6807TP3_Guia Pavimentos Flexibles.ppt

Diseo de Pavimentos Flexibles: Mtodo ShellContenidoIntroduccinSolicitacionesMaterialesDiseos alternativosCostosSntesis

1. IntroduccinPrestaciones de un camino pavimentoReduccin de costos de operacinTransferencia de cargasIninterrupcin del servicioRequerimientosConstruccin del camino pavimentadoDiseo geomtricoDiseo estructuralMantenimientoFuente de Beneficios

1. IntroduccinDiseo EstructuralFundacinSolicitaciones q = g + pEstticasMaterialesHormign, acero, madera, suelo..PavimentoSolicitaciones Carga por ejeDinmicasMaterialesHormign, asfalto, suelo, etc..

1. IntroduccinDiseo EstructuralFundacinS serv < S admcon S adm = S rot . gPavimentoN eq = N admcon N adm = N rotN rotserv rot Ratio tensionesCurva de fatiga del materialN 10^6 ejes

1. IntroduccinMetodologaSolicitacionesS eq; N eqTMDATipo de vehEjesDesempeo de los materialesCurvas de diseo Mtodo ShellSubrasante, subbase, base mezcla asfltica,TVida tilTasa de crecimientoSoluciones Tcnicas AlternativasA, B, CCostos de AlternativasA, B, CSolucin Tcnica EconmicaMenor costodatosOperaciones

1. IntroduccinDatos de TrnsitoTMDA=1.560 veh/daTasa de crecimiento: 6% acumulativa anualVida til= 20 aosDistribucin del trnsito

1. IntroduccinDatos de Trnsito (cont.)Configuracin de ejes por tipo de vehculo

Carga por eje de colectivos y camiones

1. IntroduccinDatos de MaterialesCapacidad portante de la subrasante: CBR = 5%Datos de CostosCosto materiales subbase, base y carpeta (ancho 7,50m)CBR 20 = 1.500$/km.cmCBR 40 = 3.000$/km.cmCBR 80 = 7.950$/km.cmCarpeta asfltica = 15.240$/km.cmCosto de mantenimiento: 12.000$/ao.kmTasa de descuento: 12%

2. SolicitacionesLas repeticiones dependen de la cantidad de vehculos que circularn por el camino.TMDA inicial = 1.560 veh/da.Crecimiento del trnsito= 6% anual acumulativo.Perodo de anlisis= 20 aos desde la inauguracin.STMDA.365dias/ao= 57.836 . 365= 20.945.716 veh/VU.

2. SolicitacionesLas repeticiones dependen de la cantidad de ejes en cada vehculo.El trnsito est compuesto por distintos tipos de vehculos.Cada cual tiene un nmero diferente de ejes {2; 3; 4}Total de repeticiones = 55.506.146 ejes/VU

2. SolicitacionesLos ejes se clasifican segn el tipo de eje: simple, tndem o trdem.

TNDEM DUALSIMPLE

DUALTNDEM DUAL

2. SolicitacionesTRDEM

2. SolicitacionesLos ejes totales obtenidos se clasifican segn el tipo de eje: simple, tndem o trdem.Segn los datos disponibles, los ejes correspondientes a autos y camionetas sern 100% ejes simples.Los ejes de mnibus sern 30% simples y 70% tndems.Los ejes de camiones sern 50% simples y 50% tndems.70% . Ejes un2

2. SolicitacionesEl mtodo Shell est diseado para ejes de 8,2 toneladas.El efecto de la pasada de un eje de carga W equivale a k pasadas de un eje de carga 8,2 toneladas.

K = (W/8,2)^4,5

2. SolicitacionesEl mtodo Shell est diseado para ejes de 8,2 toneladas.Conversin para autos y camionetas: 25,0 millones de ejes simples se convierten en 2.000 ejes de 8,2 toneladas.

2. SolicitacionesAdems, cuando los ejes son tndems o trdems, se transforman a ejes simples.Factores de equivalencia para pavimentos asflticos1 eje tndem (W) = 1,43 ejes simples (W/2)1 eje trdem (W) = 1,21 ejes tndems (2.W/3)1 eje trdem (W) = 1,63 ejes simples (W/3)

2. SolicitacionesConversin para mnibus: 6,1 millones de ejes se convierten en 8,1 millones ejes de 8,2 toneladas.

Conversin tndem a simple

2. SolicitacionesConversin para camiones: 15,7 millones de ejes se convierten en 18,2 millones ejes de 8,2 toneladas.

2. SolicitacionesSntesis de SolicitacionesA lo largo de la vida til del pavimento pasarn 47,0 millones de ejes de vehculos cuyo efecto ser equivalente al de la pasada de 26,2 millones de ejes 8,2.

