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8. PARMETROS DE DISEO

En cada uno de los mtodos de diseo de pavimentos flexibles o rgidos, intervienendiferentes variables que deben ser cuidadosamente evaluadas para obtener la estructurams eficiente que se acomode a las condiciones particulares de la va; para cualquierade los mtodos, los parmetros fundamentales a valorar son el trnsito, expresado ennmero de ejes equivalentes a 8.2 ton y la resistencia de la subrasante y de cada una delas capas de la estructura.

8.1 VALORACION DE LA SUBRASANTE

8.1.1 Criterios Bsicos

La caracterizacin de la va para obtener el CBR de diseo, se hizo a partir de losensayos efectuados en el laboratorio y de las pruebas de campo con PenetrmetroDinmico de Cono. Teniendo en cuenta que resulta bastante dispendioso efectuar unnmero mayor de ensayos CBR en el laboratorio, se opt por la ejecucin del ensayode Penetracin Dinmica con Cono, cuyos resultados han sido correlacionados con losdel CBR por varios autores tales como la Universidad del Cauca, el TRRL, KIein &Heerden, entre otros. Con la realizacin de este ensayo se busc tener un mayorcubrimiento a lo largo de las va, aprovechando que se trata de un mtodo de rpidaejecucin.

8.1.2 Mtodo de Trabajo

Para valorar la capacidad de soporte de la subrasante, se aplic la siguientemetodologa:

Determinacin de sitios representativos del proyecto para la toma de muestrassobre las que se realizaron los ensayos de CBR de laboratorio.

Ejecucin de pruebas de Penetracin Dinmico con Cono (PDC). En este caso. laspruebas de PDC se realizaron en los mismos apiques y por lo tanto, en los mismossitios en donde se tomaron las muestras para CBR de laboratorio, con el fin deobtener una mejor correlacin.

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CONSORCIOfA'~


Ejecucin en el laboratorio de ensayos de CBR sobre muestras compactadas(Mtodo 2) y sobre muestras inalteradas tomadas por hincado de los moldes en elsitio.

Determinacin del PDC. Para cada una de las pruebas de Penetracin realizadas encada apique de cada tramo, se determin la pendiente de la curva penetracin vsgolpes acumulados.

Correlacin de los resultados. Se analizaron las correlaciones existentes entre PDCy CBR, junto con las parejas de datos de CBR y PDC (expresado en mmJgolpe),correspondientes al mismo sitio. Se seleccion el modelo matemtico ms aplicableal caso.

Definicin del CBR de diseo. Para cada apique de cada tramo se calcularon losCBR por correlacin con PDC; finalmente se seleccion el valor caracterstico paracada tramo.

8.1.3 Correlaciones entre CBRy PDC

Los valores de CBR fueron calculados utilizando las correlaciones dadas en labibliografia por la Universidad del Cauca, el TRRL y K1ein & Heerden, cuyasecuaciones son las siguientes:

U. Cauca: CBR (%) = 436 x PDC-1.120 (pDC en mmJgolpe)

Klein & Heerden: CBR (%) = 426.5 x PDc-1.280 (PDC en mmJgolpe)

TRRL: CBR (%) = 302 x PDc-I.057 (pDC en mmJgolpe)

Proyecto actual: CBR (%) = 155.2 x PDC-O8975(PDC en mmJgolpe)

Los resultados obtenidos se. graficaron, como se muestra en la Figura 8.1conjuntamente con las parejas de datos de ensayos efectuados para este proyecto, conel fin de obtener el modelo matemtico ms ajustado. En la Figura 8.2 se muestran lastendencias obtenidas con otros autores para el mismo caso.

Como los mtodos de diseo de pavimentos trabajan normalmente con valores deCBR o Mdulo Resiliente (MR), se correlacionaron los resultados del ensayo de PDCcon los valores de CBR de muestras inalteradas, las cuales fueron tomadas en elmismo sitio del ensayo de penetracin para obtener condiciones geotcnicas similaresen las dos pruebas.

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ingenieros consultores

Correlacion PDC vs CBR

35

3025

...

""\ - 1"" ' "lA. ,0.897\ , R2: 0.9131~

19 ... ... ...-... ...-.... ...

