diseño geometrico y de paviemnto flexible
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pasos para diseñar un pavimentoTRANSCRIPT
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UNIVERSIDAD VERACRUZANA
Facultad de Ingeniera Civil Poza Rica Tuxpan
Diseo geomtrico y de pavimento flexible en tramo carretero Arroyo Blanco-Entronque carretero Nueva
Suriana-Zapote Bueno, Martnez de la Torre, Veracruz.
MEMORIA
PARA ACREDITAR LA EXPERIENCIA EDUCATIVA DE:
METODOLOGA DE LA INVESTIGACIN
PRESENTA:
Garca Serafn Guillermo
Pablo Lorenzana Jenny Celene
Hernndez Nez Juan
Abril 2015
CATEDRTICO:
Mtro. Garca Gonzlez Alyda
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Contenido INTRODUCCIN ................................................................................................................................... 3
ANTECEDENTES ................................................................................................................................... 4
JUSTIFICACIN .................................................................................................................................... 5
OBJETIVO ............................................................................................................................................. 5
OBJETIVO ESPECIFICO ......................................................................................................................... 6
HIPOTESIS ............................................................................................................................................ 6
Metodologa: ....................................................................................................................................... 7
Capitulo II Pavimento Flexible ............................................................................................................. 7
II.1 Funciones y caractersticas de un pavimento flexible ............................................................... 7
II.1.1 Resistencia estructural ....................................................................................................... 7
II.1.2 Deformabilidad ................................................................................................................... 8
II.1.3 Durabilidad ......................................................................................................................... 8
II.1.4 Costo ................................................................................................................................... 8
II.1.5 Requerimientos de conservacin ....................................................................................... 9
II.1.6 Comodidad. ........................................................................................................................ 9
II.2 Elementos de un pavimento flexible, su funcin y caractersticas ........................................... 9
II.2.1 Carpeta ............................................................................................................................. 11
II.2.2 Base .................................................................................................................................. 11
II.2.3 Sub-Base ........................................................................................................................... 12
II.2.4 La Subrasante ................................................................................................................... 13
II.2.5 Cuerpo del terrapln ........................................................................................................ 14
II.3 Mtodos de diseo de pavimentos ......................................................................................... 14
II.4 Mtodo del Instituto de Ingeniera de la UNAM ..................................................................... 15
II.4.1 variables de diseo ........................................................................................................... 16
II.5 Caractersticas del Software (DISPAV 5) .............................................................................. 24
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INTRODUCCIN
Desde los principios de la existencia el ser humano se ha encontrado en la
necesidad de comunicarse, por lo que a lo largo de la historia ha desarrollado
diferentes mtodos para la construccin de caminos desde las primeras vas a base
de piedra y aglomerantes hasta la actualidad perfeccionados con la ayuda de la
ingeniera nos conducen a grandes autopistas de pavimento flexible o rgido.
La ingeniera de caminos es una ciencia y un arte desarrollada por los ingenieros
puesto que una carretera debe estar bien proyectada ya que los automovilistas
deben tener una visin clara del paisaje y principalmente transitar en forma segura
y expedita. La geometra del camino es la parte ms importante del proyecto
estableciendo en base a las condiciones y configuraciones topogrficas del terreno,
estos trabajos demandan algo semejante a la visin e imaginacin de un artista que
puede visualizar aspectos tridimensionales de las curvas horizontales y verticales,
de cortes y taludes que se encuentran acordes con el terreno.
Debido a los avances en cuanto a vas de comunicacin terrestres es de gran
importancia que las carreteras de nuestro pas se encuentren en buenas
condiciones para el trnsito vehicular. Es por esto que se ha abordado a la
necesidad de desarrollar el diseo geomtrico y la propuesta de pavimento flexible
para el tramo carretero Arroyo Blanco- Entronque Nueva Suriana- Zapote Bueno,
Municipio de Martnez de La Torre, Veracruz. Esto debido a que las condiciones
actuales de dicho camino no son las ms adecuadas para el trnsito de los
vehculos. Dicho documento contara con las caractersticas y especificaciones
necesarias para poder cumplir con los requisitos de la secretaria de comunicaciones
y transportes.
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ANTECEDENTES
Se encuentra ubicado en las Coordenadas Entre los paralelos 19 58 y 20 17 de
latitud norte; los meridianos 96 56 y 97 10de longitud oeste; altitud entre 10 y
400 m.
