla 4.1 Evaluación funcional Calle 84 Entre Carrera 26 y Transversal 103
INICIA TERMINA CARRILLONGITUD
(m)
ANCHO
(m)
AREA
(m2)
EVALUACION
FUNCIONALOBSERVACION
Transversal 103 Patio Taller Derecho 200 4,8 960 Pavimento nuevo rigido
Transversal 103 Patio Taller Izquierdo 200 4,8 960 Cambio de flexible a rígido
Patio Taller 330 Derecho 130 4,8 624 Pavimento nuevo rigido
Patio Taller 331 Izquierdo 131 4,8 628,8 Pavimento nuevo rigido
330 Carrera 26C Derecho 80 4,8 384 Pavimento nuevo rigido
331 Carrera 26C Izquierdo 79 4,8 379,2 Pavimento en afirmado
ESTADOLONGITUD
(m)
ANCHO
(m)
AREATOTA
L (m2)
% DEL
AREA
TOTAL
541 4 2164 66,0
0 0 0 0,0
279 4 1116 34,0
TOTALES 3280 100,0
|
5-1
INVENTARIO OBRAS DE DRENAJE Y OBRAS DE ARTE 5.
Las calzadas que conforman el corredor vial proyectado, cuentan con sumideros, como
obras de drenaje superficial, más no se evidenció la presencia de filtros longitudinales
en la zona de los separadores centrales.
Se hizo un inventario del número total de sumideros por calzada.
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 del
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
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6-1
EVALUACIÓN GEOTÉCNICA 6.
DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO DE CAMPO 6.1
Para los trabajos de campo, se efectuaron un total de cinco apiques para todo el
corredor para 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 cuatro 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 cada una de las
calzadas 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 para el corredor vial.
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 para el 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 el corredor vial, integrando
todos los resultados, y considerando como capa de subrasante, la capa de apoyo del
material granular existente.
Calle 84 entre Carreras 26C y Transversal 103 6.2.1
Figura 6.2 Curvas Límites de Atterberg Calle 84 entre Carrera 23C y Transversal 103 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 20
y 25%. La humedad natural del suelo se encuentra por debajo del límite plástico,
indicando un suelo en estado semisólido.
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 Calle 84 entre Carrera 23C y Transversal 103 lado occidental
6-5
Figura 6.4 Curvas Límites de Atterberg Calle 84 entre Carrera 23C y Transversal 103 lado oriental
Dado que se hizo el análisis por carril, tanto para el carril en pavimento flexible como en
rígido, se constante la similitud entre las subrasantes encontradas,que corresponden a
suelos de alta compresibilidad tipo MH, con límites líquidos elevados, y humedad
natural por debajo del límite plástico.
6-6
Figura 6.5 Carta de Plasticidad Calle 84 entre Carrera 23C y Transversal 103 lado oriental
Del análisis realizado geotécnicamente la Calle 84, presenta un suelo
predominante que corresponde a limos de alta compresibilidad tipo MH.
DETERMINACIÓN DEL CBR DE DISEÑO 6.3
Se tomaron cuatro 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
Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103 6.3.1
Tabla 6.1 Resumen Tabla % CBR Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103
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 Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103, se adoptará
un CBR para diseño de 2.5%
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.
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:
WN SAT
1 7,0 2,8 1,00-1,40 1,70
2 3,2 1,6 0,90-1,30 0,56
3 4,4 3,1 1,40-1,80 0,94
4 5,3 2,3 1,20-1,60 0,76
2,5CBR PROMEDIO
CBR No.% CBR
PROFUNDIDAD % EXPANSION
6-8
Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103 6.4.1
Figura 6.6 Perfiles estratigráficos Calle 84 entre Transversal 103 y Carrera 26C
Figura 6.7 Perfiles estratigráficos Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103
6-9
La Calle 84, se intervendrá el carril que se encuentra en asfalto, el cual será
reemplazado por concreto rígido, y la zona de afirmado, igualmente se pavimentará en
losa de concreto.
De acuerdo con los apiques realizados, los cuales se hicieron tanto en el carril con
carpeta asfáltica como en el de la losa de concreto, construida recientemente para dar
acceso al Patio Taller del Mio, se tiene que el pavimento nuevo de concreto rígido, está
conformado por una losa de concreto de 20 cms, apoyada sobre una carpeta asfáltica
de 12 cms de espesor, posteriormente se encuentra una base granular de 30 cms, y un
relleno en rocamuerta de 40 cms de espesor. En la siguiente figura se esquematiza la
estructura de pavimento existente para el carril del pavimento en concreto rígido
construido recientemente.
Figura 6.8 Estructura de pavimento típica Calle 84 entre Carrera 26C y 103 zona carril pavimento
en concreto rígido
Losa de concreto e = 20cms
Carpeta asfáltica e = 12 cms
Base granular triturada e = 30 cms
Rocamuerta e = 40 cms
Subrasante MH-CH
6-10
En la zona donde se encuentra el carril en pavimento flexible se encontró una
estructura conformada por una capa asfáltica de 12 cms de espesor, apoyada sobre
una base granular de 20 cms y posteriormente una rocamuerta de espesor variable
entre 40 y 100 cms. Para efecto de la modelación de la estructura de pavimento, se
tomará un espesor de 40 cms de relleno en rocamuerta. En la siguiente figura, se
presenta el esquema de la sección transversal típica, del carril pavimentado en concreto
asfáltico.
Figura 6.9 Estructura de pavimento típica zona carril Calle 84 entre Carrera 26C y 103 pavimento
en concreto asfáltico
Nivel Freático
No se encontró la presencia del nivel freático hasta 2.0 m de profundidad investigada
Carpeta asfáltica e = 12 cms
Base granular triturada e = 20 cms
Rocamuerta e = 40 cms
Subrasante MH-CH
6-11
RESUMEN DE ESPESORES PARA CADA UNA DE LAS CALZADAS EN 6.5
ESTUDIO
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 Calle 84 entre Carrera 26C y 6.5.1
Transversal 103
Tabla 6.2 Resumen Tabla Espesores Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103
Tabla 6.3 Resumen Tabla Espesores Calle 84 entre Transversal 103 y Carrera 26C
LOSA CONCR C.A. BASE TRIT. ROCA M. TOTAL GRAN SUBRASANTE
CBR 1 20 15 20 40 60 CH-MH
S3 18 20 40 60 CH-MH
S4 10 20 70 90 MH-CH
CBR 3 20 20 100 100 CH-MH
S5 18 20 70 90 MH
CBR 4 12 30 80 110 CH-MH
APIQUE No.ESPESORES
LOSA CONCR C.A. BASE TRIT. ROCA M. TOTAL GRAN SUBRASANTE
S6 12 20 70 90 MH
CBR 2 20 12 30 40 70 CH-MH
S2 20 20 40 60 MH
S1 8 20 40 60 MH-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 figura 7.1.
