MUNICIPALIDAD METROPOLITANA DE LIMA

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Proyecto: Proyecta

PASO INFERIOR INTERSECCIN AVENIDAS 28 DE JULIO-AREQUIPA

Objeto: Emite

DISEO DE PAVIMENTOS Leonardo Pedro Lorenzo

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VB 08/04/2015

REV. RESP. TC. / EMITE FECHA REV. RESP. TC. / EMITE FECHA 118-ET-PI28-01-03

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EMITE CLIENTE

CONSORCIO GEOMETRICA OAS

CONTROL DE LA EJECUCIN

Actividad Nombre Revisin / Categora

Actividad EL Elaboracin

V1 Verificacin de 1 nivel V2 Verificacin de 2 nivel

AP Aprobacin

Control de las revisiones

Revisin Revisin Revisin

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NDICE

1 CONSIDERACIONES GENERALES ........................................................................ 42 ESTUDIOS GEOTCNICOS Y DEFINICIN DE SOPORTE DE LA

SUBRASANTE .......................................................................................................... 53 TRFICO ................................................................................................................... 64 DIMENSIONAMIENTO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO ............................ 8

4.1 Nmero Estructural del Pavimento DEL TNEL ............................................................................. 104.1.1 Tramo de Tnel sobre losa inferior ............................................................................................. 104.1.2 Tramo de tnel sin losa inferior .................................................................................................. 105 ESPECIFICACIONES DE LA EJECUCIN ............................................................ 12

5.1 Especificaciones generales ............................................................................................................ 125.2 Deflexiones de Campo para ejecucin de las Camadas ................................................................. 12

6 PAVIMENTOS EXISTENTES ................................................................................ 15

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1 CONSIDERACIONES GENERALES

El presente informe tiene como objetivo la presentacin de la memoria de clculo y los criterios adoptados para la definicin de la estructura de pavimento flexible del Proyecto Paso Inferior en la Av. 28 de Julio en la ciudad de Lima. El diseo de pavimentos descrito a continuacin se ha basado en el mtodo de la American Association of State Highways and Transportation Officials AASHTO, en su versin del ao 1993. El paso inferior que se proyecta ha sido dimensionado en Y, para una velocidad de diseo de 50 km/h, con una seccin variable, en funcin de la avenida en la que se ubique. Tendr doble sentido en la Avenida Garcilaso de la Vega, bifurcndose en dos pasos inferiores, de doble sentido en la Avenida Arequipa y nico sentido en la Av. Repblica de Chile. Las caractersticas del paso inferior son las siguientes:

Longitud tnel Eje Garcilaso de la Vega-Arequipa: 103.3 m Eje Garcilaso de la VegaRep. Chile: 85.4 m

Total: 188.7 m

Longitud rampas

Rampa Norte: 150 m Rampa Sur 1 (Rep. Chile): 109 m Rampa Sur 2 (Arequipa): 126.7 m

Total: 385.7 m

Ancho del tnel y Rampas

Norte: 15.0 m Sur 1 (Rep. Chile): 7.8 m Sur 2 (Arequipa): 15.0 m

Pendiente rampas de acceso

Norte: 8.0 % Sur 1 (Rep. Chile): 6.908 % Sur 2 (Arequipa): 7.0 %

El proyecto contempla la pavimentacin del paso inferior, la conexin del paso inferior con las vas existentes as como un recapeo de las vas existentes que se encuentran en el mbito de actuacin del proyecto.

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2 ESTUDIOS GEOTCNICOS Y DEFINICIN DE SOPORTE DE LA SUBRASANTE

De acuerdo con los ensayos de anlisis granulomtrico realizado en la Plaza Blgica, se verific la existencia de un subsuelo constituido por suelos arenosos en los primeros 2 m y con poca cohesin. Por ello, preliminalmente y hasta que se realicen ms calicatas y ensayos de CBR, se adoptar un CBR mnimo de proyecto del 6% para el dimensionamiento del pavimento en los emboques del tnel y en los tramos de calle que se deben de ejecutar con pavimento nuevo. En el mtodo de AASHTO 1993, el mdulo de resiliencia reemplaza al CBR como variables para caracterizar la subrasante, subbase y base. El mdulo de resiliencia es una medida de la propiedad elstica de los suelos que reconoce a su vez las caractersticas no lineales de su comportamiento. Sin embargo la gua ASSHTO reconoce que muchas agencias no poseen los equipos para determinar el MR. Para nuestro caso, se emplear la relacin CBR-MR recomendada por la Gua de Diseo de Pavimentos Emprico - Mecanstico (MEPDG), publicada por AASHTO en julio del 2008 y acogida por el MTC en el Manual de Carreteras Suelos, Geologa, Geotecnia y Pavimentos.

