pca 1

DISEÑO DE PAVIMENTO POR EL METODO PORTLAND CEMENT ASSOCIATION (PCA)

DATOS INICIALES

Tipo de vehículo TPD r C A B

EJES EQUIVALENTES

DE 80 KN

Livianos 362 0,00% 20,00000001 1 1 2642600,001BUS 43 4,20% 31,03778135 1 1 487137,9783C-2p 262 0,22% 20,44602725 1 1 1955253,586C-2G 385 0,22% 20,44602725 1 1 2873177,98C-3-4 51 0,22% 20,44602725 1 1 380602,7973C-5 22 0,22% 20,44602725 1 1 164181,5988

> C-5 206 0,22% 20,44602725 1 1 1537336,789TOTAL 10040290,73

n 20carriles 1

CALCULO DE DITRIBUCION DE CARGAS

Ejes simples

CARGA (TON) buses C2-P C2-G C3-C4 C3-S2 C3-S3 SUMATORIA< 3,99 262 2624-4,99 5-5,99 6-6,99 43 385 102 22 206 7587-7,99 8-8,99 9-9,99 262 26210-10,99 11-11,99 43 385 42812-12,99

SUMATORIA TOTAL 1710

Ejes tandem

CARGA (TON) buses C2-P C2-G C3-C4 C3-S2 C3-S3 SUMATORIA22-22,99 51 44 206 30123-23,99 24-24,99 >25 SUMATORIA TOTAL 301

Ejes tridem

CARGA (TON) buses C2-P C2-G C3-C4 C3-S2 C3-S3 SUMATORIA24-24,99 206 206>25 SUMATORIA TOTAL 206

1. DETERMINACION MODULO DE REACCION DE LA SUBRASANTE K-Mpa/m

CBR= 1.2%

en la tabla “Relaciones aproximadas entre los valores de resistencia y clasificación del suelo se comienza trabajar a partir de un valor de CBR= 2% lo cual corresponde a un K de aproximadamente 20 Mpa/m

K= 20 Mpa/m

2. DETERMINACION DE K-Mpa/m COMBINADO

Con base al valor de modulo de reacción de la subrasante K buscamos el valor de K para la sub-base dependiendo del espesor en la siguiente tabla:

Valores de K para subrasante

Valores de k para subbase100 mm 150 mm 225 mm 300 mm

MPa/m Lb/pulg3

MPa/m Lb/pulg3 MPa/m Lb/pulg3 MPa/m Lb/pulg3 MPa/m Lb/pulg3

204060

73147220

234564

85165235

264966

96180245

325776

117210280

386690

140245330

con un espesor de sub base de 225 mm tenemos:

K= 32 Mpa/m

3. DATOS SOBRE DISTRIBUCION DE LAS CARGAS DEL TRANSITO

Tomando un factor de seguridad de carga = 1.2 para trafico pesado tenemos lo siguiente:

CARGA (TON) CARGA(KN) CARGA F.S.C.REPETICIONES

ESPERADAS

EJES SIMPLES3,99 115 138 1955253,59

6,99 95 114 5337236,59

10,0 99,9 119,88 1955253,59

11,99 119,9 143,88 3360315,96

EJES TANDEM

22,99 229,9 275,88 2246302,78

EJES TRIDEM

25,0 249,9 299,88 1537336,79

el calculo de las repeticiones esperadas se hizo de la siguiente manera:

EJES SIMPLES

repeticiones esperadas= TPD X C X 365

para 3.99 TON

repeticiones esperadas=

262 X 20,446 (C para camiones) X 365=1955253,59

para 6.99 TON


((43 X 31,037 (C para buses))+(715 X 20,446 (C para camiones))X 365=5337236,59

para 10 TON


262 X 20,446 (C para camiones) X 365=1955253,59

para 11.99 TON


((43 X 31,037 (C para buses))+(385 X 20,446 (C para camiones))X 365=3360315,96

4. DETERMINACION DE ESFUERZOS EQUIVALENTES

teniendo en cuenta que K= 32 Mpa/m, asumiendo un espesor de losa de concreto de 200 mm y se desea con bermas de concreto se tiene que :

