via la sirena - metrocali · 2019-07-26 · transporte masivo sitm-mio – grupo5 ubicado en la...

CONTRATO DE CONSULTORIA No MC-915.104.10.03.2013

CONSULTORÍA “CONSULTORIA PRECIO GLOBAL FIJO SIN FORMULA DE REAJUSTE,PARA LA ELABORACION DE LOS ESTUDIOS Y DISEÑOS DE

ALGUNOS ELEMENTOS DE INFRAESTRUCTURA DEL SISTEMA INTEGRADO DE TRANSPORTE MASIVO SITM-MIO – GRUPO5 UBICADO EN LA CIUDAD DE CALI ,

DEPARTAMENTO DEL VALLE EN LOS CORREDORES PRETRONCALES Y ALIMENTADORES II, SECTOR 2¨

VIA LA SIRENA

ESTUDIO GEOTECNICO Y DISEÑO DE PAVIMENTOS

SIETE LTDA.

Santiago de Cali 2015

1

TABLA DE CONTENIDO

DESCRIPCION DEL PLAN DE TRABAJO Y PLAN DE ESTUDIO .......... 1-1 1.

RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN EXISTENTE ........................................................................ 1-1 1.1

RECORRIDO INICIAL. ................................................................................................................... 1-1 1.2

INSPECCIÓN VISUAL ................................................................................................................... 1-1 1.3

EXPLORACIÓN DE CAMPO ......................................................................................................... 1-2 1.4

ENSAYOS DE LABORATORIO. .................................................................................................... 1-2 1.5

ESTUDIO DE TRÁNSITO ............................................................................................................... 1-2 1.6

ESTUDIO TOPOGRÁFICO ............................................................................................................ 1-3 1.7

DISEÑO GEOMÉTRICO................................................................................................................. 1-3 1.8

CONCATENACION DE DISCIPLINAS ........................................................................................... 1-3 1.9

EVALUACIÓN ECONÓMICA ......................................................................................................... 1-3 1.10

OBJETIVOS Y ALCANCE ........................................................................ 2-1 2.

OBJETIVO GENERAL ................................................................................................................... 2-1 2.1

OBJETIVOS ESPECIFICOS .......................................................................................................... 2-1 2.2

ALCANCE GENERAL DEL ESTUDIO ........................................................................................... 2-2 2.3

GEOLOGIA DE LA ZONA ........................................................................ 3-1 3.

GEOLOGIA SUPERFICIAL ............................................................................................................ 3-1 3.1

Zona Depósito de Piedemonte ........................................................................................ 3-1 3.1.1

EVALUACION FUNCIONAL .................................................................... 4-1 4.

VIA LA SIRENA ............................................................................................................................. 4-1 4.1

INVENTARIO OBRAS DE DRENAJE Y OBRAS DE ARTE ..................... 5-1 5.

EVALUACIÓN GEOTÉCNICA .................................................................. 6-1 6.

DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO DE CAMPO ................................................................................. 6-1 6.1

ENSAYOS DE LABORATORIO ..................................................................................................... 6-3 6.2

2

Via La Sirena ................................................................................................................... 6-3 6.2.1

DETERMINACIÓN DEL CBR DE DISEÑO .................................................................................... 6-5 6.3

Via La Sirena .................................................................................................................... 6-5 6.3.1

ESTATIGRAFIA Y NIVEL FREATICO........................................................................................... 6-5 6.4

Via La Sirena ................................................................................................................... 6-6 6.4.1

RESUMEN DE ESPESORES PARA LA VIA EN ESTUDIO ......................................................... 6-9 6.5

Resumen espesores estructura actual Via a la Sirena .................................................. 6-9 6.5.1

EVALUACION DEFLECTOMETRICA ...................................................... 7-1 7.

EVALUACIÓN DE TRÁNSITO................................................................. 8-1 8.

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................ 8-1 8.1

PERÍODO DE DISEÑO: ................................................................................................................. 8-1 8.2

TASA DE CRECIMIENTO: ............................................................................................................. 8-2 8.3

DETERMINACION DE LOS FACTORES DAÑO ............................................................................ 8-3 8.4

Vehiculos mixtos ............................................................................................................. 8-3 8.4.1

Buses del Sistema ........................................................................................................... 8-3 8.4.2

DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE EJES EQUIVALENTES DE 8.2 TONELADAS PARA 8.5

PAVIMENTO FLEXIBLE .......................................................................................................................... 8-7

Via a la Sirena................................................................................................................... 8-7 8.5.1

DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE METODO AASHTO -93 ............... 9-1 9.

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................ 9-1 9.1

PARÁMETROS DE DISEÑO .......................................................................................................... 9-2 9.2

Tránsito............................................................................................................................. 9-2 9.2.1

Pérdida de Serviciabilidad ............................................................................................... 9-3 9.2.2

Confiabilidad .................................................................................................................... 9-3 9.2.3

Caracterización de los materiales ................................................................................... 9-3 9.2.4

Subrasante ______________________________________________________________ 9-3 9.2.4.1

Subbase granular _________________________________________________________ 9-5 9.2.4.2

Base Granular ___________________________________________________________ 9-6 9.2.4.3

Capa Asfáltica ___________________________________________________________ 9-7 9.2.4.4

3

Condiciones de Drenaje .................................................................................................. 9-8 9.2.5

DETERMINACION DE ESPESORES DE LA ESTRUCTURA ........................................................ 9-9 9.3

Via a La Sirena ............................................................................................................... 9-10 9.3.1

EVALUACION ECONOMICA ................................................................. 10-1 10.

PRESUPUESTO PAVIMENTO NUEVO VIA LA SIRENA ........................................................... 10-1 10.1

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .......................................... 11-1 11.

ANEXOS. Anexo No. 1 Resultados de Laboratorio. Anexo No. 2 Ubicación de apiques para la vía. Anexo No. 3 Memoria de cálculo Alternativa con geomalla. Anexo No. 4 Programa de mantenimiento preventivo y periódico del pavimento. Anexo No. 5 Registro Fotográfico. Anexo No. 6 Plano de intervención Pavimento.

4

INDICE DE TABLAS

Tabla 4.1 Evaluación funcional Vía La Sirena ............................................................................. 4-2

Tabla 6.1 Resumen Tabla % CBR Vía a la Sirena ................................................................... 6-5

Tabla 6.2 Resumen Tabla Espesores Ingreso a la Sirena .......................................................... 6-9

Tabla 8.1 Tendencias de crecimiento .......................................................................................... 8-2

Tabla 8.2 Factores daño para diseño de pavimentos ................................................................ 8-3

Tabla 8.3. Comparación de las cargas transmitidas por eje a los pavimentos. Bus Padrón. .. 8-4

Tabla 8.4. Comparación de las cargas transmitidas por eje a los pavimentos. Bus alimentador

...................................................................................................................................................... 8-4

Tabla 8.5. Carga transmitida al pavimento más crítica por tipo de vehículo a plena capacidad. 8-

4

Tabla 8.6 Carga transmitida al pavimento por tipo de vehículo vacío ....................................... 8-5

Tabla 8.7 Factores daño para buses a máxima capacidad ........................................................ 8-6

Tabla 8.8 Factores daño para buses vacíos ............................................................................... 8-6

Tabla 8.9 Factores daño para buses a capacidad media .......................................................... 8-6

Tabla 8.10 Factores daño a utilizar para buses del Sistema S.I.T.M......................................... 8-7

Tabla 8.11 Cálculo de ejes equivalentes de 8.2 toneladas en el carril de diseño Vía a la Sirena

...................................................................................................................................................... 8-8

Tabla 8.12 Resumen Número de ejes equivalentes de 8.2 toneladas, de la Vía. .............. ¡Error! Marcador no definido.

Tabla 9.1 Resumen tránsito de diseño vía La Sirena en Ejes equivalentes .............................. 9-2

Tabla 9.2 Tabla resumen CBR de diseño corredor Pretroncal .................................................. 9-4

Tabla 9.3 Valores de CBR de diseño para la Vía La Sirena ...................................................... 9-4

Tabla 9.4 Evaluación de la calidad del drenaje según el tiempo de evacuación del agua....... 9-8

Tabla 9.5. Valores recomendados para coeficientes de drenaje mi en capas granulares ......... 9-9

Tabla 9.6 Determinación de estructura pavimento vía la Sirena Periodo 10 años .................. 9-10

Tabla 9.7 Determinación del factor de Calage según metodología de Shell ........................... 9-13

Tabla 9.8 Chequeo esfuerzos y deformaciones Vía la Sirena. ............................................... 9-14

Tabla 9.9. Espesores mínimos recomendados por la metodología de diseño AASHTO 19939-15

5

Tabla 9.10 Resumen estructuras de pavimento propuestas para construcción pavimento nuevo.

.................................................................................................................................................... 9-17

Tabla 10.1 Alternativa 1. Construcción pavimento nuevo convencional Vía La Sirena .......... 10-1

Tabla 10.2 Alternativa 2. Construcción pavimento nuevo con Geomalla Vía La Sirena ......... 10-2

Tabla 10.3 Resumen comparativo de presupuesto por m2 construcción pavimento nuevo .. 10-2

Tabla 11.1 Resumen CBR de diseño para el corredor vial Vía La Sirena ............................... 11-2

Tabla 11.2 Estructuras típica de pavimento existente para el corredor vial Vía La Sirena ..... 11-2

Tabla 11.3 Resumen tránsito de diseño en Ejes equivalentes de 8.2 toneladas para el corredor

vial Vía La Sirena, alternativa pavimento flexible. ..................................................................... 11-3

Tabla 11.4 Resumen alternativas propuestas para Estructura de Pavimento nueva vías en

afirmado ...................................................................................................................................... 11-3

Tabla 11.5 Comparativo precio por m2 construcción pavimento nuevo .................................. 11-4

6

INDICE DE FIGURAS

Figura 6.1 Ubicación de la vía para trabajo de campo ................................................................ 6-2

Figura 6.2 Curvas Límites de Atterberg Ingreso a la Sirena ...................................................... 6-3

Figura 6.3 Carta de Plasticidad Carrera Ingreso a la Sirena ....................................................... 6-4

Figura 6.4 Perfiles estratigráficos Vía la Sirena Apiques 1 a 4 ................................................. 6-6

Figura 6.5 Perfiles estratigráficos Vía la Sirena Apiques 5 a 9 ................................................. 6-6

Figura 6.6 Perfiles estratigráficos Vía la Sirena Apiques 10 a 14 ............................................. 6-7

Figura 6.7 Estructura de pavimento típica Vía a la Sirena, tramo con pavimento ..................... 6-8

Figura 6.8 Estructura de pavimento típica Vía a la Sirena, tramo destapado............................ 6-8

Figura 9.1. Abaco para la determinación del Coeficiente de Aporte Estructural de Subbase

Granulares .................................................................................................................................... 9-5

Figura 9.2 Abaco para la determinación del Coeficiente de Aporte Estructural de Base

Granulares .................................................................................................................................... 9-6

Figura 9.3 Sección transversal pavimento flexible convencional Vía la Sirena. ....................... 9-16

Figura 9.4 Sección transversal pavimento flexible con Geomalla Vía la Sirena. ...................... 9-16

Figura 11.1 Estructura de pavimento recomendada Vía la Sirena ........................................... 11-4

7

INTRODUCCION

METRO CALI S.A, mediante contrato de Consultoría No. MC-915.104.10.03.2013,

firmado con la firma SIETE LTDA, tiene establecido la elaboración de los estudios y

diseños de algunos elementos de infraestructura del sistema integrado de transporte

masivo SITM – MIO, Grupo 5, ubicado en la ciudad de Cali, departamento del Valle, en

los corredores pretroncales y alimentadores II, Sector 2 correspondientes a: Vía a La Sirena. El presente documento contiene todo lo referente a los Diseños de Pavimentos,

elaborado dentro del marco de los términos de referencia suministrados.

