Diseño de Pavimento Rígido - Método AASHTO 1993 (UNJ)

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DISEÑO DE PAVIMENTO RÍGIDO .

DISEÑO DE PAVIMENTO RÍGIDO

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ÍNDICE Capítulo Capítulo 1 .................................. ................................................... .................................. ................................. .................................. ................................... ..................... 6 Generali Gen eralidades dades ................................. .................................................. ................................... .................................. .................................. ............................... ............. 6 1.1. Objetivos Objetivos ................................. .................................................. ................................... .................................. .................................. ............................... ............. 7 1.1.1. Objetivo Objetivo gen general eral ................................. ................................................. .................................. .................................. ................................. ................. 7 1.1.2. Objetivos específico .............................................................................................. 7 1.2. Finalida Finalidad................. d.................................. .................................. ................................... .................................. .................................. ............................... ............. 7 1.3. Ubicaci Ubicación ón ................................ ................................................. ................................... .................................. .................................. ............................... ............. 7 1.3.1. Ubicaci Ubicación ón Política Política ................................. ................................................. .................................. ................................... .............................. ............. 7 1.3.2. Localiza Localización ción................................. .................................................. .................................. .................................. ................................... ...................... .... 8 1.3.3. Ubicación geográfica............................................................................................. 9 Capítulo Capítulo 2 .................................. ................................................... .................................. ................................. .................................. ................................... ................. 10 Marco Marco Teóric Teóricoo ................................ ................................................. ................................... .................................. .................................. ............................. ........... 10 2.1. Definición de un pavimento ..................................................................................... 11 2.2. Materiales para un pavimento .................................................................................. 11 2.3. Tipos de pavimentos ................................................................................................ 13 2.3.1. Pavimento flexible .............................................................................................. 13 2.3.2. Pavimento semiflexible ....................................................................................... 15 2.3.3. Pavimento semirrígido ........................................................................................ 15 2.3.4. Pavimen Pavimento to rígido rígido ................................... ................................................... ................................. .................................. ............................. ............ 16 2.4. Método de diseño..................................................................................................... 20 2.4.1. Empíricos Empíricos.................................. ................................................... .................................. .................................. .................................. ....................... ...... 20 2.4.2. Mecanís Mecanísticos ticos ................................... .................................................... .................................. .................................. .................................. ................. 20 2.4.3. Empírico-Mecanísticos ........................................................................................ 21 2.5. Parámetros de diseño ............................................................................................... 21 2.5.1. Periodo de diseño ................................................................................................ 21 2.5.2. Variables de diseño ............................................................................................. 22 Capítulo Capítulo 3 .................................. ................................................... .................................. ................................. .................................. ................................... ................. 30 Diseño De Un Pavimento................................................................................................ 30 3.1. Necesid 3.1. Necesidad ad y justificación justificación del pavimento ......................... ................ .................. ................... ................... .................. ............. .... 31 3.2. Diseño Diseño ................................... ................................................... ................................. .................................. ................................... ................................ .............. 31 3.2.1. Diseño de capacidad ............................................................................................ 31 3.3. Método de diseño del pavimento .............................................................................. 31 3.3.1. Método AASHTO 1993 – Pavimento Pavimento rígido ........................................................ 31 Capítulo Capítulo 4 .................................. ................................................... .................................. ................................. .................................. ................................... ................. 34 Memoria De Cálculo ...................................................................................................... 34 4.1. Datos …………………………………………………………………………………35


3 4.2. Calculo Calculo .................................. .................................................. ................................. .................................. ................................... ................................ .............. 35 4.2.1. Módulo efectivo de reacción de la subrasante K ( ):......................... ):.................................. ......... 35 4.2.2. Módulo de rotura concreto ( ) en  ................................... .................................................... ......................... ........ 35 4.2.3. Módulo de rotura  = ′ = (′).. ........................................... ......................................................... .............. 36 4.2.4. Coeficiente de transferencia de cargas ................................................................. 36 4.2.5. Coeficiente de drenaje dr enaje () ................................... ................................................... .................................. ............................. ........... 36 4.2.6. Pérdida de serviciabilidad ( ∆) .................................. ................................................... ................................... ...................... 36 4.2.7. Confiabilid Confiabilidad ad R .................................. .................................................. .................................. .................................. ............................... ............... 36 4.2.8. Desviación estándar ............................................................................................ 37 4.2.9.  ................................. ................................................. .................................. ................................... .................................. ............................... .............. 37 4.2.10. Módulo de Resiliencia ( )................................... ................................................... .................................. ............................. ........... 37 4.2.11. Calculo de espesor de losa mediante ábacos ........................................................ 38 Capítulo Capítulo 5 .................................. ................................................... .................................. ................................. .................................. ................................... ................. 41 Conclusiones y Recomendaciones .................................................................................. 41 5.1. Con Conclusi clusiones ones ................................. .................................................. .................................. .................................. ................................... ....................... ..... 42 5.2. Recomendaciones .................................................................................................... 42


