Diseño Estructura Pavimento Flexible Aashto Invias Insituto Asfalto Barranca Lebrija (1)

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    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 1

    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE POR MEDIO DE LOS

    MÉTODOS INVIAS, AASHTO 93 E INSTITUTO DEL ASFALTO PARA LA VÍA LA YE

    - SANTA LUCIA BARRANCA LEBRIJA ENTRE LOS ABSCISAS K19+250 A K25+750

    UBICADA EN EL DEPARTAMENTO DEL CESAR

    MARÍA ANGÉLICA SALAMANCA NIÑO

    SANTIAGO ARTURO ZULUAGA BAUTISTA

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    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE POR MEDIO DE LOS

    MÉTODOS INVIAS, AASHTO 93 E INSTITUTO DEL ASFALTO PARA LA VÍA LAYE - SANTA LUCIA BARRANCA LEBRIJA ENTRE LOS ABSCISAS K19+250 A

    K25+750 UBICADA EN EL DEPARTAMENTO DEL CESAR  

    MARÍA ANGÉLICA SALAMANCA NIÑO

    SANTIAGO ARTURO ZULUAGA BAUTISTA

    Trabajo de grado para optar al título de

    Especialista en Ingeniería de Pavimentos

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     Nota de aceptación

     ______________________________________

     ______________________________________

     ______________________________________

     ______________________________________Director de Investigación

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    Gracias a las personas más importantes en mi vida, mis padres, que siempre me han brindado

    su apoyo, compañía, comprensión y amor para lograr cada una de las metas que me he

    trazado en la vida.

     A mis hermanos que constantemente están presentes para ayudarme, apoyarme y darme fuerzas

    en los momentos que he sentido desfallecer, pero sobre todo, gracias por estar en otro momento

    tan importante en mi vida.

     A Lucas un miembro más de la familia Salamanca Niño que cada día nos brinda su compañía yamor.

     A mis compañeros Paola, Santiago y Andrés porque sin el equipo que formamos, no hubiéramos

    logrado esta meta.

    Gracias a todos aquellos que no están aquí, pero que me apoyaron a que este gran esfuerzo se

    volviera realidad.

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     A tu paciencia y comprensión, preferiste sacrificar tu tiempo para que yo pudiera cumplir con el

    mío. Por tu bondad y sacrificio me inspiraste a ser mejor para tí, ahora puedo decir que esta

    tesis lleva mucho de tí, gracias por estar siempre a mi lado, Laura.Con todo mi cariño y mi amor para las personas que hicieron todo en la vida para que yo

     pudiera lograr mis sueños, por motivarme y darme la mano cuando sentía que el camino se

    terminaba, a ustedes por siempre mi corazón y mi agradecimiento, Papá y Mamá.

     A Luna, Simón y Jerónimo, quienes me acompañaron en esas largas noches de estudio y trabajo

    aportando ese cariño canino y ese calor felino.

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    Agradecimientos

    A todas las personas que de una u otra manera contribuyeron para hacer posible la

    realización de este trabajo con sus valiosos aportes, al calificado grupo de docentes y al director

    de la especialización y en general a la UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA.

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    CONTENIDO

     pág.

    1. INTRODUCCIÓN 162. GENERALIDADES DEL TRABAJO DE GRADO 17

    2.1 Línea de investigación 172.2 Planteamiento del problema 17

    2.2.1 Antecedentes del problema 172.2.2 Pregunta de investigación 17

    2.3 Justificación 182.4 Objetivos 18

    2.4.1 Objetivo general 182.4.2 Objetivos específicos 19

    3. MARCOS DE REFERENCIA 20

    3.1 Marco conceptual 203.1.1 Método AASHTO – 1993 203.1.2 Método INVIAS para carreteras con medios y altos volúmenes de tránsito 213.1.3 Método del Instituto del Asfalto 22

    3.2 Marco geográfico 233 3 M t ó i E t d d l t 25

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    5.4.2 Método AASSHTO 93 detallado capa a capa 55

    5.4.2.1 Verificación de protección de la base granular por la Carpeta Asfáltica 555.4.2.2 Verificación de protección de la Subbase Granular por la Base Granular 565.4.2.3 Calculo del SN3 efectivo de la Subbase Granular 585.4.2.4 Verificación de SN req de la estructura y el SN efec por capas 58

    5.5 Diseño de la estructura de pavimento por el método del Instituto del Asfalto 615.5.1 Relación de Poisson de los materiales de las diferentes capas 615.5.2 Capacidad de soporte de la subrasante 61

    5.5.3 Estimación modulo del concreto asfaltico 625.5.4 Determinación del módulo de los granulares 635.5.5 Verificación de cumplimiento por ahuellamiento y fisuración 65

    5.5.5.1 Chequeo por Ahuellamiento 655.5.5.2 Chequeo por fisuramiento 65

    5.6 Comparación de diseño de estructuras por el método INVIAS, ASSHTO 93 eInstituto del Asfalto 67

    6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 70REFERENCIAS 73ANEXOS 74

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    LISTA DE TABLAS

     pág.

    Tabla 1. Tránsito Promedio Diario Anual (La Ye - Santa Licia – Barranca Lebrija) 33

    Tabla 2. Proyecciones de tránsito para la vía La Ye – Santa Licia - Barranca Lebrija 34

    Tabla 3. Factores Daño 34

    Tabla 4. Ejes Equivalentes Tramo La Ye - Santa Lucia - Barranca Lebrija 35

    Tabla 5. Número de Ejes Equivalentes a utilizar por método de diseño 36

    Tabla 6. Resumen de características geotécnicas 37

    Tabla 7. Clasificación de suelos expansivos con base en LL e IP (Snethen y otros) 40

    Tabla 8. Grado de expansión a partir del límite de contracción (Holtz y Gibbs) 40

    Tabla 9. Expansión libre en probeta (Holtz y Gibbs) 40

    Tabla 10. Clasificación de hinchamiento potencial y suelos expansivos 41

    Tabla 11. CBR por Tramo Homogéneo 43

    Tabla 12. Categoría de la vía 44

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    Tabla 25. Verificación de la protección de la Base granular por la Carpeta Asfáltica 56

    Tabla 26. Verificación de la protección de la Subbase granular por la Base granular 57Tabla 27. Numero estructural efectivo corregido de la Subbase granular 58

    Tabla 28. Verificación del numero estructural efectivo vs el número estructural

    requerido de la estructura diseñada 59

    Tabla 29. Espesores de estructura de pavimento – AASHTO 93 Capa a Capa 59

    Tabla 30. Valores típicos Relación de Poisson 61Tabla 31. Valores de Módulos de subrasante por tramos 62

    Tabla 32. Tipo de cemento asfaltico por emplear en mezclas en caliente 62

    Tabla 33. Tipo de cemento asfaltico por emplear en mezclas en caliente 64

    Tabla 34. Estructuras de pavimento diseñadas por el Método del Instituto del Asfalto 66

    Tabla 35. Espesores de estructura de pavimento por Método 68

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    LISTA DE FIGURAS

     pág.

    Figura 1. Ubicación del proyecto 23

    Figura 2. Ubicación de los 6.5 Km de vía a diseñar 24

    Figura 3. Método de diseño INVIAS 30

    Figura 4. Método de diseño general de la AASTHO 93 31

    Figura 5. Método de diseño del Instituto del Asfalto 32

    Figura 6. Perfil Estratigráfico Vía la Ye Santa Lucia (Km 19+250 a Km 25+750 36

    Figura 7. Estructura de Pavimento por el Método INVIAS 48

    Figura 8. Estructura de Pavimento por el Método general dela AASHTO 93 54

    Figura 9. Estructura de Pavimento por el Método AASHTO 93 por Capas 60

    Figura 10. Determinación módulo de la mezcla asfáltica 63Figura 11. Determinación módulo de la capa granular 64

    Figura 12. Estructura de Pavimento por el Método Instituto del Asfalto 67

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    LISTA DE ANEXOS

     pág.

    Anexo A. Ensayos de laboratorio 74

    Anexo B. Resultados de exploración geotécnica 229

    Anexo C. Perfil estratigráfico tramo k19+250 a k25+750 231

    Anexo D. Memorias de cálculo 233

    Anexo D.1. Mejoramiento ivanov 234

    Anexo D.2. Método INVIAS. 236

    Anexo D.3. Estructura INVIAS 238

    Anexo D.4. Método AASHTO 93 general 240

    Anexo D.5. Estructura AASHTO 93 general 242

    Anexo D.6. Método AASHTO 93 por capas 244Anexo D.7. Estructura AASHTO 93 por capas 246

    Anexo D.8. Método Instituto del Asfalto 248

    Anexo D.9. Estructura Instituto del Asfalto 250

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    ABSTRACT

    Today, the country is in a very important stage of development, due to theFree TradeAgreement FTAs with several countries and the peace process that is underway in Havana, Cuba.

    Therefore, Colombia must invest in road infrastructure in each of its departments, as a strategy

    for mobility, communication, competitiveness and development, in order to meet the

    commitments made to these countries and be recognized as a country in developing process.

    The investment in road infrastructure will enable the economic revival of the departments,

    allowing optimum flow of agricultural production by reducing transportation costs, travel times

    and ease of access for obtaining food.

    Of the 7,152 kilometers of roads that belong to the Department of Cesar, over 88 % are

    unpaved and in poor condition. This percentage comes from a diagnosis which served as a basis

    for structuring a recovery plan presented by the sectional administration, which will allow

    greater dynamism of the rural economy, considering that the highways and byways to intervene

     belong to the country’s tertiary network.

    Therefore, this work proposes the design development of flexible pavement structure using

    the INVIAS methodologies for medium and high traffic volumes AASHTO 93 E INSTITUTE

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    1.  INTRODUCCIÓN

    El estado de la infraestructura vial de nuestro país incide en gran medida en su nivel de

    desarrollo, puesto que al tener vías en buen estado se mejora la transitabilidad, costos de

    operación, comunicaciones y transporte en general, es por ello, que en primer lugar, debemos

    apuntarle a realizar diseños de estructura de pavimentos que cumplan con las solicitaciones

    requeridas para determinada vía, con un costo razonable, y garantizando un aceptable índice de

    serviciabilidad durante la vida de servicio estimada.Históricamente el Instituto Nacional de Vías y las Entidades Gubernamentales han

    enfocado sus esfuerzos en construir y mantener las vías de primer y segundo orden que

    comunican las principales ciudades y las cabeceras municipales, descuidando las de tercer orden

    que son la base de toda la red de infraestructura del transporte. En particular las soluciones de

     pavimentación para estas vías han sido dejarlas a nivel de afirmado, el cual por suscaracterísticas es susceptible a deteriorarse en épocas de invierno, dificultando o impidiendo en

    ocasiones la comercialización de los productos, esta situación se refleja en el aumento de los

    costos de transporte.

