Ejemplo de Diseño Por El Metodo de La Pca

EJEMPLO DE DISEÑO POR EL METODO DE LA PCA DATOS:

Vialidad Urbana de 2 sentidos y de 2 carriles por sentido. Sin Apoyo Lateral. Módulo de Ruptura (MR) del concreto = 65 psi Módulo de Sub!reacción del Suelo (") = # psi $ase %ranular de 2 c& 'actor de se%uridad de car%a de #.# atos del r*+co, -erodo de dise/o,

2 a/os

 asa  asa de creci&iento creci&iento anual del tr*+co, tr*+co,

0. 1

Se realió un a3oro durante 4arios das y ade&*s se pro&edió con el tr*+co (ya conocido) de otras 4ialidades de condiciones &uy si&ilares resultando un tr*nsito pro&edio diario anual (-A) de 226 4e7culos en una sola dirección con la si%uiente co&posición,

Tabla 2.5.11 Tránsito promedio diario anual y su composición para el ejemplo de diseño PCA TIPO DE VEHICULO A2 A92 $2 $: <2 <0  2!S2  0!S2  0!S0  0!S2!R:

SOLUCION:

TOTAL DIARIOS #0#5 :00 #68 52 22 25 : 56 # 2 2,26

% DEL TPDA 58.1 #;.#1 .:1 2.01 8.;1 #.#1 .21 2.51 .:1 .#1 #.

CARGADO #1 #1 61 61 61 61 61 61 61 61

VACIOS 1 1 :1 :1 :1 :1 :1 :1 :1 :1

#.! An*lisis del tr*+co para conocer el n&ero de repeticiones esperadas para cada e>e. 1. a) Tr!"#$ P&"a' Pr(&'# D#ar# A!a*.

?l &@todo de la -e&plo si los 4a&os a considerar en el dise/o aun sabiendo Bue su i&pacto es &ni&o. -or lo Bue el A eBui4ale al tr*nsito pro&edio diario anual (-A) dado.

1. +) a-$r '& S&!$#':

ado Bue los datos del a3oro son en un solo sentido entonces el 3actor de sentido a e&plear ser* de #.. 1. -) a-$r '& Carr#*.

?n los datos %enerales del proyecto se &enciona Bue la 4ialidad cuenta con 2 carriles por sentido as Bue para deter&inar el 3actor de carril a e&plear se utiliar* la +%ura 2.5!: entrando con el -A de 226 4e7culos (incluyendo los li%eros) 7asta encontrar la lnea de 2 carriles en una dirección de &anera Bue obtene&os un ;:1 4e7culos circulando por el carril de la derec7aC es decir un 3actor de carril de .;:.

Figura 2.5. Cálculo del !actor de carril para el ejemplo de diseño PCA.

1. ') a-$r '& Cr&-#(#&!$ A!a*.

-ara el c*lculo del 3actor del creci&iento anual se e&plean los datos de perodo de dise/o i%ual a 2 a/os y la tasa de creci&iento anual de 01 resultando un 3actor de creci&iento anual de #.0:05.

( # D .0 ) 2 ! '
#

=

#.0:05 ( .0 ) ( 2 )

1. &) R&&$#-#!&" &"&ra'a" ara -a'a $# '& &/&.