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Introducción Al hablar de vías de comunicación terrestre nos encontramos con los pavimentos, los cuáles son estructuras que tienen como finalidad facilitar la transitabilidad, es por ello que se han desarrollado generación tras generación en las grandes civilizaciones, y estas a su vez han ido perfeccionando perfeccionando desde su definición (en función función de su importancia, uso, etc.) hasta su composición composición estructural (desde caminos de piedra hasta pavimentos rígidos y flexibles). Se llama pavimento al conjunto de capas de material seleccionado que reciben en forma directa las cargas del tránsito y las transmiten a los estratos inferiores en forma disipada, proporcionando proporcionando una superficie de rodamiento, la cual debe funcionar funcionar eficientemente. eficientemente. Las condiciones necesarias para un adecuado funcionamiento son las siguientes: anchura, trazo horizontal y vertical, resistencia adecuada a las cargas para evitar las fallas y los agrietamientos, además de una adherencia adecuada entre el vehículo y el pavimento aun en condiciones húmedas. Deberá presentar una resistencia adecuada a los esfuerzos destructivos del tránsito, de la intemperie y del agua. Puesto que los esfuerzos en un pavimento decrecen con la profundidad, se deberán colocar los materiales de, mayor capacidad de carga en las capas superiores, siendo de menor calidad los que se colocan en las terracerías además de que son los materiales que más comúnmente se encuentran en la naturaleza, y por consecuencia resultan los más económicos.


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Dedicatoria

Dedicamos este trabajo principalmente a Dios, por brindarnos la dicha de la salud, bienestar físico y espiritual. A nuestros padres por la formación y educación que con mucho esfuerzo e ímpetu nos apoyan día a día. A nuestros docentes, por brindarnos su guía y sabiduría en el desarrollo de este trabajo.


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Capítulo 1 Generalidades


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1.1. Objetivos 1.1.1. Objetivo general Mejorar la transitabilidad vehicular de la calle Iquitos parte baja, a través de un diseño de pavimento rígido (Método AASHTO).

1.1.2. Objetivos específico Calcular el índice medio diario anual (IMDA). Diseñar el espesor de la losa del pavimento. Diseñar el seccionamiento transversal.

1.2. Finalidad Los estudiantes de la estén en la capacidad de poder diseñar el espesor de la losa y de un pavimento de un concreto rígido.

1.3. Ubicación 1.3.1. Ubicación Política - Departamento : Cajamarca - Provincia

: Jaén

- Distrito

: Jaén

- Calle

: Iquitos.


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1.3.2. Localización


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1.3.3. Ubicación geográfica El proyecto tiene las siguientes coordenadas geográficas UTM-WGS84 DATUM. Zona 17M Sur, del inicio y final del camino vecinal: Tabla 01: Coordenadas de inicio y final (UTM).

CUADRO DE COORDENADAS(UTM-WGS84 DATUM, ZONA 17M SUR) Ubicación

ESTE

NORTE

COTA

Inicio

743156

9369113

687

Fin

743417

9369223

680

Tabla 02: Transformando a coordenadas geográficas CUADRO DE COORDENAS GEOGRÁFICAS UBICACIÓN

LATITUD

LONGITUD

Inicio

5°42’04.22’’

78°48’16.41’’

Fin

5°42’00.61’’

78°48’07.95’’

Longitud del tramo en estudio es de 365 metros. Figura 01 Calle Iquitos parte baja


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Capítulo 2 Marco Teórico


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2.1. Definición de un pavimento Es una estructura compuesta por varias capas y apoyada toda su superficie sobre el suelo, que tiene la función de mejorar la circulación de personas, animales y/o vehículos.

2.2. Materiales para un pavimento Absolutamente todos los materiales deberán cumplir los requerimientos establecidos por el MTC en el Manual de carreteras: Especificaciones técnicas generales para construcción. 