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    2.  GENERALIDADES DEL TRABAJO DE GRADO

    2.1  Línea de investigación

    Esta temática se inscribe en línea de investigación de “materiales” avalada por la

    Universidad Católica de Colombia.

    2.2  Planteamiento del problema

    2.2.1  Antecedentes del problema

    Actualmente el país está adelantando un proceso de paz el cual permitirá logros

    económicos y un mejor nivel de vida para los colombianos. Los recursos que actualmente se

    destinan a la guerra se podrán invertir de mejor manera, por ejemplo en la red vial del país, ya

    que este sector presenta un atraso notable en materia de infraestructura, ello se refleja en un

     porcentaje muy bajo de vías pavimentadas, ya que en la actualidad la mayoría de las estructura

    d i t i l d fi d f t li it l i ió d l i i i

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    2.3  Justificación

    Como consecuencia de la globalización de la economía y con el fin de cumplir con losrequisitos, que en materia de movilidad se han planteado dentro de las negociaciones de los

    tratados de libre comercio, se destaca la necesidad de mejorar la Red Vial Nacional, con el fin de

    garantizar un correcto transporte y suministro de los productos.

    Históricamente el Instituto Nacional de Vías y las Entidades Gubernamentales han

    enfocado sus esfuerzos en construir y mantener las vías de primer y segundo orden quecomunican las principales ciudades y las cabeceras municipales, descuidando las de tercer orden

    que son la base de toda la red de infraestructura del transporte. En particular las soluciones de

     pavimentación para estas vías han sido dejarlas a nivel de afirmado, el cual por sus

    características es susceptible a deteriorarse en épocas de invierno, dificultando o impidiendo en

    ocasiones la comercialización de los productos, esta situación se refleja en el aumento de loscostos de transporte.

    Por lo tanto se requiere cambiar el esquema y plantear soluciones duraderas y eficaces que

    disminuyan los costos de operación vehicular y agilicen la comercialización de los productos.

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    2.4.2  Objetivos específicos

    •  Analizar información existente requerida para el desarrollo del diseño.•  Diseñar las estructuras de pavimento flexible bajo los métodos propuestos.

    •  Recomendar la estructura de pavimento flexible adecuada para el tramo de vía en estudio.

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    3.  MARCOS DE REFERENCIA

    3.1  Marco conceptual

    Los métodos de diseño de pavimentos son guías desarrolladas por diferentes entidades

    gubernamentales con el fin de proveer a los especialistas, las herramientas necesarias para el

    diseño de estructuras de pavimento. En este caso particular los métodos fueron desarrolladas por

    el Instituto Nacional de Vías INVIAS, por la American Association of StateHighway and

    TransportationOfficialsAASHTO (Estados Unidos de América), y por el Instituto del Asfalto, a

    continuación se presenta una descripción de cada uno de los métodos con los cuales se calcularan

    los espesores de la estructura de pavimento asfaltico.

    3.1.1  Método AASHTO – 1993

    El método de diseño AASHTO, originalmente conocido como AASHO, fue desarrollado

    en los Estados Unidos en la década de los 60, basándose en un ensayo a escala real realizado

    durante 2 años en el estado de Illinois donde los suelos y climas son típicos para gran parte de

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    •  W18 = número de aplicaciones de ejes simples equivalentes de 18 kip (80 kN) hasta el tiempo

    t en el cual se alcanza ISP = pt

    •  SN = número estructural

    •  ∆PSI = diferencia entre los índices de servicio inicial y terminal

    •  MR = módulo resiliente de la subrasante ( libras/pg2)

    •  So = desviación estándar total de la distribución normal de los erroresasociados con las

     predicciones de tránsito y de comportamientodel pavimento (0.44-0.49)

    •  ZR = parámetro estadístico asociado con distribuciones normales dedatos, que considera la

     probabilidad de que el índice de serviciodel pavimento sea superior a pt durante el periodo de

    diseño.

    Una vez determinado el numero estructural requerido se busca un conjunto de espesores

    que combinados adecuadamente y teniendo en cuenta parámetros como los coeficientes

    estructurales y de drenajes garanticen un numero estructural efectivo mayor o igual al requerido para soportar las solicitaciones de transito esperadas en el periodo de diseño. El número

    estructural efectivo se determina por medio de la siguiente ecuación.

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     promedio del suelo predominante en cada sector homogéneo definido y establece diferentes

    categorías que inician desde suelos con CBR menores a 3% que requieren la estabilización del

    suelo o el reemplazo parcial, o hasta suelos con un CBR mayor a 15%. El siguiente parámetro

    que evalúa el Método INVIAS es el tránsito de diseño que corresponde al número de ejes

    equivalente de 8.2 Ton en el carril de diseño durante el periodo de diseño del pavimento que

    varía desde 0.5 E6 hasta 40 E6 el cual posteriormente para garantizar una confiabilidad del 90%

    se mayora por 1.159, lo que nos brinda el tránsito de diseño. Definida la región climática, la

    categoría de la subrasante y de transito se determina de las síes (6) cartas de diseño que presenta

    el manual cual es la que corresponde a estas características y se procede a observar los espesores

    de las capas de pavimento recomendados.

    3.1.3  Método del Instituto del Asfalto

    El método del Instituto del Asfalto considera al pavimento como como un sistema elástico

    multicapa (Capa de rodadura y base de concreto asfaltico, capa de rodadura y bases con

    emulsiones asfálticas, así como capa de rodadura asfáltica con base y subbase granulares), en los

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    ahuellameinto y fisuramiento de la estructura donde se verifica que los ejes equivalentes de

    diseño no superen los admisibles.

    Los métodos descritos anteriormente mencionan términos que a continuación se describen

     para permitir claridad en el desarrollo de este trabajo, una estructura de pavimento es un conjunto

    de capas superpuestas, normalmente carpeta asfáltica y granulares, que se diseñan y construyen

    técnicamente con materiales apropiados y adecuadamente compactados.Los materiales

    granulares son agregados naturales clasificados o provenientes de la trituración de rocas o gravas

    usados para conformar las capas de apoyo sobre las cuales se construye la carpeta asfáltica.

    3.2  Marco geográfico

    El área de estudio se encuentra localizada sobre la vertiente oriental del río Magdalena

    entre las localidades de Morrison, Ye Santa Lucía y Barranca de Lebrija en el departamento del

    Cesar. Limita por el norte con el municipio de La Gloria (Cesar), El Carmen (Norte Santander),

     por el este con Rio de Oro (Cesar), por el sur con Rio de Oro, San Martín (Cesar) y Puerto

    Wilches (Santander), por el oeste con Gamarra (Cesar) y Morales (Bolívar). Las vías del sector

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    La carretera actual discurre por áreas de topografía plana a ligeramente ondulada rasgo

    morfológico predominante del Valle Medio del Rio Magdalena. Esta zona de planicies y colinas

    suaves y redondeadas corresponde a terrazas aluviales, depósitos fluviolacustres de ciénagas y

     pantanos.

    La vía La Ye Santa Lucia Barranca Lebrija es una vía de carácter terciaria, la cual

    corresponde a un ramal que se desprende de la vía Morrison La Yé , dirigiéndose hacia el sur del

    departamento del Cesar. El área del proyecto pertenece a la región andina de nuestro país, el piso

    térmico cálido tropical, con temperaturas promedio de 28º C.

    El tramo objeto de estudio se encuentra localizado en el sur del departamento del Cesar, en

     jurisdicción del Municipio de San Martín. El inicio del tramo (K19+250) se localiza a 12 Km de

    la intersección con la Ruta Nacional 45, conocida como La Ye, a la altura del Corregimiento de

    Morrison, a unos 10 kilómetros al norte del casco urbano del municipio, e incrementa su

    abscisado hasta el (K25+750) en sentido hacia el sitio conocido como Santa Lucía, el recorridototal de la vía es de 25.5 kilómetros, de los cuales se intervienen 6.500 metros lineales de vía en

    este proyecto.

    Las principales vías de acceso al área estudiada son: a) Bucaramanga – San Alberto – San

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    3.3  Marco teórico - Estado del arte

    En cuanto al estado del arte encontramos tesis universitarias realizadas por estudiantes de

     posgrado de la Universidad Católica de Colombia en las cuales se desarrollaron soluciones

    técnicas a problemáticas similares a la planteada en este trabajo. Fueron consultadas a manera de

    guía las siguientes:

    •  Diseño de la estructura de pavimento en concreto asfáltico de la vía Tabio – Subachoque en el

    departamento de Cundinamarca. Jiménez Guzmán, Pablo Abel. Uiversidad católica de

    Colombia, 2012.

    Con respecto a esta tesis se pudo establecer que el objeto de la misma consistió en buscar

    la alternativa más viable desde el punto de vista técnico y económico para la estructura del pavimento en un tramo de vía que se encuentra a nivel de afirmado, el cual tiene una longitud

    aproximada de 4.5 kilómetros.

    Para obtener el diseño final se realizaron diversas actividades que incluyeron la

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    Una vez obtenido el número de ejes equivalentes y teniendo los factores clima y

    temperatura de la zona, al igual que la capacidad de soporte de la subrasante se procedió a

    dimensionar la estructura de pavimento mediante la metodología de diseño de pavimentos

    asfálticos en vías con medios y altos volúmenes de tránsito del INVIAS.

    La estructura obtenida fue la siguiente:

    MDC-2 = 10cm

    BG – 2 = 30cm

    SBG – 1 = 45cm

    La estructura obtenida fue verificada por medio del método AASHTO 93 haciendo la

    verificación por capas y la estructura obtenida fue la siguiente:

    MDC-2 = 16cm

    BG – 2 = 16cm

    SBG – 1 = 20cmAsí mismo, la estructura calculada también se verificó por medio del método SHELL y el

    resultado fue el siguiente:

    MDC-2 = 11cm

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    •  Sin embargo, al final no se hace una recomendación o no se puede evidenciar cual de las

    estructuras planteadas es la óptima, por lo cual sería un aspecto a mejorar en dicho trabajo, ya

    que uno de los objetivos planteados es establecer el diseño más apropiado de acuerdo a las

    condiciones generales de la zona en estudio.

    •  Diseño de la vía Timaná – Cosanza en pavimento flexible. Godoy Bautista, Oscar Javier.

    Universidad católica de Colombia, 2013.

