10 Pavimentos

ELABORACION DEL DISEÑO FINAL Y SUPERVISION DE LA REHABILITACION DE LA CARRETERA ANTIGUA COCHABAMBA - SANTA CRUZ TRAMO II: LA ANGOSTURA - BERMEJO

TABLA DE CONTENIDO

DISEÑO FINAL

PÁGINA

10. PAVIMENTOS...............................................................................................................1 10.1 INTRODUCCIÓN........................................................................................................................ 1 10.1.1 ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN 1 (TRATAMIENTO SUPERFICIAL DOBLE)...............1 10.1.2 ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN 2 (CARPETA ASFALTICA)........................................1 10.1.3 POLÍTICAS DE MANTENIMIENTO......................................................................................... 1 10.2 ANÁLISIS DE TRÁFICO............................................................................................................ 2 10.2.1 CLASIFICACIÓN DE LA CARRETERA.................................................................................11 10.3 DETERMINACIÓN DE LOS COEFICIENTES DE EQUIVALENCIA........................................12 10.4 CALCULO DE EJES EQUIVALENTES...................................................................................13 10.5 CBR DE DISEÑO..................................................................................................................... 13 10.5.1 MÓDULO RESILIENTE DEL NIVEL DE SUBRASANTE.......................................................14 10.6 DISEÑO DEL PAVIMENTO POR EL METODO AASHTO 93.................................................15 10.6.1 SERVICIABILIDAD INICIAL.................................................................................................. 15 10.6.2 SERVICIABILIDAD FINAL..................................................................................................... 15 10.6.3 NIVEL DE CONFIANZA......................................................................................................... 16 10.6.4 DESVIACIÓN ESTÁNDAR GLOBAL.....................................................................................16 10.6.5 NÚMERO ESTRUCTURAL................................................................................................... 16 10.7 CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES........................................17 10.7.1 COEFICIENTE ESTRUCTURAL DE CAPA..........................................................................17 10.7.2 COEFICIENTE DE DRENAJE............................................................................................... 18 10.8 EVALUACION DEL PAVIMENTO EXISTENTE (DEFLECTOMETRIA)..................................19 10.9 ESPESORES ASUMIDOS DEL PAQUETE ESTRUCTURAL.................................................19 10.10 PARAMETROS DE DISEÑO................................................................................................. 21 10.11 CALCULO DE NÚMERO ESTRUCTURAL REQUERIDO.....................................................22 10.12 VERIFICACION ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN 1 (TRATAMIENTO SUPERFICIAL DOBLE) 22 10.13 VERIFICACION ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN 2 (CARPETA DE CONCRETO ASFALTICO).................................................................................................................................... 23 10.14 DESVENTAJAS ALTERNATIVA 1........................................................................................23 10.15 TRAMOS A RECONFORMAR............................................................................................... 23 10.16 RESUMEN DE RESULTADOS..............................................................................................24 10.17 CONCLUSIONES................................................................................................................... 25

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DISEÑO FINAL

ÍNDICE DE TABLAS

PÁGINA

TABLA 10.1 TRAFICO NORMAL.......................................................................................3 TABLA 10.2 TRAFICO COMBINADO COCHABAMBA – SANTA CRUZ..........................3 TABLA 10.3 TRAFICO NORMAL AFORADO ...................................................................4 TABLA 10.4 CALCULO DE TASA DE CRECIMIENTO.....................................................4 TABLA 10.5 VARIACIÓN DE TASAS................................................................................5 TABLA 10.6 DÍAS DE INTERRUPCIÓN DEL TRÁFICO EN LA RUTA F-04, CARRETERA COCHABAMBA - SANTA CRUZ ESTACIÓN VILLA TUNARI....................6 TABLA 10.7 TRÁFICO NORMAL + GENERADO..............................................................8 EL TRÁFICO DESVIADO HA SIDO CONSIDERADO A PARTIR DE LAS EXPERIENCIAS DE AÑOS ANTERIORES DONDE LOS INCONVENIENTES PRESENTADOS OBTENIENDO EL TRÁFICO QUE SUMARÁ AL ANTERIOR EN LOS PRÓXIMOS 15 AÑOS. TABLA 10.8 TRÁFICO DESVIADO.............................................9 TABLA 10.9 TRÁFICO FUTURO (15 AÑOS)...................................................................10 TABLA 10.10 CATEGORÍA DE DISEÑO.........................................................................11 TABLA 10.11 COEFICIENTES DE EQUIVALENCIA.......................................................12 TABLA 10.12 CALCULO DEL FACTOR EQUIVALENTE (PERIODO DE PROYECCIÓN 2008 - 2028....................................................................................................................... 12 TABLA 10.13 CALCULO ESALS 15 AÑOS....................................................................13 TABLA 10.14 RESUMEN CBR.........................................................................................14 TABLA 10.15 MÓDULO RESILIENTE..............................................................................15 TABLA 10.16 VALORES DE SERVICIABILIDAD FINAL.................................................15 TABLA 10.17 NIVELES DE CONFIANZA........................................................................16 TABLA 10.18 COEFICIENTES ESTRUCTURALES.........................................................17 TABLA 10.19 COEFICIENTES DE DRENAJE.................................................................18 TABLA 10.20 ESPESOR DE CARPETA ASFÁLTICA.....................................................20 TABLA 10.21 ESPESOR DE CAPA BASE......................................................................21 TABLA 10.22 TRAMOS A RECONFORMAR...................................................................24 TABLA 10.23 RESUMEN DE RESULTADOS..................................................................24