De los Geosintéticos Son un grupo de materiales fabricados mediante la transformación industrial de substancias químicas denominadas polímeros, poseen propiedades mecánicas, hidráulicas, útiles para ciertos suelos. Es un material que puede reducir costos en la construcción. Su función principal es mejorar las propiedades del suelo a utilizar: Separación: Impide el contacto entre dos superficies de distintas propiedades físicas. Filtración: Retención del material a ciertas fuerzas hidrodinámicas y permite el paso del fluido. Drenaje: Proceso donde se evacuan los fluidos. Refuerzo: Mejoran sus propiedades mecánicas. Protección: evita que se produzcan deterioros como la abrasión en el material.



Del afirmado Es la capa que generalmente se construye en los proyectos viales rurales. Sus funciones de esta capa son similares a las de la base y subbase, pero adicionalmente tiene la función de ayudar a nivelar y conformar la plataforma de


12 la estructura del pavimento en zonas donde la subrasante no tiene un alineamiento y perfil longitudinal y transversal definido. Los controles generales durante el proceso constructivo de una capa de afirmado son similares a los de la capa subbase. 

De la subbase granular Es la capa del pavimento compuesta por materiales granulares no tratados colocados generalmente sobre la subrasante. Su función principal en pavimentos flexibles es de transmitir los esfuerzos a la subrasante que el transito impone y contribuye al drenaje. Su función en pavimentos rígidos es de evitar el fenómeno del bombeo.



De la base granular Es la capa del pavimento que está debajo de la carpeta asfáltica en un pavimento flexible, y a la losa de concreto en un pavimento rígido. Compuesta por materiales granulares no tratados colocados sobre la subbase. La función principal de esta capa en pavimentos flexibles es de transmitir las cargas impuestas por el transito con intensidades adecuadas a las capas subyacentes y en pavimentos rígidos cumple la misma función que la de la subbase.



De las bases tratadas con asfalto, cal y con cemento Base tratada con asfalto: - Impermeabilización. - Previene la reducción de la resistencia y el módulo de elasticidad del suelo.

Base tratada con cal: - Disminuir la plasticidad. - Aumentar el límite de contracción. - Mejora la trabajabilidad.


13 - Reduce el potencial expansivo del suelo.

Base tratada con cemento: Se usa para corregir alguna propiedad indeseable como la plasticidad o cambios volumétricos.

2.3. Tipos de pavimentos 2.3.1. Pavimento flexible Son estructuras viales conformadas por una capa asfáltica apoyadas sobre capas de menor rigidez, compuestas por materiales granulares no tratados o ligados. Los esfuerzos que generan las cargas vehiculares se disipan a través de cada una de las capas de la estructura de tal forma que, al llegar a la subrasante, la resistencia mecánica del suelo que la compone debe ser capaz de resistir dicho esfuerzo sin generar deformaciones que permitan el deterioro funcional o estructural de la vía. La calidad estructural de estas capas varia con la profundidad. En un pavimento flexible, las diferentes capas pueden ser granulares y asfálticas El pavimento flexible no sólo está formado por la capa de rodado sino por todas las que conforman la estructura.


14 

En frio Son mezclas cuidadosamente elaboradas y compactadas para lograr una elevada densificación y bajo porcentaje de vacíos, consideradas como las de mejor calidad entre las mezclas asfálticas el caliente, con excelentes propiedades de estabilidad. durabilidad y flexibilidad. Basados en este concepto y dada su similitud, definimos las mezclas asfálticas en frío tipo concreto, como las constituidas por la combinación de uno o más agregados pétreos y un relleno mineral (filler), de ser necesario, con un asfalto emulsionado catiónico o diluido con solvente, cuya mezcla, aplicación y compactación se realizan en frío (condiciones ambientales). Está elaborado por una mezcla de agregados minerales y ligante bituminoso, este aglomerado no requiere imprimación. El asfalto en frío se presenta en bolsas de 25 kg. Igualmente es posible la preparación in situ, es decir, sobre la misma calzada donde va a ser aplicada, para lo cual se utilizarán maquinarias y equipos más simples como son las motoniveladoras y mezcladoras livianas de una sola pasada, tipo moto pavimentadora, etc. Las mezclas en frío con emulsiones catiónicas o con asfaltos diluidos al solvente presentan un amplio margen para su elaboración en relación con las mezclas convencionales en caliente.