MR(psi)=2555xCBR0.64

MEPDG Gua AASHTO 2008

Manual de Carreteras Suelos, Geologa, Geotecnia y Pavimentos del MTC

Va

CBR MR(psi)

Avenida Garcilaso de la Vega, Repblica de Chile y Arequipa

6% 8 042

Es importante resaltar que todos los rellenos de material inadecuado existente, debe ser restituido por material competente y caractersticas de CBR min > 6%, destacando que la compactacin de este material deber ser realizada al 95% de la densidad seca mxima obtenida en el Ensayo Prctor. Este material tambin deber cumplir con lo estipulado en las especificaciones tcnicas.

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3 TRFICO Del estudio de trfico, se obtiene un nmero equivalente de operaciones de eje simple tipo de 18000lb para el segmento en cuestin. El ao horizonte de proyecto considerado es de 10 aos, considerando como ao de apertura al trfico 2016. La tasa de crecimiento considerada es del 3% a.a. Los volmenes de trfico aqu mencionados corresponden al estudio efectuado en la Interseccin de la Avenida 28 de Julio con las avenidas Arequipa, Repblica de Chile y Garcilaso de la Vega. Es importante destacar, que por el paso inferior no se permitir el paso de vehculos pesados, a excepcin de los mnibus y transporte pblico. Los datos suministrados se refieren a la hora punta de la maana o la tarde (siempre se considera el valor mximo) registrados en los conteos realizados en 2015. La composicin del trfico comercial aplicada fue la siguiente:

Categora Porcentaje3RD 100%

TOTAL 100%

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EVOLUCIN DEL VDMA

ANO ONIBUS

CAMIONES TOTAL

C2 C3 2S2 2S3 3S3 2015 818 0 0 0 0 0 818 2016 843 0 0 0 0 0 843 2017 868 0 0 0 0 0 868 2018 894 0 0 0 0 0 894 2019 921 0 0 0 0 0 921 2020 948 0 0 0 0 0 948 2021 977 0 0 0 0 0 977 2022 1006 0 0 0 0 0 1006 2023 1036 0 0 0 0 0 1036 2024 1067 0 0 0 0 0 1067 2025 1099 0 0 0 0 0 1099

TRFICO OMNIBUS

CAMIONES

TOTAL C2 C3 2S2 2S3 3S3

TOTAL 10 AOS 3,53E+06 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 3,53E+06

FV AASHTO 0,71 0,11 0,55 3,14 3,32 1,9 -

W18 2,50E+06 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 2,50E+06

W18 PROYECTO

2,50E+06

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4 DIMENSIONAMIENTO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO

Adems de los valores soporte de la subrasante (CBR) y el trfico (W18) el mtodo de la AASHTO 1993, tambin recomienda los siguientes parmetros:

ndicedeservicialidadinicial,queexpresalacondicindeservicialidaddelpavimentodespusdesuconstruccinydependede lacalidadde laconstruccin.EnestediseoseadoptaPSIi=4,0

ndice de servicialidad final, que indica el nivel de servicioms bajo que se puede admitir,hastasernecesarialaintervencinenelpavimento.

SeadoptaPSIt=2,5 Niveldeconfiabilidad.ElmanualdelaAASHTO1993establecelosnivelesdeconfiabilidaddel

proyecto de acuerdo con la importancia de la va que va a ser construida. Resumiendo lastablas2.2y4.1delagua,seobtiene:

VIAS URBANAS VIAS RURALES

FREEWAYS 85 - 99,9 80 - 99,9

VIAS ARTERIAIS 80 - 99 75 - 95

VIAS COLETORAS 80 - 95 75 - 95

VIAS LOCAIS 50 - 80 50 - 80

NIVEL DE CONFIABILIDADCLASSIFICACIN FUNCIONAL

TABLA 2.2 - AASHTO 93

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TABELA4.1AASHTO93

CONFIABILIDADE(%) COEFICIENTEZR50 0.00060 0.25370 0.52475 0.67480 0.84185 1.03790 1.28291 1.34092 1.40593 1.47694 1.55595 1.64596 1.75197 1.88198 2.05499 2.32799,9 3.09099,99 3.750

Coeficiente de Drenaje. Este coeficiente es considerado en la formulacin del nmeroestructuraldelpavimento.Abajoseresumelatabla2.4delmanualdelaAASHTO1993.