7-2
Tabla 7.1 Tramos viales medidos con Deflectometría
EJE UBICACION LONGITUD (m)
EJE-4 Calle 84 entre Carrea 26C y T-103 400
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
márgen 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 Calle 84 entre Carreras 26C y Transversal 103 7.3.3.1
Tabla 7.3 Cartera cálculo Deflexión Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103 Carril derecho
Constante de la Viga: 4 CALLE 84 ENTRE CARRERA 26C Y T103
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
1 100 8 2 24 31 8 66 136
2 150 6 2 24 23 8 260 208
3 200 3 1 24 12 4 736 391
4 224 14 10 24 54 39 221 208
5 250 14 10 24 54 39 221 208
6 300 9 6 24 35 23 17 260
7 350 14 10 24 54 39 221 208
8 400 13 8 24 50 31 118 164
313 1860,9
Estado del Tiempo: 39,1
16,3
41,7
60,0
Sumato ria
Abscisa
Lecturas de campo Lectura ajustada
(D0 - Dm)2
Radio de
Curvatura
(m)
Externa Interna Externa Interna
Deflexión característica (90%) (0,01mm)
Lluvioso D eflexió n media (0,01mm)
Numero de datos 8 C o eficiente de variació n
Factor: 1,0 D esviació n estándar
7-7
Figura 7.1 Perfil Deflectométrico Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103 Carril derecho
Tabla 7.4 Cartera cálculo Deflexión Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103 Carril izquierdo
0
10
20
30
40
50
60
0 100 200 300 400
DEF
LEX
ION
0,0
1m
m
ABSCISA
DEFLEXIONES CALLE 84 ENTRE CARRERA 26C Y T103 Carril derecho
Constante de la Viga: 4 CALLE 84 ENTRE CARRERA 26C Y T103
Espesor capa asfáltica: 10 cms Carril izquierdo. Pavimento rígido
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 3 2 24 12 8 14 781
2 75 3 2 24 12 8 14 781
3 125 5 2 24 19 8 11 284
4 175 4 2 24 16 8 0 391
5 225 4 1 24 16 4 0 260
6 275 4 2 24 16 8 0 391
7 325 6 4 24 23 16 53 446
8 375 3 1 24 12 4 14 391
126 105,5
Estado del Tiempo: 15,8
3,9
24,6
20,7
Sumato ria
Abscisa
Lecturas de campo Lectura ajustada
(D0 - Dm)2
Radio de
Curvatura
(m)
Externa Interna Externa Interna
Deflexión característica (90%) (0,01mm)
Lluvioso D eflexió n media (0,01mm)
Numero de datos 8 C o eficiente de variació n
Factor: 1,0 D esviació n estándar
7-8
Figura 7.2 Perfil Deflectométrico Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103 Carril izquierdo
Dado que esta vía tiene pavimento rígido en su carril izquierdo, las medidas de
deflexión no son representativas para el modo en el que fueron tomadas ya que la
metodología se debe centrar en las juntas del pavimento, sin embargo, sirven para
establecer comparaciones de valores de deflectometría, lo cual se ve claramente que
para el carril derecho que tiene pavimento asfáltico, las deflexiones son del orden de
60/100m mientras que para el carril con el pavimento rígido son de 20/100 mm. La
información obtenida sirve para concluir que el carril que presenta la carpeta asfáltica,
tiene un buen comportamiento estructural, y que al reemplazar el asfalto por losa, es
posible que se pueda reutilizar parte del granular existente.
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 Deflectometría para la vía Pretroncal
VIA CARRIL Dm
(1/100mm) Dc90%
(1/100mm)
Calle 84 entre Carreras 26C y T-103 Carril derecho 39.1 60.0
Como puede verse del cuadro anterior, la Calle 84 entre Transversal 103 y Carrera 26C
tiene un buen comportamiento deflectométrico en el carril de concreto asfáltico.
0
5
10
15
20
25
0 100 200 300 400
DEF
LEX
ION
0,0
1m
m
ABSCISA
DEFLEXIONES CALLE 84 ENTRE CARRERA 26C Y T103 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 dependiendo del 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 mediante el respectivo espectro de cargas para los métodos de
dimensionamiento de carácter mecanicistas.
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 20 años para
pavimento rígido.
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
8-2
sustentado, bajo el argumento que no se cuenta con información histórica del tránsito
actuante en la vía, 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.
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
8-3
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 las
vías 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.
Tabla 8.3. Comparación de las cargas transmitidas por eje a los pavimentos. Bus Padrón.
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
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
8-4
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
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.
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
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 vacíos, y en una condición promedio, los cuales se
indican en la Tabla 8.7 a la tabla 8.9.
Tabla 8.7 Factores daño para buses a máxima capacidad
Tabla 8.8 Factores daño para buses vacíos
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
8-6
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.
Tabla 8.10 Factores daño a utilizar para buses del Sistema S.I.T.M
DETERMINACIÓN DEL ESPECTRO DE CARGAS PARA PAVIMENTO 8.5
RIGIDO.
El tránsito de diseño para estructuras de pavimento rígidos de acuerdo a la metodología
definida por la P.C.A. versión 1984, se cuantifica por medio del espectro de cargas
esperado a lo largo del periodo de diseño y para el carril de diseño. Puesto que para
este proyecto no se cuenta con la información de campo necesaria para la obtención de
dicho espectro de cargas del parque vehicular predominante de la vía con referencia a
los pesos por eje representativos, se tomaran las cargas máximas por eje estipuladas
en la resolución 004100 de 2004 emanada por el Ministerio de Transporte. La siguiente
tabla relaciona los pesos por ejes máximos especificados para el país.
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
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
8-7
Tabla 8.11. Cargas máximas por eje vigentes en Colombia
TIPO DE EJE CARGA MAXIMA (Ton)
Simple rueda simple 6.0
Simple rueda doble 11.0
Tándem 22.0
Trídem 24.0
Así, un vehículo tipo C2P se considerara compuesto por dos ejes simples de rueda
simple con un peso por eje de 6.0 Ton y un vehículo tipo C2G se considerara
compuesto por un primer eje simple de rueda simple o eje direccional con un peso por
eje de 6.0 Ton y un segundo eje simple de rueda doble con un peso por eje de 11.0
Ton.
Los vehículos tipo C3-C4 se asumirán compuestos por un primer eje simple de rueda
simple o eje direccional de 6.0 Ton, un segundo eje simple de rueda doble de 11.0 Ton
y un tercer eje tándem de 22.0 Ton como condición más crítica.
Los vehículos tipo C5 se considerara compuesto por un primer eje simple de rueda
simple de 6.0 Ton de peso y dos ejes tipo tándem de 22.0 Ton de peso
respectivamente.
Los vehículos tipo >C5 se asumirá compuesto por un primer eje simple de rueda simple
o eje direccional de 6.0 Ton de peso, un segundo eje tipo tándem de 22.0 Ton de peso
y un tercer eje tipo tridem de 24.0 Ton de peso respectivamente, distribución típica de
un vehículo tipo C6.
La siguiente tabla detalla el espectro de cargas para el transito predominante esperado
de la vía en el carril de diseño y para un periodo de diseño de 20 años más 1 año
asumido como tiempo de construcción del proyecto, desde luego considerando un nivel
de confianza de esta variable de 90%.