3. MaterialesPerfil transversal de un pavimento flexibleSubrasante (SR)Base (B)Subbase (SB)Carpeta Asfltica (CA)e B = 15cme SB = 20cme CA = 10cmeT=45cm

3. MaterialesCaractersticas mecnicas del suelo de fundacinEl parmetro de diseo es el mdulo de elasticidad de la subrasante. En general, se obtiene a partir del valor CBR de la subrasante.Para valores de CBR menores a 10%, vale la siguiente ley:E SR [kg/cm] = 100.CBR SR [%]El suelo de fundacin tiene un valor soporte CBR= 5%Entonces, el mdulo de elasticidad es:E SR = 500 kg/cm = 50 MN/ mObs.: E H21 = 30.000 MN/ m.

3. MaterialesCondiciones de exposicin durante la vida til. El desempeo de las mezclas asflticas est fuertemente condicionado por la temperatura a la que estar expuesto.Temperatura media ponderada, w-MAAT.Datos de una localidad prxima

Impacto en funcin de las temperaturas: Figura 6.

3. Materiales140,46

3. MaterialesEl factor de ponderacin es una medida del efecto que causa la temperatura en el desempeo de los materiales asflticos.El factor de ponderacin promedio es 0,39.La temperatura asociada es la temperatura representativa de las condiciones de exposicin: 12,5

3. MaterialesSeleccin de la mezcla asfltica {S; F; P}Parmetro S = Stiffness = RigidezExisten dos tipos de rigideces posibles S1 o S2.S1 es una mezcla densa, rgida, con un contenido medio de agregados, asfalto y vacos.S2 es una mezcla con granulometra abierta, con alto contenido de vacos y bajo contenido de asfalto, o bajo contenido de agregados y alto contenido de asfalto.Se adopta una mezcla S1.

3. MaterialesSeleccin de la mezcla asfltica {S; F; P}Parmetro F = Comportamiento a FatigaExisten dos tipos de comportamientos F1 o F2.F1 menor contenido de vacos, mejor comportamiento a fatiga.F2 alto contenido de vacos.Se adopta una mezcla F1.Penetracin P = {50, 100}Es un indicador de la viscosidad de la mezclaSe adopta una mezcla P=100.Mezcla {S1; F1; 100}

3. MaterialesSntesis de MaterialesCalidad de Subrasante: E SR = 500 kg/cm = 50 MN/ mTemperatura de servicio: w-MAAT=12Mezcla asfltica: {S1; F1; 100}

4. Diseos AlternativosEl Mtodo Shell tiene bacos de diseo.Los bacos de diseo de pavimentos estn en funcin de:El tipo de mezcla asflticaMdulo de la subrasanteTemperatura de servicioCantidad de pasadas de ejes de 8,2 toneladasLas variables de decisin para el diseo son:Espesores de capas ligadas y no ligadas

4. Diseos Alternativos.ABC3.10^7 ejes 8,2

4. Diseos AlternativosSe propusieron 3 puntos de diseo: A, B y C.Los tres son tcnicamente ptimos por cuanto la capacidad estructural coincide con las repeticiones.

5. CostosClculo del costo de cada diseo y seleccin del mnimo.

5. CostosValor Presente Neto de las Erogaciones (VPN)Idea: Obtener el valor total de las erogaciones a realizar considerando que realizan en diferentes momentos en el tiempo.Frmula: VPN = Sj VPNjVPNj = Costoj.(1+r)^-jj: es el perodo (ao). Costoj: es el costo correspondiente al perodo j.r: es la tasa de descuento.

5. CostosDiagrama de flujo de fondosVPN= 415.349 $/kmMantenimiento por 20 aosConstruccin en 2 aosHabilitacin

6. SntesisDiseo de un pavimento flexiblePara un TMDA de 1.560 veh/da y una participacin de camiones y mnibus de 40% se obtuvieron las repeticiones a lo largo de una vida til de 20 aos y tasa de crecimiento de 6%.Se propusieron 3 soluciones tcnicas (A, B y C) segn el Mtodo Shell. Entre ellas se seleccion al diseo B como la solucin tcnico-econmica por ser el de menor costo. El anlisis de costos comprende el costo de construccin del paquete y el mantenimiento a lo largo de la vida til.El valor presente neto para el diseo elegido fue de, aproximadamente, 400 mil pesos por kilmetro.

Diseo de Pavimentos Flexibles: Mtodo ShellFIN

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