UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE HONDURAS FA CUL TA D DE INGENIERÍA
Departamento de Ingeniería Civil
SEMINARIO DE INVESTIGACIÓN
EVALUACIÓN EVALUACIÓN DEL DETERIORO DEL PAVIMENTO EN EL TRAMO ESTADIO NACIONAL- HOSPITAL MATERNO INFANTIL
P r es es e n t a d o p o r :
JOSÉ LEONARDO IRÍAS ROSALES VICTOR MANUEL VIJIL ALVAREZ
Sección:
20031002905 20041000108 20041000108
0801
Asesor:
Ing. Darío Roberto Cálix
CIUDAD U NIVERSITARIA , 16 DE DICIEMB DICIEMB RE DE 2009
ÍNDICE Dedicatoria……………………………………………………………………I Agradecimiento………………………………………………………………II Resumen…..………………………………………………………………...III
Capítulo I 1.1 Introducción Introducción ……………………………………………………………..1 1.2 Objetivo General ………………………………………………………..3 1.2.1 Objetivos Específicos ……………………………………………3 1.3 Justificación ……………………………………………………………..4 1.4 Viabilidad de la Investigación…………………………………………4
Capitulo II Marco Teórico 2.1 Deterioros de Pavimentos ……………………………………………..5 2.1.1 Deterioros en Pavimento Rígido ………………………………...6 2.1.1.1 Grietas Longitudinales …………………………………...7 2.1.1.2 Astillamiento de de Juntas Juntas Transversales Transversales ……………… 10 2.1.1.3 Escalonamiento de juntas Transversales y Grietas ….12
2.1.2 Deterioros en Pavimentos Flexibles ……………………………..13 2.1.2.1 Grietas ……………………………………………………..13 2.1.2.1.1 Grietas Por Fatiga ………………………………….13 2.1.2.1.2 Grietas Longitudinales Longitudinales ……………………………..16 2.1.2.2Baches y Baches Reparados …………………………...17 2.1.2.3 Desprendimiento Desprendimiento ………………………………………...21 2.2 Conservación de Carreteras …………………………………………..22 2.2.1 Métodos de Rehabilitación con sobrecapas …………………...24 2.2.2Variables necesarias en el diseño ………………………………24 2.2.3Diseño de Sobrecapas …………………………………………...25 2.2.3.1Sobrecapa de concreto asfaltico sobre pavimento existente de concreto asfáltico (AC/AC )…………………….25 2.2.3.2 Sobrecapa de concreto asfaltico sobre pavimento existentede concreto Hidráulico (AC/PCC) ………………......29 2.2.3.3 Sobrecapa de concreto Hidráulico sobre pavimento existente de concreto asfáltico (PCC/PCC) ……………….32 2.2.3.4 Sobrecapa de concreto asfaltico sobre pavimento existente de concreto asfáltico (PCC/AC) ………………….34
Capitulo III Metodología 3.1 Investigación de Campo ………………………………………………..36 3.2 Proceso de la Investigación ……………………………………………38 3.3 Tipo de Diseño de la investigación ……………………………………38 3.4 Hipótesis …………………………………………………………………42 3.5 Variables ………………………………………………………………...42 3.6 Recolección de Datos…………………………………………………..44 3.7 Objetivos de la Recolección de Datos………………………………..48
3.8 Datos Generales……………………………………………………….. 48 3.9 Datos de V olumen de trafico…………………………………………..49 3.10 Datos del Pavimento existente……………………………………...50 Capitulo IV Análisis de Datos Datos
4.1Análisis de Cargas de Trafico…………………………………………53 4.2 Diseño de Sobrecapas de Pavimento Flexible Y de Pavimento
Rígido paraRehabilitación……………………………………………………..58 4.2.1 Sobrecapa de concreto asfaltico sobre pavimento existente de concreto asfáltico (AC/AC) ……………………………………..58 4.2.2 Sobrecapa de concreto asfaltico sobre pavimento existente de concreto Hidráulico (AC/PCC) …………………………………..61 4.2.3 Sobrecapa de concreto Hidráulico sobre pavimento existente de concreto de concreto asfáltico (PCC/PCC) ……………………65 4.2.4 Sobrecapa de concreto asfaltico sobre pavimento existente
de
concreto asfáltico (AC/PCC) ………………………………….68
Conclusiones……………………………………………………………… ...70
Recomendaciones…………………………………………………………..72 Bibliografía…………………………………………………………………...73
I. DEDICATORIA A Dios Todopoderoso, por darnos la vida, la sabiduría y la fortaleza necesaria para alcanzar nuestros metas.
A nuestros Padres por sus sacrificios y esfuerzos en favor en nuestra carrera profesional.
A nuestros amigos, por su apoyo incondicional.
A Sara Josseline Valdez González y Mirla Melissa Carpintero Alvarado por su participación voluntaria e incondicional en esta investigación.
Al Ingeniero Jorge Matheu por su invaluable colaboración en el asesoramiento de nuestra investigación.
II. AGRADECIMIENTOS Primeramente y por sobre todas las cosas agradecemos a Dios todopoderoso por ser la fuente inagotable de sabiduría y fortaleza para la realización de esta investigación, además a nuestras familias por su apoyo, a nuestros amigos, a todas las personas que colaboraron para la recolección de la información, al Ingeniero Jorge Matheu por sus valiosas aportaciones que enriquecieron tanto esta investigación como nuestro criterio ingenieril y finalmente al Ingeniero Darío Cálix por su esfuerzo y dedicación para proporcionarnos los conocimientos necesarios para elaborar nuestra tesis.
III. RESUMEN El análisis de deterioro de una estructura de pavimento es un elemento fundamental en la conservación de carreteras. Su importancia radica en la determinación de la capacidad estructural efectiva así como nos da un panorama de las deficiencias constructivas o daños
que deben ser corregidos. El objetivo principal de la
rehabilitación de una carretera es restituir su nivel de servicio de manera que se logre eliminar los defectos funcionales y estructurales. El propósito del estudio realizado es aplicar los conocimientos obtenidos en el área de conservación de carreteras para dar alternativas de solución a un problema real de pavimento deteriorado. Para ello se realizaron mediciones de deterioros de forma sistemática, así como la recolección de datos necesarios para el diseño de sobrecapassobre el pavimento existente. Nuestra investigación se apoya en referencias de instituciones de alto nivel científico que poseen un gran prestigio en la materia así como en la asesoría de un especialista en la rama de Pavimentos.
