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Que son los pavimentos

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Pavimentos flexibles Pavimentos flexibles Presentation Transcript

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  • Diseño de Pavimentos Flexibles: Método Shell
    • Contenido
      • Introducción
      • Solicitaciones
      • Materiales
      • Diseños alternativos
      • Costos
      • Síntesis
    • Prestaciones de un camino pavimento
      • Reducción de costos de operación
      • Transferencia de cargas
      • Ininterrupción del servicio
    • Requerimientos
      • Construcción del camino pavimentado
        • Diseño geométrico
        • Diseño estructural
      • Mantenimiento
    1. Introducción Fuente de Beneficios
  • 1. Introducción
    • Diseño Estructural
    • Fundación
      • Solicitaciones
        • q = g + p
        • Estáticas
      • Materiales
        • Hormigón , acero, madera, suelo..
    • Pavimento
      • Solicitaciones
        • Carga por eje
        • Dinámicas
      • Materiales
        • Hormigón , asfalto, suelo, etc..
  • 1. Introducción
    • Diseño Estructural
    • Fundación
      • S serv < S adm
      • con S adm = S rot . 
    • Pavimento
      • N eq = N adm
      • con N adm = N rot
    N rot
    • serv
    • rot
    Ratio tensiones Curva de fatiga del material N 10^6 ejes
  • 1. Introducción
    • Metodología
    Solicitaciones S eq; N eq TMDA Tipo de veh Ejes Desempeño de los materiales Curvas de diseño Método Shell Subrasante, subbase, base mezcla asfáltica,Tº Vida Útil Tasa de crecimiento Soluciones Técnicas Alternativas A, B, C Costos de Alternativas A, B, C Solución Técnica – Económica Menor costo datos Operaciones
  • 1. Introducción
    • Datos de Tránsito
      • TMDA=1.560 veh/día
      • Tasa de crecimiento: 6% acumulativa anual
      • Vida útil= 20 años
      • Distribución del tránsito
    • Datos de Tránsito (cont.)
      • Configuración de ejes por tipo de vehículo
      • Carga por eje de colectivos y camiones
    1. Introducción
    • Datos de Materiales
      • Capacidad portante de la subrasante: CBR = 5%
    • Datos de Costos
      • Costo materiales subbase, base y carpeta (ancho 7,50m)
        • CBR 20 = 1.500$/km.cm
        • CBR 40 = 3.000$/km.cm
        • CBR 80 = 7.950$/km.cm
        • Carpeta asfáltica = 15.240$/km.cm
      • Costo de mantenimiento: 12.000$/año.km
      • Tasa de descuento: 12%
    1. Introducción
  • Diseño de Pavimentos Flexibles: Método Shell
    • Contenido
      • Introducción
      • Solicitaciones
      • Materiales
      • Diseños alternativos
      • Costos
      • Síntesis
  • 2. Solicitaciones
    • Las repeticiones dependen de la cantidad de vehículos que circularán por el camino.
      • TMDA inicial = 1.560 veh/día.
      • Crecimiento del tránsito= 6% anual acumulativo.
      • Período de análisis= 20 años desde la inauguración.
      •  TMDA.365dias/año= 57.836 . 365= 20.945.716 veh/VU.
  • 2. Solicitaciones
    • Las repeticiones dependen de la cantidad de ejes en cada vehículo.
      • El tránsito está compuesto por distintos tipos de vehículos.
      • Cada cual tiene un número diferente de ejes {2; 3; 4}
    • Total de repeticiones = 55.506.146 ejes/VU
  • 2. Solicitaciones
    • Los ejes se clasifican según el tipo de eje: simple, tándem o trídem.
  • TÁNDEM DUAL SIMPLE
  • DUAL TÁNDEM DUAL
  • TRÍDEM
  • 2. Solicitaciones TRÍDEM
  • 2. Solicitaciones
    • Los ejes totales obtenidos se clasifican según el tipo de eje: simple, tándem o trídem.
      • Según los datos disponibles, los ejes correspondientes a autos y camionetas serán 100% ejes simples.
      • Los ejes de ómnibus serán 30% simples y 70% tándems.
      • Los ejes de camiones serán 50% simples y 50% tándems.
    70% . Ejes un 2
    • El método Shell está diseñado 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.
    2. Solicitaciones K = (W/8,2)^4,5
    • El método Shell está diseñado para ejes de 8,2 toneladas.
      • Conversión para autos y camionetas:
        • 25,0 millones de ejes simples se convierten en 2.000 ejes de 8,2 toneladas.
    2. Solicitaciones
  • 2. Solicitaciones
    • Además, cuando los ejes son tándems o trídems, se transforman a ejes simples.
      • Factores de equivalencia para pavimentos asfálticos
        • 1 eje tándem (W) = 1,43 ejes simples (W/2)
        • 1 eje trídem (W) = 1,21 ejes tándems (2.W/3)
        • 1 eje trídem (W) = 1,63 ejes simples (W/3)
  • 2. Solicitaciones
      • Conversión para ómnibus:
        • 6,1 millones de ejes se convierten en 8,1 millones ejes de 8,2 toneladas.
    Conversión tándem a simple
  • 2. Solicitaciones
      • Conversión para camiones:
        • 15,7 millones de ejes se convierten en 18,2 millones ejes de 8,2 toneladas.
  • 2. Solicitaciones
    • Síntesis de Solicitaciones
      • A lo largo de la vida útil del pavimento pasarán 47,0 millones de ejes de vehículos cuyo efecto será equivalente al de la pasada de 26,2 millones de ejes 8,2.