En caliente Se define como mezcla asfáltica (o bituminosa) en caliente a la combinación de áridos (incluido el polvo mineral) con un ligante. Las cantidades relativas de ligante y áridos determinan las propiedades físicas de la mezcla. El proceso de


15 fabricación implica calentar el agregado pétreo y el ligante a alta temperatura, muy superior a la ambiental. Enseguida esta mezcla es colocada en la obra. El agregado pétreo debe encontrarse recubierto con una película de asfalto lo suficientemente conveniente para ser sometida al proceso de compactación sin ser alterada. El espesor de película de asfalto que recubre el agregado pétreo es un factor importante que regula el comportamiento de las mezclas a través de los parámetros de estabilidad y durabilidad.

2.3.2. Pavimento semiflexible Se caracterizan por usar una carpeta de rodado asfáltica y como base una grava cemento (estabilizada con cemento). El siguiente esquema muestra un diseño típico de pavimento semiflexible:

2.3.3. Pavimento semirrígido Conformada por una capa asfáltica apoyada sobre una capa de materiales estabilizados con cementantes hidráulicos, los cuales a su vez se soportan sobre capas granulares no tratadas de subbase y subrasante mejorada o natural. DISEÑO DE PAVIMENTO RÍGIDO

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2.3.4. Pavimento rígido Constituido por una losa de hormigón con o sin armadura apoyada sobre una capa de Subbase granular, colocada directamente sobre la subrasante. Conformada generalmente por una capa o losa de concreto hidráulico de 18 a 30 cm de espesor, soportada sobre una capa granular no tratada o estabilizada con cementantes hidráulicos. Debido al valor del módulo elástico del concreto los esfuerzos inducidos por el tráfico son esencialmente atenuados en flexión por la losa de concreto, y los esfuerzos de compresión se distribuyen en un área amplia y se transmiten al suelo en magnitudes muy pequeñas.



Pavimento de concreto simple con juntas El concreto asume y resiste las tensiones producidas por el tránsito y las variaciones de temperatura y humedad.

a) Sin elementos de transferencia de carga Aplicación: Tráfico Ligero, clima templado y se apoya sobre la sub-rasante, en condiciones severas requiere del Cimiento granular y/o tratado, para aumentar la capacidad de soporte y mejorar la transmisión de carga.


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b) Con elementos de transferencia de carga o Pasadores Pequeñas barras de acero, que se colocan en la sección transversal, en las juntas de contracción. Su función estructural es transmitir las cargas de una losa a la losa contigua, mejorando las condiciones de deformación en las juntas, evitando los dislocamientos verticales diferenciales (escalonamiento). Aplicación: Tráfico mayor de 500 Ejes Eq. de18 Kips.



Pavimento de concreto reforzado con juntas a) Con refuerzo de acero no estructural El refuerzo no cumple función estructural, su finalidad es resistir las tensiones de contracción del concreto en estado joven y controlar los agrietamientos. Tienen el refuerzo de acero en el tercio superior de la sección DISEÑO DE PAVIMENTO RÍGIDO

18 transversal a no menos de 5cm. Bajo la superficie. La sección máxima de acero es de 0.3% de la sección transversal del Pavimento. Aplicación: Es restringida, mayormente a pisos Industriales.

b) Con refuerzo de acero estructural. El refuerzo de acero asume tensiones de tracción y compresión, por lo que es factible reducir el espesor de la losa hasta 10 o 12 cm. Aplicación: Pisos Industriales, las losas resisten cargas de gran magnitud.


19 

Pavimentos de concreto continuamente reforzados. El refuerzo asume todas las deformaciones, en especial las de temperatura, eliminando las juntas de contracción, quedando solo las juntas de construcción y de dilatación en la vecindad de alguna obra de arte. La fisura es controlada por una armadura continua en el medio de la calzada, diseñada para admitir una fina red de fisuras que no comprometan el buen comportamiento de la estructura del pavimento. Aplicación: Zonas de clima frío, recubrimientos en pavimentos deteriorados.



Pavimentos de Concreto Hidráulico Pre o Pos tensado (PCH PP) Su desarrollo es limitado, la primera experiencia es en el Aeropuerto de Orly (Paris-1948) y posteriormente en el Aeropuerto de Galeao (Río de Janeiro). El diseño trata de compensar su costo vs. Disminución del espesor, presenta problemas en su ejecución y mantenimiento.



