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CALLE 22 NORTE NO. 6AN-24 OFICINA 903 EDIFICIO SANTA MÓNICA CENTRAL PBX: (2) 6602871
CONTRATO DE CONSULTORÍA No. MC-915.104.10-04-2013
“ELABORACIÓN DE LOS ESTUDIOS Y DISEÑOS DE ALGUNOS ELEMENTOS
DE INFRAESTRUCTURA DEL SISTEMA INTEGRADO DE TRANSPORTE
MASIVO SITM-MIO. GRUPO 4: CORREDORES PRE-TRONCALES Y
ALIMENTADORES II – SECTOR 1: CLL 76 ENTRE CRA 8 Y CRA 7H BIS, CRA
26C ENTRE CLL 112 Y CLLE 84, CALLE 74 ENTRE DG 26F Y CRA 26 G Y CLL
48 ENTRE CRA 29 Y CRA 50”
VOL VI – ESTUDIOS GEOTECNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO
CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
CONSORCIO PRETRONCALES PN
ED. 2 EMITIDO PARA APROBACIÓN
SANTIAGO DE CALI, DICIEMBRE DE 2014
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
1
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE
74.docx
TABLA DE CONTENIDO
REGISTRO DE REVISIONES Y EMISIONES ............................................................. 6
1 GENERALIDADES .............................................................................................. 1-1
1.1 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO .................................................................. 1-1
1.2 LOCALIZACIÓN Y DESCRIPCIÓN GENERAL .............................................. 1-2
2 OBJETIVO Y ALCANCES ................................................................................... 2-1
2.1 OBJETIVO ...................................................................................................... 2-1
2.2 ALCANCES ..................................................................................................... 2-1
3 DESCRIPCIÓN DE LA METODOLOGÍA ............................................................. 3-1
3.1 RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN ............................................................. 3-1
3.2 EVALUACIÓN FUNCIONAL DE LA VÍA ......................................................... 3-2
3.3 EVALUACIÓN ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO ........................................ 3-2
3.4 EVALUACIÓN GEOTÉCNICA ........................................................................ 3-2
3.5 EVALUACIÓN TRÁNSITO .............................................................................. 3-3
3.6 ANÁLISIS ESTRUCTURAL Y DISEÑO DE LA SOLUCIÓN ........................... 3-3
3.7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................. 3-3
4 INFORMACIÓN EXISTENTE .............................................................................. 4-1
4.1 INFORMACIÓN GENERAL ............................................................................ 4-1
4.2 CLIMA ............................................................................................................. 4-1
4.3 PRECIPITACIÓN ............................................................................................ 4-1
4.4 TEMPERATURA ............................................................................................. 4-1
4.5 PARÁMETROS CLIMÁTICOS PROMEDIO CALI ........................................... 4-2
5 EVALUACIÓN ESTRUCTURAL DE LA VÍA ........................................................ 5-1
5.1 LOCALIZACIÓN DE SONDEOS ..................................................................... 5-2
6 EVALUACION GEOTÉCNICA ............................................................................. 6-1
6.1 TRABAJOS DE LABORATORIO .................................................................... 6-1
6.2 PERFILES ESTRATIGRÁFICOS .................................................................... 6-2
6.2.1 CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F – CARRERA 26G ............................ 6-2
6.3 COMPORTAMIENTO GEO MECÁNICO ........................................................ 6-6
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
2
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE
74.docx
6.3.1 DETERMINACION CBR DE DISEÑO ...................................................... 6-9
6.4 SUELOS DE SUBRASANTE .......................................................................... 6-9
6.5 DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS GEOMECÁNICOS DE DISEÑO . 6-
10
7 CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES ............................................................. 7-1
7.1 MATERIAL GRANULAR ................................................................................. 7-1
7.1.1 SUBBASE GRANULAR .......................................................................... 7-2
7.1.2 BASE GRANULAR ................................................................................. 7-3
7.2 MEZCLA ASFÁLTICA ..................................................................................... 7-4
8 ESTUDIO DE TRÁNSITO .................................................................................... 8-1
8.1 DETERMINACIÓN DE VOLÚMENES DE TRÁNSITO ACTUAL .................... 8-2
8.2 CUANTIFICACIÓN DEL TRÁNSITO EN EJES EQUIVALENTES .................. 8-2
8.2.1 FACTOR DAÑO PARA VEHÍCULOS COMERCIALES ............................ 8-2
8.2.2 ESTIMACIÓN DEL NÚMERO DE EJES EQUIVALENTES DE 8.2
TONELADAS EN EL CARRIL DE DISEÑO ............................................................... 8-3
8.2.3 CORRECCIÓN DEL TRÁNSITO PROYECTADO CON BASE EN EL NIVEL
DE CONFIANZA DESEADO ..................................................................................... 8-5
9 ANALISIS ESTRUCTURAL Y DISEÑO DE PAVIMENTOS ................................. 9-1
9.1 PARÁMETROS BÁSICOS DE DISEÑO ......................................................... 9-1
9.1.1 PERIODO DE DISEÑO ............................................................................ 9-1
9.1.2 TRÁNSITO DE DISEÑO .......................................................................... 9-2
9.1.3 CARACTERIZACIÓN DE LA SUBSARANTE ......................................... 9-3
9.2 DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES SEGÚN EL MÉTODO AASHTO .... 9-4
9.2.1 PARÁMETROS DE DISEÑO ................................................................... 9-4
9.2.2 MODELACIÓN ESTRUCTURA DE PAVIMENTO ................................... 9-6
9.2.3 CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F – CARRERA 26G .......................... 9-7
10 CHEQUEO DE LAS ALTERNATIVAS POR EL METODO RACIONAL ............. 10-1
10.1 MÉTODO RACIONAL ............................................................................... 10-1
10.1.1 VARIABLE TRÁNSITO ...................................................................... 10-1
10.1.2 VARIABLE SUBRASANTE ............................................................... 10-1
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
3
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE
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10.1.3 CARACTERIZACIÓN CAPAS GRANULARES ................................. 10-2
10.1.4 MODULO DINÁMICO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA ....................... 10-3
10.1.5 VARIABLE ESFUERZOS Y DEFORMACIONES PERMISIBLES ..... 10-5
10.1.6 DISEÑO ESTRUCTURA DE PAVIMENTO ........................................ 10-7
10.1.7 CHEQUEO DE ESFUERZOS Y DEFORMACIONES ...................... 10-11
11 DISEÑO PAVIMENTO RIGIDO ....................................................................... 11-14
11.1 MÉTODO DE LA PCA ............................................................................. 11-14
12 CONCLUSIONES .................................................................................................... I
13 RECOMENDACIONES .......................................................................................... IV
14 ANEXOS .............................................................................................................. VIII
ANEXO 1. ......................................................................................................................... IX
ESTUDIOS GEOTÉCNICOS – RESULTADOS DE LABORATORIO ............................... IX
ANEXO 2. .......................................................................................................................... X
CÁLCULOS ESTRUCTURAS PAVIMENTOS FLEXIBLES – AASHTO 93 ....................... X
ANEXO 3 .......................................................................................................................... XI
VERIFICACION ESTRUCTURAS PROGRAMA DEPAV ................................................. XI
ANEXO 4 ......................................................................................................................... XII
CÁLCULOS ESTRUCTURAS PAVIMENTOS RÍGIDOS ................................................. XII
ANEXO 5 ........................................................................................................................ XIII
ENSAYOS DE LABORATORIO Y DISEÑO MARSHALL ............................................... XIII
PLANTAS ASFÁLTICAS ................................................................................................ XIII
ANEXO 6 ....................................................................................................................... XIV
HOJAS DE CALCULO PARA ESTRUCTURAS CON GEOMALLA .............................. XIV
ANEXO 7 ........................................................................................................................ XV
RECOMENDACIONES CONSTRUCTIVAS PARA PAVIMENTOS RIGIDOS ................ XV
ANEXO 8 ....................................................................................................................... XVI
PLANOS DE GEOTECNIA DE PAVIMENTOS ............................................................. XVI
ANEXO 9 ...................................................................................................................... XVII
PLANO CON ALTERNATIVA DE PAVIMENTO RECOMENDADA .............................. XVII
ANEXO 10 ................................................................................................................... XVIII
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
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Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE
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APROBACIÓN DEL VOLUMEN VI-ESTUDIOS GEOTECNICOS Y DISEÑO DE LA
ESTRUCTURA DE PAVIMENTO ..................................................................... XVIII
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PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
5
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CONTROL DEL DOCUMENTO
ELABORÓ REVISÓ APROBÓ
Especialista en Pavimentos
Consorcio Pretroncales PN
Coordinador de Consultoría
Consorcio Pretroncales PN
Coordinador de
Interventoría-
Bateman Ingeniería
S.A
Ing. Gustavo Adolfo Díaz Ing. Iván Alberto Estrada
Paz.
Ing. German Jaramillo
Aristizábal
FIRMA
FIRMA
FIRMA
FECHA FECHA FECHA
Diciembre de 2014 Diciembre de 2014 Diciembre de 2014
El presente documento está elaborado para cumplir con las disposiciones
establecidas en el proyecto “Elaboración de los Estudios y Diseños de algunos
elementos de infraestructura del Sistema Integrado de Transporte Masivo SITM-MIO.
Grupo 4: Corredores Pre-troncales y Alimentadores II – Sector 1: Cll 76 entre Cra 8 y
Cra 7H Bis, Cra 26C entre Cll 112 y Clle 84, Calle 74 entre Dg 26F y Cra 26 G y Cll 48
entre Cra 29 y Cra 50” de acuerdo con lo establecido por METRO CALI S.A. y es
propiedad del CONSORCIO PRETRONCALES PN. Está prohibida su reproducción total
o parcial, la transmisión por cualquier medio, ya sea electrónico, mecánico, fotocopia u
otro método, sin el permiso escrito del que aprobó el informe.
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
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REGISTRO DE REVISIONES Y EMISIONES
Nº. de revisión Fecha Descripción de la modificación y/o emisión
00 21-07-14 Primera entrega
01 25-09-14 Segunda entrega-Atención a observaciones
de Interventoría según comunicación BIL-
CLO-MTC01-126-14 y comunicación de
Metro Cali S.A 915.104.10.3510.2014
02 22-12-14 Entrega final de acuerdo con aprobación de
la Interventoría emitida mediante
comunicación BIL-CLO-MTC01-213-14.
Se incorporan los planos con las alternativas
seleccionadas en cada uno de los corredores.
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
7
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE
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INTRODUCCIÓN
El presente informe muestra los análisis de los estudios realizados en algunos
elementos de infraestructura del sistema integrado de transporte masivo SITM-MIO.
Grupo 4: corredores pre-troncales y alimentadores II – Sector 1: calle 76 entre cra 8 y
cra 7H bis, cra 26C entre calle 112 y calle 84, calle 74 entre dg 26G y cra 26G y calle
48 entre cra 29 y cra 50, para definir una intervención adecuada en cada uno de los
corredores y proyectar las estructuras de pavimento en los casos que así lo
requieran, de acuerdo con las condiciones particulares de cada sector utilizando para
ello las metodologías aceptadas internacionalmente. En este documento se presenta
la evaluación del corredor de la Calle 74 entre dg 26G y cra 26G.
El proyecto tiene como propósito mejorar las condiciones actuales del sistema, para
los sectores en mención, buscando de esta manera la optimización de la calidad de
la superficie de rodadura en cada uno de los tramos a intervenir.
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
1-1
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE
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1 GENERALIDADES
1.1 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
El propósito de este proyecto es realizar los “Estudios y Diseños de algunos
elementos de infraestructura del Sistema Integrado de Transporte Masivo SITM-MIO.
Grupo 4: Corredores Pre-troncales y Alimentadores II – Sector 1: Cll 76 entre Cra 8 y
Cra 7H Bis, Cra 26C entre Cll 112 y Clle 84, Calle 74 entre Dg 26F y Cra 26 G y Cll
48 entre Cra 29 y Cra 50”, con el fin de asegurar que el proyecto se ejecute
cumpliendo el costo, alcance y calidad definido por Metro Cali S.A.
El proyecto busca la entrega de los siguientes productos:
Revisión de los estudios realizados.
Levantamiento topográfico.
Diseño urbano paisajístico.
Estudios y diseños geométricos.
Estudio de afectación predial.
Estudios de tránsito y diseño de semaforización.
Estudios geotécnicos para pavimentos, puentes y patología.
Diseño del pavimento.
Estudios hidrológicos, hidráulicos y de socavación.
Diseño estructural.
Plan de manejo de tránsito.
Diseño de redes de servicios públicos.
Especificaciones técnicas de construcción de las obras, presupuesto y programa
de obra.
Diseño de señalización.
Plan de manejo ambiental.
Plan de gestión social.
Parámetros de la plataforma SIG.
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
1-2
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE
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1.2 LOCALIZACIÓN Y DESCRIPCIÓN GENERAL
Los 4 corredores para el sistema integrado de transporte masivo SITM-MIO objeto
del presente estudio, se encuentran localizados en el municipio de Santiago de Cali,
en los sectores de Villa nueva, Puertas del sol y Alfonso López.
Figura 1 Localización General de los Corredores
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
1-3
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE
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1.2.1 Calle 74 entre Dg 26F y Cra 26 G
Figura 1.2 Localización calle 74
Este tramo se encuentra actualmente en afirmado.
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
2-1
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE
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2 OBJETIVO Y ALCANCES
2.1 OBJETIVO
Realizar los análisis de los estudios básicos necesarios que permitan proyectar las
estructuras de pavimento para la pavimentación de los corredores que hacen parte
del Grupo 4: corredores pre-troncales y alimentadores II – sector 1, utilizando para
ello las metodologías aceptadas internacionalmente.
2.2 ALCANCES
- Conocer la estructura de pavimento existente y definir su estado actual.
- Identificar, clasificar, y determinar la capacidad portante de los suelos de
subrasante que conforman la vía.
- Evaluar la variable tránsito.
- Realizar una sectorización final para diseño de acuerdo con la subrasante y el
tránsito.
- Diseñar la estructura del pavimento, determinando los espesores de cada una
de las capas y las características de los materiales.
Realizar las recomendaciones técnicas necesarias para garantizar las mejores
condiciones constructivas.
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
3-1
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE
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3 DESCRIPCIÓN DE LA METODOLOGÍA
Dadas las características del proyecto para la elaboración del estudio de
geotecnia y diseño del pavimento se hace necesario un reconocimiento y
análisis de cada uno de los parámetros básicos para la ejecución de los mismos,
como son: la evaluación de la subrasante, su caracterización geo mecánica, el
diagnóstico del estado actual del pavimento, la evaluación de la variable tránsito,
con el objeto de determinar todos los parámetros necesarios para la realización
de los diseños de pavimentos, ya sean nuevos y/o rehabilitaciones.
Para la elaboración de los estudios se desarrollan las siguientes actividades
básicas de investigación:
La evaluación general del estado del pavimento que comprende: una visita de
reconocimiento a la vía, la evaluación de la información preliminar existente de
toda la zona en estudio, evaluación geotécnica preliminar, evaluación del estado
superficial de la calzada, evaluación del tránsito existente.
La evaluación final de la información básica, que consiste en la caracterización
de los parámetros fundamentales para el diseño y la modelación de las
estructuras de pavimento.
