Universidad de Carabobo

Facultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería Civil

Departamento de vialidad

Pavimentos

TAREA N°3: PROYECTO

DISEÑO DE ESTRUCTURA DE PAVIMENTOPOR LOS METODOS AASTHO – 93 (Winpas) Y POR EL METODO MTC – 82 (Venezolano)

Profesor: Isandra Villegas

Integrantes:

Gladieli A. Garrido H. C.I. 20700511

Diane M. Estava M. C.I. 21323183

María A. Paredes P. C.I. 21017441

Carlos R. Vásquez S. C.I. 20905322

Valencia, Edo. Carabobo, Marzo 2015

PROYECTO AMPLIACIÓN AVENIDA ACCESO MAÑONGO DISEÑO DE ESTRUCTURA DE PAVIMENTO

A.- INTRODUCCIÓN.-

El presente estudio consiste en elaborar el diseño de la estructura del pavimento que será colocado en la ampliación del enlace de acceso a Mañongo, Municipio Valencia.

B.- CONSIDERACIONES GENERALES.-

Consideramos que los materiales a utilizar serán provenientes de los prestamos más cercanos, dentro de los cuales podemos citar: del saque conocido como Maco Maco, en san Diego, Estado Carabobo, el cual es el que se encuentra más cerca de la obra en proyecto, además de que las características físico-mecánicas de esos materiales son muy estables y ampliamente conocidos en la región, lo cuales se le elaboro un estudio de suelos.En todo caso, en el momento de la construcción, de no contar con el suministro del material ensayado, se podría ajustar el diseño a las características propias del material que en definitiva se utilice, previo ensayos establecidos en la Norma Covenin.

Parámetros a ser utilizados: Requeridos en el proyecto

El periodo de diseño considerado es de 20 años. Las condiciones geográficas asumidas son las siguientes: topografía longitudinal con

pendiente media menor del 3 %. Temperatura media anual de 24,5 º C. Precipitación media anual mayor de 600 mm/año y menor de 1.200 mm/año (ZONA

VIII, Carabobo) Calidad de drenaje del suelo de fundación: normal estándar, no encontrándose en la

zona presencia de vetas de aguas, sin embargo en épocas de lluvia la zona se presenta inundación, pero el diseño propuesto contempla un sistema de drenajes.

ESTIMACIÓN DE TRANSITO. Ubicación Trigal NorteCONTEO ESTACION "1"

Sentido SALIDADuración de Conteos 8HORAS

Tipo de VehículoDía Laborable Día Laborable Día No Laborable

Martes Jueves SábadoLiviano 4978 4010 2780Transporte Público 2Ejes 130 124 100Transporte Público 3Ejes 2Camión Liviano 54 66 272Camión Pesado 6 7 73Camión 1 12S1 2S2 2S3 3S1 3S2 1 3S3 sumatoria(8h) 5169 4208 2915diarios(24h) 10256 8350 5784

PDT 8298

tipo de camión cantidad de camiones %distribución Factor camión ponderado

FC*%distribución

2RD 237 66.57% 0.483 0.322- - -

2RD 101 28.37% 0.029 0.0082RD 14 3.93% 2.596 0.102O3E 2 0.56% 3.841 0.022

- - - - - - - - - - - -

3S2 2 0.56% 3.199 0.018total= 356 100.00% FC PROYECTO = 0.471

%Vp 4.29%FDS 1FUC 0.9

A 1.23D 306TC 2.00% EEo 56849.037n 20 Wt18 1381282.085

Sentido “entrada” (sentido de diseño, por presentar mayor carga Wt18):

CONTEO ESTACION "1"Sentido ENTRADA

Duración de Conteos 8HORASTipo de Vehículo Día Laborable Día Laborable Día No Laborable

Martes Jueves SábadoLiviano 5955 4950 2650Transporte Público 2Ejes 135 140 98Transporte Público 3Ejes 2Camión Liviano 77 39 302Camión Pesado 2 10 33Camión 2 2S1 2S2 2S3 3S1 3S2 1 1 3S3 sumatoria(8h) 6170 5142 2781diarios(24h) 12243 10203 5518

PDT 9593

tipo de camion cantidad de camiones %distribución Factor camión ponderado

FC*%distribución

2RD 251 68.39% 0.483 0.330- - -

2RD 100 27.25% 0.029 0.0082RD 11 3.00% 2.596 0.078O3E 3 0.82% 3.841 0.031

- - - - - - - - - - - -

3S2 2 0.54% 3.199 0.017total= 367 100.00% FC PROYECTO = 0.465

Consideraciones:

%Vp 3.83%FDS 1FUC 0.9

A 1.23D 306TC 2.00% EEo 57792.772n 20 Wt18 1404212.368

Para determinar el número de vehículos por día(24 horas), según criterios de corredor se dividió la cantidad de vehículos obtenidos por conteos(8 horas), entre 0.504, por ejemplo(para el sentido de entrada, el día martes):

diarios (24h )= sumatoria(8h)0.504

= 61700.504

diarios (24h )=12243vpd

El promedio diario de tránsito(PDT) se determinó a partir de un promedio ponderado:

PDT=(∑martes+∑ jueves

2 )∗5+∑ sabado∗2

7

Ejemplo para el sentido de diseño (entrada):

PDT=( 12243+102032 )∗5+5518∗2

7

PDT=9593 vpd

Mediante este promedio ponderado se determinó también la cantidad de vehículos pesados por día.

Porcentaje de vehículos pesados:

%Vp=total vpPDT

∗100

Para el sentido de entrada:

%Vp= 3679593

∗100=3.83%

Factor de distribución por sentido

Debido a que se diseñara un canal, se establece:

FDS=1

Factor de uso de canal

Ya que se prevé que la vía posea dos carriles por sentido, se establece para el carril de diseño:

FUC=0.90

Factor de ajuste por transito balanceado

Según criterios del Ingeniero Gustavo Corredor, es común usar:

A=1.23

El número de días por año se establece como:

D=306 dias

Factor camión

Debido a la falta de información referente a la carga en los ejes de los camiones se decidió usar factores de camión promedio por tipo de vehículo pesado (columna 4), según información establecida en la siguiente tabla de datos:

Ejes equivalentes para el año inicial

EEo=PDT∗%Vp∗FDS∗FUC∗A∗D∗FC

Para el sentido de diseño (sentido de entrada):

EEo=(9593 ) (0.0383 ) (1 ) (0.9 ) (1.23 ) (306 ) (0.465 )

EEo=57792.77 EE

Carga de diseño

Wt 18=EEo( [1+Tc ]n−1Tc )

Para el sentido de diseño:

Wt 18=57792.77( [1+0.02 ]20−10.02 )

Wt 18=1404212.368 EE

Esta carga será la empleada para diseñar el pavimento.

METODO 93 PARA EL DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

Para una vía local importante se tomó R= 90%, lo cual indica un valor de Zr = -1.28

Considerando una variación total en la predicción del diseño se toma una desviación estándar de 0.4

Para dicho nivel de confiabilidad el FACTOR DE CONFIABILIDAD (FR) es

FR=10(−ZR∗So)=10(−1.28∗0.4 )=3.26

Índice de Servicapacidad final (Pt)Para vías locales, ramales, secundarias y agrícolas (1.8 – 2.0)

Como es una vía importante se tomó Pt = 2

∆ PSI=P0−P t=4.2−2=2.2

Se obtiene el módulo resilente

Se considera que el CBR dado es para verano, el cual es CBR = 7.13%

Como el valor de CBR ≤ 7.2%

MRverano=1500∗CBR=1500∗7.13%=10695Psi

MR invierno=0.25∗MRverano

MR invierno=0.25∗10695 Psi=2673.75Psi

Valor de daño relativo uf

El suelo de fundación permanece en condición seca 7meses, y húmeda o saturada 5meses

El daño relativo para época seca

Uf verano=1.18∗108∗MR−2.32=1.18∗108∗(10695 Psi )−2.32=0.05

El daño relativo para época húmeda

Uf ¿vierno=1.18∗108∗MR−2.32=1.18∗108∗(2673.75 Psi )−2.32=1.32

Se calcula el daño relativo ponderado Uf

Uf=(uf humedo∗meseshumedos+uf seco∗meses secos)/12

Uf=0.05∗5+1.32∗712

=0.58

Ahora con el Uf se calcula un MR ponderado (despejando)

MR=(Uf /1.18∗108 )(1 /−2.32 )=(0.58 /1.18∗108 ) (1/−2.32 )

=3808.71Psi

Calculo del módulo de elasticidad dinámico

Para sub – base granular en condición seca

Asumiendo un valor de 15cm de espesor de capa asfáltica se obtiene un valor para subbase

