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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
TRABAJO DE TITULACIÓN
PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TITULO DE
INGENIERO CIVIL
GENERALES DE INGENIERIA
TEMA:
ELABORACÍON DE UNA PROPUESTA DE DISEÑO PARA LA
RECONSTRUCCION DE LA VIA ECHEANDIA – PIEDRA GRANDE,
PROVINCIA DE BOLIVAR.
AUTOR
KELBER FERNANDO RÍOS FERNÁNDEZ
LUIS GUSTAVO ROBAYO BORJA
TUTOR
ING. FAUSTO CABRERA MONTES, MSc.
AÑO
2017 – 2018
GUAYAQUIL - ECUADOR
ii
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios por las bendiciones que día a día me ha brindado, por
cuidarme y por estar siempre conmigo.
A mi familia por el apoyo incondicional que me brindo en toda la carrera
universitaria, porque gracias a ustedes hoy puedo ver alcanzada mi meta, ya que
siempre me apoyaron y me aconsejaron en los momentos más difíciles, el orgullo
que sienten por mí fue lo que me motivo llegar hasta el final. Esto es por ustedes,
porque admiro su valentía, su fortaleza, su dedicación y por la gran persona que han
hecho de mí.
Gracias porque han fomentado en mí el deseo de superación, me faltarían
palabras para agradecerles su apoyo, su cariño y su comprensión, les adoro y
nuevamente mil gracias querida familia.
Fernando Ríos Fernández
iii
AGRADECIMIENTO
A Dios a mis padres y todas las personas de uno u otro colaboraron con la
realización de este trabajo y especialmente a los profesores que se esforzaron por
darnos lo mejor de sus enseñanzas.
Gustavo Robayo Borja
iv
DEDICATORIA:
El presente trabajo de titulación está dedicado a:
Mis Padres:
Esther Irlanda Fernández Quito
Segundo Manuel Aníbal Ríos Cartagena
Mis Hermanos:
Manuel Querubín Ríos Fernández
Paul Orlando Ríos Fernández
José Aníbal Ríos Fernández
Marjorie Irlanda Ríos Fernández
Geanella Anatolia Ríos Fernández
Fernando Ríos Fernández
v
DEDICATORIA:
Esta tesis dedico al esfuerzo de mi familia especialmente de mis padres Luis
Napoleón Robayo Taco, Laura Magaly Borja Valencia que lucharon por
regalarme una de las mejores herencias que es la culminación de mi carrera como
Ingeniero civil.
A Mi Hijo Y Esposa
Por ser un apoyo fundamental para la culminación de mi carrera
También quiero dedicarle a mi tío Raùl Robayo Taco que siempre quiso lo mejor
para mi futuro como profesional
A mi abuelita que siempre está luchando por nosotros Lida Leonor Taco
Gustavo Robayo Borja
vi
DECLARACION EXPRESA
Art. XI del reglamento interno de la facultad de ciencias matemáticas y físicas de
la universidad de Guayaquil.
La responsabilidad del contenido de ese trabajo de titulación, corresponde
exclusivamente al autor, y el patrimonio intelectual del trabajo de Titulación
corresponde de la Universidad de Guayaquil.
____________________________
KELBER FERNANDO RÌOS FERNANDÈZ
C.I: 0921119632
___________________________________
LUIS GUSTAVO ROBAYO BORJA
C.I: 0202194247
vii
TRIBUNAL DE GRADUACIÒN
____________________ ___________________
Ing. Eduardo Santos Baquerizo, MSc. Ing. Gino Flor Chávez MSc.
DECANO REVISOR
_______________________
Miembro del Tribunal
viii
RESUMEN
El objetivo principal de este proyecto es establecer una propuesta de diseño vial
que brinde seguridad y comodidad a los usuarios, mediante el diseño estructural de
pavimento flexible a la vía de Acceso Piedra Grande del Cantón Echeandía,
Provincia de Bolívar.
Para el proyecto se tomaron muestras de campo que nos ayudaran a obtener las
características y los parámetros necesarios para poder realizar el Diseño del
Pavimento.
El estudio de tráfico es una de las características muy importantes a la hora de
diseñar, para esto se realizaron en la vía en estudio aforos de tráfico a través de un
conteo manual, obteniendo el Trafico Promedio Diario Anual (TPDA), proyectando
este valor a 20 años se obtuvo el tráfico a futuro, que nos ayudara a calcular los ejes
equivalentes de carga (ESAL’S) y junto al CBR de diseño obtenido de los estudios
de laboratorio se determinaran los espesores de capa del pavimento para la vía a
diseñar.
ix
INDICE GENERAL
TEMA: ............................................................................................................ i
AGRADECIMIENTO ...................................................................................... ii
DEDICATORIA: ............................................................................................ iv
DECLARACION EXPRESA .......................................................................... vi
TRIBUNAL DE GRADUACIÒN .................................................................... vii
RESUMEN .................................................................................................. viii
INDICE GENERAL ........................................................................................ ix
INDICE DE ILUSTRACIONES ..................................................................... xv
INDICE DE TABLAS .................................................................................. xvii
CAPITULO I .................................................................................................. 1
GENERALIDADES........................................................................................ 1
1.1. Introducción ........................................................................................ 1
1.2. Ubicación del proyecto ....................................................................... 1
1.3. Objetivos del proyecto ........................................................................ 2
1.3.1. Objetivo General y Objetivos Específicos .................................... 2
1.3.1.1. Objetivo General ................................................................... 2
1.3.1.2. Objetivos Específicos ............................................................ 2
1.4. Delimitación del tema ......................................................................... 2
1.5. Planteamiento del problema ............................................................... 3
1.6. Justificación ........................................................................................ 3
x
CAPITULO II ................................................................................................. 4
MARCO TEORICO ....................................................................................... 4
2.1. Pavimentos ......................................................................................... 4
2.1.1. Definición de pavimento. .............................................................. 4
2.1.2. Características que debe reunir un pavimento............................. 4
2.1.3. Clasificación de los Pavimentos. .................................................. 6
2.1.3.1. Pavimentos flexibles. ............................................................. 6
2.2. Principios a considerar en el Diseño de Pavimentos flexibles .......... 19
2.2.1. Método a usar. ........................................................................... 19
2.2.2. Factores a Considerar en el diseño de pavimentos. .................. 19
2.2.2.1. El Tránsito. ......................................................................... 19
2.2.2.2. La sub-rasante. ................................................................... 20
2.2.2.3. El Clima. .............................................................................. 20
2.3. Estudio de Tráfico ............................................................................. 21
2.3.1. Tipos de Conteo Vehicular. ........................................................ 21
2.3.2. Período de Observación. ........................................................... 21
2.3.3. Tráfico Promedio Diario Anual (TPDA). ..................................... 21
2.3.4. Clasificación General de los Vehículos Según el MTOP. .......... 23
2.3.5. Conteo de Tráfico. ..................................................................... 23
2.3.6. Variaciones del Tráfico. ............................................................. 24
2.3.7. Cálculo del TPDA. ...................................................................... 26
2.3.7.1. Tráfico Promedio Diario Semanal. ....................................... 26
2.3.8. Cálculo de la Demanda Proyectada. .......................................... 27
2.3.8.1. Tráfico Futuro. ..................................................................... 27
2.3.8.2. Transito Generado (TG). ..................................................... 27
xi
2.3.8.3. Transito Desarrollado (TD). ................................................. 28
2.3.8.4. Proyección del Tráfico a 20 Años (TF). ............................... 29
2.4. Estudio de Suelos ............................................................................. 29
2.4.1. Contenido de Humedad. ............................................................ 30
2.4.2. Análisis Granulométrico. ............................................................ 31
2.4.3. Clasificación de Suelos Método SUCS. ..................................... 32
2.4.4. Límites de Consistencia. ............................................................ 33
2.4.4.1. Límite Líquido. ..................................................................... 35
2.4.4.2. Límite Plástico. .................................................................... 35
2.4.5. Prueba de Proctor. ................................................................. 36
2.4.6. California Bearing Ratio (CBR). .............................................. 36
2.4.7. Clasificación de Suelos Método AASHTO. ............................. 37
2.5. Método de Diseño de Pavimentos AASTHO 93 ............................... 41
CAPITULO III .............................................................................................. 42
Metodología ................................................................................................ 42
3.1. Reconocimiento de la vía actualmente ............................................. 42
3.2. Estudio de Tráfico ............................................................................. 42
3.2.1. Generalidades. ........................................................................... 42
3.2.2. Conteo Manual. .......................................................................... 43
3.2.3. Determinación del Tráfico Promedio Diario Anual (T PDA)........ 43
3.2.3.1. Cálculo del TPDS. ............................................................... 44
3.2.3.2. Factor Mensual (FM). .......................................................... 44
3.2.3.3. Factor Diario (FD). ............................................................... 44
3.2.3.4. Cálculo del TPDA Existente. ............................................... 44
xii
3.2.3.5. Cálculo del Tráfico Generado. ............................................. 45
3.2.3.6. Cálculo del Tráfico Desarrollado. ........................................ 45
3.2.3.7. Cálculo del Tráfico Asignado. .............................................. 45
3.2.3.8. Cálculo del Tráfico Proyectado. ........................................... 45
3.2.4. Clasificación de la Carretera Según el Tráfico. .......................... 46
3.2.4.1. Velocidad de Diseño............................................................ 47
3.2.4.2. Ancho de Calzada. .............................................................. 49
3.3. Estudios de Suelos ........................................................................... 50
3.3.1. Generalidades. ........................................................................... 50
3.3.2. Contenido de Humedad. ............................................................ 50
3.3.3. Límites de Atterberg. .................................................................. 50
3.3.3.1. Limite Líquido. ..................................................................... 50
3.3.3.2. Limite Plástico. .................................................................... 51
3.3.4. Granulometría. ........................................................................... 52
3.3.5. Ensayo de Compactación (Proctor). .......................................... 52
3.3.6. Ensayo de Compactación (CBR). .............................................. 53
3.4. Diseño de Pavimento Flexible .......................................................... 54
3.4.1. Variables para el Método de Diseño de Pavimentos Flexibles. . 54
3.4.1.1. Confiabilidad (R%). ............................................................. 54
3.4.1.2. Desviación Estándar (ZR). .................................................. 55
3.4.1.3. Desviación Estándar Típica (So). ........................................ 56
3.4.1.4. Índice de Servicio. ............................................................... 56
3.4.1.5. Módulo Resiliente (Mr). ....................................................... 57
3.4.1.6. Número Estructural (SN). .................................................... 57
3.4.2. Espesores de Capa. .................................................................. 58
xiii
3.4.2.1. Gráficos para obtener los Coeficientes de las Capas. ......... 59
3.4.2.2. Coeficientes de Drenaje. ..................................................... 61
3.4.2.3. Valores D1, D2 Y D3. .......................................................... 62
CAPITULO IV .............................................................................................. 63
4. Cálculos y Resultados ........................................................................ 63
4.1. Cálculo del TPDA. ............................................................................ 63
4.1.1. Cálculo del TPDS. ...................................................................... 63
4.1.2. Cálculo del Factor Diario. ........................................................... 64
4.1.3. Cálculo del Factor Mensual........................................................ 64
4.1.4. Cálculo del TPDA. ...................................................................... 65
4.1.5. Cálculo del Tráfico Generado. ................................................... 65
4.1.6. Cálculo del Tráfico Desarrollado. ............................................... 65
4.1.7. Cálculo del Tráfico Asignado. .................................................... 65
4.1.8. Composición del Tráfico Asignado. ............................................ 65
4.1.9. Cálculo del Tráfico Futuro. ......................................................... 65
4.2. Resultado Estudios de Suelo ........................................................... 67
4.2.1. Resultado de ensayos. .............................................................. 67
4.3. Propuesta de Diseño de Pavimento Flexible por el Método
AASHTO 93 ................................................................................................. 67
4.3.1. Cálculo del Factor Camión. ........................................................ 69
4.3.2. Cálculo del Factor Crecimiento. (GF) ......................................... 69
4.3.3. Factor de distribución Direccional. (Fd) ..................................... 69
4.3.4. Factor de Distribución por Carril. (Fc) ........................................ 70
4.3.5. Determinación de los Ejes Equivalentes. ................................... 70
xiv
4.3.6. Cálculo del CBR de Diseño. .......................................................... 70
4.3.7. Cálculos de los Módulos Resilientes de las Capas Base,
Subbase y Mejoramiento. ........................................................................ 72
4.3.8. Parámetros para el diseño de pavimento flexible AASHTO 93. . 75
CAPITULO V ............................................................................................... 79
5. Conclusiones y Recomendaciones ...................................................... 79
5.1. Conclusiones .................................................................................... 79
5.2. Recomendaciones ............................................................................ 79
BIBLIOGRAFIA ........................................................................................... 80
ANEXOS ..................................................................................................... 81
xv
INDICE DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1: Sección Típica de un Pavimento Flexible. ............................. 6
Ilustración 2: Capas de un Pavimento Flexible. .......................................... 7
Ilustración 3: Sección Típica de un Pavimento Flexible. ........................... 18
Ilustración 4: Clasificación de Vehículos. .................................................. 23
Ilustración 5: Formato Conteo de Tráfico. ................................................. 24
Ilustración 6: Clasificación de Suelos de acuerdo a la SUCS. .................. 33
Ilustración 7: Límites de Atterberg............................................................. 34
Ilustración 8: Carta de Plasticidad de Suelos. ........................................... 34
Ilustración 9: Elementos de la Curva de Compactación. ........................... 36
Ilustración 10: Clasificación de Suelos AASHTO. ..................................... 40
Ilustración 11: Formato Conteo de Tráfico. ............................................... 43
Ilustración 12: Velocidad de Diseño en Km/h. ........................................... 48
Ilustración 13: Espesores de las Capas de un Pavimento Flexible. .......... 58
Ilustración 14: Nomograma para obtener Coeficiente a1. ......................... 60
Ilustración 15: Nomograma para el Coeficiente de la Base Granular a2... 60
Ilustración 16: Nomograma para el Coeficiente de la Subbase Granular a3.
........................................................................................................................ 61
Ilustración 17: Grafica Porcentaje de CBR. ............................................... 72
Ilustración 18: Determinación del Módulo Resiliente de la Base Granular. 73
Ilustración 19: Determinación del Módulo Resiliente de la Subbase
Granular y la Capa de Mejoramiento............................................................... 74
Ilustración 20: Abaco para hallar el Coeficiente Estructural de la Carpeta
Asfáltica. .......................................................................................................... 75
Ilustración 21: Cálculo Espesor Subrasante. ............................................ 74
xvi
Ilustración 22: Cálculo de los Espesores de la Base................................. 75
Ilustración 23: Cálculo de los Espesores de la Subbase. .......................... 76
Ilustración 24: Cálculo del Espesor de Mejoramiento. .............................. 77
xvii
INDICE DE TABLAS
Tabla 1: Coordenadas U.T.M. ...................................................................... 1
Tabla 2: Especificaciones para Material de Base. ........................................ 7
Tabla 3: Especificaciones para material de Subbase. .................................. 8
Tabla 4: Especificaciones para material de mejoramiento. .......................... 8
Tabla 5: Factor de estacionalidad mensual. ............................................... 26
Tabla 6: Tasa de crecimiento anual............................................................ 29
Tabla 7: Tabla de Numeración y Abertura de Tamices. ............................. 31
Tabla 8: Tipo de material y tamaño de las partículas. ................................ 31
Tabla 9: Clasificación de suelos CBR de diseño. ....................................... 37
Tabla 10: Factor de estacionalidad mensual. ............................................. 44
Tabla 11: Tasa de crecimiento a futuro. ..................................................... 46
Tabla 12: Clasificación del Tipo de Carretera. ............................................ 46
Tabla 13: Ancho de la calzada. .................................................................. 49
Tabla 14: Distancia de visibilidad. .............................................................. 49
Tabla 15: Distancia de Visibilidad de Rebasamiento. ................................. 49
Tabla 16: Confiabilidad según el tipo de camino. ....................................... 55
Tabla 17: Desviación Estándar Según el Grado de Confiabilidad. ............. 55
Tabla 18: Desviación estándar So. ............................................................. 56
Tabla 19: Condición según PSI. ................................................................. 56
Tabla 20: Relaciones del Módulo Resiliente. .............................................. 57
Tabla 21: Coeficientes de drenaje para pavimentos flexibles. .................... 62
Tabla 22: Espesores mínimos según los Esal`s. ........................................ 62
Tabla 23. Cálculo Condensado de Tráfico. ................................................. 63
Tabla 24: Cálculo del factor diario. ............................................................. 64
xviii
Tabla 25: Factor de Estacionalidad Mensual. ............................................. 64
Tabla 26: Composición del Tráfico Asignado. ............................................ 65
Tabla 27: Tasa de crecimiento a futuro. ..................................................... 66
Tabla 28: Cálculo del Tráfico Futuro........................................................... 66
Tabla 29: Resultados de los Ensayos. ....................................................... 67
Tabla 30: Composición de vehículos del TPDA Asig. ............................... 68
Tabla 31: Cálculo del Factor Camión. ........................................................ 69
Tabla 32: Proyección vehicular según tasa de crecimiento (GF). .............. 69
Tabla 33: Factor de distribución por carril. ................................................. 70
Tabla 34: Determinación de los Ejes Equivalentes. ................................... 70
Tabla 35: Límites para Selección de Resistencia. ...................................... 71
Tabla 36: Valores de CBR. ......................................................................... 71
Tabla 37: Factores para Diseño de Pavimento ASSHTO 93. ..................... 75
Tabla 38: Módulos resilientes de las capas. ............................................... 73
Tabla 39: Cálculo de Diseño Recomendado. ............................................. 78
1
CAPITULO I
GENERALIDADES
1.1. Introducción
Desde la antigüedad las carreteras han sido de mucha importancia para el
desarrollo de los pueblos, de su intercambio cultural y comercial. Es necesario
darles el adecuado mantenimiento para que puedan cumplir con sus funciones
en el tiempo de vida útil.