EVALUACIÓN DEL PAVIMENTO EN EL TRAMO ESTADIO NACIONALHOSPITAL MATERNO INFANTIL
CAPÍTULO I 1.1 INTRODUCCIÓN La presente Tesis de Investigación contiene un resumen detallado de las experiencias obtenidas en el análisis de deterioros en pavimentos rígidos y pavimentos flexibles. La investigación fue desarrollada tomando en consideración el tramo que conduce del Estadio Nacional hasta el Hospital Materno Infantil de Tegucigalpa.
El análisis de deterioro en pavimentos constituye una parte fundamental para la evaluación de las condiciones de servicio de una carretera y la programación del mantenimiento que se le debe dar ya sea a corto a mediano o a largo plazo. Para
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programar las intervenciones de mantenimiento a ejecutar, la recolección de la información debe cubrir la longitud total del tramo en estudio. La identificación de los deterioros está basada en el Manual de Identificación de Deterioros del Programa de Desempeño de Pavimentos de Larga Duración de la Administración Federal de Carreteras de Los Estados Unidos de América. El diseño de la rehabilitación del pavimento toma como referencia la Guía para el diseño de Estructuras de Pavimento de la Asociación Americana de Carreteras Estatales y Oficiales de Transporte (AASTHO).
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1.2 OBJETIVO GENERAL
Evaluar los deterioros en la estructura de pavimento flexible y pavimento rígido del tramo que conduce del Estadio Nacional hasta el Hospital Materno Infantil de Tegucigalpa, así como proporcionar alternativas factibles de diseño para su rehabilitación, contribuyendo con ello al mejoramiento de las condiciones estructurales de la vía en beneficio de todos sus usuarios presentes y futuros.
1.2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Medición de datos de volumen de tráfico y cargas de tráfico en el tramo de carretera en estudio.
Medición e identificación del deterioro del pavimento en el tramo indicado.
Obtención de datos de condiciones ambientales de la zona en que se ubica la carretera.
Diseño de la rehabilitación de la estructura de pavimento existente.
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1.3 JUSTIFICACIÓN Esta investigación es realizada con el fin de proporcionar una alternativa para la rehabilitación del tramo en estudio. En primer lugar se busca mediante el análisis de deterioros, evaluar la condición de la estructura de pavimento existente, lo cual unido a las variables de tráfico, ambientales y de resistencia nos permitirán diseñar una sobrecapa que mejorara la capacidad estructural.
La mejora estructural
proporcionada beneficiara directamente a la gran cantidad de trafico (transporte publico, particular, medico, comercial etc.) que usa esta importante vía.
1.4 VIABILIDAD Existe una amplia literatura en cuanto al análisis de deterioros en pavimentos. El Banco Mundial (BM) a través de su programa Desarrollo y Manejo de Carreteras (HighwayDevelopment and Management) HDM-4 proporciona guías para el análisis de deterioros en pavimentos. Además existen manuales especializados como el DETERIOROS DE PAVIMENTOS MANUAL PARA SHRP del Programa de Investigación Estratégica de Carreteras (StrategicHighwayResearchProgram) de la administración Federal de Carreteras de Los Estados Unidos de América. Además la Asociación
Americana de Carreteras Estatales y Transportes Oficiales
(AASTHO) de Los Estados Unidos de América en su Guía Para El Diseño De Estructuras De Pavimentos nos proporciona las pautas en lo referente al diseño de rehabilitaciones en pavimentos ya existentes. Esto nos proporciona suficiente base técnico- científica para la realización de las alternativas que proponemos en favor de la rehabilitación del pavimento existente en el tramo en estudio. 4
CAPÍTULO II Marco Teórico 2.1 Deterioros en Pavimentos Los defectos que presenta un pavimento y que disminuyen la comodidad del usuario o la vida de servicio de esa estructura, frecuentemente corresponden a defectos constructivos. Tales defectos pueden sufrir un deterioro gradual con el paso de los vehículos y convertirse así en verdaderos deterioros del pavimento. En la literatura especializada de pavimentos, los fines didácticos perseguidos orientan el ordenamiento de los deterioros atendiendo a sus causas y origen, y a las labores para su corrección. El interés es orientar a las evaluaciones con miras a los trabajos de conservación, rehabilitación o reconstrucción. Los deterioros de pavimentos incluidos se consideran los más relevantes. Se han agrupado en tres grandes categorías; los de superficie, los de estructura y los que encuentran su origen en la construcción. Para cada uno de los deterioros más importantes los manuales especializados detallan los siguientes aspectos: 5
Descripción de los aspectos más importantes para su identificación.
Principales mecanismos que origina el deterioro.
Clasificación, en función de sus características y condiciones, de tres niveles de
Severidad del deterioro: baja, media y alta.
Procedimientos de medición y cuantificación.
Métodos correctivos a aplicar; intervenciones ajustadas a las operaciones (especificaciones técnicas)
Esquemas explicativos y fotografías que ayudan a la identificación.
2.1.1 Los deterioros en el pavimento rígido considerados para analizar el tramo son los siguientes:
Grietas
Astillamientos
Escalonamientos
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El manual para deterioros de pavimentos SHRP del Programa de Investigación Estratégica de Carreteras (StrategicHighwayResearchProgram) de laAdministración Federal De Carreteras de Los Estados Unidos de América nos da siguientes pautas para la identificación, y medición de estos tipos de deterioros:
2.1.1.1Grietas Longitudinales Medida del ancho de las grietas: El ancho de las grietas se debe medir como se ilustra en la siguiente figura:
Figura 1. Medición de Grietas
Descripción: 7
Grietas que son predominantemente paralelas a la línea central del pavimento.
Niveles de severidad: Bajo:
Ancho de grieta menor que 3 mm no hay astillamiento ni escalonamiento medible, y su ancho no puede ser determinado. Figura 2. Grietas Longitudinales
Moderado:
Ancho de grieta entre 3 mm y 13 mm o con astillamiento menor de 75mm o escalonamiento por encima de 13 mm.
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Figura 3. Grietas longitudinales Alto:
Ancho de grietas mayor de 13mm astillamiento mayor o igual que 75 mm y escalonamiento mayor de 13 mm.
Figura 4. Grietas longitudinales
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Figura 5. Esquemas de Grietas
Medición: Determinar la longitud (m) y número (Nº) de grietas longitudinalespara cada nivel de severidad. Determinar separadamente también la longitud (m) de grietaslongitudinales selladas, clasificándolas según nivel de severidad.
