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PAVIMENTOS FLEXIBLES - METODO U.N.A.Instituto Tecnologico de Apizaco Materia: Pavimentos Calculó: Ing. Nestor Manuel Rezza DiazDiseño de la seccion estructural de un camino con pavimento flexible utilizando el procedimien- to recomendado por el Instituto de Ingenieria de la UNAM.A - 1) Estudio del t...

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PAVIMENTOS FLEXIBLES - METODO U.N.A.M. Instituto Tecnologico de Apizaco Materia: Pavimentos Calculó: Ing. Nestor Manuel Rezza Diaz Diseño de la seccion estructural de un camino con pavimento flexible utilizando el procedimiento recomendado por el Instituto de Ingenieria de la UNAM. A - 1) Estudio del transito de vehiculos En este procedimiento el volumen de transito real mezclado (TPDA) se convierte a ejes equivalentes de 8.2 ton., mediante la aplicación adecuada de COEFICIENTES DE DAÑO. TIPO DE

TPDA EN DOS

NUM. VEHICULOS

VEHICULO

DIRECCIONES

CARRIL DE DISEÑO

COEFICENTE DE DISEÑO Z=0

NUM.DE EJES EQUIV. DE 8.2 TON

Z=30

Z=0

Z=30

Ap

10500

5250

0.004

0.000

21.00

0.00

B2

670

335

2.000

1.100

670.00

368.50

C2

728

364

0.880

0.442

320.32

160.89

C3

122

61

0.880

0.653

53.68

39.83

T2-S2

38

19

4.000

1.480

76.00

28.12

T3-S3

110

55

5.000

1.025

275.00

56.38

12168

6084

1416.00

653.72

TOTAL

El numero de vehiculos en el carril de diseño se basa en la siguiente tabla: Numero de carriles

Coeficiente de distribucion para el

en ambas direcciones

carril de proyecto %

2

50

4

40 - 50

6 o más

30 - 40

A - 2) Calculo de transito equivalente acumulado El transito acumulado de ejes equivalentes de 8.2 ton. Durante un periodo de diseño de n años de servicio se calcula mediante el empleo de la siguiente expresion: ƩLn = C´To Donde: ƩLn =

transito acumulado durante n años y tasa de crecimiento r, en ejes equivalentes de 8.2 ton

To = transito medio diario en el primer año de servicio para el carril de diseño en ejes equiv. De 8.2 ton C´= coeficiente de acumulacion de transito para n años de servicio y una tasa de crecimiento anual r

Ahora; utilizando la grafica IX-E.3.2, se estima el transito equivalente acumulado, que equivale a: por lo tanto: ejes equivalentes a Z= 0.00 cm =

12,036,000.00

ejes equivalentes a Z= 30.00 cm =

5,556,586.00

8,500.00

PAVIMENTOS FLEXIBLES - METODO U.N.A.M. Instituto Tecnologico de Apizaco Materia: Pavimentos Calculó: Ing. Nestor Manuel Rezza Diaz Para los ejes equivalentes de 8.2 ton a Z = 00.00 cm igual 12 036 000 se tiene un valor de log =

7.08

Para los ejes equivalentes de 8.2 ton a Z = 30.00 cm igual 5 556 586 se tiene un valor de log =

6.74

Entonces esto equivale a 10

7.08

para z = 0.00 cm (carpeta asfaltica y base)

Entonces esto equivale a 10

6.74

para z = 30.00 cm (subbase y subrasante)

Ahora; tambien es necesario calcular el valor relativo de soporte critico VRS de la sub-base y base del pavimento. Suponiendo que se hicieron muestreos en un banco de materiales y posteriormente se llevaron dichas muestras al laboratorio, tenemos:

SUB-BASE

BASE

SUBRASANTE

20.10

82.08

9.65

17.15

85.15

9.15

17.25

90.00

8.10

17.23

88.28

12.30

18.00

96.12

9.70

20.14

98.12

9.20

20.15

99.94

8.00

20.01

88.10

8.25

19.43

90.00

10.14

20.00 Suma

189.46

93.15 Suma

910.94

9.10 Suma

93.59 9.36

Media x

18.946

Media x

91.094

Media x

Desv. est.

