Date post: | 12-Apr-2017 |
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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTALPOLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA
UNEFA SEDE GUANARE
NÚCLEO PORTUGUESA
PROPUESTA DE PAVIMENTO FLEXIBLE PARA LA OPTIMIZACIÓN DE LA VIA DE LA AVENIDA PRINCIPAL LOS AGRICULTORES DE LA
URBANIZACIÓN LA GRACIANERA MUNICIPIO GUANARE, ESTADO PORTUGUESA
AUTORES:
GONZÁLEZ MARIA C.I: 21.526.085.BETANCOURT ANABEL C.I: 24.025.568.
JIMÉNEZ MARIANAC.I: 22.099.732.TORREALBA WILMARYC.I: 25.159.628.
CARRERA: INGENIERIA CIVIL.SECCIÓN: A VII SEMESTRE.
TUTOR: ING°. MAURIELO RODRIGUEZ.
MESA DE CAVACAS, SEPTIEMBRE 2015
Tabla de cuadros
Cuadro 1: Valores promedio del factor camión para las diferentes entidades
del país . . . . . . . . . 7
Cuadro 2: Factor de distribución por sentido. . . . . 9
Cuadro 3: Factor de utilización por canal . . . . 10
Cuadro 4: Tasa de crecimiento . . . . . . 11
Cuadro 5: Periodo de diseño . . . . . . 12
Cuadro 7: Valor relativo de soporte critico estimado en porcentaje de
Pavimento para sub-rasante compactable 95% . . . 16
Cuadro 8: Valores de confiabilidad con diferentes clasificaciones
Funcionales . . . . . . . . 22
Cuadro 9: Propiedades Marshall exigidas para el diseño de mezclas
en laboratorios . . . . . . . . 30
Cuadro 13: Relaciones de clima en Venezuela . . . 35
Cuadro 14: Datos para el diseño de pavimento . . . 36
Tabla Gráficos
Fig. 6 Tipos de suelos en Venezuela . . . . 15
Fig. 10 Coeficiente estructural de la carpeta asfáltica . . . 31
Fig. 11 Coeficiente estructural de la capa base . . . 32
Fig. 12 Coeficiente estructural de la capa sub-base . . . 33
Fig. 13 Zona climática de Venezuela . . . . . 34
CAPÍTULO V
5. La Propuesta Tecnológica.
5.1 Especificaciones Técnicas de Construcción.
Propuesta de Pavimento Flexible para la Optimización de la Vialidad
en la Urbanización La Gracianera. Del Municipio Guanare Estado
Portuguesa.
Datos.
- La vía es Urbana
- Carretera de 1 canal por sentido.
- Periodo de diseño: de 15 a 20 años.
Tránsito de Diseño
Un conteo se realiza en un lapso ideal de un (1) año, de esta manera
se elimina cualquier error por condiciones estacionales del flujo de vehículos.
Cuando el conteo se realiza en estaciones de cobertura 1, o en peajes,
automáticamente al correr del año se va registrando el volumen acumulado
de vehículos. En otras ocasiones o puntos de medición, no es ni práctico ni
económico, el que se disponga de este lapso de tiempo. Lo ideal entonces,
es realizar una medición de un mes continuo. En caso de que esto tampoco
sea posible, la medición debería ser de una (1) semana completa, en forma
tal que se obtenga un registro de lunes a domingo. Si tampoco esto fuese
posible, debería al menos disponerse de un registro de un día laboral y de un
día de fin de semana (sábado o domingo). Si en alguno casos ni siquiera
esto fuese posible, el conteo debe ser realizado en un día (24 horas)
continuas, preferiblemente en un día laborable. Pudiera darse el caso de que
ni aún pudiese contarse en un lapso de 24 horas; en este caso debe irse a
un conteo de doce horas. Si ni aun pueden contarse en estas 12, debe irse a
ocho (8) horas, y a veces solo podrá contarse durante una hora.
El conteo se llevó a cabo de una manera visual; Aun cuando lo ideal
es que el conteo vehicular –clasificado o no– se realice mediante el empleo
de equipos, en el caso de que esto no sea posible, por razones de tiempo o
carencia de recursos, siempre se podrá recurrir al sistema de contar los
vehículos mediante la simple observación visual del paso del flujo vehicular.
El conteo visual permite no solo determinar el total de vehículos que circulan
por el punto de medición, sino que se obtiene un “conteo clasificado” ya que
se contabiliza el número de cada tipo de vehículo que pasa por esa sección
durante el tiempo de la medición. Por lo tanto, tomando en cuenta las
especificaciones, se procedió a analizar el tránsito de la vía similar a la vía en
estudio, puesto que el tránsito a obtener será el equivalente cuando exista la
vía consolidada en el sector Brisas del Este.