--20~Dl 15O

105

OO 20 40 60 80 100 120 140 160 180

PDC (mmtgolpe)

Figura 8.1 Correlacin obtenida a partir de los datos deCBR y PDC del presente proyecto.

CORRELACION PDC vs CBR (OTROS AUTORES)

30

\~ -- u. ( auca" ~ r- m a ler.gg" ..... K&

~,~

~ ----~--~----- ----oo;acIlilliiMMMM __

25

20

~ 15alO

10

oo 20 40 60 80 100 120

PDC (m m golpe)

Figura 8.2 Correlacin entre PDC y CBR expuesta por otros autores

24

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8.1.4 Determinacin del CBR de diseo

Para determinar el CBR de diseo de cada uno de las zonas establecidas en lasectorizacin de las calzadas, se realiz un manejo estadstico de los datos obtenidosen los apiques para un percentil del 95%, correspondiente a un trfico pesado. Losresultados se resumen en la siguiente tabla.

Tabla 8.2

CBR de Diseo para cada CalazadaSector Comprende CBR diseo

Tramo 1 - Paralela Oriental1 Calle 80 a la Calle 90 4.02 Calle 92 a la Calle 100 3.53 Calle 100 a la Calle 116 4.04 Calle 116 a la Calle 127 3.55 Calle 127 a la Calle 134 3.06 Calle 134 a la Calle 149 3.07 Calle 149 a la Calle 170 3.08 Calle 170 a la Calle 183 3.0Tramo 1 - Paralela Occidental9 Calle 80 a la Calle 90 3.210 Calle 92 a la Calle 100 3.511 Calle 100 a la Calle 116 3.012 Calle 116 a la Calle 127 3.213 Calle 127 a la Calle 134 3.014 Calle 134 a la Calle 149 3.015 Calle 149 a la Calle 170 2.316 Calle 170 a la Calle 183 3.3Tramo 2 - Calzada Oriental17 Calle 183 a la Calle 195 2.818 Calle 195 a la entrada a Cafam 2.819 Entrada a Cafam hasta entrada a Guaymaral 2.8Tramo 2 - Calzada Occidental20 Calle 183 a la Calle 195 3.021 Calle 195 a la entrada a Cafam 3.022 Entrada a Cafam hasta entrada a GU1!Ymaral 3.0

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CONSORCIO



\

8.2 CLCULO DEL NMERO DE EJES EQUIVALENTES

8.2.1 Informacin Bsica.

Se parte de la asignacin de los volmenes de transito que se presentan en el InformeNo.2, "Estudio de Trnsito, Capacidad y Niveles de Servicio", para lo cual serealizaron conteos de 15 horas en seis estaciones sobre la Autopista. Se determinadems la composicin del trnsito en automviles, buses y camiones.

El trnsito promedio diario y su composicin, detectado en cada una de las estacionespara 1999, se indican en la Tabla 8.3.

Tabla 8.3

Trnsito Promedio Diario y Composicin VehicularESTACIN TPD A B C

PARALELA OCCIDENTAL

Calle 87 con Autopista Norte 16824 76.3 22.5 1.2Calle 104 con Autopista Norte 27157 98.3 0.5 1.2Calle 127c con Autopista Norte 18149 94.7 2.2 3.1Calle 135 con Autopista Norte 34203 95.6 1.9 2.5Calle 170 con Autopista Norte 17481 78.7 16.0 5.2

PARALELA ORIENTALCalle 87 con Autopista Norte 39036 97.1 1.5 1.5Calle 104 con Autopista Norte 56312 95.3 2.95 1.8Calle 127c con Autopista Norte 41208 91.6 5.2 3.2Calle 135 con Autopista Norte 36035 95.2 2.4 2.4Calle 170 con Autopista Norte 26077 73.0 18.4 8.6

CARRIL OCCIDENTALGuayrnaral con Autopista Norte 37682 86.4 7.8 5.8

CARRIL ORIENTALGuaymaral con Autopista Norte 35394 80 6.1 13.9

8.2.2 Ejes equivalentes por Carril de Diseo

El clculo del los ejes equivalentes a 8.2 ton, en el carril de diseo, se encuentraincluido en el volumen del Estudio de Trnsito, discriminado para cada una de las 15estaciones de conteo y empleando la siguiente expresin:

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l(eI/ ESTUDIOS TECNICOS S.A.1%4

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N82 - L (1PD * FD* W * 365)donde:

TPD : Trnsito promedio diario para el ao.

n = Periodo de diseo

FD : Factor Dao

VP = Porcentaje de Vehculos pesados

Los valores de Factor Dao para cada tipo de vehculo comercial, se seleccionaronentre varios autores, para considerar los ms desfavorables; se consultaron losproporcionados por la Universidad del Cauca (1996) y el MOPT (1984) y Murgueitoy otros.