ф=5

Considerando una subbase seca, se tiene

K1=7000

K2=0.6

Esb=K1фK2=7000¿ (5 )0.6=18385.69 Psi

Para base granular de igual maneraAsumiendo un valor inicial de 15cm de espesor de capa asfáltica para subbase y además sabiendo que MR=3808.71Psi se obtiene un valor de ф = 5

ф=5

Considerando una subbase seca, se tiene

K1=8.000

K2=0.6

Eb=K 1фK2=8.000¿ (5 )0.6=21012.22 Psi

Se tomó un Eca estimado de 380000 Psi

Cálculo de los coeficientes estructurales

Para mezclas asfálticas con Eca de 380000 Psi

a1=0.41

Para sub – base granular

asb=0.227∗log (Esb )−0.839=0.227∗log (18385.69Psi )−0.839=0.13

Para la base granular

ab=0.249∗log Eb−0.977=0.249∗log (21012.22 Psi )−0.977=0.1

Factor de ajuste (m) por drenaje

Se consideraron la base y subbase en condición de bien drenantes

Tabla 9. mb = 1.1Tabla 9. msb = 1.1

Determinación del número estructural

Se utilizó la ecuación de diseño:

Y mediante iteración se determinó el número estructural

SN=5.05

Determinación de los espesores

SN=arod∗erod+ab∗eb∗mb+asb∗esb∗m sb

SN=0.41∗6' '+0.10∗10 ' '∗1.1+0.13∗12' '∗1.1=5.27≅ 5.05OK

Estos espesores cumplen con los espesores mínimos recomendados

erod=6' '=15cm

eb=10 ' '=25cm

esb=12 ' '=30cm

Espesor de la estructura=6 ' '+10' '+12' '=28' '=70cm

A continuación en resumen el diseño de la estructura de pavimento por el método 93:

Datos Datos de tablasEEo = 57792.77 Tabla 1.R = 90

Tc (%) = 2 Tabla 2. Zr = -1.282n = 20 Tabla 3. So = 0.4

Po = 4.2 Tabla 4. Pt = 2Clasificación de la via tabla 1 Tabla 5. = 5

Autopista Tabla 6. K1 = 7000urbana Tabla 7. = 5

Variación en la predicción del diseño. Tabla 3 con variación total Tabla 8. K1 = 8000Tráfico en la via. Tabla 4 Interurbanas Tabla 9. mb = 1.1

Condición de humedad en la toma del CBR Seco Tabla 9. msb = 1.1CBRverano(%) = 7.13 Tabla 10. erod min = 7.5

Meses del año seco 7 Tabla 10. eb min = 15Meses del año húmedo 5 Tabla 10. esb min = 15

Espesor de la capa asfáltica. Tabla 5 > 10Humedad del material de sub-base. Tabla 6 seco

K2 = 0.6Espesor de la capa asfáltica. Tabla 7 ≥15

MR Sub - Rasante. Tabla 7 7500Condición de humedad de la base. Tabla 8 seco

Eca = 380000Región del pais. Tabla 9 II, VII, VIII, X, XI

Condición de drenaje de la base BienCondición de drenaje de la sub-base Bien

Paso 1Cálculo de Wt18

FR *REE = 4573332.465

Paso 2ConfiabilidadFactor de confiabilidad

FR = 3.26

Paso 3Nivel de Servicio

PSI = 2.2

Paso 4Valor de daño relativo UF

MR verano(%) = 10695.00MR invierno(%) = 2673.75

UF verano(%) = 0.05UF invierno(%) = 1.321

Ufpond = 0.58MR = 3808.71

Paso 5Módulo de elasticidad dinámicoPara subbase granular

Esb = 18385.69Para base granular

Eb = 21012.22

Paso 6Coeficiente estructural

asb = 0.13ab = 0.10a1 = 0.41

Paso 7Determinación de numero estructural

SN = 5.05LOG Wt18 = 6.66 = 6.66

Diferencia 0.00

Paso 8Diseño de capas cm

erod '' = 6.00 15eb'' = 10.00 25

esb'' = 12.00 30a1*erod= 2.48 = 70

ab*eb*mb = 1.09asb*esb*msb= 1.70

SN = 5.27OK

WinPASPavement Thickness Design According to

1993 AASHTO Guide for Design of Pavements StructuresAmerican Concrete Pavement Association

Flexible Design Inputs

Project Name:Route:

Location:Owner/Agency:

Design Engineer:

Flexible Pavement Design/Evaluation

Structural NumberTotal Flexible ESALsReliabilityOverall Standard Deviation

percent Terminal ServiceabilityInitial ServiceabilitySubgrade Resilient Modulus

Layer Pavement Design/Evaluation

Layer Material

Layer Coefficient

Drainage Coefficient

Layer Thickness

Layer SN

PROYECTO AMPLIACIÓN AVENIDA ACCESO MAÑONGOAmpliación del enlace de acceso a MañongoValencia

 5.28 4,995,922

 90.00 0.40

 3,808.70 4.20 2.00

psi

Asphalt Cement Concrete  0.41  1.00  6.00  2.46Graded Stone Base  0.10  1.10  10.00  1.10Granular Subbase  0.13  1.10  12.00  1.72

SN  5.28

Engineer:Estava Diane, Garrido Gladieli, Paredes María A., Vasquez Carlos

METODO VENEZOLANO PARA EL DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

Primeramente se obtuvo las cargas equivalentes acumuladas utilizando la fórmula de WT18, en este método se denomina a este número con, N 't

El valor de N 't se ajustó con el factor regional por pendiente, el cual se calculó con la siguiente ecuación para el 3% de pendiente

Rg=( p3 )0.25

Como la pendiente es igual a 3% el valor de Rges igual a 1

Finalmente, N 't∗Rg= 1404212.30 EE Luego se calculó el número estructural venezolano para cada capa que conformara la

estructura de pavimento, con la siguiente ecuación:

NEV /i=3.236∗N t

10(0.094 logCBRi−0.932 )

CBRi0.533

Este número estructural representa la resistencia requerida por la estructura de pavimento y se mide de la siguiente manera

NEVsr

=3.236∗1404212.3010( 0.094 log0.713−0.932 )

0.7130.533=8.32

NEV /sr=8.32

NEV /sb=4.84

NEV /b=4.39

Ahora para el cálculo de los espesores se utilizaron las siguientes formulas:

Espesor de la sub-base

esb=(NEV sr−NEV sb ) /asb

NEV srNEV bNEV sb

SUBRASANTE

Espesor de la base

eb=(NEV sb−NEV b )/ab

Espesor de la capa remanente de asfalto

ec rem=¿

La capa remanente es aquella de asfalto que va debajo de la capa de rodamiento cuyo espesor se asume de 5 centímetros.

Los números estructurales asb, ab, a1 y a2 dependen del tipo de material de cada capa y de su resistencia de cada uno de esos materiales, medida en términos de CBR, estabilidad Marshall o resistencia a la compresión no-confinada, según corresponda a materiales y mezcla de suelos granulares, mezclas asfálticas o de suelo-cemento; para cada uno de estos coeficientes existe un ábaco para su obtención.

esb=(8.32−4.84 )0.105

=33.14 ≈34cm

eb=(4.84−4.39 )0.115

=3.86≈4 cm

ec rem=¿

Se obtuvo el espesor de diseño de la capa asfáltica, para ello se obtiene el espesor total el cual es la suma del espesor de la capa remanente más los 5 cm de la capa de rodamiento.

eT=10.78 cm

Este espesor total se comparó con el espesor mínimo por fatiga, el cual se obtiene de un ábaco que depende del CBR y de las cargas equivalentes.

emin f=10cm

Una vez obtenido el espesor de diseño de la capa asfáltica este se corrigió por temperatura, donde este espesor se multiplica por un factor que depende de la penetración del asfalto y de la temperatura del ambiente donde estará dicho asfalto, en este caso en el estado Carabobo (24.5°C).

Rta=1.05

e 'D∗Rta=11.31≈12cm

El espesor de la base es menor al espesor mínimo por lo tanto se debe utilizar el mínimo especificado por las normas el cual es 15 cm.

Finalmente el espesor total de la estructura de pavimento es esb+eb+e'D=61cm.

A continuación en resumen el diseño de la estructura de pavimento por el método venezolano:

DATOS Resumen de cálculoCBR sr (%) = 7.13 NEV/sr = 8.32CBR sb (%) = 36.7 NEV/sb = 4.84CBR b (%) = 50 NEV/b = 4.39

P (%) = 3 Rg = 1.00asb = 0.105 N't = REE = 1404212.30ab = 0.115 Nt = 1404212.30 cma1 = 0.44 esb = 33.14 34.00a2 = 0.38 eb = 15.00 15.00

ecreman = 5.78 Espesor mínimo por fatiga et = 10.78

et = 10 Corrección por tempetatura Rta = 1.05 ed = 11.31 12.00

total 61.00