PREDISEÑO DEL PAVIMENTO 1. GENERALIDADES
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1. LOCALIDAD DE SUBA HACIA LA AUTOPISTA MEDELLIN ESTUDIO DE PREDISE O DEL PAVIMENTO INGETEC S A PAVIMEN DOC e INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO 1 2 1 3 LOCALIZACI N Y DESCRIPCI N DEL PROYECTO El proyecto se localiza en los l mites de la ciudad de Santaf de Bogot con el municipio de Cota La nueva v a servir como acceso definitivo de la localidad de Suba hacia la Autopista Medelin La v a tendr una longitud aproximada de 800 m y estar compuesta de una calzada de dos carriles uno en cada sentido 1 4 INFORMACI N EXISTENTE La informaci n t cnica consultada para la realizaci n de este estudio fue la siguiente Volumen Estudio de Tr nsito INGETEC S A ESPECIFICACIONES PARA CONSTRUCCI N DE CARRETERAS INV 1996 e NORMAS DE ENSAYOS INV 1996 e Ministerio de Obras P blicas y Transporte Secretar a General T cnica Gerencia Interventor a de Estudios Dise o Racional de Pavimentos Aplicaci n de Nuevas T cnicas Programa INPACO y Manual del Usuario Octubre 1993 e Asphalt Institute Thickness Design Asphalt Pavements for Highways amp Streets 1991 Asphalt Institute Pavement Rehabilitation Asphalt Widening CL 6 1991 e Asphalt Institute Open graded Asphalt Friction Courses CL 10 1991 e Aicun Curso de Actualizaci n en el Dise o de Pavimentos Abril 1991 e Aicun Curso de Construcci n y Rehabilitaci n de Pavimentos Julio 1991 Fernando S nchez Sabogal Conferencias de Pa2. de plasticidad IP 18 41 Humedad natural wn 22 50 Porcentaje que pasa Tamiz 200 90 99 CBR 6 6 En los apiques 1 y 2 se detecto filtraci n de agua a la profundidad de 0 70 m y 0 80 m DEL ACCESO DEFINITIVO DE LA LOCALIDAD DE SUBA HACIA LA AUTOPISTA MEDELLIN ESTUDIO DE PREDISE O DEL PAVIMENTO INGETEC S A PAVIMEN DOC ACCESO DEFINITIVO LOCALIDAD DE SUBA AUTOPISTA MEDELLIN CUADRO 3 1 1 RESUMEN RESULTADOS ENSAYOS DE LABORATORIO CLASIFICACION e LIQUI CONSIS COMPA PLASTI DEZ TENCIA CIDAD CIDAD ABSCISA ESTRATO Km KO 035 KO 120 KO 1 KO 270 ALTA lt E e O x E lt lt e D mn N O N N o O 8 gial ES KO 400 KO 600 pan PREDISE O DEL ACCESO DEFINITIVO DE LA LOCALIDAD DE SUBA HACIA LA AUTOPISTA MEDELLIN ESTUDO PARA EL PREDISE O DE PAVIMENTOS RESLAB XLS VARA 2 INGETEC S A hce ACCESO LOCALIDAD DE SUBA AUTOPISTA MEDELLIN PERFIL ESTRATIGR FICO FIGURA 3 2 1 EXPLORACI N ABSCISA AP 6 AP 5 AP 4 AP 3 AP 2 AP 1 E y 1 7 1 1 3 O Q E ci 2 2 E Y O O E a lt 2 lu gt gt 3 2 D O lt a O O O Je og Q O v gt 9 e z O O O x lt O mT 2 x o g 382 O O
3. picos para la determinaci n en laboratorio del valor de soporte del suelo CBR PREDISE O DEL ACCESO DEFINITIVO DE LA LOCALIDAD DE SUBA HACIA LA AUTOPISTA MEDELLIN ESTUDIO DE DEL PAVIMENTO INGETEC S A PAVIMEN DOC INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO 3 CARACTER STICAS GEOT CNICAS 3 1 RESULTADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIO Durante la realizaci n de las exploraciones se tomaron muestras para efectuar ensayos de laboratorio cuyos resultados sirvieron de base para la caracterizaci n de los suelos los cuales consistieron en ensayos de clasificaci n l mites de consistencia y granulometr a contenido de humedad natural capacidad de soporte CBR y compresi n inconfinada el ensayo de CBR se ejecut mediante la toma de muestras alteradas por el m todo Ill En el Cuadro 3 1 1 se resumen 1 los resultados de los ensayos de laboratorio realizados 3 2 PERFILES ESTRATIGR FICOS A partir de un an lisis detallado de las caracter sticas pl sticas granulom tricas y de clasificaci n visual de campo se definieron los suelos t picos que conforman la subrasante natural a lo largo del alineamiento del proyecto En la figura 3 2 1 se presenta el perfil estratigr fico a lo largo del proyecto en el cual se presentan los diferentes estratos encontrados A continuaci n se presenta la descripci n de los materiales t picos encontrados 3 2 1 Sector rio Bogota Autopista Medellin En general la estratigrafia t pica encont
4. INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO PREDISE O DEL PAVIMENTO 1 GENERALIDADES Ingetec S A suscribio con el Instituto de Desarrollo Urbano el contrato para la ejecuci n de los estudios correspondientes al dise o del acceso definitivo de la localidad de Suba hacia la Autopista Medellin En este informe se trata lo relacionado con el estudio geot cnico para el predise o del pavimento 1 1 OBJETO Este estudio tiene la finalidad de establecer los espesores m nimos de las diferentes capas que constituyen la estructura del pavimento necesarios para soportar el tr nsito proyectado durante el periodo de dise o 1 2 ALCANCE El alcance del estudio geot cnico para dise o del pavimento comprendi la programaci n y realizaci n de las investigaciones de campo y laboratorio los an lisis correspondientes y el predise o de la estructura del pavimento Para lograr los objetivos propuestos se llevaron a cabo las siguientes actividades Reconocimiento superficial del alineamiento del proyecto Exploraci n del subsuelo a lo largo del alineamiento del proyecto por medio de apliques toma de muestras y ensayos de campo y laboratorio An lisis geot cnico para la caracterizaci n de los materiales que constituyen el subsuelo y dise o de la estructura del pavimento Elaboraci n del informe de suelos y dise o del pavimento con la descripci n y resultados de las actividades anteriormente anotadas PREDISE O DEL ACCESO DEFINITIVO DE LA
5. O O w 88922883 PREDISENO DEL ACCESO DEFINITIVO DE LA LOCALIDAD DE SUBA HACIA LA AUTOPISTA MEDELLIN ESTUDIO PARA PREDISE O DEL PAVIMENTO PERFSU XLS INGETEC S A hcc PERFIL INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO A PAVIMENTO ME Pa Para este me se analiza la altemativa de estructura de pevimalto flexible B i f sta por capas de concreto asf ltico y de materiales granulares de base y i Ores del pavimento se papis el m todo ES subbase Para la an naci n de los est e AASHTO LaS 4 1 VALORE DE SOPORTE DE DISE O I DE LA SUBRASANTE De acuerdo con lo a o en las investigaciones del su bsuel se gt considera que o debido a la baja capacidad de soporte de la subrasante natural y que por caracteristicas de dise o geom trico y condiciones de drenaje la v a el nivel de la rasante proyectada necesariame ante implica la const ucci n de un terraplen o relleno sobre el terreno natural en espe cial en el tramo entre el r o Bogota y la autopista Medellin De acuerdo con lo anterior el material de relleno pi onder a la subrasante de la nueva v a proyectada Para establecer el CBR de dise o de la subrasante s se Sompio k la metodolog a de Ivanov mediante la cual 56 puede determinar un CBR equivalente o m dulo equivalente de la subrasante en funci n de los CBR o m dulos elasticos de los materiales y espeso
