Planilla Método PCA 84

Diseño de Pavimentos de Hormigón Método de la Portland Cement Association PCA 84 Christian O. Rojas Torrico Ingeniero civil, Magister en Ingeniería Vial

Cochabamba - Bolivia [email protected]

a os enera es

Proyecto: Tipo de carretera: Numero de carriles por sentid Bermas de hormigón: Barras pasajuntas: Tipo de subbase: Observaciones adicionales:

Ejemplo Autopista interdepartamental interdepartamental 2 No Si Granular -

20 años Periodo de diseño: Pesado tipo 2 Tipo de distribución de cargas de tráfico: 6.0 % camiones que circulan sobre el borde del pavimen % (Método PCA considera el 6%) 1.2 Factor de seguridad de cargas: T.P.D .P.D.A .A.. (inc (inclu luye yend ndo o vehí vehíc culos ulos livi livian anos os))= Porc Porcen enta taje je de vehí vehícu culo los s pesa pesado dos s en el tráf tráfic ico: o: Tasa de crecimiento anual: Factor de distribución por carril: Factor direccional:

### 19.0 19.0% % 4.4% 0.79 50%

Tráfico de diseño (solo camiones pesa ###

(vehículos de más de cuatro llantas)

vehículos/día

ulo de espesor por F lo de espesor por Er

PLANILLA DE CÁLCULO DE ESPESORES Valo Valorr CBR CBR subr subras asan ante te Módu Módulo lo k de subr subras asan ante te:: Modulo k combinado: Modulo de rotura: Varian Varianza za de resi resist sten encia cia::

4.96% 4.96% 28.9MP 28.9MPa/ a/m m 106. 106.8 8 pci 35.3 M Pa Pa/m 130.1 pci 4.48 Mp Mpa 650.0 psi 15% 15% (Méto (Método do cons consid ider era a 15%) 15%)

Espesor losa de Hormigón:

23.7 cm

Espe Espeso sorr subb subbas ase: e:

10.2 10.2 cm

Anál Anális isis is por por fati fatiga ga Anál Anális isis is por por eros erosió ión n Carga por Corrección Repeticiones en el carga por Repeticiones Acumulació Repeticiones Acumulaci eje (Ton) periodo de diseño LSF admisibles n de fatiga admisibles ón erosión EJES SENCILLOS Esfuerzo equivalente: Relación de esfuerzos: 15.4 18.5 14.5 17.4 13.6 16.3 12.7 15.3 11.8 14.2 10.9 13.1 10.0 12.0 9.1 10.9 8.2 9.8 7.3 8.7 6.4 7.6 5.4 6.5 4.5 5.4 3.6 4.4 2.7 3.3 1.8 2.2

1.4 MP MPa

210.2 ps psi

0.323 6,347 14,733 30,147 64,373 106,987 235,733 307,360 422,507 586,840 1,837,133 -

2000 5865 17270 51079 152964 646345 9248349 Ilimitadas Ilimitadas Ilimitadas Ilimitadas Ilimitadas Ilimitadas Ilimitadas Ilimitadas Ilimitadas

0.0% 0.0% 36.7% 28.8% 19.7% 10.0% 1.2%

603276 855823 1248837 1886899 2980228 4992686 9088191 18799720 48868825 221806710 Ilimitadas Ilimitadas Ilimitadas Ilimitadas Ilimitadas Ilimitadas

0.0% 0.0% 0.5% 0.8% 1.0% 1.3% 1.2% 1.3% 0.6% 0.2%

0.70 0.66 0.62 0.58 0.54 0.50 0.46 0.42 0.38 0.34 0.30 0.26 0.22 0.18 0.14 0.09

0.0% 0.0% 3.0% 0.5%

359373 532007 814734 1301813 2198006 4001731 8141260 19915013 71459225 1240456722 Ilimitadas Ilimitadas Ilimitadas Ilimitadas Ilimitadas

0.0% 0.0% 2.6% 3.3% 5.7% 9.3% 10.9% 4.7% 2.3% 0.1%

0.57 0.54 0.50 0.47 0.43 0.39 0.36 0.32 0.28 0.24 0.20 0.17 0.13 0.09 0.05

EJES TANDEM Esfuerzo equivalente: Relación de esfuerzos: 27.2 32.7 25.4 30.5 23.6 28.3 21.8 26.2 20.0 24.0 18.2 21.8 16.3 19.6 14.5 17.4 12.7 15.3 10.9 13.1 9.1 10.9 7.3 8.7 5.4 6.5 3.6 4.4 1.8 2.2

1.3 MP MPa

194.3 ps psi

0.299 21,307 42,840 124,893 372,867 885,813 930,693 1,656,253 984,867 1,227,400 1,356,600 -

63724 177106 699495 7960948 Ilimitadas Ilimitadas Ilimitadas Ilimitadas Ilimitadas Ilimitadas Ilimitadas Ilimitadas Ilimitadas Ilimitadas Ilimitadas

=

100.0%

=

45.7%

NOTA IMPORTANTE: En esta versión del método de la Asociación del Cemento Portland de los EE.UU. no se consideraron los efectos del clima sobre los materiales de las diferentes capas del pavimento, por lo tanto no se incluyen variaciones de humedad y temperatura en la subrasante, subbase y losa de hormigón. El modelo de elementos finitos empleado para el desarrollo de este método consideraba solamente losas planas totalmente apoyadas y sin alabeo, sin embargo una gran cantidad de estudios verificaron que las tensiones generadas por alabeo combinado con cargas de tráfico son mucho mayores debido a la falta de soporte que se produce por la curvatura de las losas.