El pavimento es diseñado para que las cargas que generan el tránsito
vehicular no produzcan deformaciones excesivas en cada una de las capas.
Las carreteras cumplen un papel fundamental en el desarrollo de la
economía de un país, por eso es necesario realizar los adecuados estudios
que se requiera para su diseño.
La falta de señalización podría ser causal de accidentes, el estudio ofrecerá
una alternativa de diseño de la vía que mejore las condiciones de uso y
asegurar a la ciudadanía un servicio de carreteras de mejor calidad y en
buenas condiciones.
1.2. Ubicación del proyecto
El proyecto se encuentra ubicado en el Cantón “Echeandia – Piedra
Grande” de la Provincia de Bolívar.
Las coordenadas del proyecto para una mejor identificación se detallan a
continuación.
Tabla 1: Coordenadas U.T.M.
PUNTO COORDENADAS
ECHEANDIA 682934 9838235
PIEDRA GRANDE 686622 9839511
Fuente: Fernando Ríos, Gustavo Robayo
2
1.3. Objetivos del proyecto
1.3.1. Objetivo General y Objetivos Específicos
1.3.1.1. Objetivo General
Elaborar una alternativa de diseño vial, mediante estudios de suelo y
tráfico, para mejorar las condiciones de movilidad de la carretera y su
operación vehicular, a fin de contar con una vía segura.
1.3.1.2. Objetivos Específicos
Inspeccionar las condiciones de la vía.
Diseñar la estructura del Pavimento Flexible siguiendo la norma
AASHTO 93.
Realizar un conteo manual del tráfico de dicha vía para determinar el
Trafico Promedio Diario Anual (T.P.D.A) y establecer a que categoría
pertenece según el MTOP.
Comprobar que las capas y la estructura de la vía cumplan con los
parámetros de diseño.
1.4. Delimitación del tema
Se realizará una inspección visual que nos permitirá saber en qué estado se
encuentra la vía, con este estudio se buscará dar una solución que de
comodidad y seguridad a la movilización de los habitantes.
Esta vía cuenta con 26,9 kilómetros de longitud, el tramo a analizar
comprende desde la abscisa 0+000 hasta 1+525,50.
Se elaborará los estudios de suelo de la vía, para comprobar si los
materiales que conforman la estructura del pavimento están de acuerdo a las
3
Especificaciones Técnicas del Ministerio de Transporte y Obras Públicas
(MTOP).
Se determinará el diseño de la estructura de pavimento flexible para la vía
aplicando el método de la AASHTO 93.
1.5. Planteamiento del problema
Debido a la falta de mantenimiento de la carretera “Echeandia – Piedra
Grande” con el paso de los años, ha venido presentando un deterioro del
pavimento debido a las malas condiciones superficiales, no brinda las
condiciones de tránsito y seguridad necesarias debido a una falta de
señalización, lo que ocasiona malestar en los peatones y vehículos que
transitan por la vía.
1.6. Justificación
La investigación se la realizó con la finalidad de proponer un modelo de
gestión que ayudará a reducir los costos de operación vehicular, que mejorará
los niveles de servicio y economía de los usuarios ya que brindará una vía en
mejores condiciones de tránsito y seguridad.
Debido a los problemas citados anteriormente es necesario realizar un
estudio que nos lleve a una solución adecuada, ya que la falta de señalización,
daños en la vía y en base a los datos obtenidos mediante la inspección visual
amerite el estudio para su evaluación.
El estudio nos brindará una alternativa de diseño de infraestructura vial que
mejorará el uso de la carretera, que brindará eficiencia y seguridad a los
usuarios.
4
CAPITULO II
MARCO TEORICO
2.1. Pavimentos
2.1.1. Definición de pavimento.
Está constituido por un conjunto de capas superpuestas una sobre otra,
relativamente horizontales, que se construyen y diseñan de manera técnica
con materiales apropiados y compactados adecuadamente, apoyadas sobre la
subrasante de una vía y que deben resistir adecuadamente los esfuerzos que
las cargas repetidas del tránsito le transmiten durante el periodo para la cual
se ha diseñado la estructura del pavimento. (MONSALVE ESCOBAR &
GIRALDO VASQUEZ, 2012, pág. 21)
2.1.2. Características que debe reunir un pavimento.
Para cumplir adecuadamente sus funciones un pavimento debe reunir los
siguientes requisitos:
Ser resistente a la acción de las cargas impuestas por el tránsito.
Ser resistente ante los agentes de intemperismo.
Presentar una textura superficial adaptada a las velocidades
previstas de circulación de los vehículos, por cuanto ella tiene una
decisiva influencia en la seguridad vial. Además, debe ser resistente
al desgaste producido por el efecto abrasivo de las llantas de los
vehículos.
Debe presentar una regularidad superficial, tanto transversal como
longitudinal, que permitan una adecuada comodidad a los usuarios
5
en función de las longitudes de onda de las deformaciones y de la
velocidad de circulación.
Debe ser durable.
Presentar condiciones adecuadas respecto al drenaje.
El ruido de rodadura, en el interior de los vehículos que afectan al
usuario, así como en el exterior, que influye en el entorno, debe ser
adecuadamente moderado.
Debe poseer el color adecuado para evitar reflejos y
deslumbramientos, y ofrecer una adecuada seguridad al tránsito.
Resistir el transito previsto para el periodo de diseño y distribuir las
presiones verticales producidas por las cargas del tránsito, de tal
forma que solo llegue una mínima porción de estas cargas a la capa
subrasante para que esta sea capaz de soportarlas.
Constituir una estructura que sea capaz de resistir los factores
climatológicos del lugar en el que es construido; en especial factores
como el agua y la temperatura, ya que son estos los que producen
efectos más adversos en el comportamiento de los materiales que
constituyen el pavimento.
Resistencia al derrapamiento, la cual es obtenida a través de una
adecuada textura en la superficie de rodadura, esta textura debe
estar adaptada para las velocidades de circulación previstas en el
diseño.
Propiedades de reflexión luminosa, estas propiedades son
importantes para la conducción nocturna y para el diseño apropiado
de las instalaciones de iluminación.
6
Debe ser lo más económico posible. (Montejo Fonseca, 2002, págs.
1,2)
2.1.3. Clasificación de los Pavimentos.
Existen varios tipos de pavimentos según la superficie de rodadura:
Pavimentos flexibles
Pavimentos semi-rigidos o semi-flexibles
Pavimentos rígidos
Pavimentos articulados.
2.1.3.1. Pavimentos flexibles.
Este tipo de pavimentos apoyado sobre la subrasante, generalmente está
constituido por dos capas no rígidas, la base y la sub-base (se puede
prescindir de una de ellas) dependiendo de las necesidades que tengan en
particular cada obra. (Montejo Fonseca, 2002, pág. 2)
Ilustración 1: Sección Típica de un Pavimento Flexible.
Fuente: Diseño de Pavimento Flexible y Rígido.
Funciones de las capas de pavimento flexible
Elementos que conforman la estructura de un pavimento flexible.
7
Ilustración 2: Capas de un Pavimento Flexible.
Fuente: Pavimentos
Carpeta asfáltica.- Debe proporcionar una superficie estable y uniforme al
tránsito, de textura y color conveniente y resistir los efectos abrasivos del
tránsito (superficie de rodadura), hasta donde sea posible debe impedir el
paso del agua al interior de la estructura del pavimento (impermeabilidad), su
resistencia a la tensión complementa la capacidad estructural del pavimento
(resistencia). (Montejo Fonseca, 2002, pág. 4)
Base granular.- La función fundamental de la base granular de un
pavimento consiste en proporcionar un elemento resistente que transmita a la
Subbase y a la subrasante los esfuerzos producidos por el tránsito en una
intensidad apropiada (resistencia). (Montejo Fonseca, 2002, pág. 4)
Tabla 2: Especificaciones para Material de Base.
Base Granular
Características Porcentajes
Límite Líquido pasante tamiz # 40 < 25%
Índice de Plasticidad < 6%
Desgaste de Absorción < 40%
CBR ≥ 80% Fuente: Ministerio de Transporte y Obras Públicas.
Subbase granular.- Debe soportar los esfuerzos transmitidos por los
vehículos a través de las capas superiores y transmitidos a un nivel adecuado
a la subrasante (resistencia), en muchos debe drenar el agua que se
8
introduzca a través de la carpeta o por las bermas, así como impedir la
ascensión capilar (drenaje). Algunos cambios volumétricos de la capa
subrasante, generalmente asociados a cambios en su contenido de agua
(expansiones), o a cambios externos de temperaturas (heladas), pueden
absorberse con la capa Subbase, impidiendo que dichas deformaciones se
reflejen en la superficie de rodamiento (deformaciones disminución). (Montejo
Fonseca, 2002, pág. 4)
Tabla 3: Especificaciones para material de Subbase.
Materiales de Sub Base
Características Porcentajes
Límite Líquido pasante tamiz # 40 > 25%
Índice de Plasticidad ≤ 6%
Desgaste de Absorción < 50%
CBR ≥ 30% Fuente: Ministerio de Transporte y Obras Públicas.
Subrasante.- Es el suelo que sirve como fundación para todo el paquete
estructural, de la calidad de esta capa depende en gran parte el espesor que
debe tener un pavimento. (Montejo Fonseca, 2002, pág. 9)
Material de Mejoramiento.- Para el mejoramiento de la Subrasante deben
conseguirse materiales seleccionados, granulados, libres de materia orgánica,
granulométricamente la Subrasante no debe contener gravas mayores a 4
pulgadas y no más del 20% del suelo fino que pase el tamiz 200. (Montejo
Fonseca, 2002)
Tabla 4: Especificaciones para material de mejoramiento.
Materiales de Mejoramiento de Sub Rasante
Características Porcentajes
Límite Líquido pasante tamiz # 40 ≤ 25%
Índice de Plasticidad < 9 %
CBR > 20 % Fuente: Ministerio de Transporte y Obras Públicas.
18
Ilustración 3: Sección Típica de un Pavimento Flexible.
Fuente: Ingeniería de Pavimentos para Carreteras (Alfonso Fonseca).
19
2.2. Principios a considerar en el Diseño de Pavimentos flexibles
2.2.1. Método a usar.
El método a usar en el presenta trabajo de titulación es el siguiente:
Método AASHTO 93: Describe con detalle los procedimientos para el
diseño de la sección estructural de los pavimentos flexibles y rígidos de
carreteras, establecido para el caso de los pavimentos flexibles, que la
superficie de rodadura se resuelve solamente con concreto asfáltico y
tratamiento superficial, pues asume que tales estructuras soportaran niveles
significativos del tránsito (mayores a 50000 ejes equivalentes acumulados de
8,2 ton durante el periodo de diseño), dejando fuera pavimentos ligeros para
tránsitos menores al citado, como son los caminos revestidos o de terracería.
(Cordo, 2006)
El método AASHTO 93 nos proporciona recomendaciones para considerar
la estructura competa del pavimento con sus respectivos espesores, teniendo
en cuenta el requerimiento de materiales y su respectivo control de calidad.
2.2.2. Factores a Considerar en el diseño de pavimentos.
Descripción general de los factores a considerar en el diseño.
2.2.2.1. El Tránsito.
Es un factor muy importante para el dimensionamiento de la estructura de
pavimento, se toma en cuenta las cargas más pesadas por eje en el carril de
diseño durante su periodo de vida útil, la repetición de las cargas de tránsito y
la consecuente acumulación de deformaciones sobre el pavimento (fatiga) son
fundamentales para el cálculo. (Montejo Fonseca, 2002, pág. 9)
20
2.2.2.2. La sub-rasante.
De la calidad de la capa depende el espesor que debe tener la estructura de
un pavimento ya sea flexible o rígido. Como parámetro para evaluar esta capa,
se emplea la capacidad de resistencia o soporte a la deformación por esfuerzo
cortante bajo las cargas de tránsito. Es necesario evaluar la sensibilidad del
suelo a la humedad, tanto por resistencia, hinchamiento-retracción (variación
de volumen).
La sub-rasante con un tipo de suelo expansivo puede causar daños graves
a la estructura de pavimento que se encuentra apoyada sobre ella, por
consiguiente cuando se construya un pavimento sobre este tipo de suelos
debe evitarse la variación de humedad del suelo por medio de la
impermeabilización de la estructura o mediante la estabilización de la sub-
rasante con algún tipo de aditivo (cal). (Montejo Fonseca, 2002, pág. 9)
2.2.2.3. El Clima.
Factores como la lluvia y el cambio de temperatura afectan a un pavimento
de manera directa ya sea por la elevación del nivel freático, que influye en la
resistencia, compresibilidad y cambios volumétricos especialmente en la
subrasante.
La alta susceptibilidad térmica del pavimento flexible (asfalto), el aumento
o la disminución de la temperatura pueden modificar su módulo elástico
causando grietas y deformaciones. (Montejo Fonseca, 2002, págs. 9-10)
21
2.3. Estudio de Tráfico
El estudio del tráfico, pues incide directamente en el tipo de carretera dentro
de la clasificación que supervisa el MTOP., también define proporción y tipo de
vehículos que transitan para elaborar el diseño de la estructura del pavimento.
2.3.1. Tipos de Conteo Vehicular.
Los tipos de conteos pueden ser manuales y automáticos:
Manuales: Son los más útiles pues proporcionan información más real
sobre la composición del tráfico necesario para el diseño geométrico de la vía.
Automáticos: Permiten conocer el volumen total del tráfico. Siempre deben
ir acompañados de conteos manuales para establecer la composición del
tráfico. (Mop, 2003, pág. 13)
2.3.2. Período de Observación.
Para un estudio definitivo, se debe tener por lo menos un conteo manual de
7 días seguidos en una semana que no esté afectada por eventos especiales,
es importante tener datos de un conteo automático por lo menos durante un
mes para cuantificar el volumen total de tráfico y correlacionar con la
composición registrada en la semana. (Mop, 2003, pág. 13)
2.3.3. Tráfico Promedio Diario Anual (TPDA).
Es la unidad de medida de tráfico en una carretera, se determina a través
de las observaciones puntuales del tráfico y factores de variación externos.
22
Por ello el Tráfico Promedio Diario Anual (TPDA) es vital en el diseño de
vías, definido como la cuantificación total que circulan por un sitio o franja de
una carretera en un lapso de tiempo específico. (Mop, 2003, págs. 11,12)
Para el cálculo del TPDA se debe tomar en cuenta lo siguiente:
En vías de un solo sentido de circulación, el tráfico será el contado
en ese sentido.
En vías de dos sentidos de circulación, se tomará el volumen de
tráfico en las dos direcciones. Normalmente para este tipo de vías, el
número de vehículos al final del día es semejante en los dos sentidos
de circulación.
Para el caso de Autopistas, generalmente se calcula el TPDA para
cada sentido de circulación, ya que en ellas interviene lo que se
conoce como flujo direccional, que es el % de vehículos en cada
sentido de la vía: esto, determina composiciones y volúmenes de
tráfico diferentes en un mismo período.
23
2.3.4. Clasificación General de los Vehículos Según el MTOP.
Ilustración 4: Clasificación de Vehículos.
Fuente: MTOP.
2.3.5. Conteo de Tráfico.
Para el aforo se utiliza un formato con la clasificación general de los
vehículos, el que se presenta a continuación:
24
Ilustración 5: Formato Conteo de Tráfico.
Fuente: Fernando Ríos, Gustavo Robayo.
2.3.6. Variaciones del Tráfico.
Como variaciones de tráfico se conoce a los factores que nos permiten
establecer relaciones entre observaciones actuales y puntuales de tráfico de
los datos estadísticos de lo ocurrido con anterioridad, llegando así a
determinar el TPDA del año en el que se realiza el presente estudio.
Esta relación se puede establecer considerando el hecho de que la
población se mueve por hábitos y al no existir una variación en la estructura
social de un país, prácticamente estas variaciones permanecerán constantes
25
en períodos más o menos largos, por lo que el TPDA se puede llegar a
calcular a base de muestreos. (Mop, 2003, pág. 13)
Cálculo de variaciones (factores)
Para llegar a obtener el TPDA a partir de una muestra, existen cuatro
factores de variación que son: (Mop, 2003, pág. 14)
TPDA= T0 x FH x FD x FS x FM
Dónde: T0 = tráfico observado.
Factor Horario (FH).
Permite transformar el volumen de tráfico que se haya registrado en un
determinado número de horas a volumen diario promedio.
