TABLA DE CONTENIDO

1.0 PROYECTO.- ................................................................................................... 2

2.0 INVESTIGACIÓN SUBSOLAR.- ...................... ................................................ 4

2.1 DESCRIPCION DEL SUBSUELO.-..................... .......................................... 5

2.2 NIVELES DE AGUAS.-............................ ...................................................... 7

3.0 PARAMETROS GEOTECNICOS DE DISEÑO.- ............ ................................. 8

4.0 METODOLOGIAS DE DISEÑO.- ...................... ............................................... 8

5.0 RECOMENDACIONES DE CIMENTACION.- .............. ................................... 9

5.1 PARÁMETROS DE DISEÑO.- ........................ .............................................. 9

6.0 VALIDACIÓN SISTEMA DE FUNDACION DE PILOTES.- . ......................... 11

7.0 DRENAJES.- .................................... .............................................................. 15

8.0 DISEÑO DE PAVIMENTOS- .......................................................................... 15

8.1 PARÁMETROS DE DISEÑO.- ........................ ............................................ 15 8.1.1 CALCULO DE LA CLASE DE TRÁFICO .............. ........................... 16

8.2 DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD PORTANTE DE LA SUBRASANTE ........................................ .................................................... 19

8.3 CALCULO ESTRUCTURA DE PAVIMENTO ............... .............................. 21

8.4. CÁLCULO ESTRUCTURA DE PAVIMENTO - METODOLOGIA AASHTO 27

8.5 CÁLCULO ESTRUCTURA DE PAVIMENTO RÍGIDO ........ ....................... 30 8.5.1 MODULACIÓN DE LAS LOSAS ................. ......................................... 31 8.5.2 JUNTAS ................................... .............................................................. 32 8.5.3 PROCESO CONSTRUCTIVO CUANDO HAY PRESENCIA DE ESTRUCTURAS HIDRAULICAS ........................... ........................................... 41 8.5.4 ENSANCHAMIENTO FUTURO DE LA VÍA ............. ......................... 43

8.6 RECOMENDACIONES GENERALES PARA LA CONSTRUCCION DE LA ESTRUCTURA GRANULAR.-........................... .................................... 44

8.7 DRENAJE DEL PAVIMENTO........................ .............................................. 45

1

8.8 RECOMENDACIONES PARA LOS ANDENES, RAMPAS DE ACC ESO Y ZONAS VERDES. ........................................................................................ 46

8.9 LIMITACIONES DEL DISEÑO DE PAVIMENTO .......... .............................. 52

9.0 PARÁMETROS DE DISEÑO SISMICO.- ................ ....................................... 53

10.0 OBSERVACIONES FINALES.- ...................... ............................................... 53 ANEXOS ANEXO 1 SONDEOS ANEXO 2 ENSAYOS DE LABORATORIO ANEXO 3 CÁLCULOS

Fecha Versión Modificaciones Motivo 15/02/10 1 ----

2

Bogotá, D.C., Febrero 24 de 2010 EYR-S 9521 Señores ASCHNER CONSULTORES ASOCIADOS LTDA Atn. Dr. Tomás Ocando Ciudad Estimados señores:

Tenemos el gusto de entregarle el estudio de suelos para las Bodegas del proyecto

Prodispel a construirse en el Parque Industrial y Comercial del Cauca en Puerto

Tejada – Cauca.

1.0 PROYECTO.-

Consta de 1 bodega con un área de 9000 m² aproximadamente con una altura de

7.0 m en estructura convencional de pórticos en concreto con luces de ejes entre

columnas de 8.0 m para la zona de oficinas y mezanine y entre 30.0 y 40.0 m para

la zona de bodega. La bodega contará con zonas de maquinaria y almacenamiento

de materias primas y producto terminado. Las cargas previstas, estimadas por áreas

aferentes, son del orden de 1300 Toneladas para las columnas centrales y del orden

de 150 toneladas para las columnas del sector oriental y occidental y para las

columnas del sector norte y sur del orden de 1100 toneladas. Así mismo se esperan

cargas vivas variables entre 5 y 8 T/m2.

3

A continuación se ilustra una planta y un corte de las bodegas:

4

2.0 INVESTIGACIÓN SUBSOLAR.-

Se realizaron 7 sondeos distribuidos así: 2 sondeos de 15 m, 1 sondeo de 10 m y

4 sondeo de 8 m de profundidad perforados con un equipo de percusión y lavado.

Así mismo se realizaron 4 apiques mediante excavación manual de los cuales en

2 apiques se tomo una muestra de CBR. A lo largo de los sondeos se midió la

resistencia al corte de los estratos detectados con un penetrómetro manual Cl-

700. Así mismo se realizó el ensayo de penetración estándar como índice de

consistencia de los mantos arcillosos y granulares detectados. Finalmente y de los

5

estratos que se estimó conveniente, se tomaron suficientes muestras alteradas en

bolsa para inspección visual e inalteradas en tubos de pared delgada, los cuales

se enviaron al laboratorio para ensayos de compresión inconfinada, expansión en

probeta, consolidación rápida, humedad natural, pesos unitarios, clasificación USC

y ASSHO.

2.1 DESCRIPCION DEL SUBSUELO.-

Según el estudio de suelos entregado a esta consultoría el lote en estudio se

encuentra localizado en la margen derecha del rio cauca, a unos 250 m del cauce

del rio palo, por lo tanto en la zona predominan gruesos depósitos de sedimento

aluvial, compuestos por estratos alternos de limos arcillosos y/o arenosos y arenas

limosas.