El presente estudio, contiene la información solicitada en el Anexo No. 8,

correspondiente a los parámetros generales de estudios y diseños para corredores

pretroncales y alimentadores.

El informe contiene a lo largo de sus capítulos, la descripción general del plan de

trabajo y plan de estudios, objetivos y alcance general, remitiéndose posteriormente a la

geología de la zona, a la evaluación funcional de los corredores, a su evaluación

geotécnica, deflectométrica, evaluación de tránsito para posteriormente conjugar todas

estas variables y plantear soluciones de rehabilitación en el tramo analizado para

terminar con una evaluación económica de las alternativas.

El diseño de pavimento para alternativas flexibles, se ha hecho con la metodología

AASHTO-93 verificada con métodos racionales.

Esperamos que este informe logre satisfacer las expectativas para el cual fue

contratado.

|

1-1

DESCRIPCION DEL PLAN DE TRABAJO Y PLAN DE ESTUDIO 1.

Para la elaboración del presente estudio, se ha requerido la coordinación de las

diferentes disciplinas que conforman el proyecto, desarrollándose en las siguientes

etapas:

RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN EXISTENTE 1.1

Se ha realizado una recopilación de información existente de los diseños de

Pretroncales del año 2008, que han servido como guía para la elaboración del presente

documento. Así mismo se ha confrontado información del proyecto actual que

desarrolla METRO CALI, para el mantenimiento de pretroncales a lo largo de los

sectores, sur, occidente, centro y oriente y que actualmente están en ejecución,

basándose principalmente en matriz de rutas del sistema de transporte masivo para el

complemento del tránsito.

RECORRIDO INICIAL. 1.2

Se hizo un recorrido inicial para el conocimiento general de todos los corredores que

forman parte del proyecto, para poder ir caracterizando inicialmente la zona desde el

punto de vista geológico para establecer posteriormente la geotecnia requerida.

INSPECCIÓN VISUAL 1.3

Conocidos los corredores, se procede a realizar una inspección visual desde el punto

de vista funcional, determinando sectores de afirmado, sectores próximos a deteriorarse

y sectores en buen estado, representándoles con color rojo, amarillo y verde

respectivamente. No obedece esta actividad a una metodología tipo Invias, por el

método Vizir, ya que el alcance se enfoca a dar soluciones con base en un presupuesto

1-2

preestablecido, y según dicha metodología, se tendrían condiciones críticas para todos

los corredores.

EXPLORACIÓN DE CAMPO 1.4 Con base en la longitud del corredor, se determinó previamente la posible ubicación de

los sondeos, elaborando mediante esquemas basados en fotografía digital (google

earth), la ubicación de los mismos, determinando los ensayos requeridos y la toma de

CBR de subrasante. Esta exploración es realizada por la firma CESCO LTDA, tanto en

el campo como en laboratorio.

ENSAYOS DE LABORATORIO. 1.5

Procesamiento de las muestras obtenidas en campo, para clasificación, gradación, y

conocimiento general de sus características físicas y mecánicas del suelo encontrado y

de los materiales que hacen parte actualmente de la estructura de pavimento.

ESTUDIO DE TRÁNSITO 1.6

Elaborado por el Especialista Fernando Delgado, quien se encargó del trabajo de

campo para conteos y procesamiento de la información para determinar los tránsitos

promedios diarios y la composición vehicular de los diferentes vehículos comerciales

para con base en ello poder determinar el número de ejes equivalentes de 8.2

toneladas para pavimento flexible.

1-3

ESTUDIO TOPOGRÁFICO 1.7

Con base en tecnologías de punta, se hace el levantamiento topográfico de todos los

corredores, tanto planimétricamente como altimétricamente, información requerida para

el diseño de rasante de la vía, la cual debe ir ajustada según la solución de pavimento

propuesta para cada corredor.

DISEÑO GEOMÉTRICO 1.8

Se establecen los abscisados de la vía, los anchos y los alineamientos tanto en planta

como en perfil, para lograr tener un abscisado concordante en las diferentes actividades

llevadas a cabo, de tal forma que se pueda referenciar los puntos de manera precisa.

CONCATENACION DE DISCIPLINAS 1.9

Con toda la información conjunta, se procede a la determinación de los espesores del

pavimento, buscando alternativas técnica y económicamente viables, pasadas en los

requerimientos de los términos de referencia.

EVALUACIÓN ECONÓMICA 1.10

Establecidas las soluciones de rehabilitación se procede a la evaluación económica de

cada una de ellas y a recomendar la más adecuada.

|

2-1

OBJETIVOS Y ALCANCE 2.

OBJETIVO GENERAL 2.1 Diseñar para la via Pretroncal que conforman el Grupo de Pretroncales, soluciones de

intervención, de tal forma que sea la alternativa que técnica y económicamente mejor

se ajuste a las condiciones del proyecto, cumpliendo con el período establecido para la

vida útil del pavimento.

OBJETIVOS ESPECIFICOS 2.2

- Evaluar las condiciones geotécnicas de la zona del proyecto del corredor vial,

para con base en ellas determinar la capacidad de soporte del suelo de

subrasante y definir la estructura de pavimento más adecuada.

- Analizar geotécnicamente el corredor, para poder establecer posibles

problemas de tipo constructivo durante el desarrollo del contrato.

- Optimizar los recursos económicos para establecer soluciones que devuelvan la

funcionalidad a la vía actual y que paralelamente corresponda a intervenciones

que aprovechen al máximo los materiales remanentes existentes en el corredor

analizado.

- Establecer soluciones acorde a las condiciones presupuestales del contrato, de

manera que sean viables de construir desde el punto de vista económico.

- Hacer las evaluaciones económicas de las alternativas evaluadas y hacer las

recomendaciones desde el punto de vista técnico-económico.

2-2

ALCANCE GENERAL DEL ESTUDIO 2.3

El alcance del presente estudio, consiste en la determinación de los espesores de

pavimento requeridos para las zonas que actualmente se encuentra en afirmado, como

es la vía a la Sirena.

El alcance se enfoca a plantear soluciones que económicamente se ajusten a los

presupuestos establecidos para la vía, basados en la evaluación geotécnica, estudios

de tránsito, condiciones geológicas de la zona, etc.

|

3-1

GEOLOGIA DE LA ZONA 3.

Dentro del estudio realizado por INGEOMINAS, por la subdirección de amenazas

geológicas y entorno ambiental, se ha establecido un estudio completo de

Micronozificación Sísmica de Santiago de Cali, y específicamente en su informe 4,

correspondiente a las Investigaciones y zonificación geológica de la Ciudad, se

establecen claramente las diferentes unidades geológicas de la ciudad.

GEOLOGIA SUPERFICIAL 3.1

Para el caso que nos compete, el proyecto se desarrolla en dos zonas diferentes. Una

zona oeste, que corresponde a la zona de la vía a la Sirena y una zona oriental.

Teniendo en cuenta el citado estudio, a continuación se describe la zona geotécnica

encontrada según el Estudio de Microzonificación Sismica de la ciudad de Cali.

Zona Depósito de Piedemonte 3.1.1

Esta zona está conformada por lo abanicos de las quebradas que se encuentran entre

los barrios Cristales hasta Meléndez, cuya característica común es que sus cuencas

son pequeñas y están conformadas por rocas sedimentarias, lo cual infiere que los

depósitos de piedemonte formados guarden cierta similitud. Esta zona presenta un

espesor aproximado de 300m al terciario y 1.0 km al basamento hacia la zona del

velódromo.

Esta zona se compone principalmente por materiales MH y CH superficialmente, donde

cerca del 15% de las muestras corresponden a suelos limo arenosos con un promedio

de 15% de grava y 33% de arena. La humedad natural se encuentra entre 20 y 50%,

con un valor representativo del 37%. El límite líquido varía entre 40 y 100% con un

valor promedio del 67%. El límite plástico se sitúa entre el 25 y 55% con valores

representativos del 40%. Los índices de plasticidad poseen una distribución normal

entre 10 y 60% con un valor promedio de 31%.

|

4-1

EVALUACION FUNCIONAL 4.

Para la realización de la evaluación funcional de este corredor, no se tomó las

metodologías existentes debido a que éstas castigan de manera significativa el estado

de un pavimento, mostrando en condiciones críticas un pavimento que pueda no

requerir una rehabilitación total sino posiblemente tan solo un refuerzo.

Dado que el alcance de las intervenciones que se propongan van a obedecer a un

presupuesto preexistente, se plantea realizar una evaluación funcional, catalogando

bajo tres colores diferentes, los tramos de vía que requieran reconstrucción o

rehabiliación, como críticos de color rojo, los que requieran una intervención parcial

como un bacheo o un refuerzo estructural por no observarse un deterioro crítico de la

estructura con color amarillo, y por último con color verde, aquellos que no requieren

ningun tipo de intervención.

Para este corredor se hizo un recorrido o inspección visual a pie, identificando las zonas

críticas tomando como unidad de medida las cuadras, proyectando una caracterización

según su condición funcional, para posteriormente mediante la evaluación de la

estructura, entrar a catalogar el tramo como crítico, medianamente crítico o no crítico.

Por cuadra se determinaron áreas de intervención según el estado funcional tal como

se indica en el siguiente cuadro.

VIA LA SIRENA 4.1

Este corredor se encuentra en un alto nivel de deterioro, prácticamente carpeta asfáltica

con desprendimiento total, quedando algunos tramos completamente en afirmado, cuyo

material no puede ser utilizado como material remanente de una solución de

intervención, ya que los niveles de las viviendas impiden subir la rasante, lo que genera

la necesidad evidente de realizar cajeo y generar una estructura de pavimento nueva.

