Año del buen buen servicio servicio al ciudada ciudadano no
“
”
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
“Estudio de Tráfico y diseño de
pavimento” CURSO: Pavimentos SECCIÓN:
B
SEMESTRE ACADÉMICO:
2017 - I
FECHA DE ENTREGA:
23 de Junio del 2017
NOMBRE DEL DOCENTE:
Ing. Pedro Maquera
ALUMNOS: o o o o o
Flores Jara, Erick Jhon Villaca Pari, Eduardo Castañeda Flores, Gustavo Chacon Herrera, Carlos Lube Quispe, Justo
2017
PAVIMENTOS
INDICE ESTUDIO DE TRANSITO INTRODUCCION…………………………………………………… INTRODUCCION…………………… …………………………………………………………………….....03 …………………………………….....03 MARCO TEORICO…………………………… TEORICO……………………………………………………………… ………………………………………………………………04 ……………………………04 GENERALIDADES…………………………………………………… GENERALIDADES…………………… ………………………………………………………………………. ……………………………………….06 06 UBICACIÓN………………………………………………………… UBICACIÓN……………………… ……………………………………………………………………...... ………………………………….........07 ...07 CAMPO………………………………………………………………………………………08 ……………………………08 TRABAJO DE CAMPO………………………………………………………… TRABAJO DE GABINETE…………………………………………………… GABINETE…………………………………………………………………………………..12 ……………………………..12 PORCENTAJES DE VEHICULOS………………………… VEHICULOS…………………………………………………………… ………………………………………………14 ……………14 CONCLUSIONES……………………………………………………………… CONCLUSIONES………………………… ……………………………………………………………………23 ………………………………23
DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES P AVIMENTOS ………………………………………………….25 METODOS PARA DISEÑOS D E PAVIMENTOS TABLA DEL ESAL……………………………… ESAL…………………………………………………………………… ……………………………………………………………..30 ………………………..30 METODO AASHTO 93 ESPESORES MINIMOS……………………… MINIMOS………………………………………………………… ……………………………………………………………..40 …………………………..40 ESPESORES MINIMOS REFERENCIALES……………………………………………………………41 REFERENCIALES……………………………………………………………41 METODOS RECOMENDADOS…………… RECOMENDADOS……………………………………………………… …………………………………………………………….44 ………………….44 CONCLUSIONES……………………………………………………………… CONCLUSIONES………………………… ……………………………………………………………………47 ………………………………47 PANEL FOTOGRAFICO………………………… FOTOGRAFICO…………………………………………………………… ………………………………………………………….48 ……………………….48
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2017
PAVIMENTOS
INTRODUCCIÓN Mediante el análisis de los elementos del flujo vehicular se pueden entender las características y el comportamiento del tránsito, requisitos básicos para el planeamiento, proyecto y operación de carreteras, calles y sus obras complementarias dentro del sistema de transporte. Con la aplicación de las leyes de la física y las matemáticas, el análisis de flujo vehicular describe la forma como circulan los vehículos en cualquier tipo de vialidad, lo cual permite determinar el nivel de eficiencia de la operación. El objetivo, al abordar el análisis del flujo vehicular, es dar a conocer algunas de las metodologías e investigaciones y sus aplicaciones más relevantes en este tema, con particular énfasis en los aspectos de índice medio anual, Índice medio diario semanal, demanda actual y demanda proyectada.
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2017
PAVIMENTOS
MARCO TEÓRICO Cálculo del tráfico medio diario semanal El Promedio de Tráfico Diario Semanal o Índice Medio Diario Semanal (IMDS), se obtiene a partir del volumen diario registrado en el conteo vehicular, aplicando la siguiente fórmula:
=
∑ 7
Vi = Volumen Vehicular diario de cada uno de los 7 días de conteo. IMDs = Índice Medio Diario Semanal de la muestra vehícular tomada.
Factores de corrección Dado que el flujo vehicular se ha realizado en una muestra de un periodo de una semana y requiriéndose estimar el comportamiento anualizado del tránsito, para determinar el IMDA, resulta necesario usar factores de corrección que permitan expandir el volumen de esa muestra al universo anual. Se convenido corregir el tránsito vehicular ligero mediante el FC= 1.187 y tránsito vehicular pesado por el FC = 1.033 proporcionado por PROVIAS NACIONAL.
Cálculo del tráfico medio diario anual El Índice Medio Diario Anual (IMDa) es obtenido a partir del IMDS (Índice Medio Diario Semanal) y del Factor de Corrección Estacional (FC). = ×
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2017
PAVIMENTOS
Volumen de tránsito proyectado El volumen de tránsito futuro (TF), se deriva a partir del tránsito actual (TA) y del incremento de tránsito (IT) esperado al final del periodo de vida útil del pavimento esperado. = +
El incremento de tránsito, es el volumen que se espera use la carretera construida en el año futuro seleccionado como de proyecto, éste tránsito se compone del Crecimiento Normal del Tránsito (CNT). El Crecimiento Normal del tránsito, es el incremento del volumen de tránsito debido al aumento normal en el uso de los vehículos. El cual se cuantifica a través de una tasa de crecimiento vehicular, para un periodo de diseño de “n”
años, empleando la siguiente fórmula:
= ( ( 1 + )() − 1)
Tn = Tránsito proyectado al año en vehículo por día. To = Tránsito actual (año base) en vehículo por día. n = Año futuro de proyección. r = Tasa anual de crecimiento de tránsito.
