DISEÑO DEL PAVIMENTO METODO SHELL t=20 años I · DISEÑO DEL PAVIMENTO METODO SHELL t=20 años CBR CBRMat. H Mat. I I W-MAAT Tramo Subrasante Granular Equivalente Granular I NT

DISEÑO DEL PAVIMENTOMETODO SHELL t=20 años

CBR CBR Mat. CBRH Mat. I I W-MAAT

TramoSubrasante Granular Equivalente

Granular

INT Mezcla ,. eC)

(cm)I

1 1,3 15,0 5,0 70,0 4,01E+07 S1-F1-100 I 142 1,3 15.0 I 5,0 70,0 I 3,55E+07 S1-F1-100 I 14 i3 1,3 15,0 5,0 70,0 3,04E+07 S1-F1-100 I 14, ,4 • 1,3 15,0 5,0 70,0 2,63E+01 S1-F1-100 145 1,3 15,0 5,0 70,0 2,34E+07 S1-F1-100 I 146 2,1 15,0 5,0 30,0 2,16E+07 S1-F1-100 14

I

Subrasante TramoCBR = 5,0

1E= 5,00E+07 N/m2 Nt= 4,01E+07

Carta Shell E3 W-MAAT CA MG SBG(CBR>20) BG(CBR>80)HN-45 5,OOE+07 12 125 485 160 325HN-53 5,00E+07 20 145 525 165 360

InterQ.olando 14 130 495 161 334

13 cm CA"34 cm BG

16 cm SBG


2E= 5,00E+07 N/m2 Nt= 3,55E+07

Carta Shell E3 W-MAAT CA MG SBG(CBR>20) BG(CBR>80)HN-45 5,00E+07 12 ·125 480 160 .. 320HN-53 5,00E+07 20 145 520 160 360

Inter{2.olando 14 130 490 160 330

13 cm CA33 cm BG

16 cm SBG


3E= 5,00E+07 N/m2 Nt= 3,04E+07

Calta Shell E3 I W-MAAT CA MG SBG(GBR>20) BG(CBR>80)HN-45 5,00E+07 12 120 475 160 315HN-53 5,00E+07 20 140 510 160 350

IInterpolando 14 125 484 160 324

130 cm CA33 cm BG

16 cm. SBG

i., ... - ._- .~


4E= 5,00E+07 N/m2 Nt = 2,63E+07

Calta Shell E3 J W-MAAT i CA MG SBG(CBR>20) I BG(CBR>80)HN-45 5,00E+07 I 12 I 120 460 160 I 300HN-53 5,00E+07 l 20 I 135 500 165 I 335

I I I IInterQolando I 14 I 124 I 470 161 I 309


5E= 5,00E+07 N/m2 Nt= 2,34E+07

Carla Shell E3 W-MAAT CA MG ISBG(CBR>20) BG(CBR>80)HN-45 5,00E+07 12 120 460 160 300HN-53 5,00E+07 20 135 500 165 335

InterQolando 14 124 470 161 309

Subrasante- TramoCBR = 5,0

6E= 5,00E+07 N/m2 Nt= 2,16E+07

Carla Shell E3 W-MAAT I CA MG SBG(CBR>20) BG(CBR>80)HN-45 5,00E+07 12 120 460 160 300HN-53 5,00E+07 20 135 500 165 335

InterQolando 14 124 470 161 309

12,5 cm CA33 cm BG

16 cm SBG

12,5 cm CA31 cm BG

16 cm SBG

12,5 cm CA31 cm BG

16 cm SBG

DISEÑO DEL PAVIMENTOMETODO SHELL t=20 años

PARALELAS

H Mat. I

ParalelaC8R C8R Mat. CBR

Granular !'JT MezclaW-MAAT

Subrasante Granular Equivalente(cm)

(oC)

1 1,0 15,0 5,0 70,0 3,48E+07 I S1-F1-100 142 1,0 .. 15,0 5,0 70,0 1,28E+07 S1-F1-100 14

I II

Subrasante Paralela 1C8R = 5,0 E= 5,00E+07 N/m2 Nt= 3,48E+07

Carla Shel/ E3 W-MAAT CA MG SBG(CBR>20) BG(CBR>80)HN-45 5,00E+07 12 125 480 160 320HN-53 5,00E+07 20 145 520 160 360

InterQolando 14 130 490 160 330

13 cm CA33 cm 8G

16 cm S8G

Subrasante Paralela 2CBR = 5,0 E= 5,00E+07 Nt= 1,28E+07 .

Carla Shel/ E3 W-MAAT CA MG SBG(CBR>20) BG(CBR>80)HN-45 5,00E+07 12 110 440 155 285HN-53 5,00E+07 20 125 480 160 320

-

Interpolando 14 113.75 450 156 294

11,5cm CA30 cm BG

16 cm SBG

State: Bogotá ColombiaAgency:

Company: Ingetec S.A.Contractor: IDU

Engineer: Martha Lucía Herrera

06-28-2000

Job Number: Tramo 1

Location: ALO t=20 añosE. Autopista NorteSan Jose (Cl.170)

============================ Flexible Analysis =========================.=

~ \

Structural Number"Design E 18'sReliabilityOverall DeviationResilient ModulusInitial Serv~ceabilityTerminal Serviceablity

LayerNumber

LayerCoefficient-- a (i) --

0.400.140.09

======123456

= 5.72= 40,100,000= 90.00 percent= 0.45= 7,500.0 psi= 4.20= 2.20

DrainageCoefficient==== Cd ===

1.001.001.00

Layer Un)Thickness=== t ===

5.1013.0020.30

a{i)*Cd*t=========

2.041.761.93

=========Total SN = 5.72

¡.il

SpectraPave ™ Softwareby Tensar Earth Technologies, Ine.