6. TUDIO DE PREDISENO DEL PAVIMENTO INGETEC S A PAVIMEN DOC INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO qa 7 LIMITACIONES DEL DISE O El dise o del pavimento se bas en los resultados de las investigaciones de campo y laboratorio realizadas para el proyecto Si durante la construcci n de las obras se efect an modificaciones a los espesores recomendados o a las condiciones del dise o contenidas en este volumen o si se detecta que las condiciones del subsuelo var an substancialmente con respecto a las descritas y establecidas en este informe se deber comunicar Ingetec con el prop sito de llevar a cabo las revisiones y ajustes que sean del caso Esta situaci n puede suceder debido a que por la naturaleza del estudio la exploraci n adelantada es necesariamente puntual y en consecuencia se pueden presentar condiciones del subsuelo no detectadas durante dicha investigaci n Adicionalmente es convenierite puntualizar la necesidad de ejercer un contro estricto de la calidad durante la etapa de construcci n del proyecto tanto en los procedimientos constructivos como en el suministro de materiales para garantizar la calidad de la obra PREDISE O DEL ACCESO DEFINITIVO DE LA LOCALIDAD DE SUBA HACIA LA AUTOPISTA MEDELLIN ESTUDIO DE PREDISE O DEL PAVIMENTO INGETEC S A PAVIMEN DOC
7. dise o Se refiere al tiempo que dura la estructura inicial antes de requerir una nueva rehabilitaci n Para este predise o se adopt un periodo de dise o de 20 a os Tr nsito El m todo de dise o se basa en el n mero de ejes equivalentes de 18 Kips en el carril de dise o W4 De acuerdo con el estudio de tr nsito y los factores equivalentes de da o por tipo de veh culo se determin el n mero de ejes equivalentes de 18 Kips que utilizar n el carril de dise o durante la vida til de la v a En el Anexo 2 se presentan las proyecciones del TPD por cada tipo de veh culo y el c lculo del n mero de ejes equivalentes acumulados Wis De acuerdo con lo anterior para este dise o se obtiene Wis 11 65 x 10 Confiabilidad Se refiere a la probalidad de que una secci n dise ada se comportar satisfactoriamente bajo las condiciones de tr nsito y ambientales durante el periodo de dise o Para el caso de este estudio seg n recomendaciones de la Aashto para este tipo de carreteras se adopt igual a 90 Serviciabilidad Se relaciona con la idoneidad que tiene el pavimento para servir a la clase de tr nsito que lo va utilizar y se evalua a trav s del ndice de servicio presente PSI el cual varia de O carretera imposible hasta 5 carretera perfecta Para este caso de acuerdo a lo recomendado por la Aashto se adopt un valor PSI 2 5 M dulo resiliente de la subrasante El m dulo de resiliencia de la subrasante s
8. e obtuvo a partir del valor de soporte CBR equivalente del relleno y subrasante natural mediante la siguiente correlaci n MR CBR x 1500 psi De acuerdo con lo anterior para CBR 10 se obtiene MR 15 000 psi 100 000 kPa Como se anoto anteriormente se considera que el relleno de material granular de espesor m nimo de 75 cm actue como capa de mejoramiento de la subrasante dando como resultado un CBR equivalente de 10 PREDISE O DEL ACCESO DEFINITIVO DE LA LOCALIDAD DE SUBA HACIA LA AUTOPISTA MEDELLIN ESTUDIO DE PREDISE O DEL PAVIMENTO INGETEC S A PAVIMEN DOC INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO OOOO is e Coeficientes de capas El m todo asigna a cada capa del pavimento subbase base y concreto asf ltico un coeficiente Di en funci n del m dulo el stico resiliente el cual es requerido para el dise o estructural del pavimento Igualmente se asigna un coeficiente o factor m en funci n de las condiciones de drenaje de cada capa Para este predise o se utilizaron los siguientes coeficientes FACTOR DE DRENAJE CAPA Concreto asf ltico granular Subbase granular 4 3 RESULTADOS FINALES Para el c lculo de espesores de la estructura del pavimento se utiliz el programa computacional SpectraPave por medio del cual mediante sucesivos tanteos se encuentra la estructura ptima para los par metros de dise o requeridos Los resultados