1.36

Desv. est.

5.71

Desv. est.

1.26

Coef. Var.

0.0717

Coef. Var.

0.063

Coef. Var.

0.13

VRS cr

17.80

VRS cr

86.30

VRS cr

8.30

Obteniendo estos datos, se procede a utilizar la grafica 13-51 que sirve para proyecto de espesores de pavimentos flexibles. Para carpeta asfaltica, Z =

14.00

cm

Para base, Z =

27.00

cm

Para sub-base, Z = Para subrasante, Z =

40.00 72.00

cm cm

Por efectos del ejercicio, se supone un VRS critico de terracerias igual a 3% Observando la grafica 13-51 existe un valor a1 , para nuestro caso como se trata del diseño de una carpeta de concreto asfaltico, a1 toma el valor de 2

Los valores de a2, a3, a4, equivalen a 1 por estar estabilizados mecanicamente.

PAVIMENTOS FLEXIBLES - METODO U.N.A.M. Instituto Tecnologico de Apizaco Materia: Pavimentos Calculó: Ing. Nestor Manuel Rezza Diaz Ahora; el espesor de cada elemento se calcula de la siguiente manera: Espesor de la carpeta de concreto asfaltico Z=

14.00

a1 =

2

d1 =

7.00

Espesor de la base hidraulica Z=

27.00

a2 =

1

d2 =

20.00

Espesor de la sub-base Z=

40.00

a3 =

1

d3 =

13.00

Espesor de la subrasante Z=

72.00

a4 =

1

d4 =

32.00

Suma de espesores =

72.00 cm.

d1+d2+d3+d4

Formulas para obtener los espesores teoricos de los diferentes elementos estructurales de un pavimento flexible d1= Z / a1

d2= (Z - d1) / a2

d3= (Z - d1 - d2) / a3

d4= (Z - (d1+d2+d3)) / a4

Finalmente, la estructuracion mas recomendable puede ser la siguiente:

CARPETA ASFALTICA = 10 CM BASE HIDRAULICA = 20 CM

SUB - BASE = 15 CM SUBRASANTE = 35 CM.

Diseño de la seccion estructural de un camino con pavimento flexible utilizando el procedimiento recomendado por el Instituto de Ingenieria de la UNAM. A - 1) Estudio del transito de vehiculos En este procedimiento el volumen de transito real mezclado (TPDA) se convierte a ejes equivalentes de 8.2 ton., mediante la aplicación adecuada de COEFICIENTES DE DAÑO. TIPO DE

TPDA EN DOS

NUM. VEHICULOS

VEHICULO

DIRECCIONES

CARRIL DE DISEÑO

COEFICENTE DE DISEÑO Z=0

NUM.DE EJES EQ

Z=30

Z=0

Ap

710

355

0.004

0.000

1.42

Ac

492

246

0.536

0.023

131.86

C3

153

76.5

3.000

2.457

229.50

C4

92

46

4.000

2.456

184.00

T3-S2

83

41.5

5.000

4.747

207.50

1530

765

TOTAL

754.28

El numero de vehiculos en el carril de diseño se basa en la siguiente tabla: Numero de carriles

Coeficiente de distribucion para el

en ambas direcciones

carril de proyecto %

2

50

4

40 - 50

6 o más

30 - 40

10 años de vida util del proyecto según analisis de transito la tasa de crecimiento anual r = 3% Donde: ƩLn =

transito acumulado durante n años y tasa de crecimiento r, en ejes equivalentes de 8