Obtenido el conteo vehicular, se procede a determinar el promedio
diario de tránsito (PDT) y con ello poder apreciar el promedio diario de
tránsito en el año inicial (PDTo), con la ecuación prescrita de la siguiente
manera:
PDTo=209+165+172+177+194+220+127 7 =
12647
PDTo= 180.57 vpd = 181 vpd
Calculo de las Repeticiones de los Ejes Equivalentes
Son las cargas equivalentes totales en el periodo de diseño que se
requieren para realizar un diseño de pavimento. El método actual contempla
los ejes equivalentes sencillos de 18,000 lb (8.2 ton) acumulados durante el
período de diseño, por lo que no ha habido grandes cambios con respecto a
la metodología original de AASHTO. El diseño de transito gira en base a dos
ecuaciones que son:
ECUACIÓN 1:
REE= EEo × F
Dónde:
REE: Son las repeticiones de ejes equivalentes o cargas equivalentes
totales.
EEo: Cargas equivalentes en el año inicial.
F: Factor de crecimiento.
ECUACIÓN 2:
EEo= PDTo × %Vp × FC × fd × fc× Nd
Dónde:
EEo: Cargas equivalentes en el año inicial.
PDTo: Promedio diario de tránsito en el año inicial.
%Vp: Porcentaje de vehículos pesados.
FC: Factor camión.
fd: Factor de distribución por sentido.
fc: Factor de utilización de canal.
Nd: días del año.
Calculo del Factor Camión
El siguiente cuadro nos permite estimar el Factor Camión ponderado
total por estado, y la cual es muy útil cuando se realizan estimaciones de
inversión en planes regionales de pavimentación, o en cualquier otro trabajo
de planificación.
Cuadro 1. Valores promedio del factor camión para las diferentes entidades
del país
Entidad
Factor Camión promedio
ponderado
Amazonas 1.29
Anzoátegui 2.05
Apure 1.42
Aragua 3.77
Barinas 1.42
Bolívar 6.69
Carabobo 3.93
Cojedes 1.42
Delta Amacuro 1.29
Dtto. Federal 3.61
Falcón 3.03
Lara 1.42
Mérida 1.29
Miranda 3.61
Monagas 2.05
Nueva Esparta 1.25
Portuguesa 1.42Sucre 2.05
Trujillo 1.47
Fuente: Grupo#7. Maria González, Anabel Betancourt, Mariana Jiménez y
Wilmary Torrealba.
Según cuadro N° 1 se asume un Fc para el estado Portuguesa de
1.42
Factor de Distribución por Sentido (fd)
Es el que nos permite medir el total del tránsito que circulará en el
sentido de diseño, y sus valores son los que se indican en el siguiente
cuadro:
Cuadro 2. Fd
Modo de medición del
PDT
Valor del fd
En ambos sentidos 0,50
Por sentido de circulación 1,00
Fuente: Grupo#7. Maria González, Anabel Betancourt, Mariana Jiménez y
Wilmary Torrealba.
Por tal motivo, analizando el tránsito en los dos sentido de circulación
se debe tomar el valor correspondiente de la tabla, en este caso es de fd=
0.5
Factor de Utilización por Canal (fc)
Es el que nos permite asignar al canal de diseño, la fracción del total
de vehículos que circulará por este canal y su valor se selecciona de acuerdo
al siguiente cuadro, en Venezuela tradicionalmente sus valores han sido los
siguientes para el tránsito ya asignado al sentido de circulación. Por lo tanto,
para el diseño propuesto se incluirá el valor de fc= 100, que en porcentaje
seria fc= 1.00.
Cuadro 3. Fc
Nº de carriles en
cada sentido
Porcentaje de w18 en
el carril de diseño
1 100
2 80 – 100
3 60 – 80
4 o más carriles 50 – 75
Fuente: Grupo#7. Maria González, Anabel Betancourt, Mariana Jiménez y
Wilmary Torrealba.
Días del año
Se tomaran todos los días del año que en total suman 365 días.
Luego de encontrar los datos de la ecuación número dos, resolvemos
de la siguiente manera para encontrar los ejes equivalentes en el año inicial
de diseño:
EEo= PDTo × %Vp × FC × fd × fc × Nd
EEo= 181 ×1 4.2100 × 1.42 × 0.50 × 1.00 × 365
EEo= 6.660,67
Con este resultado podemos calcular las repeticiones de ejes
equivalentes que se muestran en la ecuación uno son:
REE= EEo × F
Como bien podemos observar, calculamos de manera individual el
factor de crecimiento (F) con la siguiente fórmula:
F= [(1 + r)n ] - 1 Ln (1+r)
Dónde:
r: Tasa de crecimiento. Incremento anual del volumen de transito de una vía.
n: Periodo de diseño.