Project Name AVENIDA LONGITUDINAL DEL OCCIDENTE

Project Number TRAMO 1 t= 20 años

Spectra® Base Course Reinforcement - Analysis

INPUT

Course Name Thickness(in)

Asphalt Surface 5.10

Asphalt Base Course O

Base Course 13.0

Subbase Course 20.3

Subgrade ResiHent Modulus (psi) = 7500

Standard Normal Deviate = -1.282

Initial Serviceability = 4.2

Geogrid Type = Tensar® BR1

Traffic Benefit Ratio (TBR) = 1

RESULTS

Structural Number = 5.72

Unreinforced Pavement, ESALs = 39933701

Reinforced Pavement, ESALs = 39933701

Layer Coefficient Drainage Factor

0.40 N/A

0.40 N/A

0.135 1.0

0.095 1.0

Reliability (%) = 90

Standard Deviation = 0.45

Terminal Serviceability = 2.2

Depth from Surface to Geogrid (in)= 50

SpeetraPave™ Software, V 1.01 January 1999,@ 1998 Tensar Earth Teehnologies, Ine.

Printed on 29/06/200010:54:26 AM


Company: Ingetec S.A ..:mtractor: Ibu


06-28-2000

Job Number: Tramo 2

Location: ALO t=20 añosSan José (Cl.170)Autopista Medellín

============================ Flexible Analysis ==========================:

..\

Structural NumberDesign E 18'sReliabilityOverall DeviationResilient ModulusInitial ServiceabilityTerminal Serviceablity

LayerNumber


0.400.140.09

------------123456

= 5.63= 35,500,000= 90.00 percent= 0.45= 7,500.0 psi= 4.20= 2.20


1.001.00-lo 00

Layer (in)Thickness=== t ===

5.1013.0019.40

a(i)*Cd*t=========

2.041. 761.84

=========Total SN = 5.64

.________J





INPUT


Asphalt Surface . 5.10


Base Course 13.0

Subbase Course 19.4

Subgrade Resilient Modulus (psi) = 7500





RESULTS





0.40 N/A

0.40 N/A

0.135 1.0

0.095 1.0





i..

SpectraPave T1t'I Software, V 1.01 January 1999,© 1998 Tensar Earth Technologies, Inc.

Priflted on 29/06/200010:57:18 AM

06-28-2000


Company: Ingetec S.A.;ontractor: IDUEngineer: Martha Lucía Herrera

Job Number: Tramo 3

Location: ALO t=20 años~~topista MedellínAv. Eldorado

============================ Flexible Analysis =========================:=Structural NumberDesign E 18'5ReliabilityOverall DeviationResilient ModulusInitial ServiceabilityTerminal Serviceablity

= 5.52= 30,400,000= 90.00 percent= .0.45= 7,500.0 psi= 4 :20= 2.20

123456


.0.400.140.09


1.001.001.00

Layer \.in)Thickness=== t ===

5.1013.0018.20

a(i)*Cd*tLayer

Number====== =========

2.041.761.73

=========Total SN = 5.52

SpeetraPave™Softwareby Tensar Earth Technologies, Ine.


Design CaseProject Number TRAMO 3 t = 20 años


INPUT


Asphalt Surface 5.1


Base Course 13.0

18.2Subbase Course




Geogrid Type = Tensar<!>BX11 00


RESULTS

Structural Number (Unreinforced) = 5.52

Unreinforced Pavement, ESALs = 30,501,858

Reinforced Pavement, ESALs = 30,501,858


0.4 N/A

0.4 N/A

0.135

0.095

1

1

Reliaoility (%) = 90


Termirial Serviceability = 2.2

Depth from Surface to Geogrid (in) = 11.5999999046326

SpectraPave'" Software, V 1. 1 June 1999, ® 1998 Tensar Earth Technologies, Ine.

Printed on 29/06/2000 11 :44:52 AM

..•.•••••. , ,, __ •• 0_.__ ••_. __o o.. • .00_ o,' '0'- fo ••••• -._ •••••• ._ •• _ •••• , __ ••••• _-. __ • •• ••••• __ ," __ '. _. -u "


Company: Ingetec S.A."':ontractor:IDU


06-28-2000

Job Number: Tramo 4

Location: ALO t=20 añosAv. EldoradoAv. Centenario

============================ Flexible Analysis =========================::

~,i

Structural NumberDesign E 181sReliability

.Overall DeviationResilient ModulusInitial ServiceabilityTerminal Serviceablity

LayerNumber


0.400.140.09

======123456

= 5.41= 26,300,000= 90.00 percent= 0.45= 7,500.0 psi= 4.20= 2.20


1.001.001.00

Layer (in)Thickness .=;,,=t ===

5.0012.2018.60

a(i}*Cd*t=========

2.001.651.77

=========Total SN = 5.41

h


, ..,,'Project Name AVENIDA LONGITUDINAL DEL OCCIDENTE

Project Number TRAMO'4 t= 20 años


INPUT, ,i

.-


Asphalt Surface 5.0


Base Course 12.2

Subbase Course 18.6






RESULTS





0.4 N/A

0.4 N/A

0.135 1

0.095 1





Spectr~PaveTMSoftware, V 1.01 January 1999,® 1998 Tensar Earth Technologies, Ine.

Printed on 29/06/2000 11:1o:13 AM

~I:.1


Company: Ingetec S.A.":ontractor: IDU


06-28-2000

Job Number: Tramo 5

Location: ALO t=20 añosAv. CentenarioAv. de las Americas

============================ Flexible Analysis ==========================

,\


LayerNumber


0.40-O .140.09

======123456

= 5.33= 23,400,000= 90.00 percent= 0.45= 7,5-00.O psi= 4.20= 2.20


1.001.001.00


5.0012.2017.70

a(i)*Cd*t=========

2.001.651.68

------------------Total SN = 5.33

SpectraPave™Softwareby Tensar Earth Technologies, Inc.


Design CaseProject Number TRAMO 5 t = 20 años


INPUT


Asphalt Surface 5.0


ease Course 12.2

Subbase Course 17.7




Geogrid Type = Tensar® BX1100


RESULTS

Structural Number (Unreinforced) = 5.33

Unreinforced Pavement¡ ESALs = 23,467,220

Reinforced Pavement, ESALs = 23,467,220


0.4 N/A

0.4 N/A

0.135 1

0.095 1




Depth from Surface to Geogrid (in) = 11 .0999999046326

SpeetraPave'" Software, V1.1 June 1999, ® 1998 Tensar Earth Teehnologies, Ine.

Printed on 29/06/2000 11 :45:58 AM

!.