4-2

La evaluación funcional para esta via, corresponde a un nivel de deterioro crítico, es

decir estado funcional en rojo, a todo lo largo y ancho del corredor como se indica en la

siguiente tabla.

Tabla 4.1 Evaluación funcional Vía La Sirena

ESTADOLONGITUD

(m)ANCHO (m)

AREATOTAL

(m2)

% DEL AREA

TOTAL

767 6 4602 100,0

TOTALES 4602

|

5-1

INVENTARIO OBRAS DE DRENAJE Y OBRAS DE ARTE 5.

Las diferentes vías que conforman las vías pretroncales de los corredores proyectados,

cuentan con sumideros, como obras de drenaje superficial, más no se evidenció la

presencia de filtros longitudinales en la zona de los separadores centrales.

El inventario detallado del estado, reposición o diseño de nuevas estructuras de

drenaje, se encuentran contenidas en el Informe Hidráulico del presente proyecto. Para

el caso de la Vía a la Sirena, se encontraron en total 4 alcantarillas.

|

6-1

EVALUACIÓN GEOTÉCNICA 6.

DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO DE CAMPO 6.1

Para los trabajos de campo, se efectuaron un total de trece apiques para toda la via de

la Elaboracion de los Estudios y Diseños de algunos elementos de la Infraestructura

del Sistema Integrado de Transporte Masivo SITM-MIO, cuya ubicación se muestra en

la Figura 6.1 y se tomaron en total cinco muestras para ensayo de CBR. Dichos

apiques se llevaron hasta 2.0m de profundidad.

Se buscó distribuir los apiques, de tal forma que se representara la vía para el diseño

de la estructura de pavimento.

En cada apique se recobraron de dos a tres muestras de suelo, dependiendo la

variación en la estratigrafía.

El número de perforaciones, la ubicación y la profundidad se determinaron de tal forma

que permitieran establecer de manera adecuada, la variación en el tipo de suelo. Las

muestras recobradas fueron descritas en forma visual por el geotecnólogo, quien hace

la descripción inicial de la clasificación en campo, color, cambio de humedad,

condiciones de consistencia y demás observaciones que considere convenientes para

conocer apropiadamente el suelo.

En el Anexo No. 1 correspondiente a “Resultados de Laboratorio” se presenta el

registro de campo descrito anteriormente, con los ajustes realizados según los

resultados obtenidos en el laboratorio, en el Anexo No. 2 se indica la ubicación de los

apiques para este corredor vial.

6-2

Figura 6.1 Ubicación de la vía para trabajo de campo

VIA A LA SIRENA

6-3

ENSAYOS DE LABORATORIO 6.2

Las muestras representativas obtenidas de los sondeos se las sometió en el laboratorio

a un programa de ensayos básicos que contó con pruebas de humedad natural, límites

de Atterberg para clasificación y granulometría.

Con el fin de tener una mayor claridad en el comportamiento geotécnico, se han

realizado gráficas para el corredor vial donde se indican las variaciones en los límites de

Atterberg, y humedad natural para poder predecir mejor sus características geotécnicas.

En las siguientes Figuras se indica dichas variaciones, integrando todos los

resultados, y considerando como capa de subrasante, la capa de apoyo del material

granular existente.

Via La Sirena 6.2.1

Figura 6.2 Curvas Límites de Atterberg Ingreso a la Sirena

6-4

En la figura anterior, se ha representado la variación del suelo de subrasante en lo que

corresponde a los límites Líquido, Límite Plástico, Humedad natural e Indice de

plasticidad. Se observa valores de límite líquido elevados, variabñes emtre 45 y 75%,

indicando que predominan suelos de alta plasticidad, por tener su Límite líquido

superior a 50%. Los indices de plasticidad varian entre 10 y 35%, y la humedade

natural se encuentra entre 15 y 45%. Como se analizó geológicamente esta zona

corresponde a zona de piedemonte de la cordillera, encontrándose predominantemente

suelos limosos y arcillosos.

Para un mejor entendimiento de las características del suelo de subrasante, en cuanto

a su clasificación, se presenta la carta de plasticidad, en donde se aprecia que los

suelos son predominantemente de tipo limo arcillosos MH y eventualmente ML, como

se indica en la figura 6-3.

Figura 6.3 Carta de Plasticidad Carrera Ingreso a la Sirena

Del análisis geotécnico se tiene que para la via a la Sirena, el suelo de subrasante está conformado básicamente por suelos limosos de alta compresibilidad tipo MH.

.

6-5

DETERMINACIÓN DEL CBR DE DISEÑO 6.3

Se tomaron cinco muestras inalteradas en molde de CBR las cuales se ensayaron con

humedad natural y en condiciones de saturación, luego de cuatro días de inmersión en

agua, midiéndose la expansión registrada por la muestra. Los resultados se presentan,

para determinar posteriormente el CBR de diseño.

Via La Sirena 6.3.1

Tabla 6.1 Resumen Tabla % CBR Vía a la Sirena

De acuerdo con los resultados de laboratorio en lo que corresponde a las medidas de

expansión en el molde CBR, predominan valores inferiores al 2.0%, no experando

suelos de comportamiento expansivo.

Para la vía a la Sirena, se adoptará un CBR para diseño de 2.9%

ESTATIGRAFIA Y NIVEL FREATICO 6.4

La estratigrafía de la zona es muy homogénea, indicando suelos muy blandos, de tipo

limo arcilloso, cuya representación gráfica permita visualizar de manera más clara, las

diferentes capas encontradas en todos los apiques realizados, tal como se muestra en

las siguientes figuras:

WN SAT

1 5,1 5,0 1,20-1,40 0,16

2 4,7 1,8 0,50-1,00 0,00

3 2,2 1,8 0,50-1,00 0,00

2,9CBR PROMEDIO

% EXPANSIONCBR No.% CBR

PROFUNDIDAD

6-6

Via La Sirena 6.4.1

Figura 6.4 Perfiles estratigráficos Vía la Sirena Apiques 1 a 4


6-7


La vía a la Sirena, en el primer tramo, hasta los primeros cinco apiques, se encuentra

parcialmente pavimentada, pero muy deteriorada, conformada por una capa asfáltica de

5 cms de espesor promedio, apoyada sobre un material granular de 20 cms, y una

rocamuerta de espesor promedio de 40 cm, apoyada sobre un suelo limoso de alta

compresibilidad que clasifica como MH.

En el resto del corredor, se aprecia la presencia de un material granular cuyo espesor

varía entre 30 y 120 cms, mostrando gran heterogeneidad en su espesor, con índices

de plasticidad elevados. En las siguientes figuras se esquematizan las dos estructuras

de pavimento típicas del corredor de la Sirena.

6-8

Figura 6.7 Estructura de pavimento típica Vía a la Sirena, tramo con pavimento

Figura 6.8 Estructura de pavimento típica Vía a la Sirena, tramo destapado

Nivel Freático No se encontró la presencia del nivel freático hasta 2.0 m de profundidad investigada

Carpeta asfáltica e=5.0 cms

Base granular triturada e = 20 cms

Rocamuerta e = 40 cms

Subrasante MH

Relleno contaminado e = 40 cms

Subrasante MH

6-9

RESUMEN DE ESPESORES PARA LA VIA EN ESTUDIO 6.5

En la siguiente tabla se muestra el resumen de los espesores que fueron graficados

en las figuras anteriores.

Resumen espesores estructura actual Via a la Sirena 6.5.1

Tabla 6.2 Resumen Tabla Espesores Ingreso a la Sirena

C.A. BASE TRIT. ROCA M. TOTAL GRAN SUBRASANTE

S1 5 20 40 60 MH

CBR 1 100 100 MH

S2 5 20 40 60 MH

S3 8 20 40 60 MH

S4 5 20 40 60 MH

CBR 2 80 80 MH

S5 5 20 40 60 MH

S6 20 40 60 MH

S7 80 80 MH

CBR 3 80 80 ML - CL

S8 120 120 MH

S9 30 30 MH

S10 50 50 MH

S11 80 80 SM

S12 90 90 ML

S13 5 90 90 GM

S14 5 40 40 SM

APIQUE No.ESPESORES

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7-1

EVALUACION DEFLECTOMETRICA 7.

La vía a la Sirena, no se le midió deflectometría por estar en Afirmado.

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8-1

EVALUACIÓN DE TRÁNSITO 8.

INTRODUCCIÓN 8.1

En este capítulo se realizará la estimación de la variable de tránsito como parámetro de

diseño y dimensionamiento de las estructuras de pavimento presentadas para este

proyecto. Es importante recalcar que dependiendo del método de diseño utilizado, las

solicitaciones transmitidas a las capas de los diferentes materiales que componen la

estructura del pavimento y al material de la subrasante por parte de la flota vehicular,

son expresadas ya sea en ejes equivalentes simples de rueda doble de 8.2 toneladas

de peso para el método de diseño empírico de la AASHTO versión 1993.

La información necesaria utilizada para este estudio fue suministrada por METRO CALI

S.A. en lo que respecta a las rutas del sistema, y para el otro tipo de tránsito,

correspondiente al tráfico mixto, son el resultado del estudio de Tránsito realizado por

SIETE LTDA, para este proyecto, del cual se obtuvieron los tránsitos promedios diarios,

la composición vehicular y la determinación de las tasas de crecimiento.

PERÍODO DE DISEÑO: 8.2

El período de diseño establecido dentro de los términos corresponde a 10 años para

pavimento flexible. Periodos superiores a 10 años, para pavimento flexible no es

recomendable, pues el comportamiento del asfalto a través del tiempo, muestra su

oxidación progresiva, pérdida de sus propiedades por efecto de las condiciones

climáticas y el paso repetido de los vehículos. Períodos de mayor duración es posible

diseñarlos, pero no dan garantía del buen comportamiento de la mezcla asfáltica a

través del tiempo así su espesor sea el adecuado, para estos periodos superiores a 10

años, se consideran estrategias para prolongar la vida útil del pavimento.

