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CALCULO FINAL DEL DISEÑO DE PAV. RIGIDO PSJ. KEROS.xls

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FINAL DEL DISEÑO DE PAV

RIGIDO PSJ

Description

DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDO METODO (AASHTO-93) Para un periodo de diseño de 10 años Descripción

Símbolo FR

Standart Normal Desviate

Standart Desviation

Serviciabilidad Inicial

Serviciabilidad Final ESAL

DATO DATO

Coeficiente de Drenaje

Nivel de confiabilidad

Pérdida de serviciabilidad ∆PSI

Factor de transferencia de carga (J)

TRAFICO MEDIO

Cálculo del módulo de reacción de la subrasante (Mejoramiento de la Sub Rasante con CBR>=30%) K Usando el Abaco 3

Módulo de elasticidad del concreto

Ec =57000∗√ f ' c

S 'C=8−10∗√ f ' c

Módulo de rotura del concreto

DATO 210

1148E+06

Determinación del espesor de losa requerido Utilizando la siguiente ecuacion para la solucion del nomograma de diseño

Δ PSI 4

75 −1

06 + + ( 4

42 1+ 215

63∗J D'0

25 log 10

589 = 6

Ingresar Valor Cuando se cumple la igualdad (OK

cm (Espesor de la Losa de Concreto Teórico) cm (Espesor de la Losa de Concreto Propuesto) cm (Espesor de la Sub Base)

(AASHTO-93)

Kg/cm2 psi psi

S ' c∗Cd ( D'0

75 −1

132 ) 18

63∗J D'0

e Concreto Teórico) e Concreto Propuesto)

DISEÑO DEL PAVIMENTO Distrito :

Mantaro

Provincia:

Departamento: Junín Región : Junín Datos: Tasa de crecimiento del tráfico (%) 3

Eje Simple Delantero

Tipo de Vehiculo

Eje Simple Posterior #1

Bus 2 Ejes

Bus 3 Ejes

Camión 2 Ejes

Camión 3 Ejes (tandem)

Serviciabilidad Inicial

Serviciabilidad Final

MATERIALES COMPONENTES CBR Sub rasante

5-18-14

Módulo de Elasticidad concreto asfáltico CBR Base

CBR Sub base

280 kg/cm2

DRENAJE Bueno

COSTOS Base Granular

Sub Base Granular

Carpeta Asfáltica

Concreto f'c=280 kg/cm2

Mantenimiento Anual Pav

Peso Peso

Eje Tandem

Eje Tridem

Peso 9 15

DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE METODO (AASHTO) Paso Nº-01 Análisis del Tráfico,

cálculo del ESAL Factor de Equivalencia por Eje (ESALF) Fómula simplificada AASHTO » Simple de Rueda Simple

» Simple de Rueda Doble

» Tandem

(P/15)^4

» Tridem

(P/23)^4

ESAL= IMD∗ESALF∗D∗L∗( G )( Y )∗365

IMD: Índice medio diario D: Factor de distribucion direccional (solo una direccion) D'= 0

r : Tasa de Crecimiento vehicular y : Periodo de diseño

VEHICULO

Para 10 años

Para 15 años

Para 20

T2S2 2S2

T2S2 2S3

T3S2 3S2

T3S3 3S3

C2-R2 2T2

C3-R2 3T2

C3-R3 3T3

Resumen: ESAL de diseño: ESAL10años=

ESAL15años=

ESAL20años=

Para un periodo de diseño de 10 años Descripción

Símbolo

Valor 90%

Standart Normal Desviate

Desviación Estandar

Serviciabilidad inicial

Serviciabilidad final

Nivel de confiabilidad

Paso Nº-02 Cálculo del Módulo de Resilencia (Mr) Para: CBR

Análisis Económico: Costo vs NS

Se construye un cuadro resumen,

en el cual se presentan varios tanteos de espesores de capa,

con la finalidad de escoger la alternativa mas económica

Primera Alternativa Espesor Costo (S/

Segunda Alternativa Espesor Costo (S/

Tercera Alternativa Espesor Costo (S/

Carpeta

Sub Base

Total =

Cuarta Alternativa Espesor Costo (S/

Total =

Quinta Alternativa Espesor Costo (S/

Total =

Sexta Alternativa Espesor Costo (S/

Carpeta

Sub Base

Total =

Total =

Total =

Para un periodo de diseño de 20 años ∆PSI

Cálculo del Número Estructural del Pavimento Para realizar este cálculo se utiliza el Módulo de Resiliencia de la sub rasante Datos R