Pavimentos de Concreto Hidráulico Reforzado con Fibras (PCH RF) Incorpora fibras metálicas, de propileo, carbón, etc. Con excelentes resultados en Aeropuertos y sobre capas delgadas de refuerzo. El diseño es más estructural y de buen comportamiento mecánico, pero sus costos y los cuidados requeridos en su ejecución, dificultan su Desarrollo. DISEÑO DE PAVIMENTO RÍGIDO

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2.4. Método de diseño 2.4.1. Empíricos Este método se correlaciona el comportamiento de los pavimentos in situ, a través de observaciones y mediciones de campo, con los factores que causan los mecanismos de degradación en estas estructuras. Los factores más importantes son las cargas impuestas por el tránsito vehicular, las condiciones ambientales, el tipo de suelo o terreno de fundación y la calidad de los materiales empleados. Los principales mecanismos de degradación que se intentan controlar en esta metodología son: la fatiga y exceso de deformación permanente 

De AASHTO 1993



De CBR



De Kansas



De índice de grupo

2.4.2. Mecanísticos Se le llama también métodos de diseño analíticos o racionales. En este método se tiene en cuenta cómo el estado de esfuerzo y deformación que experimentan las capas que conforman la estructura del pavimento influyen en el comportamiento de este. Para el cálculo de estos esfuerzos y deformaciones se emplean programas de computador, en estos programas se introducen varios factores como carga, presión de contacto, las propiedades mecánicas de los materiales y los espesores de las capas del pavimento. Una vez determinados estos valores se dimensionan las capas que conformaran la estructura del pavimento. 

Del instituto del asfalto



De Shell



De AASHTO 2002 DISEÑO DE PAVIMENTO RÍGIDO

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2.4.3. Empírico-Mecanísticos El método empírico mecanístico se basa en la aplicación de la mecánica estructural, que permite determinar la respuesta de los elementos estructurales que compone el pavimento, tales como esfuerzos, deformaciones y deslocamientos, debido a las cargas aplicadas por las ruedas, utilizando, por cierto, los fundamentos y el modelamiento que permite la teoría elástica. 

De soluciones Analíticas



De soluciones numéricas

2.5. Parámetros de diseño 2.5.1. Periodo de diseño Se define como el tiempo elegido al iniciar el diseño, para el cual se determinan las características del pavimento, evaluando su comportamiento para distintas alternativas a largo plazo, con el fin de satisfacer las exigencias del servicio durante el periodo de diseño elegido, a un costo razonable. Generalmente el periodo de diseño será mayor al de la vida útil del pavimento, porque incluye en el análisis al menos una rehabilitación o recrecimiento, por lo tanto, éste será superior a 20 años. Los periodos de diseño recomendados por la AASHTO se muestran en la Tabla 1. Tabla 1. Periodos de Diseño en Función del Tipo de Carretera

Tipo de Carretera

Periodo de Diseño (Años)

Urbana de tránsito elevado.

30 – 50

Interurbana de tránsito elevado

20 – 50

Pavimentada de baja intensidad de tránsito

15 – 25

De baja intensidad de tránsito, pavimentación con grava

10 – 20


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2.5.2. Variables de diseño Estas pueden ser tipificadas en dos categorías: 

Directas: Estas son aquellas que inciden de manera directa en el espesor de las capas del pavimento y comprende en: tránsito, subrasante, clima, propiedades mecánicas de los materiales, factor de seguridad.



Indirectas: Estas son aquellas que no inciden en el espesor, pero si en la selección del tipo de estructura que se va a dimensionar y comprende en: costos, materiales disponibles en la zona, topografía, estética, etc.

a) Variables de diseño directas AASHTO 93 El método consiste en aplicar un proceso iterativo, en el cual se asumen espesores de losa de concreto hasta que la ecuación AASHTO 93 llegue al equilibrio. Debe asegurarse que el espesor calculado finalmente debe soportar el paso de un número determinado de cargas sin que se produzca un deterioro del nivel de servicio inferior al estimado.

Donde:

Ecuación de diseño

. = número previsto de ejes equivalentes de 8.2 toneladas métricas, a lo largo del periodo de diseño.