___. . ti

06-28-2000


Company: Ingetec S.A.~ontractor: IDU


Job Number: Tramo 6

Location: ALO t=20 añosAv. de Las AmericasAutopista Sur

============================ Flexible Analysis ==========================:

. \


= 5.27= 21,600,000= 90.00 percent= 0.45= 7,500.0 psi= 4.20= 2.20

123456


0.400.140.09


1.001.001.00

Layer lIY'1)Thickness .=== t ===.

5.0012.2017.10

a(i)*Cd*tLayer

Number====== =========

2.001.651.62

=========Total SN = 5.27

r\1

SpeetraPave ™ Softwareby TensaroEarth Teehnologies, Ine.




INPUT


Asphalt Surface 5.0


Base Course 12.2

Subbase Course 17.1






RESULTS





0.4 N/A

0.4 N/A

0.135 1

0.095 1





SpectraPave™ Software, V 1.01 January 1999, © 1998 Tensar Earth Teehnologies, Ine.

Printed on 29/06/200011:16:08 AM

State: Bogotá" ColombiaAgency:



06-29-2000

Job Number: Paralela 1

Location: ALO t=20 añosAv. de Las MercedesH. Juan Amarillo

============================ Flexible Analysis =========================::Structural NumberDesign E 18'sReliabilityOverall DeviationResilient ModulusInitial ServiceabilityTerminal Serviceablity

LayerNumber


0.400.140.09

======123456

= 5.62= 34,800,000= 90.00 percent= 0.45= 7,500.0 psi= 4.20= 2.20


1.001.001.00


5.1013.0019.20

a(i)*Cd*t=========

2.041.761.82

=========Total SN = 5.62

SpectraPave™ Softwareby Tensar Earth Technologies, Inc.


Project Number PARALELA 1 t= 20 años


INPUT


Asphalt Surface 5.1


Base Course 13.0

Subbase Course 19.2




Geogrid Type:::;Tensar® .BR1


RESULTS





0.4 N/A

0.4 N/A

0.135 1

0.095 1





SpectraPave™ Software, V 1.01 January 1999, @ 1998 Tensar Earth Technologies, Ine.

Printed on 29/06/2000 11:20:48 AM




06-29-2000

Job Number: Paralela 2

Location: ALO t=20 añosH. Juan AmarilloAv. Eldorado

============================ Flexible Analysis ==========================

,¡


LayerNumber


0.400.140.09

------------1

.23456

= 4.91= 12,800,000= 90.00 percent= 0.45,= 7,500.0 psi= 4.20= 2.20


1.001.001.00

Layer (in)Thickness '=== ·t ===

4.5012.0015.70

a(i)*Cd*t=========

1. 801.621.49

=========Total SN = 4.91

, \

(.

SpeetraPave ™ Software.by Tensar Earth Teehnologies, Ine.


Project Number PARALELA 2 t= 20 años


INPUT


Asphalt Surface 4.5


Base Course 12.0

Subbase Course 15.7






RESULTS





0.4 N/A

0.4 N/A

0.135 1

0.095 1




Depth from Surface to Geogrid (in)=

SpeetraPave™ Software, V 1.01 January 1999,© 1998 Tensar Earth Teehnologies, Ine.

Printed on 29/06/2000 11:22:27 AM

INSTITUTO DE DESARROLLO URBAt~O I;8-1

8. TERRAPLENES

8.1. INTRODUCCIÓN

En este Capítulo se presentan las recomendaciones para la fundación y construcción de losterraplenes para el proyecto, de acuerdo con las condiciones geotécnicas existent(!s.

En los estribos de las estructuras viales, los terraplenes alcanzan alturas hasta de 6,50 m. Enel resto del alineamiento algunos terraplenes alcanzan alturas hasta de 9.0"m, especialmenteentre estructuras de los enlaces, pero en general varia entre 1,0 y 2,0 m.

8.2. CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO

Cualquier metodología de diseño de terraplenes implica los siguientes análisis geotécnicos:

• Capacidad portante del suelo de fundación.

• Consolidación. Contempla el estimativo del asentaIfliento del relleno originado por laconsolidación de las diferentes capas que constituyen el suelo de fundación.Adicionalmente, se puede estimar el tiempo que tarda este proceso de manera natural ymediante la ayuda de mecanismos que aceleren dicho proceso.

• Bstabilidad. Se establecen los factores de seguridad en condiciones estáticas y bajosismo del conjunto relleno-suelo teniendo en cuenta los niveles freáticos.

• Susceptibilidad a la licuación para el caso de estratos arenosos finos sueltos bajo nivelfreático localizados a una profundidad no mayor de 10,0 m, lo cual no es del caso en esteproyecto.

Para desarr9llar los anteriores análisis, son necesarios los parámetros de diseño geotécnicoobtenidos de las investigaciones del su~suelo desarrolladas para el proyecto.

8.3. CARACTERÍSTICAS GEOTÉCNICAS DEL SUBSUELO

Con el propósito de conocer el perfil estratigráfico y las condiciones geomecánicas de losmateriales que conforman el subsuelo a lo largo del alineamiento, se ejecutaron

UNIÓN TEMPORAL PROYECTO ALOAVENIDA LONGITUDINAL DE OCCIDENTEKAPIT8.doc

ESTUDIO PARA EL DISENO DEL PAVI.MENTOINFORME FINAL- septiembre 19,2000

mlh

ll~STITUTO DE DESARROLLO URBANO 8-2

perforaciones profundas, barrenos y apiques con recuperación de muestras para la ejecuciónde ensayos de laboratorio para la caracterización de los suelos y la obtención de losparámetros de resistencia al corte y de compresibilidad.

8.4. DISEÑO GEOTÉCNICO DE LOS TERRAPLENES

8.4.1. Características generales de los terraplenes

De acuerdo con el diseño geométrj.code la rasante de la vía, se requiere la conformación deterraplenes con un ancho de corona de 11,0 m a 18.0 m aproximadamente y alturas hasta de9,0 m.. Para efectos de diseño se seleccionaron los siguientes parámetros geotécnicos parael material de terraplén: .

Peso unitario total (y) = 17,64 kN/m3 (1,8 tlm3)

Ángulo de fricción interna (<1» = 320 .