    En esta tesis se desarrolla el diseño de un tramo de vía en afirmado por medio de los

    métodos INVIAS, AASHTO 93 e INSTITUTO DEL ASFALTO. Proyecto que se asemeja al presente trabajo.

    Como desarrollo de la misma se utilizaron datos de conteos de tráfico realizados en el año

    2006 por el municipio en un lapso de siete días durante las 24 horas con secuencias de cada hora.

    Con estos conteos se llevó a cabo el cálculo del tránsito promedio diario TPD y se determinó la

    tasa de crecimiento anual. Aplicando los factores de daño a cada uno de los componentes delTPD se calculó el número de ejes equivalentes acumulados de 8.2 ton para el periodo el periodo

    de diseño.

    Posteriormente con los CBR de cada uno de los tramos se calcularon los módulos

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    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 28

    Así mismo, la estructura calculada también se verificó por medio del método del Instituto

    del Asfalto y el resultado fue el siguiente:

    MDC-2 = 11cm

    BG – 2 = 30cm

    SBG – 1 = 30cm

    De los resultados obtenidos podemos argumentar lo siguiente:

    •  Los espesores planteados para las capas granulares en el método AASHTO 93 no cumplen

    con los mínimos establecidos en las especificaciones del INVIAS, las cuales establecen unespesor mínimo constructivo de 15cm.

    •  Considerando las diferentes metodologías se analizaron las estructuras que cada uno de estos

    métodos arrojó, de acuerdo a las propiedades de los suelos existentes, a las características

    climáticas de la región, a las características de resistencia de la subrasante, a los materiales

    disponibles en la zona de influencia del proyecto y al tráfico que ha de soportar de acuerdo alestudio de tránsito y a la proyección de este. Encontrando que la aplicación de los métodos de

    diseño establecidos cumplen con los requerimientos establecidos y las estructuras obtenidas

     por medio de cada uno de los métodos, cumplen con los requerimientos para los cuales fueron

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    4.  METODOLOGÍA

    4.1  Fases del trabajo de grado

    Las fases que se implementaron para el desarrollo del presente proyecto fueron las

    siguientes:

    •  Recopilación de información general de la vía La Ye - Santa Lucia – Barranca Lebrija entre

    las abscisas K19+250 a K25+750 en el departamento de Cesar.

    •  Revisión de la información recopilada en oficina.

    •   Numero de ejes equivalentes de 8.2 ton para el periodo de diseño

    •  Clasificación de la capacidad portante de la subrasante.

    •  Diseño de estructura de pavimento flexible bajo los métodos INVIAS para medios y altos

    volúmenes de tránsito, AASHTO 93 e INSTITUTO DEL ASFALTO.

    •  Recomendación de estructura de pavimento para el tramo de vía en estudio.

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    Figura 3. Método de diseño INVIAS.

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    4.1.2  Método AASHTO 93 para diseño de estructuras de pavimento flexible.

    Figura 4. Método de diseño general de la AASTHO 93.

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    4.1.3  Método del Instituto del Asfalto para el diseño de estructuras de pavimento flexible

    Figura 5. Método de diseño del Instituto del Asfalto.

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    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 33

    5.  DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE PAVIMENTOS POR LOS MÉTODOS INVIAS,AASHTO 93 E INSTITUTO DEL ASFALTO

    El presente capitulo permite observar el diseño de las estructuras de pavimento bajo los

    métodos INVIAS, AASHTO 93 e INSTITUTO DEL ASFALTO y los parámetros requeridos

     para el desarrollo de cada uno de ellos.

    5.1  Numero de ejes equivalentes de 8.2 ton para el periodo de diseño

    El estudio de tránsito se realizó mediante trabajos de campo, ubicando una estación

    maestra de conteo en la intersección de la Y – Santa Lucía. Los aforos fueron realizados en

     periodos de 24 horas durante 6 días continuos. La disposición de la vía permite conectar

    Barranca Lebrija, con Morrison y Pita limón, por lo que no se prevé que existan flujos que

     puedan cambiar su ruta de asignación; luego, no se consideró conveniente adelantar encuestasorigen – destino.

    Por otra parte, con respecto al tránsito generado, dado el nivel de proyecto de

    mejoramiento de la vía no se espera que este componente de tránsito tenga un alto componente

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    Tabla 2. Proyecciones de tránsito para la vía La Ye – Santa Licia - Barranca Lebrija.

    AÑO AUTOS BUSES C2P C2G C3-4 ≥C5TOTAL

    MIXTOS2013 182 10 24 16 1 6 239

    2014 191 11 25 17 1 6 251

    2015 201 12 26 18 1 6 264

    2016 211 13 27 19 2 7 279

    2017 222 14 28 20 2 7 293

    2018 233 15 29 21 2 7 3072019 245 16 30 22 3 8 324

    2020 257 17 32 23 3 8 340

    2021 270 18 34 24 3 8 357

    2022 284 19 36 25 4 9 377

    2023 298 20 38 26 4 9 395

    2024 313 21 40 27 4 9 4142025 329 22 42 28 5 10 436

    2026 346 23 44 29 5 11 458

    2027 364 24 46 30 5 12 481

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    El factor de ajuste por carril de diseño es asumido del más crítico de los porcentajes de

    distribución direccional.

    Se asume el 2014 como año de operación, para lo cual se obtienen los ejes equivalentes

    acumulados.  

    Tabla 4. Ejes Equivalentes Tramo La Ye - Santa Lucia - Barranca Lebrija.

    AÑO AUTOS BUSES C2P C2G C3-4 ≥C5TOTAL

    MIXTOSEJES

    ACUMUL

    2013 182 10 24 16 1 6 239 000E+002014 191 11 25 17 1 6 251 392E+042015 201 12 26 18 1 6 264 799E+042016 211 13 27 19 2 7 279 125E+052017 222 14 28 20 2 7 293 173E+052018 233 15 29 21 2 7 307 221E+05

    2019 245 16 30 22 3 8 324 275E+052020 257 17 32 23 3 8 340 330E+052021 270 18 34 24 3 8 357 388E+052022 284 19 36 25 4 9 377 450E+052023 298 20 38 26 4 9 395 514E+05

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    Tabla 5.  Número de Ejes Equivalentes a utilizar por método de diseño.

    METODOLOGÍA NÚMERO DE EJES EQUIVALENTES

    INVIAS 596.219AASHTO 514.425INSTITUTO DEL ASTALTO 514.425

    Fuente.  Consorcio TIT Cesar.

    5.2  Capacidad portante de la subrasante

    Con el fin de evaluar la capacidad de soporte de la subrasante se realizaron exploracionescon un espaciamiento aproximado de 500m y una profundidad de 1.5 m que permitió observar

    las propiedades de los materiales gracias a los ensayos de clasificación SUCS y AASHTO,

    gradación, límites de Atterberg, expansión libre en probeta, CBR de la subrasante y CBR a los

    materiales granulares.

    Con el análisis geotécnico realizado se dividió la vía a diseñar en (5) cinco tramoshomogéneos debido a los tipos de suelo y sus características que se evidencian en el perfil

    estratigráfico (Anexo C) y en el resumen geotécnico como se presentan a continuación (Anexo

    B).

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    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 37

    Tabla 4. Resumen de características geotécnicas.

    CLASIFICACIÓN LIMITES DE ATTERBERG

    Tramo

    Homogéneo

    Abscisa

    (km)

    Profundidad

    (m)

    Apique

    No.

    Muestra

    No. USC AASHTO % W LL LP IP LCExpan

    LP (%

    19+000 0,00-0,95 189 B13-392 SM A - 4 11.62 N.L.L. N.L.P. N.P.

    19+000 0,95-1,50 189 B13-393 CH A - 7 - 5 18.97 68.00 32.00 36.00 45.70 3.1

    19+500 0,00-0,39 190 B13-394 CL A - 7 - 6 8.80 49.00 24.00 25.00

    19+500 0,39-1,50 190 B13-395 MH A - 7 - 5 16.85 63.00 34.00 29.00 42.40 3.1

    20+000 0,00-0,57 191 B13-396 CH A - 7 - 6 17.36 53.00 27.00 26.00

    20+000 0,57-1,52 191 B13-397 ML A - 4 6.82 N.L.L. N.L.P. N.P.

    20+500 0,00-0,61 192 B13-398 ML A - 4 15.43 N.L.L. N.L.P. N.P.

    20+500 0,61-1,51 192 B13-399 SM A - 4 6.47 N.L.L. N.L.P. N.P.

    21+000 0,00-0,86 193 B13-400 ML A - 4 13.87 N.L.L. N.L.P. N.P.

    1

    21+000 0,86-1,50 193 B13-401 CL A - 7 - 6 9.87 46.00 23.00 23.00 28.50 2.1

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    CLASIFICACIÓN LIMITES DE ATTERBERG

    Tramo

    Homogéneo

    Abscisa

    (km)

    Profundidad

    (m)

    Apique

    No.

    Muestra

    No. USC AASHTO % W LL LP IP LCExpan

    LP (%

    23+000 0,00-1,08 197 B13-406 CL A - 6 15.79 38.00 24.00 14.00

    23+000 1,08-1,51 197 B13-407 CL A - 7 - 6 17.62 45.00 26.00 19.00 27.00 3.1

    23+500 0,00-0,42 198 B13-408 SM A - 2 - 4 7.37 N.L.L. N.L.P. N.P.

    23+500 0,42-1,15 198 B13-409 SM A - 4 25.36 N.L.L. N.L.P. N.P.

    24+000 0,00-0,71 199 B13-410 SM A - 2 - 4 6.10 N.L.L. N.L.P. N.P.

    24+000 0,71-1,51 199 B13-411 SM A - 4 8.31 N.L.L. N.L.P. N.P.

    24+500 0,00-0,81 200 B13-412 SM A - 2 - 4 8.42 N.L.L. N.L.P. N.P.

    4

    24+500 0,81-1,52 200 B13-413 SM A - 4 8.95 N.L.L. N.L.P. N.P.

    25+000 0,00-1,08 201 B13-416 CL A - 7 - 6 11.80 47.00 23.00 24.00

    25+000 1,08-1,51 201 B13-417 CL A - 7 - 6 26.26 46.00 26.00 20.00 28.60 2.5

    25+500 0,00-0,35 202 B13-418 CL A - 6 9.25 32.00 20.00 12.005

    Ñ

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    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 39

    A continuación se efectúa el análisis de los ensayos de laboratorios que permitieron

    identificar los tipos de suelos existentes a lo largo de los 6.5 km de vía y presentar la

    tramificación con la cual se desarrollara el diseño de la estructura de pavimento, por ello se

    describen las características geotecnicas de cada uno de los tramos.