2.1.1.2Astillamiento de Juntas Transversales
Descripción: Agrietamiento, rompimiento o desgaste de las orillas de las losas a menos de 0.3 metros de la cara de la junta transversal.
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Niveles de Severidad: Baja:
El área astillada tiene menos de 75 mm.de ancho, medido desde la cara de la junta, con perdida de material o sin perdida de material o bacheo.
Moderado:
El área astillada tiene de 75mm. a 150 mm de ancho , medido desde la cara de la junta, con perdida de material. Figura 6.Astillamientos de juntas transversales
Alta:
El área astillada tiene más de 150 mm de ancho, medido desde la cara de la junta, con pérdida de material o fracturamiento entre dos o más piezas.
Cómo medir: Registrar el número de juntas transversales astilladas para cada nivel de severidad. Una junta es afectada si la longitud total del astillamiento es un 10% o mas de la longitud total de la junta. 11
2.1.1.3 Escalonamiento de Juntas Transversales y Grietas Descripción: Diferencia en elevación a través de juntas o grietas.
Figura 7. Escalonamiento
Niveles De Severidad No se aplican niveles de severidad a este deterioro, un registro completo de las medidas tomadas es mucho más recomendable.
Cómo medir: Registrar las medidas en milímetros al entero mas cercano: Se deben tomar tres medidas: a 0.30 m. y a 0.75 m. del la orilla exterior de la losa (aproximadamente por
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donde pasan las ruedas de los vehículos) se debe encontrar el promedio de las medidas tomadas.
2.1.2 Los deterioros en el pavimento flexible considerados para analizar el tramo son los siguientes:
Grietas
Baches
Bacheo
Desprendimientos
El manual para deterioros de pavimentos SHRP del Programa de Investigación Estratégica de Carreteras (StrategicHighwayResearchProgram) de laAdministración Federal De Carreteras de Los Estados Unidos de América nos da siguientes pautas para la identificación, y medición de estos tipos de deterioros:
2.1.2.1 GRIETAS 2.1.2.1.1 Grietas por Fatiga Descripción: Ocurre en áreas sujeta a repeticiones repetidas de carga. Puede ser también una serie de grietas interconectadas. 13
Niveles de severidad: Bajo:
Un área de grietas con muy pocas conexiones. El bombeo por finos no es evidente. Moderado:
Un área de grietas interconectadas pero sin un patrón definido. El bombeo no es evidente. Alto:
Un área moderada o severa de grietas interconectadas formando un patrón completo, las piezas fracturadas pueden moverse debido al tráfico. El bombeo de finos es evidente.
Cómo medir: Se debe registrar el área afectada en metros cuadrados para cada nivel de severidad. Si existen diferentes niveles de severidad en un área, esta deberá ser registrada como de alta severidad en su totalidad.
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Figura 8. Niveles de Severidad para Grietas por Fatiga
Figura 9. Grietas por Fatiga
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2.1.2.1.2 Grietas Lngitudinales Descripción: Grietas predominantemente carretera.
paralelas
a
la
línea
central
de
la
Figura 10.Identificación de Grietas Longitudinales
Niveles de severidad: Baja:
Grietas con un promedio de anchura menor de 6mm. Moderada:
Grietas con anchura promedio entre 6mm. y 19 mm.
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Alta:
Grietas con acho mayor de 19mm.
Figura 11.Grieta Longitudinal
2.1.2.2 Baches y BachesReparados BachesReparados (Bacheo) Descripción: Porción superficial del pavimento, mayor que 0.1 metros cuadrados que ha sido removida o reemplazadacon material adicional aplicada después de la construcción original.
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Figura 12.Identificación de Baches Reparados
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Figura 13.Baches Reparados
Baches Agujeros de varios tamaños en la superficie del pavimento
Niveles de severidad: Baja:
Profundidad menor de 25mm. Moderada:
Profundidad entre 25 y 50mm.
Figura 14.Baches de Media Severidad
Alta: 19
Profundidad mayor de 50mm.
Figura 15.Baches de Alta Severidad
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2.1.2.3 Desprendimiento Desgaste de la superficie del pavimento causada por el desplazamiento de las partículas de los agregados y las pérdidas de los agregadosno se clasifica por niveles de severidad:
Cómo medir:Se debe registrar el área afectada en metros cuadrados
Figura 16.Identificación de Baches
Figura 17.Desprendimiento
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2.2 Conservación de Carreteras La guía AASTHO para el Diseño De Estructuras de Pavimentos establece que el pavimento puede presentar los siguientes tipos de deterioros:
Funcionales: Se define como cualquier condición que esté en contra de la comodidad, seguridad y eficiencia, en el uso de la carretera.
Estructurales: Reducen la capacidad de soportar carga del pavimento. La figura 1 ilustra en términos generales los conceptos de deficiencia estructural y capacidad estructural efectiva.La capacidad estructural de un pavimento cuando esta nuevo se denomina SC0. Para pavimentos flexibles la capacidad estructural es el numero estructural SN, para pavimentos rígidos es el espesor de la losa D. Para pavimentos existentes compuestos (AC/PCC) la capacidad estructural está dada por un espesor de losa equivalente. 22
La capacidad estructural disminuye con el tiempo y con el tráfico, y cuando sea necesaria una sobrecapa el pavimento ha reducido su capacidad estructural hasta SCeff . La SCeff puede darse como SNeff (pavimentoflexible) o D eff (pavimento rígido). hSi la capacidad estructural futura SC f es la requerida para el tráfico esperado durante el periodo de diseño de la sobrecapa, la sobrecapa tendrá una capacidad
estructural de SCol = SCf -SCeff
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Figura 18.Ilustración de la Pérdida de Capacidad Estructural en el Tiempo, a Causa del Tráfico
2.2.2.1 Métodos de Rehabilitación con Sobrecapas Para el diseño de sobrecapas se establece las siguientes opciones:
Sobrecapa de concreto asfaltico sobre pavimento existente de concreto asfaltico (AC/AC).
Sobrecapa de concreto asfaltico sobre pavimento existente de concreto hidráulico (AC/PCC).
Sobrecapa de concreto hidráulico sobre pavimento existente de concreto hidráulico (PCC/PCC).
Sobrecapa de concreto hidráulico sobre pavimento existente de concreto asfaltico (PCC/AC).
2.2.2 Variables necesarias para el diseño de la sobrecapa
Análisis de tráfico
Condiciones ambientales
Capacidad estructural de los suelos de la subrasante.
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Condición del pavimento existente.