El factor de proyeccin empleado, se obtuvo de un modelo matemtico en el queintervinieron varias variables socio econmicas.

En la tabla 8.4, se indica el nmero de ejes equivalentes a 8.2 ton acumulados en elcarril de diseo para los aos 2000,2005,2010 Y2020.

El diseo del pavimento se har para un periodo de diseo de 10 aos, tomando comoprimer ao de servicio el 2000.

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ingenieros censuttores

Tabla 8.4Nmero de Ejes Equivalentes a 8.2 ton Acumulados en el Carril de Diseo para

cada uno de los Sectores

Sector Comprende N 8.2 X 106

2000 2005 2010 2020Tramo 1 - Paralela Oriental

1Calle 80 a la Calle 90 321,819 2,354,570 4,801,470 11,454,773.

2 Calle 92 a la Calle 100 321,819 2,354,570 4,801,470 11,454,7733 Calle 100 a la Calle 116 793,188 5,803,381 11,834,334 28,232,9674 Calle 116 a la Calle 127 793,188 5,803,381 11,834,334 28,232,9675 Calle 127 a la Calle 134 878,338 6,426,370 13,104,717 31,263,6856 Calle 134 a la Calle 149 461,674 3,377,788 6,888,022 16,432,6387 Calle 149 a la Calle 170 461,674 3,377,788 6,888,022 16,432,6388 Calle 170 a la Calle 183 1,957,780 14,324,186 29,210,123 69,685,958

Tramo 1 - Paralela Occidental

9 Calle 80 a la Calle 90 752,591 5,506,451 11,228,810 26,788,38610 Calle 92 a la Calle 100 752,591 5,506,451 11,228,810 26,788,38611 Calle 100 a la Calle 116 123,739 905,344 1,846,191 4,404,42512 Calle 116 a la Calle 127 123,739 905,344 1,846,191 4,404,42513 Calle 127 a la Calle 134 285,248 2,087,060 4,255,972 10,153,38014 Calle 134 a la Calle 149 435,067 3,183,163 6,491,158 15,485,83415 Calle 149 a la Calle 170 435,067 3,183,163 6,491,158 15,485,83416 Calle 170 a la Calle183 1,167,446 8,541,503 17,417,964 41,553,682

Tramo 2 - Calzada Oriental

17 Calle 183 a la Calle195 4,760,741 34,832,266 71,030,431 169,456,08518 Calle195 a la entrada a 4,760,741 34,832,266 71,030,431 169,456,085

Cafam19 Entrada a Cafam hasta 4,760,741 34,832,266 71,030,431 169,456,085

entrada a GuayrnaralTramo 2 - Calzada Occidental

20 Calle 183 a la Calle195 1,870,723 13,687,157 27,911,044 66,586,85921 Calle195 a la entrada a 1,870,723 13,687,157 27,911,044 66,586,859

Cafam22 Entrada a Cafam hasta 1,870,723 13,687,157 27,911,044 66,586,859

entrada a Guaymaral

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9. DISEO DE REFUERZOS DE PAVIM:ENTO y DE ESTRUCTURASNUEVAS

9.1 REFUERZO DE PAVIM:ENTOS EXISTENTES

9.1.1 Mtodo Aplicado

Como producto del anlisis de los resultados de exploracin y auscultacin delpavimento existente, se estableci para cada una de las zonas de la va, las solucionesde rehabilitacin de la estructura. Para llevar a cabo el diseo del refuerzo delpavimento, se siguieron las etapas que se describen a continuacin:

Definicin del tipo de medida a aplicar en cada tramo, luego de correlacionar losdiferentes aspectos derivados de la investigacin del pavimento.

Asignacin de un perfil promedio para los tramos y determinacin de valorespromedio de cada uno de los aspectos evaluados para la estructura existente.