La tasa de crecimiento interanual (r), permite constituir el crecimiento
del tránsito a lo largo del período de diseño, y en el caso de que no pueda
ser obtenido de los registros históricos de tránsito, pueden emplearse los
resultados de mediciones para diseños que arrojan los resultados que se
presentan en el siguiente cuadro:
Cuadro 4. Tasa de Crecimiento
Criterio estadístico Valor
Promedio 4,20%
Desviación estándar 1,80%
Valor mínimo 0,24%
Valor máximo 8,28%
Fuente: Grupo#7. Maria González, Anabel Betancourt, Mariana Jiménez y
Wilmary Torrealba.
Basándonos en estos resultados, tomamos el criterio estadístico
promedio, el cual contiene una tasa de crecimiento de r= 4,20
Por otra parte, el periodo de diseño (n) se toma basado en los
siguientes valores del cuadro 5, que resume los periodos de diseño
recomendados por la Asociación Americana de Administradores de
Carreteras y Transporte (AASHTO) y la correspondiente a la tipología de la
Red Vial Nacional:
Cuadro 5. Periodo de Diseño
Tipo de vía
según AASTHO
Según nomenclador vial
venezolano
Periodo de diseño
(años)
Principal Autopista urbana o rural de
alto volumen y vía troncal
30-50 (30 en autopistas
urbanas)
Secundaria Vía local 20-50
Terciaria Vía ramal, sub-ramal o
agrícola
15-25, con mínimo de
10 años
Fuente: Asociación Americana de Administradores de Carreteras y
Transporte (AASHTO)
El “Período de Diseño” no debe ser confundido con la “Vida Útil” del
pavimento, ni con el Período de Análisis; este último puede comprender
varios Períodos de Diseño, como en el caso de la pavimentación por etapas.
La vialidad en estudio entra en la categoría de vía secundaria, es decir, con
periodos de diseño entre 20 a 50 años. Para efectos de diseño, el período de
diseño seleccionado para la primera vida útil del pavimento, fue de 20 años.
Debido a esta información determinamos el factor de crecimiento:
F=(1 + 0,042)20- 1 Ln (1+0,042)
= 31.04
Luego introducimos los valores en la ecuación 1 para obtener los
resultados de las repeticiones de los ejes equivalentes del diseño de
pavimento flexible:
REE= 6660,67× 31.04
REE=206.747,20 EE
El CBR para las Capas del Pavimento.
El CBR de un material está en función de su densidad, textura,
humedad de compactación, humedad después de la saturación, su grado de
alteración y su granulometría. Estos valores nos permitirán conocer el
número estructural de cada capa según sea sus especificaciones.El CBR
comúnmente se calcula mediante ensayos de suelo, como mínimo cinco
ensayos por unidad de diseño, pero teniendo en cuenta las limitaciones de la
investigación se utilizaran valores basados en características del terreno y
materiales, así como de climas, nivel freático y precipitación pluvial, tomando
en consideración estimaciones mínimas bajo las normas para efectos de
diseño.
Capacidad de Soporte del Suelo de Fundación (CBRSR).
Tomando en cuenta lo antes expuesto, para determinar la capacidad
de soporte de la sub-rasante nos basaremos en valores de soportes críticos
para las condiciones previamente dadas debido a la zona en estudio por
medio del tipo de suelo y el nivel freático. En primer lugar obtendremos el
tipo de suelo según la región en que se encuentra ubicada la vía. Venezuela
posee una gran variedad de suelos, entre otros factores, de la diversidad de
climas, relieves, rocas y especies vegetales que la caracterizan. Por esta
razón, se han realizado en el país diversos estudios para establecer su
caracterización y según este sistema, Venezuela cuenta con 9 de los 12 tipos
de suelos contemplados que son: entisoles, inceptisoles, vertisoles, olisoles,
ultisoles, oxisoles, aridisoles, histosoles y alfisoles, como lo muestra el
siguiente gráfico:
Grafico 6. Tipos de Suelos en Venezuela. Fuente: Geografía de suelos y
geotecnia (2004)
En el grafico se puede apreciar que la región de Portuguesa está
constituida por los colores amarillo y verde los cuales corresponden a tipos
de suelos inceptisoles y vertisoles respectivamente. Los inceptisoles son los
suelos proporcionalmente maduros y rocosos. Por otro lado, los suelos
vertisoles. Tienen un alto grado de fertilidad y son buenos para el pastoreo.
Dado su alto contenido de arcilla.
De esta manera, el estado PORTUGUESA posee una combinación de
suelo inceptisole – vertisole, lo cual lo hace un suelo rocoso maduro y
arcilloso, quiere decir que está en una proporción de arena no plástica y
arcilla activa que presentan unos parámetros de valores de soporte críticos
que se pueden apreciar en la siguiente tabla
Cuadro 7. Valor relativo de soporte critico estimado en porcentajes de
pavimentos para subrasantes compactadas 95%
Fuente: Grupo. Maria González, Anabel Betancourt, Mariana Jiménez y
Wilmary Torrealba.