Ingresar valores de SN para el tanteo hasta que se cumpla la igualdad

Cálculo de los espesores de cada capa Coeficiente Estructural Carpeta a1= 0

Drenaje 1

00 m2= 0

90 m3= 0

Base a2= 0

Usando Espesores Mínimos Carpeta = Base =

Espesor de capa (pulgadas) D1= 4

00 D2= 6

00 D3= 36

Análisis Económico: Costo vs NS

Se construye un cuadro resumen,

en el cual se presentan varios tanteos de espesores de capa,

con la finalidad de escoger la alternativa mas económica

Primera Alternativa Capa Carpeta Base Sub Base

Espesor (pulg) 4 6 36

0 Total =

Costo (S/

Cuarta Alternativa Capa Carpeta Base Sub Base

Espesor (pulg) 5 12 25

5 Total =

Costo (S/

Segunda Alternativa Espesor Costo (S/

Tercera Alternativa Espesor Costo (S/

CUADRO RESUMEN DE LAS ALTERNATIVAS MAS ECONÓMICAS PAVIMENTO FLEXIBLE (Diseños Optimos Método Aashto)

Capa Carpeta Base Sub Base

Periodos de Diseño 10 Años 15 Años 20 Años 3

En el cuadro anterior se muestran los espesores de diseño del pavimento flexiblepara los tres perio de diseño,

es importante mensionar que en el análisis comparativo con respecto al diseño siempre es mas económico el de espesores mínimos para base y carpeta,

y un gran espesor de sub base,

esto debido a que l'base no es muy exigente en cuanto a los materiales y sus propiedades que lo conforman como su CBR de di

Es importante mensionar que en el diseño del pavimento se observa que la Sub Base posee un gran espesor debido a que el tráfico de diseño ESAL es bastante elevado y por otro lado el CBR del terreno de fundación rasante) es muy bajo y como consecuencia el Módulo deResiliencia de la sub base tiene un valor bajo (5850 lo cual trae como consecuencia que para poder cumplir con el Número Estrutural (NS) que se requiere para el pavimento soporte el ESAL de diseño se necesitan grandes espesores de las capas que conforman el pavimento

En la elección de la alternativa de diseño mas adecuada,

no siempre resulta ser la mejor la mas económica,

que para hacer un análisis mas completo se necesita tener en cuenta todos los parametros que intervienen n en el diseño sino tambien en el proceso constructivo del pavimento,

es por esta razon que se tomo como el optimo al que resulto el mas economico desde el punto de vista solo de materiales y mantenimiento,

ya que cuenta con mas datos para hacer un analisis mas completo

Lo cual quiere decir que tambien es importante en cuenta los demas diseños de espesores del pavimento,

aunque teoricamente no sean los mas economicos que podrian ser modificados al intervenir otros parametros,

tales como: clima disponibilidad de materiales,

Para 20 años ESAL 1

99E+05 0

00E+00 3

31E+05 0

para un CBR 100% para un CBR 40%

Δ PSI 4

07 1094 0

: Pérdida de serviciabilidad ráfico en Ejes Equivalentes

Carpeta a1,D1

AS PAVIMENTO FLEXIBLE

o flexiblepara los tres periodos

to al diseño siempre es mas e sub base,

esto debido a que la sub conforman como su CBR de diseño

ub Base posee un gran espesor,

esto CBR del terreno de fundación (sub base tiene un valor bajo (5850 psi),

ural (NS) que se requiere para que s'capas que conforman el

er la mejor la mas económica,

ya parametros que intervienen no solo ta razon que se tomo como el diseño riales y mantenimiento,

ya que no se cir que tambien es importante tener e no sean los mas economicos,

ya a disponibilidad de materiales,

CALCULO DEL TRAFICO DE DISEÑO EAL CON EL METODO DEL INSTITUTO DEL ASFALTO Factor Camion: Es el numero de aplicaciones equivalentes a una carga por eje simple de 80 Kn (18000 lb),

en una pasada de un vehiculo dado Factor de Equivalencia de Carga: Es el numero de aplicaciones equivalentes a una carga por eje simple de 80 Kn (18000 lb),

Numero de Vehiculos: Es el numero total de vehiculos considerados

Tipo de Vehiculo B2 B3 C2 C3 C4 T2S2 2S2 T2S2 2S3 T3S2 3S2 T3S3 3S3 C2-R2 2T2 C3-R2 3T2 C3-R3 3T3

Eje Simple Delantero Peso (tn) 7

Eje Simple Posterior #1 #2 #3 Peso 11

Eje Tandem #1 #2 Peso

Eje Tridem

Tasas de crecimiento del tráfico (%) Buses 3 Camiones 3 Periodo de diseño

20 años

Eje Simple Posterior #1 #2 #3

r : Tasa de Crecimiento vehicular y : Periodo de diseño

Eje Tandem #1 #2

Eje Simple Delantero

Factor de Equivalencia de Carga 16

Eje Tridem

Factor Camion 16

r : Tasa de Crecimiento vehicular

(G)(Y) 26

04E+03 0

00E+00 6

73E+03 0

00E+00 0

00E+00 0

00E+00 0

00E+00 0

00E+00 0

00E+00 0

00E+00 0

00E+00 0

00E+00 1

DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE MÉTODO DEL INSTITUO DEL ASFALTO Cálculo para un periodo de diseño de 10 años Datos: Parametros Módulo de Resiliencia de la Sub Rasante

