Parcial 2 Pavimentos

2015

.

Pavimentos

PARCIAL 2 METODOS DE DISEO El presente documento es el resultado del conocimiento aprendido de los mtodos de diseo para pavimentos rgidos y flexibles.

PARCIAL N 2 METODOS DE DISEO 1

PARCIAL 2 METODOS DE DISEO

Presentado por:

ANA MARIA ESPEJO RIAO

ERIKA ANDREA MUOZ GONZALES

JUAN CARLOS POLO GAMARRA

Tutor:

LUIS ANGEL MORENO ALSEMI

PARCIAL 2 METODOS DE DISEO

UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA

FACULTAD DE ESTUDIOS A DISTANCIA

INGENIERIA CIVIL

COLOMBIA

2015


TABLA DE CONTENIDO

1. En el dimensionamiento de una estructura de pavimento flexible, conservando la TMAP de 25 y la precipitacin de 2500 mm/ao cul de las siguientes condiciones es la ms crtica? .......................... 3

1.1 Condicin 1 ................................................................................................................ 6

1.1.1 Condicin 2 ............................................................................................... 7

1.2 Una estructura de pavimento flexible fue diseada por el mtodo del Instituto del

Asfalto y presenta las siguientes dimensiones: ............................................................................. 8

1.3 Disear dos estructuras de pavimento flexible por el mtodo del Instituto del asfalto

para las siguientes condiciones: .................................................................................................... 9

1.4 Una va rural de dos carriles fue construida en pavimento rgido con las siguientes

caractersticas sin ningn diseo que soportara la obra: ............................................................. 11

1.5 Por una va transitan 9x106 ejes simples de 8.2 Tn. La siguiente figura muestra las

dimensiones y propiedades mecnicas de los materiales que conforman la estructura del

pavimento. .17

90% la confiabilidad de diseo de 0.35, Cul es el Mr de la capa de concreto asfltico

necesario para la solicitacin de trnsito dada. ........................................................................... 17

Referencias .......................................................................................................................................... 20


SEGUNDO PARCIAL DE LA ASIGNATURA PAVIMENTOS Y LABORATORIO

POR FAVOR ESCOGER UN CDIGO Y REMPLAZAR LAS LETRAS POR LOS

NMEROS

CODIGO: 7 3 0 1 7 9 2

G F E D C B A

1. En el dimensionamiento de una estructura de pavimento flexible, conservando la

TMAP de 25 y la precipitacin de 2500 mm/ao cul de las siguientes condiciones es

la ms crtica?

1. El valor de la subrasante decaiga en un 51%. (4A+B% = 42+9 =51)

2. La variable Trnsito se incremente en un 66%.(5B+C% = 59+7 =66)

Demostrar numricamente empleando el mtodo del INVIAS para el caso de N=3x106,

Mdulo Resiliente = 829 Kg/cm2 (800+A Kg/cm2 = 800+29 = 829)

Para los Datos Actuales de la Estructura TMAP 25 y precipitacin 2500 mm/ao se realiz

la siguiente clasificacin:

Figura 1. Regiones climaticas segn temperatua y precipitacion. Montejo, A., (2002), Ingeniera de pavimentos

para carreteras. Bogot D.C, Colombia. Universidad Catlica de Colombia


Figura 2. Rangos de transito contemplados en el metodo de diseo. Montejo, A., (2002), Ingeniera de

pavimentos para carreteras. Bogot D.C, Colombia. Universidad Catlica de Colombia

Figura 3.Entornos de Resistencia. Montejo, A., (2002), Ingeniera de pavimentos para carreteras. Bogot D.C,

Colombia. Universidad Catlica de Colombia


Las combinaciones halladas de acuerdo a las condiciones propuestas se ubican en la siguien-

te carta:

Figura 4.Carta N5, region 5 (R5), Calido humedo. Montejo, A., (2002), Ingeniera de pavimentos para

carreteras. Bogot D.C, Colombia. Universidad Catlica de Colombia


Para evaluar cul de las condiciones solicitadas es la ms crtica se realiz el siguiente

anlisis de acuerdo al mtodo invias.

1.1 Condicin 1

Mdulo Resilente 829 Kg/Cm2 S3

CBR 6%-10% S3

Precipitacin 2500 mm/ao R5

Rango de Transito Equivalente N 3000000 T3

DATOS DE ENTRADA (CONDICIONES INICIALES)

FACTOR DE DISEO VALOR Und DESIGNACI N.