8-2

TASA DE CRECIMIENTO: 8.3

La tasa de crecimiento ha sido fijada en el estudio de Tránsito realizado por SIETE

LTDA, la cual fue determinada por el Especialista en Tránsito en un valor representativo

de 4.0% para toda la flota vehicular mixta. Para el caso de los buses del sistema, se

adoptó el valor sugerido por METRO CALI S.A, correspondiente a 1.1%. Lo anterior

sustentado, bajo el argumento que no se cuenta con información histórica del tránsito

actuante en la vía, por tanto se tomó como referencia una tasa de crecimiento de

acuerdo con las características de la región y las políticas macroeconómicas del país,

las cuales se indican en la siguiente tabla. Tabla 8.1 Tendencias de crecimiento

Variable Índice de Crecimiento

Crecimiento de la población 1.07%

Economía Nacional 4%

Crecimiento en la red vial del Valle 3%

Tasa de Crecimiento parque vehicular 7% Fuente Cuadro Informe de Tránsito. Siete Litda.2014

De acuerdo con los índices anteriores, se consideró descartar los extremos o sea el

crecimiento poblacional que es bajo y el crecimiento del parque vehicular que es alto,

valor este último que se considera coyuntural, debido a los tratados de libre comercio

que ha firmado el gobierno nacional y que ha producido un boom en la compra de

vehículos, pero se espera un equilibrio del mercado en el corto plazo. Por lo anterior y

considerando las expectativas del gobierno en cuanto a crecimiento económico del 4%,

se consideró que este es un valor prudente para proyectar los tránsitos actuales en las

vías Pretroncales de Cali.

8-3

DETERMINACION DE LOS FACTORES DAÑO 8.4

Vehiculos mixtos 8.4.1

Se requiere determinar el número de ejes equivalentes de 8.2 toneladas, para lo cual se

trabajará con los factores daño indicados en la Tabla 8.2, los cuales fueron obtenidos

de los pesajes realizados por el Instituto Nacional de Vías, a más de 300000 vehículos

durante el período del año 2000 a 2006, y los obtenidos en el año 1996, adoptando los

valores más críticos. En la siguiente tabla, se hace un comparativo de los factores daño

obtenidos por el INVIAS en el año 1996, en el año 2007 y el valor adoptado para el

presente proyecto.

Tabla 8.2 Factores daño para diseño de pavimentos

Buses del Sistema 8.4.2

Para los buses del sistema, también se determinó los factores daño de los buses

padrones y de los buses complementarios, por ser el tipo de vehículo esperado para las

vías objeto de este diseño.

Para el caso de los buses padrones, se hizo el análisis de las diferentes marcas que

pueden formar parte del sistema, y se escogió la carga por eje del más crítico. En la

Tabla 8.3 se indica esta situación.

VEHICULO FD INVIAS 96 FD INVIAS 07 ADOPTADO

BUS 1,00 1,00 1,00

C2P 1,01 1,14 1,14

C2G 2,72 3,44 3,44

C3-C4 3,72 4,32 4,32

C5 4,88 4,40 4,88

>C5 5,23 4,72 5,23

8-4

Tabla 8.3. Comparación de las cargas transmitidas por eje a los pavimentos. Bus Padrón.

Para el caso de los buses alimentadores, se hizo el análisis de las diferentes marcas

que pueden formar parte del sistema, y se escogió la carga por eje del más crítico. En

la Tabla 8.4 se indica esta situación.

Tabla 8.4. Comparación de las cargas transmitidas por eje a los pavimentos. Bus alimentador

En la Tabla 8.5 se presenta el resumen de los pesos por eje más críticos para los dos

tipos de buses del sistema que circularan por las vías pretroncales.

Tabla 8.5. Carga transmitida al pavimento más crítica por tipo de vehículo a plena capacidad.

Tipo de Bus Pesos por eje (Kg)

Delantero Eje 2 Eje 3

Padrón (80 pasajeros) 6657 11144 No aplica

Complementario (50 pasajeros) 2808 5831 No aplica

TIPO DE AUTOBUS CAP

NOMINAL

PESO EJE

(Kg)

CARGA EJE

DELANTERO

PESO EJE

(Kg)

CARGA EJE

TRASERO

PESO EJE

(Kg)

PESO TOTAL

(Kg)CANT PAS

M 1721 - 1722 (V) 80 Pas 2,780 5,906 Kg 2,030 10,414 Kg 16,320 16,320 94

M 1721 - 1722 (A) 80 pas 2,780 6,287 Kg 2,030 8,961 Kg 15,248 15,248 79

M O500M 80 Pas 3,080 6,206 Kg 1,890 10,274 Kg 16,480 16,480 94

VW 17210 (V) 80 Pas 3,080 6,657 Kg 1,890 8,821 Kg 15,478 15,478 80

VW 17210 (A) 80 Pas 930 4,507 Kg 3,400 10,331 Kg 14,838 14,838 80

VOLVO 7R 80 Pas 1,677 5,734 Kg 4,327 11,738 Kg 17,472 17,472 80

CHR 7,2 80 Pas 1,286 4,863 Kg 4,213 11,144 Kg 16,007 16,007 80

MB OH 1623 GNV 80 Pas 1,560 5,139 Kg 4,220 10,869 Kg 16,008 16,008 80

TIPO DE AUTOBUS CAP

NOMINAL

PESO EJE

(Kg)

CARGA EJE

DELANTERO

PESO EJE

(Kg)

CARGA EJE

TRASERO

PESO TOTAL

(Kg)CANT PAS

VOLKSWAGEN 9,150 48 PAS 1,610 2,484 Kg 940 5,831 Kg 8,315 50 PAS

NPR 48 PAS 1,245 2,307 Kg 960 5,663 Kg 7,970 50 PAS

MERCEDEZ LO-915 48 PAS 1,634 2,808 Kg 1,102 5,693 Kg 8,501 50 PAS

8-5

Con el fin de que los diseños no queden ni sobredimensionados, ni subdiseñados, se

consideraran los factores daño considerando que los buses estarán a su plena

capacidad de carga en las horas pico, y ocupados parcialmente el resto de horas que

trabaja el sistema.

En las Tablas 8.6 se indican las cargas reales transmitidas al pavimento, estando los

buses vacíos y considerando un peso por pasajero de 70 Kg, tal como lo especifica el

estudio realizado por Metro Cali, para el avalúo de las cargas.

Tabla 8.6 Carga transmitida al pavimento por tipo de vehículo vacío

Tipo de Bus Pesos por eje (Kg)

Delantero Eje 2 Eje 3

Padrón (80 pasajeros) 4977 7224 No aplica

Complementario (50 pasajeros) 1758 3.381 No aplica

Con base en los datos reportados en el cuadro anterior y en la fórmula para el Factor

Daño FD = (Po/6.6)4+(P1/8.2)4+(P2/8.2)4, teniendo en cuenta como carga de referencia

para eje sencillo 6.6 Toneladas y para eje de rueda doble 8.2 toneladas, se determinan

los factores daño a utilizar para el cálculo del número de ejes equivalentes de 8.2

toneladas.

Para fines comparativos, se presentan los factores daño calculados para los buses a

máxima capacidad, para los buses vacíos, y en una condición promedio, los cuales se

indican en la Tabla 8.7 a la tabla 8.9.

8-6

Tabla 8.7 Factores daño para buses a máxima capacidad

Tabla 8.8 Factores daño para buses vacíos

Tabla 8.9 Factores daño para buses a capacidad media

Teniendo en cuenta que durante las horas pico los buses se esperan que circulen a

máxima capacidad y en las horas valle, medianamente llenos, se calculó el factor daño

ponderado, considerando 5 horas pico y 6 horas valle, obteniéndose para diseño los

valores indicados en la Tabla 8.10.

Delantero Trasero

Padron 6,60 11,10 4,36

Complementario 2,81 5,83 0,29

FACTOR DAÑO PARA BUSES A MAXIMA CAPACIDAD

Peso por ejeF.DTIPO VEHICULO

Delantero Trasero

Padron 5,00 8,20 1,33


FACTOR DAÑO PARA BUSES VACIOS

TIPO VEHICULOPeso por eje

F.D

Delantero Trasero

Padron 5,80 9,65 2,51


FACTOR DAÑO PARA BUSES MEDIANAMENTE LLENOS

TIPO VEHICULOPeso por eje

F.D

8-7

Tabla 8.10 Factores daño a utilizar para buses del Sistema S.I.T.M

DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE EJES EQUIVALENTES DE 8.2 8.5TONELADAS PARA PAVIMENTO FLEXIBLE

El tránsito de diseño para pavimentos asfálticos nuevos y para el dimensionamiento de

refuerzos según la metodología AASHTO 1993, se cuantifica por medio del número de

ejes equivalentes de 8,2 toneladas esperados a lo largo del periodo de diseño y para el

carril de diseño.

Para la vía, basados en el estudio de tránsito, elaborado por la firma SIETE LTDA, el

cual puede consultarse para ampliar la información, se ha determinado el número de

ejes equivalentes de 8.2 toneladas, tomando como año cero el año 2015, y a partir de él

calculas las repeticiones esperadas, tal como se indica a continuación.

Via a la Sirena 8.5.1

Partiendo del estudio de tránsito, se calcula el número de ejes equivalentes de 8.2

toneladas en el carril de diseño, para periodo de 10, 7, 5 y 3 años.

Para la vía a la Sirena, se tienen dos carriles, cada uno en sentido contrario, por lo que

su factor de distribución por sentido es de 0.5, de acuerdo con la cuantificación del

tránsito. En la siguiente tabla se indica el cálculo

TIPO VEHICULO FD lleno FD medio FD Ponderado

Padron 4,36 2,51 3,52


FACTOR DAÑO PONDERADO

8-8

Tabla 8.11 Cálculo de ejes equivalentes de 8.2 toneladas en el carril de diseño Vía a la Sirena

Numero de Carriles por sentido: 1Factor de Distribución por Carril: 1Factor de Distribución por Sentido: 0,5

TOTAL

PADRONES COMPLEMENTARIOSFD 3,52 FD 0,21 FD 1,14 FD 3,44 FD 4,32 FD 4,32

TPD EJES TPD EJES TPD EJES TPD EJES TPD EJES TPD EJES

2015 1,1% 0 0 0,0% 224 8585 4,0% 69 14355 34 21345 2 1577 1 788 330 466502016 1,1% 0 0 1,1% 226 8661 4,0% 72 14980 35 21973 2 1577 1 788 336 479792017 1,1% 0 0 1,1% 228 8738 4,0% 75 15604 36 22601 2 1577 1 788 342 493082018 1,1% 0 0 1,1% 231 8853 4,0% 78 16228 37 23229 2 1577 1 788 349 506752019 1,1% 0 0 1,1% 234 8968 4,0% 81 16852 38 23856 2 1577 1 788 356 520412020 1,1% 0 0 1,1% 237 9083 4,0% 84 17476 40 25112 2 1577 1 788 364 540362021 1,1% 0 0 1,1% 240 9198 4,0% 87 18100 42 26368 2 1577 1 788 372 560312022 1,1% 0 0 1,1% 243 9313 4,0% 90 18725 44 27623 2 1577 1 788 380 580262023 1,1% 0 0 1,1% 246 9428 4,0% 94 19557 46 28879 2 1577 1 788 389 602292024 1,1% 0 0 1,1% 249 9543 4,0% 98 20389 48 30134 2 1577 1 788 398 624312025 1,1% 0 0 1,1% 252 9658 4,0% 102 21221 50 31390 2 1577 1 788 407 64634

TOTAL EJES EQUIVALENTES DE 8,2, TONELADAS EN EL CARRIL DE DISEÑO

PERIODO DE DISEÑO 10 AÑOS 6,02E+05PERIODO DE DISEÑO 7 AÑOS 3,57E+05PERIODO DE DISEÑO 5 AÑOS 2,47E+05PERIODO DE DISEÑO 3 AÑOS 1,44E+05

EJES EQUIVALENTESTASA TASA

AÑO

BUSES DEL SISTEMA CAMIONES

TPD VEH.COMTASA

C2P C2G C3 C4

|

9-1

DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE METODO AASHTO -93 9.