De acuerdo con la variación estacional debe elegirse el nivel freático
más alto para efectos de cálculo por ser el más desfavorable, que será el de
0,6 metros, así pues, a través de este nivel freático se determina un
promedio de los porcentajes mínimos tolerables a la compactación del 95%
en subrasantes de las categorías de arena no plástica y arcilla activa de valor
de soporte relativo obteniendo lo siguiente:
Arena no plástica= 8 - 10
Arcilla activa= 2 – 3
Capacidad de soporte de la sub-base (CBRSB).
Para efectos de diseño se puede usar el porcentaje mínimo de CBR
que según Hugh A. Wallace y J. Rogers Martin en su libro Asphalt Pavement
Engineer, recomiendan un CBR mínimo de 20% para las capas de sub-base,
sin embargo, experiencias en nuestro país han demostrado que una sub-
base granular con materiales apropiados y construida de manera adecuada
dan como resultado valores de CBR superiores a 30%, como lo indica la
norma COVENIN 1124-11. Por consiguiente, se propone un CBR mínimo de
30% para la capa de sub-base.
CBR= 30%
Capacidad de Soporte de la Base (CBRBS).
Para la base granular se puede utilizar en la estructura de pavimento
un CBR mínimo de 80% para una densidad mínima del 95% según lo
indicado en la norma COVENIN 1124-11 0-07 para bases y sub-bases,
recalcando que para efectos de diseño debemos trabajar con valores
mínimos establecidos.
CBR= 80%
Cálculos de los Módulos Resilentes para las Capas del
Pavimento.
El método AASHTO 93 establece ecuaciones correlativas para
determinar el módulo resilente de cada capa de la estructura del pavimento
en función del CBR y esto debido a la ausencia del manejo de equipos en
muchos países para la determinación de este parámetro. Estas ecuaciones
para el caso del suelo de fundación fueron corregidas por el Dr. Augusto
Lugo para ser aplicadas en Venezuela.Por lo tanto, se lleva a cabo con las
siguientes ecuaciones del método AASTHO:
Módulo Resilente del Suelo de Fundación (Sub-rasante).
CBR ≤ 7,2%
Mr = 1500 × CBR
7,2% < CBR ≤ 20%
Mr = 3000 × CBR0,65
CBR > 20%
Mr = 4326 × ln(CBR) + 241
A modo de diseño se determinó anteriormente que el CBR de la sub-
rasante debe ser 3.5%, por ser el valor del resultado del estudio de suelo y
por consiguiente tenemos que la ecuación a usar será la del CBR≤ 7,2%
como se muestra a continuación:
Mr= 1500 × CBR
Mr= 1500× 3.2
MrSR= 4800psi
Módulo Resilente para Bases y Sub-bases.
Para un CBR menor a 80%:
CBR < 80% =>Mr= 385,08 × CBR + 8660
Para un CBR mayor o igual al 80%
CBR ≥ 80% =>Mr= 321,05 × CBR + 13327
Por consiguiente efectuando las evaluaciones correspondientes según sea el
caso tenemos los siguientes resultados:
MrSub-base
MrSB= 385,08 × 70 + 8660
MrSB= 35615,60 psi
MrBS= 19748 psi
MrBase
MrBS= 321,05 × 20 + 13327
Ecuación AASTHO para el Diseño del Pavimento Flexible.
La ecuación para el diseño de la sección estructural de los pavimentos
se deriva de la información obtenida empíricamente por AASTHO ROAD
TEST. Para resolver esta ecuación metodológicamente empírica se deben
hallar otras variables importantes que se muestran a continuación.
Desviación Normal del Error Estándar (So).
Es la combinación en la estimación de los parámetros de diseño y el
comportamiento del pavimento, por lo cual este parámetro está ligado
directamente con la Confiabilidad ®; habiéndolo determinado, en este paso
deberá seleccionarse un valor So “Desviación Estándar Global”,
representativo de condiciones locales particulares, que considera posibles
variaciones en el comportamiento del pavimento y en la predicción del
tránsito. Valores de “So” en los tramos de prueba de AASTHO no incluyeron
errores en la estimación del tránsito; sin embargo, el error en la predicción
del comportamiento de las secciones en tales tramos, fue de 0,25 para
pavimentos rígidos y 0,35 para los flexibles, lo que corresponde a valores de
la desviación estándar total debidos al tránsito de 0,35 y 0,45 para
pavimentos rígidos y flexibles respectivamente. En Venezuela se tiene una
estimación para pavimentos flexibles según el método AASTHO de:
0,40 < So < 0,50 Se recomienda usar 0,45
Confiabilidad del Diseño (R).