9. menos un espesor de 75 0 cm de relleno de mejoramiento en material granular para el tramo r o Bogot Autopista medellin y un espesor m nimo de relleno de 35 0 cm para el tramo Suba Rio Bogot El materia de relleno deber tener las siguientes caracter sticas Tama o m ximo 9 Porcentaje que pasa tamiz No 200 lt 25 Indice de plasticidad lt 12 Previamente a la colocaci n del relleno se recomienda descapotar aproximadamente 1 0 m de capa vegeta y material org nico existente en el terreno y luego instalar geotextil filtrante tipo no tejido para prevenir su contaminaci n con los materiales arcillosos que constituyen la subrasante natural e La capa de concreto asf ltico dise ada de 13 0 cm de espesor se recomienda construirla en dos capas una inferior de 7 0 cm de espesor y la superior de 6 0 cm adicionalmente se recomienda que ambas capas cumplan con la gradaci n de rodadura y base asf ltica de las especificaciones t cnicas de construcci n del INV en su art culo 450 PREDISE O DEL ACCESO DEFINITIVO DE LA LOCALIDAD DE SUBA HACIA LA AUTOPISTA MEDELLIN gt ESTUDIO DE PREDISE O DEL PAVIMENTO INGETEC SA PAVIMEN DOC INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO 6 SECCIONES TRANSVERSALES En la figura 6 1 se presentan las secciones transversales t picas de la v a con los espesores de la estructura del pavimento PREDISE O DEL ACCESO DEFINITIVO DE LA LOCALIDAD DE SUBA HACIA LA AUTOPISTA MEDELLIN ES
10. obtenidos finalmente fueron los siguientes CAPA Concreto asf ltico Subbase granular Geotextil no tejido ESPESOR cm Para el tramo entre la localidad de Suba y el puente sobre el r o Bogot el espesor m nimo de relleno puede ser de 35 cm En el Anexo 2 se presentan las memorias de c lculo resultantes para el dise o de la estructura del pavimento PREDISE O DEL ACCESO DEFINITIVO DE LA LOCALIDAD DE SUBA HACIA LA AUTOPISTA MEDELLIN ESTUDIO DE PREDISE O DEL PAVIMENTO INGETEC S A PAVIMEN DOC INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO jii 4 4 ESTRUCTURA PAVIMENTO CICLOV A Para la definici n de la estructura del pavimento de la ciclov a se considera que esta deber tener una suficiente capacidad para soportar un tr fico liviano m nimo De acuerdo con lo recomendado en el Manual de Dise o de Ciclorutas para Santaf de Bogota IDU 1999 se adopt la siguiente estructura ESPESOR cm Subbase granular Art 320 IN A Base granular Art 330 IN 5 15 Geotextil no tejido PREDISE 19 ACCESO DEFINITIVO DE LA LOCALIDAD DE SUBA HACIA LA AUTOPISTA MEDELLIN i ESTUDIO DE PREDISE O DEL PAVIMENTO INGETEC S A PAVIMEN DOC INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO 9 1 5 RECOMENDACIONES CONSTRUCTIVAS e El dise o de la estructura del pavimento se basa en que por encima de la subrasante natural se coloque por lo
11. rada a lo largo del corredor del proyecto en este tramo consiste en una capa vegetal de 10 cm de espesor por debajo de la cual se encuentra una capa de limo arcilloso org nico y relleno con desechos de construcci n de plasticidad media a alta y espesor entre 0 30 m y 0 80 m 8 continuaci n y hasta la profundidad final de los apiques se encontr una capa de arcilla limosa de plasticidad media a baja El material arcillo limoso presenta las siguientes caracter sticas geot cnicas deducidas de los resultados de laboratorio MIN MAX L mite l quido LL 80 91 Indice de plasticidad IP 20 57 Humedad natural w 38 59 Porcentaje que pasa Tamiz 200 99 100 CBR 12 12 PREDISENO DEL ACCESO DEFINITIVO DE LA LOCALIDAD SUBA HACIA LA AUTOPISTA