Factor Diario (FD).
Permite transforma el volumen de tráfico diario promedio en volumen
semanal promedio.
TPDA= TA/365
Factor Semanal (FS).
Permite transforma el volumen semanal promedio de tráfico en volumen
mensual promedio.
TPDM= TS/7
Factor Mensual (FM).
Permite Transforma el volumen mensual promedio de tráfico en tráfico
promedio diario anual (TPDA).
TPDS= TM/30
26
Tabla 5: Factor de estacionalidad mensual.
MES FACTOR
Enero 1.07
Febrero 1.132
Marzo 1.085
Abril 1.093
Mayo 1.012
Junio 1.034
Julio 1.982
Agosto 0.974
Septiembre 0.974
Octubre 0.931
Noviembre 0.953
Diciembre 0.878 Fuente: Fernando Ríos, Gustavo Robayo
2.3.7. Cálculo del TPDA.
2.3.7.1. Tráfico Promedio Diario Semanal.
El tráfico promedio semanal se obtiene por medio de la siguiente ecuación:
Donde:
TPDS: Trafico promedio diario semanal.
Dn: Días normales.
Ds: Días Feriados.
m: Número de días que se realizó el conteo.
27
2.3.8. Cálculo de la Demanda Proyectada.
2.3.8.1. Tráfico Futuro.
El pronóstico del volumen de tráfico futuro, deberá basarse no solamente en
los volúmenes normales actuales, sino también en los incrementos del tránsito
que se espera utilicen la carretera existente.
𝑇𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑜 𝐴𝑠𝑖𝑔𝑛𝑎𝑑𝑜 = 𝑇𝑃𝐷𝐴 𝑒𝑥𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒 + 𝑇𝐺 + Td
2.3.8.2. Transito Generado (TG).
Consta de aquellos viajes vehiculares, distintos a los del transporte público,
que no se realizarían si no se construye la nueva carretera. El transito
generado se compone de tres categorías:
Transito Inducido
Viajes que no se efectuaron anteriormente.
Transito convertido
Viajes que se realizaron anteriormente a través de unidad es de
transporte público.
Transito trasladado
Viajes que se efectuaron anteriormente hacia otros destinos y con las
nuevas facilidades han sido atraídos hacia la carretera propuesta.
Generalmente, el tráfico generado se produce dentro de los dos años
siguientes a la terminación de las mejoras o construcción de una carretera. En
el país aún no se dispone de estudios respecto al comportamiento de tráfico
generado, pero es conveniente disponer de un valor que relacione el grado de
mejoramiento con el volumen de tráfico.
28
En consecuencia, se ha establecido que el volumen de tráfico generado que
provoca la determinación del proyecto, será igual a un porcentaje de tráfico
normal que se espera en el primer año de vida del proyecto. Este porcentaje
se estima equivalente a la mitad del ahorro en los costos a los usuarios
expresado también como porcentaje. Este tráfico, en forma proyectada es el
que conjuntamente con el existente, queda establecido, como consecuencia
de la aplicación de variables socioeconómicas representadas por los factores y
tasas empleadas en las proyecciones. Al tránsito generado se le asignan tasas
de incremento entre el 5% y el 25% del tránsito actual, con un período de
generación de uno o dos años después de que la carretera ha sido abierta al
servicio.
𝑇𝐺 = 25% 𝑇𝑃𝐷𝐴
2.3.8.3. Transito Desarrollado (TD).
Es el incremento del volumen de transito debido a las mejoras en el suelo
adyacente a la carretera. A diferencia del tránsito generado, el transito
desarrollado continúa actuando por muchos años después de la nueva
carretera ha sido puesta en servicio. Pero la experiencia indica que, en
carreteras construidas con altas especificaciones, el suelo lateral tiende a
desarrollarse más rápidamente de lo normal, generando un tránsito adicional
el cual se considera como transito desarrollado, con valores del orden del 5%
del tránsito actual.
𝑇d = 5% 𝑇𝑃𝐷𝐴
29
2.3.8.4. Proyección del Tráfico a 20 Años (TF).
Con el tráfico asignado se realiza la proyección del tráfico y su composición
hasta los 20 años, según la siguiente expresión:
𝑇𝑓 = 𝑇𝑎𝑠𝑖𝑔𝑛𝑎𝑑𝑜 (1 + 𝑡) 𝑛
Donde:
Tf = Tráfico futuro o proyectado
Tasig. = Tráfico asignado
i = Tasa de crecimiento del tráfico
n = Período de proyección, expresado en años
Las tasas anuales de crecimiento son las manejadas en el Ministerio de
Transporte y Obras Públicas Área de Factibilidad la misma que se
presenta a continuación:
Tabla 6: Tasa de crecimiento anual.
Tasa de Crecimiento Livianos Buses Camiones
2010-2015 4,21 2,24 2,52
2016-2020 3,75 1,99 2,24
2021-2025 3,37 1,8 2,02
2026-2030 3,06 1,63 1,84 Fuente: MTOP.
2.4. Estudio de Suelos
La toma de muestras de suelo y control de calidad en los laboratorios son la
base para la buena ejecución de una obra.
Exploración del suelo de fundación.
Tiene por finalidad determinar las características que posee el terreno en
estudio, son realizadas en un laboratorio de suelos con muestras obtenidas en
campo.
30
Todas las muestras obtenidas de los estratos de las calicatas del suelo de
fundación deberán realizársele los siguientes ensayos:
Humedad Natural.
Análisis Granulométrico por tamizado.
Límites de Atterberg.
Limite Líquido.
Limite Plástico.
Índice de Plasticidad.
Clasificación de Suelos Método SUCS.
Clasificación de Suelos Método AASHTO.
2.4.1. Contenido de Humedad.
Permite determinar la cantidad de agua presente en una cantidad de suelo
en términos de su peso en seco, el comportamiento y la resistencia de los
suelos en la construcción están regidos por la cantidad de agua que contienen.
La relación del peso del agua contenida y el peso de su fase sólida, es
conocida como contenido de humedad y se lo expresa como un porcentaje.
(Bowles, 2001, pág. 11)
𝑾% =𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒉ú𝒎𝒆𝒅𝒐 − 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒔𝒆𝒄𝒐
𝒑𝒆𝒔𝒐 𝒔𝒆𝒄𝒐𝒙𝟏𝟎𝟎%
Donde:
ω% = contenido de humedad (%)
Wω = peso del agua
Ws = peso seco
31
2.4.2. Análisis Granulométrico.
Su finalidad es obtener la distribución por tamaño de las partículas
presentes en una muestra de suelo. Así es posible también su clasificación
mediante sistemas como AASHTO o SUCS. Consiste en separar y clasificar
por tamaños los granos que componen la muestra con el fin de clasificar los
suelos y observar si cumplen especificaciones. (Bowles, 2001)
Para obtener la distribución de tamaños, se emplean tamices normalizados
y numerados, dispuestos en orden decreciente.
Tabla 7: Tabla de Numeración y Abertura de Tamices.
Fuente: Espinace R.
De acuerdo al tamaño de las partículas de suelo, se definen los siguientes
términos:
Tabla 8: Tipo de material y tamaño de las partículas.
Tipo de material Tamaño de las particulas
Grava 75 mm - 2 mm
Arena Arena gruesa: 2 mm - 0.2 mm
Arena fina: 0.2 mm - 0.05 mm
Limo de 0.05 mm - 0.005mm
Arcilla Menor a 0.005 mm Fuente: Mecánica de Suelos (Juarez Badillo – Rico Rodriguez)
32
2.4.3. Clasificación de Suelos Método SUCS.
Sistema concebido para permitir la identificación de los suelos en el terreno,
los agrupa de acuerdo a su comportamiento como material para construcción
en función de sus propiedades de granulometría y plasticidad.
El primer paso para clasificar el suelo consiste en identificar si es altamente
orgánico o no. De serlo, se anota las principales características como: textura,
olor, etc., y se identifica simplemente como turba, y si no lo es, se continua el
proceso con ayuda de pruebas de laboratorio, indicando si el suelo es grueso
o fino.
Suelos Gruesos: más del 50% de las partículas son retenidas en el tamiz
#200, se lo denominan suelos gruesos.
Estos suelos se subdividen en dos grupos, los cuales son determinados por
el porcentaje que pasa el tamiz #4, se los representan con la inicial de su
nombre en inglés, tenemos:
• Si el % de pasante del tamiz #4 es mayor del 50% este
material es grava de símbolo (G).
• Si el % de pasante del tamiz #4 es menor del 50% se lo
denomina arena y suelo arenoso de símbolos (S).
Suelos Finos: más del 50% de las partículas pasan el tamiz 200, se lo
denominan suelos finos.
Estos tipos de suelos se sub dividen en tres grupos que son:
Limos inorgánicos (M), Arcillas inorgánicas (C), Limos y arcillas
orgánicas(O).
33
Cada uno de estos grupos se subdivide de acuerdo a su límite líquido en
dos grupos. Para distinguir si la fracción fina es de carácter limoso o arcilloso,
se emplea la carta de plasticidad de Casa Grande.
Ilustración 6: Clasificación de Suelos de acuerdo a la SUCS.
Fuente: Ingeniería de Pavimentos para Carreteras (Alfonso Fonseca).
2.4.4. Límites de Consistencia.
Utilizada para mostrar el comportamiento de los suelos finos, miden la
cohesión del terreno y su humedad, corresponden al porcentaje de agua
respecto al peso de los sólidos finos en que los materiales pasan de una
consistencia a otra. (Bowles, 2001)
Los contenidos de humedad en los puntos de transición de un estado al otro
son los denominados Límites de Atterberg.
34
Ilustración 7: Límites de Atterberg.
Fuente: manual de laboratorio de suelos, Joseph E. Bowles
Ilustración 8: Carta de Plasticidad de Suelos.
Fuente: fundamentos de la mecánica de suelos, Juárez Badillo y Rico Rodríguez.
Índice de Plasticidad:
IP= 𝒘𝒍 − 𝒘𝒑
Índice de Liquidez:
IL= 𝒘𝒏−𝒘𝒑
𝒘𝒍−𝒘𝒑
35
Donde:
𝑤𝑙= limite liquido
𝑤𝑝= limite plástico
𝑤𝑛= humedad natural
Atterberg encontró que la diferencia entre el límite líquido y el límite plástico,
denominado índice de plasticidad (IP), representaba una medida satisfactoria
del grado de plasticidad de un suelo. Luego sugirió que estos dos límites
sirvieran de base en la clasificación de los suelos plásticos. Acorde al valor del
índice de plasticidad, distinguió los siguientes materiales.
Suelos desmenuzables (IP<IP<IP15)
Suelos débilmente plásticos (1<IP)
Suelos medianamente plásticos (7<IP)
Suelos altamente plásticos (IP>15)
2.4.4.1. Límite Líquido.
Para la determinación de este límite se utiliza la cuchara de Casagrande
que consiste en medir la humedad que contiene el suelo cuando con 25 golpes
se cierra una ranura de 13 mm de longitud.
La frontera entre los estados plástico y semi-líquido se le llama límite
líquido.
2.4.4.2. Límite Plástico.
Se define como la mínima cantidad de humedad con la cual el suelo vuelve
a la condición de plasticidad. En este estado, el suelo puede deformarse
rápidamente o ser moldeado sin recuperación elástica y se obtiene midiendo
36
el contenido de humedad del suelo cuando comienzan a agrietarse pequeños
cilindros de suelo de 3 mm de diámetro.
La frontera entre los estados semisólido y plástico se llama límite
plástico.
2.4.5. Prueba de Proctor.
Permite obtener el porcentaje de agua, con el cual se obtiene la máxima
densidad en relación a su grado de humedad para el esfuerzo de
compactación especificado. (Bowles, 2001)
Ilustración 9: Elementos de la Curva de Compactación.
Fuente: manual de laboratorio, Joseph bowles.
2.4.6. California Bearing Ratio (CBR).
Mide la resistencia al corte (esfuerzo cortante) de un suelo bajo condiciones
de humedad y densidad controladas, y así evaluar el terreno en cuanto a
calidad de la subrasante, sub-base, base en los pavimentos, que contengan
solamente una pequeña cantidad de material que pasa por el tamiz de 50 mm,
y que es retenido en el tamiz de 20 mm. Se recomienda que la fracción no
37
exceda del 20%. La ASTM denomina a este ensayo, simplemente como
“Relación de soporte” y está normado con el número ASTMD 1883-73.
(Bowles, 2001)
La expresión que define al CBR, es la siguiente:
Tabla 9: Clasificación de suelos CBR de diseño.
Valor CBR Clasificación General Usos
0--3 Muy pobre Subrasante
3--7 Pobre a Regular Subrasante
7--20 Regular Sub-base
20--50 Bueno Base, Sub-base
>50 Excelente Base Fuente: Manual de Laboratorios de Suelos, Joseph Bowles.
2.4.7. Clasificación de Suelos Método AASHTO.
Esta clasificación se basa en los resultados obtenidos como el límite líquido,
índice de plasticidad y material que pasa el tamiz #10, #40 y #200. De acuerdo
con este sistema los suelos están clasificados en ocho grupos designados por
los símbolos del A-1 al A-8. (Terreros & Moreno Lituma, 2015, págs. 61,62)
Los suelos inorgánicos se clasifican en siete grupos que van del A-1 al A-7
y los suelos con elevada proporción de materia orgánica se clasifican como A-
8.
Descripción de los grupos de clasificación
Suelos Granulares: Tienen el 35% o menos de material fino que pasa por
el tamiz #200, estos suelos forman los grupos A-1, A-2, A-3.
Grupo A-1: El material de este grupo comprende las mezclas bien
graduadas, compuestas de fragmentos de piedra, grava, arena y material
ligante poco plástico. Se incluyen también en este grupo mezclas bien
graduadas que no tienen material ligante.
38
Sub grupo A-1: Comprende aquellos materiales formados
predominantemente por piedra o grava, con o sin material ligante bien
graduado.
Sub grupo A-1b: Incluye aquellos materiales formados predominantemente
por arena gruesa bien gradada, con o sin ligante.
Grupo A-2: Comprende una gran variedad de material granular que
contiene menos del 35% del material fino.
Subgrupos A-2-4 Y A-2-5: Pertenecen a estos Subgrupos aquellos
materiales cuyo contenido de material fino es igualo menor del 35% y cuya
fracción que pasa el tamiz #40 tiene las mismas características de los suelos
A-4 y A-S, respectivamente.
Estos grupos incluyen aquellos suelos gravosos y arenosos (arena gruesa),
que tengan un contenido de limo, o índices de Grupo, en exceso a los
indicados por el grupo A-l. Así mismo, incluyen aquellas arenas finas con un
contenido de limo no plástico en exceso al indicado para el grupo A-3.
Subgrupos A-2-6 y 1-2-7: Los materiales de estos subgrupos son
semejantes a los anteriores, pero la fracción que pasa el tamiz #40 tiene las
mismas características de los suelos A-6 y A-7, respectivamente.
Grupo A-3: En este grupo se encuentran incluidas las arenas finas, de
playa y aquellas con poca cantidad de limo que no tengan plasticidad. Este
grupo incluye, además, las arenas de río que contengan poca grava y arena
gruesa.
Suelos Finos: Son suelos limo-arcillosos que tienen más del 35% que pasa
el tamiz #200. A este tipo de suelos les corresponde los grupos A-4, A-5, A-6,
A-7.
39
Grupo A-4: Pertenecen a este grupo los suelos limosos poco o nada
plásticos, que tienen un 75% o más del material fino que pasa el tamiz #200.
Además, se incluyen en este grupo las mezclas de limo con grava y arena
hasta en un 64%.
Grupo A-5: Los suelos comprendidos en este grupo son semejantes a los
del anterior, pero contienen material micáceo o diatomáceo. Son elásticos y
tienen un límite líquido elevado.
Grupo A-6: El material típico de este grupo es la arcilla plástica. Por lo
menos el 75% de estos suelos debe pasar el tamiz #200, pero se incluyen
también las mezclas arcillo-arenosas cuyo porcentaje de arena y grava sea
inferior al 64%. Estos materiales presentan, generalmente, grandes cambios
de volumen entre los estados seco y húmedo.
Grupo A-7: Los suelos de este grupo son semejantes a los suelos A-6 pero
son elásticos. Sus límites líquidos son elevados.
Grupo A-7-S: Incluye aquellos materiales cuyos índices de plasticidad no
son muy altos con respecto a sus límites líquidos.
Subgrupo A-7-6: Comprende aquellos suelos cuyos índices de plasticidad
son muy elevados con respecto a sus límites líquidos y que, además,
experimentan cambios de volumen extremadamente grandes.
40
Ilustración 10: Clasificación de Suelos AASHTO.
Fuente: manual de carreteras, Luis Bañón Blázquez – José Bevia Garcia.
La evaluación de los suelos dentro de cada grupo se hace por medio del
“índice de grupo”, mismo que se calcula con la formula empírica presentada a
continuación:
IG = (F-35) [0.2 + 0.005 (LL-40)] + 0.01 (F-15) (IP-l O)
Donde:
IG = índice de grupo
F = Porcentaje del suelo que pasa por el tamiz #200, expresado como
número entero.