< 1% 1 A 5% 5 A 25% > 25%

EXCELLENTE 1.40 - 1.35 1.35 - 1.30 1.30 - 1.20 1.20

BUENA 1.35 - 1.25 1.25 - 1.15 1.15 - 1.00 1.00

REGULAR 1.25 - 1.15 1.15 - 1.05 1.00 - 0.80 0.80

POBRE 1.15 - 1.05 1.05 - 0.80 0.80 - 0.60 0.60

MUY POBRE 1.05 - 0.95 0.95 - 0.75 0.75 - 0.40 0.40

TABLA 2.4

CALIDAD DEL DRENAJE DEL PAVIMENTO

PERCENTAJE DE TIEMPO EM EL QUE EL PAVIMENTO ESTA EXPUESTO A NIVELES DE HUMEDAD PROXIMOS A LA

SATURACIN

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4.1 NMERO ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO DEL TNEL El pavimento del tnel se ejecutar de la siguiente forma:

- En aquellos tramos (tnel y rampas) donde el tnel tenga losa inferior de concreto, se ejecutar una capa de pavimento asfltico sobre la losa.

- A la salida de los tneles, donde no exista losa inferior de concreto, se ejecutar la estructura completa de pavimento definida posteriormente.

- Entre los dos tramos, se dispondr una losa de transicin para que el paso entre dos rigideces

de pavimento tan diferentes, sea gradual.

4.1.1 Tramo de Tnel sobre losa inferior En aquellos tramos donde el paso inferior disponga de losa de concreto inferior, para el revestimento del tnel, ser adoptado un pavimento asfltico de acuerdo con las especificaciones EG 2013 (MTC/DGC), captulo 4, con un espesor mnimo de 7,5 cm y una franja granulomtrica MAC 2. Entre la losa y el revestimiento asfltico ser necesaria la ejecucin de una capa de pintura de ligante (riego de adherencia). La siguiente figura ilustra la estructura a ser ejecutada.

o 4.1.2 Emboques del tnel y viales sin losa inferior En la conexin de las rampas del tnel con las vas existentes y en el carril adicional que se debe construir en la Av. 28 de Julio, se dispondrn las capas estructurales de pavimento que a continuacin se definen:

Revestimiento de pavimento asfaltico en caliente, de acuerdo con las especificaciones EG 2013 (MTC/DGC), captulo 4, constituido por una capa de 8 cm (capa de rodadura, franja granulomtrica MAC 2)

Base y Subbase granular de grava, de acuerdo con las especificaciones EG 2013 (MTC/DGC), captulo 4, seccin 403, con un espesor de 20 cm en cada capa, con graduacin B.

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Refuerzo de la subrasante con espesor de 15 cm, en grava arenosa con CBR 40%. Considerando la estructura descrita arriba y los coeficientes estructurales recomendados por el manual AASHTO 1993, se obtiene el siguiente nmero estructural (SN): SN = a1D1 + a2D2m2 + a3D3m3 Siendo: a1, a2, a3 Coeficientes estructurales de revestimiento asfaltico, de la base y de la subbase, que fueron los empleados en la Versin del Mtodo de Diseo AASTHO-1993; D1, D2, D3 Espesor de las capas en pulgadas; m2, m3 Coeficientes de drenaje, de acuerdo a la tabla 2.4 de la Aashto. El cuadro mostrado a continuacin expone los clculos para la obtencin del nmero estructural (SN):

NMEROESTRUTURAL(SN)

CAPA Di (pol) ai mi SNi PAVIMENTOASFALTICOEMCALIENTE 3,15 0,44 1,39BASEGRANULARDEGRAVACBR80% 7,87 0,14 1 1,10SUBBASEGRANULARDEGRAVACBR40% 7,87 0,14 1 1,10CAPADEREFUERZOESTRUCTURALGRAVAARENOSACBR40% 5,91 0,08 1 0,47