INTRODUCCIÓN 9.1

El pavimento de tipo flexible, disipa a través de las capas que conforman la estructura,

los esfuerzos generados por las solicitaciones de carga, de tal forma que a nivel de

subrasante ya se hayan disipado al menos en un 90%.

Debido a lo anterior, el diseño de los espesores que conformarán la estructura de

pavimento, debe ser los mínimos posibles que garanticen que los esfuerzos a los que

estarán sometidos los diferentes materiales sean inferiores a los que ellos son capaces

de resistir. Por esta razón, para lograr que la vía dure el tiempo para el cual fue

diseñada, no sólo se debe garantizar un buen diseño, sino una buena calidad de los

materiales utilizados en unión con un buen proceso constructivo.

Los términos de referencia especifican dentro de sus condiciones las siguientes

exigencias:

Para diseño de pavimentos flexibles nuevos

Periodo diseño 10 años

Confiabilidad 80%. Para los diseños la consultora determinó la utilización de un

nivel de confiabilidad del 90%, dada la incertidumbre en los ajustes a la flota del

Sistema de Transporte Masivo, y por tratarse de vías nuevas.

Desvío estándar So=0.49

Serviciabilidad Final: 2.5

Se deberán respetar los espesores mínimos de concreto asfáltico y base

granular recomendados por la guía AASHTO respectiva.

La determinación de espesores para satisfacer el número estructural requerido

debe realizarse siguiendo el criterio de que las capas granulares no tratadas

deben estar protegidas de tensiones verticales excesivas que les producirían

deformaciones permanentes.

9-2

PARÁMETROS DE DISEÑO 9.2

La Metodología de la AASHTO-1993, busca determinar el número estructural necesario

para resistir el paso de un determinado tráfico representado en un número de ejes

equivalentes simples de rueda doble de 8.2 Ton, a lo largo de un período de diseño.

El método contempla además del tránsito, la serviciabilidad, la confiabilidad del diseño,

la capacidad portante de la sub-rasante, características de los materiales, el drenaje y

los efectos ambientales asociados. El método de diseño AASHTO 1993, usa

coeficientes estructurales para evaluar la resistencia de los materiales que componen

las capas de una estructura de pavimento, los cuales se obtienen a partir de

deducciones obtenidas en las experiencias del ensayo vial AASHO.

Entre Las recomendaciones de diseño de la AASHTO, están los espesores mínimos de

la carpeta asfáltica y de la base granular, dependiendo del nivel de tránsito que

soportará la estructura en el carril de diseño y en el periodo de diseño.

Dentro de los parámetros de diseño tenidos en cuenta por la Metodología AASHTO,

pueden definirse:

Tránsito 9.2.1

Cuantificado por el Número de Ejes simples de rueda doble Equivalentes de 8.2 Ton,

que se esperan circulen a lo largo de la vida útil del proyecto, y para un carril de diseño.

En la siguiente tabla, se resumen los valores de tránsito de diseño para la alternativa de

pavimento flexible.

Tabla 9.1 Resumen tránsito de diseño vía La Sirena en Ejes equivalentes

La Sirena 6,02 x 105 6,02 x 105 3,57 x 105 3,57 x 105 2,47 x 105 2,47 x 105 1,44 x 105 1,44 x 105

Calle 72U entre Carreras 27 y 28 1.53 x 106 9.27 x 105 6.46 x 105 3.78 x 105

Calle 72U entre Carreras 28 y 28D 2.41 x 106 1.46 x 106 1.02 x 106 5.99 x 105

Carrera 27 entre Calles 121 y 123 3.15 x 106 1.95 x 106 1.37 x 106 8.12 x 105

Carrera 27 entre Calles 123 y 126 2.99x 106 1.85 x 106 1.30 x 106 7.70 x 105

Carrera 41B entre Calles 36 y 48 6.74x 106 4.16 x 106 2.93 x 106 1.73 x 106


Carrera 41B entre Calles 54 y 57 5.93x 106 3.69 x 106 2.60 x 106 1.54 x 1066.7x 106 4.2 x 106 2.90 x 106 1.70 x 106

2.41 x 106 1.46 x 106 1.02 x 106 6.0 x 105

3,0 x 106 1.90 x 106 1.34 x 106 8.1 x 105

VIA NUMERO DE EJES EQUIVALENTES 8,2 TONELADAS EN EL CARRIL DE DISEÑO10 AÑOS 7 AÑOS 5 AÑOS 3 AÑOS

9-3

Pérdida de Serviciabilidad 9.2.2

Es el cambio o pérdida en la calidad de servicio que la estructura de pavimento

proporciona al usuario, definido como la diferencia entre los índices de servicio inicial

(Po) y el índice de servicio final o terminal deseado (Pf). AASHTO recomienda el valor

de Po como 4.2 para pavimentos flexibles, mientras que Pf depende de las

características de la vía, con valores de 2.5 para vías de gran importancia y 1,8 para

carreteras de poco interés. METRO CALI S.A., exige un índice de serviciabilidad final

de 2.5, por lo tanto la pérdida del índice de serviciabilidad será ΔPSI de 1.7.

Confiabilidad 9.2.3

Significa la probabilidad de que el sistema estructural que conformará el pavimento,

cumpla su función y objetivo previsto dentro de la vida útil tomada, cumpliendo con los

requerimientos del tránsito y del medio ambiente; la confiabilidad se estima mediante la

desviación normal estándar (Zr) y el error estándar asociado (So).

Por requerimiento de los términos de referencia, la vía se diseñara con una

confiabilidad del 90% para estructura de pavimento nueva.

Para un nivel de confianza del 90%, Zr = 1.282

So = 0.49 Sin Análisis de confiabilidad en la estimación del tránsito

El nivel de confiabilidad depende de la importancia de la vía, a mayor importancia se

requiere un nivel de confiabilidad mayor. El valor del error estándar asociado se asume

en 0.44 cuando en la estimación del tránsito se consideró la confiabilidad, y 0.49

cuando no se ha considerado la confiabilidad en la estimación de dicha variable.

Caracterización de los materiales 9.2.4

Subrasante 9.2.4.1

La resistencia de la sub-rasante se cuantifica por medio del módulo resiliente, que es

cuantificado mediante pruebas tri-axiales o a través de correlaciones con el valor del

CBR; para este proyecto se estimará por medio del valor del CBR de diseño. Cuando

9-4

los suelos son de muy baja capacidad de soporte siempre es recomendable hacer un

mejoramiento del suelo de subrasante, o utilizar geosintéticos que ayuden a darle una

mejor capacidad de soporte al suelo.

A continuación se presenta el resumen de los valores de CBR de diseño obtenidos para

este corredor vial de la pretroncal a diseñar.

Tabla 9.2 Tabla resumen CBR de diseño corredor Pretroncal

Como puede observarse, la capacidad de soporte del suelo es baja un valor de 2.9%.

Para la determinación del Módulo Resiliente, se partió de las dos siguientes

correlaciones

MR = 1500 CBR para CBR inferior a 10%

Y la propuesta por la AASHTO-2002 se tiene

MR= 2555(CBR)0.64

Donde CBR en %

MR en psi.

Partiendo de estas dos correlaciones se calcularon los módulos resilientes y se obtuvo

para diseño un módulo resiliente promedio, tal como se indica en la siguiente tabla:

Tabla 9.3 Valores de CBR de diseño para la Vía La Sirena

VIACBR diseño

(%)Descripción

La Sirena 2,9 Pavimento nuevo a construir

Calle 72U entre Carreras 27 y 28D 2,2 Pavimento nuevo a construir

Calle 72U entre Carreras 28D y 27 2,6 Mejoramiento via existente

Carrera 27 entre Calles 121 y 126 2,3 Pavimento nuevo a construir

Carrera 27 entre Calles 126 y 121 1,4 Mejoramiento via existente

Carrera 41B entre Calles 57 Y 36 2,8 Mejoramiento via existente


Via a Polvorines 3,1 Pavimento nuevo a construir

Calle 84 entre Carreras 26C y Transversal 103 2,5 Carril nuevo a construir

VIACBR diseño

(%)

MR 1500

CBR (psi)

MR AASHTO-

2002 (psi)

PROMEDIO

(psi)

La Sirena 2,9 4350 5050 4700

Calle 72U entre Carreras 27 y 28D 2,2 3300 4232 3766

Calle 72U entre Carreras 28D y 27 2,6 3900 4709 4305

Carrera 27 entre Calles 121 y 126 2,3 3450 4354 3902

Carrera 27 entre Calles 126 y 121 1,4 2100 3169 2634

Carrera 41B entre Calles 57 Y 36 2,8 4200 4938 4569

Carrera 41B entre Calles 36 Y 57 2,8 4200 4938 4569

Via a Polvorines 3,1 4650 5271 4960

Calle 84 entre Carreras 26C y Transversal 103 2,5 3750 4593 4171

MODULOS RESILIENTES (psi)

9-5

Subbase granular 9.2.4.2

Para la estimación del coeficiente de aporte estructural de la subbase granular, se

tendrá en cuenta la condición mínima de CBR exigida por las especificaciones de

construcción del Instituto Nacional de Vías en su artículo INV 300 – 07, en donde se

declara que para vías con tránsito pesado el valor del CBR para este tipo de material

debe ser mayor o igual que 30%. Así, utilizando la figura siguiente que relaciona las

características mecánicas de los materiales clasificado como subbase granular con el

coeficiente de aporte estructural, se obtiene un valor de a3 de 0.11/pulg para esta clase

de material, sin embargo conociendo la similitud de las subbases granulares con las

bases granulares, y que obtienen CBRs muy superiores a 30%, se adoptará para

pavimento nuevo, un valor de coeficiente de aporte estructural de 0.12.

