Capítulo Xi - Tránsito

CAPTULO XI

TRNSITO

1. INTRODUCCIN

DEFINICIN: Se conoce como tal, al conjunto devehculos que circulan por una obra vial y los cualesproducen la mayor parte de los esfuerzos a que va aestar sometida la estructura de la misma.

El volumen y dimensiones de los vehculos condicionanel diseo geomtrico. El nmero, peso y distribucinde los ejes de esos vehculos son factoresdeterminantes en la estructura del pavimento.

Debido al movimiento de las cargas que actan sobre laestructura de un pavimento, cualquier punto de estese encuentra sometido a la aplicacin de undeterminado nmero de esfuerzos durante toda suvida.

2. DEFINICIONES Y NOMENCLATURA

VEHCULO LIVIANO. Son aquellos de menos de 5 toneladas:automviles, camionetas, etc.

VEHCULO COMERCIAL. Son aquellos de ms de 5 toneladas decapacidad: camiones, buses, remolques, etc.

CAMIN RGIDO. Destinado al transporte de carga con capacidadsuperior a 2 ton y que soporta sobre sus ejes nicamente el pesotransportado por si mismos.

TRACTO CAMIN. Destinado a arrastrar un semi - remolquesoportando parte de su peso y equipado con un acople adecuadopara tal fin.

SEMI REMOLQUE. Vehculo no motorizado con capacidadsuperior a 2 ton, destinado a ser halado por un tracto caminsobre el cual se apoya y transmite parte de su peso a los ejes deeste ltimo.

REMOLQUE. Vehculo no motorizado con capacidad superior a 2ton, destinado a ser halado por un camin, sin que transmitacarga a los ejes de este ltimo.

2. DEFINICIONES Y NOMENCLATURA

CAMIN ARTICULADO. Conjunto integrado por un tracto camin y un semi remolqueo por un camin y un remolque que transitan acoplados.

EJE SIMPLE. Ensamble de 2 o 4 llantas unidas entre s por una lnea de rotacin.

EJE TNDEM. Eje conformado por dos lneas de rotacin, cuya separacin sea mayorde 1.0 m y menor de 1.6 m, que estn articulados por un dispositivo comn queincluya un sistema efectivo de compensacin para las cargas transmitidas a cada unade ellas.

EJE TRIDEM. Eje conformado por tres lneas de rotacin articuladas por un dispositivocomn que incluye un sistema efectivo de compensacin para las cargastransmitidas a cada una de ellas y cuya separacin entre las lneas de rotacinexternas del grupo se encuentre entre 2 y 3.2 m.

EJE EQUIVALENTE. Es aquel que reemplaza al sistema de ejes produciendo el mismoefecto.

La configuracin del vehculo se define identificando en su orden: el camin rgido o eltracto camin con la letra C, el semi remolque con la letra S, y el remolque con laletra R y especificando a continuacin de cada letra el nmero de lneas de rotacinde la unidad vehicular correspondiente.

3. CARGA MXIMA LEGAL

Peso mximo total veh. Peso mximo ejes

C2 16 ton

Ejes simples llanta

doble

11000

kgC3 28 ton

C4 36 ton

C2 S1 27 ton

C2 S2 32 ton

Ejes Tndem llanta

doble

22000

kgC3 S1 29 ton

C3 S2 48 ton

C3 S3 52 ton

R2 16 ton

Ejes Trdem llanta

doble

24000

kgC2 R2 31 ton

C3 R2 44 ton

C4 R2 48 ton

4. Cargas equivalentes

Factor de equivalencia

Fd = (carga por eje / carga eje referencia)n

Eje simple de llanta

simple

(carga por eje / 6.6 ton)4

Eje simple de llanta

doble

(carga por eje / 8.2 ton)4

Eje tndem de llanta

doble

(carga por eje / 15 ton)4

Eje trdem de llanta

doble

(carga por eje / 23 ton)4

Factores de dao

FACTORES DE DAO PARA VEHCULOS CARGADOS

TIPO DE VEHCULO FACTOR DAO

C2P

C2G

C3

C2 S1

C4

C3 S1

C2 S2

C3 S2

C3 S3

BUS P 600

BUS P 900

BUSETA

1,14

3,44

3,76

3,37

6,73

2,22

3,42

4,40

4,72

0,40

1,00

0,05

5. EFECTO DE LAS CARGAS SOBRE LOS PAVIMENTOS ASFLTICOS

Las cargas mviles del trnsito producen en el pavimento y suelode apoyo deformaciones elsticas y plsticas cuyas magnitudesdependen tanto del peso como de la frecuencia de suaplicacin.