8.4.2. Diseño geotécnicode los terraplenes

El diseño geotécnico de los terraplenes involucra la determinación de la altura máxima einclinación de los taludes que sean compatibles con las condiciones geotécnicas de lafundación.

8.4.2.1. Análisis de estabilidad

Con los parámetros geomecánicos promedio, deducidos de la información de campo ylaboratorio, se realizaron análisis de estabilidad de los terraplenes. Para los taludes de lavía en general se adoptó una inclinación de 2,OH: 1,OV, según 10 recomendado en el Manualde Criterios Geométricos de Diseño de Carreteras. Para el caso de los enlaces elevadoscomo es el caso de los enlaces Avenida Calle 80, Avenida Eldorado y Centenario donde nose disponía de espacio para tender los taludes por problemas de predios, se adoptarontaludes 0,25H: 1,OV conformados en tierra mecánicamente estabilizada con geomalla ygeotextil (MSE).

Para el análisis se utilizó el programa computacional STED, mediante el cual se analizaronmúltiples superficies de falla tipo circular por el método de Bishop Modificado y elprograma GSLOPE para el caso de taludes en MSE.

Para la realización de los análisis mencionados, se consideraron cinco casos típicos que sedescriben a continuación, los cuales cubren todas las posibles situaciones que se presenten


ESTUDIO PARA EL DISEÑO DEL PAVIMENTOINFORME FINAL- septiembre 19,2000

mlh

INSTITUTO DE DESARROLLO URBAJ.~O 8-3

durante la construcción. Cada análisis contempla el estudio del comportamiento delterraplén a corto y largo plazo para los casos tanto estático como dinámico, tomando paraeste último una aceleración a = 0,16g de acuerdo con lo recomendado por estudio demicrozonificación sísmica de Bogotá.

1. Terraplén sencillo con ancho de 11 m y alturas variables entre 1 m y 5 m.2. Terraplén sencillo con ancho de 18 m y alturas variables entre 1 m y 5 m.3. Terraplén doble con anchos de 11 m y alturas variables entre 1 m y 5 m, separados 29

m entre ejes.4. Terraplén doble con anchos de 18 m y alturas variables entre 1 m y 5 m, separados 36

m entre ejes.5. Terraplén completo cuyo ancho puede ser de 11 m, 18 m y, en algunos casos, puede

llegar hasta 100 m; alturas variables entre 1 m y 5 m.

Para el caso de los taludes en MSE se consideraron los siguientes modos de falla:

• Falla interna: Donde la superficie de falla pasa por los elementos del refuerzo• Falla externa (profunda): Donde la superficie de falla pasa por detrás y por debajo de la

masa reforzada .• Falla compuesta: donde la superficie de falla pasa por detrás y a través de la masa

reforzada

En la Figura 8.4-1 se presentan los factores de seguridad mínimos, obtenidos de los análisisde estabilidad para los cinco casos típicos, mediante el programa STED, para cada una delas condiciones arriba indicadas. Adicionalmente, se presenta, para cada caso, un gráfico defactor de seguridad contra altura.

Los resultados de estos análisis permiten elaborar la siguiente tabla, en donde seseleccionan las alturas máximas de terraplén para factores de seguridad mayores o iguales a1.5, para el caso estático, y de 1.0 para el caso dinámico, valores comúnmente aceptables.

MAXlMA ALTURA DE TERRAPLEN (m)CASO COND. ESTATICA FS ~ 1.5 COND. DINAMICA FS ~ 1.0

C.P. L.P. C.P. L.P.

Bll simple 4 4 2 5B18 simple 3 4 - 5B11 doble 3 5 - 5B18 doble 3 5 - 5Terraplén completo 3 5 - 5

De lo anterior se puede concluir lo siguiente:

UNiÓN TEMPORAL PROYECTO ALOAVENIDA LONGITUDINAL DE OCCIDENTEKAPIT8.doc

ESTUDIO PARA EL DISEÑO DEL PAVIMENTOINFORME FINAL- septiembre 19,2000

mlh

INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO 8-4

• Para la condición estática, la máxima altura admisible debería ser de 3 m paracondiciones de corto plazo y de 4 m para condiciones a largo plazo.

• Para la condición dinámica, la máxima altura admisible debería ser de 2 m, solamentepara el caso de terraplén sencillo de 11 m de ancho, para condiciones de corto plazo, yde 5 m para condiciones a largo plazo.

• Se considera que, aunque bajo la condición dinámica a corto plazo el F.S. es menorde uno para alturas de terraplén mayores de 1 m y bajo la condición estática, paraaltura de terraplén de 4 m el F.S. es superior a 1.5, se puede seleccionar la altura de 4m para la construcción de terraplenes considerando que la condición dinámica, a cortoplazo, es muy eventual y que durante el proceso constructivo del terraplén el suelo defundación del mismo va ganado resistencia en la medida que se consolida.

En las hojas 3 a 22 de la Figura 8.4-1, se presentan los resultados de los análisis deestabilidad para los cinco casos típicos para el caso de taludes 2.0H: 1.0V, para una alturaseleccionada de 4 m, para las condiciones de corto plazo con y sin sismo y, largo plazo cony sin sismo. En cada gráfica se indican los parámetros geotécnicos utilizados en el análisis.Igualmente se anexan las memorias de cálculo para el caso de los taludes 0.25H: 1.0V entierra reforzada (MSE) .

De los análisis en tierra reforzada se obtuvo un terraplén reforzado con malla uniaxialUX1400HS con espaciamiento vertical de 1,0 m y longitud variable entre 2 y 6.0 m talcomo se muestra en el plano anexo de detalles típicos de rellenos. El refuerzo secundariopara el confinamiento de la cara de los taludes se obtiene con geomalla biaxial BX11 00 conespacimiento vertical de 0.50 m y longitud de empotramiento de 1.25 m. Adicionalmentepara conformación de canastas para protección del talud con cespedon se requiere lacolocación de geotextil NT1600 y longitud de empotramiento de 0,50 m. La plataforma demejoramiento será reforzada con dos capas de geomalla tipo BX y geotextil no tejido.