ado Bue conoce&os los tipos de 4e7culos y la cantidad de ellos (repeticiones esperadas) Bue 4an a circular sobre el pa4i&ento lo Bue se 7ace a continuación es separar la repetición para cada tipo de e>e es decir para cada peso de e>e (recordar Bue tene&os unos car%ados y otros 4acos) y para cada tipo co&o lo son e>es sencillos t*nde& ó tride&. -ara e3ectos del e>e&plo nica&ente analiare&os un tipo de e>e y presentare&os &*s adelante los resultados de todos los tipos de e>es. ?l e>e sencillo de 6.6 "ips nica&ente inter4iene en el con>unto de e>es traseros del ca&ión de 2 e>es (<2) cuando este circula 4aco por lo Bue las repeticiones esperadas de este tipo de e>e ser*, ?n el pri&er a/o, Rep. ?speradas = (Rep. iarias del e>e) E (1
Rep. ?speradas = 222.:8 ?n toda la 4ida til, Rep. ?speradas = (Rep. #er a/o) E (-erodo de dise/o) E ('actor de
Rep. ?speradas = ::;0 e i%ual &anera de có&o se calculó las repeticiones per&isibles para el e>e sencillo de 6.6 "ips se deber* analiar todos los tipos de e>es deri4ados de la co&posición 4e7icular del tr*nsito pro&edio diario anual. Los resultados de las repeticiones esperadas para todos los tipos de e>es Bue inter4ienen en nuestro proyecto se presenta en la si%uiente tabla, Tabla 2.5.11 "epeticiones esperadas para cada tipo de eje en el ejemplo de diseño PCA

TIPO DE Sencillo Sencillo Sencillo Sencillo Sencillo Sencillo Sencillo Sencillo Sencillo  *nde&  *nde&  *nde&  *nde&  *nde&  *nde&  *nde&  *nde&  *nde&  *nde&

 ride&  ride&

PESO EN 2.2 0.: 6.6 . 8.06 8.8 #2.# #5.: 22. .: .26

. 8.8 ;.; ##. #5.: #.6 0.8 0;.6 F##. F:;.5

REPETICIONE REPETICIONE S AL AÑO S EN LA VIDA ;205 #:8562 220 5#0 #:8562 #02:: ;65 2056 6;5 288 288 288

#550 0506 5#6:

#:6 5#6:

#:6 026;# #5: 25#

2:2:656 0;;#;# ::; #08:5 0;;#;# 0558 258#5 6#;52 266 0; 0; 50;

:#65 ;# #;2:; 288: #;2:; 288: 88:# 06# 56:2

F ?l peso por e>e de los e>es tride& se deber* di4idir entre tres para poder e&plear la escala de los e>es sencillos en los no&o%ra&as de repeticiones per&isibles tanto de 3ati%a co&o de erosión (+%uras 2.5.5 2.5.6 y 2.5.). 2. C*-* '&* M3'* '& "+r&a--#3! 45) '& '#"&.

?l 4alor de " = # psi es del terreno natural y co&o tene&os una base %ranular de 2 c&s la Bue se &odi+ca resultando la " del con>unto suelo ! subbase a un 4alor de #50.00 psi (=#5 psi para si&pli+car el e>e&plo) de acuerdo a la si%uiente tabla, Tabla 2.5.12 Cálculo de la # de conjunto suelo$subbase para el ejemplo de diseño PCA

5 S&*  S++a"& 4-#) 5 '&* S&* 4-#)

E"&"r '& *a "++a"& 8

68

98

128

5

65

5

85

##

#

#0

#:

#6

#;

2

22

20

2

02

0

02

00

0

:0

.  E";&r< E=#>a*&!$&.

es sencillo t*nde& y trde& resultando de 20: 28 y #58 respecti4a&ente. Tabla 2.5.12 Cálculo del es!uer%o e&ui'alente para los ejes sencillos( tandem y tridem en el ejemplo de diseño PCA.

. R&*a-#3! '& E";&r<".

La relación de es3ueros se calcula di4idiendo el es3uero eBui4alente entre el &ódulo de ruptura por lo Bue la relación de es3ueros para los e>es sencillos ser* de .06 para los e>es t*nde& ser* de .02 y +nal&ente para los e>es trde& de .2: ?. A!*#"#" r a$#@a. -ara calcular las repeticiones per&isibles para cada tipo de e>e por el