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DISEÑO FINAL

ÍNDICE DE GRÁFICOS

PAGINA

GRÁFICO 10.1 CRECIMIENTO TOTAL.............................................................................5 A CONTINUACIÓN, EN EL SIGUIENTE GRAFICO SE PRESENTA EL CBR AL PERCENTIL 80 SUBRASANTE.GRÁFICO 10.2 CBR AL PERCENTIL 80 SUBRASANTE 13

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10.

10.1

DISEÑO FINAL PÁGINA 1

PAVIMENTOS

INTRODUCCIÓN

Dentro de las actividades del diseño final, se encuentra la elaboración del diseño de la capa de rodadura del tramo Angostura – Bermejo. En este sentido el Consorcio ha realizado un análisis de alternativas en base a las características técnicas de la vía, mismo que se presenta a continuación. 10.1.1

ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN 1 (TRATAMIENTO SUPERFICIAL DOBLE)

La Alternativa 1, recomendada por la ABC corresponde a la rehabilitación y mejoramiento de la vía, en lo que se refiere a la geometría con características de una carretera Categoría II, con plataforma de rodadura de 7.00 m. de ancho con tratamiento superficial doble y bermas de 0.50 m. de ancho con tratamiento superficial doble. Así mismo, se considera el colocado de una capa base sobre la actual de espesor 15 cm. En lugares donde el eje del diseño este alejado del eje actual se procederá a la reconformación de la totalidad de la plataforma desde la capa subrasante; en los lugares donde el eje coincida con el actual solamente se procederá al retirado de la carpeta actual y la conformación de una capa base nueva y tratamiento superficial en los espesores determinados en este diseño. 10.1.2

ALTERNATIVA DE CONSTRUCCIÓN 2 (CARPETA ASFALTICA)

La Alternativa 2, corresponde a la rehabilitación y mejoramiento de la vía, en lo que se refiere a la geometría con características de una carretera Categoría II, con plataforma de rodadura de 7.00 m. de ancho con recapeo asfáltico e=5 cm y bermas con tratamiento superficial doble de 0.50 m. de ancho. De igual manera, en lugares donde el eje del diseño alejado del eje actual se procederá a la reconformación de la totalidad de la plataforma desde la capa subrasante; en los lugares donde el eje coincida con el actual solamente se procederá al retirado de la carpeta actual y la conformación de una capa base nueva y colocación de carpeta asfáltica en los espesores determinados en este diseño. Se aclara que cuando el eje del diseño este cercano al eje actual se podrá utilizar media plataforma reconformando únicamente media sección tipo. 10.1.3

POLÍTICAS DE MANTENIMIENTO

El mantenimiento de la vía rehabilitada y mejorada, demandará ciertas actividades, con el objeto de asegurar la preservación y buen funcionamiento de los distintos elementos o estructuras que conforman la vía. En el presente caso, el mantenimiento rutinario previsto consiste primordialmente, en reparaciones localizadas de la calzada, en asegurar el óptimo funcionamiento del sistema de drenaje y los trabajos necesarios para preservar las estructuras.

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DISEÑO FINAL PÁGINA 2

Las labores consideradas, para ser ejecutadas dentro del mantenimiento rutinario se enumeran a continuación: •

Limpieza general

•

Limpieza de Cunetas y Alcantarillas.