El proceso metodológico seguido para el desarrollo del estudio se resume en las
siguientes etapas:
3.1 RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN
Comprende la recopilación de información existente en las diferentes entidades
sobre los corredores viales en estudio, en lo referente a las áreas técnicas
básicas para el desarrollo de los mismos.
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
3-2
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE
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3.2 EVALUACIÓN FUNCIONAL DE LA VÍA
Dado que el proyecto se plantea como la pavimentación y rehabilitación de los
corredores pre troncales del sistema de transporte masivo, es fundamental la
evaluación del estado del suelo, siendo un proceso que involucra diversas
variables, la toma de información debe estar fundamentada de tal manera que
permita emitir un diagnóstico acertado desde el punto de vista de la inspección
visual.
3.3 EVALUACIÓN ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO
La evaluación del estado de la vía desde el punto de vista estructural involucra el
conocimiento de los espesores de estructura existente y la respuesta de los
materiales que conforman los mismos. Para este proceso por las características
propias del tipo de superficie de rodadura, se programó la ejecución de sondeos,
la toma de muestras de las capas granulares que lo conforman y la
caracterización mecánica de las mismas, mediante pruebas de CBR. A partir de
estas evaluaciones se definió la respuesta geo mecánica de la estructura
existente.
3.4 EVALUACIÓN GEOTÉCNICA
La evaluación geotécnica pretende determinar la cantidad y extensión de los
diferentes tipos de suelos, como están dispuestos por capas y la verificación de
la posición del nivel freático del agua, así mismo, en estructuras existentes
definir las diferentes capas que conforman la vía actual para cada uno de los
corredores.
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
3-3
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE
74.docx
La evaluación geotécnica es parte fundamental dentro de la metodología
planteada, la exploración geotécnica se enfoca en la caracterización de los
suelos de fundación y las diferentes capas del material existente.
Se realiza un análisis detallado de la información y se definen los parámetros
básicos para la elaboración de los diseños de las estructuras de pavimento.
3.5 EVALUACIÓN TRÁNSITO
La evaluación del tránsito busca determinar la solicitación directa al sistema
estructural del pavimento por el paso repetido de los vehículos que genera el
deterioro de los pavimentos.
Se realiza un análisis detallado de la información y se definen los parámetros
básicos para la elaboración de los diseños de las estructuras de pavimento,
tomando como información base la indicada en el respectivo estudio de tránsito.
3.6 ANÁLISIS ESTRUCTURAL Y DISEÑO DE LA SOLUCIÓN
Se realiza el diseño de las estructuras para las rehabilitaciones y/o
construcciones nuevas, utilizando las metodologías conocidas y aprobadas para
pavimentos flexibles.
3.7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Se definen las estructuras de pavimento requeridas, las características de los
materiales, se dictan las recomendaciones generales y particulares necesarias
para el aseguramiento de la calidad en la construcción y mantenimiento.
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
4-1
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE
74.docx
4 INFORMACIÓN EXISTENTE
4.1 INFORMACIÓN GENERAL
Los corredores que hacen parte del presente informe se encuentran ubicados en
el sector de la laguna del pondaje, en el municipio de Santiago de Cali.
4.2 CLIMA
El clima es de sabana tropical. La cordillera Occidental bloquea los frentes de
aire húmedo provenientes del Océano pacifico aunque es notable que la brisa
marina llega a la ciudad. La Cordillera Occidental tiene 2.000 m de altitud
promedio en el norte de la ciudad y alcanza los 4.000 m en el sur, esto hace que
en la ciudad la región suroccidental sea más lluviosa que la noroccidental.
4.3 PRECIPITACIÓN
En promedio la precipitación anual va desde los 900 mm en las zonas más
secas hasta los 1.800 mm en las zonas más lluviosas, con 1.000 mm promedio
sobre la mayor parte del área Metropolitana de Cali.
4.4 TEMPERATURA
La temperatura media es de 25 °C (74.4 °F) con un mínimo promedio de 15 °C
(66 °F) y un máximo promedio de 32 °C (86 °F), con un máximo absoluto de
36 °C y mínimo absoluto de 13 °C. Las estaciones secas van de diciembre a
febrero y de julio a agosto y la estación de lluvias de marzo a mayo y de
septiembre a noviembre.
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
4-2
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE
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4.5 PARÁMETROS CLIMÁTICOS PROMEDIO CALI
Cuadro 4.1 Parámetros climáticos Cali
Fuente: WIKIPEDIA
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
5-1
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE
74.docx
5 EVALUACIÓN ESTRUCTURAL DE LA VÍA
Con el fin de determinar las características de la condición de superficie
existente en cuanto a espesor, tipo de materiales de la estructura y de la
subrasante, se programó la realización de la exploración mediante la ejecución
de sondeos, hasta una profundidad que se garantice el reconocimiento de la
subrasante de la vía, con la respectiva toma de muestras para ensayos. A
continuación se relaciona el tipo de exploración por corredor y la cantidad
realizada:
Cuadro 5.1 Cantidad de ensayos
CORREDOR SONDEO SHELBY CBR APIQUE
CALLE 74 1 1 1 1
Con los ensayos realizados, se consolidó la información por corredor, mostrando
las características de suelos encontrados.
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
5-2
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE
74.docx
5.1 LOCALIZACIÓN DE SONDEOS
Cuadro 5.2 Localización de sondeos calle 74
SONDEO No.
LOCALIZACIÓN PROF.
(m) CANTIDAD MUESTRAS ABSCISA LADO
CALLE 74
1 K0+017 Derecho 1.50 2
Cuadro 5.3 Espesores de material existente calle 74
SONDEO No.
LOCALIZACIÓN
PROF. (m)
CANTIDAD MUESTRAS
RODADURA EXISTENTE (cm)
TOTAL (cm)
ABSCISA LADO CARPETA
ASFÁLTICA
MATERIAL GRANULAR
1
MATERIAL GRANULAR
2
CALLE 74
1 K0+017 Derecho 1.50 2 100 100
Esta auscultación permitió identificar los diferentes tipos de suelo que conforman
la subrasante local y las características propias de cada una, además la
respuesta mecánica de ellos.
En el ANEXO 8 se adjuntan los planos con la localización de sondeos y
perforaciones realizadas dentro del Estudio Geotecnico.
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
6-1
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE
74.docx
6 EVALUACION GEOTÉCNICA
La variable geotecnia está asociada a evaluar la respuesta y el comportamiento
geo mecánico del material que compone la subrasante que sirve de fundación
para la estructura de pavimento.
Se utiliza como soporte la información de geotecnia, con el fin de conocer las
condiciones y características geo mecánicas de las capas estructurales de la vía
existente y de los suelos de subrasante, evaluando los resultados de los
ensayos de laboratorio, con el fin de proporcionar los parámetros necesarios
para la evaluación de adecuación del pavimento.
Esta auscultación permite identificar los diferentes tipos de suelo que conforman
la subrasante local y las características propias de cada una, así como la
respuesta mecánica de ellos.
6.1 TRABAJOS DE LABORATORIO
Sobre las muestras extraídas se programó la ejecución de los siguientes
ensayos:
ESTADO Y CLASIFICACIÓN
Humedad Natural
Límites de Atterberg: Limite Líquido y Limite Plástico.
Análisis Granulométrico
RESISTENCIA
CBR de laboratorio sobre muestra inalterada
CBR de laboratorio sobre muestra alterada
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
6-2
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE
74.docx
Todos los resultados de los ensayos realizados se encuentran en el Anexo 1.
6.2 PERFILES ESTRATIGRÁFICOS
A continuación se presenta una breve descripción de los suelos encontrados en
el corredor:
6.2.1 CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F – CARRERA 26G ESTRATO 1 - Profundidad: 1.2 – 2.0 m
- Afirmado relleno de limo – ML.
- Color café claro con desechos y gravas.
- Contenido de finos entre el 57% y 58% en peso.
- Las propiedades de la fracción fina varía entre:
- Propiedad Rango
- Humedad Natural 16% - 17%
- Limite Líquido 49% - 4*%
- Limite Plástico 36% - 36%
- Índice de Plasticidad 13% - 13%
ESTRATO 2 - Profundidad: 1.0 – 1.5 m
- Limo inorgánico arenoso - MH
- Color café claro con desechos y gravas
- Contenido de finos: No registra.
- Las propiedades varían entre:
- Propiedad Rango
- Humedad Natural 29% - 30%
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
6-3
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE
74.docx
- Limite Líquido 65% - 67%
- Limite Plástico 37% - 38%
- Índice de Plasticidad 27% - 31%
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
6-4
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE
74.docx
Figura 7.2.5 Esquema Perfiles Estratigráficos Calle 74
CONVENCIONES :
37 - 20 - 17 / 100 - 92 / 14
37
20
17
Limite liquido
Limite plastico
Indice de plasticidad
100
92
14
% pasa No 4
% pasa No 200
Cont. humedad W(%)
CAPA VEGETAL
RELLENO LIMO GRAVAS
ARCILLA ARENAS
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
6-5
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE
74.docx
Cuadro 6.1 Material granular existente vs requisitos de agregados para
afirmados, subbases granulares y bases granulares Calle 74
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De acuerdo con los parámetros relacionados con la limpieza (componente fina -
límites de Atterberg) del material granular existente, ninguna de las capas granulares
existentes en el corredor estudiado, cumple con los requerimientos del Invias para ser
clasificada como base ni sub base granular.
Teniendo en cuenta los resultados anteriores, se considera que el material granular
existente, previo ajuste de parámetros por no cumplir la totalidad de las muestras con
lo indicado por la norma Invias, puede ser tenido en cuenta dentro de las estructuras
de pavimentos proyectadas como una capa de mejoramiento.
6.3 COMPORTAMIENTO GEO MECÁNICO
La metodología de diseño planteada en el manual del INVIAS, involucra las variables
de las condiciones climáticas bajo los parámetros de Temperatura Media Anual
Ponderada y la Precipitación Media Anual. A partir de estos datos se clasifica la
región donde se desarrollan los trabajos, parámetro que se emplea en el Manual del
INVIAS para seleccionar la carta de diseño. En los métodos de diseño se emplea
directamente el valor de la TMAP en la determinación de parámetros de la carpeta
asfáltica.
Cuadro 6.2 Regiones climáticas por temperatura y precipitación
No.
REGIÓN TEMPERATURA
TMAP (°C) PRECIPITACIÓN
MEDIA ANUAL (mm)
R1 Fría Seca y fría semi húmeda
< 13 < 2.000
R2 Templado seco y templado semi húmedo
13 – 20 < 2.000
R3 Cálido seco y cálido semi húmedo
20 – 30 < 2.000
R4 Templado seco 13 – 20 2.000 – 4.000 R5 Cálido húmedo 20 – 30 2.000 – 4.000 R6 Cálido muy húmedo 20 – 30 > 4.000
Fuente: Cuadro. 4.1 manual de diseño para pavimentos asfálticos en vías con medios y altos
volúmenes de tránsito del INV.
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Cuadro 6.3 Precipitación y condiciones de humedad para el ensayo
No. REGIÓN TEMPERATURA TMAP
(°C)
PRECIPITACIÓN MEDIA
ANUAL (mm)
CONDICIONES DE HUMEDAD PARA EL
ENSAYO DE CBR
R1 Fría Seca < 13 < 1.000
Con humedad y densidad de equilibrio. Norma INV. E-146
Fría húmeda < 13 1.000 – 2.000 Sumergido
R2 Templado seco 13 – 20 < 1.000
Con humedad y densidad de equilibrio. Norma INV. E-146
Templado semihúmedo
13 - 20 1.000 – 2.000 Sumergido
R3 Cálido seco 20 – 30 < 1.000
Con humedad y densidad de equilibrio. Norma INV. E-146
Cálido semihúmedo
20 – 30 1.000 – 2.000 Sumergido
R4 Templado seco 13 – 20 2.000 – 4.000 Sumergido R5 Cálido húmedo 20 – 30 2.000 – 4.000 Sumergido
R6 Cálido muy húmedo
20 – 30 > 4.000 Sumergido
Tiempo de Inmersión 4 días para suelos limosos poco plástico 8 días para suelos arcillosos y limosos plásticos
Fuente: Cuadro. 5.8 manual de diseño para pavimentos asfálticos en vías con medios y altos volúmenes de tránsito del INV
De acuerdo con las condiciones de precipitación y condiciones de humedad
definida en la Cuadro No. 1, se define la zona de trabajo como R3 (Cálido –
Semihumedo), por lo cual se debe diseñar con CBR en condiciones sumergidas.
La subrasante se evalúo mediante ensayos de CBR en laboratorio, sobre
muestras inalteradas y sobre muestras alteradas (granulares), previamente
seleccionadas y sometidas a inmersión, los resultados del ensayo de CBR se
resume en el siguiente cuadro.
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Cuadro 6.4 Resultados CBR Calle 74
CBR
APIQUE No.
No. MUESTRA
PROFUNDIDAD (m)
CLASIFICACIÓN
PROPIEDADES (%) GRANULOMETRIA CBR (%)
EXPANSION (%)
% PASA CBR
%SIN SUM
w NatCBR
% SUM
w SumLL LP IP wn
W eq
No.4 No.200
CBR 1 1 1,0-1,3 MH 46.17 35.14 11.03 28 25 100 93.6 3.3 28.3 1.3 26.4 0.44
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6.3.1 DETERMINACION CBR DE DISEÑO
Dado la condición de la vía, su extensión y el número de sondeos realizados, se
tiene 1 solo dato de CBR el cual se tomara como referencia para el diseño de la
estructura de pavimento en este corredor.
Cuadro 6.5 CBR de diseño
Corredor CBR DE DISEÑO
Calle 74 1.3
6.4 SUELOS DE SUBRASANTE
Los suelos registrados en la exploracion corresponden en su mayoría a suelos
finos, son finos de baja a mediana plasticidad.
En los sondeos realizados en el corredor no se registró el nivel freático hasta la
profundidad sondeada (1.50 metros).
Las características de plasticidad y potencial de expansión se evalúan mediante
correlaciones, con base en los ensayos de clasificación, en la siguiente Cuadro,
se presenta la correlación con respecto al índice de plasticidad del suelo.
Cuadro 6.6 Relación aproximada entre el Índice Plástico – Límite Líquido y la
Capacidad de Expansión
INDICE PLASTICO
POTENCIAL DE EXPANSIÓN
LIMITE LIQUIDO
< 25 BAJO < 50 25 – 35 MEDIO 50 – 60
> 35 ALTO > 60 Snethen y Otros
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Se realiza la evaluación de capacidad de potencial de expansión de la
componente fina de los suelos registrados.
Cuadro 6.7 Capacidad del potencial de expansión
ESTRATO INDICE DE
PLASTICIDAD
CAPACIDAD DEL
POTENCIAL DE EXPANSIÓN
– IP
LIMITE LIQUIDO
CAPACIDAD DEL
POTENCIAL DE EXPANSIÓN –
LL
CALLE 74 MH 30 MEDIO 67 ALTO
Con base en lo anterior, los suelos que conforma la capa de sub rasante
corresponden a suelos finos que clasifican como arcillas y limos, con límites
plásticos e índices de plasticidad, que los califican con una capacidad del
potencial de expansión en su mayoría alto. De acuerdo a la condición de los
suelos se plantea la necesidad de recomendar un buen manejo y control de la
humedad en los corredores en estudio, con la construcción de obras de drenaje
y subdrenaje.