Colinda al norte con los municipios de Papantla, Tecolutla y San Rafael; al este
con los municipios de San Rafael y Misantla; al sur con los municipios de
Misantla, Atzalan y Tlapacoyan; al oeste con el municipio de Tlapacoyan, el estado
de Puebla y el municipio de Papantla.
EXTENSION
Tiene una superficie de 524 km2, Ocupa el 0.56% de la superficie del estado.
Cuenta con 268 localidades y una poblacin total de 97 768 habitantes.
OROGRAFIA
Su suelo es variado con algunas alturas en los lmites de Misantla, como son cerros
redondos y narciso.
RECURSOS NATURALES
La zona de Martnez de la Torre es la nmero uno en la produccin de limn persa,
la citricultura martinense es la ms importante de la entidad veracruzana pues es
aqu en donde se concentra un nmero importante de las setenta y dos
exportadoras y ms de cincuenta mil hectreas de limn que existen en el estado
de Veracruz.
PRINCIPALES LOCALIDADES
Las comunidades ms importantes, atendiendo a su poblacin son:
Martnez dela Torre
Independencia
Felipe Carrillo Puerto
Mara de la Torre
La palma.
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JUSTIFICACIN
Los habitantes de la comunidad de arroyo blanco en su mayora las fuentes de
empleo son el comercio y la siembra de frutas ctricas como limn y naranja, se ha
abordado a la necesidad de construir un va de comunicacin la cual permita que
los habitantes de la comunidad puedan trasladarse a las ciudades ms cercanas a
realizar sus compras. En la actualidad la comunidad solo cuenta con una va en
condiciones de trnsito, debido a esto se busc la manera de solucionar este
problema proponiendo una va alterna la cual unir la comunidad de arroyo blanco
con el entronque nueva suriana-sapote bueno, esta va beneficiara directamente a
la comunidad ahorrando tiempo para trasladarse a las ciudades, por consecuente
reduciendo gastos de operacin, adems considerando que esta ayudara a los
productores de ctricos a tener acceso a sus huerto y en tiempo de cosechas
generar mayores ganancias debido a que actualmente los productores usan un
camino en malas condiciones para el transito generando as altos gastos de
operacin de sus vehculos.
OBJETIVO
El objetivo fundamental de este proyecto es obtener el diseo geomtrico del
camino as como la propuesta para la estructura del pavimento para satisfacer al
mximo los objetivos primordiales de los caminos, es decir, la funcionalidad, la
seguridad, la comodidad, la integracin ambiental en su entorno, la armona o
esttica, y economa del usuario.
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OBJETIVO ESPECIFICO
o Identificar los criterios y las normas establecidas por la SCT en el Manual de
Diseo Geomtrico de Carreteras y las normas para el diseo de pavimento.
o Determinar los valores de las pendientes constantes para el tramo carretero,
adems obtener la humedad ptima y el grado de CBR para el diseo de
pavimento.
o Determinar la alineacin vertical y horizontal del tramo carretero.
o Establecer los volmenes para los movimientos de tierra de las secciones
tpicas especficas.
HIPOTESIS
Con este proyecto se pretende beneficiar a los habitantes de las comunidades de
Arroyo Blanco, La Nueva Suriana, Zapote Bueno y Pozo de Oro, de la zona norte
del municipio de Martnez de la Torre, con el fin de estar ms comunicados con la
cabecera municipal y poder comercializar su produccin de ctricos.
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Metodologa:
Capitulo II Pavimento Flexible
II.1 Funciones y caractersticas de un pavimento flexible
Los pavimentos flexibles son una estructura de rodamiento formada por material
asfaltico y granular, esta debe proporcionar una superficie uniforme, resistente a las
acciones de los vehculos, intemperismo y a otros agentes perjudiciales, as como
transmitir a las terraceras los esfuerzos por las cargas de transito sin ocasionar
daos a la estructura. Las capas que forman el pavimento son: carpeta asfltica,
base, sub-base y subrasante la cual tiene la funcin de cimentacin en la estructura.
Como toda estructura el pavimento flexible debe ser seguro, funcional, y econmico,
entre las caractersticas principales para cumplir estos requisitos se encuentran las
siguientes:
Resistencia estructural.
Deformabilidad.