Mientras que un vehculo liviano transmite al pavimento unacarga por eje de 0,7 ton, el eje simple de un vehculo pesadoalcanza 11 ton (16 veces ms). De acuerdo con las conclusionesdel ensayo AASHTO, su efecto destructivo sobre la estructura es60000 veces mayor.

El crecimiento exponencial del efecto destructivo de las cargasda una idea de las consecuencias que pueden tener lassobrecargas.

El deterioro de los pavimentos no ocurre bajo la aplicacin deuna sola carga, es la aplicacin repetida de ellas la que vaacumulando efectos hasta producir la falla de la estructura.

6. FACTOR CAMIN

Se entiende por Factor Camin el nmero por el cual debemultiplicarse cualquier cantidad de vehculos comercialespara convertirlos a ejes equivalentes de 8.2 toneladas.

El factor camin se calcula con los resultados obtenidos deun estudio de pesaje de vehculos o utilizando el factordao recomendado por la universidad del Cauca.

EJEMPLO. Determinar el FC de un tramo de carretera cuyoTPDS es de 1478 veh/da, de los cuales el 68% sonautomviles, el 4% buses y el 28% camiones distribuidosas: 25% C2P; 21% C3; 30% C4; 15% C5; 9% > C5.

FCC = (25x1.14 + 21x3.76 + 30x6.73 + 15x4.40 + 9x4.72) / 100

FCC = 4.18

FCVC = (4X0.4 + 28X4.18) / (4 + 28) = 3.70

7. CLASES DE TRNSITO

Ejes de 8.2 ton

por da

0 675 675 1350 1350 2800 2800 - 5800

Clase trnsito T4 T3 T2 T1

P.D.

Construccin

10 12 14 16

P.D.

rehabilitacin

8 10 12

7. CLASES DE TRNSITO

L definicin de las clases (INGEROUTE 1982), se hahecho a partir de la influencia del nmero derepeticiones de carga para producir un determinadonivel de fatiga de los materiales.

T4 corresponde la posibilidad de construir vasdestapadas con base granular y TS.

T3, vas con base granular y TS al momento de suconstruccin.

A partir de T2 se necesita capa de rodadura en CAdesde la puesta en servicio.

7.1. CLASES DE TRNSITO VAS CON BAJOS VOLMENES

Para el diseo de PA en vascon bajos volmenes, eltrnsito se clasifica en tresclases en funcin del TPD devehculos pesados previstosdurante el ao inicial deservicio del pavimento, elcual debe ser afectado por elfactor carril, segn el anchode la va.

Clase

de

trnsito

TPD

VC/da

Habitantes

servidos

T1 1 10 500

T2 11 25 2000

T3 26 - 50 10000

DETERMINACIN DEL FACTOR CAMIN

CARGA POR

EJE

NMERO DE EJES EJES

TOTALES

F. DE E. EJES 8.2

TON.BUSES C2 C3 C2 S2

EJES SIMPLES

< 4 120 491 1 612 0.0035 2.17

4 5 23 38 1 2 64 0.0907 5.80

5 6 17 55 72 0.2024 14.57

6 7 8 38 46 0.3948 18.16

7 8 4 53 57 0.6998 39.89

8 9 53 53 1.1546 61.19

9 10 58 58 1.8015 104.49

10 11 91 1 92 2.6884 247.34

11 12 64 64 3.8684 247.58

12 13 54 1 55 5.3999 296.99

13 14 31 31 7.3465 227.74

14 15 13 1 14 9.7772 136.88

15 16 4 4 12.7665 51.07

16 17 1 1 16.3938 16.39

TOTAL 172 1044 1 6 1223 1470.27

EJES TANDEM

17 18 1 1 1.8526 1.85

19 20 1 1 2.8561 2.86

24 - 25 1 1 2 7.1170 14.23

TOTAL 3 4 18.94

TOTAL VP 86 522 1 3 612 1489.21 2.43

8. CONTEO DEL TRNSITO

EJEMPLO VA CON BAJOS VOLMENES. Va en lasvecindades de un poblado donde hay un da demercado y temporada bajo nivel agrcola 8 meses y lade cosecha 4. Se hicieron conteos de 16 horas.

Para la temporada de bajo nivel:

Da de mercado: 80 VC; da corriente: 34 VC.