La descripción promedio de la estratigrafía detectada por está consultoría con cotas

a partir de los niveles del terreno en el punto es la siguiente:

a) 0.00 – 0.50m. Capa vegetal y/o relleno de escombros este

estrato solo se encontró en sondeo 2.

b) 0.50 – 4.0/8.0 m. Arcilla gris y/o habana algo arenosa con raíces,

vetas oxidadas y pintas blancas y negras de

consistencia medio firme a muy dura y potencial

expansivo (30% en el ensayo de expansión libre

en probeta a 1.0 m de profundidad y 40% a 3.0m

de profundidad), además el ensayo de

6

consolidación rápida arrojo un valor de presión de

consolidación de 2.4 Kg/cm2. La resistencia al

corte medida con penetrómetro manual arrojó

valores entre 0.50 y >4.50 Kg/cm². N del ensayo

de penetración estándar arrojó valores entre 1 y

16 golpes/pie. Al final del sondeo 7 se presento

una arcilla con turba.

c) 4.00/8.0 – 15.0 m. Arena gris con intercalaciones de arcilla algo

arenosa verde, al final de las perforaciones

profundas hay presencia de gravas de densidad

muy suelta a muy compacta.

En el sondeo 6 y 7 a una profundidad de 7.50 y

6.50 m respectivamente se encontró un limo

arcilloso carmelito y/o arcilla gris con presencia de

turba con un espesor de 2.0 m. N del ensayo de

penetración estándar arrojó valores entre 3 y 53

golpes/pie.

De acuerdo con los ensayos de penetración y resistencia al corte realizados in-situ

se graficaron los valores de N y Qu en función de la profundidad, obtenidos

mediante los ensayos de penetrómetro manual como se muestra a continuación:

7

2.2 NIVELES DE AGUAS.- El nivel freático se detectó entre 2.20 y 4.50 m de profundidad. Este nivel podrá

variar de acuerdo con el régimen de lluvias.

8

3.0 PARAMETROS GEOTECNICOS DE DISEÑO.-

Teniendo en cuenta las características geomecánicas del subsuelo obtenidas del

programa de ensayos de campo y laboratorio, se determinaron los parámetros de

resistencia al corte y compresibilidad de los mantos a lo largo de la profundidad

explorada obteniendo lo siguiente:

Estrato Profundidad (m) γ (t/m³) Qu (Kg/cm²) c (Kg/cm²) φ (º) E (t/m²)

1 0.00 – 0.50 1.4 --- --- --- 600

2 0.50 – 4.50/8.00 1.6 2.45 1.23 --- 1500

3 4.50/8.00 – 12.00 1.8 --- -- 30 2300

4 12.00 – 15.00 1.8 35 6000

4.0 METODOLOGIAS DE DISEÑO.-

Para efectos del desarrollo de los diseños se seguirán metodologías elásticas

clásicas, modelos clásicos de la Ingeniería geotécnica incluidos en la literatura

especializada y utilizada ampliamente por esta oficina a lo largo de su ejercicio

profesional. Así mismo se utilizaron los siguientes modelos o paquetes

computacionales:

• Programa de sondeos. • Settle 3D: Programa de elementos finitos para el cálculo de asentamientos.

• PHASE: Para la modelación mediante métodos de elementos finitos de la

interacción suelo-estructura. En el caso particular del presente análisis se

utilizaron modelos constitutivos de suelo basados en el modelo elasto-plástico.

9

5.0 RECOMENDACIONES DE CIMENTACION.-

Consistirá en una placa maciza con vigas descolgadas si el ingeniero calculista lo

considera pertinente, cuyo espesor será determinado igualmente por el ingeniero

estructural, apoyada sobre un colchón de recebo de 0.60m de espesor. El colchón

de recebo será construido de acuerdo con las recomendaciones que se dan más

adelante. Los cimientos se proyectarán con base en los siguientes parámetros:

5.1 PARÁMETROS DE DISEÑO.-

a) El área de la placa será por lo menos igual a la proyección horizontal de la

casa y tal que la presión de contacto no exceda en ningún punto un valor de

(incluyendo el peso mismo del cimiento):

P = 8.0 Ton/m²

b) Para las condiciones aquí descritas se tiene un módulo de reacción del

subsuelo Ks= 11078 Ton/m3 calculado con base en la ecuación de Ayse T.

Daloglu and C. Girila Vallabhan, JOURNAL GEOTECHNICAL AND

GEOENVIROMENTAL ENGINEERING, Mayo del 2000.

c) Se deberán proyectar andenes perimetrales con el fin de evitar el acceso

directo de las aguas de escorrentía al suelo de fundación.

d) El espesor definitivo de la losa será tal que no se presente deformaciones

mayores a 1/300 de la luz entre ejes de columnas.

e) El calculista deberá verificar que el centro de cargas de la estructura coincida

con el de la placa de fundación.

10

f) El ingeniero de suelos aprobará el manto de apoyo.

g) Los planos de cimentación producto de las anteriores recomendaciones serán

revisados y aprobados por esta oficina. Sin dicho visto bueno los planos no

tendrán ninguna validez.

h) De acuerdo con las condiciones descritas, los asentamientos esperados son

del orden de 11 cm a 15 cm de acuerdo con el rango de cargas vivas

aplicadas, de los cuales el 40% se desarrollarán por consolidación.

A continuación se ilustran los cálculos de asentamientos para una condición de

carga viva de 8.0 T/m2:

Asentamientos elásticos

11

Asentamientos por consolidación

6.0 VALIDACIÓN SISTEMA DE FUNDACIÓN.-

Con base en la estratigrafía encontrada con sus propiedades geomecánicas, se

modeló el sistema de fundación para el proyecto mediante modelos en elementos

finitos obteniendo lo siguiente:

12

Malla utilizada

13

Asentamientos.-

Del modelo se tiene que se prevén asentamientos elásticos máximos de 10.0 cm.

como se ilustra a continuación:

Esfuerzos.- Teniendo en cuenta las cargas aplicadas y dada la cimentación se tienen esfuerzos

verticales de 8.10 Ton/m² en el suelo de apoyo de los cimientos. Así mismo se

obtiene un esfuerzo cortante unitario de 2.8 Ton/m², valores considerados aceptables

teniendo en cuenta la resistencia al corte del suelo.