    •  Tramo 1 Km 19+250 a Km 21+250: En este sector se encuentran materiales limo arcillosos de

    características pobres a malas (SM, CH, CL, ML), el suelo presenta valores de LL que varían

    desde 46 % hasta 68 %, LP entre 23 % y 34 %, IP entre 23 % y 36 % y la humedad natural

    (Wn) entre 6 % y 26.16 %.•  Tramo 2 Km 21+250 a Km 22+250: En este kilómetro de vía se evidencia la presentica de

    arenas limosa, semipermeables a impermeables. Con un porcentaje promedio de gravas del

    9%, de arenas de 58% y finos del 33%.

    •  Tramo 3 Km 22+250 a Km 23+250: En este sector se encuentran materiales limos y arcillas

    inorgánicas (MH, CL), el suelo presenta valores de LL que varían desde 38 % hasta 71 %, LPentre 24 % y 35 %, IP entre 14 % y 36 % y la humedad natural (Wn) entre 15.79 % y 30.59

    %.

    •  Tramo 4 Km 23+250 a Km 24+750: En este kilómetro de vía se evidencia la presentica de

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    Tabla 5. Clasificación de suelos expansivos con base en LL e IP (Snethen y otros).

    Fuente. (Ministerio de Transporte, 1998).

    •  Límite de contracción:  Se realizó el análisis del potencial de expansión conbase en el límite

    de contracción, utilizando para tal fin la clasificación sugerida por Holtz y Gibbs.

    Tabla 6. Grado de expansión a partir del límite de contracción (Holtz y Gibbs).

    Grado de expansión Límite de contracción (%) Índice de plasticidadMuy alto < 10 >32

    Alto 6 - 12 23 – 45Medio 8-18 12 – 34

    Bajo > 13 60 > 35 > 1.5 Alto50 - 60 25 - 35 0.5 – 1.5 Marginal

    < 50 < 25 < 0.5 Bajo

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    Tabla 8. Clasificación de hinchamiento potencial y suelos expansivos.

    Clasificación Límites de Atterberg

    C

    hiTramo

    Homogéneo

    Abscisa

    (km)

    Profundidad

    (m)

    USC AASHTO LL LP IP LCExpansión

    LP (%)Por L

    19+000 0,00-0,95 SM A - 4 N.L.P.

    19+000 0,95-1,50 CH A - 7 - 5 68.00 32.00 36.00 45.70 3.10 ALT

    19+500 0,00-0,39 CL A - 7 - 6 49.00 24.00 25.00 BAJ

    19+500 0,39-1,50 MH A - 7 - 5 63.00 34.00 29.00 42.40 3.10 ALT

    20+000 0,00-0,57 CH A - 7 - 6 53.00 27.00 26.00 MARGI

    20+000 0,57-1,52 ML A - 4 N.L.P.

    20+500 0,00-0,61 ML A - 4 N.L.P.20+500 0,61-1,51 SM A - 4 N.L.P.

    21+000 0,00-0,86 ML A - 4 N.L.P.

    1

    21+000 0,86-1,50 CL A - 7 - 6 46.00 23.00 23.00 28.50 2.10 BAJ

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    Clasificación Límites de Atterberg

    C

    hi

    TramoHomogéneo

    Abscisa(km)

    Profundidad(m)

    USC AASHTO LL LP IP LCExpansión

    LP (%)Por L

    23+000 1,08-1,51 CL A - 7 - 6 45.00 26.00 19.00 27.00 3.10 BAJ

    23+500 0,00-0,42 SM A - 2 - 4 N.L.P.

    23+500 0,42-1,15 SM A - 4 N.L.P.

    24+000 0,00-0,71 SM A - 2 - 4 N.L.P.

    24+000 0,71-1,51 SM A - 4 N.L.P.

    24+500 0,00-0,81 SM A - 2 - 4 N.L.P.

    4

    24+500 0,81-1,52 SM A - 4 N.L.P.

    25+000 0,00-1,08 CL A - 7 - 6 47.00 23.00 24.00 BAJ

    25+000 1,08-1,51 CL A - 7 - 6 46.00 26.00 20.00 28.60 2.50 BAJ

    25+500 0,00-0,35 CL A - 6 32.00 20.00 12.00 BAJ5

    25+500 0,35-1,51 CL A - 6 35.00 21.00 14.00 19.40 2.10 BAJ

    Fuente.  Consorcio TIT Cesar.

    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 43

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    En general, se puede observar que en todas las zonas donde se presentan arcillas de

     plasticidad alta (CH) tiene un coeficiente de hinchamiento alto y marginal y en el caso de los

    sectores considerados como suelos de grano fino son potencialmente expansivos.Finalmente y luego de efectuar los análisis presentados anteriormente se concluye que la

    zona en estudio está conformada por materiales que son altamente susceptibles de presentar

    deformaciones volumétricas, ya sean estas por contracción o por expansión y bajo este evento se

    hace necesario incluir dentro de la estructuras diseñadas un tratamiento por geomallas biaxial y

    geotextiles dependiendo la necesidad, su ubicación se presentará en numerales posteriores.De acuerdo a las características de los materiales como se observó anteriormente se

    definieron cinco tramos homogéneos, de los cuales a continuación se presenta la resistencia de

    la subrasante; en el caso de suelos finos se tomó el valor promedio del CBR en estado de

    inmersión, para un 0.1 pulgadas de penetración del piston y en suelos granulares se toma el

    menor valor de los CBRMetodo 1 al 95% de la densidad máxima. A continuación se presentalos CBR adoptados por tramo homogéneo.

    Tabla 9. CBR por Tramo Homogéneo.

    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 44

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    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 44

    variables clasificar cada parámetro en una categoría y determinar la estructura de pavimento por

    medio de las cartas de diseño del manual.

    5.3.1  Periodo de diseño

    De acuerdo con la metodología de diseño a partir del tránsito promedio diario se establece

    la categoría de la vía, por medio de la siguiente tabla.

    Tabla 10. Categoría de la vía.

    Categoría de la vía

    I II III Especial

    Descripción

    Autopistas

    interurbanas

    caminosinterurbanos

     principales

    Colectoras

    interurbanas

    caminos rurales eindustriales

     principales

    Caminos rurales

    con tránsito

    mediano caminos

    estratégicos

    Pavimentos

    especiales einnovaciones

    Importancia Muy importante Importante Poco importanteImportante a poco

    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 45

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    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 45

    5.3.2  Estimación del tránsito de diseño

    De acuerdo con el capítulo 5.1 el número de ejes equivalentes para el período de diseño enel tramo La Yé Santa Lucia - Barranca Lebrija es de 5.14 E5 los cuales se deben corregir para

    garantizar una confiabilidad del 90% empleando la siguiente ecuación:

    Al aplicar la anterior ecuación se obtiene un número de ejes equivalentes de 8.2 toneladas

    de 5.96E  5. Con estos valores se ingresa a la siguiente tabla y se determina el rango de tránsitoque corresponde para la vía en estudio:

    Tabla 12. Rangos de tránsito.

    DesignaciónRangos de tránsito acumulado

    por carril de diseño

    T1 0.5 - 1 * 106 

    T2 1 - 2 * 106 

    T3 2 - 4 * 106 

    T4 4 6 * 106

    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 46

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    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 46

    Tabla 13. Regiones climáticas de Colombia.

    No RegiónTemperatura

    TMAP (ºC)

    Precipitación media

    anual (mm)R1

    Fría seca y fría

    semihúmeda< 13 < 2000

    R2Templado seco y

    templado semihúmedo13 – 20 < 2000

    R3Cálido seco y cálido

    semihúmedo20 – 30 < 2000

    R4 Templado húmedo 13 – 20 2000 – 4000R5 Cálido húmedo 20 – 30 2000 – 4000

    R6 Cálido muy húmedo 20 - 30 > 4000

    Fuente.  (Ministerio de Transporte, 1998)

    De acuerdo a la ubicación de la vía se tiene una precipitación media anual de 1374 mm/año

    y una TMAP de 28.3°C los cuales fueron calculados a partir de la estación Aguas Claras en

    Aguachica.

    Por lo anterior y de acuerdo a la tabla del manual del INVIAS se tiene que la zona

    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 47

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    Como se puedo observar en los análisis realizados en el numeral Fuente. Consorcio TIT Cesar.

    capacidad portante de la SUBRASANTE0 los suelos de la vía a diseñar presentan dos

    condiciones; la primera consiste en zonas donde los materiales son netamente de carácter fino

    con valores de CBR inferiores a 3% y la segunda está conformada por materiales únicamente

    granulares con valores de CBR entre 6% y 7%, por lo que el cálculo del material de soporte se

    realizó de la siguiente manera:

    Para el primer caso se calculó el módulo equivalente de apoyo de la estructura de

     pavimento al usar un material de terraplén (CBR>10%) como remplazo o relleno aplicando la

    metodología de Ivanov la cual considera la capacidad de soporte de los diferentes estratos y sus

    espesores por medio de la siguiente ecuación:

    ⎟ ⎠

     ⎞⎜⎝ 

    ⎛ ⎟ ⎠

     ⎞⎜⎝ 

    ⎛ −−

    =

    a

    ns

    n

     E 

     E e

    2arctan

    11

    21

    5.3

    0

    π  

     

    E

    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 48

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    5.3.5  Diseño de la estructura de pavimento flexible

    Con la anterior información, se remite al Manual de diseño de pavimentos asfalticos en

    vías con medios y altos volúmenes de tránsito para el diseño de la estructura del pavimento, y se

    obtiene:

    •  RANGO DE TRANSITO: Entre 0.5 y 1 millón, DESIGNACIÓN: T1

    •  RESISTENCIA DE SUELO TRAMOS 1, 3 Y 5: 3

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    Fuente.  Elaboración propia.  

    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 50

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    Tabla 15. Resumen de parámetros de diseño y espesores calculados por el Método INVIAS.

    Tramo

    HomogéneoNo.

    Abscisa

    Inicial(Km)

    Abscisa

    Final(Km)

    CBRSBR(%)

    CBR

    TramoHomogeneo(%)

    ClasificaciónSubrasante RegiónClimática N N' ClasificaciónTránsito

    1 19+250 21+250 1.77 3.40 S1 R3 514,425 596,219 T1

    2 21+250 22+250 6.80 6.80 S2 R3 514,425 596,219 T1

    3 22+250 23+250 1.62 3.15 S1 R3 514,425 596,219 T1

    4 23+250 24+750 6.20 6.20 S2 R3 514,425 596,219 T1

    5 24+750 25+750 2.28 3.53 S1 R3 514,425 596,219 T1

    Fuente.  Elaboración propia.