 = desviación normal estándar


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 = error estándar combinado en la predicción del tránsito y en la variación del comportamiento esperado del pavimento

 = espesor del pavimento de concreto en milímetros ∆ = diferencia entre los índices de servicio inicial y final  = índice de serviciabilidad o servicio final  = resistencia media del concreto (en Mpa) a flexo tracción a los 28 días.  = coeficiente de drenaje  = coeficiente de transmisión d cargas en las juntas  = módulo de elasticidad del concreto, en Mpa  = módulo de reacción, dado en Mpa/m de la superficie (base, subbase o sub rasante) en la que se apoya el pavimento de concreto. - Variables de Tiempo

Es el tiempo total que cada estrategia de diseño debe cubrir (establece al inicio). El periodo de análisis comprende varios periodos de vida útil.

- Serviciabilidad (

∆)

Se define como la capacidad del pavimento de servir al tránsito que circula por la vía, y se magnifica en una escala de 0 a 5, donde 0 significa una calificación de intransitable y 5 una calificación ideal que en la práctica no se da. Este parámetro está dado por la diferencia entre el índice de serviciabilidad inicial restado el índice de serviciabilidad final.


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∆ =  −  - Confiabilidad

Confiabilidad es la posibilidad de que el sistema estructural que forma el pavimento cumpla su función prevista dentro de su vida útil, bajo las condiciones de carga e intemperismo que tienen lugar en ese lapso de tiempo.

- Desviación Estándar La curva de diseño propuesta por la AASHTO, de acuerdo a los resultados obtenidos en sus tramos experimentales, no coincide con la curva del comportamiento real del pavimento, a pesar de tener la misma forma, debido a errores asociados a la ecuación de comportamiento propuesta y a la dispersión de la información utilizada en el dimensionamiento del pavimento. Los resultados del diseño para el nivel de confianza elegido deberán ser corregidos utilizando un factor de corrección, que representa la desviación estándar y evalúa los datos dispersos que configuran la curva real de comportamiento del pavimento. Se recomienda para pavimentos rígidos, valores de desviación estándar entre los límites: 0,30 ≤ S0 ≤ 0,40

El manual peruano recomienda 0.35.


25 Los siguientes valores de confiablidad en relación al Número de Repeticiones de EE serán los que se aplicarán para diseño y son los indicados en el Cuadro 14.5 del Manual De Carreteras: Suelos, Geología, Geotecnia Y Pavimentos – Sección Suelos Y Pavimentos.

- El suelo y el efecto de las capas de apoyo (Kc)

El parámetro que caracteriza al tipo de sub rasante es el módulo de reacción de la rasante (k). Adicionalmente se contempla una mejora en el nivel de soporte de la subrasante con la colocación de capas intermedias granulares o tratadas, efecto que mejora las condiciones de apoyo y puede


26 llegar a reducir el espesor calculado de concreto. Esta mejora se introduce con el módulo de reacción combinado (Kc). El AAHSTO da utilizar correlaciones directas que permiten obtener el coeficiente de relación K en función de la clasificación de suelos y el CBR; para el efecto se presenta la siguiente figura.

Se considerarán como materiales aptos para las capas de la sub rasante suelos con CBR igual o mayor de 6%, en el caso que sea menor se realizara la respectiva estabilización de suelos. La presencia de la subbase granular o base granular, de calidad superior a la sub rasante, permite aumentar el coeficiente de reacción de diseño, en tal sentido se aplicará la siguiente ecuación:


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Resistencia a flexotracción del concreto (MR)

- Modulo elástico del concreto

Es un parámetro que indica la rigidez y la capacidad de distribuir cargas que tiene una los de pavimento. Es la relación entre la tensión y la deformación. Las deflexiones, curvaturas y tensiones están directamente DISEÑO DE PAVIMENTO RÍGIDO

28 relacionadas con el módulo de elasticidad del concreto. En los pavimentos de concreto armado continuo, el módulo de elasticidad junto con el coeficiente de expansión térmica y el de contracción del concreto, son los que rigen el estado de tensiones en la armadura. Para concreto de peso normal, el Instituto del Concreto Americano sugirió:

- Drenaje Cd

El coeficiente de drenaje Cd varía entre 0.70 y 1.25. Un Cd alto implica un buen drenaje y esto favorece a la estructura reduciendo el espesor de concreto a calcular. Para la definición de las secciones de estructuras de pavimento el manual peruano, el coeficiente de drenaje para las capas granulares asumido, fue de 1.00. - Transferencia de cargas (J)

Es un parámetro empleado para el diseño de pavimentos de concreto que expresa la capacidad de la estructura como transmisora de cargas entre juntas y fisuras. Sus valores dependen del tipo de pavimento de concreto a construir la existencia o no de berma lateral y su tipo, la existencia o no de dispositivos de transmisión de cargas. El valor de J es directamente proporcional al valor final del espesor de losa de concreto. Es decir, a menor valor de J, menor espesor de concreto.