14

ESFUERZOS VERTICALES

ESFUERZOS CORTANTES

15

7.0 DRENAJES.- Se deberán proyectar una red de drenajes superficiales con el objeto de recoger y

conducir todas las aguas de escorrentía por fuera de los límites del proyecto.

8.0 DISEÑO DE PAVIMENTOS-

A continuación se incluye el diseño del pavimento asfáltico con alternativa en

pavimento rígido para las vías internas del proyecto. El diseño de pavimento se

realizó con base en los parámetros de diseño que se dan a continuación:

8.1 PARÁMETROS DE DISEÑO.-

a) PERIODO.-

El diseño se realizó para un período de 10 años para pavimento flexible y 20 años

para pavimento en concreto.

b) ESTIMACIÓN DE REPETICIONES DE CARGA Y EJES EQUIV ALENTES

Desde el punto de vista del diseño del pavimento sólo tienen interés los vehículos

comerciales con carga útil mayor de 3.5 Ton, entre los que se encuentran buses,

camiones, tractores con remolque, entre otros. El tráfico se caracteriza por el número

equivalente de ejes de referencia, que corresponde al número de vehículos pesados

acumulados en la vida útil. El eje de referencia utilizado es 13 toneladas, la carga se

supone uniformemente repartida en dos huellas circulares.

Para la estimación de las repeticiones de carga y ejes equivalentes se estimó un

16

tránsito promedio de 100 VC/día para las vías de acceso a la Bodega Prodispel. En

caso de tener un tránsito mayor al mencionado, será necesario dar aviso a esta

consultoría para revisar las alternativas recomendadas.

8.1.1 CALCULO DE LA CLASE DE TRÁFICO Se determina calculando el número de vehículos comerciales VC de carga útil

superior a 35 KN (3.5 Ton) que pasan por la vía durante la vida útil de servicio de

acuerdo con la siguiente ecuación:

Para el cálculo del tránsito (N) se utilizarán los siguientes parámetros: VC = Vehículos comerciales por día VC = 100

( )iN

iF

a

Na

c

11 −= +

Donde, i = Crecimiento anual del tránsito i= 1.0% Na = Periodo de diseño Na = 10 años Fc = Factor de Crecimiento

FN ca **VC*365N =

17

El número de pasadas de ejes equivalentes de 13 Ton durante la vida útil de

servicio del pavimento se calcula con la ecuación:

NE13 TON = N * CAM

Donde:

CAM = Coeficiente de agresividad medio

Teniendo en cuenta el número de vehículos comerciales adoptado, a continuación

se muestra un cuadro en el que se realizó el cálculo del coeficiente de agresividad

media de acuerdo a la proyección dada y la tabla B.4-3 de la RSV 2000.

TRÁNSITO 10 AÑOS VC 100 Periodo de Diseño 10años % crecimiento anual del tránsito

1,00%

Factor de Crecimiento (Fc) 1,05 Tránsito (N) 381.871 Tipo de Pavimento a diseñar (Flexible, Semi-rigido-Rígido)

Flexible

18

COEFICIENTE DE AGRESIVIDAD MEDIO PARA PAVIMENTO

Tipo de vehículo Pesado Cantidad de VC/día Aci CAM i

Buseta 0,44 0 Bus 0,45 0 Bus articulado (Transmilenio) 1,71 0 Bus Metropolitano 0,45 0 C2-P 50 0,44 22 C2-G 50 0,45 22,5 Camión C3 0,671 0 Camión C4 0,68 0 Tractor-Camión C2-S1 0,88 0 Tractor-Camión C2-S2 1,11 0 Tractor-Camión C3-S1 1,11 0 Tractor-Camión C3-S2 1,32 0 Tractor-Camión C3-S3 0,96 0 Total 100 44,5

VPVP

PC

ECAM =

445.0100

5.44 ==CAM

N*CAM = NE13 TON

381871* 0.45 = 169932

Con el fin de determinar la equivalencia del número de ejes de 13 Ton con ejes de

8.2 Ton, se utilizó la metodología propuesta por la AASHTO ROAD TEST en donde

indica:

19

4

0

1

PP

carga de iaEquivalenc de Factor

=

donde:

P0 = Carga estándar

P1 = Carga cuya equivalencia con la estándar se desea calcular.

6.32 carga de iaequivalenc deFactor

Ton 8.2

Ton 13 carga de iaequivalenc deFactor

P

P carga de iaEquivalenc deFactor

4

4

0

1

=

=

=

Por lo tanto el tránsito estimado para el diseño de la vía en ejes de 8.2 Ton,

corresponde a:

N8.2Ton= 6.32 * 169.932 = 1.073.970

8.2 DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD PORTANTE DE LA SUBRASANTE

Para la determinación de la capacidad portante del suelo se realizaron 2 ensayos

de CBR en 2 de los 4 apiques efectuados para tener una mejor aproximación del

20

comportamiento mecánico de los suelos donde se realizará el proyecto. A

continuación se ilustran los resultados obtenidos:

Apique Profundidad (m)

CBR corregido 0.1” CBR corregido 0.2”

seco saturado Seco saturado

1 1.30 – 1.50 4.952 1.303 6.081 1.390

3 1.20 – 1.50 3.388 1.303 4.517 1.216

De acuerdo con lo anterior se trabajará con el promedio de los CBR secos y

saturados obtenidos de los ensayos, que corresponde a 3.00%.