2.2.3 Diseño de Sobrecapas Las sobrecapas son usadas para corregir las deficiencias tanto funcionales como estructurales del pavimento.
2.2.3.1 Sobrecapa de concreto asfaltico sobre pavimento existente de concreto asfáltico (AC/AC).
Tratamiento Preliminar: Las siguientes operaciones están involucradas con la colocación de una sobrecapa AC/AC: 1. Reparación de las áreas deterioradas y colocación de subdrenajes 2. Corrección del ahuellamiento superficial 3. Construcción de ensanchamientos de la carretera 4. Aplicación de sello de liga
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5. Colocación de la sobrecapa de AC.
Diseño de Espesores: El espesor requerido para incrementar la capacidad estructural para soportar el tráfico futuro se determina por la siguiente ecuación: SNol = aol * Dol = SNf – Sneff Donde; SNol:es el número estructural para la sobrecapa requerida. aol: es el coeficiente estructural para la sobrecapa de AC Dol: es el espesor de la sobrecapa requerida en pulgadas.
Para determinar la capacidad estructural futura SN f del pavimento de concreto asfáltico se necesita:
Determinar el número de ejes simples equivalentes para el carril de diseño (W18).
Conocer el Módulo de Resiliencia de los suelos de la subrasante (M R).
Establecer la pérdida en los niveles de servicio (ΔPSI) . 26
Establecer el nivel de confianza(R) y la desviación estándar a utilizar (S 0)
Con estos datos se procede a calcular el número estructural requerido para el tráfico futuro (SNf ) mediante el nomograma de diseño para pavimentos flexibles la Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993. Método de la Inspección de la Condición:
Para determinar la capacidad estructural efectiva del pavimento existente se necesita conocer:
Los espesores (D) del pavimento existente, carpeta (D 1), base (D2)
y
subbase (D3).
Los coeficientes estructurales correspondientes a los espesores de cada capa. (a1,a2,a3)
Los coeficientes de drenaje de la base (m 1) y subbase(m2).
Con estos datos se determina la capacidad estructural efectiva de la siguiente formula: SNeff = a1*D1+a2*D2*m2 + a3*D3*m3
Método de la Vida Remanente
El SNeff se calcula como: SNeff = CF * SN0 27
Donde; CF: es un factor de condición determinado por la Figura 5.2 de la Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993. SN0: es el número estructural del pavimento como si fuera construido por primera vez.
Determinación del espesor de la sobrecapa: El espesor de la sobrecapa se calcula como sigue: Dol= SNol/aol = (SNf - SNeff )/aol Donde; SNol: es el número estructural requerido para la sobrecapa. Aol:es el coeficiente estructural para la sobrecapa de concreto asfaltico. Dol: es el espesor requerido de la sobrecapa en pulgadas SNf : es el número estructural futuro. SNeff :es el número estructural efectivo.
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2.2.3.2 Sobrecapa de concreto asfáltico sobre pavimento existente de concreto hidráulico (AC/PCC)
La construcción de una sobrecapa de concreto asfaltico sobre un pavimento de concreto hidráulico consiste de las siguientes actividades:
1. Reparación de áreas deterioradas 2. Construcción de ensanchamientos. 3. Aplicación de un riego de liga. 4. Colocación de la sobrecapa de concreto asfaltico.
Diseño del espesor de la sobrecapa: El espesor de la sobrecapa requerido para aumentar la capacidad estructural se determina así: Dol= A (Df – Deff ) Donde; Dol: es el espesor requerido en pulgadas. A: es el factor para convertir el espesor del pavimento hidráulico a espesor de la sobrecapa de AC. 29
Df : es el espesor requerido para el tráfico futuro. Deff: es el espesor de losa existente en pulgadas. A= 2.2233+ 0.0099(Df -Deff ) 2 – 0.1534(Df-Deff)
Determinación del espesor requerido para el tráfico futuro(D ) f
Determinar el número de ejes simples equivalentes para el carril de diseño (W18).
Conocer el Modulo de Resiliencia de los suelos de la subrasante(M R).
Establecer la pérdida en los niveles de servicio.( ΔPSI)
Establecer el nivel de confianza(R) y la desviación estándar a utilizar (S 0).
Determinar el modulo de ruptura del concreto (S´ c) y el modulo de elasticidad del concreto (Ec).
Determinar el coeficiente de transmisión de carga (J) y el coeficiente de drenaje (Cd).
Con estos datos se procede a calcular el espesor de losa requerido para el tráfico futuro mediante la ecuación de diseño o el nomograma de diseño para pavimentos rígidos de la Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993.
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Determinación del Espesor de losa efectivo (Deff)
Deff = F jc*Fdur *Ffat*D Donde; F jc: es el factor de ajuste por juntas y grietas. Fdur : es el factor de ajuste por durabilidad. Ffat:es el factor de ajuste de daños por fatiga.
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2.2.3.3 Sobrecapa de concreto hidráulico sobre pavimento existente de concreto hidráulico (PCC/PCC)
Diseño del espesor de la sobrecapa: El espesor de la sobrecapa requerido para aumentar la capacidad estructural se determina así: Dol= Df – Deff Donde; Dol: es el espesor requerido en pulgadas. Df : es el espesor requerido para el tráfico futuro. Deff : es el espesor de losa existente en pulgadas.
Determinación del espesor requerido para el tráfico futuro(D ) f
Determinar el número de ejes simples equivalentes para el carril de diseño (W18).
Conocer el Modulo de Reacción de los suelos de la subrasante (M R).
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Establecer la perdida en los niveles de servicio ( ΔPSI).
Establecer el nivel de confianza(R) y la desviación estándar a utilizar (S 0).
Determinar el módulo de ruptura del concreto (S´ c) y el módulo de elasticidad del concreto (Ec).
Determinar el coeficiente de transmisión de carga (J) y el coeficiente de drenaje (Cd).
Encontrar el valor del modulo de reacción de los suelos de la subrasante(k).
Con estos datos se procede a calcular el espesor de losa requerido para el tráfico futuro mediante la ecuación de diseño o el nomograma de diseño para pavimentos rígidos de la Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993.
Determinación del Espesor de losa efectivo (Deff)
Deff = F jc*Fdur *Ffat*D Donde; F jc: es el factor de ajuste por juntas y grietas. Fdur : es el factor de ajuste por durabilidad. Ffat: es el factor de ajuste de daños por fatiga. 33
2.2.3.4 Sobrecapa de concreto hidráulico sobre pavimento existente de concreto asfáltico (PCC/AC)
Diseño del espesor: Dol = Df Donde; Dol: es el espesor requerido de la sobrecapa. Df : es el espesor requerido para el tráfico futuro.
