DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE PAVIMENTOS

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DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE PAVIMENTOS

Escuela colombiana de ingeniería Julio Garavito Profesor: Ing. Fernando Estrada Sánchez

Ardila Betancurth David - 2154924 Maurello Porras Juan Felipe - 2148906 Rodríguez Muñoz Juan Thomas – 2147779

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1. Introducción

A continuación, se presenta el diseño, verificación y detallado de la estructura de pavimento del proyecto de una nueva vía mediante los métodos del invias 1998/2017, las verificaciones generales y por capas mediante los métodos AASHTO y el diseño y verificación por comportamiento por el método Shell. Para lograr estimar en tránsito al que se verá sometido la vía se harán las proyecciones del tránsito según los estudios del TPD de las series históricas proporcionadas y se hará el cálculo de los ejes equivalentes según la carga también proporcionada.

1. Características Generales

2.1. Ubicación

El tramo de vía que se pretende diseñar se encuentra en el departamento del Huila al suroccidente de Colombia en concreto es el tramo Orpihuasi-Guadalupe que hace parte de la vía Altamira-Guadalupe que es un tramo importante ya que hace parte también de la ruta nacional 20 la cual es una de las únicas rutas hacia el suroccidente del país, comunicando los departamentos del Huila y del Caquetá.

1. Temperatura y precipitación

Florencia tiene un clima tropical conocido por su gran afluencia de lluvia, incluso en el mes más seco. El clima aquí se clasifica como Af por el sistema Köppen-Geiger. La temperatura media anual es 25.9 °C y la precipitación media anual es de 3645 mm. Se usaron los datos de la ciudad de Florencia ya que, a pesar de que la vía está diferentes departamentos, es de la cual hay más información y que está más cercana al tramo en cuestión.

1. Características de la subrasante

Según los parámetros iniciales proporcionados la subrasante presenta un índice CBR de 15%.

1. Proyección del tránsito.

Para realizar el diseño de la vía es necesario conocer el número de ejes equivalentes acumulados que la vía tendrá en su vida útil, para se realiza la gráfica de la fluctuación del TPD para los años de la serie histórica, desde 1997 hasta 2017 (Tabla 1), con el fin de realizar la proyección para el periodo de diseño de la vía. (Tabla 2).

Tabla 1: Serie histórica TPD Orrpihuasi-Guadalupe.        Tabla 2: TPD Proyectados en el periodo de diseño.

Para realizar la proyección, primero se grafica la serie histórica de la tabla 1, y mediante la herramienta de Excel se hace una línea de tendencia, es este caso lineal para determinar los TPD de los años a futuro necesarios para el diseño de la vía:

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Gráfica 1, Serie histórica 1997-2017 ORPIHUASI-GUADALUPE.

Al realizar una regresión lineal se obtiene el ajuste;

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Gráfica 2, Regresión serie histórica.

De esta manera, para realizar la proyección de TPD en el año 2023 se usa la ecuación obtenida en la regresión lineal de la Gráfica 2. La proyección se hace inicialmente para el 2023 porque es el año en el que inicia la operación de la vía en cuestión.

𝑇𝑃𝐷(𝑎ñ𝑜) = 13.736(𝑥) − 26391

Ecuación 1, Ajuste TPD.

Al reemplazar para el año 2023;

𝑇𝑃𝐷(2023) = 1396.928veh.

𝑇𝑃𝐷(2023) ≈ 1397𝑣𝑒ℎ.

Para el TPD del año 2023 se puede categorizar la vía del proyecto como una colectora interurbana o vía rural principal y con esto se puede asignar el periodo de diseño de la vía:[pic 7][pic 8]

Tabla 1: Clasificación de vías según TPS, Tomado de: Pavimentos asfalticos de carretera guía práctica para estudios y diseños, Sánchez et al.

Cómo se puede observar en la tabla anterior el periodo de operación de la vía varía entre 15 a 20 años, para lo cual escogemos 20 años para tener una mayor cantidad de ejes equivalentes.

Según la proyección del TPD que se mostró, se hace la proyección para los 20 años de periodo de operación y se saca el acumulado para hacer la conversión a ejes equivalentes (Tabla 2).

Distribuyendo el total de la proyección para el periodo de operación de la vía con los porcentajes de autos buses y camiones que hay en el año 2017, año más reciente de la serie histórica, se obtiene:

Tabla 2, Distribución de vehículos TPD año 2017.

Ahora se procede a hacer la distribución de los camiones, dicha distribución se hace con los porcentajes presentes para el mismo año para el que se tomaron los porcentajes base de autos, buses y camiones, año 2017, para tener concordancia con los datos proyectados. Estos porcentajes se toman a partir del conteo de 2017 mostrado en la Tabla 3.

Tabla 3: Porcentaje por tipo de camión, según conteo del 2017.[pic 9][pic 10]

Tabla 4: Composiciones de camiones para el año 2017.

Con los porcentajes obtenidos en la tabla 3 se hace la asignación de cada tipo de camión para el total que se obtuvo en la tabla 2. El resultado se presenta en la tabla 4.

Tabla 5: Distribución por tipo de camión.

1. Factores de equivalencia por tipos de camión

En la tabla 7, que es dada en el enunciado se observan las cargas reales generadas por cada uno de los ejes de los diferentes tipos de camiones.

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