Para el caso de los buses del sistema, se establece para los buses complementarios un
eje delantero simple de rueda simple de 3.5 toneladas de peso, y un eje trasero simple
8-8
de rueda doble de 6.5 toneladas. Para los padrones, se tiene un eje delantero simple
de rueda simple de 6.0 toneladas y un eje trasero simple de rueda doble de 11.5
toneladas.
Para mayor claridad, en cada una de las siguientes tablas se presenta el cálculo del
espectro de cargas para el corredor vial diseñado en pavimento rígido.
Calle 84 entre Carreras 26C y Transversal 103 8.5.1
Se establece el diseño para el carril que se va a sustituir de pavimento flexible a
pavimento rígido, y se tiene en consideración los volúmenes considerados en el estudio
de tránsito, así como la consideración del tránsito atraído de buses complementarios,
padrones y articulados estipulados en dicho diseño. En la siguiente tabla se presenta el
resumen del espectro de carga para el carril de la Calle 84.
Tabla 8.12 Calculo del número de repeticiones esperadas cada año por tipo de eje en el carril de
diseño Calle 84 entre Carrera 263C y Transversal 103
SRS SRD SRS SRD SRS SRD SRD SRS SRS SRS SRD SRS Tandem SRS Tandem Tandem SRS Tandem Tridem
2,8 Ton 5,8 Ton 6,6 Ton 11,0 Ton 6 Ton 11,5 Ton 11,5 Ton 6 Ton 6 Ton 6 Ton 11 Ton 6 Ton 22 Ton 6 Ton 22 Ton 22 Ton 6 Ton 22 Ton 24 Ton
2015 125 45625 45625 529 193085 193085 111 40515 40515 40515 70 25550 25550 49 17885 17885 2 730 730 1 365 365 365 1 365 365 365
2016 126 45990 45990 535 195275 195275 112 40880 40880 40880 73 26645 26645 51 18615 18615 2 730 730 1 365 365 365 1 365 365 365
2017 127 46355 46355 541 197465 197465 113 41245 41245 41245 76 27740 27740 53 19345 19345 2 730 730 1 365 365 365 1 365 365 365
2018 128 46720 46720 547 199655 199655 114 41610 41610 41610 79 28835 28835 55 20075 20075 2 730 730 1 365 365 365 1 365 365 365
2019 129 47085 47085 553 201845 201845 115 41975 41975 41975 82 29930 29930 57 20805 20805 2 730 730 1 365 365 365 1 365 365 365
2020 130 47450 47450 559 204035 204035 116 42340 42340 42340 85 31025 31025 59 21535 21535 2 730 730 1 365 365 365 1 365 365 365
2021 131 47815 47815 565 206225 206225 117 42705 42705 42705 88 32120 32120 61 22265 22265 2 730 730 1 365 365 365 1 365 365 365
2022 132 48180 48180 571 208415 208415 118 43070 43070 43070 92 33580 33580 63 22995 22995 2 730 730 1 365 365 365 1 365 365 365
2023 133 48545 48545 577 210605 210605 119 43435 43435 43435 96 35040 35040 66 24090 24090 2 730 730 1 365 365 365 1 365 365 365
2024 134 48910 48910 583 212795 212795 120 43800 43800 43800 100 36500 36500 69 25185 25185 2 730 730 1 365 365 365 1 365 365 365
2025 135 49275 49275 589 214985 214985 121 44165 44165 44165 104 37960 37960 72 26280 26280 2 730 730 1 365 365 365 1 365 365 365
2026 136 49640 49640 595 217175 217175 122 44530 44530 44530 108 39420 39420 75 27375 27375 2 730 730 1 365 365 365 1 365 365 365
2027 137 50005 50005 602 219730 219730 123 44895 44895 44895 112 40880 40880 78 28470 28470 2 730 730 1 365 365 365 1 365 365 365
2028 139 50735 50735 609 222285 222285 124 45260 45260 45260 116 42340 42340 81 29565 29565 2 730 730 1 365 365 365 1 365 365 365
2029 141 51465 51465 616 224840 224840 125 45625 45625 45625 121 44165 44165 84 30660 30660 2 730 730 1 365 365 365 1 365 365 365
2030 143 52195 52195 623 227395 227395 126 45990 45990 45990 126 45990 45990 87 31755 31755 2 730 730 1 365 365 365 1 365 365 365
2031 145 52925 52925 630 229950 229950 127 46355 46355 46355 131 47815 47815 90 32850 32850 2 730 730 1 365 365 365 1 365 365 365
2032 147 53655 53655 637 232505 232505 128 46720 46720 46720 136 49640 49640 94 34310 34310 2 730 730 1 365 365 365 1 365 365 365
2033 149 54385 54385 644 235060 235060 129 47085 47085 47085 141 51465 51465 98 35770 35770 2 730 730 1 365 365 365 1 365 365 365
2034 151 55115 55115 651 237615 237615 130 47450 47450 47450 147 53655 53655 102 37230 37230 2 730 730 1 365 365 365 1 365 365 365
2035 153 55845 55845 658 240170 240170 131 47815 47815 47815 153 55845 55845 106 38690 38690 2 730 730 1 365 365 365 1 365 365 365
TOTAL 1047915 1047915 ###### 4531110 927465 927465 927465 816140 816140 565750 565750 15330 15330 7665 7665 7665 7665 7665 7665
ARTICULADOS
TPD
C5 >C5
TPD TPD
AÑO
COMPLEMENTARIOS PADRONESCAMIONES
C2P C2G C3-C4
TPD TPD TPD TPD TPD
TANDEM TRIDEM
2,8Ton 5,8 Ton 6,0 Ton 6,6 Ton 11 Ton 11,5 Ton 22 Ton 24 Ton
1.047.915 1.047.915 3.156.155 4.531.110 5.096.860 1.854.930 38.325 7.665
EJES SIMPLES
|
9-1
DISEÑO PAVIMENTO METODOLOGIA PCA -84 9.
El diseño de la estructura de pavimento correspondiente a los tramos que requieren ser
construidos en concreto rígido, para construir carriles contiguos, que corresponde
básicamente al carril a construir en concreto rígido en la Calle 84 entre Carrera 26C y
Transversal 103. Los diseños se realizarán con base en las siguientes consideraciones
hechas por METRO CALI S.A., definidas en los términos de referencia a saber:
Período de diseño 20 años.
La estructura de pavimento deberá dimensionarse siguiendo los lineamientos del
método PCA versión 1984, considerando los efectos de erosión en el apoyo y de
fatiga en el concreto de la losa.
Factor de seguridad de carga de 1.10
Factor de seguridad por repeticiones de carga de 1.10
Barras de transferencia de carga SI
Sin tener en cuenta efecto berma.
El valor del módulo de rotura del concreto hidráulico para diseño deberá estar
entre 4.2 y 4.5 MPa.
El material de apoyo de la losa deberá ser como mínimo una subbase granular
con un espesor no inferior a 15.0 cm.