8.4.2.2. Esfuerzos actuantes y permisibles en el terreno

Con base en los parámetros geotécnicos de los suelos encontrados, se realizó unaevaluación de la capacidad de carga última del terreno de fundación.. Utilizando unaresistencia al corte promedio Su= 2,0 tlm2 dado que las primeras capas son mas resistentesy utilizando la formulación qu = Nc . Su, se obtiene que la capacidad última de carga netadel suelo de fundación presenta un valor del orden de 10,0 tlm2

•

Considerando que el suelo de fundación estará sometido a una carga equivalente a unterraplén de 4,0 m de altura se obtiene que el factor de seguridad por capacidad de carga esde 1,4. Este factor de seguridad se considera aceptable si se tiene en cuenta que el valor deSu es conservador, ya que como se sabe en los primeros 10m se presentan materialessobreconsolidados en los cuales se pueden encontrar resistencias mayores a este valor.

UNiÓN TEMPORAL PROYECTO ALOAVENIDA LONGITUDINAL DE OCCIDENTEKAPIT8.doc

ESTUDIO PARA EL DISENO DEL PAVIMENTOlt"lFORME FI.NAL- septiembre 19,2000

mlh

INSTITUTO DE DESARROLLO URBA.t~O 8-5

8.4.2.3. Magnitud de los asentamientos esperados por consolidación durante el período dediseño

Los asentamientos totales están conformados por los inmediatos (elásticos) y los originadospor consolidación.

Para la determinación de los asentamientos por consolidación se consideraron dos casos:

1. Terraplén sencillo con ancho de 18m y alturas variables entre 1m y 5 m.2. Terraplén completo con ancho de 100m y alturas variables entre 1m y 5 m.

Se analizaron tres sectores típicos: sector 1 (KO-K18),sector 2 (K18-K26) Ysector 3 (K26-K49)

Para el cálculo de los asentamientos esperados se utilizó el programa de computadorEMBANKMENT, el cual permite estimar asentamientos a lo largo del eje X de una seccióntransversal típica del terraplén, para diferentes profundidades. Mediante dicho programa sedeterminaron los esfuerzos resultantes en el borde y bajo el centro del terraplén, aprofundidades iguales al punto medio de los estratos compresibles, dentro de la profundidadde influencia que se fijó como la correspondiente a dos veces el ancho del terraplén. Paraesto, el programa utiliza la metodología de disipación de esfuerzos bajo una cargatrapezoidal, como es el caso de un terraplén, considerando las características geométricasdel relleno. .

Para el caso de los rellenos en geobloques igualmente se realizó un estimativo de losasentamientos a los 20 años utilizando para la teoría unidimensional de consolidación. Enla Figura 8.4-2 se presentan los resultados obtenidos y una gráfica de altura de terraplén vs.asentamiento esperado para un período de 20 años y adicionalmente se presenta la memoriade cálculo de los asentamientos para el caso de los rellenos en geobloques. A continuaciónse presenta un resumen de los resultados encontrados:

ALTURA ·Relleno Granular Relleno Ase. diferencial (cm)TERRAPLE 8=18m 8=100m Geobloques 8=18m 8=100m

NSector 1 16.2 23.4 5.5 10.7 17.9Sector 2 13.9 19.4 5.2 8.7 14.2Sector 3 15.2 16.2 5.3 9.9 10.9

De los resultados se concluye que durante el período de diseño, es decir 20 años, elasentamiento máximo será del orden de 15 cm para el relleno de 18 m de ancho y 54 cmpara el relleno de 100m de ancho, para una altura de terraplén máxima de 4,0 m.UNJON TEMPORAL PROYECTO ALOAVENIDA LONGITUDINAL DE OCCIDENTEKAPIT8.doc

ESTUDIO PARA EL DISENO DEL PAVIMENTOINFORME FINAL- septiembre 19,2000

mlh


8.4.2.4. Diseño definitivo de los terraplenes

Los suelos finos compresibles (limos y arcillas plásticas) de baja capacidad portantepresentan problemas no solo durante la construcción de·rellenos, sino a lo largo de su vidaútil.

La construcción de terraplenes sobre estos suelos implica, por una parte, la limitación de laaltura del mismo por la baja capacidad portante del terreno de fundación y, por otra, elcontrol de la deformación que se presenta debido principalmente a los asentamientos acorto y largo plazo generados por el peso del relleno y las cargas impuestas por el tránsito.Teniendo en cuenta estos aspectos se seleccionó una altura máxima de terraplén del ordende 4,0 m.

Como existen terraplenes con alturas superiores a 4,0 m, con el objeto de no sobrepasar losesfuerzos admisibles en el suelo de fundación, se seleccionó la colocación de un rellenoaligerado con un material con un peso unitario tal que transmita la menor carga posible dela fundación; este material consiste en bloques de poliestireno expandido, conocidos comogeobloques (Styropor).

La aplicación del método constructivo se basa en equilibrar las cargas del relleno (cargaviva y peso propio), reemplazando, si es del caso, parte del suelo de fundación yconformando el cuerpo principal del relleno con bloques de Styropor, previendo queúnicamente en lo posible el peso de la estructura del pavimento actúe distribuida sobre elterreno blando en una superficie relativamente amplia, aplicando de esta manera esfuerzosmínimos de contacto, debido a que el peso unitario de los geobloques es bajo (20-30kg/m3); en general para terraplenes de vías se selecciona un peso unitario de 20 kg/m3

•

El sistema se construye mediante la colocación trabada y sucesiva de geobloques de 1,0m a1,20 m de ancho por 3,0 m a 4,0 m de largo y 0,50 m de espesor, unidos mediante grapasmetálicas galvanizadas, tratadas para asegurar la no corrosión bajo ambiente agresivo. Estosgeobloques descansan sobre un relleno selecci.onado para mejorar la subrasante o sobre elterraplén que se va a complementar. Cerca a la corona del sistema y por debajo de laestructura del pavimento, se coloca una losa de concreto reforzado de 15,0 cm de espesor,la cual asegura la distribución uniforme de los esfuerzos de compresión sobre losgeobloques; por último, se construye la estructura del pavimento. El cuerpo del rellenodeberá protegerse ya sea con capa vegetal o material seleccionado de mínimo espesor (25,0cm), si presenta un talud distinto a la vertical, o con revestimiento de mortero u otro sistemasi los taludes son verticales.