Tasas de crecimiento Las tasas de crecimiento vehicular varían dependiendo del tipo de vehículo, la determinación de las mismas se realiza a partir de series históricas de tráfico, en base a estudios anteriores del tramo en estudio o de otras vías de naturaleza similar. En el presente caso, compuesto básicamente por unidades ligeras y vehículos pesados, se ha considerado como tasa de crecimiento del tráfico ligero a la proyección de la tasa de crecimiento poblacional para el periodo 2010 - 2016 del Perú y como tasa de crecimiento del tráfico pesado a la proyección de la tasa de crecimiento del Producto Bruto Interno (PBI) del Perú.
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2017
PAVIMENTOS
GENERALIDADES Título descriptivo del proyecto Avenida Tarapacá sur a norte y norte a sur
Horizonte del proyecto 10 años.
Objetivos 1. Objetivo General: Cuantificar, clasificar y conocer el volumen de vehículos que se desplazan por la avenida Tarapacá de sur a norte y de norte a sur – Cercado – Tacna, y sobre la base de la información obtenida en campo, analizar el tráfico existente y proyectar el tráfico futuro y los ejes equivalentes para el dimensionamiento de la vía.
2. Objetivos Específicos: o
o o
o o
Obtener información de campo a través del conteo y clasificación vehicular del tránsito que circula en dicha avenida. Procesar la información primaria obtenida en campo. Determinar el IMD Anual, sobre la base de los resultados del conteo y el factor de corrección estacional. Determinar el IMD Semanal de la muestra tomada. Determinar el Tránsito proyectado al año, sobre la base del tránsito actual (año base), los años futuros de proyección y la tasa anual de crecimiento.
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2017
PAVIMENTOS
Ubicación Estudiamos el flujo en la Avenida Tarapacá, que está ubicada en el extremo Sur del Perú, en la Región de Tacna, en la provincia de Tacna y en el distrito de Tacna Cercano. El gráfico siguiente muestra la ubicación de la Avenida en estudio.
Gráfico N° 01
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2017
PAVIMENTOS
MARCO PRÁCTICO Trabajo de Campo 1. Conteo Para el relevamiento de los datos de campo se considera el trabajo simultáneo de 6 personas, por turnos, efectuándose simultáneamente funciones de conteo y clasificación. Los turnos fueron rotativos. Se ejecutó el aforo durante 3 días, (1 día de semana como muestra para los demás, 1 viernes, y 1 domingo) por 1 hora al día (desde las 07:00 am hasta las 8:00am luego 12:00pm a 13:00pm y por ultimo de 18:00pm a 19:00pm horas de la noche), en forma continua, por sentido del tráfico. La clasificación vehicular correspondió a: autos, Station Wagon, camioneta pick up, camioneta panel, camioneta rural (combi), micros, ómnibus de 2 ejes, ómnibus de 3 o más ejes, camiones de dos ejes, camiones de tres ejes, camiones de cuatro ejes, vehículos articulados de 3 ejes, cuatro ejes de cinco ejes, de seis ejes y siete eje desagregados en traylers y semitraylers.
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2017
PAVIMENTOS
2. Resumen de los conteos de tránsito a nivel de día y tipo de vehículo:
Tipo de Vehículo
Martes
Viernes
Domingo
TOTAL
Motos
64
71
59
194
Automovil
848
1110
1061
3019
Station Wagon
926
1053
1065
3044
Pick Up
62
78
82
222
Panel
28
50
51
129
Camioneta Rural
136
123
122
381
Micros
122
113
122
357
Bus de 2 ejes
89
103
92
284
Bus >= 3 ejes
0
0
0
0
Camión de 2 ejes
18
