DISEÑO DEL PAVIMENTO SUELO
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1. Los valores para todas las unidades simples y combinaciones de la Tabla W 4 Producto de 919 800 camiones por la columna 2 dividido entre 1000 Tabla 10 C lculos t picos para el Factor de Fatiga Cargas por Eje en Carga por Eje Coeficientes de Efectos de miles de libras ebria qe Consumo de Fatiga 1 miles 2 Fatiga 3 4 Ejes Simples 22 9 0 544 4 900 20 12 1 27 327 18 9 9 1 10 16 33 8 0 025 1 Ejes T ndem 42 5 4 41 400 223 600 40 2 7 8 650 23 400 38 7 6 1 690 12 800 36 7 2 305 2 200 34 12 0 50 4 600 32 4 5 7 5 34 30 4 0 1 0 4 Total 267 876 Factor de Fatiga 268 000 N mero de la Tabla 9 columna 3 dividido por 1 000 De la Tabla 6 para suelo cemento granular Producto de la columna 2 x la columna 32. el grado de flexi n antes que por las medidas de deflexi n solamente Por esta raz n el radio de curvatura en lugar que la deflexi n fue empleado como factor principal en el desarrollo de las formulaciones de dise o Propiedades de Fatiga Los estudios de fatiga revelaron que para un dise o dado el n mero de repeticiones de carga hasta la falla estuvo relacionado con el radio de curvatura a la flexi n Esta correlaci n prob ser similar al conocido comportamiento a la fatiga de otros materiales El efecto del tipo de suelo fue significativo en los resultados a la fatiga Se requiri la divisi n de los suelos en dos amplios tipos de textura suelos de gradaci n granular y suelos de gradaci n fina y el correspondiente empleo de cartas de dise o por separado para las respectivas mezclas de suelo cemento Como se muestra en la Tabla 1 los dos tipos pueden ser diferenciados por los grupos de suelos del sistema de clasificaci n del la American Association of State Highway and Transportation Officials como sigue 1 Suelos granulares Grupos A 1 A 3 A 2 4 y A 2 5 2 Suelos de gradaci n fina Grupos A 2 6 A 2 7 A 4 A 5 A 6 y A 7 En un posterior desarrollo del procedimiento de dise o la deflexi n radios de curvatura y funciones de fatiga fueron combinados Ensayos de carga adicionales fueron efectuados para evaluar y establecer los par metros para la funci n combinada Este trabajo anal tico se describe en el
3. n D142 del Departamento de Desarrollo de la PCA Las bases para los c lculos se presentan en el Ap ndice B Las investigaciones han indicado que espesores de superficie bituminosa por debajo de 2 pulgadas 5 cm no suman en forma apreciable a la capacidad estructural del pavimento con suelo cemento Sin embargo es l gico asumir que superficies m s gruesas contribuir n en algo con la capacidad estructural Aunque una evaluaci n m s precisa sobre el beneficio estructural de capas de superficies gruesas debe esperar los resultados de nuevas investigaciones y experiencias de la performance se puede efectuar una estimaci n estructural empleando la Figura 5 la cu l se basa en la capacidad de distribuci n de carga de la capa de superficie 1 1 1 La Figura 5 fue elaborada empleando un valor promedio de a t Pen lugar de a en las ecuaciones de dise o del Bolet n D142 del Departamento de Desarrollo de la PCA donde a es el radio de contacto calculado a 6 8 y 10 pulgadas y t es el espesor de la superficie bituminosa THICKNESS OF SOIL CEMENT IN SEN TITI TL NAN SSL E Minimum Thicknesses 5 IOO 125 150 175 200 225 k VALUE PCI Figura 3 Carta para dise o de espesores para suelo cemento granular THICKNESS OF SOIL CEMENT IN Minimum Thicknesses k VALUE PCI Figura 4 Carta para dise o de espesores para suelo cemento gradaci n fina Tabla 7 Espesores de Superfic