La relación de esbeltez de las losas (relación entre el largo y el ancho) deberá
estar entre 1.0 y 1.20. Adicionalmente la longitud de la losa deberá ser menor a
20 veces su espesor.
El dimensionamiento de la estructura para el corredor determinados en concreto rígido,
consistirá en determinar el espesor de la losa y de las capas de apoyo, condiciones de
anclaje y transferencia de carga de las losas, y las características de los materiales de
acuerdo a los parámetros de subrasante, tránsito, clima y condiciones especificadas por
METRO CALI S.A. Estas características planteadas para la estructura deberán brindar
un apoyo homogéneo y estable a la placa de concreto y garantizar a lo largo del periodo
de diseño condiciones de seguridad, comodidad y economía para los usuarios del
9-2
Sistema de Transporte Masivo y para la misma entidad. Para el dimensionamiento de
este tipo de estructura de pavimento, se utilizaran la metodología de diseño de carácter
mecanicista planteada por PCA (Portland Cement Association) versión 1984.
La metodología de diseño de la PCA considera dos criterios de análisis: el primero
correspondiente al análisis de fatiga en el concreto hidráulico de la losa producido por la
acción de esfuerzos repetitivos generados por las diferentes magnitudes de cargas de
los vehículos, mientras que el segundo criterio corresponde a la evaluación de la
erosión del apoyo, en donde se busca limitar los efectos generados por las deflexiones
de las losas. En ambos casos los consumos acumulados para las condiciones de
repeticiones y magnitudes de carga, deberá ser menor a 100%.
CARACTERIZACIÓN DE LA SUBRASANTE 9.1
Se considera la capacidad de soporte de la subrasante por medio del módulo de
reacción K. De acuerdo al capítulo 6 correspondiente a la evaluación geotécnica de la
subrasante, el valor del CBR de diseño para el suelo de subrasante en condiciones
críticas (valor del CBR después de 4 días de inmersión) de 2.5 para la Calle 84. Para
la estimación del valor del módulo de reacción de la subrasante K, se utilizará una
correlación de este parámetro con el valor del CBR, tal como se detalla en la figura
mostrada a continuación.
9-3
Figura 9.1. Correlación de CBR y el Modulo de Reacción (K) de la subrasante
Para la Calle 84, con CBR de 2.5%, se puede considerar un mejoramiento de este
suelo, con el material remanente que queda de la estructura de pavimento asfáltico
existente, por lo que se considera un espesor de 20 cms, lo que conlleva a mejorar el
CBR de la subrasante en 4.0%. Con este valor, se tiene un Módulo de reacción de la
subrasante de 34Mpa/m.
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES DE APOYO 9.2
Como es bien conocido las estructuras de pavimento de rígido debido a la gran rigidez
de las losas, distribuyen las cargas que le transmite el tránsito sobre una amplia área de
la subrasante, generando que esta soporte niveles de esfuerzos muy reducidos. Por
esta situación, para estos tipos de pavimentos no es trascendental contar con apoyos
de alto valor de soporte, sino que lo importante es que la superficie de apoyo de la losa
9-4
sea uniforme y estable en el tiempo. Cuando la subrasante está compuesta por
materiales finos es necesario colocar capas de mejor calidad entre las losas y la
subrasante con el objeto de facilitar la construcción, mejorar el drenaje, controlar el
efecto de bombeo en la subrasante y además de brindar un apoyo homogéneo a las
placas del pavimento.
Teniendo en cuenta que METRO CALI S.A. exige que el apoyo de la losa sea una capa
de subbase granular de espesor mínimo 15 cm, para la Calle 84, se recomienda
conservar la existencia de la capa de apoyo en concreto asfáltico como está concebida
la construcción reciente en los accesos al patio taller.
El valor del módulo de reacción del conjunto subrasante y capa granular para el apoyo
de la losa, se estima teniendo en cuenta el valor del módulo de reacción de la
subrasante y el espesor respectivo de las capas intermedias.
Para el caso de la Calle 84, se pretendió buscar conservar el espesor del carril
adyacente, pero el espesor actual de 20 cms, no satisface el diseño para el período de
20 años, por tanto se diseñará como una estructura completamente independiente
Partiendo del K de la subrasante mejorada por el material remanente de 34Mpa/m, y
con un espesor de base granular de 25 cms se obtiene un módulo de reacción del
subrasante- base granular de 5.4 Kg/cm3 equivalente a 54.0 Mpa/m,como se indica en
la Figura 9.2
9-5
Figura 9.2. Estimación del Módulo de Reacción del apoyo de la losa por efecto de la capa de
subbase granular
CARACTERIZACIÓN DEL CONCRETO HIDRÁULICO 9.3
El parámetro crítico de resistencia del concreto hidráulico para el diseño de los
pavimentos rígidos es el módulo de rotura. Cuando los esfuerzos a que se somete el
concreto no exceden el 45% de su módulo de rotura, se dice que este material puede
soportar un número ilimitado de estas tensiones y su efecto no es destructivo. Cuando
los esfuerzos exceden el 50% de su módulo de rotura, la acción repetitiva de esta clase
de cargas puede ocasionar la falla del concreto. Se dice que se ha consumido la
resistencia a la fatiga o capacidad estructural del concreto, cuando sobreviene su falla
por repetición de esfuerzos. Losas con módulos de rotura bajos son permeables y poco
durables, mientras que losas con módulos de rotura altos se vuelven quebradizas e
ineficientes bajo condiciones de subrasantes deformables y drenaje de la vía pobre. Se
9-6
recomiendan valores del módulo de rotura entre 42.0 Kg/cm2 a 50.0 Kg/cm2. Dadas las
condiciones del proyecto y según las exigencias de METRO CALI S.A., se asumirá un
valor del módulo de rotura del concreto para diseño de 42.0 Y 45 Kg/cm2.
CUANTIFICACIÓN DEL TRANSITO DE DISEÑO 9.4
Este método cuantifica las solicitaciones del tránsito por medio del espectro de carga de
acuerdo a las condiciones de peso de los ejes y repeticiones esperadas para el parque
automotor, a lo largo del periodo de diseño y para el carril de diseño. Tal como se
evaluó en el Capítulo 8 correspondiente a la cuantificación de la variable tránsito, la
siguiente tabla resume el espectro de cargas con tipo de eje, peso por eje y el número
de repeticiones esperadas en el periodo de diseño y en el carril de diseño. El tránsito
fue cuantificado para un periodo de diseño: 20 años
Tabla 9.1 Resumen tránsito de diseño vías Pretroncales en Espectro de carga Calle 84 entre
Carrera 26C y Transversal 103
CONSIDERACIÓN DE BERMAS Y TRANSFERENCIA DE CARGA 9.5
De acuerdo a las condiciones geométricas del proyecto y las especificaciones dadas
por METRO CALI S.A., para el dimensionamiento de la estructura de pavimento de los
corredores pretroncales, se considerará la transferencia de carga entre juntas
transversales por medio de pasadores de acero, y no se tendrá en cuenta el efecto de
bermas para la valoración de esfuerzos en el concreto.