24
36
78
Camión de 3 ejes
1
4
3
8
Camión de 4 ejes
0
0
0
0
Semitrayler 2S1/2S2
4
2
4
10
Semitrayler 2S3
0
0
0
0
Semitrayler 3S1/3S2
0
0
0
0
Semitrayler >3S3
0
0
0
0
Trayler 2T2
0
0
0
0
Trayler 2T3
0
0
0
0
Trayler 3T2
0
0
0
0
Trayler >=3T3
0
0
0
0
2298
2731
2697
7726
TOTAL
9
2017
PAVIMENTOS
N° de vehiculos/dia 1200 1000 800 600 400 200 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Martes
64
848
926
62
28
136
122
89
0
18
1
0
4
Viernes
71
1110
1053
78
50
123
113
103
0
24
4
0
2
Domingo
59
1061
1065
82
51
122
122
92
0
36
3
0
4
Martes
Viernes
Domingo
3. Afluencia según tipo de vehículo por día Utilizamos 1 día de la semana como Martes y lo tomamos como muestra para los demás días (Lunes, Miércoles, Jueves)
Martes Motos
89,0, 18, 4% 1,64, 0, 4, 0% 0% 1% 3% 122, 5% 136, 6% 28, 1% 62, 3%
Automovil Station Wagon Pick Up
848, 37%
Panel Camioneta Rural Micros
926, 40%
Bus de 2 ejes Bus >= 3 ejes Camión de 2 ejes Camión de 3 ejes Camión de 4 ejes Semitrayler 2S1/2S2
10
2017
PAVIMENTOS
Viernes Motos Automovil
0% 1% 0% 3% 4%4% 4% 2% 3%
Station Wagon Pick Up
41%
Panel Camioneta Rural
38%
Micros Bus de 2 ejes Bus >= 3 ejes Camión de 2 ejes Camión de 3 ejes
Domingo Motos
5% 2% 3%
Automovil
0% 10% % 2% 5% 3%
Station Wagon Pick Up
39%
Panel Camioneta Rural Micros
40%
Bus de 2 ejes Bus >= 3 ejes Camión de 2 ejes Camión de 3 ejes Camión de 4 ejes Semitrayler 2S1/2S2
11
2017
PAVIMENTOS
Trabajo de Gabinete
1. Cálculo del tráfico medio diario semanal y anual A partir del volumen diario registrado en el conteo vehicular, aplicamos las siguientes fórmulas:
=
VEHICULOS
Motos Automovil Station Wagon Pick Up Panel Camioneta Rural Micros Bus de 2 ejes Bus >= 3 ejes Camión de 2 ejes Camión de 3 ejes Camión de 4 ejes Semitrayler 2S1/2S2 Semitrayler 2S3 Semitrayler 3S1/3S2 Semitrayler >3S3 Trayler 2T2 Trayler 2T3 Trayler 3T2 Trayler >=3T3 TOTALES
∑ 7
SENTIDO NS
SENTIDO SN
IMD
% PORCENTAJE
92
102
194
2.511
1376
1643
3019
39.076
1426
1618
3044
39.4
103
119
222
2.873
51
78
129
1.67
193
188
381
4.931
182
175
357
4.621
138
146
284
3.676
0
0
0
0
29
49
78
1.01
3
5
8
0.104
0
0
0
0
6
4
10
0.129
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
3599
4127
7726
100
12
2017
PAVIMENTOS
HORAS PICO Y VALLE SEGÚN DISTRIBUCION
HORAS PICO Y HORAS VALLE 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 HORARIO
HORARIOS
VEHICULOS
MARTES
VIERNES
DOMINGO
TOTAL
7am - 8am
853
974
886
2713
12pm - 13pm
731
964
925
2620
18pm - 18pm
714
793
886
2393 7726
HORARIOS
PORCENTAJES
HORA PUNTA 70% HORA VALLE 20% RESTO DE HORAS 10% CANTIDAD DE VEHICULOS POR DIA
7726 2207.429 1103.714 11037.143
13
PORCENTAJE DE VEHICULOS SEGUN DIRECCION
1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
SENTIDO S-N SENTIDO N-S M ot os
Au to mov i l
Station Wagon
Pick Up
Panel
Camionet a Rural
Micros
Bus de 2 ejes
Bus >= 3 Camión ejes de 2 ejes
Camión de 3 ejes
SENTIDO N-S
92
1376
1426
103
51
193
182
138
0
29
3
SENTIDO S-N
102
1643
1618
119
78
188
175
146
0
49
5
Camión Semitrayl de 4 ejes er 2S1/2S2 0 6 0
4
2017
PAVIMENTOS
FORMATO DE CONTEO VEHICULAR DIA MARTES (NORTE A SUR)
ESTUDIO DE CLASIFICACION VEHICULAR TRAMO DE LA CARRETERA SENTIDO UBICACIÓN
HORA
AV. TARAPACA KM
ESTACION
ESQUINA DEL CRUZE DE Avs
NORTE A SUR (BAJADA)
DIA
MARTES
FECHA
AV. TARAPACA NORTE A SUR STATION WAGON
AUTO
MOTOS
CAMIONETAS PICK UP
BUS RURAL Combi
PANEL
MICRO
2E
13 DE JUNIO DEL 2017
CAMION 3E
2E
SEMI TRAYLER
3E
4E
2S1/2S2
2S3
3S1/3S2
>= 3S3
MARTES 7:00 A 8:00
1.