an*lisis por 3ati%a se e&plea un no&o%ra&a el peso y tipo del e>e as co&o su relación de es3ueros. ?n el caso del e>e sencillo de 22 "ips se entra a la +%ura con la car%a ya &ultiplicada por su 3actor de se%uridadC es decir Bue la car%a en el e>e ser* de 2:.2 "ips se une con el 4alor de relación de es3uero de .06 de &anera Bue uniendo los dos puntos con una lnea recta y eEtendi@ndola 7asta la escala de repeticiones per&isibles encontra&os el 4alor de 0 de repeticiones per&isibles para e>e en espec+co. ?ste &is&o procedi&iento se 7ace para todos los e>es y se 4an anotando las repeticiones per&isibles encontradas en la colu&na : del 3or&ato de 7o>a de c*lculo para el dise/o de espesores Bue se presenta en la +%ura 2.5.;. A continuación se detalla de &anera %r*+ca las repeticiones per&isibles para un solo tipo de e>e (el e>e sencillo de 2:.2 "ips). ?l resto de los e>es ya se presentan los resultados de repeticiones per&isibles en la colu&na : de la +%ura 2.5.

Figura )o. 2.5.* "epeticiones esperadas para el eje sencillo de 2+.2 #ips( en el ejemplo de diseño PCA.

?n el caso de los e>es trde& la car%a total del e>e trde& se di4ide entre tres y el resultado es el 4alor de car%a Bue se una en la escala de e>es sencillos para el c*lculo de repeticiones per&isibles usando su correspondiente 3actor de es3uero eBui4alente. Una 4e calculadas todas las repeticiones per&isibles se procede a calcular el 1 de da/o por 3ati%a. ?sto se 7ace eEpresando co&o porcenta>e la relación entre las repeticiones esperadas y las repeticiones per&isibles por e>e&plo para el caso del e>e sencillo de 2:.2 "ips tene&os 2665 repeticiones esperadas contra un total de 0 de repeticiones per&isibles por lo Bue el 1 de da/o de ese e>e eBui4ale a un 68.;1 de da/o por 3ati%a. 6. A!*#"#" Er"#3!.

r

?n el an*lisis por erosión se calcula pri&ero el 3actor de erosión y para esto se e&plean las tablas correspondientes dependiendo de si se cuenta ó no con pasa >untas y  ade&*s

si se tiene ó no apoyo lateral encontr*ndose un 3actor

de erosión para cada tipo de e>e (sencillo tande& y tride&). ?n este e>e&plo se utilia la tabla 2.5. Bue le corresponde a los pa4i&entos con pasa>untas y sin apoyo lateral. es sencillos de 2.; para los e>es t*nde& y 0.0 para los e>es tride&.

Eje tándem

2.90

Eje sencillo

2,70

Eje

Tabla 2.5.1, Cálculo del !actor de erosión para un pa'imento con pasa juntas y sin apoyo lateral( para el ejemplo de diseño PCA

A7ora con los 4alores de 3actor de erosión y con las di3erentes car%as en el e>e y con ayuda de la +%ura correspondiente (Bue en este e>e&plo es la +%ura para pa4i&entos sin apoyo lateral) encontra&os las di3erentes repeticiones per&isibles por erosión. -ara e3ectos del e>e&plo nica&ente se eEplicar* el caso del e>e sencillo de

2:.2 "ips y con su correspondiente 3actor de erosión de 2.0 obtiene un n&ero de repeticiones esperadas i%ual I5 co&o pode&os 4er en la +%ura 2.5.# ?&pleando la &is&a +%ura (+%ura 2.5.6 para el c*lculo de las repeticiones per&isibles por el an*lisis de erosión para pa4i&entos sin apoyo lateral) se deber*n deter&inar las repeticiones esperadas para el resto de los e>es recordando Bue en el caso de los e>es tride& la car%a total del e>e se deber* di4idir entre 0 despu@s &ultiplicar por el 3actor de se%uridad de car%a y el resultado es la car%a Bue se considera en la %r*+ca en la escala de los e>es sencillos.

Figura 2.5.1- Cálculo de las repeticiones permisibles por erosión para el eje sencillo de 2+.2 #ips en el ejemplo de diseño de la PCA.