LI = Límite líquido
IP = Índice de plasticidad.
El índice de grupo para los suelos de los subgrupos A-2-6 y A-2-7 se
calcula con la siguiente fórmula:
IG = 0,01 (F - 15) (IP - 10)
41
2.5. Método de Diseño de Pavimentos AASTHO 93
El diseño se basa primordialmente en identificar o encontrar un “número
estructural SN” para el pavimento flexible que pueda soportar el nivel de carga
solicitado. Para determinar el número estructural SN requerido, el método
proporciona la ecuación general que involucra los siguientes parámetros:
(Montejo Fonseca, 2002, pág. 263)
log10𝑊18 = 𝑍𝑅𝑥𝑆𝑂 + 9,36𝑥 log10(𝑆𝑁 + 1) − 0,20 +log10 (
∆𝑃𝑆𝐼4,2 − 1,5
)
0,40 +1094
(𝑆𝑁 + 1)5,19
+ 2,32𝑥 log10(𝑀𝑅) − 8,07
W18: Número estimado de ejes equivalentes de 8.2 toneladas,
acumuladas en el periodo de diseño (n).
ZR: Desviación estándar normal.
S0: Desviación estándar combinado de la predicción del tránsito
(cargas y volúmenes) y de la predicción del comportamiento del
pavimento a lo largo de su vida de servicio.
ΔPSI: Diferencia entre el índice de servicio inicial (Po) y el final
(Pt).
MR: Módulo resiliente de la subrasante y de las capas de base y
Subbase granulares, obtenido a través de ecuaciones de
correlación con la capacidad portante (C.B.R) de los materiales
(suelos y granulares).
SN: Número estructural o capacidad de la estructura para soportar
las cargas bajo las condiciones de diseño.
(a1d1 + a2d2m2 + a3d3m3) (Montejo Fonseca, 2002, pág. 274)
42
CAPITULO III
Metodología
3.1. Reconocimiento de la vía actualmente
Actualmente la vía tiene un ancho promedio de 7mts., no cuenta con
señalización ni obras de arte y en su totalidad su capa de rodadura es un
lastre.
3.2. Estudio de Tráfico
3.2.1. Generalidades.
El presente estudio de tráfico, se lo realiza de tal manera de obtener datos
consistentes del tráfico actual que circula por el Cantón “Echeandia – Piedra
Grande” de la Provincia de Bolívar.
Para el estudio de tráfico se realizó el conteo vehicular tomando en cuenta
el siguiente proceso:
Ejecutar las revisiones del terreno.
Realizar los conteos de tráfico en las estaciones marcadas.
Para obtener el tráfico vehicular se realizó un estudio mediante
aforos manuales en un periodo de 3 días de 9 horas cada día.
Procesar la información de tráfico.
Identificar de los sentidos y carriles de flujo vehicular.
Interpretación de resultados del conteo manual del aforo vehicular
para obtener el TPDA.
43
3.2.2. Conteo Manual.
Se realizó el conteo manual durante 3 días en un tiempo de 9 horas por día,
se registró el conteo en formatos que se llenaron en el terreno, para luego
proceder con el cálculo del Tráfico Promedio Diario Anual (TPDA).
Ilustración 11: Formato Conteo de Tráfico.
Fuente: Fernando Ríos, Gustavo Robayo.
3.2.3. Determinación del Tráfico Promedio Diario Anual (T PDA).
Una vez que se realizó el conteo manual y con los datos obtenidos se
procede hacer los cálculos necesarios para la determinación del TPDA y
posterior obtención de los ESAL´S de diseño para la vía, los cuales
determinan el número de repetición acumulada de cargas por eje simple
equivalente de 8,2 toneladas durante el periodo de diseño (W18), que para
nuestro proyecto se escogió 20 años.
44
3.2.3.1. Cálculo del TPDS.
Para el proceso del cálculo del tráfico promedio diario semanal tenemos la
siguiente ecuación:
𝑻𝑷𝑫𝑺 = (𝟓
𝟕) (∑ 𝒕. 𝒄𝒏𝟏𝒏𝒊
) + (𝟐
𝟕) (∑ 𝒕. 𝒄𝒏𝟏𝒏𝒊
)
Dónde:
t.c: tráfico contados en días normales
t.f: tráfico contado los fines de semana
3.2.3.2. Factor Mensual (FM).
Valor que afectará al TPDS para llegar a la obtención del TPDA.
Tabla 10: Factor de estacionalidad mensual.
Factor de Estacionalidad Mensual
Enero 1,07
Febrero 1,132
Marzo 1,085
Abril 1,093
Mayo 1,012
Junio 1,034
Julio 1,982
Agosto 0,974
Septiembre 0,923
Octubre 0,931
Noviembre 0,953
Diciembre 0,878 Fuente: Ministerio de Transporte y Obras Públicas.
3.2.3.3. Factor Diario (FD).
Obtenidos en base al conteo de la semana. Se define como:
𝐅𝐝 =𝐓𝐏𝐃𝐒
𝐓𝐃
3.2.3.4. Cálculo del TPDA Existente.
El TPDA lo obtendremos de la siguiente fórmula:
𝑇𝑃𝐷𝐴 = 𝑇𝑃𝐷𝑆 (𝐹𝑚)(𝐹𝑑)
45
Dónde:
TPDA: Tráfico Promedio Diario Anual
TPDS: Tráfico Promedio Diario Semanal
Fm: Factor de ajuste mensual
Fd: Factor de ajuste diario
3.2.3.5. Cálculo del Tráfico Generado.
Previo al cálculo del tráfico futuro es necesaria la obtención del tráfico
asignado.
Para esto debemos de saber lo que es el Tráfico Generado (TG), el cual es
aquel al que se le asignan tasas de incrementos que van a ser de entre 5 al
25% del tránsito actual con un periodo de generación de uno o dos años
después de que la carretera ha sido abierta al servicio.
En nuestro tema de estudio utilizaremos una tasa de incremente en el
tráfico generado de un 25%. Y su valor lo conoceremos utilizando la siguiente
fórmula:
𝑇𝐺 = 25% 𝑇𝑃𝐷𝐴
3.2.3.6. Cálculo del Tráfico Desarrollado.
Y tomaremos un tráfico desarrollado que será el 5% del TPDA.
𝑇d = 5% 𝑇𝑃𝐷𝐴
3.2.3.7. Cálculo del Tráfico Asignado.
Conociendo el valor de TG podemos pasar al cálculo del tráfico asignado.
𝑇𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑜 𝐴𝑠𝑖𝑔𝑛𝑎𝑑𝑜 = 𝑇𝑃𝐷𝐴 𝑒𝑥𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒 + 𝑇𝐺 + Td
3.2.3.8. Cálculo del Tráfico Proyectado.
Se proyecta el tráfico a un periodo de 20 años con la siguiente fórmula:
46
𝑇𝑓 = 𝑇𝑎𝑠𝑖𝑔𝑛𝑎𝑑𝑜 (1 + 𝑡) 𝑛
Dónde:
Tf: Tráfico futuro o proyectado
Tasignado: Tráfico asignado
T: Tasa de crecimiento de tráfico
N: Periodo de proyección, expresada en años.
Tasa de crecimiento de tráfico (t).
Tabla 11: Tasa de crecimiento a futuro.
Tasa de Crecimiento
Livianos Buses Camiones
2010-2015 4,21 2,24 2,52
2016-2020 3,75 1,99 2,24
2021-2025 3,37 1,8 2,02
2026-2030 3,06 1,63 1,84 Fuente: MTOP.
3.2.4. Clasificación de la Carretera Según el Tráfico.
En el Ecuador el ente regulador de caminos (MTOP) ha clasificado las vías
de acuerdo al grado de importancia y el número de calzadas requeridas en su
función.
Tabla 12: Clasificación del Tipo de Carretera.
Clasificación del Tipo de Carretera
Función Categoria de la vía
TPDA Esperado
Corredor Arterial R - I O R -II >8000
Corredor Arterial Colectora
I 3000-8000
II 1000-3000
III 300-1000
Colectora Vecinal IV 100-300
V <100 Fuente: MTOP.
47
3.2.4.1. Velocidad de Diseño.
Llamamos velocidad de diseño a la velocidad que recorre un vehículo en
una vía tomando en cuenta los datos de la clasificación que nos presenta una
vía Colectora de Tercer Orden, y de la topografía que nos da a conocer el
relieve ondulado de la vía.
48
Ilustración 12: Velocidad de Diseño en Km/h.
Fuente: MTOP.
49
3.2.4.2. Ancho de Calzada.
Los anchos de calzadas estarán en función del volumen de tráfico obtenidos
en el estudio.
Tabla 13: Ancho de la calzada.
ANCHO DE LA CALZADA
Clase de Carretera Ancho de la Calzada (m)
Recomendable Absoluto
R - I O R -II >8000 TPDA 7,30 7,30
I 3000 a 8000 TPDA 7,30 7,30
II 1000 a 3000 TPDA 7,30 6,50
III 300 a 1000 TPDA 6,70 6,00
IV 100 a 300 TPDA 6,00 6,00
V Menos de 100 TPDA 4,00 4,00 Fuente: MTOP.
Distancia de Visibilidad de Parada.
Tabla 14: Distancia de visibilidad.
DISTANCIA DE VISIBILIDAD
Clase de Carretera Recomendable Absoluta
L O M L O M
R - I O R -II >8000 TPDA 220 180 135 180 135 110
I 3000 a 8000 TPDA 180 160 110 160 110 70
II 1000 a 3000 TPDA 160 135 90 135 110 55
III 300 a 1000 TPDA 135 110 70 110 70 40
IV 100 a 300 TPDA 110 70 55 70 35 25
V Menos de 100 TPDA 70 55 40 55 35 25 Fuente: MTOP.
Distancia de Visibilidad de Rebasamiento.
Tabla 15: Distancia de Visibilidad de Rebasamiento.
DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE REBASAMIENTO
Clase de Carretera Recomendable Absoluta
L O M L O M
R - I O R -II >8000 TPDA 830 830 640 830 640 565
I 3000 a 8000 TPDA 830 690 585 690 565 415
II 1000 a 3000 TPDA 690 640 490 640 565 345
III 300 a 1000 TPDA 640 565 415 585 415 270
IV 100 a 300 TPDA 480 290 210 290 150 110
V Menos de 100 TPDA 290 210 150 210 150 110 Fuente: MTOP.
50
3.3. Estudios de Suelos
3.3.1. Generalidades.
Se tomaron las muestras en las abscisas 0+100 y 0+300 a una
profundidad de 0,50, 1,00 m. para obtener las calicatas respectivas.
Para el proyecto se obtuvieron 2 calicatas con 2 estratos, cada una para
realizar los ensayos de laboratorio necesarios que nos determinen las
propiedades Físicas - Mecánicas de los materiales obtenidos.
3.3.2. Contenido de Humedad.
Determina el porcentaje de humedad del suelo.
Procedimiento.
La muestra del suelo es pesada en su estado húmedo en
una balanza de precisión.
La muestra es secada en un horno a temperatura de 100° a 110°c.
La muestra del suelo es pesada luego de ser secada.
Para obtener el peso de agua en la muestra se resta el peso de
muestra húmedo menos el peso de muestra seco y se lo expresa
en porcentaje.
3.3.3. Límites de Atterberg.
La humedad en los puntos de transición de un estado al otro se los llama
límites de Atterberg.
3.3.3.1. Limite Líquido.
Denominada como la humedad de un suelo remoldado, límite entre los
estados líquido y plástico, se lo expresa en porcentaje.
Procedimiento.
51
La muestra debe ser pasada por el tamiz #40 y escoger
aproximadamente 200 gramos de la muestra.
Se mezcla la muestra con agua hasta quedar una pasta
homogénea que pueda ser moldeada.
La pasta es colocada en la cuchara de Casagrande alisándola con
la espátula.
El acanalador divide la pasta en dos partes a través de un surco.
Sea acciona la máquina que da una frecuencia de 2 golpes por
segundo, contando los golpes necesarios para que se cierre la
ranura en el fondo de ella.
3.3.3.2. Limite Plástico.
Humedad de un suelo remoldado, límite entre los estados plástico y semi-
sólido, se lo expresa en porcentaje.
Procedimiento.
La misma muestra que se usó en el ensayo de Límite Líquido se
humedece hasta que se vuelva lo suficientemente plástica para
moldearla como una esfera.
Se toma una porción de suelo de aproximadamente 1 a 3 cm.
Se amasa entre las manos hasta formar una esfera.
La esfera de pasta se la hace rodar con la palma de la mano o la
base del pulgar, por sobre la superficie de amasado, formando un
cilindro.
Cuando se alcance un diámetro aproximado a 3 mm, se dobla y
amasa nuevamente, para volver a formar el cilindro, lo que se
52
repite hasta que el cilindro se disgregue al llegar al diámetro de 3
mm.
Colocando las fracciones de suelo en un recipiente, secándolas al
horno.
3.3.4. Granulometría.
El propósito del ensayo es obtener la proporción por tamaño que se
encuentran presentes en la muestra de suelo.
Procedimiento.
Se toma una porción de la muestra a ensayar.
La muestra es pasada por los tamices de: 1”,3/4”,3/8”, #4, #10,
#20, #30, #50, #100, #200.
Se pesa lo que queda retenido en cada tamiz.
3.3.5. Ensayo de Compactación (Proctor).
Este ensayo es empleado para el cálculo rápido del peso unitario máximo y
de la humedad óptima de una muestra de suelo analizando una familia de
curvas y un punto.
El índice que se calcula, se lo usa para evaluar la capacidad de soporte de
los suelos de subrasante y de las capas de base, subbase y de afirmado.
Procedimiento.
La muestra es divida en 5 partes cada una de 2500 gramos.
Se coloca una parte de la muestra en el cilindro y se procede a dar
25 golpes con el martillo de compactación.
53
La segunda, tercera, cuarta y quinta porción de la muestra se la
mezcla con 80, 160, 240 y 320 gramos de agua respectivamente y
se repite el procedimiento hecho con la primera porción hasta que
las cinco partes estén en el cilindro debidamente golpeadas.
Se enraza la parte inferior del cilindro para luego ser pesada.
3.3.6. Ensayo de Compactación (CBR).
Es uno de los parámetros más importantes para el diseño, en el cual
determinaremos, la capacidad de soporte (CBR) de suelos y agregados
compactados en laboratorio, con una humedad óptima y niveles de
compactación variables.
Procedimiento.
Por muestra se separan 3 moldes que serán compactados con 12,
25 y 56 golpes de martillo.
La muestra es divida en 5 partes de 5000 gramos cada una.
Se arma el cilindro colocando el disco espaciador abajo del molde.
El molde es pesado junto con el collarín y se procede a tomar
humedad.
Se procede a compactar los moldes con los golpes necesarios a
cada molde.
Se toma lectura inicial en seco.
El molde se sumerge por 96 horas.
Se toma lecturas sobre el comportamiento del material cada 24
horas hasta llegar a las 96 horas.
El molde es sacado de la piscina y pesado sin collarín.
54
La muestra se la procede a penetrar y tomando lecturas.
Se toma humedad y se lo lleva al horno.
3.4. Diseño de Pavimento Flexible
Se realizara el diseño estructural y dimensionamiento del pavimento para lo
cual se usará las normas de diseño: AASHTO, GUIDE FOR DESIGN OF
PAVIMENT DESIGN 1993.
Los parámetros para el diseño son: los ESAL’S lo cual la norma dice que
para pavimentos flexibles, la capa de rodadura se resuelve con concreto
asfaltico y tratamientos superficiales, si estas estructuras soportan un tránsito
mayor 50,000 ejes equivalentes acumulados de 8,2 toneladas; El CBR de
diseño que nos sirve para obtener el Módulo Resiliencia (MR) del suelo con el
cual hallaremos el numero estructural del mismo(SN) y procederemos a
obtener el diseño estructural y dimensionamiento del pavimento.
3.4.1. Variables para el Método de Diseño de Pavimentos Flexibles.
3.4.1.1. Confiabilidad (R%).
Garantiza que el sistema de la sección estructural del pavimento, cumpla
las alternativas de diseño en el lapso de su vida útil.
Los niveles de confiabilidad se dan para varias clasificaciones de vías,
como se muestra en la tabla a continuación.
55
Tabla 16: Confiabilidad según el tipo de camino.
Confiabilidad Según el tipo de Camino
Tipo de camino Zonas urbanas Zonas rurales
Autopistas 85 - 99,9 80 - 99,9
Carreteras de primer orden 80 - 99 75 - 95
Carreteras secundarias 80 - 95 75 - 95
Caminos vecinales 50 - 80 50 - 80 Fuente: ASSHTO 93.
3.4.1.2. Desviación Estándar (ZR).
En un conjunto de variables describiendo un pavimento, el tráfico que logra
soportar será el mismo a lo largo de un determinado periodo de diseño,
conlleva una medida Mt y una desviación típica So.
La tabla siguiente nos determina la desviación estándar según el grado de
confiabilidad.
Tabla 17: Desviación Estándar Según el Grado de Confiabilidad.