En la especificación particular Sección 7P se estipula la calidad de los geobloques y elproceso constructivo exigido para la implementación del sistema.


.ESTUDIO PARA EL DISENO DEL PAVIMENTOINFORME FINAL- septiembre 19,2000

mlh

L~STITUTO DE DESARROLLO URBANO 8-7

A continuación se describe el sistema para los siguientes casos:

a) Terraplén de aproximación (aproche).

Junto al estribo de la estructura la altura del terraplén es del orden de 6,50 m. Con el objetode minimizar al máximo los asentamientos en esta zona, la altura total del relleno seconstruirá con geobloques, que además por sus características no transmite carga horizontala los muros de la estructura excepto por la carga viva que se considera es del orden del 10%de la carga vertical, distribuida uniformemente sobre los muros. Este sistema se construiráhasta una distancia de 10,0 m de los muros, con el fin de aislar la estructura del relleno detierra que complementará la plataforma o rampa de aproximación. De manera general elmétodo constructivo del relleno en geobloque es el siguiente:

• Excavación del descapote y a partir del suelo subyacente construcción de un relleno dereposición con material seleccionado (Véase especificación Sección 220P) queconformará la cimentación del relleno propiamente dicho de geobloques. Previamente ala colocación del relleno de reposición se instalará sobre la subrasante natural geotextilno tejido para evitar la contaminación, por intrusión, del relleno de fundación.

• Construcción de una capa de arena de 0.10 m de espesor con el objeto de nivelar lasuperficie de cimentación de los geobloques.

• Previamente a la instalación de los geobloques se debe construir el terraplén de accesohasta una distancia de 10m de los muros de los estribos de la estructura y hasta unaaltura máxima de 4.0 m, a partir de la cual se colocará la capa de arena de 0,10 m deespesor y se instalarán los geobloques. Para cimentar esta parte del terraplén de acceso sedebe descapotar e instalar geotextil no tejido.

• Instalación del sistema de geobloques hasta la altura de diseño

• Construcción de una losa de concreto reforzado con malla electrosoldada, de un espesorde 0.15 m, para distribuir los esfuerzos de compre~ión.

• Construcción del revestimiento de las paredes del muro de geobloques con mortero ymalla.

• Construcción de la estructura de pavimento (subbase, base y capa asfáltica)

b) Terraplenes en general con altura igualo mayor a 4.0 m

La construcción de estos terraplenes diferentes a los de rampa de acceso consistirá de lassiguientes actividades:



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• E.xcavación del descapote e instalación de geotextil no tejido

• Construcción del relleno, por etapas como se describe más adelante, hasta una altura de4.0m.

• Construcción de una capa de arena de 0,10 m de espesor

• Instalación de los geobloques hasta la altura necesaria

• Protección de los geobloques con mortero y malla aplicada en las paredes.

• Construcción de losa de concreto reforzado

• Construcción de la estructura del pavimento

Como primera instancia, antes de la solución con geobloques, se consideró la posibilidad deutilizar la ceniza de alto horno proveniente de la termoeléctrica de Zipaquirá. Sin embargo,se descartó esta alternativa por las siguientes razones:

• Poca confiabilidad de un suministro constante para los volúmenes necesarios. Porejemplo, el proveedor informo que hasta enero del 2001 tenía comprometido elsuministro y que. la producción podría reanudarse en dicho mes si entraba a funcionar latermoeléctrica, lo cual depende de la disponibilidad de energía hidroeléctrica.

• Con base en la información recopilada sobre los pesos unitarios del materialcompactado, sin adicionarle otro material, se tiene que por la cantidád relativamente altade agua necesaria para compactarlo (50%) se obtienen pesos unitarios húmedos iguales osuperiores a 1.4 ton/m3, para un grado de compactación del orden de 90% al 95% delProctor modificado. Considerando que es necesario mezclarlo con otro material (cal,recebo) que le ~uministre cohesión en el caso de que la ceniza no esté confinada por unaestructura, dicho peso unitario puede alcanzar valores superiores a 1.6 ton/m3, el cualcomparándolo con el peso unitario de un relleno seleccionado, como el especificado parael proyecto, solamente presenta una diferencia de 0.2 ton/m3, que no es significativa paraobtener una buena reducción de presión de contacto sobre el suelo de fundación blando ycompresible, que es lo que se pretende. .

No obstante lo anterior, en las especificaciones técnicas de construcción aplicables alproyecto, se estipula el uso de la ceniza mezclada con el material seleccionado especificado,en una proporción de 1:1, como alternativa al uso de sólo material seleccionado. Elproponente debe suministrar precios unitarios para los dos casos.



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INSTITUTO DE DESARROLLO URBAt~O 8-9

En el plano anexo se presentan secciones típica de las aproximaciones a puentes y rotondasy detalles de los muros en tierra mecánicamente estabilizada.

8.4.2.5. Sistema constructivo de terraplenes

Teniendo en cuenta que debido a las características de compresibilidad y resistencia al cortedel suelo de fundación de los terraplenes estos pueden sufrir asentamientos de importancia,se consideran que estos deben construirse de tal forma que las deformaciones se originen demanera gradual de tal forma que se vaya consiguiendo un aumento paulatino de resistenciaal corte sin que se ponga en peligro la estabilidad del terraplén. Para lograr este objetivo, serecomienda que la construcción se adelante por etapas, en alturas de terraplén no mayoresde 1,5 m y por tramos de longitud tal que transcurra al menos tres meses antes de continuarcon la siguiente etapa. Durante la construcción se debe llevar un monitoreo permanente delcomportamiento del terraplén y dependiendo de los resultados hacer los correctivosnecesarios en cuanto a la carga y tiempo de aplicación.