6.5 DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS GEOMECÁNICOS DE DISEÑO
Generalmente se considera recomendable adoptar como referencia la
Metodología del Instituto del Asfalto, que mediante el análisis estadístico
utilizando el concepto del percentil permite obtener valor de soporte que se
ajuste más al proyecto.
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Cuadro 6.8 Nivel de tránsito y percentil de diseño
CLASE DE TRANSITO
NIVEL DE TRANSITO (N)
VALOR DE DISEÑO (%)
Liviano (Bajo) <104 ejes 60% Medio 104-106 ejes 75% Pesado (Alto) >106 ejes 87.5%
Fuente: INVIAS
Tomando como base el estudio de tránsito adelantado en la calle 74, se observa
que predomina una proyección entre 105 y 106 ejes por tanto se debe utilizar el
percentil 75% del valor del diseño.
En la metodología AASHTO se recomienda emplear el valor promedio de todos
los datos registrados (50% percentil), ya que la metodología involucra factores
de diseño que permiten esta condición del parámetro.
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7 CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES
7.1 MATERIAL GRANULAR
El proyecto involucra el empleo de material granular para las capas de base y
subbase de las diferentes estructuras de pavimento, de acuerdo a las
condiciones y ubicación de los corredores, se localizaron los posibles
proveedores para el momento de la construcción: García Ríos GR
Constructores, Planta Agremezclas y Agregados y Mezclas Cachibí, cada una de
ellas debe contar con los permisos ambientales y mineros para su
funcionamiento de acuerdo a los términos legales.
La planta García Ríos GR Constructores, así como la planta Agregados y
Mezclas Cachibí, se encuentran ubicadas en el municipio de Yumbo (Valle del
Cauca), mientras que la Planta Agremezclas está localizada en el 2 km de la vía
Puerto Tejeda - Cali.
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Figura 7.1 Ubicación Plantas de Trituración: GR Constructores,
Planta Agremezclas y Agregados y Mezclas Cachibí
7.1.1 SUBBASE GRANULAR
Se propone construir la capa de subbase granular, la que debe cumplir con las
especificaciones Invias de 2007, Artículo 320-07, en cuanto a granulometría
debe estar dentro de la franja (rango) que se muestra a continuación (Tabla
320.1 Franjas granulométricas del material de subbase Articulo 320).
GARCIA RIOS
CONSTRUCTORES
AGREGADOS Y MEZCLAS CACHIBÍ
PLANTA
AGREMEZCLAS
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Cuadro 7.1 Franjas granulométricas material de subbase
FUENTE: TABLA. 320.1 ARTÍCULO 320 INVIAS
7.1.2 BASE GRANULAR
Se propone construir la capa de base granular, la que debe cumplir con las
especificaciones Invias de 2007, Artículo 330-07, en cuanto a granulometría
debe estar dentro de la franja (rango) que se muestra a continuación (Tabla
330.1 Franjas granulométricas del material de base granular Articulo 330).
Cuadro 7.2 Franjas granulométricas del material de base granular
FUENTE: TABLA. 330.1 ARTÍCULO 330 INVIAS
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Las plantas: GR Construcciones, Agregados y Mezclas Cachibí y la Planta
Agremezclas están en capacidad de producir los agregados para la construcción
de las capas de base y subbase en los diferentes corredores, en el Anexo 6 se
encuentran los ensayos de laboratorio soporte de la anterior afirmación.
7.2 MEZCLA ASFÁLTICA
El proyecto involucra el empleo de mezclas asfálticas para capas de rodadura,
de acuerdo a las condiciones y ubicación de los corredores, se localizaron dos
plantas de asfalto: García Ríos GR Constructores, Agregados y Mezclas Cachibí
y Planta Agremezclas, las cuales pueden proveer el material para el momento de
la construcción, cada una de ellas debe contar con los permisos ambientales y
mineros para su funcionamiento de acuerdo a los términos legales.
La planta García Ríos GR Constructores y Agregados y Mezclas Cachibí se
encuentran ubicadas en el municipio de Yumbo (Valle del Cauca) y Planta
Agremezclas está localizada en el 2 km de la vía Puerto Tejeda - Cali.
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Figura 7.2 Ubicación Planta de asfalto García Ríos Constructores
Figura 7.3 Ubicación Planta de asfalto Agremezclas
GARCIA RIOS CONSTRUCTORES
PLANTA
AGREMEZCLAS
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Se propone construir la capa de rodadura con mezcla asfáltica MDC-2, la que
debe cumplir con las especificaciones Invias 2007, Articulo 450, a continuación
se enumeran los parámetros más relevantes que debe cumplir la mezcla en
mención:
Granulometría: esta debe estar dentro de la franja (rango) que se muestra a
continuación (Tabla 450.2 Franjas granulométricas para mezclas asfálticas
en caliente Articulo 450), para la mezcla densa en caliente.
Cuadro 7.3 Franjas granulométricas para mezclas en caliente
FUENTE: TABLA. 450.2 ARTÍCULO 450 INVIAS
La mezcla se debe diseñar por el Método Marshall, cumpliendo con los
criterios: estabilidad, flujo, vacíos en los agregados, concentración de
llenante, entre otros, así como se muestra en la siguiente tabla (Tabla 450.4
Criterios de diseño de la mezcla asfáltica en caliente por el Método
Marshall).
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Cuadro 7.4 Criterios de diseño de la mezcla asfáltica en caliente por el Método Marshall
FUENTE: TABLA. 450.4 ARTÍCULO 450 INVIAS
Las plantas asfálticas GR Construcciones y Planta Agremezclas están en
capacidad de producir la mezcla para la construcción de la capa de rodadura en
los diferentes corredores, en el Anexo 6 se encuentran los ensayos de
laboratorio y Diseño Marshall de cada planta, soporte de la anterior afirmación.
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8 ESTUDIO DE TRÁNSITO
El tránsito vehicular constituye la solicitación directa al sistema estructural que
conforma el pavimento, y como consecuencia del paso repetido de los vehículos
se genera el deterioro de los pavimentos. Su caracterización es fundamental y a
la vez muy compleja dada la gran distribución de los tipos de vehículos y de las
cargas que se presentan en cada uno de sus ejes.
El cálculo de la variable tránsito tiene dos aspectos básicos, el primero
corresponde a determinar el tránsito actual que circula por cada uno de los
corredores y que sirve como punto de partida, y el segundo la determinación del
comportamiento de la variable a lo largo del periodo de diseño, las proyecciones,
la composición, etc.
La primera se determina en el desarrollo del estudio de tránsito, y el estudio de
pavimentos extracta la información básica requerida, para la determinación de
los parámetros de diseño. La evaluación se sustenta con un trabajo de campo
que comprende un programa de conteos vehiculares sobre los corredores en
estudio.
La segunda corresponde a un pronóstico del crecimiento del parque automotor
para el caso de los vehículos particulares, y la inclusión del posible tránsito
atraído.
Para la realización del análisis del tránsito del parque automotor se toma como
base lo establecido en el estudio de tránsito.
De acuerdo con las características del proyecto, el manual de Invias y las
metodologías de diseño de pavimento flexible, se tiene en cuenta el número de
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ejes equivalentes de 8.2 Ton que circularán a lo largo de la vía durante el
periodo de diseño que corresponde a 10 años.
8.1 DETERMINACIÓN DE VOLÚMENES DE TRÁNSITO ACTUAL
La determinación de los volúmenes de transito que afectan directamente al
diseño de las estructuras de pavimentos de los corredores en estudio, se puede
verificar en el volumen del Estudio de transito que hace parte del presente
proyecto.
8.2 CUANTIFICACIÓN DEL TRÁNSITO EN EJES EQUIVALENTES
8.2.1 FACTOR DAÑO PARA VEHÍCULOS COMERCIALES El número de ejes equivalentes, se calcula empleando los factores de
equivalencia definidos en el Manual de Diseño de Pavimentos Asfálticos en Vías
con Medios y Altos Volúmenes de Tránsito, obtenidos de los pesajes
comerciales realizados a nivel nacional en el año 1996, ya que se carece de la
posibilidad de realizar un análisis particular de cargas por ejes mediante pesajes,
y los cuales corresponden a:
Cuadro 8.1 Factores de equivalencia de carga – Tránsito mixto
Tipo Vehículo
Factor de equivalencia
Busetas 0.40 Buses 1.00
Camión C2P
1.14
Camión C2G
3.44
Camión C3
3.76
Camión C4
3.42
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Tipo Vehículo
Factor de equivalencia
Camión C5
4.40
Camión > C5
4.72
FUENTE: TABLA. 3.5 MANUAL INVIAS
Adicionalmente y considerando la naturaleza del proyecto se determinó el factor
daño de los vehículos tipo del sistema de transporte masivo a partir de
información suministrada por Metro Cali, considerando pesos para cada uno de
los vehículos por eje y teniendo en cuenta las horas de operación del sistema.
.
Cuadro 8.2 Factores de equivalencia de carga – Vehículos MIO Cali
Vehículo Factor
Equivalente Articulado 6,45
Padrón 3,21 Alimentador 0,25
8.2.2 ESTIMACIÓN DEL NÚMERO DE EJES EQUIVALENTES DE 8.2 TONELADAS EN EL
CARRIL DE DISEÑO
El tránsito para el diseño de pavimentos flexibles se determina mediante la
multiplicación del número de vehículos que se esperan transiten en el periodo de
diseño por el factor daño de cada vehículo.
A partir de los datos del tránsito promedio diario esperado para cada año del
periodo de diseño, se calcula el número de ejes equivalentes de 8.2 Toneladas
por tipo de vehículo pesado, utilizando la siguiente expresión:
Fca*Fd*Fi*Ci*365Ni
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Dónde:
Ni = Numero de ejes equivalentes de 8.2 Toneladas en el Año i
Ci = Cantidad de vehículos comerciales diarios (TPD) del tipo i
Fi = Factor daño de vehículo comercial Tipo i
Fd = Factor de Distribución Direccional
Fca = Factor de Distribución por Carril
Para el cálculo del tránsito equivalente por carril de diseño, se debe determinar
la distribución porcentual de vehículos pesados de acuerdo con las
características particulares de las condiciones de tránsito en la vía en estudio.
La corrección de vehículos comerciales en cada dirección se realiza a través del
Factor de Distribución por Carril (Fca) en función del número de carriles en cada
sentido, para lo cual se recomienda la Tabla 7.8.7 sugerida por la AASHTO.
Para el presente proyecto se tomara un factor de 0.7 para el corredor dado que
se tiene sólo un (1) carril de circulación por sentido, pero en la vía se presenta
un flujo vehicular afectado por el parqueo de vehículos
Cuadro 8.3 Factor de Distribución por Carril
Número Total de Carriles en Cada
Dirección
Factor de Distribución para
el Carril de Diseño (Fca)
1 1.0 2 0.90 3 0.60 4 0.45
FUENTE: AASHTO 2002
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8.2.3 CORRECCIÓN DEL TRÁNSITO PROYECTADO CON BASE EN EL NIVEL DE CONFIANZA
DESEADO
Cuadro 8.4 Niveles de confiabilidad sugeridos para varios tipos de carreteras
TIPO DE CARRETERANIVEL DE CONFIABILIDAD, R(%)
Urbana Interurbana Autopistas y carreteras
importantes 85 - 99.9
80 – 99.9
Arterias principales 80 - 99 75 – 95 Colectoras 80 - 95 75 – 95
Locales 50 - 80 50 – 80 FUENTE: AASHTO GUIDE FOR DESIGN OF PAVEMENT STRUCTURES. WASHINGTON D.C., 1993
La calle 74 es una vía urbana importante, con estas características se adopta
una confiabilidad del 85%, con la asignación de un parámetro Zr de -1.037.
Para la determinación de los ejes equivalentes del corredor se definieron dos
años como periodo de construcción y para efectos de diseño, no se considerara
ningún tipo de tránsito.
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Cuadro 8.5 Número de ejes equivalentes CALLE 74
AUTOS ARTICULADO PADRON ALIMENTADOR MICROBUS BUSETA BUS
C2P C2G C3 C4 C5 >C5
1 Construcción 2014 688 0 0 212 19 12 10 28 8 1 0 2 1 981 0 02 Construcción 2015 712 0 0 214 14 9 7 29 8 1 0 2 1 997 0 01 Operación Pretro 2016 736 0 0 216 14 9 7 33 9 1 0 2 1 1028 53.655 53.6552 Operación Pretro 2017 760 0 0 218 14 9 7 34 9 1 0 2 1 1055 54.385 108.0403 Operación Pretro 2018 784 0 0 220 14 9 7 35 9 1 0 2 1 1082 54.750 162.7904 Operación Pretro 2019 808 0 0 222 14 9 7 36 9 1 0 2 1 1109 55.480 218.2705 Operación Pretro 2020 832 0 0 224 14 9 7 37 9 1 0 2 1 1136 56.210 274.4806 Operación Pretro 2021 856 0 0 226 14 9 7 38 9 1 0 2 1 1163 56.575 331.0557 Operación Pretro 2022 880 0 0 228 14 9 7 39 9 1 0 2 1 1190 57.305 388.3608 Operación Pretro 2023 904 0 0 231 14 9 7 40 9 1 0 2 1 1218 58.035 446.3959 Operación Pretro 2024 928 0 0 234 14 9 7 41 9 1 0 2 1 1246 58.765 505.16010 Operación Pretro 2025 952 0 0 237 14 9 7 42 9 1 0 2 1 1274 59.495 564.65511 Operación Pretro 2026 976 0 0 240 14 9 7 43 9 1 0 2 1 1302 60.225 624.88012 Operación Pretro 2027 1000 0 0 243 14 9 7 44 9 1 0 2 1 1330 60.590 685.470
13 Operación Pretro 2028 1024 0 0 246 14 9 7 45 9 1 0 2 1 1358 61.320 746.79014 Operación Pretro 2029 1048 0 0 249 14 9 7 46 9 1 0 2 1 1386 62.050 808.84015 Operación Pretro 2030 1072 0 0 252 14 9 7 47 9 1 0 2 1 1414 62.780 871.62016 Operación Pretro 2031 1096 0 0 255 14 9 7 48 9 1 0 2 1 1442 63.510 935.13017 Operación Pretro 2032 1120 0 0 258 14 9 7 49 9 1 0 2 1 1470 64.240 999.37018 Operación Pretro 2033 1144 0 0 261 14 9 7 50 9 1 0 2 1 1498 64.970 1.064.34019 Operación Pretro 2034 1168 0 0 264 14 9 7 51 9 1 0 2 1 1526 65.700 1.130.04020 Operación Pretro 2035 1192 0 0 267 14 9 7 52 9 1 0 2 1 1554 66.430 1.196.470
Periodos
Ejes Equivalentes Acumulados
Carril de Diseño
Fase
Número de Ejes Equivalentes
Anual Carril de Diseño
Año
CAMIONES
TPD
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9 ANALISIS ESTRUCTURAL Y DISEÑO DE PAVIMENTOS
La determinación de las variables para el análisis estructural del pavimento,
buscan la aproximación a las solicitaciones reales en las cuales se encontrará la
estructura de pavimento, esto permite garantizar junto con otros factores la
durabilidad del pavimento para la cual es proyectado inicialmente. Una vez
caracterizadas las diferentes zonas donde se localiza cada corredor, definidos
los parámetros de resistencia del suelo de apoyo (condiciones geotécnicas
prevalecientes) y calculado el tránsito, se procede a realizar el diseño de las
estructuras de pavimento.
