YESPECIALISTA EN CIENCIAS AMBIENTALES, GEOTECNIA VIAL Y PAVIMENTOS (Consultor?a, interventoria y construcci?n)DISEO DE AFIRMADO EN LA VIA GUARANDA EL GARCERO ACHI - SECTOR GUARANDA EL GARCEROImagen 1. Localizacin de la va Guaranda El GarceroYESPECIALISTA EN CIENCIAS AMBIENTALES, GEOTECNIA VIAL Y PAVIMENTOS (Consultor?a, interventoria y construcci?n)1. INTRODUCCIN El propsito de este captulo es el diseo de una estructura cuya capa de rodadura este compuesta por material de afirmado en su totalidad, entendindose este como una capa de material granular destinada a soportar las cargas del trnsito. La metodologa se fundamenta en los mismos principios y conceptos tenidos en cuenta para el diseo de las estructuras de pavimento flexible y en especial en la de la AASHTO. metodologa La metodologa propuesta para el diseo de estructuras de pavimentos en afirmado tiene su aplicacin directa en carreteras secundarias y terciarias, en donde los volmenes del trnsito son bajos o menores de 50 vehculos comerciales al da, o menores de 425.000 ejes equivalentes de 8,2 toneladas en el carril de diseo durante el periodo de diseo. En la actualidad la va tiene una longitud de 38 kilmetros con un ancho de va de cinco (5) metros. 2. METODOLOGA PARA EL DISEO DE AFIRMADOS De acuerdo con la metodologa de la ASSHTO, se calcula el nmero estructural (SN), para el diseo generado por las cargas del trnsito, en su determinacin se tuvieron en cuenta los siguientes parmetros, adoptados para el diseo de los modelos de estructuras de carreteras en afirmados. El nivel de confianza del diseo R= 75%, la desviacin normal estndar Zr= 0,674, el error normal combinado So= 0,49, el nivel de servicialidad final Pt= 1,5 y la prdida de servicialidad psi=2.7, enseguida se limitan las categoras del trnsito que se han de contemplar en el diseo, lo cual se efectu con los mismos parmetros del diseo de pavimentos flexibles; as mismo, se limitan rangos de clasificacin para la subrasante y mediante correlaciones se expresa en trminos del mdulo resiliente (Mr); una vez determinado estos parmetros se reemplazan en la ecuacin bsica de diseo de la ASSHTO, mostrada a continuacin y mediante iteraciones se obtiene el nmero estructural para el trnsito y las condiciones de resistencia de la subrasante. La expresin de la ASSHTO para la determinacin del nmero estructural (SN) es la siguiente:YESPECIALISTA EN CIENCIAS AMBIENTALES, GEOTECNIA VIAL Y PAVIMENTOS (Consultor?a, interventoria y construcci?n)Obtenido el nmero estructural para cada intervalo de de la resistencia subrasante y nivel de trnsito, se procede a disear espesores de pavimento, en este caso con material de afirmado, que cumplan con la que el condicin nmero estructural del trnsito (SN trnsito), sea menor o igual que el nmero estructural de la estructura propuesta (SN estructura) SN (trnsito) SN (estructura)) Para la cual: SN(trnsito)= a1d1+a2d2m2+a3d3m3+.andnmn Donde: SN: Nmero estructural del pavimento d1, d2,dn: Espesores de las capas de pavimento, pulgadas a1, a2,... an: Coeficientes estructurales de las capas de pavimento /pulgada m2..mn: Coeficientes de drenaje de las capas granulares Para el diseo de los paquetes estructurales se deben definir los valores de los coeficientes estructurales y drenajes; para los primeros se hacen en funcin de caractersticas de resistencia de los materiales y para los segundos, basados en la calidad de drenaje. Bsicamente, estos coeficientes se reemplazan en la estructura cumpliendo con la condicin para el nmero estructural. 3. OBTENCIN DEL BACO DE DISEO En el cuadro 1 se muestran los rangos de resistencia de la subrasante, segn la categora y los valores del mdulo resiliente y del CBR, y el trnsito adoptado, segn su categora y considerando un periodo de anlisis de 10 aos, junto con el nmero estructural (SN) para cada combinacin que deber tener como mnimo el paquete estructural a ser implementado como capa de rodadura con material de afirmado.YESPECIALISTA EN CIENCIAS AMBIENTALES, GEOTECNIA VIAL Y PAVIMENTOS (Consultor?a, interventoria y construcci?n)Fuente: INVIAS El baco de diseo para vas en afirmado, se obtiene asumiendo que la condicin del nmero estructural para el trnsito de diseo, se cumplir colocando como capa de rodadura, un espesor integral de concreto asfltico, para lo cual se reemplazan las variables en la ecuacin. Dnde: SN (Estructura): a : d : Nmero estructural del pavimento. Coeficiente estructural para el concreto asfaltico, /pulgada Espesor de la capa de concreto asfltico, pulgadas.Para nuestro caso tenemos una subrasante con un CBR de diseo de 6,2% y un trnsito de diseo igual a 85.000 ejes equivalentes de 8,2 toneladas en el carril de diseo durante el periodo de diseo, segn el Cuadro N 1, el nmero estructural requerido es de SN=1,92. Se verifica iterando si al colocar 4.4 pulgadas de concreto asfltico se tiene un modelo estructural apropiado. Luego se procede de la siguiente manera, aplicando la