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CASO B 11 TERRAPLEN SIMPLE

FACTOR OE SEGURIDAD ESTABILIDAD

CORTO PLAZO LARGO PLAZO

H CP-SS CP-CS LP-SS LP-CS en4.04 1.18 6.46 2.45

2.77 1.02 4.34 212

2.12 086 3.15 1.51 ..-1.68 0.81 297 131

I

1.47 0.74 1A7


FACTOR DE SEGURIDAD ESTABILIDAD


H CP-SS CP-CS LP-SS LP-CS

3.34 0.95 6.14 229

225 0.8 4.27 201

175 0.71 3.42 1.8

1.46 0.65 2.29 1.52

1.26 0.6 1.47

CASO B11 TERRAPLEN DOBLE



H CP-SS CP-CS LP-SS LP-CS en3.15 0.53 3.155 1.69

229 047 3.15 17

1.76 0.42 3.14 1.7

1 37 0.38 2.96 166

111 0.34 2.67 1 57

CASO B 18 TERRAPLEN DOBLE



H CP-SS CP-CS LP-SS LP-CS en294 0.46 3.15 169

205 042 3.15 17

1.6 0.34 3.14 17

126 0.34 2.96 , .66

1.005 031 267 1.57




H CP-SS CP-CS LP-SS Lp·CS en356 0.38 9.38 215

2.28 036 5.74 2.01

1.68 0.34 3.37 1.89

1.36 034 2.54 161

1 12 0.3 2.12 1.44

Altura (m)

enu.:- + -CP-SS

-. -CP-CS

-. >(. - LP-CS

- + -CP-SS

-. -CP-CS__ LP-SS

-. ". - LP-CS

L-l' --:--1~'~-':f~'-'".--- j-+-----; ---T--------

I , 't----l·-- --t --- --t-- ---O~,------~----~------~----~----~Altura (m)

~-4 + -L- L~-l¡ •.• 1 1 T-----.

1---~--+~¡-.-_-~-..~ 'l.~~---1~~{ ..I ¡ ¡ - - - -t .:- ¡-.~----1------;.-------1- . ' .. -"'"-- + - CP-SSL. ¡ i I -. -cP-csI .,--- ---.-- --- -I!J- - - - - __ LP-SS

o "

Altura (m)

. - ,,- LP-CS

10 .r--------r------~--------~------~------__9

8

Altura (m)

FIGURA 8.4-1

lee

6eY-Axis

CASOBllH4Ten Most Critical. C:BllH4.PLT By: ALEJANDRO e7-ll-ee 11:e6aM

Be

I I I I I

D FS1. 1..682 1..793 2.074 2.1.1.5 2.1.26 2.1.57 2.1.9 -8 , 2.659 2.78 1.~1.0 3.08 78'11

- '. 1/ "" ......./~ffR- . -1.- -- -- -- -- ---;- -,,- --.~.::--...•...-- --.'"::::¡.o{;,-... - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - "1.l.. ", ,,' ..u l.. ........\ .. -' .......:~',:,,::,:-:::.;.:.:.::::::.:.:.:.:.:.~:~:~:~:.:~

- -

__ o •

AVENIDA LONGITUDINALDE OCCIDENTE

ANALlSIS DE ESTABILIDADDE TERRAPLENES" H=4 m- CORTO PLAZO" ESTÁTICO

terraplén: "(=1.80 l/m'; c=O.OO l/m'; 1~=32·estrato 1: y=1.35 l/m'; c=2.00 l/m'; 4>=0·estrato 2: "(=1.35 l/m'; c=1.50 l/m'; 4>=0·estrato 3: y=1.40 l/m'; c=2.50 l/m'; 4>=0·

FIGURA 8.4-1

I I I I IHoja3de 22

ze

ee ze Be lee

X-Axis (M)lze4e 6e

PCSTABL5M FS Min=1.6B

CASOBllHiTen Most Critical. C:BllHi.PLT By: ALEJANDRO 07-11-00 11:03am

100tt FS1 .8122 .8423 .9574 1.075 1.22

80 6 1.237 1.268 1.419 1.51 10910 1.78 87

60~Ir-·f~xis

zeANALlSIS DE ESTABILIDADDE TERRAPLENES - H=4 mCORTO PLAZO - DINÁMICO

I terraplén: y=1.80 11m';c=O.OO11m';<\>=32·estrato 1: Y=1.35 11m';c=2.00 11m'; <\>=0·estrato 2: y=1.35 11m';c=1.50 11m';<\>=0·estrato 3: y=1.40 tlm'; c=2.50 tlm'; .p=0·

FIGURA 8.4-1Hoja4de22

1----------


ee 120 liOie 60

PCSTABLSM FS min= 0.8180 100X-Axis (111)

2e

&aY-Axis

(n) ."la

-

Ten Mast Critical.·CASOÍJ11H4

¿:ÍJ~lH~.PLT . By:' A~EJAtfbRO· 07-11-00 11:aBa

Be

I I I I I

ti FS.J. 2.972 3.053 3.J.44 3.J.65 3.J.76 3.207 3.348 3.359 3.40

§ 10J.O 3.53 ~6~~ k

'1 !$:"f- .. .... ...../ .. ::1'1

111:;., •••• •••••••••••• ~Y''',.:1' :'

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f-

__ o •


ANALlSIS DE ESTABILIDADDE TERRAPLENES - H=4 m- LARGO PLAZO - ESTÁTICO

terraplén: y=1.80 tlm'; c=O.OO tlm2; $=32°estrato 1: y=1.35 tlm'; c=1.22 tlm'; $=15°estralo 2: y=1.35 tlm'; c=1.22 tlm2; $=15°estrato 3: y=1.40 tlm'; c=1.22 tlm'; $=15°

FIGURA 8.4-1

I I I I IHoja5de22

za

ao B0 100 12020 40 60

PCSTABL5M FS min=2.97 X-Ax is (r1l)

68V-Axis

(m)

48

CASOBllH4Ten Most Critical. C:BllH4.PLT By: ALEJANDRO 87-11-88 le:S6am

ae

I I I I I

ti FS1. 1..71.2 1..783 1..81.4 1..845 1..856 1..857 1..89 -8 1..929 2.08 14>81.0 2.08 7 6

51~1

1- '1 .....~1.- -- -- -- -- -"~~- -~- ~·i:..- ~",::"-- -.~.::..~o{;~.§)::-.,- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -1.-1,.. '. •...•... .......... ~I........ ......,..":." ....

