Gavilanes Daniel Examen de Ingeniería de Pavimentos

8/12/2019 Gavilanes Daniel Examen de Ingeniera de Pavimentos

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Gavilanes Valles Daniel Alfonso

29/01/2014

EXAMEN DE INGENIERADE PAVIMENTOS

Diseo de Pavimento Rgido y Flexible

Diseo Rgido: PCA, AASHTO 93. Diferencias que existenentre las mezclas en caliente y en fro. Diseo Flexible: conmezcla en caliente y con emulsin asfltica.

Diseo Semirrgido: con Adoquines


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ContenidoPregunta 1: .................................................................................... 2

Diseo de Pavimento Rgido ....................................................... 2

Ejes Equivalentes: ....................................................................... 2

Diseo PCA: Portland Cement Association .............................. 2

Mtodo AASHTO 93: ................................................................ 6

Diseo de Pavimento Flexible: .................................................... 7

Pavimento Flexible con Mezcla en Caliente-Caso Ms Crtico 7

Pavimento Flexible con Emulsin Asfltica: .......................... 11Diferencias entre Mezclas en Caliente y en Fro: .................. 15

Pregunta 2: .................................................................................. 16

Eleccin del CBR de Diseo ...................................................... 16

Pregunta 3: .................................................................................. 16

CBR DE DISEO...................................................................... 16

Grfico:.................................................................................... 17Pregunta 4: .................................................................................. 18


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PREGUNTA 1:Diseo de Pavimento RgidoEjes Equivalentes:

Diseo PCA: Portland Cement AssociationPuesto que se disponen de tres tramos de los cuales se compone el diseo de la va;se han realizado los diseos para cada uno de los tramos llegndose a obtener valoresmuy semejantes para los diferentes C.B.R. por lo que en este informe se mostrar elprocedimiento de diseo para el estado ms crtico C.B.R. = 1,5 en el Tramo 2:Chambira Sarayaquillo.

El valor de K es tomado a travs de la lectura del mismo con relacin al C.B.R. en elsiguiente diagrama:

A los 10 aos

T ipo T P D A 1983 P orcentaje T P DA 1993

L ivianos 32 58,2% 63

T ipo T P D A 1983 E jesC arga por

eje en Ton.P orc entaje T P DA 2011 F ac tor E quivalenc ia F C E

s 6,0 0,68301 0,09935

s 6,0 0,68301 0,09935

s 6,0 0,68301 0,13660

s d 12,0 4,58638 0,91728

s 6,0 0,68301 0,02484

t 20,0 3,16049 0,11493

s 6,0 0,68301 0,02484

s d 12,0 4,58638 0,16678

t 20,0 3,16049 0,11493T P D A 55 100,0% 108 1,69888

Ve hculos C omerciales

C amiones 2 ejes 11 20,0% 22

C amiones 3 ejes 2 3,6% 4

Tanquero 2 3,6% 4

B us es 8 14,5% 16

Vehculos Livianos

A los 10 aos = 252987

Nmero de E jes de 8,2 T

MR = 3311,99 P s i

K = 22,92 Mpa/m

n(aos )= 10

C B R = 1,5

D A T O S :

De la lectura del grfico

Distribucin del trfico Dt = 0,50

TPDA 1983 = 55

TPDA 1993 = 108


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En base al trfico y nmero de ejes equivalentes se adoptado el espesor de 170 mm

para la losa de concreto.

Las repeticiones esperadas se han obtenido en funcin de los datos de trficoesperados para el ao 1993; mientras que las admisibles han sido ledas en losgrficos 6.3 y 6.4 que se detallan ms adelante, para el caso de ejes sencillos.

Con el valor de K medido anteriormente, se proceden a realizar las iteracionespertinentes con el fin de obtener el esfuerzo equivalente y factor de erosin.