La confiabilidad de un pavimento es la probabilidad de que una
sección diseñada se comportara satisfactoriamente bajo las condiciones de
tránsito y ambientales durante el periodo de diseño. Con el parámetro de
Confiabilidad “R”, se trata de llegar a cierto grado de certeza en el método de
diseño, para asegurar que las diversas alternativas de la sección estructural
que se obtengan, durarán como mínimo el período de diseño. Se consideran
posibles variaciones en las predicciones del tránsito en ejes acumulados y en
el comportamiento de la sección diseñada.
El actual método AASHTO para el diseño de la sección estructural de
pavimentos flexibles, recomienda valores desde 50 y hasta 99,9 para el
parámetro de confiabilidad, con diferentes clasificaciones funcionales,
notándose que los niveles más altos corresponden a obras que estarán
sujetas a un uso intensivo, mientras que los niveles más bajos corresponden
a obras o caminos locales y secundarios.
Cuadro 8. Valores de confiabilidad con diferentes clasificaciones
funcionales
Clasificación funcional Nivel recomendados por AASTHO
para carreteras
Interestatal o autopista 80 – 99,9
Red principal o federal 75 – 95
Red secundaria o estatal 75 – 95
Red rural o local 50 – 80
Fuente: Guía AASHTO para diseño de carreteras.
Por ser la vialidad en estudio una red vial urbana por lo tanto se toma
la relación entre 50 – 80, por lo tanto para efectos de diseño tomamos la
menor confiabilidad R= 50%.
Índice de Servicialidad (∆PSI).
La servicialidad es la condición de un pavimento para proveer un
manejo seguro y confortable a los usuarios en un determinado momento. La
mejor forma de evaluarla es a través del índice de servicio presente el cual
varía desde 0 hasta 5. La filosofía básica del diseño es el concepto del
comportamiento y capacidad de servicio, el cual proporciona un medio para
diseñar un pavimento con base en un volumen especifico de transito total, y
con un nivel mínimo de servicialidad deseado, al final del periodo de
diseño.Se sugiere que el criterio para definir el índice de servicio terminal o
mínimo de rechazo esté en función de la aceptación de los usuarios de la
carretera. El cambio o pérdida en la calidad de servicio que la carretera
proporciona al usuario, se define en el método con la siguiente ecuación:
∆PSI= Po – Pt
Po= Índice de servicio inicial (4,5 para pavimentos rígidos y 4,2 para
flexibles). Cada entidad podrá elegir un valor apropiado para sus
condiciones, por lo tanto, en Venezuela debido al exceso de cargas que no
se pueden controlar, está entre 3,80 y 4,00.
Pt= Es el índice más bajo que pueda tolerarse antes de realizar una medida
de rehabilitación. Se define como el índice de servicio terminal, para el cual
AASHTO maneja en su versión1993 valores de 3,0; 2,5 y 2,0, recomendando
2,5 o 3,0 para caminos principales y 2,0 para secundarios, siendo este último
el correspondiente a la vía del sector Brisas del Este.
Calculo del Numero Estructural (SN).
El SN es un número abstracto que expresa la resistencia estructural
de un pavimento requerido, para una combinación dada del soporte del suelo
(Mr), del tránsito total (W18), de la servicialidad terminal y de las condiciones
ambientales. Para el diseño del pavimento flexible se deben tener los datos
para identificar el número estructural, donde este se obtiene mediante un
tanteo simultáneo para verificar que:
W18REE ≥ 1 tomando una tolerancia de 1 a 1,20
Tomando en consideración esta base teórica que inculca el método
AASTHO podemos resumir de manera técnica y estratégica lo siguiente:
W18REE ≥ 1 despejando W18 ≥ REE
W18 = REE
De esta manera podemos introducir directamente el valor de las
repeticiones de los ejes equivalentes calculados anteriormente usando el
programa de la ecuación AASTHO (1993), desarrollado por el Ingeniero Civil
Manizales en el año 2004, para que arroje de forma definitiva y exacta el
numero estructural por cada escalón de la superestructura multicapa sin
necesidad de realizar tanteos alternativos y de esta manera conservar la
pureza logística del diseño.
Números Estructurales de las Capas del Pavimento.
SN de la Base.
El número estructural de la capa base se calcula con el módulo
resilente de la base:
SN de la Base.
Este número estructural se calcula consecutivamente con el módulo
resilente de la sub-base, quedando evidencia de esto en la siguiente
demostración:
SN de la sub-base.
El dato obtenido es de SNSB= 1,11
Luego se procede a calcular de igual manera el número estructural para el
suelo de fundación o sub-rasante.
SN de la sub-rasante.