To = transito medio diario en el primer año de servicio para el carril de diseño en ejes equiv. De 8.2 ton C´= coeficiente de acumulacion de transito para n años de servicio y una tasa de crecimiento anual r

Ahora; utilizando la grafica IX-E.3.2, se estima el transito equivalente acumulado, que equivale a: por lo tanto: ejes equivalentes a Z= 0.00 cm =

3,243,386.80

ejes equivalentes a Z= 30.00 cm =

2,165,458.50

para z = 0.00 cm (carpeta asfaltica y base) para z = 30.00 cm (subbase y subrasante)

CBR = VRS CR base

subbase

subrasante

terracerias

90

18

7

2

92

18.45

7.5

2

80

20

8

3

84

20

10

4

85

19

9.94

5

88

17

7.34

5.67

87

19

6

6

92

19.83

9

5.45

99

17.4

8.88

2

79

17.5

7.45

4

Ʃ=

876 87.6

X=

186.18 18.618

81.11 8.111

39.12 3.912

D. E.

6.0221812217

1.1226041154

1.3082171923

1.5921320437

CV =

0.068746361

0.0602967083

0.1612892605

0.4069867187

VRS CR =

82.54

17.68

carpeta sfaltica z=

15 cm

base z=

28 cm

subbase z=

47 cm

subrasante z=

83 cm

7.01

2.57

QUIV. DE 8.2 TON Z=30 0.00 5.66 187.96 112.98 197.00

503.60

2 ton

4300

6.51 6.34

MEZCLA ASFALTICA TIPO MARSHALL CONTENIDO MINIMO DE CONCRETO ASFALTICO

METODO TRADICIONAL : PROCEDIMIENTO BASADO EN LA DISTRIBUCION DEL TAMAÑO DE LAS PARTICULAS

SE VAN A COMBINAR DOS AGREGADOS (GRUESO - FINO) PARA CUMPLIR CON LAS ESPECIFICACIONES DE GRADUACION, ESTOS MATERIALES A Y B SON LOS SIGUIENTES:

MALLA

1"

3/4"

1/2"

3/8"

1/4"

No 4

No 10

No 20

No 40

No 60

No 100

No 200

ESPECIFICACION

100

90 100

74 100

65 100

55 81

48 70

33 48

22 34

17 25

12 20

9 16

6 16

AGREGADO A

100

100

79

63

46

38

24

15

10

8

6

5

GRAVA

AGREGADO B

100

100

100

100

98

95

82

63

46

35

25

16

ARENA

MEZCLA ASFALTICA TIPO MARSHALL 1 er Tanteo MALLAS

Para este caso la % QUE PASA

% QUE PASA

Material A

Material B

Porcentaje A

Porcentaje B

70%

30%

Curva de diseño

Limites

70-30

1"

100

3/4"

100

100

70.00

30.00

100.00

90,100

1/2"

79

100

55.30

30.00

85.30

74,100

3/8"

63

100

44.10

30.00

74.10

65,100

1/4"

46

98

32.20

29.40

61.60

55,81

No 4

38

95

26.60

28.50

55.10

48,70

No 10

24

82

16.80

24.60

41.40

33,48

No 20

15

63

10.50

24.60

35.10

22,34

No 40

10

46

7.00

13.80

20.80

17,25

No 60

8

35

5.60

10.50

16.10

12,20

No 100

6

25

4.20

7.50

11.70

9,16

No 200

5

16

3.50

4.80

8.30

6,10

2 do Tanteo MALLAS

% QUE PASA

% QUE PASA

Material A

Material B

Porcentaje A

Porcentaje B

75%

25%

Curva de diseño

Limites

70-25

1"

100

3/4"

100

100

75.00

25.00

100.00

90,100

1/2"

79

100

59.25

25.00

84.25

74,100

3/8"

63

100

47.25

25.00

72.25

65,100

1/4"