  • Diseño de Pavimentos Flexibles: Método Shell
    • Contenido
      • Introducción
      • Solicitaciones
      • Materiales
      • Diseños alternativos
      • Costos
      • Síntesis
  • 3. Materiales
    • Perfil transversal de un pavimento flexible
    Subrasante (SR) Base (B) Subbase (SB) Carpeta Asfáltica (CA) e B = 15cm e SB = 20cm e CA = 10cm eT=45cm
  • 3. Materiales
    • Características mecánicas del suelo de fundación
      • El parámetro de diseño es el módulo 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/cm²] = 100.CBR SR [%]
      • El suelo de fundación tiene un valor soporte CBR= 5%
      • Entonces, el módulo de elasticidad es:
      • E SR = 500 kg/cm² = 50 MN/ m²
      • Obs.: E H21 = 30.000 MN/ m².
  • 3. Materiales
    • Condiciones de exposición durante la vida útil.
      • El desempeño de las mezclas asfálticas está fuertemente condicionado por la temperatura a la que estará expuesto.
        • Temperatura media ponderada, w-MAAT.
      • Datos de una localidad próxima
      • Impacto en función de las temperaturas: Figura 6.
  • 3. Materiales 14º 0,46
  • 3. Materiales
    • El factor de ponderación es una medida del efecto que causa la temperatura en el desempeño de los materiales asfálticos.
      • El factor de ponderación promedio es 0,39.
      • La temperatura asociada es la temperatura representativa de las condiciones de exposición: 12,5º
  • 3. Materiales
    • Selección de la mezcla asfáltica {S; F; P}
      • Parámetro S = Stiffness = Rigidez
      • Existen dos tipos de rigideces posibles S1 o S2.
        • S1 es una mezcla densa, rígida, con un contenido medio de agregados, asfalto y vacíos.
        • S2 es una mezcla con granulometría abierta, con alto contenido de vacíos y bajo contenido de asfalto, o bajo contenido de agregados y alto contenido de asfalto.
      • Se adopta una mezcla S1.
  • 3. Materiales
    • Selección de la mezcla asfáltica {S; F; P}
      • Parámetro F = Comportamiento a Fatiga
      • Existen dos tipos de comportamientos F1 o F2.
        • F1 menor contenido de vacíos, mejor comportamiento a fatiga.
        • F2 alto contenido de vacíos.
      • Se adopta una mezcla F1.
      • Penetración P = {50, 100}
      • Es un indicador de la viscosidad de la mezcla
      • Se adopta una mezcla P=100.
    • Mezcla {S1; F1; 100}
  • 3. Materiales
    • Síntesis de Materiales
      • Calidad de Subrasante: E SR = 500 kg/cm² = 50 MN/ m²
      • Temperatura de servicio: w-MAAT=12º
      • Mezcla asfáltica: {S1; F1; 100}
  • Diseño de Pavimentos Flexibles: Método Shell
    • Contenido
      • Introducción
      • Solicitaciones
      • Materiales
      • Diseños alternativos
      • Costos
      • Síntesis
  • 4. Diseños Alternativos
    • El Método Shell tiene ábacos de diseño.
      • Los ábacos de diseño de pavimentos están en función de:
        • El tipo de mezcla asfáltica
        • Módulo de la subrasante
        • Temperatura de servicio
        • Cantidad de pasadas de ejes de 8,2 toneladas
      • Las variables de decisión para el diseño son:
        • Espesores de capas ligadas y no ligadas
  • 4. Diseños Alternativos . A B C 3.10^7 ejes 8,2
  • 4. Diseños Alternativos
    • Se propusieron 3 puntos de diseño: A, B y C.
      • Los tres son técnicamente óptimos por cuanto la capacidad estructural coincide con las repeticiones.
  • Diseño de Pavimentos Flexibles: Método Shell
    • Contenido
      • Introducción
      • Solicitaciones
      • Materiales
      • Diseños alternativos
      • Costos
      • Síntesis
  • 5. Costos
    • Cálculo del costo de cada diseño y selección del mínimo.
  • 5. Costos
    • Valor 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.
      • Fórmula:
      • VPN =  j VPNj
      • VPNj = Costoj.(1+r)^-j
      • j: es el período (año).
      • Costoj: es el costo correspondiente al período j.
      • r: es la tasa de descuento.
  • 5. Costos
    • Diagrama de flujo de fondos
      • VPN= 415.349 $/km
    Mantenimiento por 20 años Construcción en 2 años Habilitación
  • Diseño de Pavimentos Flexibles: Método Shell
    • Contenido
      • Introducción
      • Solicitaciones
      • Materiales
      • Diseños alternativos
      • Costos
      • Síntesis
  • 6. Síntesis
    • Diseño de un pavimento flexible
      • Para un TMDA de 1.560 veh/día y una participación de camiones y ómnibus de 40% se obtuvieron las repeticiones a lo largo de una vida útil de 20 años y tasa de crecimiento de 6%.
      • Se propusieron 3 soluciones técnicas (A, B y C) según el Método Shell.
      • Entre ellas se seleccionó al diseño B como la solución técnico-económica por ser el de menor costo.
      • El análisis de costos comprende el costo de construcción del paquete y el mantenimiento a lo largo de la vida útil.
      • El valor presente neto para el diseño elegido fue de, aproximadamente, 400 mil pesos por kilómetro.
  • Diseño de Pavimentos Flexibles: Método Shell
    • FIN