Ejercicios N°1 Pavimentos

Ejercicios N°1, IOCC-280 “Diseño Estructural de Pavimeto! Coteido" Diseño de #avimetos $e%i&les, '(todo )s#*alt Istitute El +rme de ua carretera est ormado #or varias ca#as de dieretes materiales, me.clas &itumiosas, *ormi/oes, .a*orras  ca#as tratadas co el + de resistir las car/as ue lle/a a la e%#laada, creado ua su#er+cie se/ura  cmoda3 4e reali.a e vari varias as ase ases, s, ase/ ase/ur ura ado do las las mejo mejore ress cara caract cter5 er5st stic icas as res# res#ec ecto to a la resi resist ste eci cia a al desli.amieto, la re/ularidad su#er+cial, el ruido de rodadura, la re$e%i lumiosa  el desa/6e su#er+cial3 Estas estructuras se a#oa e la e%#laada o su#er+cie su#erior de la udaci  *a de so#ortar las car/as del tr+co e el tiem#o si mostrar deterioros ue #ueda aectar a la se/uridad  comodidad del usuario o a la #ro#ia ite/ridad del +rme3 7os dieretes ti#os de +rmes, tato los ue se em#lea e me.clas &itumiosas +rmes $e%i&les, semi$e%i&les  semirr5/idos9 como los r5/idos, est com#uestos #or varias ca#as, ue so el #avimeto, la &ase  la su&-&ase3 El #avimeto reci&e las solicitacioes del tr+co  su es#esor #uede dividirse e dos ca#as, la ca#a de rodadura  la ca#a itermedia, #resetado dierete com#osici3 7a &ase est situada de&ajo del #avimeto,  resiste  a&sor&e los esuer.os verticales3 7a su&-&ase est situada de&ajo de la ca#a de &ase  so&re la e%#laada, #ro#orcioado u a#oo uiorme  ua adecuada #lataorma de tra&ajo, #or lo ue solo es ecesaria si la e%#laada o tiee ua elevada ca#acidad de so#orte, auue suele ser ua ca#a de trasici *a&itual3

7os +rmes de&e #oseer uas caracter5sticas ucioales  estructurales3 E cuato a las caracter5sticas estructurales, estas se rela relaci cio oa a co co los los mate materi rial ales es em#l em#lea eado doss e las las ca#a ca#ass del del +rme +rme,, e #art #artic icul ular ar las las caracter5sticas mecicas  sus es#esores3 Es im#ortate sa&er, ue el #roecto de ua ca#a *a de armoi.arse co el de las restates a + de cose/uir u &ue com#or com#ortam tamie ieto to estruc estructur tural al del coju cojuto to33 El #roe #roect cto o de u +rme +rme de&e de&e teer teer como como o&jetivo la de+ici de las caracter5sticas /eom(tricas  mecicas de las ca#as ue lo coorma3 Etre los actores a teer e cueta se ecuetra" El tr+co, la udaci, el clima, clima, materi materiale ales, s, costes costes  otros otros actor actores es como como el etor etoro, o, dimes dimesio ioes es de la o&ra, o&ra, se/uridad, etc3 Principios generales de diseño de pavimentos fexibles

Proesores" Dr3 Dr3 I/3 D3 'ovilla - Dr3 Dr3 I/3 C3 :a#oseiras

1

DI4E;O E4<:=C<=:)7 DE P)>I'EN
4e suele cosiderar a la estructura del #avimeto como u sistema elstico de varias ca#as, estado caracteri.ado el material de cada ca#a #or ciertas #ro#iedades 5sicas, ue #uede icluir el mdulo de elasticidad, de resiliecia  el mdulo de Poisso3 7a a#licaci de ua car/a de rueda causa ua distri&uci de esuer.os3 7os esuer.os m%imos so de com#resi  sucede directamete de&ajo de la car/a de la rueda3 Dismiue al aumetar la #roudidad desde la su#er+cie3
1.- Método de diseño del Asphalt Institute