Es importante recalcar que las características del material para subbase granular, se

deben de regir por el cumplimiento de las especificaciones exigidas por el Instituto

Nacional de Vías, en su artículo INV 300 e INV 320.

Figura 9.1. Abaco para la determinación del Coeficiente de Aporte Estructural de Subbase

Granulares

Fuente: Guía de diseño de pavimentos AASHTO, 1993.

9-6

Base Granular 9.2.4.3

Para la estimación del coeficiente de aporte estructural de la base granular, se tendrá

en cuenta la condición mínima de CBR exigida por las especificaciones de construcción

del Instituto Nacional de Vías en su artículo INV 300 – 07, en donde se especifica que

para vías con tránsito pesado, el valor del CBR para este tipo de material debe ser

mayor o igual que 100%.

Así, utilizando la figura siguiente que relaciona las características mecánicas de los

materiales clasificados como base granular con el coeficiente de aporte estructural, se

obtiene un valor de a2 de 0.14/pulg para esta clase de material. Es importante recalcar

que las características del material para base granular, se deben regir por el

cumplimiento de las especificaciones exigidas por el Instituto Nacional de Vías –

Normas I.N.V en su artículo INV 300 e INV 330.

Figura 9.2 Abaco para la determinación del Coeficiente de Aporte Estructural de Base Granulares


9-7

El aporte estructural se obtiene al igual que la subrasante, por medio de los módulos

resilientes, a través de pruebas tri-axiales dinámicas, o por medio de correlaciones con

ensayos como el CBR.

Para el caso de la base granular, el aporte estructural, se obtiene usando los

nomogramas de la AASHTO, por medio del valor mínimo de resistencia recomendado

por las especificaciones del INVIAS, que corresponde a un valor de CBR de 80%. Para

los diseños se parte de un CBR de 100%, obteniendo un coeficiente estructural de 0.14

aproximadamente.

Para la sub-base granular, el aporte estructural se obtiene en forma similar a la base

granular, mediante el uso de los nomogramas de la AASHTO, por medio del valor

mínimo de resistencia recomendado por las especificaciones del INVIAS, que

corresponde a un valor de CBR de 20%. Para este proyecto, se consideró un CBR de

30%, obteniéndose un coeficiente estructural de 0.12 aproximadamente.

Capa Asfáltica 9.2.4.4

El coeficiente de aporte estructural de la capa asfáltica, se obtuvo de las

recomendaciones dadas en el Manual de diseño de Pavimentos para altos y medios

volúmenes de tránsito, en el cual se han establecido unos coeficientes estructurales

para los diferentes materiales, teniendo en cuenta las características mecánicas de

dichos materiales obtenidas en diferentes investigaciones realizadas en el país, y las

recomendaciones establecidas para estos parámetros por el método AASHTO.

Para la temperatura media del Aire, TMAP de Cali, que se encuentra en el rango entre

20 Y 30oC, se establece un coeficiente para la mezcla densa en caliente de ai= 0.30.

9-8

Condiciones de Drenaje 9.2.5

El método de diseño AASHTO 93 tiene en cuenta la influencia del agua en la

resistencia y potencial expansivo de la subrasante, así como en la resistencia de las

capas granulares de la estructura de pavimento mediante la modificación de los

coeficientes estructurales de cada una de estas capas. Estos factores son una medida

de la calidad del drenaje, el cual se establece por medio del tiempo de permanencia del

agua en la estructura del pavimento. La siguiente tabla relaciona el tiempo de

evacuación de agua, con la calidad de drenaje de la estructura.

Tabla 9.4 Evaluación de la calidad del drenaje según el tiempo de evacuación del agua

TIEMPO DE EVACUACION

CALIDAD DEL DRENAJE

2 horas Excelente

1 dia Bueno

1 semana Aceptable

1 mes Pobre

No drena Muy pobre Fuente: Guía de diseño de pavimentos AASHTO, 1993.

Teniendo en cuenta que en el área urbana de la ciudad, la época de precipitaciones

máximas en el año va del mes de abril al mes de junio de acuerdo a la información

climática recopilada del IDEAM, lo que equivale a que de los 12 meses del año 3 meses

(25% del año) presenta niveles importantes de lluvia. De esta forma, Considerando la

calidad de drenaje aceptable para la vía como condición critica y 25% de tiempo en el

año en que la estructura estaría cerca a niveles de humedad próximos a la saturación,

según la siguiente tabla se recomienda tomar valores de coeficientes de mi entre 1.00 a

9-9

0.80, para lo cual se tomara 1.00 para las características de infraestructura de drenaje

para la vía.

Tabla 9.5. Valores recomendados para coeficientes de drenaje mi en capas granulares


DETERMINACION DE ESPESORES DE LA ESTRUCTURA 9.3

A continuación se presenta la expresión de cálculo de la AASHTO para determinar los

números estructurales requeridos, y los parámetros respectivos de diseño del método,

tal como fueron definidos en los numerales previos.

07.8)MR(Log32.2

)1SN(

10944.0

5.12.4

PSILog

2.0)1SN(Log36.9SoZr)N(Log

19.5

N = variable según la vía (Numero de ejes equivalentes de diseño).

Zr = 0.841 (Desviación normal estándar para confiabilidad del 80%).

Zr = 1.282 (Desviación normal estándar para confiabilidad del 90%).

So = 0,49 (Error estándar con errores en la estimación del tránsito).

ΔPSI = 1.7 (Perdida del índice de serviciabilidad).

De acuerdo a los valores obtenidos de los diferentes parámetros y variables de diseño,

se despeja de la ecuación de la AASHTO el número estructural requerido (Sn),

<1% 1-5% 5-25% >25%Excelente 1.4-1.35 1.35-1.30 1.30-0.20 1.2

Bueno 1.35-1.25 1.25-1.15 1.15-1.00 1.00Aceptable 1.25-1.15 1.15-1.05 1.00-0.80 0.80

Pobre 1.15-1.05 1.08-0.80 0.80-0.60 0.60Muy Pobre 1.05-0.95 0.95-0.75 0.75-0.40 0.40

CALIDAD DEL DRENAJE

% niveles de humedad cercanos a saturación

9-10

mediante iteraciones sucesivas, obteniéndose los siguientes números estructurales

para cada uno de los corredores viales

Se desea seleccionar un conjunto de espesores de las capas con los materiales

mencionados, que proporcionen una capacidad estructural que sea acorde con la

capacidad estructural requerida de acuerdo a los parámetros de diseño antes

mencionados.

Via a La Sirena 9.3.1

Como corresponde a diseño de una estructura de pavimento nueva, se calculará para

un nivel de confianza del 90%. De igual forma, dado que es una construcción nueva,

de acuerdo con los términos de referencia, el periodo de diseño establecido es de 10

años. En la siguiente tabla se presenta el resumen de las variables adoptadas para

diseño.

Tabla 9.6 Determinación de estructura pavimento vía la Sirena Periodo 10 años

Características del Proyecto:Número de ejes equivalentes de 8,2 Ton 6,02E+05 PARA PERIODO DISEÑO 10AÑOSIndice de Serviciabilidad inicial Po 4,2Indice de Serviciabilidad final Pf 2,5Pérdida de Serviciabilidad 1,7Confiabilidad del diseño R(%) 90Error o desviación estándar So 0,49Parámetro estadístico Zr -1,282CBR de diseño subrasante 2,9Módulo resiliente de la subrasante (psi) 4700

MDC-2 10 3,94 0,30 1,0 1,18

Base granular 25 9,84 0,14 1,0 1,38

Subbase granular 30 11,81 0,12 1,0 1,42

Remanente 0 0,00

Subrasante

ESPESOR TOTAL 65

3,98 3,89 1,02

Coeficiente

estructural ai

Coeficiente

de drenaje mi

PERIODO

DISEÑO

10 AÑOS

NUMERO ESTRUCTURAL

ALTERN. ESTRUCTURA

CARACTERIZACION Número

estructural

Sn de la

alternativa

Número

estructural Sn

requerido

Factor de

seguridadESPESOR

(cms)

ESPESOR

(Pulg)

9-11

Chequeo de esfuerzos y deformaciones para pavimento propuesto

Esta estructura propuesta, se chequeará por esfuerzos y deformaciones a nivel de la

carpeta asfáltica y de la subrasante, teniendo en cuenta las ecuaciones de la Shell,

previa caracterización de los materiales de base y subbase granular.

El módulo resiliente de las capas de base y subbase granular dependen del estado de

esfuerzos a los cuales está sometido el material, y las características mecánicas del

material sobre el cual se apoya la respectiva capa. Este módulo resiliente idealmente

se determina mediante ensayos triaxiales dinámicos en base a su ecuación constitutiva.

Para la ejecución de este proyecto se asumirán los valores del módulo resiliente de las

capas granulares de acuerdo a la expresión recomendada por Shell, tal como se

muestra a continuación.

10.4522 MRH0.206MR

Dónde:

MR1: es el módulo resiliente de la capa de apoyo en Kg/cm2

H2: es el espesor del estrato de la capa de análisis en milímetros

MR2: es el módulo resiliente de la capa de análisis en Kg/cm2

Subbase Granular

SUBRASANTE0.45SBGSBG MRH0.206MR

220.45

SBG cmKg778

cmKg 290mm) (3000.206MR

Para este material se asumirá una relación de Poisson de 0.45.

Base Granular

SUBBASE0.45BGBG MRH0.206MR

220.45

SBG cmKg1923

cmKg 778mm) (2500.206MR

9-12

Para este material se asumirá una relación de Poisson de 0.40.

Carpeta asfáltica Se adoptará un valor de módulo de Elasticidad de la carpeta asfáltica de 13000 kg/cm2,

para una frecuencia de 10 hz y una temperatura promedio de la ciudad de Cali de 24oC,

según experiencia de la consultora para este tipo de mezclas.

Para la estimación del número de aplicaciones de carga admisibles tanto de fatiga

como de ahuellamiento en las capas asfálticas y en la estructura de subrasante

respectivamente, se utilizarán las leyes de fatiga proporcionadas por Shell, tal como se

describe a continuación.

Leyes de desempeño de Shell para fatiga de materiales asfálticos

0.20.36r (N/K)*(E)*1.08)Vb*(0.856ε

Dónde:

Vb= 10.0% (porcentaje asumido de volumen de asfalto en las mezclas asfálticas).

E = 1.30*109 N/m2 = 13000 Kg/cm2 (Modulo dinámico de la mezcla asfáltica a la

temperatura y frecuencia de carga de servicio)

K: Factor de Calage = K1 * K2 * K3 K= 10 * 2.5 * 0.33 = 8.25

Coeficientes determinados según la siguiente tabla.

