Memoria De Calculo Diseño Inter Urbano De Vias

Clasificación de la vía

Considerando una velocidad de proyecto V_p=100 [Km/hr] se ha clasificado el trazado como una carretera primaria con una calzada bidireccional, identificada como P(2)-100 según el Volumen 3 del Manual de Carreteras, numeral 3.103.201. A.

Con estas características se ha clasificado el terreno de emplazamiento del trazado como ondulado.

Cálculo de solicitaciones

Para el cálculo de los ejes equivalentes de diseño se consideraron mediciones de tráfico y tasas medias de crecimiento proporcionados por el documento “Análisis de beneficio social del mantenimiento vial de obras públicas” perteneciente a la Dirección de Planeamiento del Ministerio de Obras Públicas. Las mediciones consideradas se muestran en la tabla siguiente:

Tabla 4 1: TMDA por tipo de vehículo y tasas medias de crecimiento anual

Estas mediciones corresponden a un trazado emplazado en la cuarta región. Esto se ha considerado en el diseño estructural al momento de indicar el nivel de precipitación esperada para obtener resultados consistentes.

Según 3. 603.202(5), para carreteras de 2 pistas, una en cada sentido, se acepta que la pista de diseño soporta la mitad del TMDAC y por lo tanto:

Factor de pista=0,5

Considerando que la puesta en servicio se realizará el año 2013, se han planteado los siguientes parámetros:

Tabla 4 2: TMDA por sentido y tipo de vehículo considerado para el cálculo de los ejes equivalentes

V. livianos c. simple c. mult. bus inter bus urbano

TMDA por sentido año 2012 1998 323 472 303 101

EE/veh (asfalto) 0 0,28 1,71 1,63 1,63

Tabla 4 3: Tasas de crecimiento consideradas

Tasa crecimiento %

2012-2019 6,4 7,3 6,6 4,6

2020 - 2027 4 5,5 5,3 4,7

2028 - 2032 3,4 5,1 5,2 4,7

Con los parámetros señalados se obtuvo la siguiente cantidad de ejes equivalentes:

EE=10.397.000

Diseño estructural del pavimento

Según lo solicitado, en las siguientes secciones se desarrolla el diseño estructural del pavimento para el trazado proporcionado considerando pavimento flexible, rígido y un tratamiento superficial para la elevación del estándar del camino.

Para el diseño del pavimento flexible y rígido se considera la cantidad de ejes equivalentes calculada anteriormente y para le tratamiento superficial se consideran 750.000 ejes equivalentes por ser la cantidad máxima recomendada para el diseño de éste.

Pavimento asfáltico

El diseño estructural de un pavimento asfáltico nuevo se rige por las indicaciones presentes en el Volumen 3 del Manual de Carreteras, numeral 3.604.1.

Serviciabilidad

Para pavimentos asfálticos en la sección 3.604.102.A se definen índices de serviciabilidad inicial y final:

Tabla 5 1: Índices de serviciabilidad inicial y final para pavimentos asfálticos

Vida de diseño

Considerando que se trata de un camino regional principal se escoge una vida de diseño de 20 años según la tabla 3.604.103.A del Volumen 3 del manual de Carreteras:

Tabla 5 2: Vida de diseño para pavimentos asfálticos según tipo de camino

Confiabilidad

El grado de confiabilidad del diseño se controla por el factor de confiabilidad (Fr) que es función de un valor asociado al nivel de confianza de la distribución normal (Zr) y de la desviación normal del error combinado (So) de todos los parámetros de intervienen en el comportamiento del pavimento. La tabla siguiente muestra los valores de nivel de confianza y Zr que se deben utilizar dependiendo de los ejes equivalentes de diseño:

Tabla 5 3: Valores de confiabilidad, Zr y So para pavimentos flexibles en función de los ejes equivalentes de diseño

Considerando un coeficiente de variación del suelo de 40%, los valores extraídos de esta tabla son los siguientes:

Tabla 5 4: Confiabilidad, Zr y So escogidos para diseño

Confiabilidad [%] 65

Zr 0,385

So 0,49

Módulos resiliente y elástico

En el Volumen 3 del Manual de Carreteras, numeral 3.604.105(1) se especifican las siguientes relaciones entre el CBR de la subrasante y el Módulo resiliente de la misma:

Considerando un CBR=20% en la subrasante se obtiene el siguiente módulo resiliente:

Mr=114,8 [MPa]

Estructuración de las capas

Con los parámetros ya mencionados se calculó el número estructural necesario utilizando el programa PAVIVIAL que se incluye como anexo en el Volumen 3 del Manual de Carreteras. No se utilizaron los espesores entregados por el programa ya que se decidió no utilizar una capa asfáltica.

El número estructural necesario corresponde al valor que resulta de aplicar la ec. 3.604.101.1 para todos los parámetros indicados en los Numerales precedentes, incluyendo el valor del MR representativo de la subrasante. Todas las capas que compondrán la estructura del pavimento, incluyendo las asfálticas y las no ligadas, se deben estructurar por tipo y espesores de manera que se cumpla con la expresión ec. 3.604.108.1.

Donde:

a_i: Número estructural de la capa i

h_i: Espesor de la capa i en [mm]

Esta ecuación tiene restricciones de espesores mínimos dados por la siguiente tabla:

Tabla 5 5: Espesores mínimos de las capas estructurales

Los parámetros utilizados y NE necesario obtenidos desde el programa PAVIVIAL se muestran a continuación:

Tabla 5 6: Resultados obtenidos del programa PAVIVIAL

Los espesores de las capas utilizadas se muestran a continuación:

Tabla 5 7: Espesores de las capas que conforman el pavimento asfáltico

h [mm] a m NE necesario NE provisto

Carpeta asfáltica 70 0,43 - 52 59

Capa intermedia 70 0,41 -

Base asfáltica 0 0,33 -

Base granular 150 0,13 1,15 28 22

Subbase granular 0 0,12 1,15 0

TOTAL 80 81

Pavimento rígido

Serviciabilidad

Para pavimentos de hormigón, en la sección 3.604.103 se definen índices de serviciabilidad inicial y final:

Tabla 5 8: Índices de serviciabilidad inicial y final para pavimentos de hormigón

Ejes equivalentes solicitantes

Los ejes equivalentes solicitantes utilizados para el diseño corresponden a los mismos considerados para pavimentos asfálticos. Es decir, EE=10.397.000.

Vida de diseño

Según la Tabla 3.604.204.A, la v ida de diseño para caminos principales corresponde a 20 años.

Tabla 5 9: Vida de diseño para pavimentos de hormigón según tipo de camino

Confiabilidad

En

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