Al igual que los demás números estructurales, el de la sub-rasante se
obtiene introduciendo el valor del módulo resilente correspondiente obtenido
del mismo suelo de fundación, como se puede notar:
El valor que se obtuvo es de SNSR= 2,31
Así de esta manera, se puede proceder a realizar los cálculos de los
espesores de las capas del pavimento propuesto en la investigación.
Calculo de Espesores de las Capas del Pavimento.
Luego de obtener el número estructural SN para la sección estructural
del pavimento, utilizando la ecuación general básica de diseño, donde se
involucraron los parámetros anteriormente descritos(tránsito, R, So, MR ,
ΔPSI ), se requiere ahora determinar una sección multicapa que en conjunto
provea de suficiente capacidad de soporte equivalente al número estructural
de diseño original. La siguiente ecuación puede utilizarse para obtener los
espesores de cada capa, para la superficie de rodamiento o carpeta, base y
sub-base, haciéndose notar que el actual método de AASHTO, versión 1993,
involucra coeficientes de drenaje particulares para la base y sub-base. Para
el cálculo de los espesores de las capas el método AASTHO propone la
siguiente ecuación:
SN = a1D1m1 + a2D2m2 + a3D3m3
Dónde:
a1, a2 y a3 = Son coeficientes estructurales de capa representativos de
carpeta asfáltica, base y sub-base respectivamente.
D1, D2 y D3 = son los espesores de la carpeta asfáltica, base y sub-base
respectivamente, en pulgadas.
m1, m2 y m3 = son los coeficientes de drenaje para la carpeta asfáltica,
base y sub-base, respectivamente.
Empezaremos a determinar cada variable de la ecuación para poder
introducirlos en la misma.
Coeficiente estructural de la carpeta asfáltica.
Se determina a través de la Estabilidad Marshall en libras, la cual se
obtiene mediante el ensayo de la estabilidad Marshall de la mezcla asfáltica,
tomando en consideración distintas propiedades de la misma. La estabilidad
es una de las propiedades más importantes que debe buscarse en una
mezcla asfáltica, ya que de ella dependerá en gran parte el que la mezcla
que se diseñe logre un comportamiento adecuado en obra, garantizando una
mezcla que no se deforme o desplace ante las cargas pesadas, y que sea
resistente ante el efecto de la repetición de cargas (REE o Wt18) a la cual un
pavimento se ve sometido durante su vida deservicio. En vista de no poseer
con los recursos necesarios para realizar los ensayos de la Estabilidad
Marshall, el cuadro 9 resume los criterios de la Norma INVEAS 2002 en
cuanto a las propiedades que debe cumplir una mezcla asfáltica densa:
Cuadro 9. Propiedades Marshall Exigidas para el Diseño de Mezclas en
Laboratorio
Fuente: Norma INVEAS 2002
En vista de esto, para efectos de diseño se toma un valor mínimo
exigido de estabilidad Marshall para transito bajo de 1600. Con este valor se
consigue el coeficiente a1 interceptado en el nomograma proporcionado por
el método AASTHO para estimar el coeficiente estructural de la carpeta
asfáltica de la siguiente manera:
Grafico 10. Coeficiente Estructural de la carpeta asfáltica.
Fuente: AASTHO 93
Se observa que el coeficiente a1 equivale aproximadamente a 0,40.
Coeficiente Estructural de la Capa Base.
Este coeficiente se determina por medio de la capacidad de soporte
de la base (CBRBS) y para conseguir el valor del coeficiente debemos utilizar
el grafico que se presenta:
Grafico 11. Coeficiente Estructural de la Capa Base
Fuente: AASTHO 93
Para un CBR de 80% se obtiene aproximadamente un valor de
coeficiente a2 de 0,12.
Coeficiente Estructural de la Capa Sub-base (A3).
Se determina mediante la capacidad de soporte de la sub-
base(CBRSB), impuesta para este diseño y para ello se utiliza el siguiente
gráfico:
Grafico 12. Coeficiente Estructural de la Capa Sub-base (A3).
Fuente: AASTHO 93
Para un CBR de 30% se obtiene aproximadamente un valor de
coeficiente a3 de 0,10.
Coeficiente de Drenaje (m).
Para la obtención de los coeficientes de drenaje, m2 y m3,
correspondientes a las capas de base y sub-base respectivamente, el
método actual de AASHTO se basa en la capacidad del drenaje para
remover la humedad interna del pavimento, por lo que se refiere a un valor
“m” de acuerdo a la calidad del drenaje y el tiempo en el año durante el cual
se espera que el pavimento este normalmente expuesto a niveles de
humedad cercanos a la saturación. Estos factores se determinan según la
zona climática, Calidad del drenaje del material usado en la base y/o Sub-
base y el porcentaje del tiempo con la estructura próxima a la saturación.