10
120
163
9
2
25
21
10
0
1
0
0
12:00 A 13:00
4
65
123
3
4
15
20
14
0
0
0
1
18:00 A 19:00
7
98
102
11
2
28
19
11
0
3
1
0
21
283
388
23
8
68
60
35
0
4
1
TOTALES
15
0
1
0
0
0
FORMATO DE CONTEO VEHICULAR DIA MARTES (SUR A NORTE)
ESTUDIO DE CLASIFICACION VEHICULAR TRAMO DE LA CARRETERA SENTIDO UBICACIÓN
HORA
AUTO
MOTOS
ESTACION DIA FECHA
AV. TARAPACA KM SUR A NORTE (SUBIDA) AV. TARAPACA NORTE A SUR STATION WAGON
CAMIONETAS PICK UP
BUS RURAL Combi
PANEL
MICRO
2E
ESQUINA DEL CRUZE DE Avs MARTES 13 DE JUNIO DEL 2017
CAMION 3E
2E
3E
SEMI TRAYLER 4E
2S1/2S2
2S3
3S1/3S2
>= 3S3
MARTES 7:00 A 8:00
15
206
190
10
1
25
23
15
0
6
0
1
12:00 A 13:00
7
211
196
3
4
15
20
20
0
5
0
1
18:00 A 19:00
21
148
152
26
15
28
19
19
0
3
0
1
TOTALES
43
565
538
39
20
68
62
54
0
14
0
0
3
0
0
0
FORMATO DE CONTEO VEHICULAR DIA VIERNES (NORTE A SUR)
ESTUDIO DE CLASIFICACION VEHICULAR TRAMO DE LA CARRETERA SENTIDO UBICACIÓN
HORA
AUTO
MOTOS
ESTACION DIA FECHA
AV. TARAPACA KM NORTE A SUR (BAJADA) AV. TARAPACA NORTE A SUR STATION WAGON
CAMIONETAS PICK UP
BUS MICRO
RURAL Combi
PANEL
2E
ESQUINA DEL CRUZE DE Avs VIERNES 09 DE JUNIO DEL 2017
CAMION 3E
2E
SEMI TRAYLER
3E
4E
2S1/2S2
2S3
3S1/3S2
>= 3S3
VIERNES 7:00 A 8:00
12
208
200
10
2
25
21
11
0
3
0
0
12:00 A 13:00
8
211
196
4
4
15
20
20
0
2
0
1
18:00 A 19:00
21
147
115
26
19
28
19
23
0
7
1
1
TOTALES
41
566
511
40
25
68
60
54
0
12
1
0
2
0
0
0
2017
PAVIMENTOS
FORMATO DE CONTEO VEHICULAR DIA VIERNES (SUR A NORTE)
ESTUDIO DE CLASIFICACION VEHICULAR TRAMO DE LA CARRETERA SENTIDO UBICACIÓN
HORA
AUTO
MOTOS
ESTACION DIA FECHA
AV. TARAPACA KM SUR A NORTE (SUBIDA) AV. TARAPACA NORTE A SUR STATION WAGON
CAMIONETAS PICK UP
BUS MICRO
RURAL Combi
PANEL
2E
ESQUINA DEL CRUZE DE Avs VIERNES 09 DE JUNIO DEL 2017
CAMION 3E
2E
SEMI TRAYLER
3E
4E
2S1/2S2
2S3
3S1/3S2
>= 3S3
VIERNES 7:00 A 8:00
10
210
190
9
2
25
21
10
0
5
0
0
12:00 A 13:00
9
211
196
3
4
15
20
20
0
5
0
0
18:00 A 19:00
11
123
156
26
19
15
12
19
0
2
3
0
TOTALES
30
544
542
38
25
55
53
49
0
12
3
18
0
0
0
0
0
2017
PAVIMENTOS
FORMATO DE CONTEO VEHICULAR DIA DOMINGO (NORTE A SUR)
ESTUDIO DE CLASIFICACION VEHICULAR TRAMO DE LA CARRETERA SENTIDO UBICACIÓN
HORA
AUTO
MOTOS
ESTACION DIA FECHA
AV. TARAP ACA KM NORTE A SUR (BAJADA) AV. TARAP ACA NORTE A SUR STATION WAGON
CAMIONETAS PICK UP
BUS RURAL Combi
PANEL
MICRO
2E
ESQUINA DEL CRUZE DE Avs DOMINGO 11 DE JUNIO DEL 2017
CAMION 3E
2E
SEMI TRAYLER
3E
4E
2S1/2S2
2S3
3S1/3S2
>= 3S3
DOMINGO 7:00 A 8:00
5
123
201
9
2
25
21
10
0
4
0
0
12:00 A 13:00
15
190
196
3
4
15
20
20
0
2
0
1
18:00 A 19:00
10
147
130
28
12
17
21
19
0
7
1
2
TOTALES
30
460
527
40
18
57
62
49
0
13
1
19
0
3
0
0
0
2017
PAVIMENTOS
FORMATO DE CONTEO VEHICULAR DIA DOMINGO (SUR A NORTE)
ESTUDIO DE CLASIFICACION VEHICULAR TRAMO DE LA CARRETERA SENTIDO UBICACIÓN
HORA
AUTO
MOTOS
ESTACION DIA FECHA
AV. TARAPACA KM SUR A NORTE (SUBIDA) AV. TARAPACA NORTE A SUR STATION WAGON
CAMIONETAS PICK UP
BUS RURAL Combi
PANEL
MICRO
2E
ESQUINA DEL CRUZE DE Avs DOMINGO 11 DE JUNIO DEL 2017
CAMION 3E
2E
3E
SEMI TRAYLER 4E
2S1/2S2
2S3
3S1/3S2
>= 3S3
DOMINGO 7:00 A 8:00
10
210
190
9
2
25
21
10
0
9
0
0
12:00 A 13:00
8
120
196
7
12
12
20
14
0
7
1
1
18:00 A 19:00
11
204
152
26
19
28
19
19
0
7
1
0
TOTALES
29
534
538
42
33
65
60
43
0
23
2
20
0
1
0
0
0
2017
PAVIMENTOS
CANTIDAD DE VEHICULOS CONTADOS EN LA SEMANA
CANTIDAD DE VEHICULOS SEMANAL 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
TOTAL
Motos
Automovil
Station Wagon
Pick Up
Panel
Camioneta Rural
Micros
Bus de 2 ejes
194
3019
3044
222
129
381
357
284
21
Bus >= 3 Camión de Camión de Camión de Semitrayle ejes 2 ejes 3 ejes 4 ejes r 2S1/2S2 0
78
8
0
10
2017
PAVIMENTOS
REPRESENTACION CIRCULAR DE LOS VEHICULOS EN LA SEMANA
cantidad de vehiculos
8
78 0
222
129
381
357
284
0 10 194
3019
3044
Motos
Automovil
Station Wagon
Pick Up
Panel
Camioneta Rural
Micros
Bus de 2 ejes
Bus >= 3 ejes
Camión de 2 ejes
Camión de 3 ejes
Camión de 4 ejes
Semitrayler 2S1/2 S2
22
CONCLUSIONES
La determinación del IMD es un dato muy importante ya que nos servirá para el diseño adecuado de la estructura de pavimento y la evaluación del proyecto, pues gran parte de los beneficios derivados del mismo es el ahorro en costos de operación vehicular. Es sumamente importante realizar el Estudio de Transito, ya que con ello se determinará la carga patrón equivalente que utilizará la Estructura del Pavimento durante la vida de éste. Nuestro IMD promedio hallado en la semana es de 7726. La mayor cantidad de vehículos transitados se dieron en las horas 7a.m. a 8a.m. y de 6p.m. a 7p.m. La variable más importante para el Diseño de una Vía, es el Estudio del Tránsito. El número y el peso de los ejes de los Vehículos son los factores más determinantes en el diseño de la Estructura del Pavimento.
“DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES”
METODOS PARA DISEÑO DE PAVIMENTO Diseñar para las condiciones de tráfico, clima, suelos de fundación y materiales disponibles un pavimento flexible, que brinde seguridad y confort a los usuarios durante el periodo concebido de diseño. SE DIVIDEN EN TRES GRUPOS: 1. Metodo AASHTO 93 2. Metodo de los espesores minimos 3. Metodo de los espesores minimos referenciales CONSIDERACIONES PREVIAS AL DISEÑO
IMDS: Tener presente el IMDS según la clasificación Vehicular.
ESTIMACION DEL ESAL : Es el número total de aplicaciones de carga por eje estándar equivalente a 80 kN (18,000 lb), durante el Período de Diseño.
CARRIL DE DISEÑO: El carril de diseño esta en función de los carriles por sentido existentes, y se escoge de acuerdo a las recomendaciones del Instituto del Asfalto, o la AASHTO.
EL PERIODO DE DISEÑO ( n ) : Es el número de años desde la apertura del pavimento al tráfico hasta el primer recapeado planificado. Todo pavimento puede ser diseñado para soportar el efecto acumulativo del transito durante cualquier periodo de tiempo.
FACTOR DE CRECIMIENTO : Determinado de acuerdo a la tasa de crecimiento anual y el periodo de diseño del pavimento.
FACTOR CAMIÓN:
Es el número de aplicaciones de ejes estándar de 80 kN,
correspondiente al paso de un vehiculo.
FACTOR DE EQUIVALENCIA DE CARGA: Es un factor utilizado para convertir las aplicaciones de cargas por eje de cualquier magnitud, a un número de cargas por eje simple equivalentes a 80 kN (18,000 lb).
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PARAMETROS DE DISEÑO
CALCULO DEL ESAL
El tránsito proveniente del conteo vehicular debe ser dividido para el carril de diseño. El volumen de tránsito del carril de diseño, se convierte a un determinado número de ESAL, que es equivalente single axle load, que es el parámetro usado en el diseño de la estructura del pavimento. El ESAL es un eje estándar compuesto por un eje sencillo con dos ruedas en los extremos. El ESAL pesa 18,000 lb ó 8.2 tn ó 80 kN, y se considera que ejerce un efecto dañino sobre el pavimento como 1.
Reglamento Nacional de Vehículos El D.S.Nº034-2001- MTC titulado “Reglamento Nacional de Vehículos”, reglamenta entre otras cosas los pesos y dimensiones máximas de los vehículos para transporte terrestre.
Clasificación vehicular Furgoneta Vehículo automotor para el transporte de carga liviana, con 3 ó 4 ruedas, con motor de no más de 500 cm3 de cilindrada. Automóvil Vehículo automotor para el transporte de personas normalmente hasta de 6 asientos y excepcionalmente hasta de 9 asientos. Station Wagon Vehículo automotor derivado del automóvil que al rebatir los asientos posteriores, permite ser utilizado para el transporte de carga. Camioneta pick-up Vehículo automotor de cabina simple o doble, con caja posterior destinada para el transporte de carga liviana y con un peso bruto vehicular que no exceda los 4,000 kg.