Durabilidad.
Costo.
Requerimientos de conservacin.
Comodidad.
II.1.1 Resistencia estructural
Debe soportar las cargas impuestas por el transito que producen esfuerzos
normales y cortantes en la estructura. En los pavimentos flexibles se consideran los
esfuerzos cortantes como la principal causa de falla desde el punto de vista
estructural. Adems de los esfuerzos cortantes tambin se tienen los producidos
por la aceleracin, frenaje de vehculos y esfuerzos de tensin en los niveles
superiores de la estructura (Rico del Castillo).
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II.1.2 Deformabilidad
Debido a la naturaleza de los materiales que forman las capas del pavimento dicha
deformavilidad aumenta a mayor profundidad es as como la Subrasante es ms
deformable que las capas superiores. Debido a esto la deformabilidad nos interesa
analizarla a niveles relativamente profundos, es ms fcil que las capas superiores
tengan niveles de deformacin aun para los altos esfuerzos que en ella acten.
En la ingeniera la deformacin de los pavimentos nos interesan desde dos puntos
de vista. Por un lado porque las deformaciones excesivas nos producen una falla, y
por otro lado porque un pavimento deformado deja de cumplir sus funciones,
independientemente que la deformacin no haya conducido a un colapso
estructural.
II.1.3 Durabilidad
La durabilidad del pavimento est directamente ligada a factores econmicos y
sociales. Muchas veces esta depende de la importancia del camino, hay veces es
ms fcil hacer reconstrucciones para no tener que gastar tanto en un pavimento.
II.1.4 Costo
Como toda estructura ingenieril debe haber un balance entre los requisitos
estructurales y de estabilidad de un pavimento y por otro lado el costo del mismo.
Para lograr este equilibrio pueden seguirse diferentes lneas de conducta. Y de aqu
surge uno de los aspectos de diseo ms inciertos y de los que demandan mayor
criterio.
Uno de los principales problemas con los que se encuentra el ingeniero es el tipo
de pavimento que va a emplear en cada caso; pavimentos rgidos, flexibles o semi-
rgidos tienen ventajas o inconvenientes depende el caso, en cuanto a pavimentos
rgidos demandan poco gasto de conservacin y se deterioran poco, pero su costo
de construccin es alto. Los pavimentos flexibles requieren menor inversin inicial,
pero una conservacin ms costosa.
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II.1.5 Requerimientos de conservacin
Existe una gran cantidad de incertidumbres en los pavimentos gran parte de estas
tiene que ver con su conservacin.
La intensidad del trnsito influye de gran manera en la vida de un pavimento debido
a que se debe tomar en cuenta el crecimiento que pueda tener a futuro. Otro de los
factores es el clima puesto que el pavimento puede sufrir daos debido la exposicin
que tiene a la intemperie y a la falta de conservacin sistemtica.
La degradacin de los materiales por cargas repartidas es otro de los requisitos de
conservacin del pavimento.
Usualmente los pavimentos sufren falta de conservacin, con lo que su vida se
acorta impredeciblemente provocando que en consecuencia deje de cumplir con
sus funciones. Esto sucede principalmente debido a la escasez de recursos o
impostergables necesidades sociales para la construccin de obras nuevas.
II.1.6 Comodidad.
Para grandes autopistas, los mtodos de diseo se ven afectados por la comodidad
que el usuario requiere para transitar a la velocidad de proyecto. Para estas vas de
gran impacto la seguridad y la esttica son de gran impacto.
II.2 Elementos de un pavimento flexible, su funcin y caractersticas
Existe un sistema con que tpicamente se estructuran la mayor parte de los
pavimentos flexibles que se construyen actualmente. Cada capa tiene una funcin
especfica en el pavimento, para que en conjunto cumplan con un objetivo en
general, que es el de formar una estructura capaz de cumplir con cada una de sus
funciones.
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Fig 2.1 Seccin transversal tpica de pavimento flexible
Un pavimento est formado por diversas capas de mejor calidad y mayor costo
cuanto ms cercanas se encuentran a la superficie de rodamiento. Esto debido a la
mayor intensidad de los esfuerzos en estas capas.
El nombre de estas capas se menciona a continuacin en forma descendente de
acuerdo al grado de calidad.