Para obtener el Módulo de Resiliencia del suelo se utilizó la correlación propuesta

en la RSV 2002 en el capítulo B.4.10 como se muestra a continuación:

Ers = 7.5 CBR

Ers = 7.5*3.0

Ers = 22.64 Mpa Adicionalmente para determinar los módulos de la capa de mejoramiento, subbase

y base se utilizaron las siguientes fórmulas:

Módulo de la subrasante 10 CBR 10*3.0= 30.0 Mpa Modulo del mejoramiento 2.5Modulo de la subrasante 2.5*30.0 = 75 Mpa

21

Módulo de la subbase y la base Teniendo en cuenta que la categoría del tránsito para el proyecto clasifica como

un T2 y que se tendrá que utilizar un material de base (BG_B) con un CBR =

100% y un material de subbase (SBG_B) con un CBR = 40%, se utilizará un

módulo de 2200 Kg/cm² para la base y de 1150 Kg/cm² para la subbase teniendo

en cuenta la metodología AASHTO.

8.3 CALCULO ESTRUCTURA DE PAVIMENTO Teniendo en cuenta los parámetros de diseño ya establecidos, se calcularon los

siguientes espesores de pavimento.

Para el tránsito y los materiales a utilizar se estimaron las admisibilidades tanto

para la capa de rodadura como para la capa de subrasante, obteniendo lo

siguiente:

222.0

,)(* −= NEA

adzε

Si T < T3 A = 0.016

Si T ≥ T3 A = 0.012

6222.0

,10*1104)169932(*016.0 −− ==ε adz

src

eq

b

adtKKK

E

CENEHZC ***

)(

)10(*

10*)25;10(

66, θεε °

°=

22

2

2

222 *

+=

b

c nn

σσδ

42.02.0

3*02.030.0

2

=

−+=δ

98.01010 )02*42.0*125.0)( === −−− δubrk

6

2.0

6

, 10*2381*98.0*3.1*3600

6171*

1000000

169932*10*100 −

−− =

=adtε

MDC-2 MDC-1

E 20°C 5000 E 20°C 5000

E 10°C 8571 E 10°C 8571 νννν 0,35 νννν 0,35

b -0,20 b -0,20 c 0,02 c 0,02

εεεε6 1,15E-04 εεεε6666 1,00E-04 σσσσn 0,25 σσσσnnnn 0,30 σσσσhhhh 1,00 σσσσhhhh 3,00

Pf% 45,00 Pf% 45,00 uuuu -0,125 uuuu -0,125 δδδδ 0,27 δδδδ 0,42

Kc 1,10 Kc 1,30 Kr 0,98 Kr 0,98

Ks 1,00 Ks 1,00

εεεεtttt 2,32E-04 εεεεtttt 2,37E-04

23

Subrasante εεεεz z z z ==== 0.016(NE)^-0.222

εεεεz 1,10E-03

Admisible Calculada

Admisibilidad subrasante εεεεzzzz 1100 E-6 402 E-6

Admisibilidad capa asfáltica εεεεtttt 237 E-6 235E-6

Para realizar el análisis de la estructura se utilizó el programa DEPAV que es un

programa creado para resolver las ecuaciones simultáneas en un sistema elástico

multicapa, sometido a la acción de una carga de diseño actuante.

Al programa se le introducen los siguientes parámetros de entrada:

• Numero de capas: Especifica el número de capas que conforma la

estructura.

• Nombre del diseño: Se utiliza para identificar el diseño actual.

• Radio de carga: Distancia del centro al extremo de la rueda (cm)

• Presión de contacto: Presión ejercida por la carga sobre la superficie de la

estructura (Kg/cm²).

• Distancia entre ejes de llantas: Distancia de separación de las llantas del

eje (cm).

• Capa No: Identificación del número de la capa.

• E: modulo dinámico de la capa (Kg/cm²)

• µ: Relación de Poisson de la capa

24

• H: Espesor de la capa i (cm)

• Ligada/no ligada: condición de interfase entre la capa i y la capa i+1

A continuación se muestran los parámetros de entrada al programa para el diseño:

De acuerdo con los anteriores parámetros de entrada se obtiene la siguiente

estructura de pavimento que cumple con las admisibilidades tanto para la carpeta

asfáltica como para la subrasante. Es de anotar que el material utilizado para las

capas asfáltica en el análisis es el correspondiente a un material de BBSG de

acuerdo con la tabla B.2 “Características de los materiales Bituminosos” del libro

Diseño Racional de Pavimentos del Ingeniero Fredy Alberto Reyes Liscano.

25

26

Por lo tanto el diseño cumpliría con las exigencias de las deflexiones admisibles

para la recepción de obras de un eje de 13 ton, cabe anotar que esta verificación

está sujeta a la calidad y procedimiento usados en la construcción del pavimento y

no al dimensionamiento del diseño puesto que los parámetros exigidos por el

diseño (deformación a tracción y deformación en la subrasante) cumple

satisfactoriamente.

E s t ru c tur a E s pe s o rM D C 1 6 cm

M D C 2 7 cm

B as e G ra n u lar 2 0 cm

S u b b a se gra n u lar 2 5 cm

M ejora m ie n to 3 0 cm

S u b ra sa n te

E sp e c ific a c ion e s

A rt. 3 3 0 IN V IA S

A rt. 3 2 0 IN V IA S

A rt. 4 5 0 IN V IA S

A rt. 4 5 0 IN V IA S

El mejoramiento se realizará en material de rajón o de subbase con un mínimo de

30 cm. De todas formas su espesor definitivo podrá ser superior de acuerdo con lo

establecido en el terreno por el ingeniero geotecnista durante sus visitas. Una vez

efectuado el mejoramiento con rajón se dispondrá una tela geotextil tipo PAVCO

2400 o similar con el fin de aislar la estructura de pavimento de la subrasante. Con

el fin de no punzonar la tela se dispondrá un relleno de sello sobre el rajón en

material B-200 o recebo de segunda con el espesor tal que genere una superficie

uniforme para el apoyo del geotextil.