9-13

Tabla 9.7 Determinación del factor de Calage según metodología de Shell

εr: deformación unitaria a tracción en la fibra inferior de la capa asfáltica para la

condición de carga y estructura dadas

N: número de repeticiones admisibles por fatiga en la capa asfáltica para la condición

de carga y características de la estructura dadas

Leyes de desempeño de Shell para ahuellamiento de subrasante

0.252z N*10*95.1ε Para confiabilidad del 90%, donde:

εz: deformación unitaria vertical en la parte superior de la subrasante para la condición

de carga dada

N: número de repeticiones admisibles por ahuellamiento en la subrasante para la

condición de carga, confiabilidad y características de la estructura dadas.

Leyes de desempeño de Shell para esfuerzo a compresión de subrasante

Para el chequeo de esfuerzos a compresión a nivel de subrasante, se propone la

correlación:

Distribución lateral de las cargas. K2

Diferentes temperaturas de

trabajo de la mezcla a lo largo del día y del

año.

K3

Espesores pequeños y

temperaturas bajas. 1.0

Espesores altos y temperaturas

altas. 0.33

Cualquiera 2,5

COEFICIENTE DE CALAGE K=K1*K2*K3

Mezclas abiertas y %

bajo de Asfalto.

Mezclas densas ricas en Asfalto.

Auto reparación de Pequeñas fisuras.

Diferentes estados de Tensiones.

K1 2.0 10.0

9-14

v = 0.007x MR /(1+0.7 Log N)

Donde MR, es el módulo resiliente de la subrasante

N es el tránsito de diseño.

Teniendo en cuenta lo anterior, se calculan los esfuerzos y deformaciones admisibles

de acuerdo con las leyes establecidas anteriormente, las cuales se indican en la

siguiente tabla, y se comparan con los esfuerzos y deformaciones actuantes, las cuales

se obtienen del programa computacional DEPAV, que calcula los esfuerzos máximos.

La siguiente tabla indica los resultados y comparaciones respectivas.

Tabla 9.8 Chequeo esfuerzos y deformaciones Vía la Sirena.

Como puede observase en la tabla anterior, los esfuerzos actuantes son inferiores a los

admisibles, teniendo factores de seguridad adecuadas para fatiga, deformación y

ahuellamiento a nivel de subrasante.

Según las recomendaciones dadas por la guía de diseño AASHTO versión 1993, se

debe respetar un cierto valor mínimo para los espesores de los materiales asfalticos y

para la base granular en función del valor de transito de diseño para la estructura de

pavimento, tal como se indica en la siguiente tabla:

N de diseño: 6,02E+05 ejes equivalentes de 8,2 toneladas %Vb 10,7

CARPETA ASFALTICA

CARPETA ASFALTICA

e t z e z e t z e z

MDC-2 10 13000 0,35

Base granular 25 1923 0,40 Fatiga 1,5

Subbase granular 30 778 0,45 Ahuellamiento 2,4

Subrasante 290 0,5 Deformación 1,3

7,00E-041 5,93E-04 0,404,05E-04 0,17 5,41E-04

CARACTERIZACION

SECTOR ESTRUCTURA SUBRASANTEFACTOR DE SEGURIDAD

ESFUERZOS ADMISIBLES

ESPESOR (cms)

E (Kg/cm²) m

SUBRASANTE

SHELLESFUERZOS ACTUANTES

9-15

Tabla 9.9. Espesores mínimos recomendados por la metodología de diseño AASHTO 1993


La estructura requerida para cumplir con las condiciones de tránsito y características de

la subrasante según el diseño estructural realizado, corresponde a una capa asfáltica

de 10 cms de espesor y una base granular de 25 cms de espesor y una subbase

granular de 30 cms, cumpliendo a cabalidad los requerimientos de espesores mínimos

sugeridos por la metodología.

Estructura de pavimento recomendada según metodología AASHTO 1993

La estructura de pavimento recomendada de acuerdo a los criterios de diseño de

pavimentos flexibles del método AASHTO versión 1993, pero sin considerar control de

componentes dado que la exigencia de espesores de capa asfáltica son muy altos, pero

chequeada por esfuerzos y deformaciones y verificando espesores mínimos requeridos

según nivel de tránsito, se define la estructura de pavimento, la cual se esquematiza en

la siguiente figura.

< 0.05 1.0 o TSD 4.00.05 - 0.15 2.0 4.00.15 - 0.50 2.5 4.00.50 - 2.00 3.0 6.02.00 - 7.00 3.5 6.0

>7.00 4.0 6.0

Transito de diseño N*106

Capa Asfáltica

(in)

Base Granular

(in)

9-16

Figura 9.3 Sección transversal pavimento flexible convencional Vía la Sirena.

Con el fin de establecer una disminución en los espesores de los granulares, se plantea

la colocación de una malla biaxial extruida tipo Pavco 2020 o similar, cuyo cálculo esta

soportado con la ayuda de software de diseño de casas productores de Geosintéticos,

como PAVCO, cuya memoria de cálculo se indica en el Anexo respectivo. La siguiente

figura esquematiza esta condición.

Figura 9.4 Sección transversal pavimento flexible con Geomalla Vía la Sirena.

Carpeta asfáltica e= 10 cms

Base granular tipo INVIAS e = 25 cms

Subbase granular tipo INVIAS e = 30 cms

Geotextil Tejido Pavco T2400 o similar



Geomalla biaxial coextruida Pavco 2020 o similar



9-17

En la siguiente tabla se muestra el resumen de las dos alternativas propuestas para la

vía a la Sirena.

Tabla 9.10 Resumen estructuras de pavimento propuestas para construcción pavimento nuevo.

Las estructuras de pavimento recomendadas corresponden a las alternativas

sombreadas, aspecto que se encuentra aclarado en el capítulo correspondiente a

Conclusiones.

ALTERNATIVAS MDC-2 (CMS)

BASE GRANULAR (CMS)

SUB-BASE (CMS)

GEOMALLA BIAXIAL

Pavco 2020 o similar

GEOTEXTIL TEJIDO T2400 o similar

PERIODO DISEÑO

1 10 25 30 NO SI 10 AÑOS2 10 20 25 SI SI 10 AÑOS


BASE GRANULAR (CMS)

SUB-BASE (CMS)

GEOMALLA BIAXIAL



PERIODO DISEÑO



BASE GRANULAR (CMS)

SUB-BASE (CMS)

GEOMALLA BIAXIAL



PERIODO DISEÑO


VIA LA SIRENA

CALLE 72U ENTRE CARRERAS 27 Y 28D CALZADA OCCIDENTAL

CARRERA 27 ENTRE CALLES 121 Y 126 CALZADA SUR

|

10-1

EVALUACION ECONOMICA 10.

Para efectos comparativos entre las alternativas, se establece el precio por m2,

tomando como base el análisis de precios unitarios realizado por el Especialista en

Presupuesto, los cuales hacen parte de otro Tomo.

A continuación se presenta el resumen de las diferentes alternativas evaluadas, para el

caso de pavimento nuevo, teniendo en cuenta estructuras convencionales granulares y

alternativas con geomallas y geotextiles, para un período de diseño de 10 años.

Las siguientes tablas, establecen los comparativos anteriormente mencionados, en los

que se establecen los precios a costo directo, por metro cuadrado.

PRESUPUESTO PAVIMENTO NUEVO VIA LA SIRENA 10.1

Tabla 10.1 Alternativa 1. Construcción pavimento nuevo convencional Vía La Sirena

ITEM DESCRIPCION UND CANT. VR. UNIT VR.TOTAL

1 EXCAVACION PARA REPARACION DE PAVIMENTO

M3 0,65 9.335 6.067,75

2 RETIRO MATERIAL DE LA EXCAVACION A MAQUINA <=10KM.

M3 0,65 25.180 16.367,00

3 GEOTEXTIL TEJIDO Pavco T2400 o similar M2 1,00 5.531 5.531,00 4 SUBBASE GRANULAR TIPO INVIAS M3 0,30 72.620 21.786,00 5 BASE GRANULAR TIPO INVIAS M3 0,25 74.380 18.595,00 6 IMPRIMACION CRL-1 M2 1,00 1.457 1.457,00 7 MEZCLA MDC-2 CON ASFALTO

NORMALIZADOM3 0,10 400.716 40.071,60

VALOR TOTAL POR M2 ESTRUCTURA DE PAVIMENTO ALTERNATIVA 1 109.875,35

10-2

Tabla 10.2 Alternativa 2. Construcción pavimento nuevo con Geomalla Vía La Sirena

En la siguiente tabla se presenta el resumen comparativo para cada una de las

alternativas evaluadas.

Tabla 10.3 Resumen comparativo de presupuesto por m2 construcción pavimento nuevo

ITEM DESCRIPCION UND CANT. VR. UNIT VR.TOTAL

1 EXCAVACION PARA REPARACION DE PAVIMENTO

M3 0,55 9.335 5.134,25

2 RETIRO MATERIAL DE LA EXCAVACION A MAQUINA <=10KM.

M3 0,55 25.180 13.849,00

3 GEOTEXTIL TEJIDO Pavco T2400 o similar M2 1,00 5.531 5.531,00 4 SUBBASE GRANULAR TIPO INVIAS M3 0,25 72.620 18.155,00 5 GEOMALLA BIAXIAL Pavco 2020 o similar M2 1,00 5.629 5.629,00 6 BASE GRANULAR TIPO INVIAS M3 0,20 74.380 14.876,00 7 IMPRIMACION CRL-1 M2 1,00 1.457 1.457,00 8 MEZCLA MDC-2 CON ASFALTO

NORMALIZADOM3 0,10 400.716 40.071,60

VALOR TOTAL POR M2 ESTRUCTURA DE PAVIMENTO ALTERNATIVA 2 104.702,85

VIA VALOR POR M2 PERIODO DISEÑO (AÑOS) ALTERNATIVA

$109.875,35 10 1 sin geomalla$104.702,85 10 2 con geomalla

$140.094,97 10 1 sin geomalla

$129.575,06 10 2 con geomalla

$144.447,28 10 1 sin geomalla

$128.561,28 10 2 con geomalla

LA SIRENA

CALLE 72U CRAS 27 Y 28D CALZADA OCCIDENTAL

CARRERA 27 ENTRE CLLS 121 Y 126 CALZADA SUR

|

11-1

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 11.

Una vez realizado el estudio para el diseño de la estructura de pavimento, de la via que

conforma el grupo de Pretroncales correspondiente al grupo de esta consultoría, se

obtienen las siguientes conclusiones:

- El corredor que forma parte del presente diseño, corresponde a la Vía a la Sirena.