Carpeta
Base
Sub-base
La cimentacin del pavimento est constituida por la Subrasante la cual se
encuentra apoyada en otras dos capas subyacentes y cuerpo de terrapln en el
orden siguiente:
Subrasante
subyacente
cuerpo de terrapln
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II.2.1 Carpeta
Es la capa que soporta directamente la carga del trnsito y las transmite a las capas
que yacen bajo de ella. Debe proporcionar una superficie de rodamiento adecuada
con textura y color convenientes y resistir los efectos del trnsito; adems debe
impedir hasta cierta medida el paso del agua a las capas inferiores.
Existen 2 tipos de carpetas la mezclas asflticas (en frio) norma N-CTR-CAR-1-04-
007/00, o concreto asfaltico (en caliente) norma N-CTR-CAR-1-04-006-09. La
carpeta puede ser modificada para mejorar algunas de sus caractersticas de
acuerdo a las condiciones del lugar donde se construya.
Los materiales ptreos a utilizar en las mezclas asflticas para la construccin de
carpetas, pueden ser naturales seleccionados o sujetos a tratamientos de
disgregacin, cribado, trituracin o lavado, esto de acurdo con la norma N-CTM-4-
04.
II.2.2 Base
Esta capa se construye bajo la carpeta y su funcin principal es resistir los esfuerzos
verticales, adems de transmitirlos en forma uniforme a la sub-base, permite reducir
el espesor de la carpeta haciendo ms econmica la estructura al ser la capa ms
costosa. La base debe drenar el agua que se introduzca a travs de la carpeta o por
acotamientos del pavimento.
La base es una composicin de materiales granulares como gravas y arenas, de
acuerdo a la norma N-CMT-4-02-002/11 dichos materiales se clasifican de acuerdo
al tratamiento que hayan recibido.
Materiales cribados.
Materiales parcialmente triturados.
Materiales totalmente triturados.
Materiales mezclados.
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Los materiales utilizados para bases deben cumplir con una serie de requisitos que
estipula la norma, se indican en la siguiente tabla:
Caractersticas Valor %
Limite liquido [1], mximo 25
ndice plstico [1], mximo 6
Equivalente de arena, mnimo [1] 40
Valor Soporte de California (CBR), mnimo [1,2] 80
Desgaste Los ngeles, mximo [1] 35
Partculas alargadas y lajeadas, mximo 40
Grado de compactacin [1,3], mnimo 100
Tabla 2.1 Requisitos de los materiales empleados para la construccin de bases.
II.2.3 Sub-Base
Es la capa construida bajo la base y sobre la Subrasante, esta capa puede ser no
construida dependiendo de la capacidad de soporte de la Subrasante. Una de las
principales funciones de esta capa en un pavimento flexible es de carcter
economico.se trata de formar el espesor requerido del pavimento con el material
ms barato posible. Debe proporcionar una cimentacin uniforme, para la correcta
colocacin y compactacin de la base; otra funcin es actuar como dren para
desalojar el agua que se infiltra a travs de las capas superiores, he impedir la
ascensin capilar hacia la base, de agua procedente de la terracera.
En cuanto a la granulometra y caractersticas que deben cumplir los materiales
utilizados para la construccin de sub-bases es la que se indica en la siguiente tabla:
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Caractersticas Valor %
106 L > 106
Limite lquido, mximo 30 25
ndice plstico, mximo 10 6
Equivalente de arena, mnimo 30 40
Valor Soporte de California (CBR), mnimo [1,2] 50 60
Desgaste Los ngeles, mximo 50 40
Grado de compactacin, mnimo 100 100
Tabla 2.2 Requisitos de los materiales empleados para la construccin de Sub-bases.
II.2.4 La Subrasante
Esta capa es construida bajo la sub-base, su funcin principal es la de recibir las
cargas del pavimento y transmitirlas en forma uniforme al cuerpo del terrapln, as
como evitar que los materiales finos plsticos entren en contacto con el cuerpo del
terrapln haciendo que este quede contaminado.
Si esta capa es de buena calidad, el espesor del pavimento ser menor, con lo cual
existir un ahorro econmico, sin perder la calidad en el pavimento.
Est conformada por suelos naturales, seleccionados y cribados, producto de la
extraccin de bancos.