Determinacin de los parmetros de resistencia y mdulos de resiliencia en funcindel CBR, para cada una de los materiales que conforman la estructura existente ypara la subrasante, as como para las capas nuevas de refuerzo (reciclaje o carpetaasfltica). Para el mtodo AASHTO, se determinaron los coeficientesestructurales.

Clculo de espesores estructuralmente compatibles en funcin del nmero de ejesequivalentes acumulados en el periodo de diseo, utilizando el mtodo AASHTO.

Se analizaron varias alternativas para cada tramo, considerando el fresado yrefuerzo con una capa asfltica nueva o el fresado, reciclado y refuerzo o lareconstruccin parcial o total de la va.

Las alternativas estudiadas se verificaron con mtodos racionales para condicionesadmisibles de deformacin 'en las capas asflticas y esfuerzos en la subrasante yfinalmente se obtuvo el diseo recomendado.

9.1.2 Reciclado de Pavimentos

Como medida de rehabilitacin de los pavimentos existentes, se propone el uso dereciclaje, con lo cual se pretende aprovechar el pavimento fallado por fatiga comoagregado de una nueva mezcla con la tcnica conocida como asfalto espumado,realizada en fro y que finalmente se compactar y servir como una capa de base concondiciones mejoradas comparadas con este tipo de material.

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111:4/ ESTUDIOS TECNICOS S.A.1964

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(J consultora colombiana s.a.ingenieros consultores

El proceso con asfalto espumado fue propuesto por el profesor Ladis Csanyi, de laestacin experimental de Ingeniera de la Universidad Estatal de Iowa, en EstadosUnidos, a medida de la dcada de los aos 50 y mejorado y patentado por la compaaMobil Oil de Australia, en 1968.

Involucra la inyeccin, bajo condiciones controladas, de muy bajas proporciones deagua fra (2.0% a 3.0%, con respecto a la masa total de asfalto) y en algunos casosciertos tipos de aditivos, al cemento asfltico caliente (165C), antes de su aplicacina travs de boquillas especialmente diseadas que se encuentran ubicadas en una barrade rociado. Bajo estas circunstancias el cemento asfltico expande alcanzando unvolumen de lOa 15 veces sus dimensiones originales. La composicin de una espumade asfalto es tpicamente 97.5% de asfalto y 2.5% de agua. En estado expandido,prcticamente toda el agua se pierde como vapor y la masa remanente tiene unaestructura morfolgica de asfalto y aire, correspondiendo este ltimo aaproximadamente a un 95% del volumen de la espuma.

El tipo de reciclaje que proponemos para nuestro proyecto se encuentra ubicado en laCategora No.1, en donde el resultado del tipo de estructura similar a la queencontramos en la Autopista Norte con cementos asflticos espumados da comoresultado, dependiendo de la calidad de los materiales existentes, una capa de base ode subbase mejorada.

Para esta categora el porcentaje de partculas de tamao inferior a 75 um (porcentajeque pasa el tamiz No.200) debe estar como mnimo entre un 5% y un 20%; y laproporcin de asfalto vara desde un 3.5% hasta un 6%, cuando el contenido de finospasa de un 5% a un 20%.

Para trficos medianos a pesados, la capa reciclada va acompaada de la construccinde una o dos capas de mezcla asfltica en caliente.

De acuerdo con los resultados de los ensayos de extraccin de asfalto realizado endiferentes puntos a lo largo de la Autopista (ver Tabla 5.17), indican un contenido deasfalto promedio de 6.2%, con valores mximos de 9.0 y mnimos de 4.5%; lagradacin de los agregados ptreos (ver anexo 5) es muy variable, encontrndosezonas con granulometras densas y abiertas, que pueden ajustarse a las curvasrecomendadas de reciclaje (INV) pero no existe uniformidad en esa condicin.

Esto implica, que no es posible realizar un diseo de mezcla reciclada para los sectoresen que se propone utilizar esta tcnica, sino que esta labor debe llevarse a cabodurante la construccin para garantizar el mejor comportamiento del sistema.

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CONSORCIO

( consultora colombiana s.a.ingenieros consultores

9.2 PAVlMENTOS NUEVOS

A lo largo de la va se proyecta la construccin de pavimentos nuevos en zonas talescomo, los tramos en donde se requiere de la ampliacin de la calzada para la nuevaseccin transversal y en la construccin de los carriles rpidos, oriental y occidental, apartir de la calle 183 hacia el norte.