Para la temporada de cosecha:

Da de mercado:105 VC; da corriente: 61 VC

TPDTBN = 80 (1/7) + 34 (6/7) = 41 VC/da

TPDTC = 105 (1/7) + 61 (6/7) = 67 VC/da

TPDA = 41 (8/12) + 67 (4/12) = 50 VC/da

9. PROYECCIN DEL TRNSITO

El trnsito promedio diario inicial (TPDO) para el diseo es igual a la suma deltrnsito normalmente existente, el atrado y el generado.

9.1. Factor de proyeccin del trnsito. Es el factor por el cual se debemultiplicar el TPDo para obtener el trnsito que va a operar en el perodo dediseo.

TD = TPDO (1+i)n

TD = TPDo ((1+i)n 1) / n*i

9.2. Factor direccional y por carril de vehculos comerciales: Fd y Fca. Fd sedetermina mediante estudios de trnsito. Generalmente se adopta 50%. Fcaes funcin del nmero de carriles en cada sentido y se recomienda elcriterio de AASHTO.

Carriles en cada direccin Fca

1

2

3

1,00

0,90

0,75

9.3. PROYECCIN DEL TRNSITO

NIVEL 1Proyectar el nmero de ejes equivalentes acumulados en el perodo de

diseo en el carril de diseo como simple expansin del nmero de ejesequivalentes en el ao base, mediante frmulas simples.

N = TPDO x A/100 x B/100 x {((1+i)n 1)/Ln(1+i)} x FC*365

N: nmero acumulado de ejes de 8.2 t en el CD en el PD.

TPDo: Trnsito promedio diario inicial.

A: porcentaje de vehculos comerciales.

B: % de vehculos comerciales que emplean el carril de diseo.

n: nmero de aos para los cuales se encuentra proyectado eldiseo.

i: tasa de crecimiento anual vehculos comerciales.

FC: factor dao o factor camin global para el ao inicial del proyecto.

NIVEL 2

Pronosticar el nmero acumulado de ejes equivalentes en el CDen el PD, a partir de la extrapolacin de una serie histrica delnmero de ejes equivalentes que se presentaron en cada unode los aos que conforman dicha serie.

Establecer la serie histrica del TPDS en los diez ltimos aos.

Convertir el TPDS observado cada ao a N durante ese ao enel carril de diseo.

Nao i = TPDSi x A/100 x B/100 x 365 x Fcao i Con base en la informacin de Nao i, establecer modelos de

regresin (lineal, exponencial, etc.).

Definir el modelo de crecimiento del trnsito factible.

Estimar el trnsito futuro en cada uno de los aos del PD conbase en el modelo seleccionado.

Clculo del nmero acumulado de ejes de 8.2 t en el CD en elPD (N).

9.3.1. Ejemplo Nivel 1

DatosPerodo de diseo: 10 aos; TPDS: 300 veh/da; composicin del trnsito: 55%

autos, 12% buses, 33% camiones (50% C2P, 25% C2G, 20% C3, 4% C5, 1%C6); Fd : 60%; Fca: 1; trnsito atrado: 20%; trnsito generado: 30% (trnsitonormal); trnsito durante la construccin: (9 C3 y 6 C3S2 por da, FD: 4.02);crecimiento anual del trnsito durante la construccin: 6%; crecimientonormal del trnsito durante PD: 5%.

Clculos Nmero de ejes equivalentes existentes en ao base:

No = (Ni + Na + Ng) x Fd x Fca + Nc Clculo de Ni, Se asume perodo de construccin 2 aos.

TDi = 300 x 365 x (1.06)2 = 123,034

FCvc = (0.12x1 + 0.33 (0.5x1.14 + 0.25x3.44 + 0.20x3.76 + 0.04x4.4 + 0.01x4.72))/0.45

FCvc = 2.03Ni = 123,034 x 0.45 x 2.03 = 112,418 ejes equivalentes / ao

Na = 0.20 x 112,418 = 22,484 ejes equivalentes aoNg = 0.30 x 112,418 = 33,725

Nc = 15 x 365 x 4.02 x 2 = 44,019No = (112,418 + 22,484 + 33,725) x 0.60 x 1 + 44,019 = 145,195 EE/ao


Proyeccin del trnsito durante el PD.

N = (No Nc) x {((1+i)n 1)/Ln(1+i)} + Nc

N = (145,195 44,019) x ((1.0510 1)/ln 1.05) + 44,019

N = 1,348,156 ejes equivalentes

Confiabilidad de la estimacin del trnsito

Log N = Log N + Zr x SoDonde Zr es el nmero de veces que se toma la desviacin estndar en

la distribucin normal para un determinado nivel de confianza y So esel error debido al trnsito y que se asume igual a 0.05 porrecomendacin de la AASHTO.