•

Limpieza de cursos de quebradas y protección de elementos de estructuras.

•

Bacheo localizado y Sello con agregado a maquina

•

Riego de imprimación o de liga

•

Pintado de Pavimento

•

Mantenimiento de Señales

Para el Mantenimiento Periódico se prevén las siguientes actividades: •

Bacheo profundo, a ejecutarse en respuesta a las condiciones de la carretera

•

Riego de imprimación o de liga

•

Reposición y/o mantenimiento de la señalización horizontal y vertical.

•

Reparación y/o construcción de obras hidráulicas según su necesidad

10.2

ANÁLISIS DE TRÁFICO.

El estudio de tráfico comprende la identificación y estimación tanto del tráfico existente en la actual vía, así como una aproximación proyectada al tráfico futuro que circulará por el camino estudiado en el escenario de que se consolide el mejoramiento vial de la ruta. En ese entendido se ha procedido al levantamiento de información relacionada con las características del tráfico del tramo La Angostura - Bermejo y en la vía F-07 de la red fundamental, considerando que el trafico desviado por problemas en esta última se desvíe hacia el tramo de estudio. La información existente del tráfico normal en la ruta ha sido obtenida en la estación de aforo en Samaipata para el tramo La Angostura – Mataral. Esta información corresponde solamente a una serie de tres años 2004 – 2006, con los siguientes resultados:

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Tabla 10.1 Trafico Normal TRAFICO

TRAFICO TOTAL ( NORMAL)

PROMEDIO

40 43 11

29 24 13

109 110 61

45 43 44

51 47 55

CAMION REMOLQUE

33 36 8

CAMION SEMI REMOLQUE

BUS GRANDE

53 53 15

CAMION (3 EJE)

BUS MEDIANO

66 65 69

CAMION (2EJE)

MICROBUS

161 188 133

CAMION MEDIANO

MINIBUS

2004 2005 2006

CAMIONETAS

Año

AUTOMOVIL

Composición Vehicular

30 28 41

10 6 10

DIARIO ANUAL

T.P.D.A

627 643 460

La serie existente, además de ser muy corta para facilitar una proyección a largo plazo, cuenta con distorsiones producidas por las modificaciones significativas de las condiciones de transitabilidad en la ruta Santa Cruz – Cochabamba a través del trópico cochabambino, mas conocido como carretera nueva (F4). Esta carretera, ha tenido suspensiones prolongadas de tráfico a partir del colapso del puente Gumucio ubicado sobre el río Chapare, en el limite de las provincias Chapare y Tiraque, sucedido el 26 de diciembre de 2003 que provoco suspensión total por 10 días inicialmente y cambio de modalidad para el cruce del río Chapare a través de pontones, entretanto se habilitaba un paso por el río San Mateo para vehículos livianos menores a 9 toneladas. Posteriormente se habilito un puente tipo Bailey el 03 de mayo de 2004, con lo que se restituyo el tráfico con precaución. Esta situación fue resuelta el día 03 noviembre de 2004 con la reconstrucción del puente Gumucio, con lo que se restituyo totalmente el tráfico vehicular. Esta contingencia distorsiono el tráfico pesado en la gestión 2004. En la gestión 2005, fueron contratadas empresas para asfaltar y habilitar el tramo del Sillar, con reducción de horas de circulación, las cuales concluyeron en la misma gestión. A partir de la gestión 2006, se normalizó el tráfico por la carretera nueva, lo que puede explicar la reducción del mismo entre La Angostura y Mataral. Para obtener una serie representativa del tráfico existente entre los departamentos de Santa Cruz – Cochabamba y Chuquisaca, vinculados al transporte entre esos departamentos y los puertos del Pacifico, tanto por importación como por exportación, se ha considerado el aforo combinado de dos puntos de paso obligado. Estos son Colomi – Villa Tunari con estación de aforo en Paracti y la de Samaipata. De esta manera se tiene la totalidad del tráfico entre estos departamentos y sus destinos de ultramar, por no existir otros pasos alternativos. El tráfico combinado es el siguiente: Tabla 10.2 Trafico combinado Cochabamba – Santa Cruz