FACTOR DE MAYORACIÓN DE CARGAS 9.6
Este método de diseño permite que la magnitud de las cargas reales esperadas de
acuerdo al espectro definido en la evaluación del tránsito, se multipliquen por un factor
TANDEM TRIDEM
2,8Ton 5,8 Ton 6,0 Ton 6,6 Ton 11 Ton 11,5 Ton 22 Ton 24 Ton
1.047.915 1.047.915 3.156.155 4.531.110 5.096.860 1.854.930 38.325 7.665
EJES SIMPLES
9-7
de seguridad de cargas Fsc, Según los requerimientos de METRO CALI, se asume un
valor de 1.1
DISEÑO DEL ESPESOR DE LA LOSA 9.7
Para la definición del espesor de la losa de la estructura de pavimento rígido y la
estimación de los consumos de erosión y de fatiga definidos según la metodología PCA,
se utilizara el software BS-PCA desarrollado por la Universidad de Cauca, bajo los
siguientes parámetros de diseño.
Mr = 42.0 y 45 Kg/cm2 (Modulo de rotura del concreto a 28 días).
No se considera el efecto de las bermas.
Barras de acero como pasadores de carga.
Factor de seguridad de cargas = 1.10.
Factor de seguridad por repeticiones = 1.10.
Considerando diferentes espesores de losa, se verifican los consumos de fatiga y
erosión encontrándose los siguientes resultados, cuyas memorias se soportan en el
Anexo correspondiente a memorias de cálculo.
Tabla 9.2 Resumen diseño pavimento rígido Calle 84
ESTRUCTURA DE PAVIMENTO DISEÑADAS EN CONCRETO RIGIDO 9.8
Carril Calle 84 entre Carreras 26C y Transversal 103 9.8.1
Se analizaron las dos alternativas con módulo de rotura de 42 y 45 kg/cm2,
obteniéndose los espesores indicados en las siguientes figuras.
FATIGA (%) EROSION (%)
1 23 42 25 44 4
2 22 45 25 38 5
1 25 42 25 20 22 50
2 24 45 25 20 12 79
CONSUMO
Polvorines
Calle 84 entre Cra 23D y Transversal 103
VIA ALTERNATIVALOSA
(cms)
MR
(Kg/cm2)
BASE
GRANULAR
(cms)
GRANULAR
REMANENTE
(cms)
FATIGA (%) EROSION (%)
1 23 42 25 44 4
2 22 45 25 38 5
1 25 42 25 20 22 50
2 24 45 25 20 12 79
CONSUMO
Polvorines
Calle 84 entre Cra 23D y Transversal 103
VIA ALTERNATIVALOSA
(cms)
MR
(Kg/cm2)
BASE
GRANULAR
(cms)
GRANULAR
REMANENTE
(cms)
9-8
Figura 9.3 Estructura de pavimento Carril Calle 84 MR = 45 kg/cm2.
Figura 9.4 Estructura de pavimento Carril Calle 84 MR = 42 kg/cm2.
CONTROL DE ESFUERZOS EN EL CONCRETO POR EFECTOS DEL 9.9
ALABEO DE LAS LOSAS
Estos esfuerzos en el concreto se producen por los cambios térmicos que sufren las
losas de hormigón durante el día y/o la noche, y a través del espesor de la losa. Este
tipo de solicitaciones son más críticas en la dirección más larga de las losas y se deben
controlar tanto en el borde, como en el centro de éstas. Como recomendación válida,
Losa de concreto MR= 45
Kg/cm2 e = 24 cms
Base granular tipo INVIAS e = 25 cms
Material remanente e min=20 cms
Losa de concreto MR= 42
Kg/cm2 e = 25cms
Base granular tipo INVIAS e = 25 cms
Material remanente e min=20 cms
9-9
se debe garantizar que la longitud de la losa (L) para controlar el fenómeno de alabeo
debe ser:
LosaH20L
DISEÑO DE JUNTAS 9.10
Las juntas son parte primordial en el diseñó de estructuras de pavimento en concreto
hidráulico puesto que actúan como planos de falla controlados generando además de
un efecto estético agradable a la vista, condiciones funcionales adecuadas a lo largo de
la vida útil de la estructura. Las juntas de contracción son las encargadas de controlar
las grietas generadas por los esfuerzo de retracción durante el fraguado del concreto y
los efectos producidos por el alabeo de la losa.
Los pasadores son barras de acero liso dispuestos perpendicularmente a las juntas
transversales del pavimento para transferir las cargas impuestas por los vehículos de
una placa a la siguiente, sin restringir los movimientos horizontales, manteniendo
además las losas alineadas horizontal y verticalmente. METRO CALI S.A. exige que la
transferencia de carga a través de las juntas de las losas del pavimento se haga por
medio de barras de acero liso tipo A-37, tratados previamente a su instalación con un
recubrimiento epóxicos que lo proteja de la corrosión, además deberán de quedar
engrasados de forma que permitan libremente el desplazamiento horizontal de las
losas. Las características de los elementos de acero utilizados para generar
transferencia mecánica de cargas entre las losas dependen del espesor de ésta, y es
tal como está dispuesto en la siguiente tabla.
9-10
Tabla 9.3 - Longitud y diámetro de barras pasa juntas
Espesor
de losa
Diámetro del
pasador
Longitud
total
Separación
entre centros
(cm) (cm) (pg.) (cm) (cm)
- 10 1.27 1/2 25 30
11 - 13 1.59 5/8 30 30
14 - 15 1.91 3/4 35 30
16 - 18 2.22 7/8 35 30
19 - 20 2.54 1 35 30
21 - 23 2.86 1 1/8 40 30
24 - 25 3.18 1 1/4 45 30
26 - 28 3.49 1 3/8 45 30
29 - 30 3.81 1 1/2 50 30
TOMADO DEL ICP
De igual forma las barras de anclaje deben ir en acero corrugado, y sus dimensiones se
indican en la siguiente tabla.
9-11
Tabla 9.4 Recomendaciones para la selección de las barras de anclaje.
Espesor
de losa
(cm)
Barras de = 1/2 pg. Barras de = 5/8 pg.
longitud
(cm)
Separación entre barras
según carril
(cm) longitud
(cm)
Separación entre barras
según carril
(cm) longitud
(cm)
Separación entre barras
según carril
(cm)
3.05 m 3.35 m 3.65 m 3.05
M
3.35
m
3.65
m
3.05
m
3.35
m
3.65
m
Acero de fy = 1875 kgf/cm2 (40.000 Psi)
15.0
45
80 75 65
60
120 120 120
70
120 120 120
17.5 70 60 55 120 110 100 120 120 120
20.0 60 55 50 105 100 90 120 120 120
22.5 55 50 45 55 85 80 120 120 120
25.0 45 45 40 85 80 70 120 120 120
Acero de fy = 2.800 kgf/cm2 (60.000 Psi)
15.0
65
120 110 100
85
120 120 120
100
120 120 120
17.5 105 95 85 120 120 120 120 120 120
20.0 90 80 75 120 120 120 120 120 120
22.5 80 75 65 120 120 120 120 120 120
25.0 70 65 60 120 115 110 120 120 120
Nota: Cuando se empleen barras de acero liso, las longitudes dadas en la tabla se multiplicarán por 1.5
Fuente: ICPC
Las barras pasa juntas podrán ser instaladas en la posición indicada por medios
mecánicos, o bien para garantizar su adecuada colocación es recomendable utilizar una
canastilla de pasadores, las cuales se esquematizan en las siguientes figuras. Estas
deberán asegurar las pasa juntas en la posición correcta durante el colocado y acabado
del concreto, mas no deberán impedir el movimiento longitudinal de la misma.