ecuacin: 1,936= 0,44/pulgada*4.4 pulgadas Donde: SN (estructura) = 1,936, Nmero estructural del pavimento A1= 0,44, Coeficiente estructural para el concreto asfltico, / pulgada D1= 4,40, Espesor de la capa de concreto asfltico, pulgadasYESPECIALISTA EN CIENCIAS AMBIENTALES, GEOTECNIA VIAL Y PAVIMENTOS (Consultor?a, interventoria y construcci?n)Se verifica que el nmero estructural obtenido con base al trnsito SN ( trnsito) = 1,92 sea menor que el nmero estructural de la estructura propuesta SN (estructura) = 1,936: 1,92 1,936 Cumple la condicin. Por lo tanto con 4.4 pulgadas de concreto asfltico, la estructura cumple con las exigencias del trnsito de diseo y la capacidad de soporte de la subrasante. La capa de concreto asfltico se reemplaza por material granular, que se emplea como capa de afirmado; esto se logra a travs de factores de equivalencia, para la conversin, el espesor de concreto se da en centmetros y en este caso 2,7 es el factor de equivalencia entre el concreto asfltico y el material granular por emplear en el diseo de capas de afirmado e= econ*2,5*FE Donde: e: Espesor de la capa de afirmado, centmetrosecon: Espesor de la capa en concreto asfltico, pulgadas 2,5: FE: Factor de conversin de pulgadas a centmetros Factor de equivalencia entre el concreto asfltico y el material de afirmadoDe donde:e= 4.4 pulgadas * 2,5cs/pulgadas* 2,7= 29.7 cm pero, lo podemos aproximar a 30 cm e= 30 centmetros OkEn el cuadro 2 se encuentra registrada la matriz de nmero estructural, tenida en cuenta para la obtencin del baco de diseo de afirmados, sobre la cual se realiza el procedimiento anteriormente descrito.YESPECIALISTA EN CIENCIAS AMBIENTALES, GEOTECNIA VIAL Y PAVIMENTOS (Consultor?a, interventoria y construcci?n)4. DIAGRAMA ESTRUCTURAL PARA LA SELECCIN DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO POSIBLE DE IMPLEMENTAR. Con base en los niveles de trnsito de la zona del proyecto y en la capacidad de soporte de la subrasante, se puede emplear un considerable nmero de estructuras, cuya seleccin depender de los materiales disponibles. En la imagen 3, se presenta la carta bsica de diseo, para la seleccin de los diferentes tipos de estructuras de pavimento, disponibles para implementar. La utilizacin tanto del diagrama estructural, como de los catlogos de estructuras, debe servir para formarse una idea, de la posible configuracin de la estructura de pavimento, pero lo ms recomendable es realizar el respectivo diseo y anlisis de sensibilidad para determinar el diseo optimo, en cada uno de los casos especficos que se puedan presentar. El diagrama estructural planteado en la imagen 2 debe entenderse como la definicin de estructuras tentativas para cada uno de las posibles combinaciones de trnsito y resistencia de la subrasante y su utilizacin debe realizarse de la siguiente manera:YESPECIALISTA EN CIENCIAS AMBIENTALES, GEOTECNIA VIAL Y PAVIMENTOS (Consultor?a, interventoria y construcci?n) Se determina, en funcin del trnsito y la resistencia de la subrasante, el nmero estructural (SN trnsito) Se escogen las capas que integran el modelo estructural de acuerdo con las condiciones Se define el espesor de las capas integrantes del modelo escogido. Se verifica que el nmero estructural del modelo escogido sea mayor o igual al nmero estructural que se presenta en el cuadro N 1. Se definen las normas y las especificaciones de calidad y de construccin de cada capa integrante del modelo.Imagen 2. Nomograma para estimar el espesor de la capa de afirmadoYESPECIALISTA EN CIENCIAS AMBIENTALES, GEOTECNIA VIAL Y PAVIMENTOS (Consultor?a, interventoria y construcci?n)Imagen 3. Nomograma para estimar el espesor el nmero estructuralYESPECIALISTA EN CIENCIAS AMBIENTALES, GEOTECNIA VIAL Y PAVIMENTOS (Consultor?a, interventoria y construcci?n)LOPEZ NU Ingeniero de Transportes y v?as M.P. N? 15219-06497 de Boya CONCLUSIONES1. Debido a la condiciones de encontrase la va en una zona muy baja e inundable se debe considerar la posibilidad de levantar la va existente en lo posible con material de prstamo lateral o transportado en un espesor por lo menos de 100 cm, este material debe cumplir con las normas INVIAS para terrapln. 2. Igualmente deben ejecutarse alcantarillas o box coulvert, con el fin de evacuar las aguas producto del estancamiento lateral debido al levante de la va existente. 3. Una vez analizadas las condiciones geotcnicas y transito se lleg a la conclusin, que es necesario la colocacin de una capa de afirmado de 30 cm de espesor con el propsito que el paquete estructural afirmado y la subrasante tenga un buen comportamiento ante la solicitaciones de las cargas de trnsito. 4. El material de afirmado debe cumplir con la norma INVIAS 311-07, que dentro las propiedades a resaltar esta la plasticidad, el ndice de plasticidad debe estar entre el 4 y 9% para evitar la separacin de las partculas puesto que esta propiedad permite la cohesin entre partculas.EZ s c