4. y las pr cticas locales La Tabla 7 esta basada en la experiencia cubriendo un amplio rango de estas variables y muestra el espesor de superficie recomendado como una buena pr ctica de dise o Bajo condiciones favorables indicadas por experiencias locales previas o cuando se espera que las superficies ser n selladas y posiblemente recapadas en un lapso relativamente 10 Las bases para el c lculo de los Coeficientes de Consumo de Fatiga y el Factor de Fatiga se presenta en el Ap ndice B corto deber a esperarse que los espesores m nimos mostrados en la Tabla 7 ser n adecuados Tabla 6 Coeficientes de Consumo de Fatiga Carga POr Suelo Cemento Suelo Cemento OS Granular Gradaci n Fina de libras Ejes Simples 30 12 500 000 3 530 28 1 270 000 1 130 26 113 000 337 24 8 650 93 22 544 23 3 20 27 5 2 18 1 0000 1 0000 16 0 0250 0 1600 14 0 0004 0 0200 12 0 0000 0 0018 Ejes T ndem 50 12 500 000 3 530 48 3 210 000 1 790 46 792 000 890 44 186 000 431 42 41 400 203 40 8 650 93 38 1 690 41 1 36 305 17 5 34 50 4 7 1 32 7 5 2 74 30 1 0000 1 0000 28 0 1200 0 3410 26 0 0120 0 1070 24 0 0010 0 0310 22 0 0000 0 0081 20 0 0000 0 0018 Estos coeficientes expresan el consumo relativo de fatiga de las diferentes magnitudes de cargas por eje y son derivados de las Ecuaciones 25 y 25a para suelo cemento granular y suelo cemento de graduaci n fina respectivamente en el Bolet
5. 1 5 Tr fico de Camiones 16 por ciento del TPD C lculos del Tr fico TPD de dise o 1 046 x 1 5 1 569 Tr fico de Camiones 1 569 x 0 16 251 Cada carril 251 2 126 gt Para el periodo de dise o 126 x 365 x 20 919 800 En la Tabla 9 se calcula el n mero esperado de cargas por eje multiplicando 919 800 camiones por las cargas por eje para 1 000 veh culos dadas en la Tabla W 4 y Tabla 8 La Tabla 10 muestra el c lculo del Factor de Fatiga Empezando con las categorias de cargas mas pesadas se observa que los efectos de fatiga disminuyen r pidamente cuando las cargas decrecen Esto usualmente hace innecesario emplear las categorias de cargas bajas en los c lculos El Total es redondeado para obtener el Factor de Fatiga de 268 000 Espesor de Dise o Como se mostr en la Figura 3 el espesor b sico de suelo cemento requerido para un valor k de 125 Ib pulg3 y un Factor de Fatiga de 268 000 es 7 7 pulgadas La Tabla 7 proporciona el correspondiente espesor de superficie bituminosa igual a 2 pulg La Figura 5 muestra que con 2 pulgadas de superficie bituminosa el espesor de suelo cemento puede reducirse a 6 9 pulgadas As un base de suelo cemento de 7 pulgadas de espesor con una superficie asf ltica de 2 pulgadas puede ser un dise o pr ctico y econ mico para este proyecto EJEMPLO 2 Proyecto y Datos de Tr fico Calle residencial no hay disponible datos de encuesta de cargas Suelo cemento g
6. 2 unidades de trailer S c o 18 Zal Lol lo g lo gt a e los 28 argas por Eje u 2 Da 58 P E S m a Pes A E 125 53 libras gt o sS sS o 2958 o D o 228 2 LOL o o 2044 28 3 n n O o 0 O D D VE D O V02E aog Q O lt r O co D E E E fap lt D E S E lt LO G E LO EC O KOJ p 5 5 v 23380 v 35Fo 50 vo 5 a o o lt wv Z z o ZN EJES TANDEM Debajo 6 000 6 000 11 999 2 11 4 21 15 7 12 000 17 999 8 45 2 6 44 43 6 18 000 23 999 5 28 1 3 22 24 5 24 000 29 999 3 17 2 10 13 2 30 000 31 999 1 5 1 5 4 9 32 000 32 500 1 5 2 4 32 501 33 999 3 17 1 5 10 7 34 000 35 999 2 5 1 5 7 8 36 000 37 999 3 8 3 38 000 39 999 1 17 2 9 40 000 41 999 11 1 1 12 5 9 42 000 43 999 6 44 000 45 999 46 000 49 999 Total ejes T ndem ponderados 28 4 20 Total de ejes T ndem contados 157 157 27 102 129 Total de Veh culos contados 1 1157 35 532 157 1 881 17 27 51 95 66 66 Tabla W 4 L N mero de cargas por eje de varias magnitudes de camiones cargados y vac os y combinaciones de camiones de cada tipo pesados y el n mero probable de tales cargas de cada tipo general y de todos los tipos contados en 18 estaciones de pesaje durante el periodo del 15 de junio al 31 de agosto de 1964 Todas las u