Para el diseo de estructuras de pavimento de los carriles centrales, se tomaron losresultados de los apiques se llev el siguiente procedimiento:

Zonificacin y/o definicin del perfil promedio y seleccin del suelo de subrsante,teniendo en cuenta el diseo geomtrico.

Determinacin de los parmetros de resistencia y mdulos de resiliencia en funcindel CBR, para el suelo de subrasante, as como para las capas granulares yasflticas.

Clculo de espesores estructuralmente compatibles en funcin del nmero de ejesequivalentes acumulados en el periodo de diseo, utilizando el mtodo MSHTOy mtodos racionales. -

I[~IESTUDIOS TECNICOS S.A.1964

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(J consultora colombiana s.a.ingenieros consultoresEstructural que es un valor abstracto que expresa la resistencia que requiere unapavimento construido sobre una subrasante con un mdulo MR.

La ecuacin utilizada para el diseo, derivada de la informacin obtenidaempricamente por la AASHO ROAD TEST en 1972, con algunas modificacionesluego de investigaciones adicionales, es la siguiente:

En donde:

WS.2::::Nmerode ejes equivalentes a 8.2 ton

ZR = Desviacin estndar normal.

So = Error estndar combinado de la prediccin de trnsito y de la prediccin decompprtamiento

M>SI '==Difermciaentre el Indice de Servicio Inicial (Pi) y el final (Pf).

MR = Mdulo Resiliente (psi).I

SN == NJero Estructural.

SN= al*D1+a2*D2*m2+a3*D3*m3/I

a, = Coeficiente correspondiente a la capa i~ /

\

Di = Espesor correspondiente a la capa i

mi = Coeficiente de drenaje de la capa i

Para realizar los clculos se empleo el programa Pavement Analysis Sofware (PAS), elcual sistematiza el mtodo de la AASTHO para el anlisis estructural de pavimentosrgidos y flexibles. El programa tiene un mdulo para el clculo del nmero de ejesequivalentes en el periodo de diseo; consta adems de mdulos para el diseo depavimento rigido y flexible y de comparacin entre los dos resultados. Las respectivasmemorias de calculo aparecen en el Anexo 3, de donde se desprenden las solucionesestructurales.

Para cada sector de diseo se establecieron una estructura promedio y comoparmetros de diseo, valores de CBR y Nmero de Ejes caractersticos. En lasiguiente tabla se presenta la modelacin para las diferentes zonas.

32

[EiJ1%4

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~ ingenieros consuttoresconsultora colombiana s.a.ESTUDIOS TECNICOS S.A.