EJES SIMPLES:

Esfuerzo equivalente= 1.536

EJES TANDEM:


EJES TRIDEM:


(estos se hallaron por medio de interpolacion)

5. DETERMINACION DE LOS FACTORES DE RELACIÓN DE ESFUERZOS

mediante la relación entre el esfuerzo equivalente y el modulo de rotura (MR) del concreto:

MR= 4.5 Mpa

EJES SIMPLES:

Factor de relacion de esfuerzos =

EJES TANDEM:


EJES TRIDEM:


6. DETERMINACION DE LOS FACTORES DE EROSION

con K=32 Mpa/m y un espesor asumido de losas de concreto (200 mm), con bermas y dovelas se obtiene:

EJES SIMPLES:

factor de erosión = 2.42

EJES TANDEM:

factor de erosión = 2.558

EJES TRIDEM:

factor de erosión =2.654

(estos se hallaron por medio de interpolación)

7. ANALISIS DE FATIGA

con las cargas por ejes y el factor de relación de esfuerzos se determinan las repeticiones admisibles de carga.

el porcentaje de fatiga, se obtiene dividiendo las repeticiones esperadas sobre las repeticiones admisibles y multiplicando por 100

En el caso de los ejes tridem, la carga total del eje tridem se divide entre tres y el resultado es el valor de carga que se usa en la escala de ejes sencillos para el calculo de repeticiones permisibles, usando su correspondiente factor de esfuerzo equivalente.

8. ANALISIS DE EROSION

con las cargas por ejes y el factor de erosión se determinan las repeticiones admisibles de carga.

el porcentaje de fatiga, se obtiene dividiendo las repeticiones esperadas sobre las repeticiones admisibles y multiplicando por 100

En el caso de los ejes tridem, la carga total del eje tridem se divide entre tres y el resultado es el valor de carga que se usa en la escala de ejes sencillos para el calculo de repeticiones permisibles, usando su correspondiente factor de esfuerzo equivalente.

9. RESULTADO

espesor de tanteo 200 mmjuntas con pasadores si

K combinado 32 Mpa/m bermas de concreto si

Modulo de rotura(Mpa) 4,5 periodo de diseño 20 años

factor de seguridad de carga 1,2

espesor del granular 225 mm

EJES SIMPLES

esfuerzo equivalente 1,536 factor de erosion 2,42

factor de relacion de esfuerzos 0,34

ANALISIS DE FATIGA ANALISIS DE EROSION


ESPERADASREPETICIONES

ADMISIBLESPORCENTAJE DE FATIGA

REPETICIONES ADMISIBLES

PORCENTAJE DE DAÑO

3,99 115 138 1955253,59 70000 2793,22 1500000 130,35

6,99 95 114 5337236,59 4000000 133,43 10000000 53,37

10,0 99,9 119,88 1955253,59 1000000 195,53 4800000 40,73

11,99 119,9 143,88 3360315,96 45000 7467,37 1000000 336,03

EJES TANDEM








PORCENTAJE DE DAÑO

22,99 229,9 275,88 2246302,78 600000 374,38 300000 748,77

EJES TRIDEM








PORCENTAJE DE DAÑO

25,0 249,9 299,88 1537336,79 ilimitado 0,00 1300000 118,26

TOTAL 10963,93 TOTAL 1427,51

COMO EL RESULTADO NO ME CUMPLE CON LOS PARAMETROS YA QUE LOS PORCENTAJES DE FATIGA Y EROSION SON MAYORES AL 100%. CAMBIO EL ESPESOR DE LA PLACA A 240 mm.