9-12
Figura 9.5 - Vista en planta de canastilla de pasadores
Figura 9.6 Corte A-A de canastilla de pasadores
Figura 9.7 Corte B-B de canastilla de pasadores
9-13
Juntas de Contracción:
Cuando el extendido del concreto se realiza carril por carril la junta longitudinal será
coincidente con la junta de construcción, por lo cual no será necesario inducir la
fisuración por medio de cortes. Pero, cuando el ancho del extendido corresponde a dos
carriles o más, se deberá inducir la fisuración de la junta longitudinal por medio de
cortes antes de las 48 horas de haberse colocado el concreto e incluso antes de las 24
horas si existe un alto riesgo de fisuración. La profundidad del corte será igual a 1/3 del
espesor de la losa.
La carga entre losas adyacentes se transfiere mecánicamente por pasadores de carga
principalmente. En los casos de tráfico bajo, la transferencia puede realizarse mediante
trabazón de agregados. Las juntas longitudinales se hacen en el límite de las vías de
circulación teniendo en cuenta la ubicación de la señalización horizontal que se
colocará posteriormente (no deben colocarse juntas sobre las bandas de pintura).
En las zonas donde puedan presentarse deformaciones del suelo por cambios de
humedad, deben colocarse barras de refuerzo en las juntas longitudinales de unión
durante la construcción.
En la siguiente figura se esquematiza las juntas de contracción.
Figura 9.8. - Junta de contracción
9-14
Juntas de Expansión:
Son creadas para aislar una estructura fija, como son los pozos de inspección,
sumideros entre otros. Así mismo se deben utilizar donde se presenten cambios de
dirección de la vía e intersecciones con otros pavimentos.
Con el fin de incrementar la transferencia de carga y la eficiencia de la junta se deben
usar pasadores de carga ubicados en la mitad de la losa, además deben de ir
engrasados en su totalidad para facilitar el movimiento.
Figura 9.9 Junta de expansión
En juntas de expansión en una intersección asimétrica o en rampas, las dovelas se
deben omitir para permitir los movimientos horizontales diferenciales y evitar el daño del
concreto colindante. Así mismo se construye la losa aumentándole su espesor para
absorber los esfuerzos de borde no transferidos tal como se muestra en la siguiente
figura.
9-15
Figura 9.10 Junta de expansión en intersección asimétrica
En la siguiente figura se muestra un detalle del sello en junta de expansión.
Figura 9.11 - Detalle Junta de expansión
Juntas de Construcción:
Este tipo de juntas se utiliza en juntas transversales cuando se deba detener la
construcción de la placa o en juntas longitudinales cuando se realizan dos franjas de
pavimentación.
En estas juntas se puede utilizar aditivos epóxicos o deben llevar barras de refuerzo
corrugadas, ubicadas en el eje neutro. El diámetro, la longitud y el espaciamiento se
deben especificar con los mismos criterios de las juntas transversales de contracción.
La siguiente figura muestra el detalle de la junta de construcción.
9-16
Figura 9.12 - Junta de construcción
Se debe buscar que la junta de construcción coincida con la junta de contracción, de no
lograrlo se debe crear una junta de emergencia, igualmente se debe reforzar esta unión
como se especifica para las juntas de construcción.
CORTE DE JUNTAS 9.11
Después del curado de las losas se procederá al corte de las juntas transversales y
longitudinales con discos abrasivos. El corte de las juntas deberá comenzar por las
transversales de contracción, e inmediatamente después continuar con las
longitudinales.
Este corte deberá realizarse cuando el concreto presente las condiciones de
endurecimiento propicias para su ejecución y antes de que se produzcan
agrietamientos no controlados. El contratista será el responsable de elegir el momento
propicio para efectuar esta actividad sin que se presente pérdida de agregado en la
junta o desportillamientos de la losa; sin embargo, una vez comenzado el corte deberá
continuarse hasta finalizar todas las juntas. El inicio de los trabajos deberá iniciar entre
las 4 ó 6 horas de haber colocado el concreto y deberá terminar antes de 12 horas
después del colado. En la siguiente figura se detalla el corte de las juntas.
9-17
Figura 9.13 - Corte de juntas
Se realiza un corte inicial con un ancho de 3 mm y a una profundidad de 1/3 del
espesor de la losa de concreto con el fin de inducir la falla controlada. Posteriormente,
se realiza un ensanchamiento del corte para poder alojar el material de sello.
En el caso de que se requiera de cortes de juntas en dos etapas (escalonados), el
segundo corte no deberá realizarse antes de 48 horas después del colado.
SELLO DE JUNTAS 9.12
El sistema de sellado debe garantizar la hermeticidad del espacio sellado, la adherencia
del sello a las caras de la junta, la resistencia a la fatiga por tracción y compresión, el
arrastre por las llantas de los vehículos, la resistencia a la acción del agua, los
solventes, los rayos ultravioletas, la acción de la gravedad y el calor.
El espacio de la junta a sellar ha de estar seco y completamente limpio, lo que se puede
lograr con lavado, barrido y luego soplado con compresor. Para sellar las juntas se
emplean llenantes elastoméricos autonivelantes a base de poliuretanos o siliconas
vaciadas en frío.
La tirilla de respaldo a emplear deberá impedir efectivamente la adhesión del sellador a
la superficie inferior de la junta, además deberá ser compatible con el sellador de silicón
a emplear y no se deberá presentar adhesión alguna entre el silicón y la tirilla de
respaldo.
9-18
Previamente al vaciado del compuesto llenante, se coloca una tirilla de respaldo (backer
rod) presionándola dentro de la junta con un colocador adecuado como se observa en
la siguiente figura
Figura 9.14- Colocación de tirilla
El operario debe hacer un nudo en el sitio donde empieza a instalar el cordón y en el
extremo donde termina, extendiendo el cordón sin tensionarlo para evitar que cuando
se aplique el sellante, el cordón se retraiga y dañe el material de sello.
Al colocar el sello se debe cumplir con el factor de forma mínimo de 1/1 y máximo de
2/1, como relación entre sus dos dimensiones, vaciándolo sin que quede menisco
convexo, ni sobrantes rebosantes. La superficie del sello debe quedar 5 mm por debajo
del borde de la junta, y en ningún caso debe haber adherencia en tres puntos por lo
cual se aísla la base del sello con la tirilla de respaldo, lo que también limita el espesor
del sello y produce economía evitando consumos innecesarios. Lo anterior se describe
en la siguiente figura.