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TRAMO

2004

2005

2006

COLOMI-VILLA TUNARI

1475

1816

2108

LA ANGOSTURA- MATARAL

627

644

466

TOTALES

2102

2460

2574

Este tráfico tiene una tasa de crecimiento de 10.66% anual. Para tener mayor información y determinar el tráfico actual se ha procedido a aforar el mismo en los últimos días de diciembre 2007 entre el 28 de diciembre y el 03 de enero de 2008, con los siguientes resultados: Tabla 10.3 Trafico Normal Aforado

32

33

108

76

54

CAMION REMOLQUE

56

CAMION SEMI REMOLQUE

BUS GRANDE

21

CAMION (3 EJE)

BUS MEDIANO

130

CAMION (2EJE)

MICROBUS

842

CAMION MEDIANO

MINIBUS

2007

CAMIONETAS

AÑO

AUTOMOVIL

TRAFICO TOTAL ( NORMAL) COMPOSICION VEHICULAR

4

41

TRAFICO PROMEDIO DIARIO T.P.D.A

1397

Incorporando este aforo en la serie existente, se evidencia un incremento significativo del tráfico liviano, por la proximidad a los feriados de fin de año en los vehículos livianos. Para evitar esta distorsión y considerando que el mismo es irrelevante al momento del diseño de la carretera, se ha excluido el trafico de los vehículos pequeños y medianos para establecer una tasa de crecimiento del trafico pesado, el mismo que se muestra en el cuadro siguiente: Tabla 10.4 Calculo de Tasa de Crecimiento TRAFICO TOTAL ( NORMAL)

CAMION (2EJE)

CAMION (3 EJE)

CAMION SEMI REMOLQUE

CAMION REMOLQUE

51

30

10

273

2005

24

110

43

47

28

6

258

2006

13

61

44

55

41

10

225

2007

33

108

76

54

4

41

316

BUS MEDIANO

45

MICROBUS

109

MINIBUS

29

CAMIONET AS

2004

AÑO

AUTOMOVI L

CAMION MEDIANO

TRAFICO PROMEDIO DIARIO ANUAL T.P.D.A

BUS GRANDE

COMPOSICIÓN VEHICULAR

De este cuadro, se obtuvo una tasa de crecimiento anual combinado del 3.45% comportándose de la siguiente manera.

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Gráfico 10.1 Crecimiento total

Crecim iento Total 340

Vehiculos/dia

320

316

300

280

273 258

260

y = 9.3986x - 18581

240

225

220

200

2004

2005

2006

2007

Año

De la grafica, los valores de tráfico del 2005 y 2006, no se comportan en forma lógica, por lo que tomando únicamente los valores de 2004 y 2007 para realizar la grafica, se obtiene un crecimiento de 5.00%; esta tasa se asemeja a la tasa de crecimiento promedio de 4.90 % establecida por el Plan Nacional de Desarrollo. Por todo lo anterior y en vista de que los datos históricos se comportan de una manera no muy confiable, se opta por tomar la tasa de crecimiento variable

AÑO TASA

2006 4,600%

2007 4,974%

Tabla 10.5 Variación de tasas 2008 2009 2010 5,378% 5,816% 6,288%

2016 4,600%

2017 4,600%

2011 6,800%

2012 4,600%

2013 4,600%

2014 4,600%

2015 4,600%

2018 4,600%

2019 4,600%

2020 4,600%

2021 4,600%

2022 4,600%

2023 2024 2025 2026 4,600% 4,600% 4,600% 4,600% Fuente: INE, PND y elaboración propia

2027 4,600%

2028 4,600%

Cabe aclarar que se utilizara como base del cálculo del trafico aforado por la Consultora en Febrero de 2008 que se encuentran en el Anexo 10.1, utilizando las tasas de crecimiento establecidas en el Plan Nacional de Desarrollo, el cual se denomina tráfico normal ya que

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DISEÑO FINAL PÁGINA 6

corresponde al tráfico que existe y continuará existiendo independientemente del mejoramiento vial que propone el presente proyecto, añadiendo el trafico desviado por la Ruta F-07 debido a inconvenientes en esta, de acuerdo al siguiente análisis que muestra los inconvenientes de los usuarios entre Diciembre 2003 y Abril 2007, obteniendo el promedio de intransitabilidad de la ruta que por ende ocasiona incremento de trafico en el tramo de estudio. Tabla 10.6 Días de interrupción del tráfico en la Ruta F-04, Carretera Cochabamba - Santa Cruz Estación Villa Tunari MES