Determinación del espesor requerido para el tráfico futuro(D ) f
Determinar el número de ejes simples equivalentes para el carril de diseño (W18).
Conocer el Modulo de Resiliencia de los suelos de la subrasante (M R).
Establecer la perdida en los niveles de servicio ( ΔPSI).
Establecer el nivel de confianza(R) y la desviación estándar a utilizar (S 0).
Determinar el modulo de ruptura del concreto (S´ c) y el módulo de elasticidad del concreto (Ec). 34
Determinar el coeficiente de transmisión de carga (J) y el coeficiente de drenaje (Cd).
Encontrar el valor del modulo de reacción de los suelos de la subrasante(k).
Con estos datos se procede a calcular el espesor de losa requerido para el tráfico futuro mediante la ecuación de diseño o el nomograma de diseño para pavimentos rígidos de la Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993.
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CAPÍTULO III METODOLOGÍA 3.1 Investigación de campo
Se realizó un estudio cuantitativo de las siguientes variables:
Tráfico Mediante un conteo de tráfico durante 24 horas consecutivas se determinó: Composición del flujo vehicular, tráfico promedio diario.
Deterioros en el Pavimento Existente Pavimento Rígido Losas Agrietadas:
Se efectuó una inspección visual de cada losa agrietada. Clasificándola de acuerdo al grado de severidad en baja, media o alta. 36
Juntas Astilladas:
Mediante una inspección visual se evaluaron las juntas transversales que presentaban astillamientos.
Escalonamiento:
Utilizando un calibrador se procedió a medir el escalonamiento de las juntas. Se tomaron dos mediciones por cada junta.
Pavimento Flexible El área de Grietas, Baches, Bacheo y Desprendimiento fue medida en su totalidad con una cinta métrica.
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3.2 Proceso de Investigación Se recopiló información técnica y significativa sobre el tramo en estudio para lo cual se realizaron mediciones de todas y cada una de las variables expuestas anteriormente. Luego se procedió a analizar todos los datos obtenidos con el fin de obtener la condición en el pavimento existente, después de lo cual se determino la capacidad estructural efectiva.Con los datos de tráfico se determinó un tráfico futuro y la capacidad estructural futura del pavimento para concluir con el diseño de las alternativas de rehabilitación.
3.3 Tipo de diseño de investigación En la investigación se aplicó un diseño experimental, ya que en este caso se planteo como variables independientes el tráfico, las condiciones ambientales, la condición del suelo, y las condiciones del pavimento existente. La variable dependiente son los espesores de cada sobrecapa ya que dependen directamente de todas y cada una de las variables anteriores.
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Tramo en Estudio
Inicio del tramo en estudio.
Final del tramo en estudio.
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3.4 Hipótesis Nuestro estudio está centrado en el diseño de sobrecapas para mejorar la capacidad estructural tanto del pavimentorígido como del pavimento flexible del tramo enestudio.
3.5 Variables a Medir
Tráfico
Condición del pavimento existente.
Suelos y Materiales.
Condiciones ambientales.
Tráfico
Se realizaron mediciones de Tráfico durante 24 horas continuas.
Los vehículos se clasificaron en : •
Turismos
•
Pick ups
•
Buses
•
C – 2 42
•
C – 3
•
Rastras
Condición del Pavimento Existente(Medición del Deterioro) Pavimento Rígido:
•
Número de losas agrietadas (todo tipo de grieta).
•
Número de juntas transversales astilladas.
•
Escalonamiento Promedio(mm).
Pavimento Flexible:
•
Grietas(área)
•
Baches(área)
•
Baches reparados (Bacheo) (área)
•
Desprendimiento(área)
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3.6Recolección de Datos Es de hacer notar en este análisis que existieron algunas limitantes en la recolección de los datos. Para obtener los datos del diseño original, visitamos las oficinas del Departamento de Infraestructura y Desarrollo Urbano de la Alcaldía Municipal del Distrito Central, pero no pudimos obtener ninguna información debido a que no se tiene una base de datos históricos de la zona. Al no tener datos de la estructura original del pavimento fue necesaria la toma de muestras para determinar los espesores de las capas del pavimento, para esto fue necesario excavar dos agujeros en puntos estratégicos y de esta forma se obtuvo la información requerida en nuestro diseño. Tuvimos muchas dificultades para la toma de muestras de suelo debido a que el tramo es muy transitado, además no se disponía de los equipos especializados requeridos para realizar mediciones indirectas de capacidad estructural( pruebas de deflexiones).Al no disponer de esta información se hizo necesario basarnos de estudios previos hechos en la zona por el Ingeniero Jorge Matheu, de estos estudios se establece que la clasificación del suelo mediante el Sistema Unificado de Clasificación como un suelo SC (Arcilla Arenosa). Para determinar el CBR de los suelos de la subrasante utilizamos la Tabla 11 del programa para diseño RIGID de la AASTHO. Mediante esta tabla se obtuvo un rango de CBR de 10-20. Por lo tanto se consideraron valores de CBR de 5,10 y 15 y se diseñó un espesor de sobrecapa para cada uno de esos valores. El espesor final se escogió de haciendo una
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estimación conservadora de la capacidad del suelo mediante un análisis de sensibilidad.
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Los datos de deterioro fueron tomados por la noche debido al alto volumen de tráfico de la zona,por lo que lo que las condiciones de inseguridad nos hicieron reprogramar en varias ocasiones las mediciones, sin embargo el trabajo fue realizado con mucha seriedad y responsabilidad. En lo referente a las mediciones de tráfico se realizó el conteo de vehículos solamente el día viernes 23 de Octubre durante 24 horas consecutivas porque lo que se buscaba era considerar las condiciones representativas. Los textos especializados de Ingeniería de Trafico establecen tres tipos de variaciones: Variaciones Estacionales que dependen de la estación del año en la que se realice la medición. Los meses finales del año son los mas transitados, excepto en zonas turísticas. Variaciones Semanales que establecen el día viernes como el día de mayor volumen de tráfico. Variaciones Diarias que se refieren a las variaciones en el flujo vehicular por hora. Por lo anterior se eligió el tráfico del día viernes como el más representativo del tramo.
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3.7 Objetivo de la Recolección de Datos Se procuró recolectar toda la información necesaria para poder analizar los deterioros en la estructura del pavimento así como los espesores de capas y losas de concreto. Estos datos nos permitirán realizar el cálculo de la capacidad estructural efectiva actual. Los datos de tráfico nos permiten hacer proyecciones para determinar el tráfico futuro, y con ello estimar la capacidad requerida para un periodo de diseño determinado.