Dentro de los parámetros de diseño es básico incluir las condiciones de
operación particulares del proyecto, como son: el clima, la temperatura media
anual, el tránsito vehicular.
El diseño de pavimentos asfalticos nuevos, así como el diseño de
rehabilitaciones de pavimento asfaltico, se realiza de acuerdo con el método de
diseño de la AASHTO 1993 y se chequea por métodos racionales con leyes de
comportamiento de SHELL - INA.
9.1 Parámetros Básicos de Diseño
9.1.1 Periodo de Diseño
Para la selección del período de diseño se toma a partir de la clasificación de
categoría de la vía (ver Cuadro 2.1 del Manual de Diseño de Pavimentos
Asfálticos en Vías con Medios y Altos Volúmenes de Tránsito), que de acuerdo
con el TPD, corresponde a una vía categoría III, para el cual recomiendan un
Periodo de Diseño de 10 años, como se muestra en la siguiente Cuadro.
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PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
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Cuadro 9.1 Periodo de diseño (en años) recomendado
CATEGORIA DE LA CARRETERA I II III IV
DESCRIPCION
Autopistas interurbanas, caminos interurbanos principales
Colectoras interurbanas, caminos rurales e industriales principales
Caminos rurales con transito medio, caminos estratégicos
Pavimentos especiales e innovaciones
Rango TPD inicial
>5000 1.000-10.000
<1.000 <10.000
Periodo de diseño recomendado (años)
20 15 10 10-15
FUENTE: INVIAS
9.1.2 Tránsito de Diseño
Teniendo en cuenta las condiciones particulares el corredor, se consideraron los
2 primeros años del estudio de transito sin acumulación de ejes equivalentes, es
decir se toma desde el año 2016 para determinar los ejes equivalentes en cada
corredor; asi mismo, se considera el factor de distribución por carril 0.7.
Cuadro 9.2 Numero de ejes equivalentes
CORREDOR TRAMO PERIDO DE DISEÑO (AÑOS)
3 5 7 10 CALLE 74 Dg 26F – Cra 26G 1.14E+05 1.92E+05 2.72E+05 3.95E+05
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PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
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9.1.3 Caracterización de la Subsarante
En el numeral 7.4 se definió el siguiente valor para el corredor en estudio:
Cuadro 9.3 CBR de diseño
CORREDOR CBR DISEÑO (%)
CALLE 74 1.3
Como el valor de CBR es menor de 3%, se debe realizar un mejoramiento de la
subrasante para obtener un valor adecuado, según recomendación del INVIAS
(artículo 230-07).
Para realizar el mejoramiento de la sub rasante, se tomara como referencia la
metodología de la Shell y se adoptara un espesor de mejoramiento de 25 cm de
material granular como se muestra a continuación:
Cuadro 9.4 Mejoramiento sub rasante metodología Shell
CAPA MEJORAMIENTO (mm)
CBR (%)
MODULO SUBRASA
NTE (Kg/cm2)
MODULO CAPA
MEJORAMIENTO
(Kg/cm2)
CBR EQUIVALE
NTE (%)
MODULO EQUIVALENTE (PSI)
250 1,3 130 321 3,21 4570
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PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
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9.2 Diseño de Pavimentos Flexibles según el Método AASHTO
9.2.1 Parámetros de Diseño
Para la utilización de este método se tendrán en cuenta los parámetros
generales de diseño y además los parámetros particulares del método que se
describen a continuación:
Nivel de Confiabilidad = 85% (Zr= -1.037).
Desviación estándar.
Cuadro 9.5 Error normal combinado para pavimentos flexibles, So
PROYECTO DE PAVIMENTO
DESVIACION ESTANDAR, So
Rango para pavimentos flexibles
0.40 – 0.50
Construcción nueva 0.45 Sobre capas 0.50
FUENTE: AASHTO GUIDE FOR DESIGN OF PAVEMENT STRUCTURES. WASHINGTON D.C.,
1993
Se adopta un valor de So = 0.49 Pérdida de serviciabilidad: Índice de servicio inicial= 4.2
Índice de servicio final = 2.5
Caracterización del Concreto Asfáltico y Materiales de las Capas
Granulares.
Para la estimación del módulo dinámico de la nueva capa de concreto asfáltico,
se emplea el valor medio recomendado por el Manual de Pavimentos del
INVIAS, de acuerdo con la sectorización geográfica, asociada al clima y
pluviosidad de la zona.
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PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
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Cuadro 9.6 Coeficientes Estructurales Adoptados
MATERIAL TMAP* VALOR
ADOPTADO
Mezcla Densa en Caliente 24 ºC 0.30 * TEMPERATURA MEDIA ANUAL PONDERADA - TMAP
Para el caso de la metodología AASHTO, los coeficientes estructurales para
materiales granulares nuevos se detallan a continuación.
Cuadro 9.7 Coeficientes Estructurales Adoptados Material Granular
MATERIAL VALOR
ADOPTADO
Material de Base Granular Nuevo
0.14
Material de Subbase Granular Nuevo
0.12
Material de Subbase Granular Remanente – Roca muerta
0.08
FUENTE: INVIAS
Con los anteriores parámetros de diseño se obtiene el dimensionamiento de la
estructura del pavimento (nuevo).
La expresión general de dimensionamiento utilizada para la definición de los
espesores de cada capa según su aporte estructural será la siguiente:
SN = a1* h1 + a2* h2 * m2 + a3 *h3 * m3
Dónde:
SN = Número estructural
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a i = coeficiente estructural de la capa i
h i = espesor de la capa i
m i = Coeficiente de las condiciones de drenaje
Para la determinación de los espesores de las estructuras se utilizan los
coeficientes de aporte estructural por cada pulgada de espesor, teniendo como
base las características de los materiales exigidos en las especificaciones de
construcción, los materiales empleados en la región y las sugerencias
presentadas en el Manual de Diseño de Pavimentos Asfálticos en vías con
Medios y Altos volúmenes de Tránsito del Invias.
Las características locales de drenaje se involucran en el método con base en la
calidad del drenaje de la obra y en las condiciones de humedad y saturación por
pluviosidad de la zona. En ese sentido, se considera un factor de modificación
de los coeficientes de las capas granulares igual a 1.0, teniendo en cuenta que
en la zona se presenta una precipitación menor a 2000 mm/año.
9.2.2 Modelación Estructura de Pavimento
Los diseños de las estructuras de los corredores pre troncales y alimentadores,
para el sector 1 se realizaron teniendo en cuenta la metodología de la AASHTO
1993 y se consideraron para periodos de 3 años, 5 años, 7 años y 10 años.
Como alternativas de diseño se analizaron estructuras con asfalto convencional,
como también con asfalto modificado para los sectores encontrados y
diferenciados por el tráfico vehicular que va a circular por cada uno de los
corredores.
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PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
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Para el cálculo de las alternativas de las estructuras de pavimento con Geomalla
se utiliza el método AASHTO para diseño de pavimentos flexibles reforzados con
Geomalla coextruída sugerido por el manual de diseño de geo sintéticos de
PAVCO, donde se emplea una Geomalla biaxial con una resistencia a la tensión
de 20 KN/m.
9.2.3 CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F – CARRERA 26G
Cuadro 9.8 Alternativa de Pavimento convencional
ESTRUCTURA DE PAVIMENTO 3 AÑOS 5 AÑOS 7 AÑOS 10 AÑOS Espesor
cm Espesor
cm Espesor
cm Espesor
cm
CARPETA ASFALTICA MDC2 10 10 10 10
BASE GRANULAR TIPO INVIAS 15 15 15 17
SUBBASE GRANULAR TIPO INVIAS
18 24 28 30
TOTAL ESTRUCTURA 43 49 53 57
Cuadro 9.9 Alternativa de Pavimento con asfalto modificado
ESTRUCTURA DE PAVIMENTO 3 AÑOS 5 AÑOS 7 AÑOS 10 AÑOS Espesor
cm Espesor
cm Espesor
cm Espesor
cm CARPETA ASFALTO MODIFICADO
9 9 10 10
BASE GRANULAR ESTABILIZADA
15 18 18 20
SUBBASE GRANULAR TIPO INVIAS
0 0 0 0
GEOTEXTIL DE SEPARACION
TOTAL ESTRUCTURA 24 27 28 30
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PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
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Cuadro 9.10 Alternativa de Pavimento con Geomalla
ESTRUCTURA DE PAVIMENTO 3 AÑOS 5 AÑOS 7 AÑOS 10 AÑOS Espesor
cm Espesor
cm Espesor
cm Espesor
cm
CARPETA ASFALTICA MDC2 10 10 10 10
BASE GRANULAR TIPO INVIAS 27 15 15 18
SUBBASE GRANULAR TIPO INVIAS
16 19 19
GEOMALLA BIAXIAL
TOTAL ESTRUCTURA 37 41 44 47
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10 CHEQUEO DE LAS ALTERNATIVAS POR EL METODO
RACIONAL
10.1 MÉTODO RACIONAL
La metodología de diseño racional condiciona el funcionamiento del pavimento,
para que la estructura tenga la capacidad de evitar que se produzcan fallas por
fatiga de la capa de rodadura o por deformación excesiva de la sub rasante.
Estos comportamientos de la estructura se controlan mediante la determinación
de las deformaciones admisibles de tracción en la capa ligada y de compresión
en la subrasante para las condiciones previstas del tránsito, utilizando las leyes
de fatiga que rigen los pavimentos.
10.1.1 VARIABLE TRÁNSITO
El chequeo de las alternativas de diseño del pavimento presentadas, se realizará
por el método racional, tomando como herramienta el programa DEPAV y
partiendo de los parámetros evaluados en sitio y definidos en el presente
informe.
Se tendrán en cuenta los resultados obtenidos en el estudio de transito
realizado, para cada uno de los corredores correspondientes al grupo 4:
pretroncales y alimentadores II.
10.1.2 VARIABLE SUBRASANTE
De acuerdo con los valores de CBR determinados para cada uno de los
corredores en estudio, se determinan los valores de los módulos resilientes de
las estructuras a nivel de subrasante.
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Cuadro 10.1 Módulos para diseño
CORREDOR Mr (kg/cm2) Mr (lb/pulg2)
CALLE 74 321 4570
10.1.3 CARACTERIZACIÓN CAPAS GRANULARES
Se caracterizan por los módulos dinámicos y los módulos de poisson. La casa
Shell ha propuesto la siguiente expresión para el cálculo de los módulos de las
capas granulares, tomando como base el valor del módulo del suelo de sub
rasante o de las capas inferiores:
E3,2 = 0,206 x (Hmm) 0,45 x E4,3
Relación de Poisson (3, 2) = 0,40
Cuadro 10.2 Valores de Relación de Poisson
MATERIAL RANGO TIPICOConcreto Asfáltico 0.35 – 0.40 0.35 Base granular o subbase 0.30 – 0.40 0.40 Material granular tratado con cemento 0.10 – 0.20 0.15 Suelo fino – granular tratado con cemento 0.15 – 0.35 0.25 Suelo calcáreo- arena- asfalto 0.35 0.35 Arcilla blanda con inmersión 0.40 – 0.50 0.45 Suelos finos con granulares 0.30 – 0.50 0.40 Arcilla normal 0.42 0.42 Arena densa 0.30 – 0.45 0.35 Material estabilizado con cal 0.10 – 0.25 0.20 Hormigón Cemento Portland 0.12 – 0.20 0.15
Adoptamos 4 = 0,45
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10.1.4 MODULO DINÁMICO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA
La carpeta asfáltica se caracteriza por el coeficiente estructural asociado al
módulo dinámico del material, definido para una temperatura de 20 °C.
Para determinar el módulo dinámico de la mezcla se efectuará el cálculo teórico
teniendo en cuenta la metodología del Manual de Diseño de Pavimentos
Asfalticos en Vías con Medios y Altos Volúmenes de Tránsito, Cuadro N°8.1
tomando los siguientes valores que se recomiendan como coeficiente estructural
ai para la mezcla densa en caliente para la temperatura media anual promedio.
Cuadro 10.3 Valores de coeficientes estructurales ai
MATERIAL Ai TMAP
Mezcla densa en caliente 0,44 TMAP < 13 °C 0,37 13°C < TMAP < 20°C0,3 20°C < TMAP < 30°C
Mezcla densa en frio 0,44 TMAP < 13 °C 0,37 13°C < TMAP < 20°C0,3 20°C < TMAP < 30°C
Base estabilizada con emulsión asfáltica0,2 Agregado grueso 0,2 Agregado medio
0,14 Suelo
Base estabilizada con cemento 0,16 A-1-a; A-1-b 0,14 A-3; A-2-4; A-2-5 0,13 A-5; A-6; A-7
Base granular 0,14 BG-1 , BG-2 Sub base granular 0,12 SBG-1, SBG-2
FUENTE: CUADRO 8.1 MANUAL DE DISEÑO DE PAVIMENTOS ASFALTICOS EN VÍAS CON MEDIOS Y ALTOS VOLÚMENES DE
TRÁNSITO
Empleando la Figura 10.1, en donde se correlaciona este coeficiente con el
módulo de la mezcla determinamos el Módulo de la Mezcla Asfáltica a utilizar
para el diseño.
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10-4
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Figura 10.1 Modulo de elasticidad para concreto asfaltico
Cuadro 10.4 Coeficiente y módulo de diseño
COEFICIENTE
ai
MODULO
ELASTICIDAD
(PSI)
MODULO
ELASTICIDAD
(kg/cm2)
0.30 200.000 14.000
0.50* 680.000 47.000
*COEFICIENTE PARA ASFALTO MODIFICADO.
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10.1.5 VARIABLE ESFUERZOS Y DEFORMACIONES PERMISIBLES
Deformación horizontal unitaria de tracción admisible en la base de la Carpeta
Asfáltica Criterio de la Shell.
E1= (0,856 Vb + 1.08) (E1)-0,36 * (N/K) -0,2
Donde:
Et = Deformación unitaria de tracción
Vb = Volumen de asfalto en la mezcla en %
E1 = Módulo dinámico del concreto asfáltico en Newtons/M2
K = Factor de calage
N = Número de ejes equivalentes a 8.2 Ton en el período de diseño.
Esfuerzo vertical de compresión sobre la sub rasante Criterio de Dormon y
Kerhoven
0,007 Es
v = ---------------------
1+0.7 Lg N
Deformación vertical de la sub rasante Criterio Shell
Ev = 0,028 * N -0,25
Dónde:
N = Número de ejes equivalentes de 8,2 Tn en el período de diseño.
Es = Módulo de la sub rasante (Kg/cm2).