7. Bolet n D142 del Departamento de Desarrollo de la Portland Cement Association PCA Tabla 1 Sistema de Clasificaci n AASHTO dividido para el procedimiento de dise o para Suelo Cemento i Silt clay materials General classification Granular materials imore than 35 percent 35 percent or less passing No 200 passing No 200 A 1 A 2 Group classification A 3 A 4 A 5 A 6 A T a A 1 b A 2 4 A 2 5 A 2 6 A 2 7 E ER 58 T T T gt Sieve analysis percent passing No 10 50 max No 40 30 max 50 max 51 min No 200 15 max 25 max 10 max 35 max 35 max 35 max 35 max 36 min 36 min 36 min Characteristics of fraction passing No 40 Liquid limit 40 max 41 min 40 max 41 min 40 max 41 min 41 min Plasticity index 6 max NP 10 max 10 max 11 min 11 min 10 max 10 max Textural type for soil cement thickness design Granular soils Fine grained soils procedure PROCEDIMIENTO DE DISE O Los factores analizados para determinar el espesor de dise o son 1 Resistencia del suelo Periodo de dise o del pavimento 3 Trafico incluyendo volumen y distribuci n de pesos por eje configuraci n de cargas de ejes simple y t ndem de camiones convencionales 4 Espesor de la capa de base suelo cemento 5 Espesor de la capa bituminosa superficial Resistencia del suelo El soporte proporcionado por el suelo al pavimento de suelo cemento es el elemen
8. DISE O DE PAVIMENTOS SUELO CEMENTO M todo de la Portland Cement Association PCA Introducci n El procedimiento de dise o de la PCA esta basado en informaci n obtenida de diferentes fuentes incluyendo investigaciones desarrollos te ricos ensayos de pavimentos a escala real y el monitoreo de la performance de pavimentos en servicio Un programa de investigaci n llevado a cabo por la Portland Cement Association correlacion la informaci n de dise o de estas fuentes obteniendo como resultado un procedimiento desarrollado nicamente para pavimentos suelo cemento Bases para el Procedimiento de Dise o de Espesores Desde 1935 m s de 140 000 km de pavimentos suelo cemento han sido construidos en Norteam rica La performance demostrada por estos pavimentos a trav s de los a os provee una valiosa informaci n para el dise o para los niveles de espesor que fueron utilizados La mayor a de estos pavimentos en servicio son de 15 cm de espesor Este espesor ha probado ser satisfactorio para las condiciones de servicio de caminos secundarios calles residenciales y pistas de aterrizaje de tr fico ligero Algunos pavimentos de 10 cm y 12 5 cm han sido construidos y han dado un buen servicio bajo condiciones favorables de tr fico ligero y fuerte resistencia del suelo Muchos kil metros de pavimentos de 17 5 cm y 20 cm de espesor est n en servicio en caminos principales y v as secundarias de alto tr fico Pavimentos con suelo cemento c
9. ablemente mayor que los valores para 28 d as La Figura 1 muestra la ganancia de resistencia de laboratorio para 5 a os para diferentes tipos de suelo cemento y la Figura 2 muestra el incremento de la resistencia con muestras de campo para cuatro proyectos para varios periodos de tiempo Este incremento de la resistencia provee un margen de seguridad en el procedimiento de dise o del espesor 3000 2500 2000 1500 1000 COMPRESSIVE STRENGTH PSI 500 2 7 28 6 5 days doys days months year years AGE Figura 1 Incremento de la resistencia con la edad especimenes de laboratorio Caracter sticas carga deflexi n La investigaci n carga deflexi n en pavimentos suelo cemento mostr que fue posible describir la respuesta por medio de una simple ecuaci n a pesar del tipo de suelo y contenido de cemento tanto como el producto cumple los requisitos para suelo cemento totalmente endurecido 2 El radio de curvatura cr tico es el radio para el cual una viga falla debido a una aplicaci n de carga simple Es una medida de la resistencia a la flexi n y puede ser comparada con la deformaci n unitaria ltima 3 Ver Requerimientos de Calidad para Suelo Cemento 3000 2500 2000 1500 1000 COMPRESSIVE STRENGTH PSI III Figura 2 Incremento de la resistencia con la edad proyectos en servicio Esta investigaci n tambi n demostr que la resistencia del pavimento es evaluada m s exactamente por