9-19
Figura 9.15 Colocación de sello
CASOS ESPECÍFICOS PROCESO CONSTRUCTIVO 9.13
Presencia de Estructuras Hidráulicas:
Cuando el proyecto presente estructuras hidráulicas tales como pozos de inspección,
sumideros, cámaras de redes, etc. se debe ajustar la modulación de las losas
manteniendo la relación de esbeltez, con el fin que la Junta Transversal coincida con
dichas estructuras y así prevenir fisuras. Figura No. 9.16.
Así mismo alrededor de los sumideros se debe ajustar la modulación para que la junta
transversal coincida con el eje del sumidero como se muestra en la Figura No. 9.17.
Para el caso en que el pozo de inspección coincida con la Junta Longitudinal, se ajusta
la modulación, con el fin que la junta transversal coincida con el pozo, como es el caso
en la figura No. 9.18.
A continuación se esquematiza el procedimiento:
9-20
Figura 9.16 - Modulación con presencia de estructuras hidráulica
Figura 9.17 - Modulación y junta presencia de sumidero
Figura 9.18 - Modulación, junta y acero de refuerzo por presencia de estructuras hidráulicas
9-21
Así mismo cuando se tienen varios pozos de inspección, se debe remodular con el
objeto que estos coincidan dentro de la misma losa, la cual debe de ser reforzada
mediante una parrilla, como se muestra en el caso B de la ilustración anterior.
En el caso que pueda haber una deformación diferencial en el material de soporte de la
losa, se debe tener en cuenta el diseño de acero de refuerzo localizado en el tercio
inferior del espesor.
A continuación se esquematiza los diferentes tipos de Juntas para las estructuras
hidráulicas:
Cuando la junta de expansión alrededor de las tapas de los pozos coincide con la junta
transversal y la junta longitudinal se construye como se describe en la imagen:
Figura 9.19 Detalle juntas alrededor de cámaras alternativa de rombo
Cuando la junta de expansión alrededor de las tapas de los pozos no coincide con la
junta longitudinal, se debe ajustar la modulación para que la junta transversal coincida
con el eje del pozo:
9-22
Figura 9.20 Detalle juntas alrededor de cámaras alternativa de círculo
Alrededor de los sumideros se debe ajustar la modulación para que la junta transversal
coincida con el eje del sumidero. No se deben dejar ángulos rectos en las losas
colindantes con el sumidero. Se recomienda emplear formaleta semicircular con el fin
que el esfuerzo sea tangencial y así evitar fisuración producto de las aristas vivas.
Figura 9.21 Detalle junta semicircular alrededor de sumideros
En las intersecciones se deben modular las losas de tal manera que se eviten formas
irregulares y esbeltas. Cualquier losa asimétrica o que no cumpla con los criterios de
esbeltez debe ser reforzada.
Para la modulación en vías con accesos se recomienda que las juntas transversales de
un sentido coincidan con las longitudinales del otro. Así mismo, no es recomendable
hacer losas con forma triangulares o que tengan ángulos menores a 75°, debido a la
alta esbeltez y difícil colocación del acero de refuerzo en las franjas triangulares que
se formarían y que son sensibles a fracturación.
|
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.
La alternativa de pavimento rígido por su elevado costo inicial, se plantea solo para las
vías que se proyectan en este tipo de rodadura, como la Calle 84 entre Carreras 26C y
Transversal 103 para darle continuidad al carril adyacente.
Las siguientes tablas, establecen los comparativos anteriormente mencionados, en los
que se establecen los precios a costo directo, por metro cuadrado.
PRESUPUESTO PAVIMENTO NUEVO EN CONCRETO CALLE 84 10.1
ENTRE CARRE 26C Y TRANSVERSAL 103
Tabla 10.1 Alternativa 1. Construcción pavimento nuevo en concreto MR=45 k/cm2
ITEM DESCRIPCION UND CANT. VR. UNIT VR.TOTAL
1 EXCAVACION PARA REPARACION DE
PAVIMENTO
M3 0,49 9.335 4.574,15
2 RETIRO MATERIAL DE LA EXCAVACION A
MAQUINA <=10KM.
M3 0,49 25.180 12.338,20
3 BASE COMP.MAT. TRITURAD GRANUL M3 0,25 74.380 18.595,00
4 LOSA CONCRETO E=0.24 MR=45,INC.JUNTA-
BAK, NO INCLUYE REFUERZO
M2 1,00 134.069 134.069,00
VALOR TOTAL POR M2 MANTENIMIENTO ESTRUCTURA DE PAVIMENTO 169.576,35
10-2
Tabla 10.2 Alternativa 2. Construcción pavimento nuevo en concreto MR=42 k/cm2
En las siguientes tablas se presenta el resumen comparativo para cada una de las
alternativas evaluadas.
Tabla 10.3 Resumen comparativo de presupuesto por m2 construcción pavimento rígido
ITEM DESCRIPCION UND CANT. VR. UNIT VR.TOTAL
1 EXCAVACION PARA REPARACION DE
PAVIMENTO
M3 0,50 9.335 4.667,50
2 RETIRO MATERIAL DE LA EXCAVACION A
MAQUINA <=10KM.
M3 0,5 25.180 12.590,00
3 BASE COMP.MAT. TRITURAD GRANUL M3 0,25 74.380 18.595,00
4 LOSA CONCRETO E=0.25 MR=42,INC.JUNTA-
BAK, INCLUYE REFUERZO
M2 1,00 134.235 134.235,00
VALOR TOTAL POR M2 MANTENIMIENTO ESTRUCTURA DE PAVIMENTO 170.087,50
VIA VALOR POR M2PERIODO DISEÑO
(AÑOS)ALTERNATIVA
$169.576,35 10 MR= 45 k/cm2
$170.087,50 10 MR= 42 k/cm2
$160.454,05 10 MR= 45 k/cm2
$161.290,20 10 MR= 42 k/cm2
CALLE 84 ENTRE CRA
26C Y TR 103
VIA POLVORINES
|
11-1
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 11.
Una vez realizado el estudio para el diseño de la estructura de pavimento, del corredor
vial que conforma el grupo de Pretroncales correspondiente al grupo de esta
consultoría, se obtienen las siguientes conclusiones:
- El Corredor que forman parte del presente diseño, corresponde a la Calle 84 entre
Transversal 103 y Carrera 26C.
- 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.
- Los diseños nuevos para pavimento rígido se diseñaron para 20 años.
- De acuerdo con la evaluación geotécnica realizada a este corredor vial, 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 para el corredor tanto pavimentado como en afirmado, cuyo
resumen se presenta en la siguiente tabla. Para el caso del carril de la Calle 84 entre
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
11-2
Carreras 26C y Transversal 103, se reporta la estructura del pavimento asfáltico
existente, sin embargo se realizaron apiques en el carril de concreto rígido y se
determinó que existe una losa de 20 cms de espesor apoyada sobre una carpeta
asfáltica de 12 cms, una base granular de 30 cms y un relleno seleccionado de 40 cms.