E este m(todo, el #avimeto se re#reseta como u sistema elstico de varias ca#as3 4e su#oe ue la car/a B de la rueda se va a a#licar a trav(s de u eumtico e orma de ua #resi vertical uiorme #0, ue a cotiuaci se re#arte e los distitos com#oetes de la estructura del #avimeto  termia #or a#licarse a la su&rasate, como u esuer.o meor #13 El #rici#io ado#tado es determiar el es#esor m5imo de la ca#a de asalto, ue #ueda resistir de orma adecuada los esuer.os ue se desarrolla co los dos criterios de deormaci" 7a deormaci vertical #or com#resi e la su#er+cie de la su&rasate,  la deormaci *ori.otal #or tesi e el odo de la ca#a de asalto3 4e *a #re#arado /r+cas de diseño #ara ua variedad de car/as de trsito3 Esta variedad suele ser adecuada #ara los volmees ormales de trsito ue se ecuetra e la #rctica3 El #rocedimieto cosiste e cico #asos #rici#ales" 13 4eleccioar o determiar los datos Proesores" Dr3 I/3 D3 'ovilla - Dr3 I/3 C3 :a#oseiras 2

23 4eleccioar los materiales de la su#er+cie  la &ase 3 Determiar el es#esor m5imo reuerido #ara los datos ue se tiee 3 Evaluar la acti&ilidad de costrucci e eta#as,  #re#arar el #la de costrucci escaloada, si es ecesario F3 Eectuar alisis ecomicos de diseños alterativos,  seleccioar el #timo G Para eectos #rcticos de resoluci de los #resetes ejercicios, desarrollaremos los #asos 1   Paso 1: Determinar lo datos de diseño: 7os datos de diseño e este m(todo so

las caracter5sticas del trsito, las #ro#iedades t(cicas de la su&rasate  #ro#iedades t(cicas del terra#l(  la &ase3 7as caracter5sticas del trsito se determia e uci de la cantidad de repeticiones de una carga de 18.000 lb (80 kN) en un eje , a#licada al #avimeto e dos jue/os de do&le eumtico3 ) esto se le suele llamar carga equivalente en un eje (ESAL).

E la ta&la se muestra ua serie de actores de euivalecia ue se usa e este m(todo, #ara car/as e ejes3

Proesores" Dr3 I/3 D3 'ovilla - Dr3 I/3 C3 :a#oseiras 

Para determiar el E4)7 se de&e coocer la catidad de distitas clases de ve*5culos, como automviles, auto&uses, camioes secillos  camioes de uidad mlti#le ue se es#era ue trasite #or la carretera3 Cuado se cooce la car/a e el eje de cada ti#o de ve*5culo, se #uede covertir etoces a car/as de 183000 l& mediate actores de euivalecia de la ta&la aterior3
Proesores" Dr3 I/3 D3 'ovilla - Dr3 I/3 C3 :a#oseiras 

7a #ro#orci de la E4)7 total ue acta so&re el carril de diseño d9 se usa #ara determiar el es#esor del #avimeto3 4e #uede cosiderar ue cualuier carril de ua carretera de dos carriles es u carril de diseño, mietras ue #ara carreteras de varios carriles se cosidera el carril e%terior3 Es im#ortate ideti+car el carril de diseño, determiado la #ro#orci relevate de camioes e el carril de diseño3 Como siem#re, se recomieda medir este valor, #ero si o se dis#oe de datos, se #uede utili.ar #orcetajes de esta ta&la3 Tabla . actor De Distri&uci Por Carril3 !o. carriles de

Porcenta%e de

tr"nsito #dos

camiones en el carril

direcciones$

de diseño #Fd $

Proesores" Dr3 I/3 D3 'ovilla - Dr3 I/3 C3 :a#oseiras F

2

F0



F F-89G

J  ms

0 2F-89G

uete" )s#*alt Istitute3 G itervalo #ro&a&le

ialmete, cuado se tiee el valor de car/a #or eje #ara cada cate/or5a de ve*5culo el valor de E4)7 se calcula mediate la si/uiete e%#resi"