3.8 Datos Generales Longitud del tramo: 1.44 km
Pavimento Rígido: 1.015 km
Pavimento Flexible: 0.425 km
Pavimento Rígido
Espesor de losa: 23 cm
Pavimento Flexible
Carpeta Asfáltica: 15 cm
Subbase: 20 cm 48
Base: 25 cm
Total de carriles: 4, 2 carriles en cada sentido. Ancho de carril: 3.60 m
3.9 DATOS DE VOLUMEN DE TRAFICO : HORA
TURISMOS
BUSES
12:00-1:00 AM 1:00-2:00 AM 2:00-3:00 AM 3:00-4:00 AM 4:00-5:00 AM 5:00-6:00 AM 6:00-7:00 AM 7:00-8:00 AM 8:00-9:00 AM 9:00-10:00 AM 10:00-11:00AM 11:00-12:00 M 12:00-1:00 PM 1:00-2:00 PM 2:00-3:00 PM 3:00-4:00 PM 4:00-5:00 PM 5:00-6:00 PM 6:00-7:00 PM 7:00-8:00 PM 8:00-9:00 PM 9:00-10:00 PM 10:00-11:00 PM 11:00-12:00 AM TOTALES
64 58 40 25 54 253 1061 1645 1608 1435 1316 1425 1320 1388 1471 1141 1187 880 1203 1123 756 550 326 137 20466
0 0 0 0 7 55 193 202 154 123 134 134 160 142 160 128 158 111 72 12 1 1 4 0 1951
CAMIONES
PICK
CAMIONES
3 EJES
UPS
2 EJES
0 0 0 0 0 0 2 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 2 0 0 1 0 0 10
12 9 11 9 20 72 205 327 278 308 347 353 372 411 320 278 302 226 274 191 169 127 74 41 4736
1 1 1 0 1 7 43 39 47 46 58 56 47 41 46 42 33 17 21 10 11 10 2 2 582
RASTRAS
TOTAL
0 0 0 0 0 0 2 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 9
77 68 52 34 82 387 1506 2214 2088 1913 1855 1968 1900 1984 1997 1590 1681 1235 1573 1336 938 690 406 180 27754
49
3.10Datos de Deterioro del Pavimento Existente
Pav im en to Rígi do
GRIETAS: Sentido: Hospital Materno Infantil- Estadio Nacional
Total Losas: 400 Losas Agrietadas De Media Y Alta Severidad: 155 Losas Con Grietas De Baja Severidad: 25
Sentido: Estadio Nacional- Hospital Materno Infantil
Total Losas: 397 Losas Agrietadas De Media Y Alta Severidad: 146 Losas Con Grietas De Baja Severidad: 44
Total de losas en el tramo: 797 Total losas agrietadas de media y alta Severidad: 301 Total losas con grietas de baja severidad: 69 50
Porcentaje total de losas agrietadas 370/797 = 46.42% Porcentaje total de losas agrietadas con alta severidad: 301/797 = 37.76% Porcentaje total de losas agrietadas con baja severidad: 69/797 = 8.66%
ASTILLAMIENTO Sentido: Hospital Materno Infantil- Estadio Nacional
Total Juntas: 398 Juntas astilladas: 68
Sentido: Estadio Nacional- Hospital Materno Infantil
Total Juntas: 395 Juntas astilladas: 96
Total Juntas: 793 Total Juntas Astilladas: 164 Porcentaje total de juntas Astilladas: 164/793 = 20.68% 51
ESCALONAMIENTO Escalonamiento promedio: 7.33mm Desviación estándar:3.32 mm Coeficiente de variación: 45%
Pavimento Flexible
GRIETAS(M )
BACHES(M )
BACHEO(M )
DESPRENDIMIENTO(M )
399.62
574.74
823.11
1486.30
7.02%
10.10%
14.47%
26.13%
% Total Deteriorado = 57.73%
52
CAPÍTULO IV ANALISIS DE DATOS 4.1 Análisis de Cargas de Tráfico
Se estimó un volumen de tráfico de 27 754 vehículos por día, con la siguiente composición:
53
Tipo de vehículo
%
Turismos
73.74
Pick ups
17.06
Buses
7.03
C – 2
2.10
C – 3
0.04
Rastras
0.03
Se analizó un período de 12 años para el diseño de la sobrecapa de concreto asfáltico, y un período de 20 años para el diseño de la sobrecapa de concreto hidráulico.Se estimó también una razón de crecimiento del trafico de 3.5% Para la estimación de los factores de equivalencia de carga por tipo de vehículo utilizamos las cargas máximas permitidas por la Dirección General de Transporte (DGT) de la SOPTRAVI (Cuadro Nº 1). Para poder escoger el factor de equivalencia de carga de las tablas D.1 a D.18 de la Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993, es necesario definir además del rango de carga esperado, la condición terminal del índice de servicio actual del pavimento (PSI en su condición terminal: Pt), nosotros utilizamos un Pt = 2.5 que es el usado en la generalidad de los casos en carreteras rurales; además hay que estimar cual será la capacidad estructural del pavimento, lo que en pavimentos flexibles es el numero estructural (SN) y que nosotros estimamos en 4; y en pavimentos rígidos es el espesor de la losa de concreto hidráulico, la que estimamos en 25 cm (10plg). 54
Cuadro Nº 1
Estimación de Factores de Equivalencia de Carga por Tipo de Vehículo
Turismos Pick ups Carga Pav. Flexible Pav. Rígido Carga Pav. Flexible Pav. Rígido Lb SN = 4 D = 10" Lb SN = 4 D = 10" Pt = 2.5 Pt = 2.5 Pt = 2.5 Pt = 2.5 Eje 1 Eje 2
3000 3000
0.003 0.003
0.002 0.002
3000 3000
0.003 0.003
0.002 0.002
Total
0.006 0.004 0.006 0.004 Buses C-2 Carga Pav. Flexible Pav. Rígido Carga Pav. Flexible Pav. Rígido Lb SN = 4 D = 10" Lb SN = 4 D = 10" Pt = 2.5 Pt = 2.5 Pt = 2.5 Pt = 2.5
Eje 1 Eje 2
9918 19836
Total
1.572 1.661 1.572 1.661 C-3 Rastras Carga Pav. Flexible Pav. Rígido Carga Pav. Flexible Pav. Rígido Lb SN = 4 D = 10" Lb SN = 4 D = 10" Pt = 2.5 Pt = 2.5 Pt = 2.5 Pt = 2.5
Eje 1 Eje 2 Eje 3 Total
11020 35264
0.102 1.470
0.213 1.380 1.593
0.081 9918 1.580 19836
0.175 11020 2.480 35264 35264 2.655
0.102 1.470
0.213 1.380 1.380 2.973
0.081 1.580
0.175 2.480 2.480 5.135
El Cuadro Nº 2 muestra el cálculo de los factores de equivalencia para vehículos livianos y vehículos pesados, que son los valores promedios ponderados dependiendo del porcentaje de la composición total del trafico para cada tipo de vehículo. En el Cuadro Nº 3 se presenta la proyección de tráfico para el período de análisis para el pavimento flexible, en cargas de eje simple equivalente en el carril 55
de diseño (W 18). Se presenta el mismo dato para pavimento rígido en el Cuadro Nº 4.