    5.4  Diseño de la estructura de pavimento por el método de la AASHTO 93

    Según la sectorización definida en base a los suelos presentes en la zona y la definición de los

    estructura de pavimento para los 6.5 Km de vía por el método AASHTO 93.Los parámetros de cálculo para el desarrollo del diseño se describen a continuación:

    •  Tránsito de diseño (W18): El número de ejes equivalentes de 8.2 Ton en el carril de diseño para

    obtenido del análisis del estudio de tránsito que se describe en el numeral 5 1y corresponde a 514

    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 51

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    •  Serviciabilidad (ΔPSI): La Guía AASHTO establece que “La serviciabilidad es la habilidad

    específica de una sección de pavimento para servir al tráfico”. Se deben elegir, la

    serviciabilidad inicial y final. La inicial es función del diseño del pavimento y de la calidad dela construcción, y la final está relacionada a la falla funcional del pavimento. Para este caso

    específico se fijaron los siguientes valores de PSI inicial 4.2 y PSI final de 2.0, por lo tanto la

     pérdida del índice de serviciabilidad es 2.2.

    •  Error normal combinado (So). Este parámetro tiene en cuenta el error o desviación del diseño,

    la variación de las propiedades de los materiales y de la subrasante, y la estimación deltránsito; para pavimentos flexibles, la AASTHO remienda un So entre 0.40 y 0.50, para este

    caso se toma un valor de 0.44.

    •  Módulo resiliente de la subrasante. Es la propiedad que caracteriza los materiales de la

    subrasante y las propiedades elásticas del suelo. El módulo resiliente de la subrasante se

    obtuvo mediante la ecuación de la metodología AASHTO 2002:

    En la siguiente tabla se observan los valores obtenidos para cada uno de los tramos

    homogéneos en estudio.

    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 52

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    ( )

    ( )

    07.832.2

    1

    109440.0

    5.12.420.0136.9*log

    19.5

    018   −+

    ⎟⎟ ⎠

     ⎞

    ⎜⎜⎝ 

    ⎛ 

    ++

    ⎟ ⎠

     ⎞⎜⎝ 

    ⎛ 

    Δ

    +−++=  LogMr 

    SN 

    PSI  Log

    SN  LogS  Z W r 

     

    En la siguiente tabla se presentan los datos de entrada de la ecuación.

    Tabla 17. Parámetros para el cálculo del SN.

    DATOS DE ENTRADA METODO AASHTO-93

    R 90.00

    Zr 1.282

    So 0.44

    W18 514425

    PSI inicial 4.20

    PSI final 2.00

    PSI 2.20

    MR (lb/pulg2)Fuente.  Elaboración propia.

    El número estructural requerido por la estructura de pavimento para cada uno de los cinco

    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 53

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    El método general se basa en determinar el número estructural efectivo (SN) aplicando la

    metodología de coeficientes establecida en la AASHTO 93 que está relacionada con la siguiente

    ecuación:

    Dónde:

    •  a1, a2, a3: Coeficientes estructurales de la capa asfáltica, base granular y subbase granular

    (in), los cuales se determinan con base en las características mecánicas de los materiales,

    según la tabla 8.1 Valores de coeficientes estructurales ai, del Manual de diseño de pavimentos asfalticos en vías con medios y altos volúmenes de tránsito.

    •  D1, D2, D3: Espesores de la capa asfáltica, base granular y subbase granular (in)

    •  m2, m3: Coeficientes de drenaje para base granular y subbase granular, los cuales se

    determinan de acuerdo con los niveles de precipitación, calidad de drenaje y considerando que

    el pavimento estará a niveles de humedad próximos a la saturación por lapsos cercanos al

    15% del tiempo de exposición, los valores a utilizar en este diseño se referencian en la tabla

    8.2 Valores del coeficiente de drenaje mi, del Manual de diseño de pavimentos asfalticos en

    vías con medios y altos volúmenes de tránsito.

    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 54

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    comprobación de cumplimiento del número estructural requerido y el efectivo que permite

    definir si los espesores supuestos inicialmente cumplen las solicitaciones de carga.

    Tabla 20. Verificación de cumplimiento de numero estructural efectivo y requerido – AASHTO

    93 GENERAL

    AbscisaInicial(Km)

    AbscisaFinal(Km)

    EspesorCarpertaAsfaltic

    a (in)

    EspesorBase

    Granular

    (in)

    EspesorSub baseGranular

    (in)

    SNefecSNre

    qVerificación

    19+250 21+250 4.29 11.7 15.6 4.446 4.34 CUMPLE21+250 22+250 2.93 7.8 13.65 3.336 2.74 CUMPLE22+250 23+250 3.9 13.65 15.6 4.5747 4.47 CUMPLE23+250 24+750 2.93 7.8 13.65 3.336 2.83 CUMPLE24+750 25+750 3.9 11.7 13.65 4.1184 4.00 CUMPLE

    Fuente.  Elaboración propia.

    Se observa que para los espesores de carpeta asfáltica, base granular y subbase granular

    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 55

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    Figura 8. Estructura de Pavimento por el Método general dela AASHTO 93.

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    5.4.2  Método AASSHTO 93 detallado capa a capa

    Mediante este método se identifica si los espesores determinados por el método general de

    la Aashto 93 protegen adecuadamente las capas subyancentes del pavimento. A continuación se

     presenta la evaluación realizada.

     5.4.2.1 Verificación de protección de la base granular por la Carpeta Asfáltica

    Con el numero estructural de la base granular (a2=0.14) y empleando la siguiente

    expresión se determina el módulo dinámico de la base granular que corresponde a Ebg= 30000

     psi.

    Con la ecuación fundamental de la AASHTO 93 y el valor del Ebg se determina el SN1

    requerido y se compara con el SN efec de la carpeta asfáltica y se verifica su cumplimiento como

    se observa en la siguiente tabla.

    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 57

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    Tabla 23. Verificación de la protección de la Base granular por la Carpeta Asfáltica.

    TramoHomogéneo

    No.

    AbscisaInicial(Km)

    AbscisaFinal(Km)

    SN1reqEspesorCA (cm)

    SN1 efeccorregido CA

    Verificación dela Protecciónde BG por la

    CA1 19+250 21+250 1.8 16.0 1.89 CUMPLE2 21+250 22+250 1.8 16.0 1.89 CUMPLE3 22+250 23+250 1.8 16.0 1.89 CUMPLE4 23+250 24+750 1.8 16.0 1.89 CUMPLE

    5 24+750 25+750 1.8 16.0 1.89 CUMPLEFuente.  Elaboración propia.

     5.4.2.2 Verificación de protección de la Subbase Granular por la Base Granular

    Con el coeficiente estructural de la subbase granular (a3= 0.12) y la siguiente ecuación se

    obtiene el modulo elástico de la subbase (Esbg) que corresponde a 17000 psi.

    P di d l ió f d l d l AASHTO 93 l l d l Eb d i

    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 58

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    Tabla 24. Verificación de la protección de la Subbase granular por la Base granular.

    TramoHomogéneo

    No.

    AbscisaInicial(Km)

    AbscisaFinal(Km)

    MóduloSubbasegranular

    (psi)

    SN3

    req

    SN2efecBG

    EspesorBG

    corregido(in)

    EspesorBG

    corregido(cm)

    EspesorBG(cm)

    EspesorBG(in)

    SN2 ecorreg

    BG

    1 19+250 21+25017000 2.23 0.34 2.70 6.9 15.0 5.9 0

    2 21+250 22+25017000 2.23 0.34 2.70 6.9 15.0 5.9 0

    3 22+250 23+250

    17000 2.23 0.34 2.70 6.9 15.0 5.9 0

    4 23+250 24+75017000 2.23 0.34 2.70 6.9 15.0 5.9 0

    5 24+750 25+750

    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 59

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     5.4.2.3 Calculo del SN3 efectivo de la Subbase Granular

    Teniendo en cuenta que se conoce el número estructural requerido de la estructura total de

     pavimento para cada uno de los cinco tramos homogéneos se determinan los SN3 efectivo con la

    siguiente ecuación.

    Contando con el numero estructural efectivo se calcula el espesor de la subbase granular

     por medio de la siguiente ecuación y se determina el SN3 efectivo corregido.

    Tabla 25. Numero estructural efectivo corregido de la Subbase granular.

    TramoHomogéneo

    No.

    AbscisaInicial

    (Km)

    AbscisaFinal

    (Km)

    SN3efec

    EspesorSBG

    (in)

    EspesorSBG

    (cm)

    EspesorSBG

    (cm)

    EspesorSBG

    (in)

    SN3 efecCorregido

    SBG

    1 19+250 21+250 1.71 15.80 40.1 41.0 16.14 1.74

    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 60

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    temas ambientales es menor que el número estructural efectivo que aportan cada de las capas

    que conforman la estructura.

    Tabla 26. Verificación del numero estructural efectivo vs el número estructural requerido de la

    estructura diseñada.

    TramoHomogéneo

    No.

    AbscisaInicial

    (Km)

    AbscisaFinal

    (Km)

    SNreq dela

    estructura

    SN1 efeccorregido

    CA

    SN2 efeccorregido

    BG

    SN3 efecCorregido

    SBG

    SNTotalpor

    capas

    Verificación deSN req y SN

    efec

    1 19+250 21+250 4.34 1.89 0.74 1.74 4.38 CUMPLE2 21+250 22+250 2.74 1.89 0.74 0.64 3.27 CUMPLE3 22+250 23+250 4.47 1.89 0.74 1.87 4.50 CUMPLE4 23+250 24+750 2.83 1.89 0.74 0.64 3.27 CUMPLE

    5 24+750 25+750 4.00 1.89 0.74 1.40 4.04 CUMPLEFuente.  Elaboración propia.

    A continuación se presenta la estructura de pavimento determinada por el método de la

    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 61

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    Figura 9. Estructura de Pavimento por el Método AASHTO 93 por Capas.

    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 62

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    5.5  Diseño de la estructura de pavimento por el método del Instituto del Asfalto

    El método del Instituto del Asfalto considera al pavimento como un sistema elástico tricapacompuesto por una capa asfáltica, una capa granular y la subrasante.

    A continuación se relacionan cada uno de los parámetros de diseño que se tuvieron en

    cuenta para el dimensionamiento de la estructura de pavimento por este método aplicando el

    modelo multicapa.