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Camioneta panel Vehículo automotor con carrocería cerrada para el transporte de carga liviana con un peso bruto vehicular no exceda los 4,000 kg. Camioneta rural Vehículo automotor para el transporte de personas de hasta 17 asientos y cuyo peso bruto vehicular no exceda los 4,000 kg. Ómnibus Vehículo autopropulsado, diseñado y construido exclusivamente para el transporte de pasajeros y equipaje, debe tener un peso seco no menor de 4,000 kg. Camión Vehículo autopropulsado motorizado destinado al transporte de bienes con un peso bruto vehicular igual o mayor a 4,000 kg. Puede incluir una carrocería o estructura portante. Remolcador o Tracto camión Vehículo motorizado diseñado para remolcar semirremolques y soportar la carga que le transmite estos a través de la quinta rueda. Remolque Vehículo sin motor diseñado para ser jalado por un camón u otro vehículo motorizado, de tal forma que ninguna parte de su peso descanse sobre el vehículo remolcador. Semirremolque Vehículo sin motor y sin eje delantero, que se apoya en el remolcador transmitiéndole parte de su peso, mediante un sistema mecánico denominado tornamesa o quita rueda. PESO VEHICULAR El peso máximo por eje independiente o grupos de ejes permitido a los vehículos para su circulación por las vías de nuestro país, es el siguiente:
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CARRIL DE DISEÑO Para calles y carreteras de dos carriles, el carril de diseño puede ser cualquiera de los dos, mientras que para calles y carreteras de carriles múltiples, generalmente es el carril externo. Bajo ciertas condiciones, es probable que haya mayor tránsito de camiones en un sentido que en otro. En muchos sitios los camiones circulan cargados en un sentido y vacíos en otro. Las recomendaciones del Instituto del Asfalto y la American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), son:
AASHTO Parte del conteo en ambas direcciones, el factor direccional recomendado es de 50%, aunque este valor puede variar entre 30 a 70%. El tráfico en un sentido se separa para el carril de diseño según la recomendación:
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CRECIMIENTO DEL TRANSITO El pavimento debe ser diseñado para servir adecuadamente la demanda del tránsito durante un período de años; por lo tanto, el crecimiento del tránsito se debe anticipar. El crecimiento puede considerarse como el Factor de Crecimiento:
FACTOR DE EQUIVALENCIA DE CARGA Con el objeto de evaluar el efecto dañino, en un pavimento flexible, de las cargas diferentes a un eje estándar, se han considerado factores de equivalencia de c arga por eje, FEC. Estos valores se obtuvieron a partir de los resultados experimentales de la AASHO Road Test. Los resultados obtenidos han permitido determinar que la equivalencia entre cargas diferentes transmitidas al pavimento por el mismo sistema de ruedas y ejes, se expresa como:
Dónde: P0 es la carga estándar y P1 es la carga cuya equivalencia de daño se desea calcular
DETERMINACION DE EJES EQUIVALENTES Una vez determinado el número acumulado de vehículos que transitarán en el carril de diseño y durante el período de diseño, es posible convertir ésta cantidad de vehículos a ejes simples equivalentes de 8.2 tn. Mediante el factor camión. El ESAL es el siguiente:
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ESTUDIO DE TRANSITO PARA DISEÑO DE PAVIMENTO UBICACI N SOLICITANTE FECHA IMD NUMERO TOTAL DE CARRILES TIPO DE VEHICULO
Motos Automovil Station Wagon Pick Up Panel Camioneta Rural Micros Bus de 2 ejes Bus >= 3 ejes Camión de 2 ejes Camión de 3 ejes Camión de 4 ejes Semitrayler 2S1/2S2 TOTAL
AV. TARAPACA NORTE A SUR Y SUR A NORTE AREA DE PAVIMENTOS 22 DE JUNIO DEL 2017 7726 Veh/dia 2 CARRILES N° VEH/DIA (2 SENTIDO)
N° VEH/DIA (1 SENTIDO)
N° VEH/AÑO (365 DIAS)
F.C.
ESAL EN EL CARRIL DE DISEÑO
FACTOR DE CRECIMIENTO
ESAL DE DISEÑO
194
102
37230
0.0001
3.723
11.2
41.6976
3019
1643
599695
0.0001
59.9695
66.8
4005.9626
3044
1618
590570
0.0001
59.057
67.79
4003.47403
222
119
43435
0.0001
4.3435
11.36
49.34216
129
78
28470
0.0001
2.847
10.786
30.707742
381
188
68620
0.0001
6.862
12.52
85.91224
357
175
63875
0.0001
6.3875
12.346
78.860075
284
146
53290
4.53
241403.7
11.84
2858219.808
0
0
0
4.53
0
0
0
78
49
17885
4.53
81019.05
10.462
847621.3011
8
5
1825
3.284
5993.3
10.045
60202.6985
0
0
0
2.975
0
0
0
10
4
1460
2.58
3766.8
10.14
38195.352
7726
4127
1506355
332326.0395
TOTAL
3812535.116
METODO ASHHTO 93
Los procedimientos involucrados en el método de diseño, versión 1993, están basados en las ecuaciones originales de la AASHO que datan de 1961.
El diseño está basado primordialmente en identificar o encontrar un “número estructural SN” para el pavimento flexible que pueda soportar el nivel de carga solicitado. Para determinar el número estructural SN requerido, el método proporciona la ecuación general que involucra los siguientes parámetros:
Variables que intervienen en la fórmula para determinar el diseño de la estructura de un pavimento flexible.
8= Número de ejes equivalentes. = Coeficiente estadístico de desviación estándar. = Desviación estándar combinada.
SN= Número estructural.
∆PSI= Variación de serviciabilidad. = Módulo de Resiliencia.
MODULO DE RESILENCIA
Es una medida de la rigidez del suelo de sub rasante. En el cálculo debe determinarse mediante el ensayo de resiliencia de acuerdo a las recomendaciones del AASHTO. Los materiales de la subrasante se caracterizan mediante el módulo resiliente o elástico.
El módulo de resiliencia se obtiene de la correlación del CBR mediante. Para CBR<10% _ ()= 1500 * CBR
Para CBR de 10% a 20% _ ()= 3000* 〖〗^(,)
Para CBR>20% _ ()= 4326 * LnCBR+241
COEFICIENTE DE DESVIACION ESTÁNDAR •
Representa el valor de la confiabilidad seleccionada, para un conjunto de datos en una distribución normal.