Para determinar el coeficiente “m” se debe manejar la siguiente información:
Grafico 13. Zonas Climáticas de Venezuela
De acuerdo a este gráfico, Portuguesa se encuentra en el punto VI y
esto se traduce en lo siguiente:
Cuadro 13. Relaciones de Clima en Venezuela
Zona
climática
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Meses de
condición
seca
2 6 3 4 6 5,5 6 7 10 7 5 12
Meses de
cond.
Húmeda
2 4 3 4 2 3 3 3 1,5 4 5 0
Meses de
cond.
Saturada
8 2 6 4 4 3,5 3 2 0,5 1 2 0
Fuente: Grupo#7. Maria González, Anabel Betancourt, Mariana Jiménez y
Wilmary Torrealba.
Como se puede notar la zona VI del mapa en función del clima se
encuentra en el nivel de porcentaje de tiempo mayor al 25%, por lo tanto
tomamos el valor de la calidad del drenaje regular de m= 0,80 para base y
sub-base, puesto que la carpeta obtiene el 100% de la calidad del drenaje
que equivale a 1.
Para calcular los espesores de las capas del pavimento el método
AASTHO asemeja la estructura en una posición superpuesta desde la
primera capa hasta la última, usando el valor abstracto del número
estructural de cada capa. Para ello se recopilaron en orden los resultados
obtenidos en el siguiente cuadro:
Cuadro 14. Datos para el Diseño de Pavimento
NOMBRE NOMENCLATURA VALOR
Numero Estructural de la Base SNBS 1,45
Numero Estructural de la Sub-base SNSB 1,11
Numero Estructural de la Sub-rasante SNSR 2,31
Coeficiente Estructural de la Carpeta
Asfáltica a1 0,40
Coeficiente Estructural de la Base a2 0,12
Coeficiente Estructural de la Sub-base a3 0,10
Coeficiente de Drenaje de la Carpeta
Asfáltica M1 1,0
Coeficiente de Drenaje de la Base M2 0,80
Coeficiente de Drenaje de la Sub-base M3 0,80
Fuente: Grupo#7. Maria González, Anabel Betancourt, Mariana Jiménez y
Wilmary Torrealba.
Espesor de la Carpeta Asfáltica
Se calcula con el número estructural de la base de la siguiente
manera:
SNBS= a1 × m1 × D1
D1= 1,450 ,40×1= 3,63 in × 2, 54 = 9.22 cm ≈
Ahora recalculamos el número estructural de la base y tenemos:
D1=9
2,54= 3,54 in
SNBS*= 0,40 × 1,0 ×3.54 = 1,42
Espesor de la Base
Se calcula con el número estructural de la sub-base:
SNSB= SNBS* + a2 × m2 × D2
D2= 1.42 –1.110 ,12×0 ,80 = 3.23 in × 2,54 cm = 8,20 cm ≈
Luego calculamos el nuevo número estructural para la sub-base para
equilibrar la ecuación:
D2= 8cm2,54 = 3.15 in
SNSB*= 1.42 + 0.12 × 0.80 × 3.60 = 1, 40
9 cm
8cm
SNSB*=1.40 – 1.42 = 0.02
Espesor de la Sub-base
Se calcula tomando el número estructural de la sub-rasante o suelo de
fundación, de la siguiente manera:
SNSR= SNBS* + SNSB * + a3 × m3 × D3
D3 =2,31−1,10−0,020 ,10×0 ,80 = 14,88 in × 2,54 = 37,80cm ≈
De esta manera hemos obtenido el diseño de los espesores del
pavimento que se pueden apreciar en la siguiente gráfica:
SUB-RASANTE
38cm
Carpeta Asfáltica = 9 cm
Base = 8 cm
Sub-Base= 38 cm
5.2 Cómputos Métricos
1) C.100200101. Excavación para banqueos en cualquier tipo de material,
con empleo de tractores. (M3)
Largo (m) Ancho (m) Espesor (m) Total (m3)
200 6.10 0.30 366
2) C.11.02.004.00. Construcción de base de granzón natural (M3)
Largo (m) Ancho (m) Espesor (m) Total (m3)
200 9 0.36 648
3) C.110400501. Construcción de base de grava estabilizada, con material
integral, de cm. (M3)
Largo (m) Ancho (m) Espesor (m) Total (m3)
200 6.10 0.08 97.60
4) C.120100100. Imprimación asfáltica empleando material asfaltico tipo xxx.
Incluyendo los materiales. (M2)
Largo (m) Ancho (m) Total (m2)
200 6.10 1220
5) C.123000101. Suministro en boca de planta de mezcla asfáltica tipo xxx,
incluyendo el transporte de los agregados. (Ton)
Largo (m) Ancho (m) Espesor (m) Ton. Total (Ton)
200 6.10 0.08 2.33 227.41
6) C.123030001. Colocación de mezcla asfáltica en caliente tipo xxx,
suministrada en boca de planta, sin incluir el suministro ni el transporte de la
mezcla asfáltica. (Ton)
Largo (m) Ancho (m) Espesor (m) Ton. Total (Ton)
200 6.10 0.08 2.33 227.41
7) C.02.82.001.01. Transporte de maquinaria pesada para movimiento de
tierra, bases, asfalto, preparación del sitio, drenajes, con peso de 10 a 30ton.