Granular

COSTO S/

Carpeta Asfáltica Base Granular Sub Base Granular

Tabla NºVI-3 Espesor minimo sobre una base granular Tráfico EAL 104 o menos Entre 10 y 10 4

10 a mas 6

Espesor mínimo de C° Asfaltico

Condición del Tráfico

Zonas de parqueo y caminos rurales de bajo volumen

75mm(3")

Trafico mediano de camiones

100mm(4")

Trafico alto de camiones

Cálculo para un periodo de diseño de 10 años Alternativa

Carta de Diseño

Espesor Total (pulg)

Espesor de Cº Asfº (pulg)

Espesor base granular (pulg)

Costo Total (S/

Cálculo para un periodo de diseño de 15 años ESAL =

Alternativa

Carta de Diseño

Espesor Total (pulg)

Espesor de Cº Asfº (pulg)

Espesor base granular (pulg)

Costo Total (S/

Cálculo para un periodo de diseño de 20 años ESAL =

Alternativa

Carta de Diseño

Espesor Total (pulg)

Espesor de Cº Asfº (pulg)

Espesor base granular (pulg)

Costo Total (S/

CUADRO RESUMEN DE LAS ALTERNATIVAS MAS ECONÓMICAS PAVIMENTO FLEXIBLE (Diseños Optimos Método del Instituto del Asfalto) Capa

Periodos de Diseño 10 Años

15 Años

20 Años

Carpeta

Base Granular

COSTO S/

185 55 40

ANALISIS DE SENSIBILIDAD Tomando el diseño óptimo del método Aashto Serviciabilidad inicial Serviciabilidad final ∆PSI

E asfalto CBR Base CBR Sub base Mr sub rasante CBR sub rasante

Con estos valores se obtiene el coeficiente estrutural de cada capa a1 = 0

38 a2 = 0

14 a3 = 0

Para un periodo de diseño de 10 años Carpeta Base Sub Base

5" 6" 30

Primera Modificacion: Primero variamos el modulo de elasticidad del concreto asfaltico,

con el fin de observar la influencia que tiene dicha variacion en el diseño del pavimento

Modulo de Elasticidad de la carpeta

Numero Estructural de carpeta

Espesor de Carpeta (pulg)

Espesor base granular (pulg)

Espesor sub base granular (pulg)

Variacion del NS de la carpeta en funcion de su modulo de elasticidad

Variacion del e spesor de la sub base debido al NS de la carpeta 32

NS carpet a

34 260000

Módulo de Elasticidad Carpeta

En los graficos se muestra el analisis de sensibilidad realizado modificando el Modulo de Elasticidad del concreto asfaltico,

el cual trae com consecuencia que mejore el coeficiente estructural de la carpeta,

adquiriendo un mayor aporte estructural de la misma,

debido a que se esta trabajando con espesores minimos para la carpeta y la base granular,

estas no sufren modificacion en su espesor

Por otro lado como la carp mejora su aporte estructural y mantiene el mismo espesor,

esto conlleva a que se requiera un menor espesor de sub base geranular,

y ocurre contrario cuando se disminuye el valor del modulo de elasticidad del concreto asfaltico

Al tener en cuenta el aspecto economico,

este no sufre mucha variacion ya que si bien se requiere de un menor espesor de sub base granula disminuyendo el costo,

el hecho de tener un concreto asfaltico de mayor modulo de elasticidad hara que incremente el costo de la misma,

y al contrario si se utiliza un concreto asfaltico de menor modulo de elasticidad

contrario cuando se disminuye el valor del modulo de elasticidad del concreto asfaltico

Al tener en cuenta el aspecto economico,

este no sufre mucha variacion ya que si bien se requiere de un menor espesor de sub base granula disminuyendo el costo,

el hecho de tener un concreto asfaltico de mayor modulo de elasticidad hara que incremente el costo de la misma,

y al contrario si se utiliza un concreto asfaltico de menor modulo de elasticidad

Segunda Modificación: Variamos el CBR de la base manteniendo constantes las propiedades de las demás capas,

con el fin de observar la influencia que tiene la variacion de este parámetro

CBR (%) de la Base Granular

Numero Estructural de la Base

Espesor de Carpeta (pulg)

Espesor base granular (pulg)

Espesor sub base granular (pulg)