En la Tabla 11.2 se resumen las estructuras típicas existentes.
Tabla 11.2 Estructuras típicas de pavimento existentes para el corredor Pretroncal
- De acuerdo con la inspección visual realizada al corredor vial, se encontró que
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.
- 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, el carril en concreto asfáltico
de la Calle 84 entre Transversal 103 y Carrera 26C presenta buen comportamiento
deflectométrico. En la siguiente tabla se resumen los valores de deflectometría
promedio y característica al 90% obtenida para este corredor.
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
11-3
Tabla 11.3 Resumen Deflectometría para la vía Pretroncal
VIA CARRIL Dm
(1/100mm) Dc90%
(1/100mm)
Calle 84 entre Carreras 26C y T-103 Carril derecho 39.1 60.0
-
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
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 espectro de cargas en pavimento rígido.
Tabla 11.4 Resumen tránsito de diseño en espectro de carga para el corredor Pretroncal
alternativa pavimento rígido
Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103
- Para las vías proyectadas en concreto rígido, como es el caso de la Calle 84
entre Carreras 26C y Transversal 103, se evaluaron alternativas con módulos de
rotura diferentes de 42 y 45 Kg/cm2. El carril que se va a construir en concreto
rígido, deberá ser independiente del carril existente, por lo que deberá construirse
una junta de expansión a lo largo de la junta longitudinal de ancho mínimo 1.27
cms, de acuerdo con los detalles presentados en el presente informe. No se
recomienda perforar la losa existente para colocar las barras de anclaje, sino dejar
completamente independientes los dos carriles. En las siguientes figuras se indican
las estructuras sugeridas para el carril complementario de la Calle 84.
TANDEM TRIDEM
2,8Ton 5,8 Ton 6,0 Ton 6,6 Ton 11 Ton 11,5 Ton 22 Ton 24 Ton
1.047.915 1.047.915 3.156.155 4.531.110 5.096.860 1.854.930 38.325 7.665
EJES SIMPLES
11-4
Figura 11.1 Estructura de pavimento recomendada Carril Calle 84
En la siguiente tabla se resumen las alternativas evaluadas para el pavimento
rígido.
Tabla 11.5 Resumen alternativas propuestas para el corredor en pavimento rígido.
Se recomienda utilizar la alternativa 2, que corresponde a losas de mayor espesor,
dado que normalmente los concretos en planta alcanzan resistencias superiores a
las de diseño, quedando la estructura funcionando por la margen de seguridad, y la
diferencia en costos por m2, es mínima.
- Con fines comparativos de las alternativas evaluadas, se presenta el resumen de
costos por m2, para las diferentes alternativas, basados en los costos directos definidos
por el ingeniero de presupuestos de la empresa consultora, para pavimento rígido. Se
aclara que el costo por m2 corresponde a la estructura de pavimento, incluyendo su
Losa de concreto MR= 42
Kg/cm2 e = 25cms
Base granular tipo INVIAS e = 25 cms
Material remanente e min=20 cms
ALTERNATIVASLOSA
CONCRETO
MR
(kg/cm2)
B.G. NUEVA
(CMS)
MATERIAL
REMANENTE
(CMS)
PERIODO
DISEÑO (AÑOS)
1 22 45 25 0 20
2 23 42 25 0 20
ALTERNATIVASLOSA
CONCRETO
MR
(kg/cm2)
B.G. NUEVA
(CMS)
MATERIAL
REMANENTE
(CMS)
PERIODO
DISEÑO (AÑOS)
1 24 45 25 20 20
2 25 42 25 20 20
VIA A POLVORINES
CARRIL CALLE 84 ENTRE CARRERA 23C Y TRANSVERSAL 103
11-5
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.
Tabla 11.6 Comparativo precio por m2 alternativas en pavimento rígido
VIA VALOR POR M2PERIODO DISEÑO
(AÑOS)ALTERNATIVA
$155.349,73 10 MR= 45 k/cm2
$162.190,00 10 MR= 42 k/cm2
$149.804,97 10 MR= 45 k/cm2
$151.256,42 10 MR= 42 k/cm2
CALLE 84 ENTRE CRA
26C Y TR 103
VIA POLVORINES
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 CALLE 84 ENTRE CARRERAS 26C Y TRANSVERSAL 103
ENERO 2015
1.
2.
TIPOS DE INTERVENCIÓN
Demoler pavimento asfaltico exitente y construir enPavimento Rígido
3. Sello de fisuras y resellado de juntas
TIPO DE INTERVENCIÓN 1.
Losa de concreto MR = 42 Kg/cm2 e = 25cm.
Base Granular tipo INVIAS e = 25cm.
Material remanente e = 20cm.
TIPO DE INTERVENCIÓN 2.
Losa de concreto MR = 42 Kg/cm2 e = 25cm.
Base Granular tipo INVIAS e = 25cm.
Relleno con material seleccionado e = 20cm.Tramo en afirmado. Construir pavimentoRígido nuevo.
1. Demoler pavimento asfáltico exitente y construir pavimentorígido.
INTERVENCIÓN TIPO (1)
a) K0+ 030 Hasta K0+ 195
b) Area de Intevención aprox = 792.00m²
Longitud = 165.00m
TIPO DE INTERVENCIÓN 1.
Losa de concreto MR = 42 Kg/cm2 e = 25cm.
Base Granular tipo INVIAS e = 25cm.
Material remanente e = 20cm.
CALLE 84 ENTRE CRA 26F2 YTRANSVERSAL 103
ZONA 3CARRIL NORTE
CALLE 84 ENTRE CRA 26C Y TRANSVERSAL 103(PAVIMENTO RÍGIDO EXISTENTE)
3. Sello de fisuras y resellado de juntasLong. 411 m
ZONA 2
INTERVENCIÓN TIPO (2)
a) K0+ 330.000 Hasta K0+ 408.225
b) Area de Intevención aprox = 384 m²
Longitud = 79 m
TIPO DE INTERVENCIÓN 2.
Losa de concreto MR = 42 Kg/cm2 e = 25cm.
Base Granular tipo INVIAS e = 25cm.
Relleno con material seleccionado e = 20cm.
2. Tramo en afirmado. Construir pavimento rígido.
CALLE 84 ENTRE CRA 26C Y ENTRADAPATIO TALLER
ZONA 1CARRIL NORTE
4. Retiro carpeta asfaltica y granular existente (20 CM)
INTERVENCIÓN TIPO (1)
a) K0+ 000 Hasta K0+ 030
b) Area de Intevención aprox = 145.00m²
Longitud = 30m
TIPO DE INTERVENCIÓN 1.
MDC-19 e = 5cm.Base Granular tipo INVIAS e = 15cm.
Material remanente e = 40cm.
CALLE 84 ENTRE CRA 26F2 YTRANSVERSAL 103
ZONA 4CARRIL NORTE
4. Retiro carpeta asfaltica y granularexistente (20 CM)