espesor de tanteo 240 mmjuntas con pasadores si

K combinado 32 Mpa/m bermas de concreto siModulo de

rotura(Mpa) 4,5 periodo de diseño 20 añosfactor de seguridad

de carga 1,2


EJES SIMPLES








PORCENTAJE DE DAÑO

3,99 39,9 47,88 1955253,59 ILIMITADO 0,00 ILIMITADO 0,00



11,99 119,9 143,88 3360315,96 6000000 56,01 10000000 33,60

EJES TANDEM








PORCENTAJE DE DAÑO

22,99 229,9 275,88 2246302,78 ILIMITADO 0,00 13000000 17,28

EJES TRIDEM








PORCENTAJE DE DAÑO


TOTAL 56,01 TOTAL 50,88

SE CUMPLE QUE EL PORCENTAJE DE FATIGA SEA MAYOR AL PORCENTAJE DE DAÑO, PERO LO MEJOR SERIA QUE LA FATIGA FUERA 100% Y EL DAÑO 0% ASI QUE SE REALIZA LA PRUEBA CON 250 mm DE ESPESOR DE LA CAPA PARA VER QUE SUCEDE

espesor de tanteo 250 mm juntas con pasadores si

K combinado 32 Mpa/m bermas de concreto si

Modulo de rotura(Mpa) 4,5 periodo de diseño 20 años

factor de seguridad de carga 1,2


EJES SIMPLES








PORCENTAJE DE DAÑO





EJES TANDEM

esfuerzo 1,038 factor de erosion 2,358

equivalente







PORCENTAJE DE DAÑO

22,99 229,9 275,88 2246302,78 ILIMITADO 0,00 1800000 124,79

EJES TRIDEM








PORCENTAJE DE DAÑO

25,0 249,9 299,88 1537336,79 ILIMITADO 0,00 12000000 12,81

TOTAL 0,00 TOTAL 137,61

CON ESTE VALOR NO ME CUMPLE NINGUNO DE LOS DOS PARAMETROS. YA QUE LA FATIGA ES DEL 0% Y LA EROSION SUPERIOR AL 100%

10.RESULTADO FINAL

11.JUNTAS LONGITUDINALES

para la selección de los pasadores para un pavimento de espesor 240 mm:

Para aceros de 40.000 Psi

espesor del pavimento

(mm)

diámetro del pasador Longitud Total

(mm)

separación entre centros

(mm)(mm) (pulg)

240 32 1 1/4 450 300

BARRAS DE ANCLAJE:

Espesor de la Losa (cm) Barras de diametro 9.5 mm (3/8")

Longitud (cm) separación entre barras (cm) para un carril de 3.65 m

25 45 40

12.JUNTAS TRANSVERSALES

el diseño mas adecuado es con 225 mm de sub base sin tratar y 240 mm de espesor de la losa.

se realizan con el fin de controlar la fisuración del concreto por alabo por lo tanto; el espaciamiento entre ellas debe ser menor que 6 m, se ha demostrado que cuando la separación se aproxima a 4.5m permite controlar prácticamente todas las fisuras

L=3P/e2

L=3(25 TON)/24 cm2

Longitud maxima= 0.13 m

JUNTA CON PASAJUNTA TRANSVERSAL

**

* ESTAS BARRAS TIENEN EL DIAMETRO Y SEPARACION MECIONADOS EN EL NUMERAL 11

JUNTA CON PASAJUNTA LONGITUDINAL

* ESTAS BARRAS TIENEN EL DIAMETRO Y SEPARACION MECIONADOS EN EL NUMERAL 11

*

13.CONCLUSIONES

se pudo observar que entre mas pasado sea el trafico de una vía esta necesitara de una estructura mas robusta, o de una estabilización, esta ultima disminuye el espesor de la placa y de la sub-base, habría entonces que comparar cual es una mejor opción en cuanto a costos.

se podrían implementar nuevas opciones como por ejemplo disminuir el área de las losas, para de esta manera prescindir de barras de transferencia.

en este método es de vital importancia probar un numero de combinaciones de espesores, que logre cumplir las características deseadas, para escoger entre estas las que mas se acoplen, para este caso solo se encontró una combinación posible, ya que debido al alto numero de repeticiones esperadas, había un limitado numero de repeticiones admisible que cumplieran con un valor fatiga mas alto que el de la erosión y al mismo tiempo no superara el 100%.

una posible causa de error de este método, pudo ser al momento de escoger el K de la subrasante ya que teníamos un valor mucho mas pequeño que el 2%, así que es posible que la estructura sea mucho as robusta al tener un suelo con un modulo mas pequeño a comparación al modulo con que se diseño este ejercicio.

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