27

8.4. CÁLCULO ESTRUCTURA DE PAVIMENTO - METODOLOGIA AASHTO Esta metodología establece para el diseño de pavimentos el cálculo de un número

estructural el cual satisface las solicitaciones de carga, condiciones mecánicas de

los materiales de subrasante, subbase granular, base granular y materiales

asfálticos, además el modelo introduce factores de confiabilidad, drenaje, nivel de

servicio inicial y final.

El modelo de diseño consta de una carpeta asfáltica compuesta por rodadura y

base asfáltica (con asfalto normalizado), base granular, una subbase granular y un

mejoramiento en rajón para un periodo de diseño de 10 años.

Los parámetros de entrada de diseño del pavimento con la metodología AASHTO

(1986) se presenta en el siguiente cuadro:

Parámetros de diseño AASHTO (1986)

Tránsito (Ejes equivalentes a 8.2 T) para 10 años 1073970 Confiabilidad (clasificación: vía colectoras tráfico recomendación AASTHO 1986) 80%

Desviación estándar 0,45

Índice de servicio inicial 4,5 Índice de servicio final 2,5 Pérdida de serviciabilidad 2,0 CBR de diseño (%) 3.0 Módulo resiliente subrasante (Psi) 4285.71 Módulo resiliente subbase granular(Psi) CBR 40% 16230 Módulo resiliente base granular (Psi) CBR 100% 30751 Factor Mi (drenaje) (clasificación: drenaje pobre de la vía recomendación AASTHO 1986)

Carpeta asfáltica 0.9; Base y subbase granular 0,9

28

Teniendo en cuenta que el módulo de la subrasante utilizando en el programa se da

en PSI, se adopta un CBR que se acomode al valor del módulo correspondiente al

7.5 CBR que para este caso correspondería a 3234.29 PSI.

Espesores en pulgadas

29

Estructura Espesor (m) Especificaciones

MDC-2 (cm) 6 Art. 450 INVIAS

MDC-1 (cm) 7 Art. 450 INVIAS

Base Granular 20 Art. 330 INVIAS

Subbase granular 25 Art. 320 INVIAS

Mejoramiento 30

El material utilizado para las capas asfáltica en el análisis es el correspondiente a un

material de BBSG de acuerdo con la tabla B.2 “Características de los materiales

Bituminosos” del libro Diseño Racional de Pavimentos del Ingeniero Fredy Alberto

Reyes Liscano.

Se debe aclarar que la capa de mejoramiento, adicional al diseño obtenido por la

metodología AASHTO, hace parte de las recomendaciones finales adoptadas por

el diseñador dadas las características de la subrasante teniendo en cuenta que si

no se adopta la capa de rajón el diseño no cumpliría con las admisibilidades. Así

mismo y dados los rellenos encontrados será estrictamente necesario realizar el

mejoramiento en material de rajón y/o el material que cumpla con las

observaciones que se dan en el numeral 10.0 con un mínimo de 30 cm. De todas

formas su espesor definitivo podrá ser superior de acuerdo con lo establecido en

el terreno por el ingeniero geotecnista durante sus visitas. Una vez efectuado el

mejoramiento con rajón se dispondrá una tela geotextil tipo PAVCO 2400 o similar

con el fin de aislar la estructura del pavimento de la subrasante. Con el fin de no

punzonar la tela se dispondrá un relleno de sello sobre el rajón en material B-200

o recebo de segunda con un espesor tal que genere una superficie uniforme para

30

el apoyo del geotextil. Así mismo y dados los rellenos heterogéneos que

conforman la subrasante, la estructura granular se proyectará con un sobreancho

equivalente al espesor de dicha estructura.

8.5 CÁLCULO ESTRUCTURA DE PAVIMENTO RÍGIDO Para el diseño de pavimento rígido se utilizó la metodología de la PCA método

simplificado, utilizando la categoría 2 de carga por eje, para calles colectoras,

carreteras rurales y segundarias (de alto peso relativo de las cargas por eje) y

para las calles, arterias y carreteras primarias (de bajo peso relativo de las cargas

por eje). Adicionalmente el valor de módulo de reacción de la subrasante –

subbase se adoptó 28 Mpa/m obtenido a partir de la tabla 6.13 “tipos de suelos de

subrasante y valores aproximados de k” del libro de Ingeniería de Pavimentos para

Carreteras de Alfonso Montejo, en donde para el tipo de suelo encontrado el valor

de k obtenido está en los valores establecidos en el rango bajo. Así mismo a partir

de la figura 6.1 del mismo libro “Relaciones aproximadas entre los valores de

resistencia y clasificación de suelos”, se adopta un módulo de reacción de la

subrasante k de 28 Mpa/m.

Considerando que el pavimento tendrá sardineles y cunetas, con el uso de

pasadores se tiene la siguiente estructura:

31

Módulo Rotura 4.4MPa Espesor Especificaciones

Losa 16 cm

Subbase 20 cm Art. 320 INVIAS

Mejoramiento 30 cm

Se aclara que el diseño se realizó teniendo en cuenta el efecto de berma, de no

ser así, se deberá dejar vinculado el bordillo del andén. Como alternativa y de no

ser posible dicha condición se deberá incrementar el espesor de la losa de

concreto a 18 cm.

8.5.1 MODULACIÓN DE LAS LOSAS

Para controlar la fisuración del concreto, mantener la capacidad estructural y la

calidad del pavimento dividiendo el pavimento en tramos lógicos, se debe tener en

cuenta dos criterios fundamentales para la modulación de las losas:

� La longitud de la losa, L debe ser máximo veinticinco veces el espesor e

(L=25e)

� La relación de esbeltez L/a debe estar comprendida entre el rango [1-1.4],

donde a es el ancho de la losa.

Se debe tomar al menos uno de los dos criterios para determinar la longitud de la

losa. Una relación de esbeltez cercana a 1 permitirá que las losas presenten un

mejor comportamiento en cuanto a la distribución de los esfuerzos.