10. ento de camiones lo suficientemente pesados para afectar el espesor de dise o cargas por eje de 12 000 libras o m s Para caminos secundarios los vol menes de tr fico pueden oscilar desde valores muy bajos hasta un TPD de 2 000 o mas con alrededor de 5 a 8 por ciento de camiones con peso suficiente para afectar el dise o Los Factores de Fatiga correspondientes en la Tabla 5 representan a estos vol menes de camiones con rangos en el distribuci n de cargas por eje que son t picos para calles y v as secundarias Para caminos por donde transcurren inusualmente cargas pesadas por eje tales como camiones de miner a o forestales es necesario obtener la distribuci n de cargas por eje en forma especifica y luego determinar el Factor de Fatiga requerido Distribuci n por carril Para proyectos de 4 carriles as como de 2 carriles se asume que todos los carriles conducen al 100 por ciento del tr fico de camiones en una direcci n Un an lisis mas detallado para proyectos de 4 carriles puede emplearse para encontrar el porcentaje de camiones en el carril del lado derecho sin embargo este an lisis usualmente no cambiar significativamente el espesor de dise o para un proyecto espec fico Factor de Fatiga Este procedimiento de dise o denomina como Factor de Fatiga al valor individual que expresa los efectos del consumo total de fatiga producido por los vol menes y pesos de cargas de ejes simples y t ndem para un proble
11. ie Bituminosa Espesor de Espesor de Espesor M nimo de Superficie Suelo Superficie _ Bituminosa pulg Cemento Bituminosa Area sin Area con pulg Recomendado congelamiento congelamiento pulg 5 6 3 4 1 1 2 SBST DBST 7 1 2 DBST 1 8 1 1 2 2 1 2 1 1 1 2 9 2 3 2 2 SBST Tratamiento superficial bituminoso simple DBST Tratamiento superficial bituminoso doble Donde se emplee quitanieves se recomienda un m nimo de 1 12 pulgada Por ejemplo si la Figura 3 indica un espesor b sico de suelo cemento de 7 8 pulgadas y es una pr ctica local colocar 3 pulgadas de superficie la Figura 5 muestra que el espesor de dise o de suelo cemento puede reducirse a 6 7 pulgadas Este deber a usualmente redondearse a la 2 pulgada superior por ejemplo 7 pulgadas de suelo cemento con 3 pulgadas de capa bituminosa de superficie 9 z nu Z Z g x x Z O20 TI Eg gt O lt uj Z T lt yw o gt u yeZ x o Ir 6 a gt gt W O 5 Min 5 BASIC SOIL CEMENT THICKNESS IN Figura 5 Carta de Dise o para reducci n del espesor de suelo cemento considerando el espesor de la superficie bituminosa EJEMPLO DE DISE O EJEMPLO 1 Proyecto y Datos de Tr fico Camino local de 2 carriles Tabla W 4 disponible Tabla 8 Suelo Cemento granular Suelo de fundaci n d bil k 125 Ib pulg Periodo de dise o 20 a os TPD actual 1 046 Factor de proyecci n
12. ma de dise o dado Este factor se basa en coeficientes que muestran el consumo relativo de fatiga de las diferentes magnitudes de cargas por eje denominados Coeficientes de Consumo de Fatiga los cuales se listan en la Tabla 6 El dise ador deber notar que se emplean valores diferentes para suelo cemento granular y suelo cemento de graduaci n fina en correspondencia con los dos tipos generales de suelos ver Tabla 1 Los Coeficientes de Consumo de Fatiga son multiplicados por los n meros en miles de ejes de cada intervalo de carga y luego sumados para dar un valor simple de Factor de Fatiga como se ilustra en la Tabla 10 para el Ejemplo de Dise o 1 Espesor de Suelo Cemento El espesor de la capa de base de suelo cemento se determina empleando la Figura 3 para suelo cemento granular o la Figura 4 para suelo cemento de graduaci n fina El espesor de suelo cemento se lee con una aproximaci n de un d cimo 0 1 de pulgada empleando el Factor de Fatiga calculado y el valor de dise o del Coeficiente de Reacci n k Este espesor usualmente se incrementa a la 1 2 pulgada superior a menos que haya un ajuste por el espesor de la capa bituminosa como se explica en la siguiente secci n Espesor de la capa de superficie bituminosa El espesor de la capa bituminosa de superficie depender de muchos factores el tipo de superficie el volumen y composici n del tr fico las condiciones clim ticas la disponibilidad de materiales