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700

M , k n ói c c a re e d lo u d ó M

m/ a P

Row 9

6.0

Row 9

600 trafico total camio 10880000.37

500 400

Berma no pasadores si 300 k MR 200 coef var MR % camiones borde 100 LSF Espesor fatiga 0 18 Esp1e9sor er2o0sion 21

75 4.5 15% 6% 1.2 25.7 22 22.823

100

24.6 24 22.2 5

5.5

a P M , ar ut ro 13e0 d ol u d ó M

5.0 4.5

170

220

22.9 21.2 19

22.2 20.8 21

4.0 3.5

23.7 3.0 77 26 21.2

Espesor de losa, cm

18

20

Esp

9.00

s e n oi m a c %

s a s ol e d e dr o b n e

8.00

F S L , a gr a c

trafico total camio 10880000.37

7.00 Berma no pasadores si k MR coef var MR % camiones borde LSF Espesor fatiga Espesor erosion

6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00

200 3.5 15% 6% 1.2 Row 54 26.7 21

4

Row Row 54

24.3 21

0.00 18

19

20

21

22

23

24

25

Espesor de losa, cm trafico total camio 10880000.37

m c ,

ot n e mi v a p l

e d

B40 erma no R o w 8 6 Row 114 pasadores siRow 100 k 200 35 M R 4.5 coef var MR 10% % 6% 30camiones borde LSF 1.2 Espesor fatiga 21.5 25 Espesor erosion 21

r

o s e

20

1.35 1.30 1.25 1.20

e d 4.5 d 1.15 a di 1.10 r u g 1.05 e s 22.4 1.00 e 21 d r 0.95 ot c 26 2a 7 0.90 F

18

5

5.5

20.7 21

19.4 21

19

20 E

Row 128

15%

20%

22.4 21

23.3 21











MR coef var MR % camiones borde LSF Espesor fatiga Espesor erosion

4.5 15% 0% 1.2 19.6 21

2

4

6

8

21.7 21

22.1 21

22.4 21

22.5 21

200 4.5 15% 6% 1 20 18.3

1.1 21.3 19.7

1.2 22.4 21

1.3 23.8 22.3

27314

163883

546278

1365695

2731390

130 4.5 15% 6% 1.2 19 11.9 19

20.1 15.2 20.1

21 18.2 21

21.8 20.9 21.8

22.4 23.2 23.2

27314

163883

546278

1365695

2731390

trafico total camio 10880000.37 Berma no pasadores si k MR coef var MR % camiones borde LSF Espesor fatiga Espesor erosion

trafico total camio Berma no pasadores no k MR coef var MR % camiones borde LSF Espesor fatiga Espesor erosion

trafico total camio Berma si pasadores no k MR coef var MR % camiones borde LSF

130 4.5 15% 6% 12











trafico total camio Berma no pasadores si k MR coef var MR % camiones borde LSF Espesor fatiga Espesor erosion

trafico total camio Berma si pasadores si k MR coef var MR % camiones borde LSF Espesor fatiga Espesor erosion

27314

163883

546278

1365695

2731390

130 4.5 15% 6% 1.2 19 10.3 19

20.1 12.8 20.1

21 14.9 21

21.8 16.8 21.8

22.4 18.3 22.4

27314

163883

546278

1365695

2731390

130 4.5 15% 6% 1.2 16.2 9.2 16.2

17.3 11.6 17.3

18.1 13.5 18.1

18.7 15.1 18.7

19.3 16.4 19.3











Row Row 24

Row Row 24

280

22

400

21.5 20.5 23

24

20.5 20.1 25

26

esor de losa, cm

n ó ig mr o h l e d ai c n e 600tsi s er al e d a 19.4zn 19.7air 27a V

0.22 0.20 0.18 0.16 0.14 0.12 Row 39

0.08 18

19

1

22

23

Row Row 69

24

pesor de losa, cm 28

,

m c ot n e mi v a p

l

26 24 22 20 18

o s

16

r

e d

Row 128 Row 114 Row 142 Row 114

25

26

27

20

21

22

23

Espesor de losa, cm

26.7 19.4 1.38 Row Row 69

Row Row 39

0.10

24

2











1.15

546 462 2780

1092 925 5560

273 27 313 138 899

819 81 941 416 698

23 25.8 25.8

23.7 28.6 28.6

24.5 32.6 32.6

25.6 37.6 37.6

546 462 2780

1092 925 5560

273 27 313 138 899

819 81 941 416 698













5462780

23 19.9 23

5462780

19.8 17.7 19.8

10925560 10

23.7 21.7 23.7

10925560 10

20.4 19.1 20.4

27313899 27

24.5 24.1 24.5

27313899 27

21.2 20.7 21.2

81941698 81

25.6 27 27

81941698 81

22.1 22.6 22.6

trafico total ca Berma pasadores k MR coef var MR % camiones b LSF Espesor fatig Espesor erosi