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1- -

_ ..AVENIDA LONGITUDINAL

DE OCCIDENTEANALlSIS DE ESTABILIDADDE TERRAPLENES - H=4 m- LARGO PLAZO - DINAMICO

terraplén: r-1.80 11m'; c=O.OO11m2; <jl=32°estrato 1: r-1.3S 11m'; c=1.22 11m2; <jJ=1S0

estrato 2: r-1.3S 11m'; c=1.22 11m2; c~=1S0estrato 3:r-1.40 11m'; c=1.22 11m2; c~=1So

FIGURA 8.4-1

I I I I I Hoja 6de22

Z8

88 lZ8 14848 68

PCSTABLSM FS min=1.71a8 188X-Axis (m)

Z8

leeft:L234::;67

7S 3

V-Axis 1- 9:LO

(ro )se r-

2S r-

eo

--

CASOB18H4 .Ten Most Critical. C:BIBH4.PLT By: ALEJANriRO 07-11-00 11:29aro

FS.1.46.1.62:L.6::J:L.7::J:L.73:L.862.382.84::J.04::J.05 7

I I I

:LO

AVENIDA LONGITUDINALI DE OCCIDENTE

I

. ANALlSIS DE ESTABILIDAD

l· .DE TERRAPLENES - H=4 m

CORTO PLAZO - ESTÁTICO

1

, terraplén: y=1.80 l/m'; c=O.OOl/m'; !p=32·

estrato 1: y=1.35 l/m'; c=2.00 l/m'; <1>=0·I estrato 2: y=1.35 l/m'; c=1.50 l/m'; ~I=O·¡estrato 3: y=1.40 l/m'; c=2.50 l/m'; ,~=O·I FIGURA 8.4-1

Hoja 7de 22I I I

25 12550 75PCSTABL5M FS roin=I.46

100X-f~xis (ro)

-

-

150

leett1234567

75 8

Y-Axis 910

25 f-

9e

CASOB1BH4Ten Most Critical. C:B1BH4.PLT By: AL.E,JANDRO97-11-99 11 :2Bam

FS.654.731.843.883.922.931.391.421.531.58

I

-

-

159

I I I I

,~ . <~:~o~,~l-----..J",,------.:---~--/ .,..·.·;7 ---.. _.l - - - - - - - - -~ - - ~:::;;~.--~.:.- - - _..::~::~O.~~.j.~~¿--- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --1

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I ANALlSIS DE ESTABILIDADDE TERRAPLENES - H=4 m

I CORTO PLAZO - DINÁII4ICOterraplén: r-1.80 tlm'; c=O.OOtlm'; CP=32·

I estrato 1: y=1.35 tlm'; c=2.00 tlm'; CP=O·estrato 2: r-1.35 tlm"; c=1.50 tlm'; ~)=O·

, estrato 3: r-1.40 tlm'; c=2.50 tlm'; I~=O·FIGURA 8.4-1

I Hoja 8 de 22I I I

25 leeX-Axis (1'11)

125se 75PCSTABL5M FS min= 9.65

TenlOe

" tt. 1.234

."56775 8

\~-·Axis 91.0

25

CASOBIBH4Most Critical. C:B1BH4.PLT By: ALEJANDRO 07-11-0e l1:26amFS

2.293.1.1.3.1.1.3. J.63.233.263.443.523.553.58

II I I I

(111 )se r-

ea

I

ANALlSIS DE ESTABILIDADDE TERRAPLENES - H=4 mLARGO PLAZO - ESTÁTICO

terraplén: 7=1.80 tlm'; c=O.OO tlm'; 1~=32D

estrato 1: y=1.35 tlm'; c=1.22 tlm"; .p=15D

estrato 2: y=1.35 tlm'; c=1.22 tlm"; 1~=15Destrato 3: y=1.40 tlm'; c=1.22 tlm'; .p=15D

FIGURA 8.4-1Hoja9de 22


I I I

25 50 75PCSTABL5M FS Min=2.29

125le0X-Axis (m)

-

-

150

(

CASOBIBH4Ten Most Critical. C:DIBH4.PLT By: ALEJANDRO 07-1lae I Iti FS1. 1..522 .1.633 1..694 1..725 1..726 1..73"1 1..75

75 3 1..83"-Axis 9 1..87

J.O 2.00.

I I

1~~J7 6

~32

. I

25 1-

eo

~~ ~I ~I ~I L---25 58 75 leo

PCS'fABL5M FS lrIlin=1.52 X-Axis' (.(11)-.!1•i


ANALlSIS DE ESTABILIDADDE TERRAPLENES· H=4 m

¡ LARGO PLAZO - DINÁMICOI terraplén: 1=1.80 l/m'; c=O.OO l/m'; cjJ=32D

. estrato 1: 1-1.3S l/m'; c=1.22 l/m'; cjJ=1SD

I estrato 2: 1=1.3S l/m'; c=1.22 l/m'; 1~=1SDestrato 3: 1-1.40 l/m'; c=1.22 l/m'; cjJ=1SD

FIGURA 8.4-1Hoja 10 de 22

150

1.20

90~i-Axis

(II~)

óO

,

DBIIH4Unexpect~d end of file C:DB11H4.PLT dr .OUT reached. Plot incomplete~

30

I I I I I I

¡- -

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¡- -1. - - - - - - - - - - - - -1

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IAVENIDA LONGITUDINAL

'"" ~ ----- DE OCCIDENTE.~-- ---~ANALlSIS DE ESTABILIDAD

I DE TERRAPLENES - H=4 m¡-

CORTO PLAZO - ESTÁTICOI terraplén: y=1.80 11m'; c=O.OO 11m'; cp=32'

estrato 1: y=1.35 11m'; c=2.00 11m'; cj>=0'

I estrato 2: y=1.35 11m'; c=1.50 11m'; cj>=0'estrato 3: y=1.40 11m'; c=2.50 11m'; cp=O'

I FIGURA 8.4-1

I I I I I Hoja 11 de 22oe lBO15090 120 21030

Ten Most Critical.lSe

D FS1 .3752 .4183 .4414 .585.5 .59

i2e 6 .6137 .6578 .7859 .986

10 1.34

ge 1-

Y--Axis

(ro)

6e -

DBllH4C:DBllH4.PLT By: ALEJANDRO e7-11-ee 2:21pmI II I I

-

-

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FIGURA 8.4-1Hoja 12 de 22

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