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DESVIACION ESTÁNDAR COMBINADA Es un valor que toma en cuenta la variabilidad esperada de la predicción del tránsito y de los otros factores que afectan el comportamiento del pavimento Para pavimentos flexibles 0.4
INDICE DE SERVICIALIDAD La Servicialidad es la condición de un pavimento para proveer un manejo seguro y confortable a los usuarios en un determinado momento PSI=PO-Pt
PAVIMENTOS
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SERVICIALIDAD INICIAL (Po)
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SERVICIALIDAD FINAL (Pt)
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VARIACION DEL INDICE DE SERVICIALIDAD
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CONFIABILIDAD De acuerdo a la guía del AASHTO es suficientemente aproximado considerar que el comportamiento del pavimento con el trafico, sigue una ley de distribución normal, en consecuencia pueden aplicarse conceptos estadísticos para lograr un confiabilidad determinada. EJEMPLO: 90% o 95% significa que solamente un 10% o 5% del tramo pavimentado, se encontrara con un índice de serviciabilidad inferior al previsto. Es decir, que el modelo de comportamiento esta basado en criterios de serviciabilidad y no en un determinado mecanismo de falla
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CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES DEL PAVIMENTO La caracterización de las diversas capas del pavimento se efectúa a través de sus módulos de elasticidad, obtenidos por ensayos de laboratorio. El método no presenta requisitos específicos respecto de la calidad de los materiales de sub base, resultando aceptable cualquier material. La sub base: Se requiere del empleo de un coeficiente de capa (a3) para convertir su espesor en un número estructural. La base: Podrá ser granular o estabilizada y los requisitos de calidad deben ser mayores que de la sub base, el material tendrá un coeficiente (a2). La capa de rodadura: Consistirá en una mezcla de agregados pétreos y un producto bituminoso. La mezcla deberá ser diseñada para resistir la fuerza abrasiva del tránsito y proporcione una superficie antideslizante y prevenga la penetración del agua superficial.
SELECCIÓN DE LOS ESPESORES DE LAS CAPAS Determinado el número estructural, el paso siguiente consiste en identificar un conjunto de Capas cuyos espesores, convenientemente combinados, proporcionan la capacidad portante correspondiente a dicho SN.
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SN =
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a1*D1+a2*D2*m2+a3*D3*m3
a1, a2, a3 = coeficientes estructurales de las capas: Superficial, base y subbase, respectivamente d1, d2, d3 = espesores (en centímetros) de las capas: Superficial, base y subbase, respectivamente m2, m3 = 1 coeficientes de drenaje para las capas de Base y subbase
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2.
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DISEÑO DEL PAVIMENTO SEGUN EL MANUAL MTC
ESAL=3´812.535,116 se encuentra en el rango de >3´000.000EE <5´000.000EE <5´000.000EE
El CBR obtenido en el ensayo fue de 23% al 95% 57% al 100%
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Módulo de resiliencia (Mr.)
Como el CBR salió 23% su Módulo de Resiliencia por correspondencia según la tabla será 19.006,00 PSI Confiabilidad R (%)
Por la tabla será 85%
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Coeficiente de desviación estándar normal (Zr)
Según la tabla el Zr= -1.405 Desviación estándar (So)
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Índice de servicialidad presente (PSI)
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PAVIMENTOS
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Numero estructural (SN)
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Drenaje
Para la definición de las estructuras del pavimento del presente manual, el coeficiente de drenaje para las capas de base y subbase, asumido fue de 1.00
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Numero estructural, Mr según manual:
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PAVIMENTOS
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Espesores de la base granular
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PAVIMENTOS
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Carpeta asfáltica
Estructura de las capas del pavimento según Manual MTC:
CARPETA ASFALTICA
D1= 9cm
BASE GRANULAR
D2=26cm
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3. CALCULO POR EL METODO DE ESPESORES MINIMOS
ESAL (W18)=3812535.116
Confiabilidad R= 85%
CBR ( subrasante 95%)= 23%
Zr= -1.405
Mr Para CBR>20%
So=0.45
_ ()= 4326 *
Servicialidad= inicial=4
LnCBR+241 =13805.148
Final= 2.5
Drenaje =m20m3=1
Reemplazando en la formula hallamos el “SN”: SN= 3.968 SN=A1D1+A2D2*1+A3D3*1 4.158=0.44 (3.5)+0.14 (6) (1)+0.1 (D3) (1) D3=15.88” ESAL = 3812535.116
CARPETA ASFALTICA
3.5”