32

8.5.2 JUNTAS El diseño de las juntas tiene por objeto controlar la fisuración del concreto y

mantener la capacidad estructural y calidad del pavimento. Las juntas en los

pavimentos rígidos son necesarias para controlar las grietas longitudinales y

transversales. El agrietamiento resulta de los efectos combinados de la retracción

por secado del concreto, de los cambios de temperatura y de humedad, de la

fricción entre la losa y la base, de las características de tránsito aplicadas y de las

características propias del concreto.

a) JUNTAS LONGITUDINALES Y BARRAS DE ANCLAJE

La junta longitudinal controla el agrietamiento producido por alabeo. En la

construcción del pavimento, la junta debe ser marcada con una ranura que separe

los carriles y proporcione alojamiento para el sellado, unida por una barra de

anclaje que se encarga de la transferencia de carga.

Para este caso se recomienda una separación entre juntas de 4.50 m, ya que se

ha demostrado que cuando la separación entre juntas se aproxima a este valor se

logra controlar prácticamente todas las fisuras y el comportamiento del pavimento

a lo largo de su periodo de diseño es mejor.

Las características de las barras de anclaje se establecieron de acuerdo a la

metodología PCA. En la siguiente tabla se muestra la recomendación para el

refuerzo, teniendo en cuenta que el acero usado deberá cumplir con una fluencia

de 280MPa.

33

Dimensiones del acero de refuerzo.

Ancho de Losa (m)

Espesor de losa (m)

Diámetro pulgadas (m) Longitud (m) Espaciamiento

(m) 4.50 0.16 ½” 0.85 1.20

Las barras de acero no se deben instalar a menos de 40cm de la junta transversal

para evitar que interfieran con el movimiento de las juntas.

b) JUNTAS TRANSVERSALES Y PASADORES

• Las juntas transversales o juntas de contracción son juntas de alabeo, es

decir, controlan las grietas causadas por la retracción de fraguado del

hormigón y por las acciones climáticas (temperatura y humedad). Se deben

cumplir las separaciones máximas que se nombran a continuación:

Separación máxima entre las juntas (criterio I)

Tipo de Agregado Grueso

Separación Máxima de Juntas Transversales (m)

Separación Máxima de Juntas Longitudinales

(m) Piedra Partida 6,0 4,0

Agregado Redondeado 4,5 4,0

Fuente: Pavimentos de Concreto. Manual de Diseño

34

• Que el espaciamiento en pies entre juntas de contracción para pavimentos de

hormigón no supere 2 veces el espesor de la losa en pulgadas.

• Que el espaciamiento entre juntas sea veinticinco veces el espesor de la losa.

• Que la máxima relación de esbeltez de la losa sea de 1,4 veces el ancho de la

losa.

• Por razones constructivas y respetando los criterios anteriores, se ha

establecido una separación máxima entre juntas transversales de 5,50 metros.

• Para la transmisión de cargas se recomienda el uso de pasadores de 1 1/8”

con una longitud de 40cm engrasado en una de sus mitades y con una

separación entre centros de 30 cm.

c) JUNTAS DE EXPANSIÓN

Son creadas para aislar una estructura fija, como son los pozos de inspección,

sumideros y otras estructuras que presenten diferente comportamiento al

pavimento que se construye. Así mismo se deberán utilizar donde se presenten

cambios de dirección de la vía e intersecciones con otros pavimentos, o en

cualquier caso en que se generen esfuerzos en las losas.

35

En los casos donde se presentan cambios de dirección de la vía, una empujara a

la otra produciéndose esfuerzos, que deben ser controlados con la ayuda de

juntas de expansión. Con el fin de incrementar la transferencia de carga y la

eficiencia de la junta se deben usar pasadores de carga, ubicados en la mitad de

la losa, además deben de ir engrasados en su totalidad para facilitar el

movimiento.

En juntas de expansión en una intersección asimétrica o en rampas, las dovelas

se deben omitir para permitir los movimientos horizontales diferenciales y evitar el

daño del concreto colindante. Así mismo se construye la losa aumentándole su

espesor para absorber los esfuerzos de borde no transferidos.

DETALLE No 1 JUNTA DE EXPANSIÓN CON DOVELA

36

DETALLE No 2 JUNTA DE EXPANSION SIN DOVELA

d) ESPECIFICACIONES DE CONSTRUCCION DE JUNTAS

Las juntas deberán ajustares al alineamiento, dimensiones y características

consignadas en el proyecto. En la construcción de las juntas deberá considerarse

la siguiente clasificación:

� Longitud de contracción aserradas con barras de ama rre (Tipo A) y

Transversales de contracción aserradas y con pasaju ntas (Tipo B)

Se construirán en los sitios que indique la sección típica del proyecto de

acuerdo con lo indicado en los planos del proyecto.

37

DETALLE NO 3 JUNTA DE CONTRACCIÓN LONGITUDINAL CON BARRA DE AMARRE

(Tipo A)

DETALLE NO 4 JUNTA DE CONTRACCIÓN TRANSVERSAL CON P ASAJUNTAS (Tipo B)

38

TIPO B

� Longitudinales de construcción y con barras de amar re (Tipo C).

Quedará formada en la unión de la junta fría entre las dos franjas de

pavimentación.

DETALLE NO 5 JUNTA LONGITUDINAL DE CONSTRUCCIÓN CON PASAJUNTAS (Tipo C) � Transversales de construcción cimbradas con pasajun tas (Tipo D)

Cuando por causa de fuerza mayor sea suspendida la colocación del concreto

con más de 30 minutos, se procederá a construir una junta transversal de

emergencia con la que se suspenderá la colocación del concreto hasta que sea

posible reiniciarlo, a menos que según el criterio del interventor el concreto se

encuentre todavía en condiciones de trabajabilidad adecuada.