Las caractersticas de calidad que deben cumplir los materiales para esta capa, de
acuerdo a la norma de la SCTN-CMT-1-03 son las siguientes:
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Caractersticas Valor %
Tamao mximo; mm 76
Limite liquido; %, mximo 40
ndice plstico; %, mximo 12
Valor Soporte de California (CBR); %, mnimo 20
Expansin mxima; % 2
Grado de compactacin; % 1002
Tabla 2.3 Requisitos de los materiales empleados para la construccin de Subrasante
II.2.5 Cuerpo del terrapln
Su funcin es alcanzar el nivel de desplante para la construccin de la Subrasante.
Esta capa se construye con suelos y fragmentos de roca, producto de cortes o de
la extraccin de bancos, y en ningn caso deben ocuparse materiales altamente
orgnicos o productos de despalme.
La calidad que deben cumplir los materiales a ser empleados en la construccin de
esta capa de acuerdo a la norma SCTN-CTM-1-01, es la siguiente
Caractersticas Valor %
Tamao mximo; mm 76
Limite liquido; %, mximo 40
ndice plstico; %, mximo 12
Valor Soporte de California (CBR); %, mnimo 20
Expansin mxima; % 2
Grado de compactacin; % 100 2
Tabla 2.4 Requisitos de los materiales empleados para la construccin de terrapln
II.3 Mtodos de diseo de pavimentos
La mayor parte de los mtodos de diseo de espesores tiene como base una prueba
de laboratorio o un conjunto de pruebas, que sirven como ndice para representar
el comportamiento real de los pavimentos por medio de algunas correlaciones o
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conjunto de correlaciones ms o menos razonables y seguras, que deben existir
entre el comportamiento de los materiales en el laboratorio y en la estructura.
El usar como base una prueba de laboratorio y sus correlaciones con el
comportamiento estructural presenta limitaciones y defectos, estas juegan un papel
muy importante para el diseo de la estructura, es por eso que entre ms acertadas
sean las pruebas ndice ms exacto ser el diseo del pavimento.
Es razonable que ningn mtodo de diseo de espesores tenga la confianza
absoluta o sincera debido a la complejidad que requiere relacionar el
comportamiento estructural con las pruebas de laboratorio.
Algunos mtodos existentes tienen base en la experiencia propia debido a las
extraordinarias complejidades que implican el diseo as como en teoras empricas
y semi-empiricas. (Rico del Castillo, ao ).
Actualmente existen diferentes tipos de mtodos diseo para estructuras de
pavimento entre los principales se encuentran los siguientes:
Mtodo del instituto de ingeniera de la UNAM (DisPav 5)
Mtodo del instituto norteamericano del asfalto
Mtodo ASSTHO
II.4 Mtodo del Instituto de Ingeniera de la UNAM
Este mtodo se desarroll a partir de una investigacin terica experimental
realizando prototipos de laboratorio y a nivel escala natural considerados de la red
nacional de carreteras, se public por el instituto de ingeniera de la UNAM en su
artculo no. 444 en 1981; dicho artculo presenta la metodologa de trabajo respecto
a la utilizacin de grficos monogramas y ecuaciones de diseo, el mtodo se
fundamenta en la siguiente hiptesis:
Supone que la estructura de la carretera corresponde a un slido de capas mltiples
y resistencia relativa uniforme y que la carretera ms econmica es aquella que
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llega a la falla funcional cuando ha soportado el nmero acumulado de aplicaciones
de carga equivalente Ln, especificadas por la vida de proyecto del camino. Si la
resistencia relativa no es uniforme en las diferentes capas de la estructura, se
supone que la capa de resistencia determina la vida de servicio de una carretera.
Con el fin de facilitar los clculos de diseo, el instituto de ingeniera de la UNAM,
elaboro graficas las cuales estn limitadas al caso tpico de los pavimentos
empleados en Mxico, donde el espesor de la carpeta asfltica rara vez excede de
7.5 cm y las dems capas son conformadas por materiales granulares o suelos finos
estabilizados mecnicamente a travs de pruebas de laboratorio. La prueba para
determinar la resistencia de los materiales es la del valor relativo soporte (VRS).
(CORRO ,1981).
II.4.1 variables de diseo
Para disear un pavimento existen numerosas variables que interactan entre s;
es por eso que un proyecto de calidad debe considerar todos los factores que
pueden intervenir entre los ms importantes se encuentran los siguientes
Estructurales
carga
Clima y condiciones regionales
conservacin
comportamiento
Estructurales
Se refiere a las caractersticas de los materiales que constituyen la estructura de
pavimento como espesores resistencia y deformabilidad.