DESVIACION ESTANDAR SEGÚN EL GRADO DE CONFIABILIDAD
Confiabilidad Zr
50 0
60 -0,253
70 -0,524
75 -0,674
80 -0,842
85 -1,037
90 -1,282
92 -1,405
94 -1,555
95 -1,645
96 -1,751
97 -1,881
98 -2,054
99 -2,327 Fuente: ASSHTO 93.
56
3.4.1.3. Desviación Estándar Típica (So).
Considera la variación de las propiedades de los materiales de las capas
que conforman el pavimento, los valores que toma So lo recomienda la
AASHTO.
La desviación estándar es un coeficiente de seguridad que lo introducimos
en el cálculo.
Tabla 18: Desviación estándar So.
Proyección de pavimento Desviacion
estandar (So)
Pavimentos Rigidos 0,30 - 0,40
Pavimentos Flexibles 0,40 - 0,50
Sobrecapas 0,5 Fuente: ASSHTO 93.
3.4.1.4. Índice de Servicio.
Es un parámetro que evalúa las condiciones de la vía, es decir, la
capacidad de un pavimento de servir al tope de tránsito para el cual fue
diseñado. El rango de serviciabilidad va desde 0 (pésimas condiciones) hasta
5 (perfecto).
Tabla 19: Condición según PSI.
PSI Condición
0--1 Muy pobre
1--2 Pobre
2--3 Regular
3--4 Buena
4--5 Muy buena Fuente: ASSHTO 93.
ΔPSI = PSI inicial - PSI final
• Índice de servicio inicial PSI inicial, para pavimentos rígidos
4.5 y para pavimentos flexibles 4.2.
• Índice de servicio final PSI final, para la cual AASHTO nos da
los siguientes valores: 2.5 y 2.
57
3.4.1.5. Módulo Resiliente (Mr).
Es la propiedad que caracteriza los materiales de la subrasante en el
método AASHTO. Representa la relación entre el esfuerzo y la deformación de
los materiales. Fue desarrollada para describir el comportamiento del material
bajo cargas dinámicas de ruedas.
𝑴𝒓 =𝒇𝒅
𝑬𝒓
Donde:
Fd: Esfuerzo desviador (Kg)
Er: deformación axial resiliente (cm2)
El método AASHTO 93 nos da la siguiente guía para obtener el módulo de
resiliencia mediante el CBR de diseño.
Tabla 20: Relaciones del Módulo Resiliente.
Relaciones del Módulo Resiliente
Suelos Finos
Mr= 1500*CBR para CBR < 7,2%
Mr= 30000*CBR^0,65 para CBR de7,2% a 20%
Suelos Granulares
Mr= 4326*lnCBR+241 ≥ 20% Fuente: ASSHTO 93.
3.4.1.6. Número Estructural (SN).
El número estructural es el resultado o valor abstracto que representa la
resistencia total del pavimento considerando la resistencia de la subrasante, el
tránsito, el índice de servicio y las condiciones ambientales.
Para el cálculo del número estructural se utiliza la siguiente formula:
log10𝑊18 = 𝑍𝑅𝑥𝑆𝑂 + 9,36𝑥 log10(𝑆𝑁 + 1) − 0,20 +log10 (
∆𝑃𝑆𝐼4,2 − 1,5
)
0,40 +1094
(𝑆𝑁 + 1)5,19
+ 2,32𝑥 log10(𝑀𝑅) − 8,07
Donde:
W18: Ejes equivalentes
58
ZR: Desviación estándar
So: Desviación estándar global
SN: Número estructural
ΔPSI: Cambio de serviciabilidad
M: Módulo de resiliencia
3.4.2. Espesores de Capa.
Para obtener los espesores de las capas se procederá a usar el método de
la AASHTO 93, el cual nos da la siguiente fórmula para el cálculo.
SN= a1d1 + a2d2m2 + a3d3m3 + a4d4m4
Ilustración 13: Espesores de las Capas de un Pavimento Flexible.
Fuente: AASHTO 93.
Dónde:
SN: Número Estructural del pavimento
a1, a2, a3: Coeficientes estructurales de la carpeta, base y subbase
respectivamente.
D1, D2, D3: Espesor de la carpeta, base y sub-base respectivamente.
m2, m3: Coeficientes de drenaje para base y sub-base respectivamente.
Se debe cumplir la condición de que el número estructural (𝑆𝑁𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑖𝑡𝑜) para
el tránsito de diseño, sea menor o igual al número estructural (𝑆𝑁𝐸𝑠𝑡𝑟𝑢𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎𝑙)
59
total del pavimento, calculando mediante la expresión general del número
estructural.
𝐒𝐍𝐓𝐫𝐚𝐧𝐬𝐢𝐭𝐨 ≤ 𝐒𝐍𝐄𝐬𝐭𝐫𝐮𝐜𝐭𝐮𝐫𝐚𝐥
Si la condición se cumple, los espesores adoptados en el modelo
estructural son adecuados y se pasa a buscar la optimización de la
estructura.
Si no cumple está condición, se deben modificar los espesores de la
capas sus coeficientes estructurales o plantear otras alternativas de
capas.
La solución no es única y depende de las alternativas de diseño, de
los materiales, de los espesores y calidades de las capas
consideradas.
3.4.2.1. Gráficos para obtener los Coeficientes de las Capas.
Los siguientes gráficos nos ayudaran a obtener los valores de los
coeficientes en función del módulo de elasticidad.
Cuando no se tenga el valor del módulo de elasticidad del concreto
asfáltico, el coeficiente estructural (a1), se puede obtener de la siguiente
figura.
60
Ilustración 14: Nomograma para obtener Coeficiente a1.
Fuente: AASHTO 93.
Ilustración 15: Nomograma para el Coeficiente de la Base Granular a2.
Fuente: AASHTO 93.
61
Ilustración 16: Nomograma para el Coeficiente de la Subbase Granular a3.
Fuente: AASHTO 93.
3.4.2.2. Coeficientes de Drenaje.
Los coeficientes de drenaje para las capas de base y subbase granular (m2
y m3) se seleccionan de acuerdo con las características del material, la calidad
del drenaje y el porcentaje de tiempo en que la estructura del pavimento está
expuesta a niveles de humedad próximos a la saturación.
El método de AASHTO se relaciona con la capacidad del drenaje para
remover la humedad interna del pavimento.
La tabla siguiente nos presenta valores recomendables para estos
coeficientes en relación de la calidad del drenaje y el porcentaje de tiempo a lo
largo de un año.
62
Tabla 21: Coeficientes de drenaje para pavimentos flexibles.
Coeficientes de drenaje para pavimentos flexibles
Calidad de drenaje
P= % del tiempo en que el pavimento está expuesto a niveles de humedad cercanos la saturación.
< 1% 1% - 5% 5% - 25% >25%
Excelente 1.40 - 1.35 1.35 - 1.30 1.30 – 1.20 1.20
Bueno 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 Fuente: ASSHTO 93.
3.4.2.3. Valores D1, D2 Y D3.
Se debe tener en cuenta los espesores mínimos para proceder a obtener
los valores reales para el diseño de pavimento flexible.
Tabla 22: Espesores mínimos según los Esal`s.
Espesores Mínimos Recomendado por la ASSHTO
Transito de diseño (Ejes equivalentes de 18,000 libras)
Concreto Asfaltico (Pulgadas) Base Granular
(Pulgadas)
Menor a 50.000 1 o Tratamiento Superficial 4.0
50.001 a 150.000 2.0 4.0
150.001 - 500.000 2.5 4.0
500.001- 2.000.000 3.0 6.0
2.000.001 - 7.000.000 3.5 6.0
Mayor a 7,000,000 4.0 6.0 Fuente: ASSHTO 93.
63
CAPITULO IV
4. Cálculos y Resultados
Tabla 23. Cálculo Condensado de Tráfico.
Fuente: Fernando Ríos, Gustavo Robayo.
4.1. Cálculo del TPDA.
4.1.1. Cálculo del TPDS.
𝑻𝑷𝑫𝑺 = (𝟓
𝟕) (∑ 𝒕. 𝒄𝒏𝟏𝒏𝒊
) + (𝟐
𝟕) (∑ 𝒕. 𝒄𝒏𝟏𝒏𝒊
)
𝑻𝑷𝑫𝑺 = (5
7) (98
1) + (
2
7) (121 + 148
2)
𝑻𝑷𝑫𝑺 = 108 veh/día/ambos sentidos.
PROYECTO :
Estacion : 1
Carriles : 2 Factor mensual Nomienbre= 0,953
Pavimento: Flexible 0,912
Carriles : Dias de conteo:
Automóvil Camioneta Buseta Bus 2DA 2DB
Miercoles 39 24 8 18 6 3 98
sábado 43 34 12 21 7 4 121
Domingo 54 46 7 24 9 8 148
136 104 27 63 9 15 367
41,7 28,6 8,4 19,3 6,6 3,9 108
38,47% 26,35% 7,77% 17,79% 6,06% 3,56% 100%
36 25 7 17 6 3 94
38,47% 26,35% 7,77% 17,79% 6,06% 3,56% 100%
47,1 32,3 9,5 21,8 7,4 4,4 123
38,47% 26,35% 7,77% 17,79% 6,06% 3,56% 100%
100%
factor dario =
CAMIONES
25,56% 9,62%
TOTAL
T.P.D.S.
% T.P.D.S.
TPDA actual
% TPDA actual
TPDA asignado
%TPDA asignado
% 64,82%
Miércoles, Sabado, Domingo
FECHADIA DE LA
SEMANA
BUSES
TOTAL
Condensado en dos direcciones
Flujo vehicular ambos sentidos
NOMBRE: Fernando Ríos Fernández - Gustavo Robayo Borja.
64
4.1.2. Cálculo del Factor Diario.
𝑭𝒅 =𝑇𝑃𝐷𝑆
𝑇𝐷
Tabla 24: Cálculo del factor diario.
FECHA DIA
Conteo diario
durante 9h (TD)
Factor Diario
15/11/2017 Miercoles 98 1,111
18/11/2017 Sabado 121 0,893
19/11/2017 Domingo 148 0,729
Total = 367 0,912
TPDS = 108 Fuente: Fernando Ríos, Gustavo Robayo.
FD = 0,912
4.1.3. Cálculo del Factor Mensual.
Se tomara el valor de la siguiente tabla con respecto al mes en el que se
realizaron los conteos de tráfico, en este caso usaremos el valor del mes de
noviembre.
Tabla 25: Factor de Estacionalidad Mensual.
Factor de Estacionalidad Mensual
Enero 1,07
Febrero 1,132
Marzo 1,085
Abril 1,093
Mayo 1,012
Junio 1,034
Julio 1,982
Agosto 0,974
Septiembre 0,923
Octubre 0,931
Noviembre 0,953
Diciembre 0,878 Fuente: Ministerio de Transporte y Obras Públicas.
FM = 0,953
65
4.1.4. Cálculo del TPDA.
TPDA = TPDS (Fm)(Fd)
TPDA = 108 * 0,953 * 0,912
TPDA = 94 Veh/dia/ ambos sentidos
4.1.5. Cálculo del Tráfico Generado.
TG = 25%TPDA
TG = 25% * 94
TG = 24 Veh/dia/ ambos sentidos
4.1.6. Cálculo del Tráfico Desarrollado.
Td = 5%TPDA
Td = 5% * 94
Td = 5 Veh/dia/ ambos sentidos
4.1.7. Cálculo del Tráfico Asignado.
𝑻𝒂𝒔𝒊𝒈𝒏𝒂𝒅𝒐 = 𝑻𝑷𝑫𝑨𝒆𝒙𝒊𝒔𝒕𝒆𝒏𝒕𝒆 + 𝑻𝑮 + 𝑻𝒅
𝑻𝒂𝒔𝒊𝒈𝒏𝒂𝒅𝒐 = 94 + 24 + 5
𝑻𝒂𝒔𝒊𝒈𝒏𝒂𝒅𝒐 = 123 Veh/dia/ ambos sentidos
4.1.8. Composición del Tráfico Asignado.
Tabla 26: Composición del Tráfico Asignado.
Composición del Tráfico Asignado (T Asignado veh mixtos/ dias / ambos sentidos)
Asignado BUSES CAMIONES
Total Automóvil Camioneta Buseta Bus 2DA 2DB
123 38,47% 26,35% 7,77% 17,79% 6,06% 3,56%
100% 64,82% 25,56% 9,62%
Fuente: Fernando Ríos, Gustavo Robayo.
4.1.9. Cálculo del Tráfico Futuro.
Tf = 𝑻𝒂𝒔𝒊𝒈𝒏𝒂𝒅𝒐(𝟏 + 𝒕)𝒏
66
Tabla 27: Tasa de crecimiento a futuro.
Tasa de Crecimiento
Livianos Buses Camiones
2010-2015 4,21 2,24 2,52
2016-2020 3,75 1,99 2,24
2021-2025 3,37 1,8 2,02
2026-2030 3,06 1,63 1,84 Fuente: MTOP.
Tabla 28: Cálculo del Tráfico Futuro.
Fuente: Fernando Ríos, Gustavo Robayo.
De acuerdo al tráfico futuro se tiene una vía clase 4 recomendable, de
acuerdo al Ministerio de Transporte y Obras Públicas.
i: Tasa de crecimiento de tráfico
n: Periodo de proyeccion en años
Años Total
Automóvil Camioneta Buseta Bus 2DA 2DB
2017 47 32 10 22 7 4 1232018 49 33 10 22 8 4 1262019 51 35 10 23 8 5 1302020 52 36 10 23 8 5 1342021 54 37 10 23 8 5 1382022 56 38 10 24 8 5 1422023 58 40 11 24 8 5 1462024 60 41 11 25 9 5 1502025 62 42 11 25 9 5 1542026 64 44 11 26 9 5 1582027 66 45 11 26 9 5 1622028 68 46 12 26 9 5 1662029 70 48 12 27 9 6 1712030 72 49 12 27 10 6 1752031 74 51 12 28 10 6 1802032 76 52 12 28 10 6 1852033 79 54 13 29 10 6 1902034 81 55 13 29 10 6 1952035 83 57 13 30 10 6 2002036 86 59 13 30 11 6 205
2037 89 61 13 31 11 6 210
CAMIONESBUSESlivianos
Tf = g o (1 + 𝑖)𝑛
67
4.2. Resultado Estudios de Suelo
4.2.1. Resultado de ensayos.
Tabla 29: Resultados de los Ensayos.
Muestra Profundidad (m)
Humedad Limite Liquido
Limite Plastico
SUCS CBR %
# 1 0,00 - 0,50 11,23% 44,60% 23,80% SC 14,90
0,50 - 1,00 33,05% 60,50% 30,53% CH 1,95
#2 0,00 - 0,50 3,47% 21,40% 8,69% CL 15,40
0,50 - 1,00 12,92% 25,30% 11,82% CH 2,45 Fuente: Fernando Ríos, Gustavo Robayo.
De acuerdo a los resultados de laboratorio obtenidos, de las muestras del
material extraído.
Se determinó que las características del material que conforma la estructura
del pavimento es SC, CH, CL, CH, con un CBR en el material granular de la
primera calicata en los estratos de 0,00 a 0,50 m de 14,90% y la segunda
calicata CBR 15,40%. Donde se determinó que este material no cumple para
Base, Subbase ni mejoramiento debido a los porcentajes de CBR y límites de
Attemberg, donde el límite liquido esta entre 44,60% y 21,40%. Los índices de
plasticidad mayores a 6%, en la profundidad de 0,50 a 1,00 se encontró que el
material de subrasante es de muy mala calidad debido a que los valores de
CBR están entre1,95 % a 2,45% y un índice de plasticidad mayor a 15%,
debido a esto, los materiales no cumplen las especificaciones técnicas del
Ministerio de Transporte y Obras Públicas del Ecuador.
4.3. Propuesta de Diseño de Pavimento Flexible por el Método
AASHTO 93
Se diseñara el pavimento flexible para un periodo de 20 años.
68
El diseño se basa en encontrar un numero estructural SN, que pueda
soportar un nivel de carga solicitado.
Mediante la ecuación general que involucra los parámetros siguientes:
log10𝑊18 = 𝑍𝑅𝑥𝑆𝑂 + 9,36𝑥 log10(𝑆𝑁 + 1) − 0,20 +log10 (
∆𝑃𝑆𝐼4,2 − 1,5
)
0,40 +1094
(𝑆𝑁 + 1)5,19
+ 2,32𝑥 log10(𝑀𝑅) − 8,07
El Tránsito.
La confiabilidad “R”.
El módulo resiliente de la subrasante.
Diferencia entre los índices de serviciabilidad inicial y final PSI.
Empezaremos detallando la composición del tráfico asignado, en porcentajes y
en unidades.
Tabla 30: Composición de vehículos del TPDA Asig.
composicion de vehiculos del TPDA Asig
Tipo de vehiculos
% de vehiculos TPDA asig % vehiculos con
livianos % vehiculos sin livianos
Livianos 64,82% 79 0,648221344 -
Buseta 7,77% 10 0,07773386 0,220973783
Buses 17,79% 22 0,177865613 0,505617978
2DA 6,06% 7 0,060606061 0,172284644
2DB 3,56% 4 0,035573123 0,101123596
TPDA sin liv. 35% 43 1,00 1,00
TPDA asig total 100% 123 Fuente: Fernando Ríos, Gustavo Robayo.