13. nidades simples y combinaciones Total de unidades simples y de unidades combinaciones 2 042 C lculos del Tr fico TPD de dise o 600 x 1 1 660 Factor de Fatiga asignado 12 como se muestra en la Tabla 5 para el rango mas alto del TPD para calles residenciales Espesor de Dise o Para un valor de k 100 lb pulg3 y un Factor de Fatiga de 12 la Figura 3 muestra un espesor b sico requerido para el suelo cemento de alrededor de 5 9 pulgadas Los espesores de superficie correspondientes var an de 3 4 a 1 1 2 pulgadas como se muestra en la Tabla 7 Entonces un dise o apropiado para construcci n deber a ser una capa de base de 6 pulgadas de suelo cemento con una superficie bituminosa de 1 pulgada de espesor Tabla 9 C lculo t pico para determinar la distribuci n de cargas por eje Intervalo de Carga por eje miles de libras Ejes por 1 000 camiones 2 Cargas por eje en el periodo de dise o 1 3 Ejes simples 20 22 9 8 9 000 18 20 13 2 12 100 16 18 10 8 9 900 14 16 36 7 33 800 12 14 36 8 33 800 10 12 78 9 72 600 Ejes T ndem 40 42 5 9 5 400 38 40 2 9 2 700 36 38 8 3 7 600 34 36 7 8 7 200 32 34 13 1 12 000 30 32 4 9 4 500 28 30 4 4 4 000 26 28 4 4 4 000 24 26 4 4 4 000 22 24 8 1 7 500 20 22 8 2 7 500 18 20 8 2 7 500 Cuando los intervalos en la Tabla W 4 Tabla 8 excede en 2 000 libras se proporcionan dentro de los intervalos de 2 000 libras
14. o anualmente en las mismas ubicaciones del sistema estatal de carreteras Los resultados de estas encuestas son compiladas en juegos de tablas codificadas como W 1 a W 8 Los datos est n resumidos para las siguientes clases de carreteras Interestatal rural otras rurales principales todas las rurales principales interestatal urbana otras urbanas y en algunos estados rurales locales Los usos de estas encuestas y los m todos computacionales para an lisis de trafico para estas clases de carreteras y autopistas urbanas son discutidas en el documento Thickness Design for Concrete Pavements Datos recientes en las encuestas anuales de dos estados del medio oeste muestran que el TPD variaron de 78 a 96 por ciento de los conteos de clasificaci n de 24 horas Para otros periodos de dise o pueden calcularse los factores de proyecci n mas apropiados mediante formulas de inter s compuesto o si las tasas de crecimiento nos son grandes estos pueden estimarse Para calles residenciales y calles colectoras de tr fico ligero el crecimiento del tr fico no es significativo como para afectar el espesor de dise o Tabla 3 Tasas anuales de crecimiento de tr fico y factores de proyecci n correspondientes Tasa anual de Facto r de crecimiento de a spa A Bah ppa A periodo de dise o tr fico de 20 a os 1 1 1 1 2 1 1 2 1 2 2 1 2 1 3 3 1 4 3 1 2 1 5 4 1 5 4 Ye 1 6 5 1 7 5 Ye 1 8 6 1 9 Para calles y camin
15. on espesores de 22 5 cm o mas no son numerosos aunque algunos proyectos de aeropuertos han sido construidos con espesores de hasta 40 cm En carreteras interestatales en algunas reas de tr fico comparativamente m s bajos un amplio rango de espesores de suelo cemento de 10 a 30 cm han sido incorporados en la estructura total de los pavimentos Se ha obtenido tambi n informaci n valiosa de dise o de ensayos de caminos a escala real y de investigaciones de laboratorio conducidas por universidades departamentos de carreteras y por la Portland Cement Association Propiedades Estructurales B sicas Las propiedades estructurales del suelo cemento dependen del tipo de suelo condiciones de curado y edad Los rangos t picos para una amplia variedad de tipos de suelo cemento a sus respectivos contenidos de cemento requeridos para durabilidad son Propiedad Valores a 28 d as Resistencia a la compresi n saturada 400 900 psi M dulo de ruptura 80 180 psi M dulo de elasticidad m dulo est tico a la flexi n 600 000 2 000 000 psi Relaci n de Poisson 0 12 0 14 Radio de curvatura cr tico en viga de 6 x 6 x 30 pulg 4 000 7 500 pulg La Relaci n de Poisson puede ser bastante variable dependiendo en el m todo de ensayo y otras condiciones Los valores mostrados est n basados en resultados de ensayos triaxiales A lo largo de la vida de dise o de un pavimento de suelo cemento la resistencia promedio ser consider