Con base en los datos del número de ejes equivalentes y los criterios de
esfuerzos y deformaciones, se calcularon los valores admisibles de diseño que
se indican en las siguientes Cuadros para cada sector de diseño
correspondiente:
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PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
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Cuadro 10.5 Esfuerzos y deformaciones admisibles CALLE 74 -
CONVENCIONAL
PERIODO DE
DISEÑO K
Vb (%)
CBR (%)
Es (Kg/cm2)
N E1
(Nw/m2) Et Ev σv
3 10 11,26 3,21 321 1,14E+05 1,37E+09 8,50E-04 1,52E-03 4,95E-01
5 10 11,26 3,21 321 1,92E+05 1,40E+09 7,60E-04 1,34E-03 4,79E-01
7 10 11,26 3,21 321 2,72E+05 1,40E+09 7,09E-04 1,23E-03 4,68E-01
10 10 11,26 3,21 321 3,95E+05 1,40E+09 6,58E-04 1,12E-03 4,57E-01
Cuadro 10.6 Esfuerzos y deformaciones admisibles CALLE 74 – ASFALTO
MODIFICADO
PERIODO DE
DISEÑO K
Vb (%)
CBR (%)
Es (Kg/cm2)
N E1
(Nw/m2) Et Ev σv
3 10 11,26 3,21 321 1,14E+05 4,61E+09 5,49E-04 1,52E-03 4,95E-01
5 10 11,26 3,21 321 1,92E+05 4,61E+09 4,95E-04 1,34E-03 4,79E-01
7 10 11,26 3,21 321 2,72E+05 4,61E+09 4,62E-04 1,23E-03 4,68E-01
10 10 11,26 3,21 321 3,95E+05 4,61E+09 4,29E-04 1,12E-03 4,57E-01
Cuadro 10.7 Esfuerzos y deformaciones admisibles CALLE 74 – GEOMALLA
PERIODO DE
DISEÑO K
Vb (%)
CBR (%)
Es (Kg/cm2)
N E1
(Nw/m2) Et Ev σv
3 10 11,26 4,27 427 1,14E+05 1,37E+09 8,50E-04 1,52E-03 6,59E-01
5 10 11,26 4,27 427 1,92E+05 1,37E+09 7,66E-04 1,34E-03 6,37E-01
7 10 11,26 4,27 427 2,72E+05 1,37E+09 7,14E-04 1,23E-03 6,23E-01
10 10 11,26 4,27 427 3,95E+05 1,37E+09 6,63E-04 1,12E-03 6,08E-01
K = Factor de Calage Vb = Volumen de asfalto en la mezcla en porcentaje Es = Módulo de subrasante = 100*CBR
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PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
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N = Número de ejes equivalentes a 8.2 ton en el período de diseño E1 = Módulo dinámico de concreto asfáltico en Nw/m² Et = Deformación unitaria de tracción - criterio de la Shell.
Et = (0.856Vb+1.08)*E1**-0.36*(N/K)**-0.2 Ev = Deformación vertical de la subrasante - criterio Shell
Ev = 0.028*N**-0.25
sv = Esfuerzo vertical de compresión sobre la subrasante - criterio Dormon y Kerhoven. sv = (0.007*Es)/(1 + 0.7log)
10.1.6 DISEÑO ESTRUCTURA DE PAVIMENTO
Con los valores calculados de los esfuerzos admisibles, se corrió el programa
DEPAV, para determinar los esfuerzos en las estructuras modeladas de acuerdo
con la caracterización de los materiales. Se determinaron espesores de las
capas granulares y de la capa de rodadura, ajustándose a los requisitos y
adoptando los parámetros con base en los criterios de comportamiento para
cada capa.
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
10-8
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE
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Cuadro 10.8 Estructura de pavimento modelada CALLE 74
CALLE 74 - CONVENCIONAL A 3 AÑOS
SUBRASANTE SUBBASE BASE GRANULAR CARPETA ASFALTICA
CBR MODULO ESPESOR MODULO ESPESOR MODULO ESPESOR MODULO
% Kg/cm2 cm Kg/cm2 cm Kg/cm2 cm Kg/cm2
3,21 321 18 685 15 1345 10 14000
CALLE 74 - CONVENCIONAL A 5 AÑOS
SUBRASANTE SUBBASE BASE GRANULAR CARPETA ASFALTICA
CBR MODULO ESPESOR MODULO ESPESOR MODULO ESPESOR MODULO
% Kg/cm2 cm Kg/cm2 cm Kg/cm2 cm Kg/cm2
3,21 321 24 780 15 1531 10 14000
CALLE 74 - CONVENCIONAL A 7 AÑOS
SUBRASANTE SUBBASE BASE GRANULAR CARPETA ASFALTICA
CBR MODULO ESPESOR MODULO ESPESOR MODULO ESPESOR MODULO
% Kg/cm2 cm Kg/cm2 cm Kg/cm2 cm Kg/cm2
3,21 321 28 836 15 1641 10 14000
CALLE 74 - CONVENCIONAL A 10 AÑOS
SUBRASANTE SUBBASE BASE GRANULAR CARPETA ASFALTICA
CBR MODULO ESPESOR MODULO ESPESOR MODULO ESPESOR MODULO
% Kg/cm2 cm Kg/cm2 cm Kg/cm2 cm Kg/cm2
3,21 321 30 862 17 1791 10 14000
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
10-9
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE
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Cuadro 10.9 Estructura de pavimento modelada CALLE 74 – ASFALTO
MODIFICADO
CALLE 74 - ASFALTO MODIFICADO A 3 AÑOS
SUBRASANTE SUBBASE GRANULAR BASE GRANULAR CARPETA ASFALTICA
CBR MODULO ESPESOR MODULO ESPESOR MODULO ESPESOR MODULO
% Kg/cm2 cm Kg/cm2 cm Kg/cm2 cm Kg/cm2 3,21 321 15 631 0 0 9 47000
CALLE 74 - ASFALTO MODIFICADO A 5 AÑOS
SUBRASANTE SUBBASE BASE GRANULAR CARPETA ASFALTICA
CBR MODULO ESPESOR MODULO ESPESOR MODULO ESPESOR MODULO
% Kg/cm2 cm Kg/cm2 cm Kg/cm2 cm Kg/cm2 3,21 321 18 685 0 0 9 47000
CALLE 74 - ASFALTO MODIFICADO A 7 AÑOS
SUBRASANTE SUBBASE BASE GRANULAR CARPETA ASFALTICA
CBR MODULO ESPESOR MODULO ESPESOR MODULO ESPESOR MODULO
% Kg/cm2 cm Kg/cm2 cm Kg/cm2 cm Kg/cm2 3,21 321 18 685 0 0 10 47000
CALLE 74 - ASFALTO MODIFICADO A 10 AÑOS
SUBRASANTE BASE GRANULAR BASE GRANULAR CARPETA ASFALTICA
CBR MODULO ESPESOR MODULO ESPESOR MODULO ESPESOR MODULO
% Kg/cm2 cm Kg/cm2 cm Kg/cm2 cm Kg/cm2 3,21 321 20 718 0 0 10 47000
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
10-10
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE
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Cuadro 10.10 Estructura de pavimento modelada CALLE 74 – GEOMALLA
CALLE 74 - GEOMALLA A 3 AÑOS
SUBRASANTE SUBBASE GRANULAR BASE GRANULAR CARPETA ASFALTICA
CBR MODULO ESPESOR MODULO ESPESOR MODULO ESPESOR MODULO
% Kg/cm2 cm Kg/cm2 cm Kg/cm2 cm Kg/cm2 4,27 427 27 1093 0 0 10 14000
CALLE 74 - GEOMALLA A 5 AÑOS
SUBRASANTE SUBBASE BASE GRANULAR CARPETA ASFALTICA
CBR MODULO ESPESOR MODULO ESPESOR MODULO ESPESOR MODULO
% Kg/cm2 cm Kg/cm2 cm Kg/cm2 cm Kg/cm2 4,27 427 16 864 15 1697 10 14000
CALLE 74 - GEOMALLA A 7 AÑOS
SUBRASANTE SUBBASE BASE GRANULAR CARPETA ASFALTICA
CBR MODULO ESPESOR MODULO ESPESOR MODULO ESPESOR MODULO
% Kg/cm2 cm Kg/cm2 cm Kg/cm2 cm Kg/cm2 4,27 427 19 933 15 1833 10 14000
CALLE 74 - GEOMALLA A 10 AÑOS
SUBRASANTE BASE GRANULAR BASE GRANULAR CARPETA ASFALTICA
CBR MODULO ESPESOR MODULO ESPESOR MODULO ESPESOR MODULO
% Kg/cm2 cm Kg/cm2 cm Kg/cm2 cm Kg/cm2 4,27 427 19 933 18 1990 10 14000
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
10-11
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10.1.7 CHEQUEO DE ESFUERZOS Y DEFORMACIONES
A continuación se muestran las estructuras modeladas, las cuales se ajustan a
los requerimientos de diseño para las alternativas planteadas para cada corredor
y sección homogénea.
Las estructuras modeladas presentan los siguientes esfuerzos y deformaciones:
Cuadro 10.11 Esfuerzos y deformaciones calculadas (admisibles) y modelados –
CALLE 74 ALTERNATIVA CONVENCIONAL
PERIODOS DE DISEÑO
ESFUERZOS Y DEFORMACIONES CALCULADOS (ADMISIBLES)
ESFUERZOS Y DEFORMACIONES MODELADOS
Ɛt Ɛv σv
Ɛt Ɛv σv
mm Kg/cm2 mm Kg/cm2
3 AÑOS 8,50E-04 1,52E-03 4,95E-01 4,86E-04 8,73E-04 2,60E-01
5 AÑOS 7,60E-04 1,34E-03 4,79E-01 4,64E-04 7,95E-04 2,36E-01
7 AÑOS 7,09E-04 1,23E-03 4,68E-01 4,40E-04 7,22E-04 2,13E-01
10 AÑOS 6,58E-04 1,12E-03 4,57E-01 4,13E-04 6,43E-04 1,89E-01
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PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
10-12
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Cuadro 10.12 Esfuerzos y deformaciones calculadas (admisibles) y modelados –
CALLE 74 ALTERNATIVA CON ASFALTO MODIFICADO
PERIODOS DE DISEÑO
ESFUERZOS Y DEFORMACIONES CALCULADOS (ADMISIBLES)
ESFUERZOS Y DEFORMACIONES MODELADOS
Ɛt Ɛv σv
Ɛt Ɛv σv
mm Kg/cm2 mm Kg/cm2
3 AÑOS 5,49E-04 1,52E-03 4,95E-01 3,52E-04 1,09E-03 3,69E-01
5 AÑOS 4,95E-04 1,34E-03 4,79E-01 3,37E-04 1,01E-03 3,32E-01
7 AÑOS 4,62E-04 1,23E-03 4,68E-01 3,31E-04 9,92E-04 3,21E-01
10 AÑOS 4,29E-04 1,12E-03 4,57E-01 3,21E-04 9,50E-04 3,02E-01
Cuadro 10.13 Esfuerzos y deformaciones calculadas (admisibles) y modelados –
CALLE 74 ALTERNATIVA CON GEOMALLA
PERIODOS DE DISEÑO
ESFUERZOS Y DEFORMACIONES CALCULADOS (ADMISIBLES)
ESFUERZOS Y DEFORMACIONES MODELADOS
Ɛt Ɛv σv
Ɛt Ɛv σv
mm Kg/cm2 mm Kg/cm2
3 AÑOS 8,50E-04 1,52E-03 6,59E-01 4,68E-04 8,90E-04 3,58E-01
5 AÑOS 7,66E-04 1,34E-03 6,37E-01 4,49E-04 8,32E-04 3,33E-01
7 AÑOS 7,14E-04 1,23E-03 6,23E-01 4,29E-04 7,57E-04 3,01E-01
10 AÑOS 6,63E-04 1,12E-03 6,08E-01 4,08E-04 6,87E-04 2,72E-01
Una vez calculados los esfuerzos y deformaciones para cada estructura
propuesta, se compara con los valores admisibles correspondientes, se concluye
que las alternativas de estructuras propuestas cumplen con todos los criterios
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PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
10-13
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fundamentales de diseño establecidos, por lo tanto el dimensionamiento de las
estructuras de pavimento flexible es adecuado.
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11 DISEÑO PAVIMENTO RIGIDO
11.1 MÉTODO DE LA PCA
El procedimiento de diseño que brinda la PCA, tiene dos criterios de diseño. El
primero la fatiga, para proteger al pavimento contra la acción de los esfuerzos
producidos por la acción repetida de las cargas y el segundo erosión, para limitar
los efectos de la deflexión del pavimento en los bordes de las losas, juntas y
esquinas y controlar así la erosión de la fundación y de los materiales
adyacentes (bermas, andenes, etc.)
La elección de un espesor adecuado de diseño por este método depende,
consecuentemente, de la elección de factores adicionales a los tradicionalmente
utilizados, como el sistema de juntas y el tipo de bermas.
El diseño del pavimento se considera aceptable cuando los consumos de fatiga y
de erosión, no superan el ciento por ciento (100%).
a. Parámetros de diseño
Para la Metodología PCA, se contemplan los siguientes parámetros de diseño:
Resistencia de la Subrasante (K)
Tránsito (N)
Período de diseño (T)
Losa de concreto (MR, dimensiones)
Tipo de juntas y bermas
b. Factores de diseño
El diseño se realiza a partir de los factores siguientes:
Resistencia a la flexión del concreto (Módulo de Rotura, MR)
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Resistencia de la subrasante o del conjunto subrasante-subbase (K)
Los tipos, frecuencias y magnitudes de las cargas por eje esperadas.
Período de diseño.
c. Resistencia del concreto a la flexión
Este parámetro se emplea en el criterio de fatiga y controla el agrietamiento del
pavimento, bajo la acción acumuladas de las cargas de los vehículos pesados.
Para el dimensionamiento se ha previsto la utilización de un concreto hidráulico
que proporcione un valor mínimo de módulo de rotura a flexión de 45 Kg/cm3
(4.5 Mpa).
d. Capacidad de soporte de la subrasante y la subbase
La resistencia de la subrasante se mide en términos del módulo de reacción K,
determinado por pruebas de placa directa. Este valor de K se estima
generalmente por correlación con pruebas más comunes y sencillas como el
CBR.
El objetivo de la colocación de la capa de subbase es principalmente prevenir el
fenómeno del bombeo, sin embargo el método adopta un aporte estructural de
esta, con un mejoramiento del soporte de subrasante.
Para efecto de la evaluación del comportamiento del pavimento se tendrá en
cuenta el aporte estructural de la subbase introduciendo al diseño el valor de
reacción conjunto de la subrasante – subbase.
El valor de CBR de diseño nos registra un valor de CBR=1.30% por lo cual se
realiza un mejoramiento con una capa de 25 cm obteniendo un nuevo CBR así:
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Cuadro 11.1 Valor de CBR para la calle 74
CAPA MEJORAMIENTO (mm)
CBR (%)
MODULO SUBRASA
NTE (Kg/cm2)
MODULO CAPA
MEJORAMIENTO
(Kg/cm2)
CBR EQUIVALE
NTE (%)
MODULO EQUIVALENTE (PSI)
250 1,3 130 321 3,21 4570
Figura 11.1 Determinación del K de soporte en función del CBR
Determinación del K de soporte mediante correlación con el CBR, de acuerdo
con la figura 13.1:
Cuadro 11.2 Valores de K de soporte por tramo
TRAMO CBR (%) K (MPa/m)
Calle 74 3.21 30
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Resistencia del Conjunto Sub base / Sub rasante: Se estima el valor de módulo de reacción del conjunto sub base/sub rasante
siguiendo las recomendaciones dadas por la PCA.