Para obtener los ESALS, se empleara el Método AASHTO 93, donde se
determinará el factor camión para cada clase de vehículo.
69
4.3.1. Cálculo del Factor Camión.
Tabla 31: Cálculo del Factor Camión.
Fuente: Fernando Ríos, Gustavo Robayo.
4.3.2. Cálculo del Factor Crecimiento. (GF)
Donde el factor de crecimiento GF, se lo determina asignando una tasa de
crecimiento constante r, al tránsito promedio de toda la vida del proyecto.
GF= (1+r)^n- 1/ Ln (1+r)
Donde:
n: periodo de diseño.
r: Tasa anual de crecimiento en (%) porcentaje.
Los valores de las tasas de crecimiento son obtenidos del Ministerio de
Transporte y obras Públicas MTOP.
Tabla 32: Proyección vehicular según tasa de crecimiento (GF).
Tasa de crecimiento
Valores de GF
livianos 3,75% livianos 29,56
buses 1,99% buses 24,51
camiones 2,24% camiones 25,16
Fuente: Fernando Ríos, Gustavo Robayo.
4.3.3. Factor de distribución Direccional. (Fd)
Optamos por tomar el 50% para la distribución del factor direccional.
Cargas maximas
estimadas por
ejes
Peso (Ton) Peso (Kip)FACTOR
DAÑO O LEF
% de
vehiculo FC
delantero 1 2,2046 0,0008
trasero 1.5 3,3069 0,0028
delantero 3 6,6138 0,0274
trasero 7 15,4323 0,5759
delantero 7 15,4323 0,5759
trasero 11 24,2508 3,2430
delantero 3 6,6138 0,0274
trasero 7 15,4323 0,5759
delantero 7 15,4323 0,5759
trasero 11 24,2508 3,2430
FC = 2,42
2DB 0,101 0,386
Buses 0,506 1,930904494
2DA 0,172 0,104
Buseta 0,221 0,133313483
LIVIANOS - -
70
4.3.4. Factor de Distribución por Carril. (Fc)
Tabla 33: Factor de distribución por carril.
Factor de distribución por carril
Número de carriles en
ambas direcciones
% ESALS
1 100 2 80-100 3 60-80 4 50-75
Fuente: Fernando Ríos, Gustavo Robayo.
De acuerdo al factor de distribución por carril recomendados por la
AASHTO, tomamos el 100%.
4.3.5. Determinación de los Ejes Equivalentes.
Realizaremos el cálculo de los ESALS, mediante la siguiente formula dada
por el AASHTO 93.
Tabla 34: Determinación de los Ejes Equivalentes.
Determinación de los Ejes Equivalentes.
Esals Buses = TPDA*365*Fc*Fd*FC*GF*TKS
Esals Buses = 123*365*1*0.5*2.42*24.51*0.255599473
Esals Buses = 339163,8489
Esals Camiones = TPDA*365*Fc*Fd*FC*GF*TKS
Esals Camiones = 123*365*1*0.5*2.42*24.51*0.09619183
Esals Camiones = 131009,4907
Esals = 470.173 Fuente: Fernando Ríos, Gustavo Robayo.
Mediante la fórmula empleada para el cálculo de los ESALS se obtuvieron
470,173 ejes equivalentes.
4.3.6. Cálculo del CBR de Diseño.
El criterio para la determinación del valor de la resistencia de diseño es el
propuesto por el Instituto del Asfalto, el cual recomienda tomar un valor total,
que el 60, el 75 o el 85% de los valores individuales sea igual o mayor que él,
71
de acuerdo con el tránsito que se espera circule sobre el pavimento, como se
muestra en la siguiente Tabla.
Tabla 35: Límites para Selección de Resistencia.
Límites para Selección de Resistencia
No. de ejes de 8,2 Ton Porcentaje a
Seleccionar para en el carril de Diseño(N) hallar la Resistencia
<104 60
104 - 106 75
>106 87,5
Fuente: Fernando Ríos, Gustavo Robayo.
Se Ordena los valores de resistencia de menor a mayor y se determina el
número y el porcentaje de valores iguales o mayores de cada uno.
Tabla 36: Valores de CBR.
C.B.R Número de Valores % de Valores
Iguales o Mayores Iguales o Mayores
1,95 2 100
2,45 1 50,00
Fuente: Fernando Ríos, Gustavo Robayo.
Se representa en un gráfico la relación de los valores de C.B.R. Con los
porcentajes anteriormente calculados y en la curva resultante se determina el
C.B.R. Para el porcentaje elegido, para este caso debe ser 75% de acuerdo a
la Tabla, al cual corresponde un C.B.R. De 2,20% aprox.
72
Ilustración 17: Grafica Porcentaje de CBR.
Fuente: Fernando Ríos, Gustavo Robayo.
Obtenemos que el CBR de diseño de 2,20% y determinamos que es un
material de baja resistencia.
4.3.7. Cálculos de los Módulos Resilientes de las Capas Base, Subbase
y Mejoramiento.
Procedemos a determinar los Módulos Resilientes de las Capas Base,
Subbase y Mejoramiento de los ábacos obtenidos del manual de diseño
AASHTO 93.
73
Ilustración 18: Determinación del Módulo Resiliente de la Base Granular.
Fuente: Fernando Ríos, Gustavo Robayo.
74
Ilustración 19: Determinación del Módulo Resiliente de la Subbase Granular y la Capa de
Mejoramiento.
Fuente: Fernando Ríos, Gustavo Robayo.
Se determinaron los módulos Resilientes, a partir de los CBR de diseño
para una Base Granular: CBR 80%, para Subbase granular CBR: 30%, para
carpeta de mejoramiento CBR DE 20%.
Módulo Resilientes de la base: 28,500 psi
Módulo Resilientes de la subbase: 14,950 psi
Módulo Resilientes de mejoramiento: 12,900 psi
Módulo Resilientes de la subrasante: 3,300 psi.
75
Ilustración 20: Abaco para hallar el Coeficiente Estructural de la Carpeta Asfáltica.
Fuente: Fernando Ríos, Gustavo Robayo.
Se obtuvo un coeficiente estructural para la carpeta asfáltica de 0.44.
4.3.8. Parámetros para el diseño de pavimento flexible AASHTO 93.
Tabla 37: Factores para Diseño de Pavimento ASSHTO 93.
Fuente: Fernando Ríos, Gustavo Robayo.
Nº. de Años Proyecto = 20 AÑOS
Subrasante CBR % = 2,20
R = 80 -0,841 Sub-Base CBR % = 30,00
So = 0,45 Base CBR % = 80,00
Capa de mejoramiento 20,00
Cd = 0,80
Po = 4,20
Pt = 2,50
Pérdida de PSI = 1,70
Factores para diseño de pavimento AASHTO 93
73
Tabla 38: Módulos resilientes de las capas.
Fuente: Fernando Ríos, Gustavo Robayo.
Procedernos a determinar los números estructurales (SN) de acuerdo al
programa de la AASHTO winpas y espesores de cada capa mediante la
siguiente ecuación:
SN= a1d1 + a2d2m2 + a3d3m3 + a4d4m4
MODULO
RESILIENTEunidades
NUMERO
ESTRUCTU
RAL % CBR
coeficiente
de drenaje
(Cd)
a1 0,44
28.500,00 Psi a2 0,13 1,69 80,00 0,80
14.950,00 Psi a3 0,11 2,18 30,00 0,80
12.900,00 Psi a4 0,095 2,31 20,00 0,80
3.300,00 PSI 3,89 2,20
MODULOS RESILIENTES DE LA CAPAS coeficiente de capa
CAPA DE RODADURA
MODULO RESILIENTE DE LA BASE SEGÚN AASTHO 93 (Abaco)
MODULO RESILIENTE DE LA SUB BASE SEGÚN AASTHO 93 (Abaco)
MODULO RESILIENTE DE MATERIAL DE MEJORAMIENTO SEGÚN AASTHO 93 (Abaco)
MODULO RESILIENTE DE LA SUBRASANTE MEDIANTE EXPRESION: Mr 1500 x CBR lb/pulg2
74
Ilustración 21: Cálculo Espesor Subrasante.
Fuente: Fernando Ríos, Gustavo Robayo.
1,69
0,44
ok
D1 = 3,8 pulg ≥ 4,0 pulg
Correccion de SN Carp. Asfaltica
1,76 ≥ 1,69
Calculo del espesor de la carpeta asfaltica a partir del modulo Resiliente de la
subrasante y datos recomendados del diseño
D1=
D1= 𝑙 𝑎𝑠
𝑎1
𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑆𝑁 𝑑𝑒 𝐴 = 𝐷1 𝑎1
75
Ilustración 22: Cálculo de los Espesores de la Base.
Fuente: Fernando Ríos, Gustavo Robayo.
Determinacion de los espesores de Base.
D2 = 4,04 = 6,00 pulg
SN CORREGIDO DE LA BASE = 6,00* 0.13 * 0.8
SN CORREGIDO DE BASE = 0,62
Condicion
2,38 ≥ 2,18 OK
SN CORREGIDO DE LA BASE = D2 * a2 * m
La norma MTOP recomienda trabajar
con espesores de 15 cm
D2 = 𝑙𝑎 𝑠𝑢 𝑎𝑠 − 𝑐𝑜𝑟𝑟 𝑖 𝑜 . .
𝑎
D2 = ( ,18−1, )
0.1 0.80=4,04
SN corregido carp. asfalt + SN corregido base SN para proteger la base
76
Ilustración 23: Cálculo de los Espesores de la Subbase.
Fuente: Fernando Ríos, Gustavo Robayo.
Determinacion de los espesores de sub base.
D3 = -0,8 = 6,0 pulg.
0,53
Condicion
2,91 ≥ 2,31 OK
La norma MTOP recomienda
trabajar con espesores de 15
cm
SN CORREGIDO =
D3 = 𝑐𝑎𝑟𝑝. 𝑜𝑟𝑎−( 𝑐𝑜𝑟𝑟 ..𝑐𝑎𝑟𝑝.𝑎𝑠 𝑎𝑡 . 𝑐𝑜𝑟𝑟 .𝑐𝑎𝑝𝑎 𝑎𝑠 )
𝑎
D3 = , 1−( 1, 0, )
0.11 0.80= 2,25
SN Corregido capr. asfalt. + SN corregido de base +SN corrg subbase+ SN poteger subbase
SN corregido de subbase = D3 * a3 * m
SN corregido de subbase = 6,00*0.11 * 0.80
1,76+0,62+0,53 2,31
77
Ilustración 24: Cálculo del Espesor de Mejoramiento.
Fuente: Fernando Ríos, Gustavo Robayo.
D4= 12,87 = 13,00 pulg
0,99
Condición
3,90 ≥ 3,89 ok
Condición SnB* + SnC* + SnSB* + SnM* ≥ Sn Para proteger Mejoramiento
Calculo de espesor de mejoramiento
SN CORREGIDO =
D4 = 𝑐𝑎𝑝𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑡 . 𝑐𝑎𝑟𝑝 𝑜𝑟 .−( 𝑐𝑜𝑟𝑟 . . . 𝑐𝑜𝑟𝑟 𝑐𝑎𝑝𝑎 𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑟𝑟 .𝑠𝑢 𝑎𝑠 )
𝑎
D4 = ,89 −(1, 0. 0,5 )
0.095 0.80
SN corregido mejoramiento= D4 * a4 * m4
SN corregido de subbase = 13*0,095 * 0.80
SN Corregido capr. asfalt. + SN corregido de base +SN corrg subbase+ SN coreg. mejoramiento SN poteger carpeta de mejoramiento
78
Tabla 39: Cálculo de Diseño Recomendado.
Fuente: Fernando Ríos, Gustavo Robayo.
SN DE
DISEÑO
Calculado Corregido pulg cm cm pulg SN Parcial
capa de
rodadura -1,69
3,80 9,65 10,16 4,00 1,76 0,44
Base 80,00 28.500,00 1,69 0,62 6,00 15,24 15,24 6,00 0,62 0,13 0,80
Sub base 30,00 14.950,00 2,18 0,53 6,00 15,24 15,24 6,00 0,53 0,11 0,80
capa de
mejoramient
o
20,00 12.900,00 2,31 0,99 12,87 32,69
33,02 13,00 0,99
0,095 0,80
Subrasante 1,70 2.250,00 3,89
3,89 total 72,82 73,66 total 3,90
SN Transito
3,89 ≤ 3,90
Materialcoeficiente
de drenaje
(mi)
coeficiente
de capa (ai)
Calculo de diseño de estructura de pavimento recomendado
CBRMODULO
RESILIENTE PSI
SN (TRANSITO) espesores calculados Espesores Diseño
SN DE DISEÑO
79
CAPITULO V
5. Conclusiones y Recomendaciones
5.1. Conclusiones
Este proyecto ayudara a mejorar la superficie de la vía cuya función
es proporcionar una superficie uniforme resistente a los esfuerzos
producidos por el tráfico, garantizando el bienestar y confort a los
usuarios y moradores del sector.
Con la construcción de la estructura de pavimento flexible disminuirá
el tiempo de viaje, habrá más seguridad y comodidad para el tránsito,
y se evitara daños severos a los vehículos.
5.2. Recomendaciones
Realizar un plan de control de calidad en el proceso constructivo,
para garantizar los parámetros establecidos en el diseño propuesto.
Realizar el respectivo mantenimiento a la vía, para garantizar el buen
funcionamiento de la estructura de pavimento durante su periodo de
vida.
Proporcionar las respectivas señalizaciones en la vía para la
seguridad de los usuarios.
Los materiales de construcción deben cumplir con las
especificaciones técnicas del MTOP (Ministerio de Transporte y
Obras Públicas) necesarias para su buen funcionamiento en el lapso
de 15 años.
80
BIBLIOGRAFIA
Bowles, J. (2001). Manual de Laboratorio de Suelos. Bogota: Poligrafica.
Cordo, O. (2006). Diseño de pavimento. La Paz: Instituto de Carreteras NHI.
MONSALVE ESCOBAR, L. M., & GIRALDO VASQUEZ, L. C. (2012). Diseño
de pavimento flexible y rigido. Colombia: Armenia.
Montejo Fonseca, A. (2002). Ingenieria de Pavimentos para Carreteras.
Bogota: Agora Editores.
Mop. (2003). Normas de Diseño Geometrico de Carreteras. Ecuador: T.A.M.S -
ASTEC.
Terreros, C., & Moreno Lituma, V. (2015). Mecánica de suelos laboratorio.
Guayaquil.
ANEXOS
Estado actual de la Vía Piedra Grande - Echeandia
TOMA DE CALICATAS
INICIO DE LA TOMA DE MUESTRA
TOMA CALICATA #1
TOMA CALICATA#2
ESTACION : DIA CONTEO: Miercoles 15 de Noviembre del 2017
DIRECCION: SENTIDO:
Automóvil Camioneta Buseta Bus 2DA 2DB
Suman 39 24 8 18 6 3 98
CONTEO DE TRAFICO
VARIACION HORARIA DEL VOLUMEN DE TRANSITO
HORA
LIVIANOS BUSES CAMIONES
TOTAL
14
0
07h00 08h005 3 2 3 1
06h00 07h00
10
9
09h00 10h003 3 2 1 1
108h00 09h00
4 2 2
3 1
10
10
11h00 12h00 6 2 2
110h00 11h00
5
9
13
13h00 14h00 5 2 11
12h00 13h00 4 3 1 3 2
4 2 2
12
11
15h00 16h004 2 1 3 2
14h00 15h00 3
0
0
17h00 18h00
16h00 17h00
0
0
19h00 20h00
18h00 19h00
0
0
21h00 22h00
20h00 21h00
0
0
23h00 24h00
22h00 23h00
ESTACION : DIA CONTEO: Sabado 18 de Noviembre del 2017
DIRECCION: SENTIDO:
Automóvil Camioneta Buseta Bus 2DA 2DB
Suman 43 34 12 21 7 4 121
CONTEO DE TRAFICO
VARIACION HORARIA DEL VOLUMEN DE TRANSITO
HORA
LIVIANOS BUSES CAMIONES
TOTAL
13
0
07h00 08h004 3 3 3
06h00 07h00
12
15
09h00 10h003 4 2 2 1
08h00 09h006 5 2 2
3 3 1
14
14
11h00 12h00 6 5 2 1
10h00 11h007
11
15
13h00 14h00 4 4 1 11
12h00 13h00 5 3 2 3 2
4 2 2
16
11
15h00 16h005 3 3 3 1 1
14h00 15h00 3
0
0
17h00 18h00
16h00 17h00
0
0
19h00 20h00
18h00 19h00
0
0
21h00 22h00
20h00 21h00
0
0
23h00 24h00
22h00 23h00
ESTACION : DIA CONTEO: Domingo 19 de Noviembre del 2017
DIRECCION: SENTIDO:
Automóvil Camioneta Buseta Bus 2DA 2DB
Suman 54 46 7 24 9 8 148
0
CONTEO DE TRAFICO
VARIACION HORARIA DEL VOLUMEN DE TRANSITO
HORA TOTAL
LIVIANOS BUSES CAMIONES
06h00 07h00
07h00 08h00
08h00 09h0011256
4245
11
23
15
15
16
2
1154
179
2
1
1
247
3
46
7
221
13
2
0
0
0
0
0
3245
14165
15
19
18
16
2
0
0
0
17h00 18h00
16h00 17h00
14h00 15h00
13h00 14h00
12h00 13h00
11h00 12h00
10h00 11h00
09h00 10h00
23h00 24h00
22h00 23h00
21h00 22h00
20h00 21h00
19h00 20h00
18h00 19h00
15h00 16h00
7
CONTENIDO DE HUMEDADFECHA:
PERFORACION: 1 MUESTRA: varias PROFUNDIDAD: Variables
Profundidad 0,0-0,5 0,5-1,0
MUESTRA No. 1 2
RECIPIENTE No. K XA
Recipiente + peso humedo 1063,9 1018,2
Recipiente + peso seco 962,7 785,1
Agua Ww 101,2 233,1
Recipiente 61,6 79,9
Peso seco Ws 901,1 705,2
Contenido de agua W 11,23% 33,05%
Profundidad 0,0-0,5 0,5-1,0
MUESTRA No. 1 2
RECIPIENTE No. 10 XXX
Recipiente + peso humedo 2354 899,8
Recipiente + peso seco 2278,4 804,6
Agua Ww 75,6 95,2
Recipiente 98,8 67,8
Peso seco Ws 2179,6 736,8
Contenido de agua W 3,47% 12,92%
OBSERVACION:
Operador: Calculado por: Fernando Ríos, Gustavo Robayo.