16. os de mediano a alto tr fico debe efectuarse la verificaci n de la capacidad de dise o de las v as para asegurar que se cuenta con el n mero suficiente de carriles para el tr fico proyectado La Tabla 4 puede emplearse para una verificaci n gruesa En el Ap ndice A se dan los m todos para el dise o para capacidad de tr fico Tabla 4 Gu a para capacidad de carreteras Capacidad Volumen diario promedio de autom viles y camiones dos direcciones Veh culos Carreteras rurales Carreteras rurales bi 4 Comerciales de 2 carriles de 4 carriles carriles 0 5 740 19 250 37 500 10 5 200 17 500 34 000 20 4 800 16 050 31 000 Distribuci n de cargas por eje La informaci n sobre la distribuci n de cargas por eje para el tr fico de camiones es necesaria para calcular los n meros de ejes simples y t ndem de los diversos pesos esperados durante el periodo de dise o Estos datos se emplean despu s para el c lculo del Factor de Fatiga el cu l expresa los efectos de fatiga producidos por el n mero y pesos de las cargas por eje Datos de encuestas de cargas disponibles Caminos rurales y calles urbanas 9 Los m todos para la estimaci n del tr fico para el dise o de la capacidad se presentan en el Ap ndice A El dise o de la capacidad que no muy frecuentemente se emplea para los proyectos de suelo cemento puede ser apropiado algunas veces para situaciones de volumen de tr fico pesado Otros m todos
17. os factores para proyectos de carreteras estatales y en algunos casos para caminos locales y calles y otros proyectos dentro de sus estados La Tabla 3 muestra las relaciones entre las tasas anuales de crecimiento y los factores de proyecci n de 20 a os El crecimiento del tr fico anual var a de 2 a 6 por ciento siendo los valores m s bajos m s aplicables a los tipos de caminos y calles donde se emplea com nmente el suelo cemento Las tasas de crecimiento mas altas son para carreteras urbanas y entre ciudades Para caminos rurales secundarios rurales de dos carriles y calles residenciales donde la funci n principal es el uso de la tierra o el servicio de propiedad contiguo las tasas de crecimiento de tr fico pueden ser bastante mas bajas que 2 por ciento Los m todos para la estimaci n del tr fico para la capacidad de dise o est n dados en el Ap ndice A La capacidad de dise o usado en forma poco frecuente para proyectos de suelo cemento puede ser algunas veces apropiado para situaciones de vol menes de tr fico pesados Otros m todos para la estimaci n del tr fico se dan en la publicaci n de la PCA Thickness Design for Concrete Pavements En este procedimiento el porcentaje de camiones incluye todos los veh culos tipo panel camionetas y otros veh culos comerciales de dos ejes y cuatro llantas adicionalmente a los camiones con tres o m s ejes Los Departamentos Estatales de Carreteras efect an encuestas de tr fic