Temperatura TMAP 25 C R5

PROF/m VALOR M2 PROF/m VALOR M2 PROF/m VALOR M2

0.10 4,996 0.075 3.747 0.10 4,996

0.20 14,709 0.20 9,900 0.20 14,709

0.35 24,360 0.30 20,880 0.25 16,913

44,065 34,527 36,617TOTAL

CODIGO

TOTAL

CODIGO

TOTAL

OPCION SELECCIONADA

BG-2 BEE-2 BG-2

SBG-1 SBG-1 BEC

DIMENSIONAMIENTO DE LAS ESTRUCTURAS DEL PAVIMENTO (R5-T3-S3)

OPCIN No. 1 OPCIN No. 2 OPCIN No. 3

MDC-2 MDC-2 MDC-2

CODIGO

Mdulo Resilente 406 Kg/Cm2 S1

CBR 3%-5% S1



DATOS DE ENTRADA DECADA EN 51%




0.10 4,996 0.075 3,747

0.35 25,740 0.30 14,850

0.45 31,320 0.40 27,840

62,056 46,437

OPCIN No. 2

TOTAL TOTAL

OPCION SELECCIONADA

MDC-2

BEE-1

SBG-1

CODIGO

OPCIN No. 3

CODIGO

BG-2

SBG-1


MDC-2

CODIGO

OPCIN No. 1


Condicin 2 1.1.1

La seleccin de las Opciones ms crticas fueron realizadas a partir del parmetro de entrada

del mtodo de invias que es el anlisis de Costos, Los precios tomados como referencia se

tomaron de la Pagina del IDU1. Tabla de precios de referencia para insumos.

Mdulo Resilente 829 Kg/Cm2

S3

CBR 7%-10% S3



DATOS DE ENTRADA N incrementada en 66%




0.100 4,996 0.075 3,747 0.10 4,996

0.25 18,466 0.20 9,900 0.25 18,466

0.35 24,360 0.35 24,360 0.25 16,913

47,821 38,007 40,374

BEC

CODIGO

TOTAL TOTAL TOTAL

OPCION SELECCIONADA

MDC-2

BEE-2

SBG-1

CODIGO CODIGO

OPCIN No. 2 OPCIN No. 3

MDC-2

BG-1

SBG-1

BG-1


MDC-2

OPCIN No. 1

1 Instituto de desarrollo urbano.(2015). Sistema de informacin de precios 2015.Colombia,

Recuperado de http://app.idu.gov.co/geodata/IntenasMain/referencia.html


1.2 Una estructura de pavimento flexible fue diseada por el mtodo del Instituto del

Asfalto y presenta las siguientes dimensiones:

Concreto asfltico: 25 cm.

Base granular no tratada: 15 cm.

Subbase granular no tratada: 15 cm.

Si la variable trnsito N=5Ax105, cul es el valor del CBR de la subrasante?

Respuesta:

El valor de N en este caso segn el cdigo estudiantil ser:

Dado que el espesor total de las capas granulares en este caso es de 30 cm, por medio de la

grfica 5.26 Diagrama de diseo para base granular de 30.0 cm de espesor, consignada en el libro

Ingeniera de Pavimentos para Carreteras, se ubica el valor de N=5.2*106 en el eje horizontal y

se traza una lnea vertical hasta cruzar la curva de espesor del concreto asfaltico, finalmente se

traza una lnea horizontal hasta cruzar el eje vertical de la grfica donde se lee el valor del

mdulo resiliente, como se evidencia en la siguiente figura:


El valor obtenido de la grfica para el mdulo resiliente es MR=690 Kg/cm. Para hallar el

valor del CBR se utiliza la frmula de relacin entre el mdulo resiliente y el CBR que se expresa

a continuacin:

Por lo tanto, el CBR ser:

1.3 Disear dos estructuras de pavimento flexible por el mtodo del Instituto del asfalto

para las siguientes condiciones:

Estructura 1 una capa de CA, BEE Tipo III y Base Granular de 10 cm.

Estructura 2 una capa de CA, BEE Tipo III y Base Granular de 30 cm.

Lugar de Diseo Cartagena.

Costo del concreto asfltico

Costo de la BEE Tipo III

Costo de la Base Granular

N= 0.Cx107.

CBR=500+ABKg/cm2.

Respuesta:


Figura 51. Diagrama de diseo para base granular de 10 cm de espesor. Montejo, A., (2002), Ingeniera de

pavimentos para carreteras. Bogot D.C, Colombia. Universidad Catlica de Colombia.

Figura 6. Diagrama de diseo para base granular de 30 cm de espesor. Montejo, A., (2002), Ingeniera de

pavimentos para carreteras. Bogot D.C, Colombia. Universidad Catlica de Colombia.


De la figura se obtiene un CA de 28.0 cm.

Se realiza un anlisis de costos para seleccionar la estructura ms econmica.

Figura7. Costo Alternativas. Fuente Propia.

La alternativa final es la 1 por ser la ms econmica

1.4 Una va rural de dos carriles fue construida en pavimento rgido con las siguientes

caractersticas sin ningn diseo que soportara la obra:

elosa de concreto: 15 cm. (sin pasadores) (Sin berma)

esubabase granular no tratada: 15 cm.