Cuadro 11.3 Efecto de sub bases sin tratar en el valor del Módulo de reacción K
Módulo K Módulo K de Subbase/Subrasante
Subrasante 100 mm 150 mm 200 mm 225 mm 250 mm 300 mm
MPa/m
Lb/pulg3
MPa/m
Lb/pulg3
MPa/m
Lb/pulg3
MPa/m
Lb/pulg3
MPa/m
Lb/pulg3
MPa/m
Lb/pulg3
MPa/m
Lb/pulg3
20 73 23 85 26 96 30 110 32 117 34 124.7 38 140
40 147 45 165 49 180 54.3 200 57 210 60 221.7 66 245
60 220 64 235 66 245 72.7 268.3 76 280 80.7 296.7 90 330
80 295 87 320 90 330 96.7 356.7 100 370 105.7 390 117 430
Teniendo en cuenta los valores de resistencia K del cuadro anterior, para el
conjunto sub base granular de 20 cm con sub rasante obtenemos por
interpolación:
Cuadro 11.4 Valores de K conjunto por tramo
TRAMO K (MPa/m) K conjunto
(MPa/m)
Calle 74 30 42.17
e. Periodo de diseño
Se considera un periodo de 20 años.
f. Tránsito
El espectro de carga determinado para un periodo de diseño de 20 años se
define teniendo en cuenta el estudio de tránsito, se establece un espectro para
los distintos sectores a diseñar, teniendo en cuenta los análisis respectivos.
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Los espectros de carga se definieron teniendo en cuenta el TPD según la
sectorización del corredor, agrupando las cargas de acuerdo a la carga en
toneladas para su respectivo eje.
Cuadro 11.5 Espectro de carga
EJES SENCILLOS EJES
TÁNDEM EJES
TRÍDEM 3 Ton 3,5 Ton 6 Ton 6,5 Ton 8,2 Ton 11 Ton 22 Ton 24 Ton
239.075 899.908 202.575 83.950 899.908 32.850 21.900 3.650
g. Factor de Seguridad de Carga Teniendo en cuenta los vehículos que transitan por los corredores en estudio, se
considera un valor de Factor de Seguridad de Carga (FSC) de 1.1, según las
recomendaciones del método de diseño de la PCA 1984.
Cuadro 11.6 Factor de Seguridad de Carga (FSC)
TIPO DE VÍA Y CONDICIONES DE TRÁNSITO FACTOR DE SEGURIDAD DE CARGA
Vías de carriles múltiples, flujo de tránsito
ininterrumpido y elevado volumen de tránsito pesado 1,2
Carreteras y vías urbanas arterias, volumen moderado
de tránsito de vehículos pesados 1,1
Calles residenciales con bajos volúmenes de tránsito
de camiones 1,0
Fuente: INVIAS
De igual forma se define un factor de seguridad por repeticiones de carga de
acuerdo a las condiciones particulares del proyecto así:
FSRC: 1.10
h. Juntas y Bermas
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Considerando el ancho de calzada se considera conveniente considerar el
diseño con un criterio de condición de berma negativo. Se define el diseño con
pasadores para realizar la transferencia de carga.
i. Análisis de Fatiga y Erosión
Siguiendo los lineamientos del método de diseño de pavimentos rígidos de la
PCA y contemplando los parámetros de diseño, se establecen el
dimensionamiento del espesor de la losa chequeando el comportamiento con
ambos criterios garantizando un consumo de fatiga inferior al 100%.
j. Diseño
Para el cálculo del espesor de losa de concreto se hará uso del programa BS-
PCA y los resultados se presentan en el anexo 3, usado el CBR con inmersión.
Cuadro11.7 Espesor estructura en Pavimento Rígido - Estructura Nueva (Con
pasadores, sin bermas) – CALLE 74
N° CORREDOR
CONSUMOS (%) ESTRUCTURA (cm)
TOTALFATIGA EROSIÓN
LOSA CONCRETO HIDRÁULICO
SUBBASE GRANULAR
1 Calle 74 entre cra 26G – 26E
77.44 14.31 20 20 40
k. Modulación de losas
Con el objetivo de controlar la fisuración del concreto, mantener la capacidad
estructural y la calidad del pavimento con un bajo costo anual y así mismo para
dividir el pavimento en tramos lógicos, se deben tener en cuenta dos criterios
fundamentales para la modulación de las losas:
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10-20
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La longitud de la losa (L) debe ser máximo veinticuatro (24) veces el espesor e,
para subbases granulares.
Cuadro 11.8 Espesores de losa y longitud máxima
ESPESOR LOSA (cm)
LONGITUD MAXIMA
(cm) 20 480
La relación de esbeltez (L/a) debe estar comprendida entre el rango de 1.00 a
1.25, donde a es el ancho de la losa. El ancho de carril que se tiene por
geometría es de 3.0 metros aproximadamente.
Cuadro 13.13 Ancho de losa y longitud máxima
ANCHO CARRIL
(cm)
LONGITUD MAXIMA (cm)
3.5 4.0
Se recomienda construir losas con las siguientes dimensiones: ancho de 3.5m y
largo de 4.00.
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
I
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12 CONCLUSIONES
De acuerdo con las condiciones de precipitación y condiciones de humedad de
los corredores, se debe diseñar con valor de CBR obtenido en condiciones de
humedad con inmersión.
La sub rasante está conformada por material fino, de acuerdo a la formación
geológica. Los suelos finos presentan plasticidad media a alta. El valor de soporte
definido mediante el CBR para el corredor es:
Cuadro 12.1 CBR de diseño.
CORREDOR CBR diseño
CALLE 74 1.3
Debido a la condición de soporte de la sub rasante encontrado en la calle 74
existente se debe realizar un mejoramiento de la misma con una capa de material
granular de espesor 25 cm, con lo cual se obtuvo un valor equivalente de CBR
que se adoptó para el diseño de las estructuras de pavimento.
Cuadro 12.2 mejoramiento de sub rasante
CAPA MEJORAMIENTO
(mm)
CBR (%)
MODULO SUBRASANTE
(Kg/cm2)
MODULO CAPA MEJORAMIENTO
(Kg/cm2)
CBR EQUIVALENTE
(%)
MODULO EQUIVALENTE
(PSI)
250 1,3 130 321 3,21 4570
La variable transito se determino partiendo de los conteos directos realizados en
el corredor, para determinar la componente del transito mixto y de la información
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
II
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE 74.docx
suministrada por la entidad para la valoración del componente del Sistema de
Transporte Publico. En el VOLUMEN V - ESTUDIOS DE TRÁNSITO,
CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO se encuentra todo el análisis y calculo
de la variable y la determinación del tránsito mixto y del sistema, así como las
respectivas tasas de crecimiento. Como resultado final se tiene la valoración del
numero de ejes equivalentes para los periodos de dos, cinco, siete y diez años,
presentada en el cuadro 14.2, de acuerdo con los solicitado en los términos.
En este sector se tiene una calzada de dos carriles de 7 metros de ancho, con
circulación en ambos sentidos. Es una via adyascente a los patios y talleres,
donde hay una influencia directa de la movilidad del sistema. Por la sección
reducida y las características de movilidad se induce a una restricción de la
sección vehicular, lo que genera una concentración central del flujo, razón por la
cual se determino un factor direccional de 0.70 como criterio de esta consultoria.
Cuadro 12.3 Transito de diseño
CORREDOR TRAMO PERIDO DE DISEÑO (AÑOS)
3 5 7 10
CALLE 74 Cra 26G-26E 1.14E+05 1.92E+05 2.72E+05 3.95E+05
En el capítulo 6 del Anexo 08 de los Pliegos de Condiciones del contrato, numeral
6.9 EVALUACIÓN DEL ESTADO ACTUAL Y ESTUDIO DE LOS PAVIMENTOS
EXISTENTES, se menciona que dentro de los ensayos que deben realizarse se
encuentran, “En las capas asfálticas determinarán su densidad, gradación y
contenido de asfalto.”, “Se efectuarán las pruebas de desgaste en la máquina de
los Ángeles, equivalente de arena y pérdidas por solidez. Igual tipo de pruebas se
efectuaran para Base granular, Subbase granular y sus respectivas
gradaciones.”, sin embargo dichas pruebas no se realizaron puesto que en
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
III
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE 74.docx
reunión realizada al inicio del contrato con la Entidad y la Interventoría, se
determinó que dichos ensayos no suministran mayor aporte técnico para la
evaluación final y determinación de la respuesta de la estructura existente, razón
por la cual se definió realizar la evaluación deflectometrica presentada en este
informe y con ello obtener la información requerida.+
En el ANEXO 10 se presenta la aprobación del presente Volumen por parte de la
Interventoría.
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
IV
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE 74.docx
13 RECOMENDACIONES
Los materiales a emplear en la construcción de la vía, deben cumplir con las
especificaciones técnicas de construcción del Instituto Nacional de Vías Invias.
Cuadro 13.1 Especificaciones técnicas de construcción del Instituto Nacional de
Vías Invias.
ARTICULO DESCRIPCIÓN ARTICULO 220 TERRAPLENES
ARTICULO 231 SEPARACIÓN DE SUELOS DE SUBRASANTE Y CAPAS GRANULARES CON GEOTEXTIL
ARTICULO 232 ESTABILIACIÓN DE SUELOS DE SUBRASANTE Y CAPAS GRANULARES CON GEOTEXTIL
ARTICULO 234 AFINAMIENTO DE TALUDES
ARTICULO 300 DISPOSICIONES GENERALES PARA LA EJECUCION DE AFIRMADOS, SUBBASES GRANULARES Y BASES GRANULARES Y ESTABILIZADAS
ARTICULO 310 CONFORMACION DE LA CALZADA EXISTENTE ARTICULO 320 SUBBASE GRANULAR ARTICULO 330 BASE GRANULAR
ARTICULO 400
DISPOSICIONES GENERALES PARA LA EJECUCION DE RIEGOS DE IMPRIMACION Y LIGA, TRATAMIENTOS SUPERFICIALES, SELLOS DE ARENA-ASFALTO, LECHADAS ASFALTICAS, MEZCLAS DENSAS Y ABIERTAS EN FRIO Y EN CALIENTE Y RECICLADO DE PAVIMENTOS ASFALTICOS
ARTICULO 410 CEMENTO ASFALTICO ARTICULO 411 EMULSION ASFALTICA
ARTICULO 413 EXCAVACIONES PARA REPARACION DEL PAVIMENTO EXISTENTE
ARTICULO 420 IMPRIMACION ARTICULO 421 RIEGO DE LIGA ARTICULO 450 MEZCLA DENSA EN CALIENTE (CONCRETO ASFALTICO) ARTICULO 460 FRESADO DE PAVIMENTO ASFALTICO ARTICULO 500 PAVIMENTO DE CONCRETO HIDRAULICO ARTICULO 510 PAVIMENTO DE ADOQUINES EN CONCRETO
En la Calle 74 que actualmente se encuentra en afirmado, se recomienda la
construcción de una vía completamente nueva para un periodo de diseño de 10
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PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
V
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años, los materiales a emplear deben cumplir con las especificaciones legales
vigentes y con lo planteado en el presente documento.
A continuación se presenta la estructura recomendada, considerando lo
relacionado anteriormente:
Cuadro 13.2 CALLE 74 convencional (alternativa a 10 años)
ESTRUCTURA DE PAVIMENTO ESPESOR
CM CARPETA ASFALTICA 10.00 BASE GRANULAR 18.00 SUBBASE GRANULAR 19.00 GEOMALLA BIAXIAL
TOTAL ESTRUCTURA 47.00
Las capas de materiales granulares de base y subbase se deberán colocar y
compactar de acuerdo con los procedimientos normales, sin sobrepasar
espesores máximos de capa de 20 cm y 25 cm respectivamente y garantizando
una compactación mínima del 100% y del 95%, respectivamente, para la
densidad máxima alcanzada en la prueba de compactación Próctor Modificado. El
material finalmente seleccionado deberá cumplir con los requisitos mínimos
adoptados para el diseño.
Las características del asfalto modificado propuesto en las estructuras de
pavimento deben cumplir con lo recomendado para un asfalto modificado Tipo V
INV Art.414-13 y lo especificado en INV Art.450-13 mezclas asfálticas en caliente.
Las características de la Base Granular Estabilizada con asfalto propuesto en las
estructuras de pavimento, deben cumplir con lo recomendado para una base
granular estabilizada con emulsión asfáltica, de acuerdo a lo especificado en INV
Art.340-13.
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
VI
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Las alternativas de estructuras con asfalto modificado presentan dentro de su
composición un geotextil de separación, el cual debe cumplir con lo establecido
en INV Art.231-13.
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
VII
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE 74.docx
LIMITACIONES
Las conclusiones y recomendaciones contenidas en este informe de diseño de
pavimentos están basados en los resultados obtenidos en las exploraciones
realizadas, en las interpretaciones de todos los trabajos de campo y laboratorio
desarrollados, cualquier variación en las condiciones locales registrada durante la
ejecución de los trabajos diferente a la descrita en el informe, debe ser
comunicada al consultor.
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
VIII
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE 74.docx
14 ANEXOS
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
IX
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE 74.docx
ANEXO 1.
ESTUDIOS GEOTÉCNICOS – RESULTADOS DE LABORATORIO
CONSORCIO PRETRONCALES PN CONSORCIO PRETRONCALES PN
DATOS ENSAYOS DE LABORATORIO RESULTADO DE LOS ENSAYOS DE LABORATORIO.
OBRA: PRETRONCAL calle 74 diagonal 26F y kra 26GCLIENTE : CONSORCIO PRETRONCALES P.N N. OBRA 14-025 FECHA may-14
ANALISIS GRANULOMETRICO - % QUE PASO :
SON MUES Profun- N(golpes N(golpes HN LL LP1 LP2
DEO TRA didad(m) /pie) casagrande)P.M.H.+ R. P.M.S.+ R. P.R. P.M.H.+ R. P.M.S.+ R. P.R. P.M.H.+ R. P.M.S.+ R. P.R. P.M.H.+ R. P.M.S.+ R. P.R.
1 1 0.5 - 24 221,90 192,70 27,20 63,90 47,43 13,68 26,40 23,59 15,69 26,80 23,69 14,97
2 1.2 - 25 75,70 61,30 13,78 65,40 45,87 16,90 26,80 23,68 15,22 26,60 23,30 14,32
Shelby 1 1 - - 26 72,60 52,80 13,88 27,80 24,30 14,58 27,60 24,38 15,47
CBR1 1 1,0-1,3 - 25 197,40 162,50 39,20 81,40 61,10 17,13 27,40 24,30 15,47 27,60 24,14 14,30
Apique 1 1 0.5-1.0 26 227,00 198,00 23,60 69,40 51,56 14,62 26,30 23,50 15,73 26,50 23,70 15,93
2 1.5-2.0 25 80,20 64,60 11,92 65,90 45,67 14,50 26,40 23,37 15,33 26,80 23,32 14,13
Jefe de Laboratorio:
Jesus Alfonso Meneses
Página 1 de 2Hoja: Calculo
Archivo:Clasif-USCS.. calle 74 diagonal 26F y kra 26G
CONSORCIO PRETRONCALES PN
RESULTADO DE LOS ENSAYOS DE LABORATORIO.