80 90 100

Variación del NS de la Base en funcion de su CBR

NS Base Granular

Al igual que en los casos anteriores se está trabajando co mínimos para carpeta y base granular,

es por eso que sol el espesor de la sub base granular,

ya que debido a la dis el aporte estructural de la base se requiere de mas espeso dmas capas

CBR de Base Granular (%)

La variacion de este parámetro muestra que tan sensible resulta tener un CBR menor al 100% para la Base Granular,

se puede notar en el grafico que a menor CBR el número estructural disminuye,

disminuyendo de este modo el aporte estructural de la Base,

por lo tanto se requiere de mayor espesor de esta capa para lograr el aporte estructural requerido,

o en todo caso se requerirá de un mayor espesor de la carpeta asfáltica y de la sub base granular

Tercera Modificación: Ahora procedemos a la modificación del CBR de la sub rasante y por ende se modificará el módulo de resiliencia de la sub rasante,

debido a que este es un parámetro que modifica el número estructural

Tenemos los datos con los cuales se procedio al diseño de los espesores del pavimento,

con los cuales se obtuvieron los siguienets espesores para un periodo de diseño de 10 años Módulo de Resiliencia CBR sb rasante Número Estructural (NS)

5850 psi 3

Espesores de Diseño Carpeta Base Sub Base

MR 5850 9000 11591 13401 15087 17441

Variación del NS del Pavimento con Respecto al Mr de la Sub Rasante 5

NS del Pavimento

CBR (%) 3

5" 6" 30

50 5000

CBR (%) 3

Carpeta 3

Sub Base 30

Variación de Espesores de Capa con Respecto al Mr de la Sub Rasante

Espesores de Capa (Pulg)

MR 5850 9000 11591 13401 15087 17441

En el gráfico se puede observar la variacion que sufre la sub base a que se mejora el estado de la sub rasante,

en este caso la carpet granular no sufren modificacion en su espesor debido a que se es con espesores minimos

0 Mr=5850

Mr=9000 Mr=11591

Mr=13401

Mr=15087 Mr=17441

Variación de Espesores de Capa con Respecto al Mr de la Sub Rasante

Espesores de Capa (Pulg)

En el gráfico se puede observar la variacion que sufre la sub base a que se mejora el estado de la sub rasante,

en este caso la carpet granular no sufren modificacion en su espesor debido a que se es con espesores minimos

0 Mr=5850

Mr=9000 Mr=11591

Mr=13401

Mr=15087 Mr=17441

Al mejorar el CBR de la sub rasante,

hace que el NS requerido p capas disminuya y por ende se requiera de menores espesores pa con el NS requerido para soportar el trafico (ESAL) de diseño

Este cuadro se hace con la finalidad de encotrar la relacion que tiene el espesor de la sub base debido al cambio en el modulo de elasticidad del asfalto,

debido a que se esta trabajando con espesores mínimos es que estos no sufren modificacion en su espesor

el cual trae como de la misma,

Por otro lado como la carpeta sor de sub base geranular,

menor espesor de sub base granular incremente el costo de la misma,

menor espesor de sub base granular incremente el costo de la misma,

más capas,

sos anteriores se está trabajando con espesores y base granular,

es por eso que solo se modifica ase granular,

ya que debido a la disminución en e la base se requiere de mas espesores de las

se puede notar en ctural de la Base,

por lo tanto querirá de un mayor espesor de

especto al Mr de la Sub Rasante

ar la variacion que sufre la sub base granular debido a sub rasante,

en este caso la carpeta y la base on en su espesor debido a que se esta trabajando

ar la variacion que sufre la sub base granular debido a sub rasante,

en este caso la carpeta y la base on en su espesor debido a que se esta trabajando

hace que el NS requerido por las demas e requiera de menores espesores para que cumpla rtar el trafico (ESAL) de diseño

Costo Mantenimiento Anual/Km

Costo Inicial Pav

Flexible 2198

Rígido 3950

Flexible 42000

Rígido 3950

Costo Mantenimiento Anual/Km Pav

Flexible Pav

Rígido 42000 4800

Costo Inicial Pav

Flexible 2198

Rígido 4800

9000 8000

Colum nE

6 wwwwww

Costo Inicial más Mantenimiento Pav

Flexible 44198 86198 128198 170198 212198 254198 296198 338198 380198 422198

Rígido 8750 13550 18350 23150 27950 32750 37550 42350 47150 51950

Costo Inicial más Mantenimiento Pav

Flexible Pav

Rígido 2198 8750 2198 4800 4800 4800 4800 4800 4800 4800 4800 4800

Capa Carpeta Base Sub Base costo unitario/m3

Método Aashto Periodos de Diseño 10 Años 15 Años 20 Años 3

Método del Instituto del Asfalto Periodos de Diseño Capa 10 Años 15 Años 20 Años Carpeta 13

Colum E

Años 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1280 230400

6 pulg 0

1524 m 7

6 wwwwww

Column E