    5.5.1  Relación de Poisson de los materiales de las diferentes capas:

    Para la capa asfáltica se selecciona un valor típico de µ = 0,35, para las capas granulares se

    asume un valor típico de µ = 0,35, para la subrasante de los tramos 1, 3 y 5 (limos y arcillas) un

    valor de µ = 0,40 y para los tramos 2 y 4 (arena limosa) un valor de µ = 0,30, según Huang/93:

    Tabla 28. Valores típicos Relación de Poisson.

    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 63

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    Tabla 29. Valores de Módulos de subrasante por tramos.

    Tramo

    HomogéneoNo.

    AbscisaInicial

    DiseñoGeométrico

    (Km)

    Abscisa Final

    Diseño Geométrico(Km)

    Distancia(m) CBRSBR(%)

    EoMódulo

    subrasanteMr= 100*CBR

    (kg/cm2)

    EoMódulo

    subrasanteMr(psi)

    1 19+250 21+250 2.000,00 1,77 177 2.5172 21+250 22+250 1.000,00 6,80 680 9.6703 22+250 23+250 1.000,00 1,62 162 2.3044 23+250 24+750 1.500,00 6,20 620 8.8165 24+750 25+750 1.000,00 2,28 228 3.242

    Fuente.  Elaboración propia.

    5.5.3  Estimación modulo del concreto asfaltico

    Teniendo en cuenta que la temperatura del proyecto corresponde a 28.3 °C y haciendo uso

    del artículo 400-07, se elige el tipo de asfalto según corresponde:

    Tabla 30. Tipo de cemento asfaltico por emplear en mezclas en caliente.

    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 64

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    La estimación de la temperatura de las capas y el módulo del concreto asfaltico se obtiene

     bajo la metodología de la estimación de módulos del Instituto del Asfalto; a continuación se

    muestra a manera de ejemplo la Figura 1la hoja electrónica que permitió obtener los módulos para las diferentes corridas de optimización de espesores realizadas para cada tramo homogéneo.

    Figura 10. Determinación módulo de la mezcla asfáltica.

    Formulaciones para estimar módulos del Instituto del Asfalto

    Estimación de la Temperatura del Pavimento

    t =1/ (2*pi *f) donde: f= frecuenc ia; pi=3,1416; t =t iempo de carga

    t=0,02 seg (f=8Hz) para V= 45 - 60 kph

    Frecuencia de carga, Hz 8

    Tipo de Asfalto Temperatura mezcla, oC 36,4

     APIAY 60-70 Pen etracc ió n a 25 oC (or ig ) 50 Para determinar la temperatura de la mezcla T ó Mp (oF),

    Viscosidad a 21 oC, 10̂ 6 p oises 5,5280559 se emplea la siguiente fórmula en función de la temperatura

    Características de la Mezcla   del aire Ma (oF) y la profundidad desde la superficie, z (in):

    % de finos P200 5 B1 0,44634562

    Vol vacíos, % Va 5 B2 6974,1153 Como temperatura media ponderada de la capa asfálticaVol asfalto, % Vb 11 B3 1,74977031 se emplea la correspondiente al tercio superior  

    Vol agregado, % Vg 84 B4 5,313

    Total 100 B5 1,74996459 oC oF

    Temperatura media ponderada del aire, Ma 28,3 82,9

    Si FS C FS 1 2

    64

    34

    4

    11   +

    +−⎟

     ⎠ ⎞⎜

    ⎝ ⎛ 

    ++=

     z z Ma Mp   6

    4

    34

    4

    11   +

    +−⎟

     ⎠ ⎞⎜

    ⎝ ⎛ 

    ++=

     z z Ma Mp

    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 65

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    Figura 11. Determinación módulo de la capa granular.

    .

    h, cm E, kg/cm2 h, pg E, psi

    Capas Asfálticas a 13,0 16.373 5,12 232.819

    b 0,00 0

    c 0,00 0

    Ponderado 13,0 16.373 5,1 232.819

    Granulares K1 8.000 55,0 1.245 21,65 17.708

    K1 IA 8,000 a 12,0000 típico entre 3,000 y 8,000

    Subrasante 177 2516,94

    Módulo ponderado de Capas Asfálticas

    Si la capa asfáltica que se encuentra sobre la capa granular está compuesta por

    2 subcapas h1a y h1b con módulos E1a, E1b,

    se calcula un módulo ponderado E1 para el espesor total h1a + h1b :

    Módulo de capas granulares

    Siendo h1 y h2 los espesores de la capa asfáltica y granular en pulgadas,y E1, E2 y E3 los módulos de las capas asfáltica, granular y subrasante en psi:

    3

    11

    3

    1

    113

    1

    111

    )()(

    ⎥⎥⎥

    ⎢⎢⎢

    +

    +=

    ba

    bbaa

    hh

     E h E h E 

    868.0

    1

    287.0

    3

    139.0

    1

    041.0

    2

    471.0

    12  447.10   K  E  E hh E 

      −−−

    =

     Fuente.  (Estrada, 2014).

    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 66

  • 8/17/2019 Diseño Estructura Pavimento Flexible Aashto Invias Insituto Asfalto Barranca Lebrija (1)

    66/289

    5.5.5  Verificación de cumplimiento por ahuellamiento y fisuración

    Mediante el programa Weslea se determina la deformación vertical en la fibra superior de

    la subrasante y la deformación horizontal en la fibra inferior de la carpeta asfáltica, sobre el eje

    de la carga y debajo de una de las dos llantas determinando el valor mayor de estos.

    Adicionalmente, con los datos anteriores, se calcula el número de ejes equivalentes admisibles

    tanto por ahuellamiento como por fisuramiento, y se chequea que los ejes equivalentes de diseño

    no superen los admisibles.

     5.5.5.1 Chequeo por Ahuellamiento

    La evaluación del ahuellamiento se realiza mediante la curva de fatiga que se expresa

    mediante la siguiente ecuación.

    Donde: Nd: Numero de ejes equivalentes admisibles por la estructura.

    v = Deformación vertical en la subrasante.

    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 67

  • 8/17/2019 Diseño Estructura Pavimento Flexible Aashto Invias Insituto Asfalto Barranca Lebrija (1)

    67/289

    A continuación se presenta las estructuras de pavimento en las cuales se optimizaron los espe

    granular para cada uno de los tramos homogéneos evaluados verificando que los mismos cumplieran

    y fisuramiento.

    Tabla 32. Estructuras de pavimento diseñadas por el Método del Instituto del Asfalto.

    1 19+250 21+250   14 78 1654.3 118.3 323.45 550.05 534,998  -0.012

    2 21+250 22+250   11 17 1601.1 208.6 338.69 529.22 635,936  -0.012

    MTramo

    Homogéneo No.

    Abscisa

    Inicial

    (Km)

    Abscisa

    Final

    (Km)

    Espesorcapa

    asfáltica

    (cm)

    Espesor

    granulares

    (cm)

    Modulo de la

    Mezcla

    (Mpa)

    Modulo decapas

    granulares

    (Mpa)

     

    v Nd

    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 68

  • 8/17/2019 Diseño Estructura Pavimento Flexible Aashto Invias Insituto Asfalto Barranca Lebrija (1)

    68/289

    Figura 12. Estructura de Pavimento por el Método Instituto del Asfalto  

    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 69

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    69/289

    Tabla 33. Espesores de estructura de pavimento por Método.

    CA

    (cm)

    BG

    (cm)

    SBG

    (cm)

    Mejoramiento

    (cm)

    Total

    Espesor

    (cm)

    CA

    (cm)

    BG

    (cm)

    SBG

    (cm)

    Total

    Espesor

    (cm)

    CA

    (cm)

    BG

    (cm)

    SBG

    (cm)

    1 19+250 21+250 10 20 35 25 90   11.0 30.0 40.0 81   16 15.0 41.0

    2 21+250 22+250 7.5 20 35 63   7.5 20.0 35.0 63   16 15.0 15.0

    3 22+250 23+250 10 20 35 25 90   10.0 35.0 40.0 85   16 15.0 44.0

    4 23+250 24+750 7.5 20 35 63   7.5 20.0 35.0 63   16 15.0 15.0

    5 24+750 25+750 10 20 35 20 85   10.0 30.0 35.0 75   16 15.0 33.0

    TramoHomogéneo

    No.

    AbscisaInicial

    (Km)

    AbscisaFinal

    (Km)

     INVIAS AASHTO GENERAL AASHTO POR CA

    Fuente.  Elaboración propia.

    Se observa que los espesores de carpetas asfálticas varían desde 7.5 cm a 16 cm, esta condició

     para definir en términos económicos la estructura de pavimento a emplear debido a sus costos de fab

    de los materiales granulares teniendo en cuenta que el Método INVIAS no permite para el diseño c

    necesario mejorar la subrasante por lo tanto los espesores de granulares en algunos tramos es mayor qu

    de la estructura de pavimento diseñada por el método general de la AASHTO 93 y la determinación d

    evidente que es necesario aumentar desde un 45% a un 113% el espesor de la capa asfáltica para brin

  • 8/17/2019 Diseño Estructura Pavimento Flexible Aashto Invias Insituto Asfalto Barranca Lebrija (1)

    70/289

    Al evaluar las estructuras de pavimento por los diferentes métodos se evidencia que los

    espesores determinados por el método de la AASHTO 93 cumplen con el criterio general pero no

    la protección por capas, por lo tanto es necesario aumentar los espesores de carpeta asfáltica; deigual forma al verificar los espesores obtenidos por el método INVIAS mediante el método del

    Instituto del Asfalto se evidenció que los mismos no cumplen con el criterio de falla por

    fisuramiento, por lo tanto fue necesario aumentar la carpeta asfáltica y disminuir granulares, lo

    que permitió optimizar los espesores obtenidos bajo los otros métodos.

    La estructura de pavimento a utilizar en los 6.5 km de la vía la Ye Santa Lucia Barranca

    Lebrija es la determinada por el método del Instituto del Asfalto la cual está en la capacidad de

    soportar las solicitaciones generadas por un tráfico esperado de 0.51 millones de ejes

    equivalentes de 8.2 ton bajo unas características de suelos de tipo limo-arcillosos y areno-

    limosos, para un periodo de diseño de 10 años contados a partir del año 2014.

    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 71

  • 8/17/2019 Diseño Estructura Pavimento Flexible Aashto Invias Insituto Asfalto Barranca Lebrija (1)

    71/289

    6.  CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

    •  Los suelos encontrados en los 6.5 Km de la vía La Ye Santa Lucia Barranca Lebrija

    corresponden a limos-arcillosos y arenas limosas en su mayoría.