Perforación 2
PESO
EN
GRAMOS
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
Facultad de Ciencias Matemáticas
y Físicas
Laboratorio"Ing. Dr. Arnaldo Ruffilli"
PROYECTO: ELABORACÍON DE UNA PROPUESTA DE DISEÑO PARA LA RECONSTRUCCION
DE LA VIA ECHEANDIA – PIEDRA GRANDE, PROVINCIA DE BOLIVAR.
Perforación 1
PESO
EN
GRAMOS
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas
Laboratorio "Ing.Dr. Arnaldo Ruffilli"
ANALISIS GRANULOMETRICO
MUESTRA No: K PARA:
FUENTE DEL MATERIAL:
DESCRIPCION DEL MATERIAL:
TAMIZ PESO PARCIAL % RETENIDO
% RETENIDO
ACUMULADO
% PASANTE
ACUMULADO
ESPECIFICACION
M.O.P. 403,1
3"
2 1/2"
2"
1 1/2"
1" 0,00 0,00 100,00 100
3/4" 458,1 33,29 33,29 66,71 70 - 100
1/2"
3/8" 106,8 7,76 41,05 58,95 50 - 80
1/4"
No. 4 87,5 6,36 47,41 52,59 35 - 65
No. 8
No. 10 91,5 6,65 54,05 45,95 25 - 50
No. 16
No. 20 109
No. 30 89,90
No. 40 95,60 6,95 61,00 39,00 15 - 30
No. 50 105,9
No. 80
No. 100 126,6
No. 200 105,3 7,65 68,65 31,35 3 - 15
Fondo 0,00 69 31,35
TOTAL 1376,2 69
OBSERVACIONES:
Realizado por: Fernando Ríos Calculado por:
ELA B OR A C Í ON D E UN A P R OP UEST A D E D ISEÑO P A R A LA R EC ON ST R UC C ION D E LA VIA EC H EA N D IA –
P IED R A GR A N D E, P R OVIN C IA D E B OLIVA R .PROYECTO:
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas
Laboratorio "Ing.Dr. Arnaldo Ruffilli"
ANALISIS GRANULOMETRICO
MUESTRA No.: XA
FUENTE DEL MATERIAL:
DESCRIPCION DEL MATERIAL:
TAMIZ PESO PARCIAL % RETENIDO
% RETENIDO
ACUMULADO
% PASANTE
ACUMULADO
ESPECIFICACION
M.O.P. 403,1
3"
2 1/2"
2"
1 1/2"
1" 0,00 0,00 100,00 100
3/4" 207,1 14,50 14,50 85,50 70 - 100
1/2"
3/8" 98,6 6,90 21,40 78,60 50 - 80
1/4"
No. 4 90,2 6,32 27,72 72,28 35 - 65
No. 8
No. 10 99,9 6,99 34,72 65,28 25 - 50
No. 16
No. 20 162,1
No. 30 148,10
No. 40 147,50 10,33 45,04 54,96 15 - 30
No. 50 160,5
No. 80
No. 100 180,6
No. 200 133,6 9,35 54,40 45,60 3 - 15
Fondo 0,00 54 45,60
TOTAL 1428,2 54
OBSERVACIONES:
Realizado por: Fernando Ríos Calculado por:
PROYECTO:ELA B OR A C Í ON D E UN A P R OP UEST A D E D ISEÑO P A R A LA R EC ON ST R UC C ION D E LA VIA EC H EA N D IA –
P IED R A GR A N D E, P R OVIN C IA D E B OLIVA R .
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas
Laboratorio "Ing.Dr. Arnaldo Ruffilli"
ANALISIS GRANULOMETRICO
MUESTRA No.: 10
FUENTE DEL MATERIAL:
DESCRIPCION DEL MATERIAL:
TAMIZ PESO PARCIAL % RETENIDO
% RETENIDO
ACUMULADO
% PASANTE
ACUMULADO
ESPECIFICACION
M.O.P. 403,1
3"
2 1/2"
2"
1 1/2"
1" 0,00 0,00 100,00 100
3/4" 1093,8 35,69 35,69 64,31 70 - 100
1/2"
3/8" 301,5 9,84 45,53 54,47 50 - 80
1/4"
No. 4 226 7,38 52,91 47,09 35 - 65
No. 8
No. 10 231,9 7,57 60,48 39,52 25 - 50
No. 16
No. 20 274,4
No. 30 222,20
No. 40 185,00 6,04 66,51 33,49 15 - 30
No. 50 206
No. 80
No. 100 182,0
No. 200 141,6 4,62 71,13 28,87 3 - 15
Fondo 0,00 71 28,87
TOTAL 3064,4 71
OBSERVACIONES:
Realizado por: Fernando Ríos Calculado por:
PROYECTO:ELA B OR A C Í ON D E UN A P R OP UEST A D E D ISEÑO P A R A LA R EC ON ST R UC C ION D E LA VIA EC H EA N D IA –
P IED R A GR A N D E, P R OVIN C IA D E B OLIVA R .
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas
Laboratorio "Ing.Dr. Arnaldo Ruffilli"
ANALISIS GRANULOMETRICO
MUESTRA No.: XXX
FUENTE DEL MATERIAL:
DESCRIPCION DEL MATERIAL:
TAMIZ PESO PARCIAL % RETENIDO
% RETENIDO
ACUMULADO
% PASANTE
ACUMULADO
ESPECIFICACION
M.O.P. 403,1
3"
2 1/2"
2"
1 1/2"
1" 0,00 0,00 100,00 100
3/4" 445,7 33,54 33,54 66,46 70 - 100
1/2"
3/8" 121,9 9,17 42,71 57,29 50 - 80
1/4"
No. 4 88,3 6,64 49,35 50,65 35 - 65
No. 8
No. 10 95,6 7,19 56,55 43,45 25 - 50
No. 16
No. 20 106,1
No. 30 88,60
No. 40 90,50 6,81 63,36 36,64 15 - 30
No. 50 93,6
No. 80
No. 100 108,4
No. 200 90,3 6,79 70,15 29,85 3 - 15
Fondo 0,00 70 29,85
TOTAL 1329,0 70
OBSERVACIONES:
Realizado por: Fernando Ríos Calculado por:
PROYECTO:ELA B OR A C Í ON D E UN A P R OP UEST A D E D ISEÑO P A R A LA R EC ON ST R UC C ION D E LA VIA EC H EA N D IA –
P IED R A GR A N D E, P R OVIN C IA D E B OLIVA R .
Calicata: FECHA
Profundidad m Muestra
PASO No.
Recipiente No.
Recipiente + Peso húmedo
Recipiente + Peso seco
Agua Ww
Recipiente
Peso Seco Ws
Contenido de Humedad ( % ) W
Número de Golpes
Contenido de
PASO No. Humedad Nat.
Recipiente No.
Recipiente + Peso húmedo
Recipiente + Peso seco
Agua Ww
Recipiente
Peso Seco Ws
Contenido de Humedad W
Límite Plástico
Observaciones WL = %
WP = %
IP = %
Operador:
Verificado por:
Calculado por : Fernando Ríos SC
ELABORACÍON DE UNA PROPUESTA DE DISEÑO PARA LA RECONSTRUCCION
DE LA VIA ECHEANDIA – PIEDRA GRANDE, PROVINCIA DE BOLIVAR.
44,16
6,80
9,50 11,00
44,6
20,79
23,80
7,70
LIMITE PLASTICO
11
42,45
3,00
Simbolo de la carta de
Plasticidad
35 28 21
23,33 13,33 25,71
6,50 6,50
4,50 3,50
Pe
so
en
grs
. 10,20 11,60 11,20
0,70 0,900,60
10,30
23
1 2 3
A19
44,16
10,50
47,62
11,60 11,50
19,40
11,70
22,10 19,20
3,405,00
Pe
so
en
grs
.
26,20
21,70
3,404,50
10,60 7,70
L
22,80
11,10
1 2 3
MVI
LIMITE LIQUIDO
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL ENSAYO DE LIMITE LIQUIDO Y PLASTICO AASHTO - T 89
0.0-0.50
1
K
Laboratorio de Suelos y
Materiales
Ing. Dr. Arnaldo Ruffilli
PROYECTO:
4
27,10 22,60
6
T14
5
0
10
20
30
40
50
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Conte
nid
o d
e h
um
edad %
Número de golpes
Calicata: FECHA
Profundidad m Muestra
PASO No.
Recipiente No.
Recipiente + Peso húmedo
Recipiente + Peso seco
Agua Ww
Recipiente
Peso Seco Ws
Contenido de Humedad ( % ) W
Número de Golpes
Contenido de
PASO No. Humedad Nat.
Recipiente No.
Recipiente + Peso húmedo
Recipiente + Peso seco
Agua Ww
Recipiente
Peso Seco Ws
Contenido de Humedad W
Límite Plástico
Observaciones WL = %
WP = %
IP = %
Operador:
Verificado por:
Calculado por : Fernando Ríos Fernández CH
4
21,70 20,50
6
GMC
5
LIMITE LIQUIDO
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL ENSAYO DE LIMITE LIQUIDO Y PLASTICO AASHTO - T 89
ELABORACÍON DE UNA PROPUESTA DE DISEÑO PARA LA RECONSTRUCCION
DE LA VIA ECHEANDIA – PIEDRA GRANDE, PROVINCIA DE BOLIVAR.
0.5-1.00
1
XA
Laboratorio de Suelos y
Materiales
Ing. Dr. Arnaldo Ruffilli
PROYECTO:
129
21,80
11,90
1 2 3
29H3
Pe
so
en
grs
.
27,60
21,10
3,606,50
9,20 6,50
11,55 11,90
18,20
11,70
17,80 17,50
3,003,90
55,38
6,25
62,40
11
1 2 3
1717
3,40
Pe
so
en
grs
. 11,70 12,10 12,40
1,30 1,100,80
11,30
14 24 38
33,33 24,24 32,35
6,50 8,00
3,30
70,65
3,90
Simbolo de la carta de
Plasticidad
5,60
LIMITE PLASTICO
30
60,5
29,98
30,53
53,57
7,90
10,40 11,30
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Conte
nid
o d
e h
um
edad %
Número de golpes
Calicata: FECHA
Profundidad m Muestra
PASO No.
Recipiente No.
Recipiente + Peso húmedo
Recipiente + Peso seco
Agua Ww
Recipiente
Peso Seco Ws
Contenido de Humedad ( % ) W
Número de Golpes
Contenido de
PASO No. Humedad Nat.
Recipiente No.
Recipiente + Peso húmedo
Recipiente + Peso seco
Agua Ww
Recipiente
Peso Seco Ws
Contenido de Humedad W
Límite Plástico
Observaciones WL = %
WP = %
IP = %
Operador:
Verificado por:
Calculado por : Fernando Ríos Fernández CL
4
26,80
6
5
LIMITE LIQUIDO
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL ENSAYO DE LIMITE LIQUIDO Y PLASTICO AASHTO - T 89
ELABORACÍON DE UNA PROPUESTA DE DISEÑO PARA LA RECONSTRUCCION
DE LA VIA ECHEANDIA – PIEDRA GRANDE, PROVINCIA DE BOLIVAR.
0.0-0.50
2
10
Laboratorio de Suelos y
Materiales
Ing. Dr. Arnaldo Ruffilli
PROYECTO
MU
25,60
11,36
1 2 3
100T16
Pe
so
en
grs
.
29,50
26,10
2,503,40
14,74 11,50
11,50
23,10
11,60
24,30
2,50
21,74
12,80
19,53
30
1 2 3
30LL
3,50
Pe
so
en
grs
. 10,90 11,40 10,60
0,50 0,400,60
10,20
11 20
12,20 14,63 11,43
6,30 6,70
4,10
23,07
4,10
Simbolo de la carta de
Plasticidad
LIMITE PLASTICO
30
21,4
12,75
8,69
6,70
10,40 10,80
0
10
20
30
0 5 10 15 20 25 30 35
Conte
nid
o d
e h
um
edad %
Número de golpes
Calicata: FECHA
Profundidad m Muestra
PASO No.
Recipiente No.
Recipiente + Peso húmedo
Recipiente + Peso seco
Agua Ww
Recipiente
Peso Seco Ws
Contenido de Humedad ( % ) W
Número de Golpes
Contenido de
PASO No. Humedad Nat.
Recipiente No.
Recipiente + Peso húmedo
Recipiente + Peso seco
Agua Ww
Recipiente
Peso Seco Ws
Contenido de Humedad W
Límite Plástico
Observaciones WL = %
WP = %
IP = %
Operador:
Verificado por:
Calculado por : Fernando Ríos Fernández CH
4
22,90 27,30
6
T9
5
LIMITE LIQUIDO
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL ENSAYO DE LIMITE LIQUIDO Y PLASTICO AASHTO - T 89
ELABORACÍON DE UNA PROPUESTA DE DISEÑO PARA LA RECONSTRUCCION
DE LA VIA ECHEANDIA – PIEDRA GRANDE, PROVINCIA DE BOLIVAR.
0.50-1.00
2
XXX
Laboratorio de Suelos y
Materiales
Ing. Dr. Arnaldo Ruffilli
PROYECTO:
75X
26,50
11,80
1 2 3
39
Pe
so
en
grs
.
28,90
25,50
3,303,40
13,70 11,70
11,30 11,50
23,20
11,50
20,60 24,30
3,002,30
28,21
9,30
24,73
30
1 2 3
17
3,80
Pe
so
en
grs
. 10,90 11,60 11,00
0,40 0,600,60
10,40
18 20 35
10,00 14,63 15,79
6,50 6,90
4,10
24,82
4,00
Simbolo de la carta de
Plasticidad
12,80
LIMITE PLASTICO
30
25,3
13,47
11,82
23,44
6,60
10,50 11,00
0
10
20
30
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Conte
nid
o d
e h
um
edad %
Número de golpes
MUESTRA N°: FECHA:
PROYECTO:
LOCALIZACION:
Cm N° gr. gr. gr. gr. gr. % kg. kg. kg. kg/m
EN I 394,10 379,80 29,90 14,30 349,90 4,09 6184,00 1923,60 1,041 1848,07 1957,70
100 11 313,50 293,50 30,70 20,00 262,80 7,61 6292,00 2031,60 1,076 1887,92 1999,92
200 15 408,00 367,50 29,50 40,50 338,00 11,98 6440,00 2179,60 1,120 1946,38 2061,84
300 39 357,60 311,40 31,20 46,20 280,20 16,49 6434,00 2173,60 1,165 1865,94 1976,63
4,09 %
11,98 %
2062,00 kg/m³
PROF 0.00 -0.50 Gs Wi Wo Ip
4,09 11,98
Elaborado por: Gustavo Robayo - Fernando Ríos.