18. para la estimaci n del tr fico se dan en la publicaci n del PCA Thickness Design for Concrete Pavements La distribuci n de cargas por eje se calcula con datos de uno o m s estaciones de pesaje o de las tablas W 4 para las clases apropiadas de caminos o calles Recientemente algunos departamentos estatales de carreteras han efectuado encuestas de cargas para calles de ciudades y caminos de condados Minnesota por ejemplo ha preparado tablas W 4 L las cuales muestran la distribuci n de cargas por eje para el tr fico que es predominantemente local California ha efectuado encuestas similares para calles que conducen moderados a altos vol menes de tr fico El procedimiento para el uso de una tabla W 4 para un camino local se da en el Ejemplo de Dise o 1 Una tabla W 4 con los datos esenciales para el ejemplo se reproduce en la Tabla 8 y los c lculos respectivos en la Tabla 9 Para el dise o de calles de ciudades muchas comunidades han efectuado estudios de tr fico basados en un sistema de clasificaci n pr ctica de calles Estos estudios indican que las calles de similar clasificaci n conducen esencialmente la misma distribuci n de cargas por eje Datos de encuestas de cargas no disponibles Calles residenciales y caminos secundarios En muchos casos no se disponen de datos de distribuci n de cargas por eje para la categor a de pavimentos con tr fico ligero por ejemplo para calles residenciales o caminos sec
19. ranular Suelo de fundaci n d bil k 100 Ib pulg3 TPD actual aproximadamente 600 Factor de proyecci n 1 1 12 i A Incluye paneles camionetas pick up y otros veh culos comerciales de dos ejes y cuatro llantas 14 Tabla 8 Datos de Cargas por Ejes Tabla W 4 para Estaciones Locales en un Estado del Medio oeste Camiones unidades simples Tractor y Semi trailer Cami n y trailer 2 unidades de trailer 27 Cargas por Eje PER S gy d a 3 28 8 libras Coal SE Sel E Josel g 8 5 es esa 8 5 er 82 5 aS a o D D D o 28ga T V OES T o LZS 8 gol 2 EEE o ESE o ESE w o ESA 22L S v 23380 v 35Fo 30 vo 152 a O O a Z wv Z Z o Za EJES SIMPLES Debajo 3 000 200 39 17 1 967 11 103 1 014 2 3 000 6 999 48 29 130 6 1 088 4 3 42 12 109 607 1 7 000 7 999 1 21 5 123 60 3 8 000 11 999 1 1 40 12 256 1 2 7 66 157 8 12 000 15 999 18 5 109 2 1 41 73 5 16 000 17 999 5 22 10 8 18 000 18 500 1 2 18 8 8 18 501 19 999 2 9 4 4 20 000 21 999 3 13 1 7 9 8 22 000 23 999 24 000 25 999 26 000 29 999 Total ejes simples ponderados 250 70 238 28 3 8 10 23 Total ejes simples contados 2 314 70 1 064 157 3 605 51 54 51 156 2 121 212 Camiones unidades simples Tractor y Semi trailer Cami n y trailer
20. rcentajes de camiones b Proyecci n del tr fico al futuro periodo de dise o c Determinaci n de la distribuci n probable eje carga d C lculo del Factor de Fatiga Sin embargo cualquier otro m todo que proporcione una razonable estimaci n de estos factores de tr fico pueden ser empleados TPD y Porcentaje de Camiones El tr fico promedio diario en ambas direcciones y el porcentaje de camiones puede ser obtenido directamente de una encuesta del tr fico del proyecto o de datos que pueda estar disponible en el Departamento de Transportes o Municipalidad para el proyecto espec fico o para otros proyectos que tienen un tr fico similar Si se efect an conteos de tr fico de 24 horas estos son efectuados durante uno o m s d as entre Lunes y Viernes Los conteos de 24 horas son ajustados a valores promedio diarios Como una gu a para efectuar estos ajustes puede consultarse la secci n de planificaci n de encuestas del Departamento de Carreteras Proyecci n del Tr fico Las tasas de crecimiento del tr fico y los factores de proyecci n correspondientes son empleados para estimar el Trafico Promedio Diario TPD de dise o y el n mero de camiones que emplear n el pavimento durante el periodo de dise o Las secciones de planificaci n de encuestas de los departamentos estatales de carreteras son fuentes muy tiles para conocer el crecimiento del tr fico y los factores de proyecci n Los ingenieros determinan est