    •  La capacidad portante de la subrasante donde estará apoyada la estructura de pavimento

     presenta dos condiciones, unos suelos con CBR en condición sumergida menores a 3% con

     potencial de hinchamiento alto y marginal que se encuentran en los Tramos homogéneos 1,3 y

    5 y otra con CBRMetodo 1 al 95% de la densidad máxima mayor a 6% que corresponden a

    los sectores 2 y 4.

    •  Las estructuras de pavimento definidas por cada uno de los métodos evaluados se basó en un

     periodo de diseño de diez años para pavimentos flexibles o su equivalencia en tiempo hasta

    acumular el número de ejes equivalentes de 8.2 ton adoptado en el diseño.

    •  Las estructuras de pavimento diseñadas para la vía la Ye Santa Lucia Barranca Lebrija están

    en la capacidad de soportar las solicitaciones generadas por un tráfico esperado de 0.51

    millones de ejes equivalentes de 8.2 ton bajo unas características de suelos de tipo limo-

    arcillosos y areno- limosos, para un periodo de diseño de 10 años contados a partir del año

    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 72

  • 8/17/2019 Diseño Estructura Pavimento Flexible Aashto Invias Insituto Asfalto Barranca Lebrija (1)

    72/289

    •  Teniendo en cuenta las condiciones de expansión de los suelos existentes en sectores de la

    vía, se recomienda que la estructura de pavimentos esta protegida con un sistema de drenaje

    adecuado que permita garantizar el control de la humedad de la subrasante.

    •  Con el fin de evitar la segregación de los agregados, se recomienda tener un control estricto

    en el transporte de la mezcla desde la salida de la planta hasta la colocación de la misma.

    •  La construcción de las estructuras de pavimento diseñadas para los 6.5 km de la vía La Ye

    Santa Lucia Barranca Lebrija se debe enmarcar dentro de las especificaciones generales de

    construcción de carreteras del Instituto Nacional de Vias 2014 y las normas de ensayo paracarreteras INVIAS 2014.

    •  Se recomienda que la construcción de la estructura de pavimento se realice s sobre la cota de

    la subrasante actual debido que por el tipo de suelos finos existentes en la zona del proyecto,

    no es recomendable excavar.

    DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE BARRANCA LEBRIJA 73

  • 8/17/2019 Diseño Estructura Pavimento Flexible Aashto Invias Insituto Asfalto Barranca Lebrija (1)

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    REFERENCIAS

    American Association Of State Of Highway And Transportation. (1993). Guide for design of pavement structures.  Washington: AASHTO.

    Asphalt Institute. (1982). Research and Development of the Asphalt Institute’s Thickness Design

     Manual.

    Das, B. (2001). Fundamentos de ingeniería geotécnica. México: International Thomson

    Editores.Higuera, C. (2011).  Nociones sobre métodos de diseño de estructuras de pavimentos para

    carreteras. Tunja: UPTC.

    Huang, Y. H. (1993). Pavement Analysis and Design. New Yersey: Prentice Hall.

    Instituto Nacional de Vías. (2014).  Especificaciones generales para la construcción de

    carreteras. Bogotá D.C: INVIAS.

    Ministerio de Transporte. (1998). Manual de diseño de pavimentos asfálticos en vías con medios

     y altos volúmenes de tránsito.  Popayán: Ministerio de Transporte.

    Montejo A (2006) Ingeniería de pavimentos (3 ed) Bogotá: Universidad Católica de

  • 8/17/2019 Diseño Estructura Pavimento Flexible Aashto Invias Insituto Asfalto Barranca Lebrija (1)

    74/289

     

    Anexo A. Ensayos de laboratorio

  • 8/17/2019 Diseño Estructura Pavimento Flexible Aashto Invias Insituto Asfalto Barranca Lebrija (1)

    75/289

    CÓDIGO:

    COMPAÑÍA: CONSORCIO TIT APIQUE Nº. 189

    DIRECCION: CRA 11 N°93B-33 PISO 5 PROFUNDIDAD (m): 1.50

    INGENIERO: MAURICIO GALINDO NIVEL FRE TICO (m): NO SE ENCONTROOBRA: VIA MORRISON- LA Y- SANTA LUCIA-BARRANCA LEBRIJA FECHA:

    LOCALIZACIÓN: K19+000 DERECHO INFORME PC Nº: 529-13

    COORDENADAS: E 01045002 N 01379517

    0.00 SM ARENA LIMOSA

    CAFÉ, VETA GRIS

    HUMEDAD BAJA

    DENSA

    11.62 B13-392

       C   B   R   M   E   T   O   D   O   I

       C   B   R   I   N   A   L   T   E   R   A   D   O

       E   N   %

       E   X   P   A   N   S   I   O   N   L   I   B   R   E

       H   U   M   E   D   A   D   E

       N   %

    CLASIFICACIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL MATERIAL

    P-PT-05-F-08

    VERSIÓN: 7INFORME DE ENSAYOS

    PERFIL ESTRATIGRÁFICO Y CLASIFICACIÓN DE SUELOS

    MUESTRA Nº

    2013-09-22

    NORMA NTC 1504:2000FECHAELABORACIÓN:

    2009-01-05

       P   R   O   F   U   N   D   I   D   A

       D   (  m   )

       C   O   N   V   E   N   C   I    Ó   N

       M .   O .   P .   T .

       S   I   S   T   E   M   A   D   E

       C   L   A   S   I   F   I   C   A   C

       I    Ó   N

       U .   S .   C .

    CÓDIGO:INFORME DE ENSAYOS P-PT-05-F-

     RELACI N DE SOPORTE DEL SUELOVERSIÓN: 9

    CBR M TODO I

     ACREDITADO

     ACREDITADO

     ACREDITADO

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    76/289

    COMPAÑÍA: CONSORCIO TIT

    DIRECCIÓN: CRA 11 N°93B-33 PISO 5 LOCALIZACIÓN: K19+000 DERECHO

    INGENIERO: MAURICIO GALINDOOBRA: VIA MORRISON- LA Y- SANTA LUCIA-BARRANCA LEBRIJA FECHA DE TOMA: 2013-09-22

    DESCRIPCIÓN: ARENA LIMOSA FECHA DE ENSAYO: 2013-10-18

    CANTERA: N.A. SONDEO: N.A.

    MUESTRA Nº: B13-392 APIQUE: 189

    INFORME PC Nº: 529-13 PROFUNDIDAD (m): 0,00-0,95

    PRUEBARecipiente Nº:M1= Masa Recipiente + masa húmeda (g):M2= Masa Recipiente + masa seca (g):M3= Masa Recipiente (g):Número de golpes:Masa humeda inicial(g):Agua adicional (cm³):Molde Nº:M4= Masa molde y la base + suelo compactado (g):M5= Masa del molde + base (g):M6= Masa humeda compacta (g):Humedad en el horno (%):Masa seca (g):Volumen del molde (cm³):Densidad seca (g/cm³):Densidad seca (kg/m³):

    1 2 3 4502 609 964 330

    NORMA INV E 148:2007FECHAELABORACIÓN:

    2009-04-2

    103.4 90.5 70.4 129.556 56 56 56

    854.2 786.0 936.1 976.1781.8 704.4 809.8 835.7

    10 10 10 109972 10242 10396 10354

    6000 6000 6000 60000 120 240 360

    10.7 13.3 17.1 19.93654 3808 3816 3692

    5928 5928 5928 59284044 4314 4468 4426

    1714 1786 1790 1732

    2132 2132 2132 21321.714 1.786 1.790 1.732

    1800

    1810

    CURVA PROCTOR

    Resolución de Acreditación Nº 12543

    del 20 de Marzo de 2009

    1800

    1810

    CURVA PROCTOR

    Resolución de Acreditación Nº 12543

    del 20 de Marzo de 2009

    1800

    1810

    CURVA PROCTOR

    Resolución de Acreditación Nº 12543

    del 20 de Marzo de 2009

    CÓDIGO:INFORME DE ENSAYOS P-PT-05-F-020

      DENSIDAD Y PESO UNITARIO EN EL TERRENO, METODO DELCONO DE ARENA

    VERSIÓN: 7

     ACREDITADO

     ACREDITADO

  • 8/17/2019 Diseño Estructura Pavimento Flexible Aashto Invias Insituto Asfalto Barranca Lebrija (1)

    77/289

    COMPAÑÍA: CONSORCIO TIT

    DIRECCIÓN: CRA 11 No. 93B-33 PISO 5 LOCALIZACIÓN: K19+000 DERECHO

    INGENIERO: MAURICIO GALINDO DESCRIPCIÓN: ARENA LIMOSA

    OBRA: VIA MORRISON- LA Y- SANTA LUCIA-BARRANCA LEBRIJA CANTERA: N.A

    INFORME PC Nº: 529-13 FECHA DE ENSAYO: 2013-09-22

    1

    K19+000

    12.00

    UNICA

    95

    DERECHO

    EXISTENTE

    1584

    7321

    3425

    2312

    1.369

    1689

    Espesor de la capa ensayada (cm):

    CONO DE ARENA

    NORMA INV E 161:2007FECHAELABORACIÓN:

    2012-01-25

    DATOS DE IDENTIFICACIÓN

    Prueba Nº:

    Ubicación/Abscisas:

    Profundidad (cm):

    Capa Nº:

    Costado:

    Material:

    DENSIDAD Y PESO UNITARIO DEL MATERIAL EN EL TERRENO

    M1=Constante del cono en (g):

    M2=Masa del frasco y arena inicial (g):

    M3=Masa del frasco y arena restante (g):

    M4=Masa arena utilizada para llenar el hueco (g) (M2-M3-M1)

    γ arena=Densidad de la arena (g/cm³):

    V=Volumen del hueco (cm³): (M4 / γ arena)

    ResolucióndeAcreditaciónNº 12543

    del 20 deMarzo de2009

    ResolucióndeAcreditaciónNº 12543

    del 20 deMarzo de2009

    CÓDIGO:INFORME DE ENSAYOSLÍMITES DE CONSISTENCIA (NORMA INV E

    125 2007 INV E 126 2007)HUMEDAD NATURAL (NORMA INV E

    P-PT-05-F-

    VERSIÓN 8

     ACREDITADO

     ACREDITADO

  • 8/17/2019 Diseño Estructura Pavimento Flexible Aashto Invias Insituto Asfalto Barranca Lebrija (1)

    78/289

    COMPAÑÍA: CONSORCIO TIT

    DIRECCIÓN: CRA 11 N°93B-33 PISO 5 LOCALIZACIÓN: K19+000 DERECHO

    INGENIERO: MAURICIO GALINDO

    OBRA: VIA MORRISON- LA Y- SANTA LUCIA-BARRANCA LEBRIJA FECHA DE TOMA: 2013-09-22

    DESCRIPCIÓN: ARENA LIMOSA FECHA ENSAYO: 2013-10-18

    CANTERA: N.A. SONDEO Nº: N.A.