CONTENIDO NATURAL DE HUM EDAD:
CONTENIDO OPTIM O DE HUM EDAD:
DENSIDAD SECA M ÁXIM A:
DENSIDAD SECA M ÁXIM A:
Muestra N° #1 CLASIFICACION % > N°4
W
PESO TIERRA
HÚM EDAD +
CILINDRO
PESO TIERRA
HÚM EDAD W1+ (W/100)
PESO TIERRA
SECA WsDENSIDAD SECA
NUMERO DE CAPAS: 5 3000 gr
CANTIDAD DE
AGUARECIPIENTE
PESO TIERRA
HÚM EDAD +
RECIPIENTE
PESO TIERRA
SECA +
RECIPIENTE
PESO DE
RECIPIENTEPESO DE AGUA PESO SECO
PESO DEL CILINDRO: 4260,4NUMERO DE GOLPES POR CAPA: 25
PRUEBA PROCTORUNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
LABORATORIO "Ing. Dr. ARNALDO RUFFILLI"VOLUMEN DEL CILINDRO: 0,000944
1940,00
1960,00
1980,00
2000,00
2020,00
2040,00
2060,00
2080,00
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00
ENSAYO DE PROCTOR MODIFICADO
ENSAYO DE PROCTOR MODIFICADO
MUESTRA N°: FECHA:
PROYECTO:
LOCALIZACION:
Cm N° gr. gr. gr. gr. gr. % kg. kg. kg. kg/m
EN XA 352,20 330,40 30,10 21,80 300,30 7,26 5998,10 1737,70 1,073 1620,09 1716,20
60 1 230,20 215,98 30,40 14,22 185,58 7,66 6058,10 1797,70 1,077 1669,76 1768,81
120 B4 299,10 279,02 63,00 20,08 216,02 9,30 6126,80 1866,40 1,093 1707,67 1808,97
180 L 185,20 161,09 42,90 14,00 118,19 11,85 6181,90 1921,50 1,118 1718,00 1819,91
240 F 349,01 300,29 69,50 48,72 230,79 21,11 6133,60 1873,20 1,211 1546,69 1638,44
7,26 %
11,85 %
1819,91 kg/m³
PROF 0,50 - 1,00 Gs Wi Wo Ip
7,26 11,85
Elaborado por: Gustavo Robayo - Fernando Ríos.
Muestra N° #1 % > N°4CLASIFICACION
PRUEBA PROCTORUNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
LABORATORIO "Ing. Dr. ARNALDO RUFFILLI"
CONTENIDO NATURAL DE HUM EDAD:
CONTENIDO OPTIM O DE HUM EDAD:
DENSIDAD SECA M ÁXIM A:
CANTIDAD DE
AGUARECIPIENTE
PESO TIERRA
HÚM EDAD +
RECIPIENTE
PESO TIERRA
SECA +
RECIPIENTE
DENSIDAD SECAPESO SECO W
PESO TIERRA
HÚM EDAD +
CILINDRO
PESO TIERRA
HÚM EDAD W1+ (W/100)
PESO TIERRA
SECA Ws
PESO DE
RECIPIENTEPESO DE AGUA
NUMERO DE GOLPES POR CAPA: 25NUMERO DE CAPAS: 5 3000 gr
VOLUMEN DEL CILINDRO: 0,000944PESO DEL CILINDRO: 4260,4 TITULACION
1600,00
1650,00
1700,00
1750,00
1800,00
1850,00
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00
DE
NS
ID
AD
S
EC
A M
AX
IM
A
CONTENIDO OPTIMO DE HUMEDAD %
Vol.del Espec.(m3) 0,002316
TIPO DE MATERIAL:
FECHA :
FUENTE DEL MATERIAL: crb base
PROF: 0.00 - 0.50
12 Golpes 25 Golpes 56 Golpes
Recipiente N° A5 M 3
Wh + Recipiente. 378,50 403,20 408,50
Ws + Recipiente. 348,90 384,00 389,20
Ww 29,60 19,20 19,30Wrecipiente 22,10 27,80 30,70
Wseco 326,80 356,20 358,50
W% (porcentaje de humedad) 9,06 5,39 5,38
11195,00 11420,00 11722,50
6720,00 6481,00 6647,00
Wh 4475,00 4939,00 5075,50
Ws 4103,34 4686,39 4816,22
W% 9,06 5,39 5,38
dh 1932,21 2132,56 2191,49ds 1771,7 2023,49 2079,54
12 Golpes 25 Golpes 56 Golpes
Recipiente N° QP 14 5
Wh + Recipiente. 362,50 357,40 469,00
Ws + Recipiente. 315,50 309,60 407,70
Ww 47,00 47,80 61,30Wrecipiente 25,90 30,90 39,50
Wseco 289,60 278,70 368,20
W% (porcentaje de humedad) 16,23 17,15 16,6511315,00 11150,00 11636,00
6720,00 6481,00 7694,80
Wh 4595,00 4669,00 3941,20
Ws 3953,39 3985,45 3378,70
W% 16,23 17,15 16,65
dh 1984,02 2015,98 1701,73ds 1706,99 1720,83 1458,85
LECTURA INICIAL 0,250 0,133 0,090
24 horas 0,270 0,225 0,115
0,360 0,236 0,126
% 3,67 3,43 1,20
% 12 Golpes 25 Golpes 56 Golpes
ds 1772 2023 2080
Elaborado por: Gustavo Robayo, Fernando Ríos.
48 horas
72 horas
96 horas
HINCHAMIENTO
C.B.R.
Densidad Seca.
Peso del Suelo Húmedo.
Peso del Suelo Seco.
Conetido de agua=Wh / 1+ 0,01W%
Densidad Húmeda= Wh/Volum.
Densidad Seca= Dh / 1+ 0,01W%.
% DE HINCHAMIENTO
Densidad Húmeda= Wh/Volum.
Densidad Seca= Dh / 1+ 0,01W%.
DESPUES DE LA INMERSIÓN
HU
ME
DA
D
Peso de Molde + Suelo Húmedo
Peso de Molde
HU
ME
DA
D
Peso de Molde + Suelo Húmedo
Peso de Molde
Peso del Suelo Húmedo.
Peso del Suelo Seco.
Conetido de agua=Wh / 1+ 0,01W%
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUILLaboratorio de Suelos y Materiales Ing. Dr. Arnaldo Ruffilli
Av. Kennedy S/N y Av. Delta - Tel. 2 281037 Cel. 098 282897
C.B.R. - DENSIDADESPROYECTO: TITULACIÓN
ANTES DE LA INMERSIÓN
Vol.del Espec.(m3)0,002316
TIPO DE MATERIAL:
FECHA :
FUENTE DEL MATERIAL:
PROF: 0,50 - 1,00
12 Golpes 25 Golpes 56 Golpes
Recipiente N° #4 #10 #13
Wh + Recipiente. 641,20 568,60 480,80
Ws + Recipiente. 590,00 544,00 468,90
Ww 51,20 24,60 11,90
Wrecipiente 95,30 98,80 96,50
Wseco 494,70 445,20 372,40
W% (porcentaje de humedad) 10,35 5,53 3,20
10685,60 11080,00 11942,00
6501,70 6591,10 7454,10
Wh 4183,90 4488,90 4487,90
Ws 3791,49 4253,85 4348,93
W% 10,35 5,53 3,20
dh 1806,52 1938,21 1937,78ds 1637 1837 1878
12 Golpes 25 Golpes 56 Golpes
Recipiente N° F 200 50
Wh + Recipiente. 273,60 236,20 272,90
Ws + Recipiente. 224,40 194,60 224,40
Ww 49,20 41,60 48,50Wrecipiente 36,70 30,10 30,05
Wseco 187,70 164,50 194,35
W% (porcentaje de humedad) 26,21 25,29 24,9510983,50 11446,50 12229,00
6501,70 6591,10 7454,10
Wh 4481,80 4855,40 4774,90
Ws 3551,01 3875,37 3821,30
W% 26,21 25,29 24,95
dh 1935,15 2096,46 2061,70ds 1533 1673 1650
LECTURA INICIAL 0,054 0,036 0,050
24 horas 0,267 0,268 0,262
0,273 0,294 0,319
% 7,30 8,60 8,97
% 12 Golpes 25 Golpes 56 Golpes
ds 1637 1837 1878
Elaborado por: Gustavo Robayo, Fernando Ríos.
72 horas
96 horas
HINCHAMIENTO
C.B.R.
Densidad Seca.
Peso del Suelo Seco.
Conetido de agua=Wh / 1+ 0,01W%
Densidad Húmeda= Wh/Volum.
Densidad Seca= Dh / 1+ 0,01W%.
% DE HINCHAMIENTO
48 horas
Densidad Seca= Dh / 1+ 0,01W%.
DESPUES DE LA INMERSIÓN
HU
ME
DA
D
Peso de Molde + Suelo Húmedo
Peso de Molde
Peso del Suelo Húmedo.
Peso de Molde + Suelo Húmedo
Peso de Molde
Peso del Suelo Húmedo.
Peso del Suelo Seco.
Conetido de agua=Wh / 1+ 0,01W%
Densidad Húmeda= Wh/Volum.
Laboratorio de Suelos y Materiales Ing. Dr. Arnaldo Ruffilli
Av. Kennedy S/N y Av. Delta - Tel. 2 281037 Cel. 098 282897
C.B.R. - DENSIDADESPROYECTO: TITULACIÓN
ANTES DE LA INMERSIÓN
HU
ME
DA
D
PROYECTO: TITULACIÓN FECHA:
MOLDE No.: PESO DE MOLDE: VOL. DEL MOLDE: 0,002316
No. GOLPES POR CAPA: No. DE CAPAS: 5
PESO DEL MARTILLO: ALTURA DE CAIDA:
1 2 3 1 2 3
CARGA DE PENETRACION Kg
1.27 mm (0.05") 66 176 242 30 80 110
2.54 mm (0.10") 176 264 528 80 120 240
3.81 mm (0.15") 319 528 1078 145 240 490
5.08 mm (0.20") 484 770 1342 220 350 740
7.62 mm (0.30") 682 902 1958 310 410 890
10.16 mm (0.40") 836 1100 2310 380 500 1050
12.70 mm (0.50") 946 1518 2750 430 690 1250
1 2 3 1 2 3
CARGA DE UNITARIA Lbs/plg2 CARGA UNITARIA Kg/cm2
0 mm (0,0") 0 0 0 0 0 0
1,27 mm (0.05") 22,00 58,67 80,67 1,55 4,13 5,68
2,54 mm (0.10") 58,67 88,00 176,00 4,13 6,20 12,40
3,81 mm (0.15") 106,33 176,00 359,33 7,49 12,40 25,32
5,08 mm (0.20") 161,33 256,67 447,33 11,37 18,08 38,23
7,62 mm (0.30") 227,33 300,67 652,67 16,02 21,18 45,99
10,16 mm (0.40") 278,67 366,67 770,00 19,63 25,83 54,25
12,7 mm (0.50") 315,33 506,00 916,67 22,22 35,65 64,59
0,1 Pulg 0,2 Pulg
12 4,13 11,37
25 6,20 18,08
56 12,40 38,23
12 5,91 10,83
25 8,86 17,22
56 17,72 36,41
Elaborado por: Gustavo Robayo, Fernando Ríos.
No. DE ENSAYOCARGA DE PENETRACION Lb
No. DE ENSAYO
No. GolpesEsfuerzo Penetración
C.B.R.
UNIVESIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
LABORATORIO " ING. DR. ARNALDO RUFFILLI"
ENSAYO DE CBR (PENETRACIÓN)
0
10
20
30
40
50
60
70
0 2,54 5,08 7,62 10,16 12,7 15,24
Ca
rga
un
ita
ria
Kg/
cm2
Penetración en mm.
PROYECTO: TITULACIÓN FECHA:
MOLDE No.: PESO DE MOLDE: VOL. DEL MOLDE: 0,002316
No. GOLPES POR CAPA: No. DE CAPAS:
PESO DEL MARTILLO: ALTURA DE CAIDA:
1 2 3 1 2 3
CARGA DE PENETRACION Kg
1.27 mm (0.05") 42 49 49 19 22 22
2.54 mm (0.10") 49 64 64 22 29 29
3.81 mm (0.15") 64 80 80 29 36 36
5.08 mm (0.20") 80 95 87 36 43 40
7.62 mm (0.30") 95 110 117 43 50 53
10.16 mm (0.40") 102 117 140 46 53 64
12.70 mm (0.50") 117 133 155 53 60 71
1 2 3 1 2 3
CARGA DE UNITARIA Lbs/plg2 CARGA UNITARIA Kg/cm2
0 mm (0,0") 0 0 0 0 0 0
1,27 mm (0.05") 13,91 16,43 16,43 0,98 1,16 1,16
2,54 mm (0.10") 16,43 21,48 21,48 1,16 1,51 1,51
3,81 mm (0.15") 21,48 26,52 26,52 1,51 1,87 1,87
5,08 mm (0.20") 26,52 31,57 29,04 1,87 2,22 2,05
7,62 mm (0.30") 31,57 36,61 39,13 2,22 2,58 2,76
10,16 mm (0.40") 34,09 39,13 46,70 2,40 2,76 3,29
12,7 mm (0.50") 39,13 44,18 51,75 2,76 3,11 3,65
0,1 Pulg 0,2 Pulg
12 1,16 1,87
25 1,51 2,22
56 1,51 2,05
12 1,65 1,78
25 2,16 2,12
56 2,16 1,95
Elaborado por: Gustavo Robayo, Fernando Ríos.
UNIVESIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
LABORATORIO " ING. DR. ARNALDO RUFFILLI"
ENSAYO DE CBR (PENETRACIÓN)
C.B.R.
No. DE ENSAYOCARGA DE PENETRACION Lb
No. DE ENSAYO
No. GolpesEsfuerzo Penetración
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 2,54 5,08 7,62 10,16 12,7 15,24
Ca
rga
un
ita
ria
Kg/
cm2
Penetración en mm.
FECHA:
PROCTOR MODIFICADO
0,1 de Penetración
Elaborado por: Gustavo Robayo, Fernando Ríos.
0,2 de Penetración
C. B. R. = 7,50% C. B. R. =14,90 %
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUILFACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL
PROCTOR - C.B.R.
95% del Proctor Modificado
4,09; 1957,70
7,61; 1999,92
11,98; 2061,84
16,49; 1976,63
1750,00
1800,00
1850,00
1900,00
1950,00
2000,00
2050,00
2100,00
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00
ENSAYO DE PROCTOR MODIFICADO
5,91; 1772
8,86; 2023
17,72; 2080
1750
1800
1850
1900
1950
2000
2050
2100
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00
CBR 1"
10,83; 1772
17,22; 2023
36,41; 2080
1750
1800
1850
1900
1950
2000
2050
2100
0,00 10,00 20,00 30,00 40,00
CBR 2"
FECHA:
PROCTOR MODIFICADO
0,2 de Penetración
Elaborado por: Gustavo Robayo, Fernando Ríos.
C. B. R. = 1,90 % C. B. R. = 1,95 %
ºFACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL
PROCTOR - C.B.R.
0,1 de Penetración95% del Proctor Modificado
1600,00
1650,00
1700,00
1750,00
1800,00
1850,00
1900,00
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00
DE
NS
IDA
D S
EC
A M
AX
IMA
CONTENIDO OPTIMO DE HUMEDAD %
1600
1650
1700
1750
1800
1850
1900
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50
CBR 1"
1600
1650
1700
1750
1800
1850
1900
1,70 1,80 1,90 2,00 2,10 2,20
CBR 2"
Universidad de Guayaquil FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS
ESCUELA/CARRERA DE INGENIERIA CIVIL
GENERALES DE INGENIERIA
ANEXO
1O
REPOSITARIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA
FICHA DE REGISTRO de tesis/TRABAJO DE GRADUACION
Rìos Fernàndez Kelber Fernando
Robayo Borja Luis Gustavo
Ing. Fausto Cabrera Montes, M. Sc
MAESTRIA/ESPECIALIDAD:
2018 No. DE PAGINAS:
Generales de Ingenieria.
Elaboraciòn de una propuesta de diseño de vial.
CONTACTO CON LA INSTITUCION: Nombre: Facultad de Ciencias Matematicas y Fisicas Telefono: 283348
E-mail: [email protected]
CONTACTO CON AUTOR/ES: Telefono:
0985778680
0980582391
E-mail:
ADJUNTO PDF: X SI NO
FECHA DE PUBLICACION: 79
AREA TEMATICA:
PALABRAS CLAVES/ KYWORDS: <ELABORACION> <DISEÑO VIAL> <PROPUESTA> <METODO AASHTO 93>
<PAVIMENTO FLEXIBLE>
RESUMEN/ABSTRACT (150-250 palabras): El objetivo principal de este proyecto es establecer una propuesta de
diseño vial que brinde seguridad y comodidad a los usuarios, mediante el diseño estructural de pavimento flexible a
la vía de Acceso Piedra Grande del Cantón Echeandía, Provincia de Bolívar.
Para el proyecto se tomaron muestras de campo que nos ayudaran a obtener las características y los parámetros
necesarios para poder realizar el Diseño del Pavimento.
El estudio de tráfico es una de las características muy importantes a la hora de diseñar, para esto se realizaron en la
vía en estudio aforos de tráfico a través de un conteo manual, obteniendo el Trafico Promedio Diario Anual
(TPDA), proyectando este valor a 20 años se obtuvo el tráfico a futuro, que nos ayudara a calcular los ejes
equivalentes de carga (ESAL’S) y junto al CBR de diseño obtenido de los estudios de laboratorio se determinaran los
espesores de capa del pavimento para la vía a diseñar.
ELABORACÍON DE UNA PROPUESTA DE DISEÑO PARA LA RECONSTRUCCION
DE LA VIA ECHEANDIA – PIEDRA GRANDE, PROVINCIA DE BOLIVAR.TITULO Y SUBTITULO:
GRADO OBTENIDO:
AUTOR(ES) (apellidos/nombre):
REVISOR(ES)/TUTOR(ES)
(apellidos/nombres): Ing. Gino Flor Chavez, M. Sc
INSTITUCION: Universidad de Guayaquil
UNIDAD/FACULTAD: Ciencias Matemáticas y Físicas