OBRA: N. OBRA
CLIENTE : FECHA
ANALISIS GRANULOMETRICO - % QUE PASO : LIMO Y
SON MUES Profun- N(golpes GRAVA ARENA ARCILLA HN LL LP IP IL W eq Clasificación
DEO TRA didad(m) /pie) 2 1½ 1 3/4 1/2 3/8 4 10 40 100 200 % % % % % % USCS
1 1 0.5 - 100 90,5 88,2 81,4 77,6 70,2 57,6 17,64 48,56 35,62 12,94 -1,39 26,42 ML
2 1.2 - 30,30 67,41 36,81 30,60 -0,21 35,28 MH
Shelby 1 1 - - 56,23 51,13 36,07 15,05 1,34 27,63 MH
CBR1 1 1,0-1,3 - 100 100 99,6 93,9 28,30 46,17 35,14 11,03 -0,62 25,30 ML
Apique 1 1 0.5-1.0 0 100 90,9 82,1 82,1 75,8 73,2 68,2 58,4 16,63 48,54 36,04 12,50 -1,55 26,41 ML
2 1.5-2.0 0 29,61 64,90 37,78 27,13 -0,30 34,10 MH
Jefe de laboratorio:
Jesús Alfonso Meneses
may-14
14-025PRETRONCAL calle 74 diagonal 26F y kra 26G
CONSORCIO PRETRONCALES P.N
Página 2 de 2Hoja: Calculo
Archivo:Clasif-USCS.. calle 74 diagonal 26F y kra 26G
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
X
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE 74.docx
ANEXO 2.
CÁLCULOS ESTRUCTURAS PAVIMENTOS FLEXIBLES –
AASHTO 93
N8.2 : Numero de Ejes equivalentes de 8,2 Tn 1,14E+05
Zr = Valor de la Desviación Normal Estandar asociado al Nivel de Confianza Equivalente al 85% -1,037
So = Desviación Estandar 0,49
Po = Indice de Servicio Inicial 4,2
Pt = Indice de Servicio Final 2,5
DPsi = Diferencia entre los Indices de Servicio Inicial y Final 1,7
Mr = Modulo Resiliente de la Subrasante 4570SN = Numero Estructural 2,86
D1= Espesor Carpeta Asfaltica 3,94
a1= Coeficiente Carpeta Asafltica 0,3
D2= Espesor Base Granular 5,91
a2= Coeficiente Base Granular 0,14
m2= Coeficiente de Drenaje 1
D3= Espesor Base Granular 7,09
a3= Coeficiente Base Granular 0,12
m3= Coeficiente de Drenaje 1
D4= Espesor Capa Remanente 0,00
a4= Coeficiente Capa Remanente 0,1
m4= Coeficiente de Drenaje 1
Numero Estructural solicitado
Sn
2,86
PULG CM
3,94 10,00
5,91 15,00
7,09 18,00
16,93 43,00
CARPETA ASFALTICA
BASE GRANULAR
SUBBASE GRANULAR
TOTAL ESTRUCTURA
GUSTAVO ADOLFO DIAZ ROJAS
CONDICION DE CBR CON INMERSIÓN
CALLE 74
METODO DE DISEÑO DE PAVIMENTOS ASFALTICOS - AASHTO
ESTRUCTURA DE PAVIMENTOESPESOR
N8.2 : Numero de Ejes equivalentes de 8,2 Tn 1,92E+05
Zr = Valor de la Desviación Normal Estandar asociado al Nivel de Confianza Equivalente al 85% -1,037
So = Desviación Estandar 0,49
Po = Indice de Servicio Inicial 4,2
Pt = Indice de Servicio Final 2,5
DPsi = Diferencia entre los Indices de Servicio Inicial y Final 1,7
Mr = Modulo Resiliente de la Subrasante 4570SN = Numero Estructural 3,14
D1= Espesor Carpeta Asfaltica 3,94
a1= Coeficiente Carpeta Asafltica 0,3
D2= Espesor Base Granular 5,91
a2= Coeficiente Base Granular 0,14
m2= Coeficiente de Drenaje 1
D3= Espesor Base Granular 9,45
a3= Coeficiente Base Granular 0,12
m3= Coeficiente de Drenaje 1
D4= Espesor Capa Remanente 0,00
a4= Coeficiente Capa Remanente 0,1
m4= Coeficiente de Drenaje 1
Numero Estructural solicitado
Sn
3,12
PULG CM
3,94 10,00
5,91 15,00
9,45 24,00
19,29 49,00
CARPETA ASFALTICA
BASE GRANULAR
SUBBASE GRANULAR
TOTAL ESTRUCTURA
GUSTAVO ADOLFO DIAZ ROJAS
CONDICION DE CBR CON INMERSIÓN
CALLE 74
METODO DE DISEÑO DE PAVIMENTOS ASFALTICOS - AASHTO
ESTRUCTURA DE PAVIMENTOESPESOR
N8.2 : Numero de Ejes equivalentes de 8,2 Tn 2,72E+05
Zr = Valor de la Desviación Normal Estandar asociado al Nivel de Confianza Equivalente al 85% -1,037
So = Desviación Estandar 0,49
Po = Indice de Servicio Inicial 4,2
Pt = Indice de Servicio Final 2,5
DPsi = Diferencia entre los Indices de Servicio Inicial y Final 1,7
Mr = Modulo Resiliente de la Subrasante 4570SN = Numero Estructural 3,33
D1= Espesor Carpeta Asfaltica 3,94
a1= Coeficiente Carpeta Asafltica 0,3
D2= Espesor Base Granular 5,91
a2= Coeficiente Base Granular 0,14
m2= Coeficiente de Drenaje 1
D3= Espesor Base Granular 11,02
a3= Coeficiente Base Granular 0,12
m3= Coeficiente de Drenaje 1
D4= Espesor Capa Remanente 0,00
a4= Coeficiente Capa Remanente 0,1
m4= Coeficiente de Drenaje 1
Numero Estructural solicitado
Sn
3,31
PULG CM
3,94 10,00
5,91 15,00
11,02 28,00
20,87 53,00
CARPETA ASFALTICA
BASE GRANULAR
SUBBASE GRANULAR
TOTAL ESTRUCTURA
GUSTAVO ADOLFO DIAZ ROJAS
CONDICION DE CBR CON INMERSIÓN
CALLE 74
METODO DE DISEÑO DE PAVIMENTOS ASFALTICOS - AASHTO
ESTRUCTURA DE PAVIMENTOESPESOR
N8.2 : Numero de Ejes equivalentes de 8,2 Tn 3,95E+05
Zr = Valor de la Desviación Normal Estandar asociado al Nivel de Confianza Equivalente al 85% -1,037
So = Desviación Estandar 0,49
Po = Indice de Servicio Inicial 4,2
Pt = Indice de Servicio Final 2,5
DPsi = Diferencia entre los Indices de Servicio Inicial y Final 1,7
Mr = Modulo Resiliente de la Subrasante 4570SN = Numero Estructural 3,54
D1= Espesor Carpeta Asfaltica 3,94
a1= Coeficiente Carpeta Asafltica 0,3
D2= Espesor Base Granular 6,69
a2= Coeficiente Base Granular 0,14
m2= Coeficiente de Drenaje 1
D3= Espesor Base Granular 11,81
a3= Coeficiente Base Granular 0,12
m3= Coeficiente de Drenaje 1
D4= Espesor Capa Remanente 0,00
a4= Coeficiente Capa Remanente 0,1
m4= Coeficiente de Drenaje 1
Numero Estructural solicitado
Sn
3,51
PULG CM
3,94 10,00
6,69 17,00
11,81 30,00
22,44 57,00
CARPETA ASFALTICA
BASE GRANULAR
SUBBASE GRANULAR
TOTAL ESTRUCTURA
GUSTAVO ADOLFO DIAZ ROJAS
CONDICION DE CBR CON INMERSIÓN
CALLE 74
METODO DE DISEÑO DE PAVIMENTOS ASFALTICOS - AASHTO
ESTRUCTURA DE PAVIMENTOESPESOR
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
XI
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ANEXO 3
VERIFICACION ESTRUCTURAS PROGrama DEPAV
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
XII
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ANEXO 4
CÁLCULOS ESTRUCTURAS PAVIMENTOS RÍGIDOS
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
XIII
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ANEXO 5
ENSAYOS DE LABORATORIO Y DISEÑO MARSHALL
PLANTAS ASFÁLTICAS
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
XIV
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ANEXO 6
HOJAS DE CALCULO PARA ESTRUCTURAS CON GEOMALLA
ANALISIS ESTRUCTURAL DE PAVIMENTO CALLE 74 - 3 AÑOS
TRANSITO
NST1
a1 0,3
h1 (pulg) 3,94
a2 0,14
h2 (pulg) 5,91
m2 1
a3 0,12
h3 (pulg) 7,09
m3 1
SN 2,86
TRANSITO TRANSITO
1 1
h´3 (pulg) 13,99 pulg. cm
h´3 (cm) 35,52 Carpeta Asfaltica TIPO MDC2 3,94 10,00
Material Granular TIPO INVIAS 13,99 35,52
LCR 1,33
TRANSITO TRANSITO
1 1
h´3r (pulg) 10,52 pulg. cm
h´3r (cm) 26,71 Carpeta Asfaltica TIPO MDC2 3,94 10,00
Material Granular TIPO INVIAS 10,52 26,71
TRANSITO Geomalla
1
nuevo aporte 1,26
TRANSITO TRANSITO
1 1
nuevo e (pulg) 3,62 pulg. cm
5,90 Carpeta Asfaltica TIPO MDC2 3,94 10,00
nuevo e (cm) 15,00 Base Granular TIPO INVIAS 5,91 15,00
Subbase Granular TIPO INVIAS 4,72 12,00
Geomalla
Espesores estructura con geomalla
Coeficientes
estructurales
Espesor total
Espesores estructura sin geomalla
Nuevo espesor
Espesores estructura con geomalla
ANALISIS ESTRUCTURAL DE PAVIMENTO CALLE 74 - 5 AÑOS
TRANSITO
NST1
a1 0,3
h1 (pulg) 3,94
a2 0,14
h2 (pulg) 5,91
m2 1
a3 0,12
h3 (pulg) 9,45
m3 1
SN 3,14
TRANSITO TRANSITO
1 1
h´3 (pulg) 16,35 pulg. cm
h´3 (cm) 41,52 Carpeta Asfaltica TIPO MDC2 3,94 10,00
Material Granular TIPO INVIAS 16,35 41,52
LCR 1,33
TRANSITO TRANSITO
1 1
h´3r (pulg) 12,29 pulg. cm
h´3r (cm) 31,22 Carpeta Asfaltica TIPO MDC2 3,94 10,00
Material Granular TIPO INVIAS 12,29 31,22
TRANSITO Geomalla
1
nuevo aporte 1,47
TRANSITO TRANSITO
1 1
nuevo e (pulg) 5,39 pulg. cm
5,90 Carpeta Asfaltica TIPO MDC2 3,94 10,00
nuevo e (cm) 15,00 Base Granular TIPO INVIAS 5,91 15,00
Subbase Granular TIPO INVIAS 6,30 16,00
Geomalla
Espesores estructura con geomalla
Coeficientes
estructurales
Espesor total
Espesores estructura sin geomalla
Nuevo espesor
Espesores estructura con geomalla
ANALISIS ESTRUCTURAL DE PAVIMENTO CALLE 74 - 7 AÑOS
TRANSITO
NST1
a1 0,3
h1 (pulg) 3,94
a2 0,14
h2 (pulg) 5,91
m2 1
a3 0,12
h3 (pulg) 11,02
m3 1
SN 3,33
TRANSITO TRANSITO
1 1
h´3 (pulg) 17,92 pulg. cm
h´3 (cm) 45,50 Carpeta Asfaltica TIPO MDC2 3,94 10,00
Material Granular TIPO INVIAS 17,92 45,50
LCR 1,33
TRANSITO TRANSITO
1 1
h´3r (pulg) 13,47 pulg. cm
h´3r (cm) 34,21 Carpeta Asfaltica TIPO MDC2 3,94 10,00
Material Granular TIPO INVIAS 13,47 34,21
TRANSITO Geomalla
1
nuevo aporte 1,62
TRANSITO TRANSITO
1 1
nuevo e (pulg) 6,57 pulg. cm
6,57 Carpeta Asfaltica TIPO MDC2 3,94 10,00
nuevo e (cm) 17,00 Base Granular TIPO INVIAS 6,69 17,00
Subbase Granular TIPO INVIAS 6,69 17,00
Geomalla
Espesores estructura con geomalla
Coeficientes
estructurales
Espesor total
Espesores estructura sin geomalla
Nuevo espesor
Espesores estructura con geomalla
ANALISIS ESTRUCTURAL DE PAVIMENTO CALLE 74 - 10 AÑOS
TRANSITO
NST1
a1 0,3
h1 (pulg) 3,94
a2 0,14
h2 (pulg) 6,69
m2 1
a3 0,12
h3 (pulg) 11,81
m3 1
SN 3,54
TRANSITO TRANSITO
1 1
h´3 (pulg) 19,62 pulg. cm
h´3 (cm) 49,82 Carpeta Asfaltica TIPO MDC2 3,94 10,00
Material Granular TIPO INVIAS 19,62 49,82
LCR 1,33
TRANSITO TRANSITO
1 1
h´3r (pulg) 14,75 pulg. cm
h´3r (cm) 37,46 Carpeta Asfaltica TIPO MDC2 3,94 10,00
Material Granular TIPO INVIAS 14,75 37,46
TRANSITO Geomalla
1
nuevo aporte 1,77
TRANSITO TRANSITO
1 1
nuevo e (pulg) 6,94 pulg. cm
6,94 Carpeta Asfaltica TIPO MDC2 3,94 10,00
nuevo e (cm) 18,00 Base Granular TIPO INVIAS 7,09 18,00
Subbase Granular TIPO INVIAS 7,48 19,00
Geomalla
Espesores estructura con geomalla
Coeficientes
estructurales
Espesor total
Espesores estructura sin geomalla
Nuevo espesor
Espesores estructura con geomalla
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
XV
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ANEXO 7
RECOMENDACIONES CONSTRUCTIVAS PARA PAVIMENTOS
RIGIDOS
ANEXO 7
7.1 RECOMENDACIONES CONSTRUCTIVAS PAVIMENTO RIGIDO
Para la construcción de la alternativa de diseño rígido en los corredores donde
está proyectado, se debe tener en cuenta:
La rigidez vertical y transversal debe ser la suficiente para que bajo el peso
de los equipos, no se produzca ninguna deflexión.
Se debe limpiar y engrasar la formaleta antes del vaciado.
Un buen acabado de las losas dependerá de un cuidadoso desencofrado.
Este se puede realizar cuando el concreto este lo suficientemente
endurecido, lo cual quedara a criterio del constructor el momento preciso
para llevarlo a cabo.
Luego de retirada la formaleta se debe curar los hombros de las losas con
prontitud.
Las barras de amarre (Juntas Longitudinales), las cuales se utilizan con el
propósito de evitar el corrimiento y/o desplazamiento de las losas, deben ser
de acero corrugado, y deben quedar ahogadas en la mitad de la losa. El
diámetro de estas varía entre 3/8” y 5/8”.