Tabla 9.1

Modelacin de las Estructuras Existentes para Aplicar el Mtodo AASHTO

\

Pavimento Existente

Sector Comprende Carpeta Base Subbasc N 8.2 X 106 Perodo CBR

Asfaltica Granular Granular de Diseo diseocm cm cm aos

Tramo 1 - Paralela Oriental

l CalJe 80 a la CalJe 90 24 27 66 4.8 10 4.01

2 Calle 92 a la Calle 100 14 24 45 4.8 10 3.5

3 Calle 100 a la Calle 116 12 18 61 1l.8 10 4.0 '

4 Calle 116 a la Calle 127 14 21 57 1l.8 10 3.5

S Calle 127 a la Calle 134 10 19 43 13.1 10 3.0

6 Calle 134 a la Calle 149 16 26 46 6.9 10 3.0

7 Calle 149 a la Calle 170 13 33 43 6.9 10 3.0 .

8 Calle 170 a la Calle 183 15 28 32 29.2 10 3.0


9 Calle 80 a la Calle 90 13 17 73 11.2 10 3.2

10 Calle 92 a la Calle 100 13 24 32 11.2 10 3.5

11 Calle 100 a la Calle 116 11 29 28 l.8 10 3.0

12 Calle 116 a la Calle 127 12 15 30 1.8 10 3.2

13 Calle 127 a la Calle 134 14 40 29 4.3 10 3.0

14 Calle 134 a la Calle 149 20 25 21 6.5 10 3.0

15 Calle 149 a la Calle 170 14 35 46 6.5 10 2.3

16 Calle 170 a la Calle 183 14 30 50 17.4 10 3.3 .

Tramo 2 - Paralela Oriental

17 Calle 183 a abs. K13.5 30 23 28 71.1 10 2.8

18 Absc. K13.5 a K16 33 38 23 71.1 10 2.8


19 Calle 183 a abs. K14.5 35 30 22.5 28.0 10 3.0

20 Absc. K14.5 a K16 35 30 O 28.0 10 3.0Tramo 2 - Calzada rpida Oriental - - -- 71.1 10 3.0I(por construir)Tramo 2 - Calzada rpida - - - 28.0 10 3.0Occidental (por construir)

Nota: Las paralelas oriental y occidental del Tramo 1 sern rehabilitadas y tendrn ampliacionescon estructura nueva.

Las calzadas oriental y occidental existentes, coinciden en un 90% con el alineamiento de lasfuturas paralelas en el Tramo 11. Las calzadas rpidas se construirn sobre terreno natural ensu mayor parte.

33

!

11:4\ ESTUDIOS TECNICOS S.A.1964

CONSORCIO



Se variaron los espesores de las capas hasta obtener el Nmero Estructural (SN) detoda la estructura, requerido para los siguientes parmetros :

Coeficiente de Confiabilidad = 95%

Desviacin Estndar = 0.45

Indice de Servicialidad Inicial = 4.5

Indice de Servicialidad Final = 2.5

Los resultados obtenidos con el programa PAS, se incluyen en el Anexo 2, mientrasque los espesores y capas determinadas, se resumen en la Tabla 9.2.

I

9.3.2 _Mtodo Racional

Mtodo desarrollado por el Instituto de Vas de la Universidad del Cauca, basado enun Sistema Multicapa (de 2 a 6 capas), caracterizado principalmente por el espesor, elMdulo de Elasticidad y la Relacin de Poisson.

I

. "Para el uso de ste mtodo se tienen en cuenta tres parmetros que son constantes, losrual~~n: . .

Distancia entre ejes de llantas:

Nmero de capas:

12.5 cm

6.62 Kg/cm2

37.5 cm

Radio de Carga:

Presin de/Contacto:

Variable \I

El mdulo de elasticidad del suelo se hall con base a la capacidad de soporte delsuelo empleando la siguiente frmula:

E (Mpa) = k x CBR; en donde k se asumi igual a 100, con el fin de buscar lasemejanza con el mdulo resiliente empleado en los mtodos tradicionales.

Los mdulos de elasticidad para las capas granulares y de las capas asflticasexistentes, se determinaron mediante retroclculo, utilizando las mediciones radio decurvatura y deflexin caracterstica obtenidas mediante deflectometra en las calzadasexistentes.

Para el clculo de las admisibilidades, se hizo uso de las siguientes frmulas:

34


= o .007 E 3--------"-- ( Kg1 + 0.7 LagN

= 2.01 x 10 - 3 xN - O .1626 Ley; r

CONSORCIO(J

/ cm 2) Kenhoveryl)

de Fatiga

consultora colombiana s.a.

segn

ingeneros consultores

arman

Shell

Adems se tom como parmetro una carga equivalente de 8.2 Ton, para que lacomparacin realizada con el mtodo AASHTO fuera objetiva.

En la Tabla 9.2 se presentan los resultados obtenidos con el anlisis empleandomtodos racionales y en el Anexo de Memoria de Clculos, se incluyen los formatosarrojados por el programa DEP AV.

35

..

l1J1964


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10. TRATAMIENTO DE ZONAS ESPECIALES

De acuerdo con el diseo geomtrico, planimtrico y altimtrico, del alineamientonuevo de las cuatro calzadas de la va, se presentarn zonas particularmentecontroladas por el terreno actual y la disponibilidad de espacio para desarrollar laseccin transversal y la rasante, en las que se deben acometer obras especiales, paramantener la seccin transversal propuesta.