46

98

34.50

24.50

59.00

55,81

No 4

38

95

28.50

23.75

52.25

48,70

No 10

24

82

18.00

20.50

38.50

33,48

No 20

15

63

11.25

20.50

31.75

22,34

No 40

10

46

7.50

11.50

19.00

17,25

No 60

8

35

6.00

8.75

14.75

12,20

No 100

6

25

4.50

6.25

10.75

9,16

No 200

5

16

3.75

4.00

7.75

6,10

MEZCLA ASFALTICA TIPO MARSHALL a curva de diseño aceptable es la proporcion 70 - 25 como se ve: FORMULA:

DONDE: P= Porcentaje de a= Porcentaje de b= Porcentaje de c= Porcentaje de d= Coeficiente a MA Gravas y arenas de rio o materiale Gravas trituradas de baja absorcio Rocas trituradas de absorcion me Rocas trituradas de alta absorcion

por lo tanto: a=

61.50

b=

30.75

c=

7.75

d=

0.2

P=

4.78

MEZCLA ASFALTICA TIPO MARSHALL

P = 0.030 a + 0.045 b + cd

e C.A., expresado con respecto al peso del material el material retenido en la malla No 10 el material que pasa la malla No 10 y retiene la malla No 200 el material que pasa la malla No 200 sfaltico que varia con las caracteristicas del material. De acuerdo con la tabla siguiente: TERIAL

d

es redondeados de baja absorcion on dia

0.15 0.2 0.3

n

0.35

x

1.25

5.97%

MEZCLA ASFALTICA TIPO MARSHALL

INSTITUTO TECNOLOGICO DE APIZACO DPTO. DE CIENCIAS DE LA TIERRA PAVIMENTOS PERIODO: ENERO-JUNIO 2009 CATEDRATICO: ING. NESTOR MANUEL REZZA DIAZ ALUMNO________________________________________________________________ DISEÑAR APLICANDO EL METODO DE LA UNAM EL PAVIMENTO FLEXIBLE, SEGÚN LOS SIGUIENTES DATOS: TIPO DE

TPDA EN DOS

NUM. VEHICULOS

VEHICULO

DIRECCIONES

CARRIL DE DISEÑO

T2-S1

714

T2-S2

678

T3-S2

700

T2-S1-R2

800

T2-S2-R2

510

T3-S2-RA

178

COEFICENTE DE DISEÑO Z=0

TOTAL

NUMERO DE CARRILES EN AMBAS DIRECCIONES = 4 COEFICIENTE DE DISTRIBUCION PARA EL CARRIL DE DISEÑO = 40% PERIODO DE DISEÑO = 20 AÑOS VALORES PARCIALES RELATIVOS DE SOPORTE: BASE

SUB-BASE

SUBRASANTE

TERRACERIA

92

88

10

90

87

11

2

93

81

9

2

98

82

9

5

91

70

8

6

89

90

8

4

90

88

9

5

92

85

10

3

94

88

11

3

96

81

8

4

96

84

9

2

93

80

9

6

91

80

7

4

89

89

9

1

91 92

87 90

5 7

3 5

94

82

7

4

97

83

6

6

97

81

9

7

90

85

9

8

BASE Y SUB-BASE ESTABILIZADOS MECANICAMENTE UTILIZAR GRAFICA 13-51

1

Z=30

NUM.DE EJES EQUIV. DE 8.2 TON Z=0

Z=30

INSTITUTO TECNOLOGICO DE APIZACO DPTO. DE CIENCIAS DE LA TIERRA PAVIMENTOS PERIODO: ENERO-JUNIO 2009 CATEDRATICO: ING. NESTOR MANUEL REZZA DIAZ ALUMNO________________________________________________________________

CALCULAR LOS COEFICIENTES DE DAÑO PARA Z= 0,15,30 Y 60 CM DE LOS SIGUIENTES VEHICULOS: C3-R3, T2-S1-R2, T2-S2-R2. LOS VEHICULOS SE CONSIDERAN CARGADOS....