Ingresamos como dato el CB R de 1,5 en el siguiente diagrama

2292

5

E s pes or de tanteo 170 mm J untas c on P as adores NoK combinado 22,92 Mpa/m Berma de C oncreto No

Mdulo de R otura 4,5 Mpa P erodo de dis eo 10 aos

F actor de S eguridad F S C 1,0 Trns ito bajo

C lculo del E s pesor del Pa vimento

C arga por

eje en Ton.

C arga por

eje kN

Multiplicado

por F S C

R epeticiones

E speradas

R epeticiones

Admis ibles

P orcentaje

de F atiga

R epeticiones

Admis ibles

P orcentaje de

dao

12,0 118 118 26 200 12,79% 100000 0,03%

6,0 59 59 61 ilimitado 0,00% 5000000 0,00%

Anlis is de fatiga An lis is de eros in

E jes S encillos

2,52

0,56

3,27

F actor de R elac in de E s fuerz os

F ac tor de E ros in

E s fuerzo E quivalente

Tabla 1.1

P ara K = 22,92 2,56

2,26

P ara K = 22,92 3,283,24

Tomando los valores de la Tabla 6.5entre 20 y 40 para eje simple

Interpolando tenem os :

2,52

Tomando los valores de la Tabla 6.8entre 20 y 40 para eje simple

Interpolando tenem os :3,27


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Las repeticiones esperadas se han obtenido en funcin de los datos de trficoesperados para el ao 1993; mientras que las admisibles han sido ledas en losgrficos 6.3 y 6.4 que se detallan ms adelante, para el caso de ejes tndem.

Tabla 1.2

Esfuerzo Equivalente 2,23

Factor de Relacin de Esfuerzos 0,49

Factor de Erosin 3,46

Con el valor de K medido anteriormente, se proceden a realizar las iteracionespertinentes con el fin de obtener el esfuerzo equivalente y factor de erosin.

Estas iteraciones se han hecho considerando los valores para eje tndem del libro deIngeniera de Pavimentos de Alfonso Montejo Fonseca pg. 331 y 335.

Nota: Cabe recalcar que el diseo rgido se ha realizado sin tomar en consideracinbermas de concreto y juntas de pasadores.

La suma total del dao producido tanto por los ejes sencillos y ejes tndem, as comoel dao que sufrir la losa de concreto a la erosin por dichos ejes se detalla acontinuacin:

Total daopor fatiga

12,80% Total daopor erosin

0,04%

Como puedo observarse el dao a la erosin es mnimo; sin embargo si el espesor dela losa se minora, la carga producida por el eje tndem no satisface las repeticionesrequeridas por fatiga.

P ara K = 22,92 2,28

1,91

P ara K = 22,92 3,48

3,37 3,46

Interpolando tenemos :

Tomando los valores de la Tabla 6.5

entre 20 y 40 para eje tndem

Interpolando tenemos :

2,23

Tomando los valores de la Tabla 6.8

entre 20 y 40 para eje tndem

C arga poreje en Ton.

C arga poreje kN

Multiplicadopor FS C

R epeticionesEsperadas

R epeticionesAdmisibles

Porcentajede F atiga

R epeticionesAdmisibles

Porcentaje dedao

20,0 196 196 8 50000 0,02% 90000 0,01%

E jes T ndem

Anlis is de eros inAnlisis de fatiga


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Figura 6.3: Anlisis de fatiga-repeticin de carga admisible con base en el factor derelacin de esfuerzos (sin bermas de concreto).

Figura 6.4: Repeticin de carga admisible con base en el factor de erosin(sin bermas de concreto).

2

8

59

96

5

9

96

8

5

59


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Mtodo AASHTO 93:A continuacin se especifican datos propuestos en el examen; as como tambin losdatos ya obtenidos hasta el transcurso del informe. Se detallan datos nuevos loscuales son recomendados por la AASHTO para el diseo de pavimentos rgidos comoson la desviacin estndar, la serviciabilidad entre otros.

Los coeficientes de drenaje (Cd) y de Transmisin de Carga (J) han sido obtenidosen las tablas que se detallan recomendadas por la AASHTO.