N = 100.05Zr x N

Para una confiabilidad del 90%, Zr = 1.282 (tabla distribucin normal)

N = 1.159 x 1,348,156 = 1,562,572


Informacin general de la serie histrica del trnsito

Ao TPDS % A % B % C

Distribucin % camiones

C2P C2G C3 C5 C6

1985 1686 63 10 27 23 53 13 9 2

1986 1864 72 9 19 23 53 13 9 2

1987 1830 63 9 28 23 53 13 9 2

1988 1656 61 11 28 23 53 13 9 2

1989 1716 63 11 26 23 53 13 9 2

1990 1905 65 10 25 24 50 13 10 3

1991 1864 64 11 25 26 45 14 10 5

1992 2100 65 9 26 20 53 14 8 6

1993 2268 63 11 26 20 53 14 8 6

1994 2390 66 9 25 29 43 14 7 7

1995 2554 67 6 27 20 52 14 7 7


Clculo del trnsito equivalente de cada ao.

Ni = TPDSi x {(% BxFCB + % C (% C2PxFCC2P + + % C6xFCC6)/100)}/100

N1985 = 1686 {10x0.4 + 27(23x1.14 + + 2x4.72)/100}/100

N1985 = 1461

Ao TED Ao TED

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1461

1152

1635

1493

1442

1534

1991

1992

1993

1994

1995

1501

1802

1965

1862

2253


Anlisis de regresin para encontrar el mejor modelo de proyeccin.Y = 1183.4 + (ao 1984)

Estimacin del trnsito equivalente diario en cada ao para el perodoobservado, utilizando la ecuacin del modelo.

Comparacin del TE estimado y el TO, clculo de diferencias al cuadrado ysu sumatoria.

Clculo del error estndar del modelo de proyeccin para el perodo de laserie histrica

= ( (TEE TEO)2 / (n 2))1/2

= (266,449 / 9)1/2 = 172.06 Determinar el valor promedio de los aos de la serie

Xp = (1985 + 1995) / 2 = 1990 Calcular la diferencia entre cada ao de la serie y el ao promedio y

posteriormente calcular la sumatoria de estas diferencias elevadas alcuadrado.

(Xi Xp)2 = 110

Calcular el error de pronstico del nmero de ejes equivalentes para cadaao del perodo de proyeccin.

pronstico i = x ((Xi Xp)2 / 110 + 1/n)1/2

Comparacin de trnsitos equivalentes diarios

Ao TEO TEE TEE TEO (TEE TEO)2

1985 1461 1260 -201 40401

1986 1152 1337 185 34225

1987 1635 1414 -221 48841

1988 1493 1491 -2 4

1989 1442 1568 126 15876

1990 1534 1645 111 12321

1991 1501 1722 221 48841

1992 1802 1799 -3 9

1993 1965 1876 -89 7921

1994 1862 1953 -91 8281

1995 2253 2030 -223 49729

SUMA DIFERENCIAS AL CUADRADO 266,449


pronstico 99 = 172.06 x ((1999 1990)2 /110 + 1/11)1/2

pronstico 99 = 156.5

Definir el nivel de confianza para estimar el trnsito yseleccionar Zr; para 95% Zr = 1.645

Definir el lmite superior del TE para cada ao de proyeccin.

LSi = TEEi + pronstico i x Zr El valor de N ser igual a la sumatoria de los valores anteriores

multiplicados por 365 y por los correspondientes factores dedistribucin direccional y por carril.

N = 49,970 x 365 x 0.5 x 1.0 = 9,086,675 EE

El valor de N con un nivel de confianza del 95% es

N =9.1 x 106 ejes de 8.2 toneladas

Resumen clculo TEN con nivel de confianza

Ao TEE pronstico i Zr Error proyectado LSi

1999 2338 156.5 1.65 258 2596

2000 2415 172.1 1.65 284 2699

2001 1492 187.8 1.65 310 2802

2002 1569 203.6 1.65 336 2905

2003 2646 219.5 1.65 362 3008

2004 2723 235.5 1.65 389 3112

2005 2800 251.5 1.65 415 3215

2006 2877 267.6 1.65 441 3319

2007 2954 283.7 1.65 468 3422

2008 3031 299.8 1.65 495 3526

2009 3108 316.0 1.65 521 3630

2010 3185 332.2 1.65 548 3733

2011 3262 348.4 1.65 575 3837

2012 3339 364.6 1.65 602 3941

2013 346 380.9 1.65 628 4045

Sumatoria trnsito equivalente diario en el PD 49,790

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