7. RESULTADOS.

Los resultados de todas las repeticiones per&isibles de todos los tipos de e>es y los totales de da/o tanto por 3ati%a co&o por erosión se &uestran a continuación, Tabla 2.5.1+ "esultados del tanteo con .5 de espesor de pa'imento( para el ejemplo de diseño del m/todo PCA.

CALCULO DE ESPESOR DEL PAVIMENTO -RJK?<J, ?>e&plo de i se/o -
e en "ips #

Multiplicad a por LS'

Repeticiones ?speradas

2

0

8 .5 in #5 pci 65 psi #.# An*lisis de 'ati%a Repeticione 1 de s 'ati%a -er&isible : 5

8. ?s3uero eBui4alente ;. 'actor de relación de es3uero E/&"

-ASANUAS, S O __  O J A-JKJ LA?RAL, S J  ___  O  -?RJJ ? S?J(AJS), 2
1 de a/o

6



#. 'actor de ?rosion

20: .06

2. 0

S&!-#**%"

2.2

2.4

24,246,563

ilimitadas

0

ilimitadas

0

3.74

4.1

3,991,917

ilimitadas

0

ilimitadas

0

6.6

7.3

744,903

ilimitadas

0

ilimitadas

0

7.7

8.5

 

1,378,450

ilimitadas

0

ilimitadas

0

8.36

9.2

 

3,991,917

ilimitadas

0

ilimitadas

0

8.8

9.7

355,871

ilimitadas

0

ilimitadas

0

2,581,571

ilimitadas

0

ilimitadas

0

ilimitadas

0

12.1

13.3

15.4

16.9

22

24.2

       

619,523

ilimitadas

0

2,067,675

3,000,000.00

68.92

7,500,000   27.57

68.92

27.57

Sub otal ?>es Sencillos ##. ?s3uero eBui4alente 2. ; #2. 'actor de relación de es3uero E/&"

28

#0. 'actor de ?rosion

 .02

Ta!'&(

7.04

7.7

7,739

ilimitadas

0

ilimitadas

0

7.26

8.0

7,739

ilimitadas

0

ilimitadas

0

7.7

8.5

7,739

ilimitadas

0

ilimitadas

0

8.8

9.7

9.9

10.9

471,656

 

ilimitadas

0

 

ilimitadas

0

90,714

 

ilimitadas

0

 

ilimitadas

11

12.1

0

 

192,499

 

ilimitadas

0

 

ilimitadas

0

15.4 17.6

16.9

 

288,749

 

ilimitadas

0

 

ilimitadas

0

19.4

 

192,499

 

ilimitadas

0

 

ilimitadas

0

30.8

33.9

 

288,749

 

ilimitadas

0

 

2,300,000   12.55

39.6

43.6

 

878,419

 

ilimitadas

0

 

3,500,000   25.10

   

Sub otal ?>es ande& #:. ?s3uero eBui4alente 2. 55 #5. 'actor de relación de es3uero E/&" Tr#'&(

0.00

#58 .2:0

37.65

#6. 'actor de ?rosion

= 11.00 / = 49.5 /

3 3

4.0

37,619

ilimitadas

18.2

56,428

ilimitadas

Sub otal ?>es ride&

0

ilimitadas

0

0

5,000,000

1.13

0.00

 JAL 'ATA 66.05

68.;

1.13

JAL ?RJSP

ado Bue los da/os totales por 3ati%a y por erosión son a&bos in3eriores al #1 el dise/o es adecuado. Sin e&bar%o se deber* realiar otro tanteo con un espesor &enor al de este tanteo para re4isar si los da/os por 3ati%a y por erosión son ó no superiores al #1 es decir Bue se deben 7acer 4arios tanteos para opti&iar el dise/o del espesor siendo el adecuado aBu@l espesor Bue pro4oBue da/os lo &*s cercano posible al #1 sin rebasarlo. Se realió otro tanteo con un espesor de 8G y se pudo conocer Bue con tal espesor los da/os son superiores al #1 por lo Bue el espesor de 8.5G es correcto.