Cuadro Nº 2 Factores de Equivalencia para Vehículos Livianos y Vehículos Pesados
s o n a i v i L
s o d a s e P
Com po sic ión
%
Pav. Flexibl e
Pav. Rígid o
Turismos
73.74
0.006
0.004
Pick ups
17.06
0.006
0.004
Factor de Equ ivalencia
0.006
0.006
Buses C – 2 C – 3 Rastras
1.572 1.572 1.593 2.973 1.577
1.661 1.661 2.655 5.135 1.677
7.03 2.10 0.04 0.03
Factor de Equ ivalencia
Cuadro Nº 3 Cargas de Eje Simple Equivalente en el Carril de Diseño Para Pavimento Flexible, Tramo Estadio Nacional - Hospital Escuela
TPDA2009 TPDA2010 Factor de crecimiento Vehículos totales en el período de servicio Factor de equivalencia Ŵ18
FD FL W18
Vehículos livianos 25,202 26,867 14.60
Vehículos pesados 2,552 2,721 14.60
143,193,480
14,502,158
0.006 859,161 0.5 0.8 343,665 9,491,627 ESAL´s
1.577 22,869,904 0.5 0.8 9,147,962
56
Cuadro Nº 4 Cargas de Eje Simple Equivalente en el Carril de Diseño Para Pavimento Rígido, Tramo Estadio Nacional - Hospital Escuela
TPDA2009 TPDA2010 Factor de crecimiento Vehículos totales en el período de servicio Factor de equivalencia Ŵ18
FD FL W18
Vehículos livianos 25,202 26,867 28.80
Vehículos pesados 2,552 2,721 28.80
277,323,428
28,086,391
0.004 1,109,294 0.5 0.8 443,718 19,284,070 ESAL´s
1.677 47,100,878 0.5 0.8 18,840,352
57
4.2 Diseño de Sobrecapas de Pavimento Flexible y de Pavimento Rígido Para Rehabilitación
4.2.1Sobrecapa de concreto asfáltico sobre pavimento existente de concreto asfáltico (AC/AC).
W18= 9,491,627 ESAL´s
Determinación del Módulo de Resiliencia de los suelos de la subrasante (M R) (Utilizando Figura FF.6, Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993, Apéndice FF):
CBR (%)
M R (lb/plg²)
5 10 15
5,800 9,500 12,500
Determinación del numero estructural requerido para el tráfico futuro (SN f ):
Período de servicio: 12 años
R=85% (Tabla 2.2, Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993, Parte II) 58
ZR=-1.037 (Tabla 4.1, Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993, Parte I)
So=0.45 (Pág. II-10, Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993, Parte II) PSI=p0- pt=4.5 – 2.5=2.0
CBR (%)
SN f
5 10 15
4.94 4.20 3.82
Determinación del número estructural efectivo del pavimento existente (SNeff ):
D1=15 cm (6 plg)
D2=25 cm (10 plg) m2=0.9 (Tabla 2.4, Guía AASHTO para el Diseño deEstructuras de Pavimentos del año 1993, Parte II)
D3=20 cm (9 plg) m3=0.7 (Tabla 2.4, Guía AASHTO para el Diseño deEstructuras de Pavimentos del año 1993, Parte II)
59
SNeff =a1D1+a2D2m2+a3D3m3
a1=0.17
(Tabla 5.2, Guía AASHTO para el Diseño deEstructuras de Pavimentos del año 1993, Parte III)
a2=0.13 a3=0.11
SNeff =0.17*(6)+0.13*(10)*(0.9)+0.11*(9)*(0.7)=2.88
Determinación del espesor de la sobrecapa (D ol)
Dol=SNol/aol= (SNf - SNeff )/ aol aol=0.44 (Figura 2.5, Guía AASHTO para el Diseño deEstructuras de Pavimentos del año 1993, Parte II)
CBR (%)
5 10 15
Dol(cm) 12 8 6
Usar Dol=10 cm por control de grietas reflejadas
60
4.2.2Sobrecapa de concreto asfáltico sobre pavimento existente de concreto hidráulico (AC/PCC).
W18=19,284,070, ESAL´s
Determinación del módulo de reacción de los suelos de la subrasante (k) (Figura 3.3,Guía AASHTO para el Diseño deEstructuras de Pavimentos del año 1993, Parte II)
Utilizando subbase granular, E=20,000 lb/plg², D=8 plg
M R (lb/plg²)
K (pci)
5,800 9,500 12,500
375 490 610
Determinación del espesor de losa requerido para el tráfico futuro (D f ).
Período de servicio=20 años
R=85% (Tabla 2.2, Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993, Parte II)
61
ZR=-1.037 (Tabla 4.1, Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993, Parte I)
So=0.35 (Pág. II-10, Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993, Parte II)
PSI=p0 - pt=4.2 – 2.5=1.7
S´c=600 lb/plg²
Ec=57,000
=3,604,997 lb/plg²
J=3.5 (Pág. III-120,Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993, Parte III)
Cd=0.95 (Tabla 2.5, Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993, Parte II) LS=0 (Pág. III-121, Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993, Parte III)
62
Kefectivo (corregido por pérdida potencial de soporte)
K (pci)
375 490 610
Kefectivo(pci) 400 500 600
Df (plg)
11.8 11.7 11.4
Determinación del espesor efectivo de la losa del pavimento existente (D eff )
Espesor de la losa de concreto hidráulico existente: D=23 cm ~9 plg F jc=1.0 (Reparando todos los deterioros del pavimento existente, Pág. III-122, Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993, Parte III) Fdur =1.0 (sin señales de problemas de durabilidad en el concreto, Pág. III-123, Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993, Parte III) Ffat=0.915 (> 15% de las losas están agrietadas, Pág. III-123, Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993, Parte III)
Deff = F jcxFdur xFfatx D
Deff =1.0 x 1.0 x 0.915 x 23= 21.1 cm ~8.3 plg
Determinación del espesor de la sobrecapa (D ol) 63
Dol=A x (Df -D -Deff ) A: Factor para convertir la deficiencia del espesor de la losa de concreto hidráulico, a espesor de sobrecapa de concreto asfáltico.