- Es importante resaltar que el diseño de pavimento se ha establecido para un de

diseño, con el fin de ser aplicados según la disponibilidad presupuestal de Metro Cali.

Se deja constancia que de acuerdo a las evaluaciones de tipo técnico realizadas, Las

zonas de intervención se indican claramente en los planos denominados tipo de

intervención de pavimentos que hacen parte del Anexo No. 6 de este informe.

- Para este corredor en afirmado, se plantearon soluciones de construcción de

pavimento nuevo, conformado por estructuras convencionales de granulares y bajo

alternativas con utilización de geomallas tipo biaxiales con el fin de reducir el espesor

de granulares, y la colocación de geotextiles de tipo tejido, en la vía con CBR a nivel de

subrasante inferiores al 3.0%.

- El diseño nuevo para pavimento flexible se diseñó para 10 años.

- De acuerdo con la evaluación geotécnica realizada en el corredor vial, se encontró

la presencia de suelos blandos, de baja capacidad de soporte, que clasifican

básicamente como suelos limosos de alta compresibilidad. En la Tabla 11.1 se presenta

el resumen de los CBR de diseño de la subrasante utilizado en el diseño de la

estructura de pavimento.

11-2

Tabla 11.1 Resumen CBR de diseño para el corredor vial Vía La Sirena

- Los apiques realizados, permitieron determinar de forma muy aproximada los

espesores de la estructura de pavimento existente, para el corredor vial, tanto

pavimentado como en afirmado, cuyo resumen se presenta en la siguiente tabla.

Tabla 11.2 Estructuras típica de pavimento existente para el corredor vial Vía La Sirena

- De acuerdo con la inspección visual realizada a la vía, se encontró que el corredor

presenta deterioro a nivel de la capa de rodadura, al inicio del tramo, pero en el resto

del corredor, prácticamente se encuentra en afirmado, por tanto se establece un color

rojo para este corredor, por requerir de su construcción total.

- La variable tránsito se cuantificó con base en el estudio realizado de los conteos

vehiculares, y se determinaron los factores daño para los buses del sistema,

considerando un valor ponderado teniendo en cuenta el grado de ocupación de los

buses en las horas pico y Valle. Para el resto del parque automotor, se utilizaron los

factores daño del Instituto Nacional de Vías. El resumen del tránsito se presenta en la

Tabla 11.3, para pavimento flexible en ejes equivalentes de 8.2 toneladas

VIACBR diseño

(%)Descripción

La Sirena 2,9 Pavimento nuevo a construir

Calle 72U entre Carreras 27 y 28D 2,2 Pavimento nuevo a construir

Calle 72U entre Carreras 28D y 27 2,6 Mejoramiento via existente

Carrera 27 entre Calles 121 y 126 2,3 Pavimento nuevo a construir

Carrera 27 entre Calles 126 y 121 1,4 Mejoramiento via existente



Via a Polvorines 3,1 Pavimento nuevo a construir

Calle 84 entre Carreras 26C y Transversal 103 2,5 Carril nuevo a construir

VIACARPETA

ASFALTICA

BASE

TRITURADAROCAMUERTA RELLENO

LOSA

CONCRETO/

RELLENO

SUBRASANTE

La Sirena tramo pavimentado 5 20 40 MH

La Sirena tramo afirmado 40 MH

Calle 72U entre Carreras 27 y 28D 60 ML-CL

Calle 72U entre Carreras 28D y 27 10 a 15 20 40 ML-CL

Carrera 41B entre Calles 36-57 ambas calzadas 10 a 15 20 50 MH

Carrera 27 entre Calles 121 y 126 40 MH

Carrera 27 entre Calles 126 y 121 8 A 12 20 50 MH

Via a Polvorines 40 18 y 60 MH

Calle 84 entre Carrera 26C y Transversal 103 12 20 40 MH

11-3

Tabla 11.3 Resumen tránsito de diseño en Ejes equivalentes de 8.2 toneladas para el corredor vial Vía La Sirena, alternativa pavimento flexible.

- Definidas las diferentes variables, se establece el diseño de estructuras de

pavimento nuevas para vías en afirmado, evaluadas mediante metodología AASHTO-

93 y verificadas por esfuerzos y deformaciones, estableciendo factores de seguridad

por fatiga, ahuellamiento y deformación de subrasante. Para pavimento nuevo, se

diseñó para período de diseño de 10 años, nivel de confiabilidad del 90%, obteniéndose

las alternativas resumidas en la siguiente tabla.

Tabla 11.4 Resumen alternativas propuestas para Estructura de Pavimento nueva vías en

afirmado

Se recomienda utilizar la alternativa de diseño 2, para la construcción de pavimento

nuevo, dado que adicionalmente a que se disminuye la altura de la rasante, presenta un

menor costo por m2, al sustituir parte de material granular por la geomalla biaxial

coextruida tipo Pavco 2020 o similar.

En la siguiente figura se presenta el esquema de la estructura de pavimento sugerida a

construir para el corredor Vía La Sirena, estructura de pavimento nueva.

La Sirena 6,02 x 105 6,02 x 105 3,57 x 105 3,57 x 105 2,47 x 105 2,47 x 105 1,44 x 105 1,44 x 105

Calle 72U entre Carreras 27 y 28 1.53 x 106 9.27 x 105 6.46 x 105 3.78 x 105

Calle 72U entre Carreras 28 y 28D 2.41 x 106 1.46 x 106 1.02 x 106 5.99 x 105

Carrera 27 entre Calles 121 y 123 3.15 x 106 1.95 x 106 1.37 x 106 8.12 x 105

Carrera 27 entre Calles 123 y 126 2.99x 106 1.85 x 106 1.30 x 106 7.70 x 105



Carrera 41B entre Calles 54 y 57 5.93x 106 3.69 x 106 2.60 x 106 1.54 x 1066.7x 106 4.2 x 106 2.90 x 106 1.70 x 106

2.41 x 106 1.46 x 106 1.02 x 106 6.0 x 105

3,0 x 106 1.90 x 106 1.34 x 106 8.1 x 105

VIA NUMERO DE EJES EQUIVALENTES 8,2 TONELADAS EN EL CARRIL DE DISEÑO

10 AÑOS 7 AÑOS 5 AÑOS 3 AÑOS


BASE GRANULAR (CMS)

SUB-BASE (CMS)

GEOMALLA BIAXIAL



PERIODO DISEÑO



BASE GRANULAR (CMS)

SUB-BASE (CMS)

GEOMALLA BIAXIAL



PERIODO DISEÑO



BASE GRANULAR (CMS)

SUB-BASE (CMS)

GEOMALLA BIAXIAL



PERIODO DISEÑO


VIA LA SIRENA

CALLE 72U ENTRE CARRERAS 27 Y 28D CALZADA OCCIDENTAL

CARRERA 27 ENTRE CALLES 121 Y 126 CALZADA SUR

11-4

Figura 11.1 Estructura de pavimento recomendada Vía la Sirena

- Con fines comparativos de las alternativas evaluadas, se presenta el resumen de

costos por m2, para las diferentes alternativas de diseño, basados en los costos directos

definidos por el ingeniero de presupuestos de la empresa consultora. Se aclara que el

costo por m2 corresponde a la estructura de pavimento, incluyendo, uso de

geosintéticos y materiales que la conforman, pero no incluye sardineles, tal como se

puede verificar en el capítulo 10 correspondiente a Evaluación Económica.

Tabla 11.5 Comparativo precio por m2 construcción pavimento nuevo



Geomalla Biaxial Coextruida Pavco 2020 o similar



VIA VALOR POR M2 PERIODO DISEÑO (AÑOS) ALTERNATIVA

$104.876,05 10 1 sin geomalla$103.422,95 10 2 con geomalla

$129.954,43 10 1 sin geomalla

$124.623,68 10 2 con geomalla

$134.498,92 10 1 sin geomalla

$125.290,52 10 2 con geomalla

LA SIRENA

CALLE 72U CRAS 27 Y 28D CALZADA OCCIDENTAL

CARRERA 27 ENTRE CLLS 121 Y 126 CALZADA SUR

|

ANEXOS

ANEXO 1 RESULTADOS DE LABORATORIO

ANEXO 2 UBICACIÓN DE APIQUES PARA LA VIA

ANEXO 3 MEMORIA DE CALCULO

ALTERNATIVA CON GEOMALLA (Software Pavco)

ANEXO 4 PROGRAMA DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO Y

MANTENIMIENTO PERIODICO DEL PAVIMENTO

ANEXO 5 REGISTRO FOTOGRÁFICO

ANEXO 6 PLANO DE INTERVENCION DE PAVIMENTO

INTERVENCIÓN TIPO (1)

a) Area de Intevención total aprox = 691.00m²


a) Area de Intevención total aprox = 187.00m²

AREAS TOTALES DE INTERVENCIÓN POR TIPOS.

TIPO DE INTERVENCIÓN 2.

5cms (MDC -19)

15 cms Base granular tipo INVIASGarantizar material remanente e min=40cms.


Base granular tipo INVIAS e= 20cm.

Subbase granular tipo INVIAS e= 25cm.

Geotextil tejido pavco T2400 o similar.

TIPOS DE INTERVENCIÓN

Construir pavimento nuevo en concreto asfaltico.

Empalmar bocacalles con estructura de 15cms de basey 5cms de (MDC - 19).

1.

2.

TIPO DE INTERVENCIÓN

MDC-19 e=10cm.

Geomalla biaxial coextruida Pavco P-BX11 osimilar.


5cms (MDC -19)


Empalmar bocacalles con estructura de 15cmsde base y 5cms de (MDC - 19).2.

a) Area de Intevencióntotal

aprox = 187.00m²


a) K0+ 000 Hasta K0+ 222.40

b) Area de Intevención aprox = 1429.00m²

Longitud = 222.40m





TIPO DE INTERVENCIÓNConstruir pavimento nuevoen concreto asfaltico.1.

MDC-19 e=10cm.

Geomalla biaxial coextruida Pavco P-BX11 o similar.


a) K0+ 230.09 Hasta K0+ 761.00


Longitud = 530.91m





TIPO DE INTERVENCIÓNConstruir pavimento nuevoen concreto asfaltico.1.

MDC-19 e=10cm.

Geomalla biaxial coextruida Pavco P-BX11 o similar.


a) K0+ 230.09 Hasta K0+ 761.00


Longitud = 530.91m

VIA A LA SIRENA Construir pavimento nuevoen concreto asfaltico.1.





MDC-19 e=10cm.

Geomalla biaxial coextruida PavcoP-BX11 o similar.


5cms (MDC -19)


Empalmar bocacalles con estructura de 15cms de basey 5cms de (MDC - 19).2.

a) Area deIntevención total

aprox = 187.00m²

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