SN= 4,06

Haciendo uso de la ecuacin del Manual de la AASHTO 1993 mostrada a continuacin, obtiene un nmero equivalente de operaciones de eje simple tipo:

07,8log32,2

1109440,0

5,12,4log

20,01log36,9log 1019,5

10

101810

RoR M

SN

PSI

SNSZW

Siendo los valores implicados:

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Parmetro Descripcin Valor SN Nmero estructural 4,06

Zr Nivel de confiabilidad -1,037

S0 Desvo estndar de la previsin de trfico 0,45

MR Mdulo de elasticidad (psi) 8042

PSI Prdida de utilidad (Pi - Pt) 1,5 Se obtiene un nmero equivalente de operaciones de eje simple tipo de: W18 = 3,31 . 106 Como este nmero est por encima del nmero W18 requerido por los estudios de trfico, se concluye que la estructura propuesta puede ser adoptada en el proyecto de la va.

1 5 ESPECIFICACIONES DE LA EJECUCIN

5.1 ESPECIFICACIONES GENERALES Para la ejecucin de las obras correspondientes, referentes a este dimensionamiento, debern ser aplicadas las ESPECIFICACIONES GENERALES PARA CONTRUCCION DE CARRETERAS (EG 2013 MTD / DGC) especficamente los captulos de las secciones abajo.

Captulo 4 (Subbases y Bases); Captulo 4 (Pavimento Asfltico);.

5.2 DEFLEXIONES DE CAMPO PARA EJECUCIN DE LAS CAMADAS A continuacin se presentan las deflexiones mximas recomendadas para control de campo (ejecucin de las capas) para garantizar los parmetros adoptados en el dimensionamiento de la estructura. El control deflectomtrico durante la ejecucin de las capas de pavimento es de fundamental importancia para garantizar la calidad de la obra y consecuentemente para la garanta de un buen desempeo de la estructura a lo largo de su vida til. Para el clculo de las deflexiones admisibles, fui usado el programa computacional ELSYM-5 (Elastic Layered System) da Universidad de Berkeley / EEUU.

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El programa ELSYM-5 se basa en fundamentos de la teora de la elasticidad, utilizando mtodos indirectos para la solucin de las ecuaciones de equilibrio y de compatibilidad entre tensiones y deformaciones, aplicando conceptos de diferencias finitas o elementos finitos. El procedimiento de clculo adoptado por el programa ELSYM-5 idealiza el pavimento como un sistema elstico tridimensional de capas superpuestas, semi-infinito en el plano horizontal. Los materiales se asumen isotrpicos y homogneos, con comportamiento elstico linear. La modelacin con el software ELSYM-5 se representa en la siguiente figura.

Los parmetros adoptados como entra al programa son los siguientes:

CAPAS DE PAVIMENTO

MDULO DE RESILENCIA (MR)

COEF. DE POSSION (U)

Pavimento asfltico 500.000 PSI 0,30

Sub-base granular 112.500 PSI 0,35

Base granular 112.500 PSI 0,35

Refuerzo estructural 21.755 PSI 0,35

Subrasante 9. 668 PSI 0,40

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La carga como el eje sencillo estndar de 24.000 lbs es aplicado en cada capa de pavimento, desde la subrasante hasta el revestimiento, para conocer las deflexiones admisibles que sern usadas durante las obras para el control de calidad de las distintas capas de pavimento. Las deflexiones admisibles que sern usadas durante las obras para el control de calidad de la estructura del pavimento donde no existe losa inferior de concreto y se ejecute el paquete integro de pavimento, sern las siguientes:

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6 PAVIMENTOS EXISTENTES

Con relacin a los pavimentos existentes en las calles que quedan en el mbito de las obras, estos presentan en general un buen estado de conservacin, con un pequeo grado de fisuracin, piel de cocodrilo, etc. Las huellas del recorrido de las ruedas, tambin son de pequea proporcin. La solucin adoptada en las zonas de aprovechamiento de pavimentos existentes es de recapeo simple o encaje de pavimento existente con el nuevo, de acuerdo con los planos de pavimentos. Para no elevar la rasante de las calles actuales, el recapeo se prev fresando 5 cm de pavimento y posteriormente, colocando nuevamente una capa de asfalto de 5 cm de MAC-2 sobre un riego de adherencia.