Los casos que se presentan son los siguientes:

Tramos sobre la zona de humedales

Entre las abscisas K13+ 100 al K15+000, aproximadamente, la autopista estarcruzando por la zona de humedales, en donde el diseo geomtrico plantea lanecesidad de constru: terraplenes altos para el control de las inundaciones,cimentados sobre los suelos blandos saturados que constituyen los humedales. Enestas zonas sedebe procurar, antes de colocar el terrapln, una superficie de apoyocompetente, con mnimo 10 ton/m' de capacidad portante, para evitar que 'seproduzcan grandes deformaciones que se reflejen en la calzada En el captulo 11, sedan las recomendaciones del caso para el tratamiento de estos tramos.

I Tramos con restriccin de espacio

/En los trames en donde existe restriccin de espacio para la construccin deterraplenes, sobre todo en el -separador central del Tramo II, se requiere de laconstruccin de una estructura para contener la banca de las calzadas; para estoscasos, se plantea la construccin de un muro en tierra reforzada con geotextil, cuyodiseo se presenta en la Figura 11.2 y las memorias de clculo se incluyen en el Anexo3. El diseo se realiz para una altura mxima de 4.5 m; para alturas menores se debencolocar las capas con la separacin y longitud correspondiente, hasta la alturarequerida, de manera que las capas de geotextil sean continuas longitudinalmente.

El muro estar cimentado sobre terreno mejorado, que garantice una capacidadportante admisible de por lo menos 10 ton/m- y para su construccin debe seguirse lasrecomendaciones dadas en el captulo 11.

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Tramos sobre canales existentes o muy cercanos a estos

En algunos sectores, el terrapln de la va se extiende hasta canales en tierra existentes,los cuales sern rediseados y relocalizados. El relleno que se coloque sobre zonas deantiguos canales, debe estar adecuado retirando el suelo reblandecido del fondo ycolocando material granular grueso, si es el caso, para facilitar la compactacin.

En el caso en que el terrapln quede en cercanas del canal, generando una altura derelleno considerable, se debe utilizar la tierra reforzada con geotextil, luego de adecuarla superficie de apoyo.

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11. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

11.1 ESTRUCTURA DE PAVIMENTOS EXISTENTES

La estructura de pavimento existente esta conformada en general por capas granularesde base y subbase y capas asflticas de base y rodadura, construidas sobre subrasantesde suelos arcillosos o limosos, propios de los depsitos de lacustres que conforman elsubsuelo en el norte de Bogot. El alineamiento pasa entre las abscisas K13+ 100 alKI5+000, aproximadamente, por una zona de antiguos humedales en donde sepresume, se encontrarn suelos de consistencia muy blanda, fangosos y orgnicos, conespesores del orden de 4 m, como se detect en los apiques localizados en esta zona yen exploraciones realizadas por la Consultoria Colombiana S.A en la zona para otrosproyectos. En algunos tramos, se detectaron rellenos de materiales granulares gruesos,colocados como medida constructiva para facilitar la compactacin sobre estos suelos.

Los espesores de capas son variables a lo largo de la Autopista Norte, encontrndosecapas asflticas del orden de 35 cm (entre la calle 80 y la 92 y en el Tramo TI) y de 10cm en otros sectores. Las capas granulares de base presentan espesores del orden de


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11.3 ESTRATEGIAS DE INTERVENCIN

De acuerdo con los resultados del estudio, expresados grficamente en los Esquemasde Seguimiento y en los valores de lndice de Estado e lndice de Deterioro, se hacenecesaria la intervencin en el tramo comprendido entre la calle 80 y la calle 183, endonde los valores determinados superan los admisibles.

El tramo comprendido entre la calle 183 y la calle 230, presenta condiciones de'funcionabilidad adecuadas, ya que se presentan solo daos locales mientras que lasdems variables de calificacin de la va, se encuentran dentro de los rangosadmisibles.

11.4 SOLUCIONES ESTRUCTURALES RECOMENDADAS

Con base en los parmetros de trnsito, capacidad de la subrasante y capacidad .estructural del pavimento existente, se realizaron los diseos de espesores refuerzo y __o .,capas recicladas para cada uno de los tramos que constituyen la sectorizacin de la :~. 'Para el tramo I, la adecuacin de los pavimentos existentes, implican la rehabilitacinmediante reciclaje y recarpeteo y en algunos tramos reconstruccin. En el presenteestudio no se incluye un diseo de reciclaje ya que se considera que ste debe hacersedurante la construccin, teniendo en cuenta que las caractersticas de las mezclas encuanto a contenido de asfalto y gradacin de agregados, as como los espesores; son

\ muy variables y no se ajustan a una zonificacin prctica. ~

Las caractersticas que presentan actualmente los carriles rpidos del tramo Il, deacuerdo con la investigacin realizada, arrojaron como resultado del diseo para unperiodo de 10 aos a partir del ao 2000, el refuerzo del pavimento con una sobrecarpeta asfltica, luego de realizar reparaciones locales con reparcheo.