Al trmino de 5 aos la estructura de pavimento estaba totalmente deteriorada. Por lo

anterior el dueo de la va quera conocer el por qu la estructura haba fallado, para lo cual

contrat la asesora de un ingeniero experto en el tema.

El ingeniero con el fin de dar respuesta al dueo de la va realiz el siguiente diagnostico a la

misma:

El suelo de subrasante presenta un K=4A Mpa/m.


La temperatura de la zona de estudio es de 26C.

El mdulo de rotura del concreto empleado para conformar la losa era de 4.55 Mpa

medido a los 28 das.

Por la va en promedio circulan diariamente de manera constante y sin crecimiento

anual 54+A+B+C ejes simples de 9 toneladas.

Con base en los datos suministrados por el ingeniero y sabiendo que la estructura rgida

puede fallar por fatiga o erosin, qu cree usted que le contest al dueo? Sustente su respuesta

(numricamente). Y cul sera su periodo de diseo

Respuesta:

Como se trata de un pavimento rgido se puede usar el mtodo PCA para solucionar el

presente problema. Como primera medida se hallara el nmero de repeticiones esperadas a partir

de los 72 ejes simples de 9 toneladas.

Factor de equivalencia:

(

)

Factor camin:

Repeticiones esperadas:


Por medio de los datos obtenidos se realizara un anlisis por fatiga y por erosin para

comparar el nmero de repeticiones admisibles con el nmero de repeticiones esperadas para este

pavimento. Anlisis por fatiga:

Esfuerzo equivalente: Este depende de si existe o no berma en la va y se obtiene de la

siguiente tabla:

Factor de relacin de esfuerzos: Se calcula dividiendo el esfuerzo equivalente entre el

mdulo de rotura del concreto:


Magnitud de la carga: Como se trata de un trnsito bajo se utiliza una factor de seguridad

de carga de 1.0, para hallar la magnitud de la carga se hace el siguiente calculo (9Ton

=88 KN):

Numero de repeticiones admisibles: Con el valor de la magnitud de la carga y el factor

de relacin de esfuerzos se ingresa a la siguiente grfica y se obtiene un valor de 6500:

Conclusin anlisis por fatiga: El deterioro que se presenta es causado por la presencia

de 466144 repeticiones esperadas, versus 6500 repeticiones admisibles en el pavimento

construido, esto ha generado un deterioro representado en agrietamientos y desgaste por

fatiga en el pavimento.

Se procede a realizar el anlisis por erosin con el siguiente procedimiento:

Factor de erosin: Se obtiene a partir de la siguiente tabla dado que la va no tiene berma


Numero de repeticiones admisibles: Con el valor obtenido anteriormente de factor de

erosin se obtiene el nmero de repeticiones admisibles de la siguiente grfica (210000):


Conclusin anlisis por erosin: Dado que al igual que en el anlisis por fatiga el nmero

de repeticiones esperadas supera el nmero de repeticiones admisibles de 210000 , el

pavimento presenta un desgaste prematuro que tambin puede estar ligado a las altas

temperaturas que se presentan en el lugar, y adems porque el concreto ha perdido

resistencia a la abrasin consecuencia de dicho desgaste.


1.5 Por una va transitan 9x106 ejes simples de 8.2 Tn. La siguiente figura muestra las

dimensiones y propiedades mecnicas de los materiales que conforman la estructura

del pavimento.

90% la confiabilidad de diseo de 0.35, Cul es el Mr de la capa de concreto asfltico

necesario para la solicitacin de trnsito dada.

Respuesta:

Figura 8 Datos de entrada, Elaboracin Propia

Concreto asfltico: h1 =20 cm MrC.A=? =0.40

Base no tratada: h2 = 2A cm MrBASE = 200 MPa = 0.35

Subrasante: MrSUBRASANTE = 70 MPa, = 0.45

Subbase:no tatada h3 = 1Bcm, MrBASE = 200 MPa = 0.35


Figura 9. Grafica de diseo para pavimento flexible basada en valores promedio de los diferentes datos de

entrada. Montejo, A., (2002), Ingeniera de pavimentos para carreteras. Bogot D.C, Colombia. Universidad

Catlica de Colombia.

De la grfica se toma SN1 = 2.8


Figura 6. Grafica para hallar a1 en funcin del mdulo resiente del concreto asfaltico. Montejo, A., (2002),

Ingeniera de pavimentos para carreteras. Bogot D.C, Colombia. Universidad Catlica de Colombia.

De la grfica se optime Mr = 285.000 Psi. = 1965 Mpa.


Referencias

Montejo, A., (2002), Ingeniera de pavimentos para carreteras. Bogot D.C, Colombia.

Universidad Catlica de Colombia.

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