Este mtodo nos proporciona una estimacin de valor relativo soporte ( )
crtico para distintas condiciones de suelo. Los valores mostrados son
exclusivamente para materiales de Subrasante dependiendo del tipo de material del
ndice plstico y la profundidad del nivel fretico.
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Profundidad del nivel fretico con
relacin al nivel de la capa
considerada**, en m
VR , en porcentaje, mnimo probable***
Arena no plstica
Arcilla arenosa IP=10
Arcilla arenosa IP=20
Arcilla Limosa IP=30
Arcilla activa Limo
0.60 8-10 5-6 4-5 3-4 2-3 1
1.00 25 6-8 5-6 4-5 3-4
1.50 25 8-10 6-8 5-6 3-4
2.00 25 8-10 7-9 5-6 3-4
2.50 25 8-10 8-10 6-8 4-5
3.00 25 25 8-10 7-9 4-5 se requieren pruebas
de laboratorio
3.50 25 25 8-10 8-10 4-5
5.00 25 25 8-10 8-10 5-6
7.00 25 25 8-10 8-10 7-9
* Adaptacion de la tabla 2 de "Road Note 31", tercera edicion, Transport and Road Research Laboratory.
Her Majestys Stationeru Office, Londres, 1977 (ref 8). ** De acuerdo con la variacin estacional debe elegirse el nivel fretico ms alto.
***Esta tabla se incluye nicamente con carcter cualitativo, y se refiere a mnimos. En todos los casos se deben de realizar pruebas de campo y ensayes de laboratorio para estimar el valor de diseo. El mnimo probable corresponde al caso de Subrasante colocadas bajo pavimentos impermeables.
Es necesario realizar adicionalmente las pruebas de laboratorio a los materiales
para mejorar la calidad del diseo, cada material propuesto se someter a tres
diferentes energas de compactacin; esto es bajo (ASSTHO estndar),
compactacin intermedia y alta energa (ASSTHO modificada).
Para un porcentaje de compactacin especificado en el proyecto, se encuentra la
humedad ptima y el correspondiente peso volumtrico seco.
As mismo en el laboratorio se determinan los valores de resistencia, en VRS, para
cada uno de los materiales a utilizar.
Obtenida esta informacin se establece grficamente la zona que refleje las
condiciones esperadas en campo para la Subrasante, encontrndose el valor crtico
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de VRS de diseo en funcin de la humedad crtica esperada. En la figura 2.2 se
ilustra el anterior proceso.
Para obtener el crtico de las capas, sub-base y base, el mtodo emplea la
ecuacin, = )84.11(* vVRS , en donde interviene un coeficiente de variacin
(v) estimado entre 0.2 y 0.3, debido a cambios posibles del material, procedimiento
constructivos. Lo anterior, siempre tender a disminuir el VRS de campo promedio,
que como ya se dijo cubrir incertidumbres tanto de la prueba de valor relativo de
soporte como de los materiales, redundando en lo que se conoce como factor de
seguridad.
El crtico se debe revisar en relacin con los valores mximos y mnimos
permisibles para cada capa.
Si el crtico es mayor a los especificados en la tabla anterior se toma el VRSMAX
como valor de proyecto para efectos de diseo por deformacin permanente
acumulada.
En el caso de la terracera, un crtico muy bajo implica la necesidad de estudios
geotcnicos especiales como estabilizacin para disear la seccin estructural del
pavimento, lo cual evita problemas posteriores de mal comportamiento del
pavimento.
De carga
Se refiere a los efectos producidos por el transito mezclado (TM) al circular por la
carretera.
El mtodo contina con la obtencin y procesamiento de la informacin del trnsito
vehicular (TDPA inicial, tasa de crecimiento, composicin vehicular detallada, y
porcentaje de pesados cargados y vacos).
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Proporcin
Tipo de vehculo Composicin Cargados Vacos
Automviles
Camiones ligeros (A2)
Autobuses (B2)
Camiones de dos ejes (C2)
Camiones de tres ejes (C3)
Tractores con semirremolque (T2-S1)
Tractores con semirremolque (T2-S2)
Tabla II.6. Ejemplo de composicin vehicular con porcentajes de cargados y vacos.