Tabla 1 Recomendaciones para las barras de amarre
Espesor de losa (cm)
Barras de d = 3/8 pg. Barras de d = 1/2 pg. Barras de d = 5/8 pg.
longitud (cm)
Separación entre barras según
carril (cm)
longitud (cm)
Separación entre barras según carril
(cm) longitud
(cm)
Separación entre barras según carril
(cm)
3.05 m
3.35 m
3.65 m
3.05m 3.35 m
3.65 m
3.05 M
3.35 m
3.65 m
Acero de fy = 1875 kgf/cm2 (40.000 Psi)
15.0
45
80 75 65
60
120 120 120
70
120 120 120
17.5 70 60 55 120 110 100 120 120 120
20.0 60 55 50 105 100 90 120 120 120
22.5 55 50 45 55 85 80 120 120 120
25.0 45 45 40 85 80 70 120 120 120
Acero de fy = 2.800 kgf/cm2 (60.000 Psi)
15.0
65
120 110 100
85
120 120 120
100
120 120 120
17.5 105 95 85 120 120 120 120 120 120
20.0 90 80 75 120 120 120 120 120 120
22.5 80 75 65 120 120 120 120 120 120
25.0 70 65 60 120 115 110 120 120 120 Nota: Cuando se empleen barras de acero liso, las longitudes dadas en la tabla se multiplicaran por 1.5. Fuente: ICPC
Las barras pasajuntas (juntas transversales, de construcción y de
expansión) deben ser de acero liso engrasadas previamente a su
instalación. También se debe garantizar su paralelismo entre ellas y a su
vez, la perpendicularidad a la superficie lateral de la losa.
La longitud y el diámetro de las barras pasajuntas, dependerán del espesor
de la losa. Cuando el pavimento necesite pasadores en las juntas
transversales, estos se escogerán de la siguiente tabla, de acuerdo a las
recomendaciones de la PCA.
Tabla 2 Longitud y diámetro de barras pasajuntas
Espesor de losa
Diámetro del pasador Longitud
total Separación
entre centros
(cm) (cm) (pg.) (cm) (cm)
- 10 1.27 ½ 25 30
11 - 13 1.59 5/8 30 30
14 - 15 1.91 ¾ 35 30
16 - 18 2.22 7/8 35 30
19 - 20 2.54 1 35 30
21 - 23 2.86 1 1/8 40 30
24 - 25 3.18 1 1/4 45 30
26 - 28 3.49 1 3/8 45 30
29 - 30 3.81 1 1/2 50 30
Fuente: ICPC
Las barras pasajuntas podrán ser instaladas en la posición indicada por
medios mecánicos, o bien para garantizar su adecuada colocación es
recomendable utilizar una canastilla de pasadores, las cuales se
esquematizan en la siguiente imagen. Estas deberán asegurar las
pasajuntas en la posición correcta durante el colocado y acabado del
concreto, mas no deberán impedir el movimiento longitudinal de la misma.
Figura 1 Vista en planta de canastilla de pasadores
Figura 2 Corte A-A de canastilla de pasadores
Figura 3 Corte B-B de canastilla de pasadores
Algunas recomendaciones sobre la instalación de las canastillas:
Las barras pasajuntas deben ser biseladas y deben estar engrasadas.
No olvidar cortar los rigizadores de las canastillas.
No introducir las barras pasajuntas manualmente.
Se debe realizar un buen anclaje de la canastilla para que no sea movida
por el empuje del concreto, el cual debe ser contrario a la descarga.
Cuando la vía supera los dos carriles se debe considerar la utilización de
pasajuntas en las juntas longitudinales.
Es importante marcar el sitio donde se colocan las canastillas para su
posterior corte.
Texturizado del concreto
La técnica del microtexturizado se debe realizar en sentido longitudinal.
El costal o tela utilizado para la microtextura del concreto debe ser menor
que el ancho de la losa para evitar daños en los bordes. Este debe estar
húmedo y sin costuras.
El macrotexturizado se debe realizar en sentido transversal y cuando el
concreto este lo suficientemente plástico, pero lo suficientemente seco para
evitar el flujo de concreto hacia el surco.
La separación de los dientes del cepillo para el texturizado normalmente es
de 20 mm, el grosor de 3 mm y la profundidad de las huellas debe estar
entre 3 y 6 mm.
Es recomendable en el momento del macrotexturizado el cepillo debe estar
a unos 45° con respecto a la superficie del concreto para evitar el arrastre de
los agregados.
El macrotexturizado no se debe realizar en las juntas transversales para
evitar los desportillamientos.
Valerse de plásticos para realizar la macrotextura en las curvas.
Juntas
Las juntas son parte esencial de los pavimentos, ya que son superficies de falla
controladas, que se han diseñado previamente logrando así efectos estéticos y
funcionales deseables.
Juntas de Contracción:
Cuando el extendido del concreto se realiza carril por carril la junta longitudinal
será coincidente con la junta de construcción, por lo cual no será necesario inducir
la fisuración por medio de cortes. Pero, cuando el ancho del extendido
corresponde a dos carriles o más, se deberá inducir la fisuración de la junta
longitudinal por medio de cortes antes de las 48 horas de haberse colocado el
concreto e incluso antes de las 24 horas si existe un alto riesgo de fisuración. La
profundidad del corte será igual a 1/3 del espesor de la losa.
La carga entre losas adyacentes se transfiere mecánicamente por pasadores de
carga principalmente. En los casos de tráfico bajo, la transferencia puede
realizarse mediante trabazón de agregados. Las juntas longitudinales se hacen en
el límite de las vías de circulación teniendo en cuenta la ubicación de la
señalización horizontal que se colocará posteriormente (no deben colocarse
juntas sobre las bandas de pintura).
En las zonas donde puedan presentarse deformaciones del suelo por cambios de
humedad, deben colocarse barras de refuerzo en las juntas longitudinales de
unión durante la construcción.
En la Figura se esquematizan las juntas de contracción.
Figura 4 Junta de contracción
Juntas de Expansión:
Son creadas para aislar una estructura fija, como son los pozos de inspección,
sumideros entre otros. Así mismo se deben utilizar donde se presenten cambios
de dirección de la vía e intersecciones con otros pavimentos.
Con el fin de incrementar la transferencia de carga y la eficiencia de la junta se
deben usar pasadores de carga ubicados en la mitad de la losa, además deben
de ir engrasados en su totalidad para facilitar el movimiento.
Figura 5 Junta de expansión
En juntas de expansión en una intersección asimétrica o en rampas, las dovelas
se deben omitir para permitir los movimientos horizontales diferenciales y evitar el
daño del concreto colindante. Así mismo se construye la losa aumentándole su
espesor para absorber los esfuerzos de borde no transferidos tal como se muestra
en la Figura.
Figura 6 Junta de expansión en intersección asimétrica
Figura 7 Detalle Junta de expansión
Juntas de Construcción:
Este tipo de juntas se utiliza en juntas transversales cuando se deba detener la
construcción de la placa o en juntas longitudinales cuando se realizan dos franjas
de pavimentación.
En estas juntas se puede utilizar aditivos epóxicos o deben llevar barras de
refuerzo corrugadas, ubicadas en el eje neutro. El diámetro, la longitud y el
espaciamiento se deben especificar con los mismos criterios de las juntas
transversales de contracción.
Figura 8 Junta de construcción
Se debe buscar que la junta de construcción coincida con la junta de contracción,
de no lograrlo se debe crear una junta de emergencia, igualmente se debe
reforzar esta unión como se especifica para las juntas de construcción.
Corte de juntas
Después del curado de las losas se procederá al corte de las juntas transversales
y longitudinales con discos abrasivos. El corte de las juntas deberá comenzar por
las transversales de contracción, e inmediatamente después continuar con las
longitudinales.
Este corte deberá realizarse cuando el concreto presente las condiciones de
endurecimiento propicias para su ejecución y antes de que se produzcan
agrietamientos no controlados. El contratista será el responsable de elegir el
momento propicio para efectuar esta actividad sin que se presente pérdida de
agregado en la junta o desportillamientos de la losa; sin embargo, una vez
comenzado el corte deberá continuarse hasta finalizar todas las juntas. El inicio de
los trabajos deberá iniciar entre las 4 ó 6 horas de haber colocado el concreto y
deberá terminar antes de 12 horas después del colado, en la Figura 6.15 se
observa en detalle el corte.
Figura 9 Corte de juntas
Se realiza un corte inicial con un ancho de 3 mm y a una profundidad de 1/3 del
espesor de la losa de concreto con el fin de inducir la falla controlada.
Posteriormente, se realiza un ensanchamiento del corte para poder alojar el
material de sello.
En el caso de que se requiera de cortes de juntas en dos etapas (escalonados), el
segundo corte no deberá realizarse antes de 48 horas después del colado.
Sello de juntas
El sistema de sellado debe garantizar la hermeticidad del espacio sellado, la
adherencia del sello a las caras de la junta, la resistencia a la fatiga por tracción y
compresión, el arrastre por las llantas de los vehículos, la resistencia a la acción
del agua, los solventes, los rayos ultravioletas, la acción de la gravedad y el calor.
El espacio de la junta a sellar ha de estar seco y completamente limpio, lo que se
puede lograr con lavado, barrido y luego soplado con compresor. Para sellar las
juntas se emplean llenantes elastoméricos autonivelantes a base de poliuretanos
o siliconas vaciadas en frío.
La tirilla de respaldo a emplear deberá impedir efectivamente la adhesión del
sellador a la superficie inferior de la junta, además deberá ser compatible con el
sellador de silicón a emplear y no se deberá presentar adhesión alguna entre el
silicón y la tirilla de respaldo.
Previamente al vaciado del compuesto llenante, se coloca una tirilla de respaldo
(backer rod) presionándola dentro de la junta con un colocador adecuado como se
observa en la Figura.
Figura 10 Colocación de tirilla
El operario debe hacer un nudo en el sitio donde empieza a instalar el cordón y en
el extremo donde termina, extendiendo el cordón sin tensionarlo para evitar que
cuando se aplique el sellante, el cordón se retraiga y dañe el material de sello.
Al colocar el sello se debe cumplir con el factor de forma mínimo de 1/1 y máximo
de 2/1, como relación entre sus dos dimensiones, vaciándolo sin que quede
menisco convexo, ni sobrantes rebosantes. La superficie del sello debe quedar 5
mm por debajo del borde de la junta, y en ningún caso debe haber adherencia en
tres puntos por lo cual se aísla la base del sello con la tirilla de respaldo, lo que
también limita el espesor del sello y produce economía evitando consumos
innecesarios. Lo anterior se describe en la Figura.
Figura 11 Colocación de sello
Casos específicos proceso constructivo
Presencia de Estructuras Hidráulicas:
Cuando el proyecto presente estructuras hidráulicas tales como pozos de
inspección, sumideros, cámaras de redes, etc. se debe ajustar la modulación de
las losas manteniendo la relación de esbeltez, con el fin que la Junta
Transversal coincida con dichas estructuras y así prevenir fisuras.
A continuación se esquematiza el procedimiento:
Figura 12 Modulación con presencia de estructuras hidráulica
Así mismo alrededor de los sumideros se debe ajustar la modulación para que
la junta transversal coincida con el eje del sumidero como se muestra en la
siguiente imagen:
Figura 13 Modulación y junta presencia de sumidero
Para el caso en que el pozo de inspección coincida con la Junta Longitudinal,
se ajusta la modulación, con el fin que la junta transversal coincida con el pozo,
como es el caso A de la siguiente ilustración:
Figura 14 Modulación, junta y acero de refuerzo por presencia de estructuras
hidráulicas
Así mismo cuando se tienen varios pozos de inspección, se debe remodular con
el objeto que estos coincidan dentro de la misma losa, la cual debe de ser
reforzada mediante una parrilla, como se muestra en el caso B de la ilustración
anterior.
En el caso que pueda haber una deformación diferencial en el material de
soporte de la losa, se debe tener en cuenta el diseño de acero de refuerzo
localizado en el tercio inferior del espesor.
A continuación se esquematiza los diferentes tipos de Juntas para las
estructuras hidráulicas:
Cuando la junta de expansión alrededor de las tapas de los pozos coincide
con la junta transversal y la junta longitudinal se construye como se describe en
la imagen:
Cuando la junta de expansión alrededor de las tapas de los pozos no
coincide con la junta longitudinal, se debe ajustar la modulación para que la
junta transversal coincida con el eje del pozo:
Alrededor de los sumideros se debe ajustar la modulación para que la junta
transversal coincida con el eje del sumidero. No se deben dejar ángulos rectos
en las losas colindantes con el sumidero. Se recomienda emplear formaleta
semicircular con el fin que el esfuerzo sea tangencial y así evitar fisuración
producto de las aristas vivas.
En las intersecciones se deben modular las losas de tal manera que se eviten
formas irregulares y esbeltas. Cualquier losa asimétrica o que no cumpla con
los criterios de esbeltez debe ser reforzada.
Para la modulación en vías con accesos se recomienda que las juntas
transversales de un sentido coincidan con las longitudinales del otro. Así
mismo, no es recomendable hacer losas con forma triangulares o que tengan
ángulos menores a 75°, debido a la alta esbeltez y difícil colocación del acero
de refuerzo en las franjas triangulares que se formarían y que son sensibles a
fracturación.
En curvas o glorietas las juntas deben ser perpendiculares al eje de la vía en
forma radial. Igualmente cuando no se pueda hacer coincidirlos pozos o
estructuras hidráulicas con las juntas transversales o longitudinales, esta losas
deben ir reforzadas.
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
XVI
Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE 74.docx
ANEXO 8
PLANOS DE GEOTECNIA DE PAVIMENTOS
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
XVII
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ANEXO 9
PLANO CON ALTERNATIVA DE PAVIMENTO RECOMENDADA
VOL VI - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO CALLE 74 ENTRE DIAGONAL 26F Y CARRERA 26G
XVIII
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ANEXO 10
APROBACIÓN DEL VOLUMEN VI-ESTUDIOS GEOTECNICOS Y
DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO
S-1 A-1
L
I
M
I
T
E
D
E
L
P
R
O
Y
E
C
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O
LIM
IT
E D
EL
P
RO
YE
CT
O
PROYECTO : CONTIENE :FECHA :
OCT. 2014
No. REVISIONES APR.REV.FECHA
1_200
ESCALA :METROCALI S.A.
ARCHIVO :
PLANO No.
01
DE
01
DIRECTOR DE ESTUDIOS:
NOMBRE:
1
EMITIDO PARA APROBACIÓN
I.E.P.OCT-14
INTERVENTORIA :
MAT:
NOMBRE:
DIRECTOR DE INTERVENTORIA:
MAT:
NOMBRE:IVAN ESTRADA PAZ
2060 VALLE
INTERVENCIÓN
ESTRUCTURA DE PAVIMENTO
CALLE 74 ENTRE CRA 26G-DIG 26F
2
3
4
5
6
CONSULTOR :
CONSORCIO PRETRONCALES PN
ESTUDIOS Y DISEÑOS DE ALGUNOS ELEMENTOS DE
INFRAESTRUCTURA DEL SISTEMA INTEGRADO DE
TRANSPORTE MASIVO SITM-MIO. GRUPO 4: CORREDORES
PRE-TRONCALES Y ALIMENTADORES II - SECTOR 1:
CLL 76 ENTRE CRA 8 Y CRA 7H BIS, CRA 26C ENTRE
CLL 112 Y CLL 84, CLL 74 ENTRE DG 26F Y CRA
26G Y CALLE 48 ENTRE CRA 29 Y CRA 50
GERMAN JARAMILLO A.
25202-39474 CND
JAIME ANDRÉS QUESADA
MAT: 76202-75324 VLL
ZONA 1
LONGITUD: 76m
CONDICIÓN ACTUAL:
Tramo sin pavimentar
ENE-15 I.E.P.
SE REALIZAN AJUSTES EN LA PRESENTACIÓN DEL ESQUEMA
INTERVENCIÓN PROPUESTA:
Estructura de pavimento flexible
CALLE 74 ENTRE
CRA 26G Y CRA 26