39

DETALLE NO 6 JUNTA TRANSVERSAL DE CONSTRUCCION CON PASAJUNTAS (Tipo D)

e) SELLADO DE JUNTAS

Las juntas transversales se deben cortar con un equipo autopropulsado con disco

diamantado cumpliendo con las siguientes dimensiones:

• Corte inicial de 1/3 del espesor de la losa, medido desde la superficie, con

un ancho máximo de 3 mm. Corte de ensanche de 3 mm de ancho máximo y

una profundidad de 31 mm medido desde la superficie de la losa.

• El ancho total de la junta transversal debe tener 6 mm (±1.5 mm) de ancho,

incluido el corte inicial y el corte de ensanche.

Se deben ejecutar los cortes de las juntas transversales y el sello de las juntas de

acuerdo con el detalle de la siguiente figura:

40

DETALLE NO 7 SELLO DE JUNTA

Se incluye la colocación del sello plástico (cordón de respaldo) para mantener el

factor de forma apropiado para las masillas de sello aplicadas. Para la instalación

del material de sello con silicón o poliuretano se debe tener especial cuidado en la

adecuada limpieza de los bordes de la junta para evitar el desprendimiento

prematuro en el tiempo del sello. En el momento de colocación del sello, la junta

debe estar seca, limpia, libre de partículas suelas. También para evitar el

desprendimiento prematuro, el material de sello debe quedar de 3 a 6 mm por

debajo de la rasante de las calzadas.

Para el sellado de junta debe cumplirse lo siguiente:

• La tirilla de respaldo debe tener un diámetro de 9 mm ± 1,5 mm.

• La relación ancho / profundidad del sellador de silicón deberá ser como mínimo

1:1 y máximo 2:1.

Junta sellada con silicón o poliuretano Sello plástico no adherente de polietileno (Baker Rod) (9mm de diámetro ± 3 mm

D/3

3-6 mm

6 mm

41

• La ranura inicial de 3 mm para debilitar la sección deberá ser en el momento

oportuno para evitar el agrietamiento de la losa, la pérdida de agregados en la

junta, o el despostillamiento. El corte adicional para formar el depósito de la

junta deberá efectuarse cuando menos 72 horas después del colado.

• La superficie del sello debe quedar entre 3 y 6 mm por debajo de la superficie

de la losa.

• La cavidad debajo de la junta siempre debe permanecer limpia y libre de

cualquier tipo de material.

8.5.3 PROCESO CONSTRUCTIVO CUANDO HAY PRESENCIA DE ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS Cuando el proyecto presente estructuras hidráulicas tales como pozos de

inspección, se debe ajustar la modulación de las losas manteniendo la relación de

esbeltez para que la junta transversal coincida con dichas estructuras y así

prevenir las fisuras que aparecerán por retracción del concreto.

Igualmente alrededor de los sumideros se debe ajustar la modulación para que las

juntas transversales coincidan con el eje del sumidero.

Para el caso en que el pozo de inspección coincida con la junta longitudinal, se

ajusta la modulación para que la junta trasversal coincida con el pozo. Cuando se

tienen varios pozos de inspección, se debe remodular las losas con el fin de hacer

coincidir los pozos dentro de la misma losa, la cual debe reforzarse mediante una

parrilla de refuerzo. Adicionalmente existen diferentes tipos de juntas para los

pozos de inspección:

42

� Cuando la junta de expansión alrededor de las tapas de los pozos coincide

con la junta trasversal y la junta longitudinal se construye como se describe:

� Cuando la junta de expansión alrededor de las tapas de los pozos no

coinciden con la junta longitudinal, se debe ajustar la modulación para que

la junta transversal coincida con el eje del pozo.

Alrededor de los sumideros se debe ajustar la modulación para que las junta

transversal coincida con el eje del sumidero:

43

8.5.4 ENSANCHAMIENTO FUTURO DE LA VÍA En los casos en que se prevea un ensanchamiento futuro de la vía, deben tomarse

las disposiciones necesarias para asegurar la transferencia de carga en la junta de

las dos vías adyacentes:

� Realizar una junta longitudinal de construcción. En general se recomienda

realizar la ranura durante la primera fundida y así la lengüeta se conforma

naturalmente cuando se realiza la fundida posterior.

� El momento para la colocación de las barras de refuerzo en la junta de

construcción depende del tiempo de espera entre las dos fundidas. Si este

tiempo es mayor a tres años, se recomienda, dado el alto riesgo de

corrosión, colocar los refuerzos en el momento de realizar la ampliación.

Las dimensiones de las barras de refuerzo en la junta y su espaciamiento

deben definirse en función del tráfico esperado.

44

DETALLE No 8 ESQUEMA TIPICO DE JUNTA TIPO RANURA-LE NGÜETA

8.6 RECOMENDACIONES GENERALES PARA LA CONSTRUCCION DE LA ESTRUCTURA GRANULAR.-

La subrasante se compactará con un vibrocompactador cuyo peso estático no

exceda 3 T. Un mayor peso del equipo podrá producir en los suelos fallas por

capacidad portante y el remoldeo del suelo.

La subrasante de la estructura del pavimento deberá ser aprobada por un

ingeniero geotecnista.

De ser necesario se deberá colocar un mejoramiento con rajón cuyo espesor se

definirá en el terreno.

Los materiales a utilizar deberán cumplir con la norma especificada. La base y/o subbase se compactarán con cilindro hasta alcanzar una densidad

mínima del 95% del ensayo proctor modificado o en todo caso la exigida por la

norma. La densidad se verificará en un punto cada 200 m².

45

Con el objeto de controlar el grado de compactación se harán antes de iniciar la

construcción de la estructura granular un mínimo de 3 ensayos proctor sobre el

material a utilizar.

Para garantizar el confinamiento de la estructura se deberá construir un sardinel,

el cual será colocado desde la profundidad de la base (pavimento flexible) y

deberá sobresalir 25cm.