Siguiendo este razonamiento y para el anlisis del trnsito equivalente acumulado
(L), el mtodo inicia el clculo de los coeficientes de dao a diferentes
profundidades de la estructura del pavimento, lo cual podr procesarse con el
empleo de las tablas o con la ecuacin que aparece a continuacin. Se deber
calcular el coeficiente de dao de cada vehculo tanto en condiciones de carga
(reglamentada) y vacos, para profundidades de Z = 0 cm para obtener los ejes
equivalentes en carpeta y base, y Z = 30 cm. para el resto de la seccin.
A
FpF
Ad
zizeqziz
ilog
)8.5log()log(
log
logloglog
)()()(
, donde:
di = Coeficiente de dao equivalente en la capa i
z = Esfuerzo a la profundidad z, en Kg/cm2
p = Peso del eje, en Kg
Fz = Coeficiente de influencia de Boussinesq a la profundidad z
A = Constante experimental
z = Profundidad en cm
5.8 = Presin de contacto de la llanta en Kg/cm2
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Al obtenerse los coeficientes de dao para todos y cada uno de los vehculos vacos
y cargados a las profundidades Z = 0 y Z = 30, el proyectista deber multiplicar stos
por la composicin del trnsito en porcentaje. Con ello se obtendr el Nmero de
ejes equivalentes para cada vehculo y para cada profundidad. Al efectuar la
sumatoria de tales valores en el carril de proyecto por el coeficiente de acumulacin
del trnsito CT (ver siguiente ecuacin) y por el valor de TDPA inicial, se obtendr
el trnsito equivalente acumulado L para las capas de carpeta y base, y sub-base
y terraceras respectivamente.
r
rrC
njn
j
T
113651365
1
1
; en donde:
CT = Coeficiente de acumulacin del trnsito
n = Aos de servicio
r = Tasa de crecimiento anual
Finalmente el mtodo presenta un procedimiento sencillo para obtener los
espesores equivalentes de diseo de la seccin estructural del pavimento,
procedimiento que incluye varios nomogramas que estn en funcin del nivel de
confianza Qu que se elija, el Valor Relativo de Soporte Crtico de cada capa y el
trnsito equivalente acumulado en ejes sencillos de 8.2 ton en el carril de proyecto
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Figura II.2 Grfica para el diseo estructural de carreteras con pavimento flexible para un nivel de confianza de 70%.
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Figura II.3: que expone la grfica para el diseo estructural de carreteras con pavimento flexible
para un nivel de confianza de 90%.
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Con los nomogramas anteriores, el proyectista podr obtener los espesores
equivalentes para cada capa a las profundidades ZN, tomando en cuenta
coeficientes de resistencia estructural recomendados ai, que considera 1 cm de
asfalto equivalente a 2 cm de grava.
a1D1 = carpeta, D1 espesor en cm, a1 coeficiente equivalencia
a2D2 = base, D2 espesor en cm, a2 coeficiente equivalencia
anDn = capa n, Dn espesor en cm, an coeficiente equivalencia
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II.5 Caractersticas del Software (DISPAV 5)
El DISPAV-5 es un programa de tipo interactivo que permite calcular tanto
carreteras de altas especificaciones como carreteras normales. Su fundamento es
terico-experimental, y para su aplicacin se emplean conceptos y mtodos de
clculo mecanicistas.
El programa utiliza el planteamiento terico-experimental propuesto en los informes
nmeros 325 y 444 del Instituto de Ingeniera, UNAM, complementado con los
resultados de las numerosas investigaciones realizadas desde 1964 a 1988 y la
informacin existente en el mbito internacional.
Entre las adiciones incluidas, respecto al mtodo original, publicado en 1974, est
la de incorporar de manera explcita un modelo mecanicista para determinar las
deformaciones unitarias de fatiga, basado en los estudios experimentales realizados
en el Instituto de Ingeniera, UNAM, sobre mezclas asflticas tpicas durante los
aos 1985 a la fecha.
Tambin se agrega un nuevo modelo desarrollado para disear estructuras de
carreteras de altas especificaciones tomando en cuenta tanto la deformacin
permanente acumulada (rodera) como el agrietamiento a fatiga en las capas ligadas
con asfalto. El modelo original para caminos normales, no sufri cambios
adicionales y tambin est incorporado al DISPAV-5.