Se calcula el Mdulo de Elasticidad del Concreto en funcin del mdulo de rotura; yuna vez reunidos todos estos datos se calcula el espesor de la losa con la ecuacin.

Llegndose a obtener el espesor de la losa como:

0,50

22,92 Mpa/m

3324,26 P s i/m

84,44 P ci

Mpa

P s i

R ecom endado para la via

S erviciabilidad Inicial Pt = 4,5

S erviciabilidad Final Pt = 2,0

C oeficiente de Drenaje (C d) = 0,90

K combinado =

K combinado =

K combinado =

C oeficiente de Transmis in de C arga (J )

4,0

Mdulo de R otura del C oncreto

4,5

652,67

Distribucin del trfico D t =

Datos y R ecomendaciones:C onfiabilidad R = 85%

Des viacin Normal E stndar Zr = -1,04

Des viacin Es tndar Global S o = 0,35

3,8 -4,4

1,00 -0,80

D = 7,00 plg

D = 17,78 c m

D= 177,8 mm

4405520,14

P DA 1983 = 55

P DA 1993 = 108

W18 = 252987

Mdulo de E las ticidad del C oncreto

E c = 6750*Mdulo de R otura (ps i)

E c=


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Diseo de Pavimento Flexible:Pavimento Flexible con Mezcla en Caliente-Caso Ms Crtico

1,50 %

3312 Ps i

252987

D es viac in E s tndar Global S o = 0,45

S ervic iabilidad Inicial P t = 4,2S ervic iabilidad F inal P t = 2,0

Datos:C onfiabilidad R = 85%

C .B.R. =

Modulo R es iliente de la S ubras ante =

W18 =

S N3 = 3,46

C lculo de l Nmero E s tructural:


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Diseo de la

Base: C.B.R. =70% (Gravabien gradada)

y MR = 38748Psi, calculadoen funcin delC.B.R. como sedetalla en lahoja declculo.

SN1 = 1,37

P s i

a1 = 0,35

Mdulo de E las ticidad del As falto para una mez c la en c aliente:

C on es te valor tomam os la lec tura del a1 en el grfico

D eterminacin del a1 :

280000

0,

35

280000


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9

0,13

D eterminacin del a2:

E n el diagrama s e obtiene el coefic iente a2 =

700,13

0,90

D eterminacin del C oeficiente de D renaje

La va se encuentra en la regin Amaznica

D e la tabla s e obtiene m2 =

1,00 -0,80


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10

0,122

m3 = 0,90

D eterminacin del a3:

E n el diagrama s e obtiene el coeficiente a3 =

450,122

45 %

29204 Ps i

S N2 = 1,55

Diseo de la S ubBase:

C .B.R. de la S ubBas e =

MR =


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Pavimento Flexible con Emulsin Asfltica:

MR mi ai S N D(pulg) D * (pulg) S N* D* (cm)0,35 1,37 3,914 4 1,37 10

38748 0,90 0,13 1,55 1,538 2 0,18 429204 0,90 0,122 3,46 17,395 17 1,91 44

3312 3,46

S ubbase

C O RR E C C IO NE S Y C O MP RO BA C IN:

S ubras ante S e acepta el dis eo

C apa de Rodadura

Base

S N1= 1,37

D 1 = 10

cm

SN2 = 0,18

D 2= 4

cm

D 3= 44 SN3 = 1,91

cm

Subrasante

Subbase

Base

Carpeta Asfltica.

E3

E2

Mr

1,50 %

3312 P s i

252987

Modulo R es iliente de la S ubras ante =

S ervic iabilidad Inicial P t = 4,2

S ervic iabilidad F inal P t = 2,0

W18 =

Datos:

C onfiabilidad R = 85%

Des viac in E s tndar Global S o = 0,45

C .B.R. =

S N3 = 3,46

C lculo de l Nmero E s tructural:


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P s i

a1 = 0,35

Mdulo de E lasticidad del Asfalto para una mezcla en ca liente:

280000

C on es te valor tomam os la lectura del a1 en el grfico

Determinacin del a1:

0,

35

28000

0

23000 Psi

0,11

C .B .R . = 40 %

D eterminacin del a2 y C .B.R . para la base


Mdulo de E lasticidad R ec omendado =

400,11 23


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Con el valor del C.B.R. medido en la figura 2.6 para la determinacin del a2;partiendo del mdulo de elasticidad recomendado para bases con emulsin asfltica;se procede a:

40 %

27084 Ps i

S N1 = 1,59

C .B.R. de la Base =

MR =

Diseo de la Bas e:

0,90

La va se encuentra en la regin Amaznica

D e la tabla s e obtiene m2 =

D eterminacin del C oefic iente de D renaje

1,00 -0,80


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Con el valor del C.B.R. medido en la figura 2.7 para la determinacin del a3; partiendo delmdulo de elasticidad recomendado para subbases con emulsin asfltica; se procede a:

12000 Psi

0,09

m3 = 0,90

C .B .R . = 15,0 %

Mdulo de E lasticidad R ecomendado =

Determinacin del a3:


150,09 12

15 %

14457 Ps i

S N2 = 2,04

Diseo de la S ubB ase:

C .B.R. de la Bas e =

MR =


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PREGUNTA 2:Eleccin del CBR de DiseoComo es de saberse para el diseo vial se realiza un ensayo CBR cada kilmetro yse elabora una grfica de los CBRs de cada kilmetro. Cmo se elige el CBR de

diseo?

Se necesita tener en consideracin los siguientes aspectos:

1. Si en la carretera o va existe menos de 6 ensayos de CBR se puede elegir elmenor de ellos.

2. Si se cuenta con ms o igual a 6 CBR y estos varan mucho, se debe utilizarun mtodo estadstico en funcin al nmero de ejes equivalentes de 8.2 Ton.

3. Realizar una tabla de valores en donde se identifiquen ordenadamente losvalores de CBR, los nmeros de valores de CBR mayores o iguales a cada uno

y el Porcentaje de valores de CBR mayores o iguales.4. Se realiza la grfica % de valores mayores o iguales en funcin de los valoresde CBR.

5. Se identifica el CBR de diseo en la grfica para un valor de percentil dadoen funcin del nmero de ejes equivalentes que se tengan en la va.

PREGUNTA 3:CBR DE DISEOEn el siguiente grafico determinar el CBR de diseo, en base a la presentacin de

diseo de mezcla

s.


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Mediante la Interpretacin del grfico con mayor detenimiento en la hoja de clculose obtuvieron los siguientes resultados:

Valores deCBR

# devalores de

CBR >=

% deValores de

CBR >=2 49 100,00%3 46 93,88%4 39 79,59%5 30 61,22%6 25 51,02%8 19 38,78%9 12 24,49%10 10 20,41%14 5 10,20%

16 4 8,16%25 3 6,12%36 2 4,08%40 1 2,04%

Grfico:

En donde el CBR de diseo se obtiene para el percentil de 60% puesto que se tratade un trfico bajo; midindose el CBR de diseo como 5,0%.

5, 0.00%

5, 60.00%

0.00%

10.00%

20.00%

30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

80.00%

90.00%

100.00%

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

%deValoresMayoresoIguales(%)

Valores de CBR (%)

Determinacin del CBR de diseo


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PREGUNTA 4:Debido a que el espesor de la losa ya se encuentra calculado para el diseo depavimento rgido; el diseo semirrgido se ha realizado nicamente para que laaltura de la losa de concreto sea reemplazada por el espesor del adoqun y la cama

de arena, detallndose los siguientes trminos:

Losa de Concreto

Subrasante

D = 7,00 plg

D = 17,78 cm

D = 177,8 mm

6,38 cm

2 1/2 pulg

2.54 - 5.08 cm

1.0 - 2.0 pulg

Espesor de los Adoquines

Espesor de la cama de Arena

P or lo que el es pesor de la los a s er:

CLASE DE DISEO L - 1

D iseo de Adoquines

6,38 cm

3 c m

9 cm

18 cm

20 25 cm

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