TRAFICO SO trafico total ca Berma pasadores k MR coef var MR % camiones b LSF Espesor fatig Espesor erosi

TRAFICO ME trafico total ca Berma pasadores k MR coef var MR % camiones b











26

27

25.7 19.4 1.32











23.8 20 1.19











27314

163883

546278

1365695

2731390

5462780

10925560

130 4.5 15% 6% 1.2 13.2 7.8 13.2

14.1 9.7 14.1

14.8 11.2 14.8

15.4 12.5 15.4

15.9 13.5 15.9

16.3 14.5 16.3

16.8 15.4 16.8

163883

546278

1365695

2731390

5462780

10925560

130 4.5 15% 6% 1.2 20 10.4 20

21.2 12.9 21.2

22.1 14.9 22.1

22.9 16.8 22.9

23.5 18.3 23.5

24.1 19.9 24.1

24.8 21.6 24.8

27314

163883

546278

1365695

2731390

5462780

10925560

no si

BRECARGADO 27314 no si

DIANO

no si 130 4.5 15% 6%

































2731 27 3138 3899 99

8194 81 9416 1698 98

17.4 16.6 17.4

18.1 17.9 18.1

2731 27 3138 3899 99

8194 81 9416 1698 98

25.8 24

26.9 26.9











Livi Livian ano o Ejes Ejes simp simple les s Carga kips 34.0 32.0 30.0 28.0 26.0 24.0 22.0 20.0 18.0 16.0 14.0 12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 Ejes jes tan tandem dem Carga kips 60.0 56.0 52 0

Medi Median ano o Pesa Pesado do tipo tipo Pesa Pesado do tipo tipo Sobr Sobrec ecar arga gado do Nume Numero ro de ejes ejes por por cada cada 1000 1000 cami camion ones es 1 2 3 4 5 0.19 0.54 0.45 0.58 0.63 0.85 1.35 1.78 0.07 1.78 2.77 3.52 1.60 5.21 5.92 4.16 0.96 2.60 7.85 9.83 9.69 4.23 6.63 16.33 21.67 41.82 15.81 16.61 25.15 28.25 68.27 38.02 23.88 31.82 38.83 57.07 56.11 47.76 47.73 53.94 124.00 116.76 182.02 168.85 204.96 142.70 483.10 233.60 732.28 1693.31 Nume Numerro de ejes jes por cada 1000 1000 cam camion iones 1 2 3 4 5 0.57 1.07 1 19 1 96 1 79











Pesado tipo 2

0.58 1.35 2.77 5.92 9.83 21.67 28.25 38.83 53.94 168.85

1.96

6,347 14,733 30,147 64,373 106,987 235,733 307,360 422,507 586,840 ### -

21,307

200.00 180.00 160.00 140.00 120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 4.0

8.0 12.0 16.0 20.0 24.0 28.0 32.0 6.0 10.0 14.0 18.0 22.0 26.0 30.0 34.0

200 180











Liviano Mediano Pesado tipo 1 Pesado tipo 2 Sobrecargado













% cami camion ones es 0.52 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1

3 carr carril iles es TPDA PDA 80000 50000 29000 15000 8000 4500 2200

2 carr carril iles es

1.1 1

f(x) = -0.08 ln(x) + 1.58

0.9 35000 20000 10800 6000 3300 1800 1000

0.8 0.7 0.6 0.5

f(x) = -0.08 ln(x) + 1.41











Capacidad veh/carril/hora Autopistas centrales sin acceso 48-56 Km/h Autopistas perifericas sin acceso 56-64 Km/h Autopistas rurales con acceso parcial Carr Carret eter eras as rura rurale les s prin princi cipa pale les s con con inte interf rfer erenc encia ias s mode mode Carr Carret eter eras as rura rurale les s prin princi cipa pale les s con con inte interf rfer erenc encia ias s consi consid d

ADT =

11069.05

1500 1200 1000 800 500











3 carr c arril iles es Logarithmic Regression for 3 carr c arril iles es 2 carr c arril iles es Logarithmic Regression for 2 carr c arril iles es











































ANALISIS DE FATIGA Y EROSION - METO Datos del modelo SA/NS SA/NS/ND /ND

SA/W SA/WS/N S/ND D











DO PCA SA/ SA/NS/WD

SA/ SA/WS/W S/WD

Planilla Método PCA 84

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