    MUESTRA Nº: B13-392 APIQUE Nº: 189

    INFORME PC Nº: 529-13 PROFUNDIDAD (m): 0,00-0,95

    GRADACI N INV E 123:2007Masa inicial total seca (g): 390.0

    Masa inicial L-T 200 (g): 228.5 0.00

    Masa final: L-T 200 (g): 228.5

    Tamiz Tamiz (mm) Masa Retenida (g) % Retenido % Acumulado % Pasa % Pasaunificado

    Determinación Nº - - - 3" 75.00 - - 0.0% 100.0% 100.0%

    Nº de Golpes - - - 2 ½" 63.00 - - 0.0% 100.0% 100.0%

    Nº de Recipiente - - - 2" 50.00 - - 0.0% 100.0% 100.0%

    M1 - - - 1 ½" 37.50 - - 0.0% 100.0% 100.0%

    M2 - - - 1" 25.00 - - 0.0% 100.0% 100.0%

    M3 - - - 3/4" 19.00 - - 0.0% 100.0% 100.0%

    MW - - - 1/2" 12.50 - - 0.0% 100.0% 100.0%

    MS - - - 3/8" 9.50 - - 0.0% 100.0% 100.0%

    W% - - - 1/4" 6.30 - - 0.0% 100.0% 100.0%

    Nº 4 4.75 4.0 1.0% 1.0% 99.0% 99.0%

    Nº 8 2.36 - - 1.0% 99.0% 99.0%

    Nº 10 2.00 23.4 6.0% 7.0% 93.0% 93.0%

    Nº12 1.70 - - 7.0% 93.0% 93.0%

    INV E 122:2007 Nº16 1.18 - - 7.0% 93.0% 93.0%

    Nº de Recipiente - - 257 Nº30 0.600 - - 7.0% 93.0% 93.0%

    M1 - - 634 2 Nº40 0 425 118 5 30 4% 37 4% 62 6% 62 6%

    LÍMITE PLÁSTICO - LPW% DE LAMUESTRA

    INV E 126:2007

    LÍMITES DE CONSISTENCIA

    LÍMITE LÍQUIDO - LL

    INV E 125:2007

    125:2007 - INV E 126:2007)HUMEDAD NATURAL (NORMA INV E122:2007)GRANULOMETRÍA (NORMA INV E 123:2007)

    VERSIÓN: 8

    FECHAELABORACIÓN:

    2009-06-Resolución de Acreditación Nº 12543

    del 20 de Marzo de 2009

    Resolución de Acreditación Nº 12543

    del 20 de Marzo de 2009

    CÓDIGO:INFORME DE ENSAYOSLÍMITES DE CONSISTENCIA (NORMA INV E

    125:2007 INV E 126:2007)HUMEDAD NATURAL (NORMA INV E

    P-PT-05-F-

    VERSIÓN: 8

     ACREDITADO

     ACREDITADO

  • 8/17/2019 Diseño Estructura Pavimento Flexible Aashto Invias Insituto Asfalto Barranca Lebrija (1)

    79/289

    COMPAÑÍA: CONSORCIO TIT

    DIRECCIÓN: CRA 11 N°93B-33 PISO 5 LOCALIZACIÓN: K19+000 DERECHO

    INGENIERO: MAURICIO GALINDO

    OBRA: VIA MORRISON- LA Y- SANTA LUCIA-BARRANCA LEBRIJA FECHA DE TOMA: 2013-09-22

    DESCRIPCIÓN: ARCILLA DE ALTA PLASTICIDAD FECHA ENSAYO: 2013-10-18

    CANTERA: N.A. SONDEO Nº: N.A.

    MUESTRA Nº: B13-393 APIQUE Nº: 189

    INFORME PC Nº: 529-13 PROFUNDIDAD (m): 0,95-1,50

    GRADACI N INV E 123:2007Masa inicial total seca (g): 540.0

    Masa inicial L-T 200 (g): 52.6 0.00

    Masa final: L-T 200 (g): 52.6

    Tamiz Tamiz (mm) Masa Retenida (g) % Retenido % Acumulado % Pasa % Pasaunificado

    Determinación Nº 1 2 3 3" 75.00 - - 0.0% 100.0% 100.0%

    Nº de Golpes 30 25 20 2 ½" 63.00 - - 0.0% 100.0% 100.0%

    Nº de Recipiente 186 187 188 2" 50.00 - - 0.0% 100.0% 100.0%

    M1 38.86 40.88 39.25 1 ½" 37.50 - - 0.0% 100.0% 100.0%

    M2 30.77 32.03 30.04 1" 25.00 - - 0.0% 100.0% 100.0%

    M3 18.42 18.99 16.88 3/4" 19.00 - - 0.0% 100.0% 100.0%

    MW 8.09 8.85 9.21 1/2" 12.50 - - 0.0% 100.0% 100.0%

    MS 12.35 13.04 13.16 3/8" 9.50 - - 0.0% 100.0% 100.0%

    W% 65.52 67.83 69.99 1/4" 6.30 - - 0.0% 100.0% 100.0%

    Nº 4 4.75 1.2 0.2% 0.2% 99.8% 99.8%

    Nº 8 2.36 - - 0.2% 99.8% 99.8%

    Nº 10 2.00 4.6 0.9% 1.1% 98.9% 98.9%

    Nº12 1.70 - - 1.1% 98.9% 98.9%

    INV E 122:2007 Nº16 1.18 - - 1.1% 98.9% 98.9%

    Nº de Recipiente 189 190 1031 Nº30 0.600 - - 1.1% 98.9% 98.9%

    M1 30 85 31 22 647 1 Nº40 0 425 21 4 4 0% 5 0% 95 0% 95 0%

    LÍMITE PLÁSTICO - LPW% DE LAMUESTRA

    INV E 126:2007

    LÍMITES DE CONSISTENCIA

    LÍMITE LÍQUIDO - LL

    INV E 125:2007

    125:2007 - INV E 126:2007)HUMEDAD NATURAL (NORMA INV E122:2007)GRANULOMETRÍA (NORMA INV E 123:2007)

    VERSIÓN: 8

    FECHAELABORACIÓN:

    2009-06-Resolución de Acreditación Nº 12543

    del 20 de Marzo de 2009

    Resolución de Acreditación Nº 12543

    del 20 de Marzo de 2009

    INFORME DE ENSAYOS

  • 8/17/2019 Diseño Estructura Pavimento Flexible Aashto Invias Insituto Asfalto Barranca Lebrija (1)

    80/289

    COMPAÑÍA: CONSORCIO TIT

    DIRECCIÓN: CRA 11 No. 93B-33 PISO 5 LOCALIZACION: K19+00

    INGENIERO: MAURICIO GALINDO

    OBRA: VIA MORRISON- LA Y- SANTA LUCIA-BARRANCA LEBRIJA FECHA DE TOMA: 2013-0

    DESCRIPCIÓN: ARCILLA DE ALTA PLASTICIDAD FECHA DE ENSAYO: 2013-1

    CANTERA: N.A.

    MUESTRA No.: B13-393

    INFORME PC No.: 529-13

    VOLUMEN INICIAL (cm ) 10 VOLUMEN FINAL (cm )

     

    EXPANSION LIBRE EN PROBETA EP = VF-VI X100

    EP % = 21010

    O S OSEXPANSION LIBRE EN PROBETA

     

    INDICE DE EXPANSIÓN EN PROBETA I E P = Volumen Final

    10INDICE DE EXPANSI N EN PROBETA IEP = 3.1

  • 8/17/2019 Diseño Estructura Pavimento Flexible Aashto Invias Insituto Asfalto Barranca Lebrija (1)

    81/289

    CÓDIGO:

    COMPAÑÍA: CONSORCIO TIT

    DIRECCIÓN: CRA 11 N°93B-33 PISO 5 LOCALIZACIÓN: K19+000 DERECHO

    INGENIERO: MAURICIO GALINDO

    OBRA: VIA MORRISON- LA Y- SANTA LUCIA-BARRANCA LEBRIJA FECHA DE TOMA: 2013-09-22

    DESCRIPCIÓN: ARCILLA DE ALTA PLASTICIDAD FECHA DE ENSAYO: 2013-10-18

    CANTERA: N.A. SONDEO Nº: N.A.

    MUESTRA Nº: B13-393 APIQUE Nº: 189

    INFORME PC Nº: 529-13 PROFUNDIDAD (m): 0,95-1,50

    HUMEDAD

    RECIPIENTE

    W1 = Peso recipiente A + suelo húmedo, en g

    W2 = Peso recipiente + suelo seco, en g

    W3 = Peso recipiente, en g

    W = Peso húmedo de la muestra de suelo, en g

    W0 = Peso de la muestra seca, en g

    w = Contenido de agua, en %

    FACTORES DE CONTRACCIÓN

    67.8

    23.4

    P-PT-05-F-058

    1

    39.2

    60.3

    INFORME DE ENSAYOSDETERMINACIÓN DE LOS FACTORES DE CONTRACCIÓN DE LOS

    SUELOS VERSIÓN: 6

    21.1

    NORMA INV E 127:2007FECHAELABORACIÓN:

    2009-01-05

    44.5

    CÓDIGO: P-PT-05-F-072INFORME DE ENSAYOSRELACI N DE SOPORTE DEL SUELO (CBR) SOBRE

    VERSIÓN: 8

     ACREDITADO

     ACREDITADO

  • 8/17/2019 Diseño Estructura Pavimento Flexible Aashto Invias Insituto Asfalto Barranca Lebrija (1)

    82/289

    COMPAÑÍA: CONSORCIO TIT

    DIRECCIÓN: CRA 11 N°93B-33 PISO 5 LOCALIZACION: K19+000 DERECHO

    INGENIERO: MAURICIO GALINDO

    OBRA: VIA MORRISON- LA Y- SANTA LUCIA-BARRANCA LEBRIJA FECHA DE TOMA: 2013-09-22

    DESCRIPCIÓN: ARCILLA DE ALTA PLASTICIDAD FECHA ENSAYO: 2013-10-18

    CANTERA: N.A. SONDEO: N.A.

    MUESTRA Nº: B13-393 APIQUE: 189

    INFORME PC Nº: 529-13 PROFUNDIDAD (m): 0,95-1,50

    CARGA PRESIÓN PRESI