contrato de consultorÍa no. mc-915.104.10-04-2013

CALLE 22 NORTE NO. 6AN-24 OFICINA 903 EDIFICIO SANTA MÓNICA CENTRAL PBX: (2) 6602871

[email protected]

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



2


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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



3


74.docx

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



4


74.docx

APROBACIÓN DEL VOLUMEN VI-ESTUDIOS GEOTECNICOS Y DISEÑO DE LA

ESTRUCTURA DE PAVIMENTO ..................................................................... XVIII



5


74.docx

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.



6


74.docx

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.



7


74.docx

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.



1-1


74.docx

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.



1-2


74.docx

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



1-3


74.docx

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.



2-1


74.docx

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.



3-1


74.docx

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.



3-2


74.docx

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.



3-3


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.



4-1


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.



4-2


74.docx

4.5 PARÁMETROS CLIMÁTICOS PROMEDIO CALI

Cuadro 4.1 Parámetros climáticos Cali

Fuente: WIKIPEDIA



5-1


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.



5-2


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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.



6-1


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



6-2


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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%



6-3


74.docx

- Limite Líquido 65% - 67%

- Limite Plástico 37% - 38%

- Índice de Plasticidad 27% - 31%



6-4


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



6-5


74.docx

Cuadro 6.1 Material granular existente vs requisitos de agregados para

afirmados, subbases granulares y bases granulares Calle 74



6-6


74.docx

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.



6-7


74.docx

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


Templado semihúmedo

13 - 20 1.000 – 2.000 Sumergido

R3 Cálido seco 20 – 30 < 1.000


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.



6-8


74.docx

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



6-9


74.docx

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



6-10


74.docx

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.



6-11


74.docx

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.



7-1


74.docx

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.



7-2


74.docx

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



7-3


74.docx

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




7-4


74.docx

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.



7-5


74.docx

Figura 7.2 Ubicación Planta de asfalto García Ríos Constructores

Figura 7.3 Ubicación Planta de asfalto Agremezclas

GARCIA RIOS CONSTRUCTORES

PLANTA

AGREMEZCLAS



7-6


74.docx

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


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).



7-7


74.docx

Cuadro 7.4 Criterios de diseño de la mezcla asfáltica en caliente por el Método Marshall


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.



8-1


74.docx

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



8-2


74.docx

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



8-3


74.docx

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



8-4


74.docx

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



8-5


74.docx

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.



8-6


74.docx

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



9-1


74.docx

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.



9-2


74.docx

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



9-3


74.docx

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



9-4


74.docx

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.



9-5


74.docx

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



9-6


74.docx

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.



9-7


74.docx

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


cm Espesor

cm Espesor

cm Espesor

cm CARPETA ASFALTO MODIFICADO

9 9 10 10

BASE GRANULAR ESTABILIZADA

15 18 18 20


0 0 0 0

GEOTEXTIL DE SEPARACION




9-8


74.docx

Cuadro 9.10 Alternativa de Pavimento con Geomalla


cm Espesor

cm Espesor

cm Espesor

cm

CARPETA ASFALTICA MDC2 10 10 10 10

BASE GRANULAR TIPO INVIAS 27 15 15 18


16 19 19

GEOMALLA BIAXIAL




10-1


74.docx

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.



10-2


74.docx

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



10-3


74.docx

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.



10-4


74.docx

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.



10-5


74.docx

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:



10-6


74.docx

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



10-7


74.docx

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.



10-8


74.docx

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





3,21 321 24 780 15 1531 10 14000





3,21 321 28 836 15 1641 10 14000





3,21 321 30 862 17 1791 10 14000



10-9


74.docx

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


% Kg/cm2 cm Kg/cm2 cm Kg/cm2 cm Kg/cm2 3,21 321 15 631 0 0 9 47000










SUBRASANTE BASE GRANULAR BASE GRANULAR CARPETA ASFALTICA





10-10


74.docx

Cuadro 10.10 Estructura de pavimento modelada CALLE 74 – GEOMALLA

CALLE 74 - GEOMALLA A 3 AÑOS

SUBRASANTE SUBBASE GRANULAR BASE GRANULAR CARPETA ASFALTICA












SUBRASANTE BASE GRANULAR BASE GRANULAR CARPETA ASFALTICA





10-11


74.docx

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



10-12


74.docx


CALLE 74 ALTERNATIVA CON ASFALTO MODIFICADO

PERIODOS DE DISEÑO



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


CALLE 74 ALTERNATIVA CON GEOMALLA

PERIODOS DE DISEÑO



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



10-13


74.docx

fundamentales de diseño establecidos, por lo tanto el dimensionamiento de las

estructuras de pavimento flexible es adecuado.



10-14


74.docx

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)



10-15


74.docx

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:



10-16


74.docx

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



10-17


74.docx

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.



10-18


74.docx

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



10-19


74.docx

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:



10-20


74.docx

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.



I

Edición 2, Diciembre-2014 VOL VI-PAVIMENTOS CLLE 74.docx

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



II


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



III


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.



IV


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



V


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.



VI


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.



VII


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.



VIII


14 ANEXOS



IX


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


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



X


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




D4= Espesor Capa Remanente 0,00

a4= Coeficiente Capa Remanente 0,1


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




















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



CALLE 74






















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



CALLE 74






















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



CALLE 74





XI


ANEXO 3

VERIFICACION ESTRUCTURAS PROGrama DEPAV



XII


ANEXO 4

CÁLCULOS ESTRUCTURAS PAVIMENTOS RÍGIDOS



XIII


ANEXO 5

ENSAYOS DE LABORATORIO Y DISEÑO MARSHALL

PLANTAS ASFÁLTICAS



XIV


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


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



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




LCR 1,33

TRANSITO TRANSITO

1 1




TRANSITO Geomalla

1

nuevo aporte 1,47

TRANSITO TRANSITO

1 1





Geomalla


Coeficientes

estructurales

Espesor total


Nuevo espesor



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




LCR 1,33

TRANSITO TRANSITO

1 1




TRANSITO Geomalla

1

nuevo aporte 1,62

TRANSITO TRANSITO

1 1





Geomalla


Coeficientes

estructurales

Espesor total


Nuevo espesor



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




LCR 1,33

TRANSITO TRANSITO

1 1




TRANSITO Geomalla

1

nuevo aporte 1,77

TRANSITO TRANSITO

1 1





Geomalla


Coeficientes

estructurales

Espesor total


Nuevo espesor




XV


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.



XVI


ANEXO 8

PLANOS DE GEOTECNIA DE PAVIMENTOS



XVII


ANEXO 9

PLANO CON ALTERNATIVA DE PAVIMENTO RECOMENDADA



XVIII


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

T

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

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CONSULTOR :


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

contrato de consultorÍa no. mc-915.104.10-04-2013

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