Por máquina. Se pagara un viaje de ida y de regreso por máquina y no se
reconocerá cuando una maquina se sustituye por otra. (Viaje)
Tipo de Maquina
Peso (Ton) Dist. (Km)
PatrolVibroBallenaFinesherVibro Neumatico
BarredoraPayloader
Por tal motivo son 7 viajes. 8) C.118201302. Transporte urbano de materiales para la construcción de
sub-bases y/o bases. (m3/km).
Material (m3) Distancia (km) Total (m3/km)
576 + 97.6 0.40 615,04
5.3 Presupuesto
5.4 Análisis de precios
Anexos
Ministerio de Transporte y ComunicacionesDirección General Sectorial de Transporte TerrestreOficina de Planificación de Transporte TerrestreDirección de Estadística e InformáticaCONTEOS DE TRANSITO EN LA URBANIZACIÓN LA GRACIANERA GUANARE EDO PORTUGUESAUBICACIÓN: AVENIDA PRINCIPAL LOS AGRICULTORESESTACION: 01 SENTIDO: O-E CANALES: 2
Fecha23/08/201
524/08/201
525/08/201
526/08/201
527/08/201
528/08/201
529/08/201
5
Día Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Sábado DomingoPromedi
o DesviaciónHora
12-1 am 0 0 0 0 0 0 0 0 01-2 am 0 0 0 0 0 0 0 0 02-3 am 0 0 0 0 0 0 0 0 03-4 am 0 0 0 0 0 0 0 0 04-5 am 0 0 0 0 0 0 0 0 05-6 am 0 0 0 0 0 0 0 0 06-7 m 0 0 0 0 0 0 0 0 07-8 m 18 10 8 12 10 7 12 11 3
8-9 am 14 10 14 18 50 19 6 19 139-10 am 22 13 9 9 12 8 21 13 5
10-11 am 19 12 10 10 12 10 10 12 311-12 am 24 9 13 14 19 19 11 16 512-1 pm 13 18 10 20 21 50 13 21 131-2 pm 9 11 23 11 5 19 12 13 6
2-3 pm 12 10 14 13 10 12 8 11 23-4 pm 15 20 17 11 8 14 7 13 44- 5 pm 11 19 9 16 11 19 3 13 55-6 pm 17 12 15 20 20 28 14 18 56-7 pm 25 8 20 9 7 9 4 12 77-8 pm 10 13 10 14 9 6 6 10 38- 9 pm 0 0 0 0 0 0 0 0 09-10 pm 0 0 0 0 0 0 0 0 0
10-11 pm 0 0 0 0 0 0 0 0 011- 12 pm 0 0 0 0 0 0 0 0 0
PDT 209 165 172 177 194 220 127 181PDT PROMEDIO
VH MAX 25 20 23 20 50 50 21VH PROMEDIO 9 7 7 7 8 9 5PDT 12H AM 97 54 54 63 103 63 60 71 PROMEDIOMAX VH am 24 13 14 18 50 19 21MAX VH pm 25 20 23 20 20 28 14
Nota: no incluye motos
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CONTEO DE VEHICULOS CLASIFICADO EN PERIODOS DE 15 MINUTOS
HORA AUTOS TAXIS BUSCARGA (EJES)
1 2 3
7 - 8 am 7 2 2 4,74 14,78 08 - 9 am 8 5 6 18,96 59,12 89 - 10 am 6 5 2 4,74 14,78 010 - 11 am 7 3 2 4,74 14,78 011 - 12 am 6 3 7 23,7 73,9 012 - 1 pm 10 8 3 4,74 14,78 61 - 2 pm 5 3 5 14,22 44,34 02 - 3 pm 4 3 4 9,48 29,56 03 - 4 pm 7 3 3 9,48 29,56 04 - 5 pm 8 3 2 4,74 14,78 05 - 6 pm 9 6 3 4,74 14,78 06 - 7 pm 4 5 3 4,74 14,78 07 - 8 pm 6 2 2 9,48 29,56 0
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Recomendaciones.
Tomar en Cuenta el tránsito vehicular Futuro para el cálculo de la vialidad y así poder evitar
fallas futuras en la estructura de la misma.
Tener en cuenta la topografía, ya que de ella depende el diseño de la estructura.
Tomar en Cuentas Las Normativas Covenin y el Método AASHTO para vialidad.
Tomar en Cuenta el drenaje del terreno ya que este va ser fundamental en la vida útil del
pavimento.