Proyecto: “losa concreto armado”

DISEÑO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTO RÍGIDO

Proyecto: “losa concreto armado”

JULIO 2021

ÍNDICE

1.        ANTECEDENTES        5

2.        UBICACIÓN        5

3.        GENERALIDADES        5

4.        OBJETIVO        5

5.        METODOLOGÍA DE DISEÑO        6

5.1.        Parámetros de diseño        7

5.1.1.        Tráfico        7

5.1.2.        Confiabilidad        10

5.1.3.        Serviciabilidad        10

5.1.4.        Suelo de Fundación        10

5.1.5.        Material: Módulo de Rotura (MR) y Módulo Elástico del Concreto        11

5.1.6.        Consideraciones de Drenaje        11

5.1.7.        Valor Soporte J        12

5.2.        Diseño de espesores del pavimento        13

5.3.        Diseño de Juntas en el Pavimento        15

1. ANTECEDENTES

Dentro del alcance del estudio “losa concreto armado” se ha decidido presentar una alternativa a los pavimentos tradicionales debido a las ventajas que presenta el pavimento rígido, como durabilidad, resistencia y un punto muy importante, la baja permeabilidad que presente un pavimento rígido.

1. UBICACIÓN

El proyecto en mención se encuentra ubicado en el departamento de Lambayeque, provincia de Lambayeque.

Ilustración 1: Ubicación del proyecto

1. GENERALIDADES

Los parámetros del diseño de pavimentos de este Informe han sido extraídos del Estudio mecánica de suelos con fines de cimentación y pavimentación elaboradas y del estudio de tráfico para el estudio “losa concreto armado”.

Los datos que se tomaron del Estudio antes mencionado fueron los correspondientes a los valores de suelo que se determinaron para el tramo y además se tuvo en consideración del estudio de tráfico un conteo de tráfico el cual circulara por las vías.

1. OBJETIVO

El objetivo del presente estudio es diseñar el paquete estructural de pavimento rígido que constan de una losa de concreto y sub base, según lo requiera el pavimento para el proyecto: “losa concreto armado”, teniendo en cuenta las consideraciones de tráfico y el tipo de suelo (subrasante) correspondiente al terreno donde se ubica el proyecto.

1. METODOLOGÍA DE DISEÑO

El soporte del nuevo pavimento a diseñar, se calculará a partir de los valores obtenidos del Estudio de Suelos realizado en el tramo. En el capítulo correspondiente se explican los valores obtenidos y la decisión tomada en cuanto a la selección del CBR de diseño, a partir del cual se calculó el Módulo de Reacción Equivalente del Suelo que se requiere para alimentar la fórmula de diseño estructural.

Por su parte, el tráfico se ha tomado a partir de datos obtenidos del estudio de tráfico, con el conteo realizado a la vía y considerando el crecimiento de tráfico que se producirá al tener una nueva vía en buen estado. En el capítulo correspondiente se explican los valores obtenidos

Finalmente, se aplicó la fórmula de diseño de pavimentos rígidos incluida en la Guía AASHTO ´93.

El procedimiento desarrollado en el presente estudio se encuentra en conformidad con lo estipulado en AASHTO Guide for Design of Pavement Structures 1993 reconocida a nivel mundial por el sustento experimental en el que está basado, el cual consiste en determinar un Espesor requerido por el pavimento para soportar el volumen de tránsito vehicular satisfactoriamente durante su periodo de diseño.

El procedimiento de diseño es el siguiente:

• Cálculo del tráfico de diseño (ESALs)
• Determinación del módulo K equivalente
• Cálculo de los espesores de diseño
• Dimensionamiento de Juntas

Para realizar el cálculo del espesor de la losa, se ha diseñado con la fórmula de AASHTO, la cual es la siguiente:

[pic 1]

Ilustración 2: Formula AASHTO 93

Donde:

• W 18, es la carga de tránsito
• Zr, es la confiabilidad, ahora se le conoce como R (factor de seguridad)
•  So, es la desviación estándar global
•  D, es el espesor del pavimento
•  Po – Pf, es la pérdida de serviciabilidad
• Sc, es el módulo de rotura a flexo tracción del concreto
•  Cd, es el coeficiente de drenaje
•  Ec es el módulo de elasticidad del concreto
•  K, módulo de reacción de la subrasante

1. Parámetros de diseño

1. Tráfico

Los pavimentos son diseñados para resistir ciertas cargas de transito durante un periodo de diseño, este tránsito está compuesto por diferentes tipos de vehículos que constan de diferentes ejes, números de ejes y pesos, los cuales producen diferentes tensiones y deformaciones en el pavimento, por ello el transito se resume en un número equivalente de ejes de una determinada carga que producirá el mismo daño que toda la composición del tránsito. Este tipo de eje según AASHTO es de 80kN o 18kips el cual es llamado “equivalent simple axial” o ESAL.

La conversión antes mencionada se realiza de la siguiente manera:

EL Cálculo de ejes equivalentes se realiza con las siguientes formulas:

[pic 2]

[pic 3]

Ilustración 3: Fórmula de cálculo Ejes Equivalentes

Las fórmulas fueron usadas para el proyecto en cuestión, con los datos obtenidos del estudio de tráfico con fines de pavimentación.

Se ha tenido la siguiente consideración:

IMD: Índice medio diario, correspondiente a cada vehículo.

El cálculo de IMD para cada vehículo se ha sacado a partir de la cantidad de vehículos que se han contabilizado según conteo.

Ilustración 4: IMDA

Fd: Factor direccional y Fc: Factor carril

El factor direccional y factor carril, dependerán del número de calzada, sentidos por calzada y número de carriles por sentido, con el siguiente cuadro:

Las calles del proyecto a dimensionar, son calles de una sola calzada y dos sentidos por lo que se ha considerado un factor direccional de 1.00 y un factor carril de 1.00.

[pic 4]

Ilustración 5: Factor direccional y Factor Carril

Fvp: Factor vehículo

El factor vehículo, representa el daño ejercido por los vehículos sobre el pavimento, esto se mide atreves del peso de los ejes del vehículo y dependiendo de si el eje es simple, doble o tridem y este cálculo se hace a través de las siguientes formulas:

[pic 5]

Ilustración 6: Relación de cargas por eje para calculo EE

Fp: Factor presión neumático

En el factor presión neumático se ha utilizado 1.

Fca: Factor de crecimiento

[pic 6]

Ilustración 7: Factor de crecimiento

n: Años de proyección de tráfico (20 años para pavimentos rígidos).

De acuerdo a los datos mencionados anteriormente, se obtuvieron los siguientes resultados:

[pic 7]

Ilustración 8: Ejes Equivalentes

Para el Estudio de Transito se obtuvo un total de 1,062,959 EE a 22 años.

1. Confiabilidad

La confiabilidad es un parámetro relacionado con el grado de incertidumbre, la variación en las predicciones del tráfico y la importancia de la vía los valores fluctúan entre 50% para vías locales y 99.9% en vías nacionales tal como se aprecia en la siguiente tabla:

Ilustración 9: Niveles de confiabilidad

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