ESA Li=f d ×G jt × AADT i × 365 × N i × F Ei

Dode" E4)7i K Car/a acumulada euivalete de 183000 l& e u solo eje, #ara cate/or5a i de eje d Kactor de diseño de carril /jt K actor de crecimieto #ara determiada tasa de crecimieto j  #eriodo de diseño t ))D
Paso : Determinar los es!esores m"nimos requeridos: 4e calcula e uci de

la E4)7 de diseño,  la clase de su#er+cie, &ase  su&-&ase seleccioadas3 Aa dieretes o#cioes de diseño de es#esores3 Para eectos #rcticos de este curso utili.aremos como #avimeto de diseño el cocreto asaltico de #roudidad total3 7os #avimetos de este ti#o utili.a me.cla asltica #ara todas las ca#as so&re la su&rasate3 El es#esor m5imo se determia sacado el es#esor del #avimeto #ara la E4)7 de diseño  el 'r del suelo e cojuto co ta&las de diseño3

El #r del suelo o #$dulo %esiliente es la #rici#al #ro#iedad t(cica ue reuiere la su&rasate resiliecia del suelo rete a car/a a%ial re#etida93 4e determia e la&oratorio, sometiedo muestras de suelo es#ecialmete #re#aradas a car/as, co u esuer.o desviador de ma/itud, recuecia  duraci de car/a +jo, mietras el #rototi#o se car/a tria%ialmete e ua cmara tria%ial3 4e *a determiado actores de coversi #ara #oder determiar el mdulo resiliete e uci de los valores CL:  : Aveem9 del suelo" Proesores" Dr3 I/3 D3 'ovilla - Dr3 I/3 C3 :a#oseiras J

M r ( M P a ) =10.342 CBR M r ( lb / pulg

2

)=1500 CBR

O &ie M r ( M P a ) =7.963 + 3.826 ( valor R ) M r ( lb / pulg

2

)=1155 + 555 (valor R )

Estos actores de coversi solo se #uede utili.ar co materiales clasi+cados como C7, CA, '7, 4C,4' o 4P3 =a ve. o&teidos estos datos, #odemos determiar el es#esor m5imo reuerido #ara la E4)7 de diseño mediate la ta&la ae%ada a este documeto3

E@E:CICIO4 N°1 13 4e va a costruir ua carretera dividida, de 8 carriles, e u uevo tra.o3 7os #rosticos de volume de trasito idica ue el trasito #romedio diario aual ))D<9 e am&as direccioes durate el #rimer año de o#eraci ser 123000 co la si/uiete me.cla de ve*5culos  car/as #or eje" − − −

)utomvil 13000 l&Meje9 K F0 Camioes secillos de 2 ejes J3000 l&Meje9 K  Camioes secillos de  ejes 103000 l&Meje9 K 1

4e es#era ue la me.cla ve*icular #ermae.ca costate durate la vida de diseño del #avimeto3 4i la tasa aual es#erada de crecimieto de trasito es  #ara todos los ve*5culos, determiar la E4)7 de diseño, #ara u #eriodo de diseño de 20 años3 23 4e va a teder u #avimeto asltico de #roudidad total #ara so#ortar ua E4)7 de 23123023 4I el CL: #ara la su&rasate es 10,  la tem#eratura am&iete media aual '))<9 es J0°, determie la #roudidad ecesaria de la ca#a de asalto3 Proesores" Dr3 I/3 D3 'ovilla - Dr3 I/3 C3 :a#oseiras 

3 4e va a diseñar ua carretera dividida e J carriles #ara sustituir otra e%istete3 4e es#era ue el
Proesores" Dr3 I/3 D3 'ovilla - Dr3 I/3 C3 :a#oseiras 8

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