21. renas pobremente Media 6a10 27 a 45 150 200 graduadas y suelos que son predominantemente arenosos con cantidades moderadas de limo y arcilla Suelos gravosos Alta Mas de 10 50omas 200 o mas arenas bien graduadas y mezclas de arenas y gravas relativamente libres de finos pl sticos California Bearing Ratio Valor de Resistencia determinado con Estabil metro Periodo de Dise o El periodo de dise o seleccionado convencionalmente por el procedimiento es de 20 a os Sin embargo este valor no hay que confundirlo con la vida de servicio de los pavimentos con suelo cemento Proyectos que han sido construidos a mediados y finales de 1930 s muestran que sus vidas tiles no han sido excedidas y que las capas de suelo cemento a n siguen funcionando como principal elemento que soporta las cargas Debido a que la selecci n del periodo de dise o es algo arbitrario y que la formulaci n del dise o no es particularmente sensible a las variaciones en el periodo de dise o el dise ador puede seleccionar un valor diferente de este y proporcionar el volumen total de tr fico en forma concordante Tr fico Los pesos y vol menes de las cargas por eje esperados durante el periodo de dise o son los factores m s importantes en la determinaci n del espesor de dise o El an lisis de tr fico usado en este procedimiento incluye a Determinaci n del tr fico promedio diario en ambas direcciones TPD y los po
22. to m s importante en el procedimiento de dise o El soporte del suelo es medido en t rminos del m dulo de Westergaard de reacci n del suelo k el cu l se determina mediante ensayos de placa sobre el terreno El procedimiento para la medici n en campo de los valores de k esta dado en el Manual T cnico del Ejercito TM5 824 3 En caso que no este disponible el equipo para la determinaci n del valor k mediante el ensayo de placa las relaciones aproximadas listadas en la Tabla 2 pueden ser utilizadas a modo de gu a ellas est n basadas en ensayos de laboratorio sobre tipos generales de suelos Desde que estas relaciones son aproximadas y frecuentemente influenciadas por variaciones en los m todos de ensayos podran ser modificadas de acuerdo a la pr ctica local Suelos muy blandos que tengan valores de resistencia significativamente menores que los valores de soporte mostrados en la Tabla 2 no ser n capaces de soportar el equipo necesario para alcanzar una adecuada compactaci n del suelo cemento Estos suelos deber n ser mejorados mediante diversos m todos descritos en el Manual de Construcci n de Suelo Cemento de la PCA Tabla 2 Relaciones entre Tipos de Suelos y Valores de Soporte Rango del Resistencia Rango de Rango del Tipo de Suelo e M dulo k del Suelo CBR Valor R Ib pulg3 Suelos de grano fino Baja 3a6 8a27 100 150 en los cuales predominan los tama os de part culas de limo y arcilla A
23. undarios En la ausencia de estos datos pueden emplearse los valores listados en la Tabla 5 para representar los requerimientos de fatiga para el dise o de un pavimento con suelo cemento los que se conocen que dan espesores de dise o bastante razonables Tabla 5 Factores de Fatiga representativos para pavimentos de tr fico ligero Total de Camiones Facilidad TPD camiones pesados Plis Aprox atiga Aprox Calles puramente residencial 300 a 700 8 3 5a12 Calles colectoras residenciales 700 a 4 000 8 3 12 a 20 Caminos secundarios Hasta 2 000 14 a 20 5a8 12 a 30 Todos los veh culos comerciales incluyendo los veh culos de 2 ejes y 4 llantas Excluye a las paneles camionetas y otros veh culos de 2 ejes y 4 llantas que con lo suficientemente pesados para afectar el espesor de dise o Estos rangos particulares de valores para el Factor de Fatiga est n basados en los siguientes caracter sticas para el tr fico de las calles y caminos secundarios 1 la mitad del numero indicado de cargas pesadas por eje por direcci n 2 las distribuciones de cargas por ejes var an de 12 000 a 20 000 libras por eje individual 3 los promedios ponderados de cargas por eje var an entre 13 000 y 16 000 libras por eje individual Para calles residenciales los estudios de tr fico indican que los vol menes de tr fico pueden variar como se muestra en la Tabla 5 con cerca de 3 por ci
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