MEDELLIN ESTUDIO DE PREDISE O DEL PAVIMENTO INGETEC S A PAVIMEN DOC INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO 3 2 2 Sector localidad de Suba Rio Bogota En general la estratigrafia t pica encontrada a lo largo del corredor del proyecto en este tramo consiste en un relleno comformado por desechos de construcci n y limo negro de plasticidad y humedad media a baja de 70 cm de espesor y a continuaci n hasta la profundidad final de los apiques se encontr una capa de limo arcilloso de plasticidad media a alta El material limo arcilloso presenta las siguientes caracter sticas geot cnicas deducidas de los resultados de laboratorio MIN MAX L mite l quido LL 24 78 Indice
12. res de cada capa subyacente En el Anexo 2 se presentan los resultados obtenidos aplicando dic ha metodolog a adoptando para el caso los CBR obtenidos de los ensayos de laboratorio y ADA u un ER de 12 para el material de relleno granular ae De acuerdo con lo anterior para bel tramo R o Bogota Autopista Medellin sec obtiene un CBR de dise o de 10 con un espesor m nimo de relleno de 75 cm y para el tramo R o Bogota Suba se obtiene un CBR de dise o de 10 con un espesor m nimo de relleno de 35 cm En el numeral de recomendaciones constructivas se especifican las caracter sticas del material de relleno 42 PAR METROS DE DISE O o El m todo AASHTO para dise o de pavimentos r gidos y flexibles en su 1 ltima A versi n incluye nuevas consideraciones entre las cuales se cuentan variables n como la confiabilidad del dise o los m dulos de elasticidad de la subrasante y capas del pavimento los factores ambientales de temperatura y humedad o y condiciones de drenaje aspectos econ micos y conocimientos emp ricos de PREDISE O DEL ACCESO DEFINITIVO DE LA LOCALIDAD DE SUBA HACIA LA AUTOPISTA MEDELLIN ESTUDIO DE PREDISE O DEL PAVIMENTO INGETEC S A PAVIMEN poc INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO TA dise o A continuaci n se describen los par metros de dise o utilizados en el predise o de la v a de acceso de localidad de Suba a la Autopista Medellin Periodo de
13. vimentos Primera Edici n 1977 e Alfonso Montejo Fonseca Ingenier a de Pavimentos para Carreteras 1997 e Reglamento T cnico General para Obras Viales Tomo IV Libro 2 MOPT PREDISE O DEL ACCESO DEFINITIVO DE LA LOCALIDAD DE SUBA HACIA LA AUTOPISTA MEDELLIN ESTUDIO DE PREDISE O DEL PAVIMENTO INGETEC S A PAVIMEN DOC INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO 2 TRABAJOS DE CAMPO Los trabajos de campo consistieron inicialmente en un reconocimiento detallado del corredor de la v a con el fin de programar la investigaci n del subsuelo para determinar los par metros geot cnicos para el dise o de la estructura del pavimento La investigaci n del subsuelo consisti en la ejecuci n de seis 6 apiques a lo largo del proyecto para el estudio de la subrasante con una secci n promedio en planta de 1 10 m 0 60 m hasta una profundidad que vari entre 1 50 m y 2 30 m En la nguna 2 1 se presenta la localizaci n en planta de los apiques Durante la ejecuci n de las exploraciones se elabor un perfil estratigr fico con la descripci n de los materiales encontrados en cada uno de los estratos En el Anexo 1 se presentan los registros estratigr ficos de cada uno de los apiques Adicionalmente con el objeto de caracterizar los materiales detectados en el subsuelo se tomaron muestras alteradas para efectuar ensayos de laboratorio Tambi n se tomaron muestras alteradas e inalteradas en materiales de subrasante considerados como t
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