A=2.2233+o.oo9 x (Df -D -Deff )²-0.1534 )²-0.1534 x (Df -D -Deff )
Df (plg)
A
11.8 11.7 11.4
1.81 1.82 1.84
Dol(plg) 6.33 6.19 5.70
Dol(cm) 16 15.7 14.5
Usar Dol=15 cm
64
4.2.3Sobrecapa de concreto hidráulico sobre pavimento existente de concreto hidráulico (PCC/PCC).
W18=19,284,070, ESAL´s
Determinación del módulo de reacción de los suelos de la subrasante (k) (Figura 3.3,Guía AASHTO para el Diseño deEstructuras de Pavimentos del año 1993, Parte II)
Utilizando subbase granular, E=20,000 lb/plg², D=8 plg
M R R (lb/plg²)
K (pci)
5,800 9,500 12,500
375 490 610
Determinación del espesor de losa requerido para el tráfico futuro (D f ). ).
Período de servicio=20 años
R=85% (Tabla 2.2, Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993,Parte II)
ZR=-1.037 (Tabla 4.1, Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993,Parte I) 65
So=0.35 (Pág. II-10, Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993,Parte II)
PSI=p0 - pt=4.2 – 2.5=1.7
S´c=600 lb/plg²
Ec=57,000
=3,604,997 lb/plg²
J=3.5 (Pág. III-120, Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993, Parte III)
Cd=0.95 (Tabla 2.5, Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993, Parte II) LS=0 (Pág. III-121, Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993, Parte III) Kefectivo (corregido por pérdida potencial de soporte)
K (pci)
375 490 610
Kefectivo(pci) 400 500 600
Df (plg)
11.8 11.7 11.4 66
Determinación del espesor efectivo de la losa del pavimento existente (D eff )
Espesor de la losa de concreto hidráulico existente: D=23 cm ~9 plg F jc=1.0 (Reparando todos los deterioros del pavimento existente, Pág. III-122, Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993, Parte III) Fdur =1.0 =1.0 (sin señales de problemas de durabilidad en el concreto, Pág. III-123, Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993, Parte III) Ffat=0.915 (> 15% de las losas están agrietadas, Pág. III-123, Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993, Parte III)
Deff = F jcx Fdur x Ffatx D
Deff =1.0 =1.0 x 1.0 x 0.915 x 23= 21.1 cm ~8.3 plg
Determinación del espesor de la sobrecapa (D ol) Dol=Df -D -Deff
Df (plg)
11.8 11.7 11.4
Dol(plg) 3.50 3.40 3.10
Dol(cm) 9.00 8.50 8.00
Usar Dol=9 cm 67
4.2.4. Sobrecapa de concreto hidráulico sobre pavimento existente de concreto asfáltico (AC/PCC).
W18=19,284,070, ESAL´s
Determinación del módulo de reacción de los suelos de la subrasante (k) (Figura 3.3,Guía AASHTO para el Diseño deEstructuras de Pavimentos del año 1993, Parte II)
Utilizando subbase granular, E=20,000 lb/plg², D=8 plg
M R (lb/plg²)
K (pci)
5,800 9,500 12,500
375 490 610
Determinación del espesor de losa requerido para el tráfico futuro (D f ).
Período de servicio=20 años
R=85% (Tabla 2.2, Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993, Parte II)
ZR=-1.037 (Tabla 4.1, Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993, Parte I)
68
So=0.35 (Pág. II-10, Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993, Parte II)
PSI=p0 - pt=4.2 – 2.5=1.7
S´c=600 lb/plg²
Ec=57,000
=3,604,997 lb/plg²
J=3.5 (Pág. III-120, Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993, Parte III)
Cd=0.95 (Tabla 2.5, Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993, Parte II) LS=0 (Pág. III-121, Guía AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos del año 1993, Parte III) Kefectivo (corregido por pérdida potencial de soporte)
K (pci)
375 490 610
Kefectivo(pci) 400 500 600
Df (plg)
11.8 11.7 11.4
69
CONCLUSIONES El análisis de tráfico nos da como resultado un total de cargas de ejes simples equivalentes en el carril de diseño W18de 9, 491,627 para el pavimento flexible y de 19, 284,070 para el pavimento rígido por lo que el tramo se clasifica como de Alto Volumen de Tráfico. El trafico predominante de la zona son los turismos con un 73.74%.
En la Gráfica de variación horaria de tráfico se observa claramente que las horas de más saturación vehicular en el tramo es entre las 7am y 9am, esto es debido al inicio de la jornada laboral de los usuarios. Otra observación importante es el aumento progresivo en horas de la tarde hasta un punto en el cual hay una disminución debido a que la vía se satura completamente. Al estar saturada la vía, el flujo se vuelve más lento y por lo tanto el volumen disminuye.
Las mediciones establecen que el pavimento presenta un alto grado de deterioro, sin embargo debido a las bajas velocidades que se manejan en las zonas urbanas esto no representa dificultades para los usuarios. Pero esto no siempre será así y en un futuro cercano el tramo puede disminuir su capacidad estructural hasta niveles de servicio inaceptables.
70
Las alternativas de rehabilitación para el pavimento flexible son una sobrecapa de concreto Asfaltico de 10 cm para un periodo de diseño de 12 años o un espesor de losa de concreto hidráulico de 18 cms. para un periodo de 20 años. En el caso del pavimento rígido las alternativas de rehabilitación son una sobrecapa de concreto Asfaltico de 15cms o un espesor de losa de concreto hidráulico de 9 cms para un periodo de 20 años.
71
RECOMENDACIONES Existe un alto grado de saturación de tráfico en el tramo, por ello la importancia del ordenamiento vial es fundamental. Pero existe un semáforo que se encuentra dañado y que dificulta el tránsito vehicular, por lo que es urgente que se repare. Se podría además graduarse la cantidad de tráfico para que solamente transiten por la zona la cantidad de vehículos que permite la capacidad de la vía.
72