Se deberá manejar los drenajes de agua lluvia con bombeo mínimo del 2%.

Los sumideros se construirán mínimo cada 30 m o en su defecto se ubicarán 2 por

calle.

Se deben utilizar filtros laterales y aislamiento de la subrasante con geotextil.

8.7 DRENAJE DEL PAVIMENTO

Se proyectarán las pendientes y drenajes superficiales para impedir el

acumulamiento sobre el pavimento de las aguas lluvias. Así mismo y a lo largo de

las vías, se construirán drenajes en tubería PVC de 4 pulgadas de diámetro

perforada, envuelta en geotextil y embebida en un filtro de 0.50 m de profundidad

por debajo de la estructura de pavimento y 0.40 m de ancho compuesto por arena

lavada de peña (deberá arrojar un valor de porcentaje pasa tamiz No.200 inferior

al 5% y ser no plástica a criterio de esta consultoría) y gravilla de ½ pulgada

mezclada en proporciones 0.60:0.40. En caso de que la arena lavada de peña no

cumpla con las recomendaciones descritas el filtro podrá estar compuesto solo por

gravilla de ½ pulgada.

46

8.8 RECOMENDACIONES PARA LOS ANDENES, RAMPAS DE ACC ESO Y ZONAS VERDES.

Andenes:

Los andenes deben constituir franjas continuas de circulación exclusivamente

peatonal. Para ello, se debe definir una altura de al menos 20 centímetros

respecto al nivel de la calzada, para garantizar la delimitación de dicha franja

respecto a la circulación vehicular, sin la utilización de otras barreras continuas

adicionales al sardinel.

Así mismo, debe existir, como mínimo, una pendiente del 2% hacia la calzada, o

proponerse sistemas alternos de drenaje que respeten dicha pendiente. Podrán

disponerse cañuelas adyacentes al sardinel para conducir las escorrentías. En

sumideros, se preferirán rejillas horizontales a trampas sobre sardinel.

En accesos a parqueaderos, estaciones de servicio y similares, los vehículos

deberán subir al nivel del andén, de manera que prime la circulación peatonal

47

De acuerdo con el CBR de diseño que para este caso es igual a 3.0% la estructura

para el diseño del andén deberá ser igual a:

48

Rampas de acceso

Debe garantizarse la continuidad del andén en cuanto a nivel y a materiales, de

manera que en los puntos de acceso a predios prime la circulación peatonal

respecto a la vehicular. El ancho máximo de las rampas será de 3.00m, ó 2/10 del

total del frente del predio. El ancho mínimo de la franja continua de circulación

será de 1.00m, y en cada caso se escogerá entre la rampa estándar y las rampas

Tipo A y Tipo B, teniendo en cuenta que la rampa nunca podrá ocupar más de

3/10 del ancho total del andén. En anchos inferiores a 1.40m, donde ninguna de

las rampas cumple ese requisito, deberá alabearse la superficie en la totalidad del

ancho del andén, sin que las pendientes resultantes excedan el 15.

En pasos para discapacitados, se utilizará la rampa estándar, que permite una

pendiente adecuada del 15%.

49

Para el proyecto se podrá utilizar una rampa tipo estándar, los esquemas se

ilustran a continuación:

50

Detalle del diseño de la rampa

La loseta prefabricada se instala sobre una capa de arena de nivelación la cual

tendrá un espesor después de la compactación de 4 cm. La subbase está definida

por el tipo de suelo de acuerdo a la clasificación establecida en la tabla en el

numeral de Andenes “clasificación de estructuras típicas” la cual según el CBR de

la subrasante detectada será de aproximadamente 30cm de subbase y 20cm

como mínimo de mejoramiento.

51

Es de anotar que la subbase a utilizar será de tipo SBG - C

ZONAS VERDES

En el diseño de pavimento de las vías, las zonas verdes y los parques se deben

tener en cuenta las siguientes recomendaciones con el fin de advertir posibles

danos por individuos arbóreos:

Todas las siembras de especies de mediano y alto porte en andenes, vías y zonas

verdes, deben contemplar contención para las raíces de los árboles, para

garantizar la no interferencia futura de éstas con los materiales de piso. Se

consultará con el Jardín Botánico para seleccionar entre los Contenedores de

Raíces Tipo A y Tipo B el adecuado para cada especie.

52

La distancia mínima del eje de siembra a la fachada será de 3.00m - o mayor de

acuerdo a la especie seleccionada -, y la interdistancia recomendada entre

árboles, en sentido longitudinal al andén, será de 16.00m, siendo 10.0 m el

mínimo estricto. En los perfiles que incluyan antejardín, el ancho efectivo del

andén nunca estará por debajo de 1.20m. No debe haber siembras a menos de

10.00m de la esquina más próxima

8.9 LIMITACIONES DEL DISEÑO DE PAVIMENTO El presente diseño de pavimentos fue realizado con base en la información del

subsuelo recopilada por medio de los apiques. En caso que durante la

construcción se detecten condiciones divergentes a las descritas en el presente

informe se deberá dar aviso al diseñador, con el objeto de revisar la información

geotécnica y las recomendaciones del presente informe.

53

9.0 PARÁMETROS DE DISEÑO SISMICO.-

De acuerdo con el Decreto 33 de 1998 el suelo de este proyecto es de tipo S2 con

los siguientes parámetros de diseño sísmico:

S2 = 1.50

Aa = 0.20

10.0 OBSERVACIONES FINALES.-

Las recomendaciones aquí incluidas se basan en el proyecto y estratigrafía

descritos. De presentarse alguna variación se deberá dar aviso a esta oficina para

tomar las medidas pertinentes.

Sin otro particular, nos suscribimos de usted. Atentamente, E Y R ESPINOSA Y RESTREPO S.A.

Ing. Carlos Restrepo G. Matrícula No. 2520222127 AYR/dpl