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Para la definición de las secciones de estructuras de pavimento del Manual peruano, el coeficiente de transmisión de carga J asumido de 3.2, considerando las condiciones de la prueba AASHTO, que representa como soporte lateral una berma de material granular o una berma con carpeta asfáltica. Para el diseño de este pavimento el J asumido será de 2.7; teniendo en cuenta que el concreto hidráulico contaría con pasadores.


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Capítulo 3 Diseño De Un Pavimento


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3.1. Necesidad y justificación del pavimento 

Mejorar la calidad de vida de los residentes de la calle Iquitos mediante la dotación de adecuada infraestructura vehicular y peatonal



Contar con Infraestructura Vial de la calle en buen estado con capacidad de rodadura óptima. Esto se obtiene como resultado de la obra nueva según diseño definitivo conforme el estudio de suelos y especificaciones técnicas.



Reducción de la incidencia de enfermedades respiratorias y trasmisibles; al disminuir drásticamente las partículas de polvo en suspensión en la avenida.

3.2. Diseño 3.2.1. Diseño de capacidad Determinación del número de carriles necesarios para satisfacer la demanda. En este caso la calle a pavimentar será de dos carriles.

3.3. Método de diseño del pavimento 3.3.1. Método AASHTO 1993 – Pavimento rígido Existen dos formas para poder determinar el espesor de la losa PCH: 

Mediante formula: El procedimiento de diseño normal es suponer un espesor de pavimento e iniciar a realizar tanteos, con el espesor supuesto calcular los ejes equivalentes y posteriormente evaluar todos los factores adicionales de diseño, si se cumple en equilibrio en la ecuación el espesor supuesto es resultado del problema, de lo contrario se debe de seguir haciendo tanteos.


32



Mediante Ábacos: Este procedimiento se realiza mediante monogramas como por ejemplo tenemos:


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Capítulo 4 Memoria De Cálculo


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4.1. Datos 

CBR= 7%

4.2. Calculo 4.2.1. Módulo efectivo de reacción de la subrasante K ( ⁄): 

Mediante ABACOS: Diagrama

 = 4.1  (9.81)  = 40.221  

Mediante fórmula (  ≤ 10%)

 = 2.55 + 52.5(log)  = 46.918  4.2.2. Módulo de rotura concreto ( ) en 

 = 15100 ′   = 15100√ 210   = 218819.79  ∗ 9.81 ∗  ∗  

 = 21466.22   = 21466.22 


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4.2.3. Módulo de rotura  =   = (′).

  = 2(210).   = 28.98      = 28.98  ∗ . ∗    ∗ 

  = 2.84  4.2.4. Coeficiente de transferencia de cargas

 = 2.70



Con transferencia de carga

4.2.5. Coeficiente de drenaje () Para suelo bueno:  = 1

4.2.6. Pérdida de serviciabilidad ( ∆)

∆ =  +  ;

donde

= índice de serviciabilidad inicial. = índice de serviciabilidad final.  = (4.5 − 3.8 )



 = (3 − 2.5  2)





 = 4.3  = 2.5

∆ = 4.3−1.8

∆ = 1.8 4.2.7. Confiabilidad R 

95%


37

4.2.8. Desviación estándar Está comprendido entre (0.29−0.40 ) =  

4.2.9.

Para pavimentos nuevos

 = 0.35

 18 =  ∗  ∗  18 = ( ∗    ∗  ó ∗ 365) ∗  ∗  18 = (159 ∗ 25.863 ∗ 365 ∗ 8.65) ∗0.5∗0.9 



 = [(1+) − 1]⁄[log(1 + )] = 25.863 18 = 5843159.137 18 = 5.843∗10

4.2.10. Módulo de Resiliencia () Según AASHTO:

 = 1500  

Para CBR < 7.2%

 = 1500 ∗ 7  = 10500 


38 4.2.11. Calculo de espesor de losa mediante ábacos


39


40 El espesor de la losa D=10.5pulg

 = 11  ⇒ 27.94 ≅ 30

 = 


41

Capítulo 5 Conclusiones y Recomendaciones


Diseño de Pavimento Rígido - Método AASHTO 1993 (UNJ)

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