BASE GRANULAR
6”
SUB BASE GRANULAR
15.88”
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4. METODO DE LOS ESPESORES MINIMOS REFERENCIALES a) Supongamos que la carpeta asfáltica se cimentara sobre la base granular
D1
CARPETA ASFALTICA
Mr Para CBR>20% _ ()= 4326 * LnCBR+241
=20162.966 BASE GRANULAR (subrasante) CBR=100% Mr=20162.966 D2=D3=0 Aplicando la ecuación AASHTO 93 para hallar el SN:
SN=3.522 Luego hallamos el D1 3.522=0.44(D1)+0+0 D1=8” b) Supongamos que la carpeta y la base se cimentaran sobre la sub base granular
Modulo Resiliente
CARPETA ASFALTICA LnCBR+241
BASE GRANULAR
D1=8
_ ()= 4326 *
LnCBR+241 =17731.240 D2=x
SUB BASE GRANULAR CBR=95% Mr= 17731.240 PSI 51
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PAVIMENTOS
Aplicando la ecuación AASHTO 93 para hallar el SN:
SN=3.66 Luego hallamos el D2 3.66=0.44(8)+0.14(D2)(1)+0 D2=1” c) Supongamos la base, sub base y la carpeta asfáltica se cimentara sobre la sub rasante
CARPETA ASFALTICA
BASE GRANULAR
SUB BASE GRANULAR
D1= 8”
Modulo resiliente _ ()= 4326 * LnCBR+241 =13805.148
D2=1 ”
D3=x
SUB RASANTE CBR=23% Mr= 13805.148
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PAVIMENTOS
Aplicando la ecuación AASHTO 93 para hallar el SN:
SN=3.968 Luego hallamos el D3 3.968=0.44(8)+0.14(1)(1)+0.1(D3)(1) D3=3.08
La estructura final del pavimento será así:
CARPETA ASFALTICA
D1=8”
BASE GRANULAR D2=1”
SUB BASE GRANULAR
D3=3.08”
Espesor de la CARPETA ASFALTICA
D1=8 ”
20.32cm
Espesor de la BASE GRANULAR
D2=1”
2.54cm
Espesor de la SUB BASE G RANULAR
D2=3.08”
7.823cm
Espesor Total
ET =12.08”
30.683cm
NOTA: según el método no se requiere la sub base granular 53
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5. METODOS RECOMENDADOS PRIMER METODO DE ESPESORES MINIMOS
Espesor de la CARPETA ASFALTICA
D1=3.5 ”
Espesor de la BASE GRANULAR
D2=6 ”
15.24 cm
Espesor de la SUB BASE GRANULAR
D3=15.88”
40.335 cm
Espesor Total
ET =25.38”
64.465cm
8.89 cm
SEGUNDO METODO DE ESPESORES MINIMOS REFERENCIALES
Espesor de la CARPETA ASFALTICA
D1=8”
20.32cm
Espesor de la BASE GRANULAR
D2=1”
2.54cm
Espesor de la SUB BASE GRANULAR
D2=3.08”
7.823cm
Espesor Total
ET =12.08”
30.683cm
SEGÚN MTC Espesor de CARPETA ASFALTICA= 2”,2.5”, 3” y 4” Espesor de BASE Y SUB BASE GRANULAR= 15,20,25 Y 30cm Se toma como referencia el numero estructural del primer método de espesores mínimos referenciales (SN) SN= 3.968 SN=a1 (D1)+a2 (D2) m2+a3 (D3) m3
OPCION
D1
D2
D3
SN
CUMPLE
1° 2° 3° 4° 5° 6° 7°
3.5 2 3 2 4 2.5 2
6 8 6 10 6 10 10
15.88 8 6 10 6 10 12
3.968 2.8 2.76 3.28 3.2 3.5 3.48
SI NO NO NO NO NO NO
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METODOLOGIA DE DISEÑO Las cargas del tráfico en ESAL:
ESAL=3812535.116 EE Categoría según el cuadro: Categoria b) desde 1000,000 a 30000,000 EE Tipo de trafico Tp7= 3000,000 a 5000,000 EE Las características de la sub rasante:
Mr Sub Rasante= 15000 psi Según el manual del CBR=23% Mr=13805.148 psi Sub Rasante de CBR=20% a 30% es MUY BUENA Metodología
Periodo de diseño= 10años Variables: W18=3812535.116 Mr= 19006.00psi R= 85% Zr= -1.408 So= 0.45 Apsi= 4-2.5=1.5 SN= 3.589 Aplicando la ecuación AASHTO 93 para hallar el SN:
SN=3.588 Luego hallamos el D3 3.589=0.44(3.5)+0.14(6)(1)+0.1(D3)(1) D3=12.09”
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Espesor recomendado
Según Tp7 CARPETA ASFALTICA= 90mm o 9cm Base Granular= 200mm o 20cm Para Tp7 según SN
Espesor de la CARPETA ASFALTICA
D1=3.6”
9 cm
Espesor de la BASE GRANULAR
D2=8 ”
20cm
Espesor de la SU B BASE GRANULAR
D3=12.09”
30.709 cm
Espesor Total
ET =23.69”
50.709cm
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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Los parámetros involucrados en el diseño de pavimentos flexibles pueden ser calculados por numerosos gráficos y tablas las cuales se podrá elegir cualquiera ya que están dan un resultado similar.
La mayor parte de las tablas brindadas por el MTC están en función del tipo de tránsito y ejes equivalentes; en cambio en la guía del AASHTO 93 está en función de diversas variables como Zr, R,Mr,CBR,etc.
Al no contar con los ensayos para hallar el Módulo de Resiliencia, se usa la correlación con el CBR. Se utilizó el Mr. para suelos granulares, para hallar el Mr de la Base y la S/Base.
Por el método AASHTO 93, según la tabla de tanteos, hemos elegido las dimensiones de los espesores de la siguiente manera: para carpeta asfáltica 4”, 6” para la Base, Y 15.58” para la sub base granular debido a que la subrasante es de mala a regular.
Por el método de espesores mínimos referenciales nos da una carpeta asfáltica de 6.66”
y una base de 6.547”.
Finalmente las dimensiones recomendadas para la estructura del pavimento comparando ambos métodos serán según el cuad ro de tanteos (Método AASHTO): 3.6”
de carpeta asfáltica, 8” de base y 11.21” de sub base.
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PANEL FOTOGRÁFICO
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