En la Tabla 10.1, se presentan los espesores y tipos de capas recomendados.

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(~IESTUDIOS TECNICOS S.A.1964

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(J consultora colombiana s.a.ingenieros consultores11.5 TRATAMIENTO DE ZONAS ESPECIALES

11.5.1 Tramos Sobre la Zona de Humedales

Entre las abscisas K13+100 al K 15+000, aproximadamente, la autopista estarcruzando por la zona de humedales, en donde el diseo geomtrico plantea lanecesidad' de construir terraplenes altos, cimentados sobre los suelos fangosos queconstituyen los humedales. En estas zonas se debe retirar la materia vegetal y colocarmaterial granular grueso (rajn), hasta lograr una superficie sobre la cual se puedacompactar los materiales de relleno. En promedio este espesor puede llegar a ser de 1metro. En la Figura 11.1, se muestra un esquema de las recomendaciones dadas.

11.5.2 Rellenos y Cortes en General

Los cortes que se presentarn, derivados del diseo geomtrico de la va, son de pocaaltura, tanto en terreno natural como en pavimento existente. Las excavaciones que serealicen en terreno natural, deben hacerse con un talud 1:1 y se debe proteger lasuperficie expuesta 'con cobertura vegetal.

En donde las condiciones de espacio lo permitan, los rellenos se extendern con untalud 2H.1V. En caso de estar' colocados sobre relleno natural, debe eliminarse lacobertura vegetal yutilizar material granular grueso para facilitar la compactacin.

IEn algunos sectores, el terrapln de la va se extiende hasta canales en tierra existentes,los cuales sern rediseados y/o relocalizados. El relleno que se coloque sobre zonasde antiguos canales, debe/estar adecuado retirando el suelo reblandecido del fondo ycolocando material granular grueso, si es' el caso, para facilitar la compactacin del

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terrap en.

11.5.3 Construccin de Muros en Tierra Reforzada

En los tramos en donde se generen alturas de terrapln superiores a 2 m y que ademsexista restriccin de espacio para desarrollar un talud adecuado por la presencia dezonas de reserva o cercana a canales, se debe utilizar tierra reforzada con geotextil,para conformar un muro de contencin que, por consiguiente, ocupa menos espacio.

El muro estar apoyado en terreno estable, tratado mediante la colocacin de materialgranular grueso (rajn) y material seleccionado y debe empotrarse en el terreno hastauna profundidad de 0.3 m, para proporcionar mayor resistencia al deslizamiento.

El geotextil debe ser tejido o no tejido de fibra continua, con una resistencia mnimadeterminada por el ensayo ASTM 4236 de 40 KN/m. El material reforzado y el relleno

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detrs del muro debe ser seleccionado (tipo B-400), compactado a una densidadmayor o igual al 95% de la obtenida en el ensayo de Proctor Modificado para elmismo material.

Las capas de geotextil deben colocarse con las longitudes indicadas en el diseo, conun traslapo longitudinal de 0.4 m, garantizando su continuidad en el sentido-longitudinal del muro.

El muro debe contar con un sistema de drenaje consistente en una capa drenante en laparte posterior, conformada por material granular envuelto en geotextil no tejido o ungeodrn, con una tubera de 4", ranurada, para captacin y evacuacin. Ell sistema secomplementar con la colocacin de una capa filtrante en la parte ms baja del muro,consistente en material granular o un geocompuesto de malla y geotextil; adems se Icolocarn lloraderos en el cuerpo del muro.

Finalmente, se debe recubrir la cara expuesta del muro para proteger el geotextil laradiacin solar y de daos por agentes mecnicos externos, mediante vegetacin o conconcreto lanzado.

En la Figura 11.2, se presenta el esquema del muro en tierra reforzada para una altura ---;de 4.5 rn. Se deben seguirlas indicaciones de espaciamiento vertical y longitudes decapas de geotextil.

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