CIERRE TOTAL

OBSERVACIONES

dic-03

6 días

Interrupción por Construcción Puente Gumucio

ene-04

Interrupción por Construcción Puente Gumucio (paso únicamente vehículos 1-7)

feb-04

Interrupción por Construcción Puente Gumucio (paso únicamente vehículos 1-9)

mar-04

Interrupción por Construcción Puente Gumucio (paso únicamente vehículos 1-9)

abr-04

2 días

may-04

Interrupción por Construcción Puente Gumucio (paso únicamente vehículos 1-9) Bloqueo en Sacaba Interrupción por Construcción Puente Gumucio (paso únicamente vehículos 1-9) Interrupción por Derrumbes en la vía Interrupción por Construcción Puente Gumucio (paso únicamente vehículos 1-9)

jun-04

jul-04

ago-04

Interrupción por Construcción Puente Gumucio (paso únicamente vehículos 1-9) Transitable por desvíos por reparaciones Interrupción por Construcción Puente Gumucio (paso únicamente vehículos 1-9) Transitable por desvíos por reparaciones Interrupción por Construcción Puente Gumucio (paso únicamente vehículos 1-9) Bloqueo de carreteras Interrupción por Construcción Puente Gumucio (paso únicamente vehículos 1-9) Bloqueo de carreteras y derrumbe

sep-04

1 días

oct-04

2 días

nov-04

2 días

Derrumbes en la Vía

dic-04

2 días

Derrumbes en la Vía

ene-05

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DISEÑO FINAL PÁGINA 7

feb-05

2 días

Bloqueo en la Vía

mar-05

16 días

Bloqueo en la Vía

3 días

Bloqueo en la Vía

4 días

Bloqueo en la Vía

4 días

Bloqueo en la Vía

2 días

Bloqueo en la Vía

abr-05

may-05

jun-05

jul-05

ago-05

sep-05

oct-05

nov-05

dic-05

ene-06

feb-06

mar-06

Interrupción Parcial por Construcción de la vía

abr-06

Interrupción Parcial por Construcción de la vía

may-06

Interrupción Parcial por Construcción de la vía

jun-06

Interrupción Parcial por Construcción de la vía

jul-06

Interrupción Parcial por Construcción de la vía

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DISEÑO FINAL PÁGINA 8

ago-06

Interrupción Parcial por Construcción de la vía

sep-06

Interrupción Parcial por Construcción de la vía

oct-06

Interrupción Parcial por Construcción de la vía

nov-06

dic-06

ene-07

feb-07

mar-07

abr-07

TOTAL DIAS

46 días

MESES

41 meses

PROMEDIO MENSUAL

1.12 días

PROMEDIO ANUAL

13.46 días

DIAS INTERRUPCION

13.46 días

= 0.44 meses/año

Del cuadro anterior se obtiene que 0.44 meses al año la Ruta La Angostura-Bermejo será transitada por vehículos que habitualmente utilizan la ruta F-04. Por tanto al trafico promedio aforado por la Consultora en 2008, se añadirá lo correspondiente a 0.44 meses/año el tráfico promedio de la ruta F-04. Este parámetro se tomará de los aforos realizados por la ABC en el año 2006. En la siguiente tabla se presenta la estimación del tráfico futuro normal más el generado a los 15 años de vida útil. Tabla 10.7 Tráfico Normal + Generado AÑO TRAFICO TOTAL ( NORMAL + GENERADO) º

TRAFICO PROMEDIO

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AUTOMOVIL

CAMIONETAS

MINIBUS

MICROBUS

BUS MEDIANO

BUS GRANDE

CAMION MEDIANO

CAMION (2 EJES)

CAMION (3 EJES)

CAMION SEMI REMOLQUE

CAMION REMOLQUE

DISEÑO FINAL PÁGINA 9

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021

219 231 245 262 274 287 300 314 328 343 359 375 393 411

100 105 112 120 125 131 137 143 150 157 164 171 179 188

9 9 10 11 11 12 12 13 13 14 15 15 16 17

27 28 30 32 34 35 37 39 40 42 44 46 48 51

26 27 29 31 33 34 36 37 39 41 43 45 47 49

31 33 35 37 39 41 42 44 46 49 51 53 56 58

73 77 82 87 91 96 100 105 109 114 120 125 131 137

149 157 167 178 186 195 204 213 223 233 244 255 267 279

95 100 106 114 119 124 130 136 142 149 156 163 170 178

5 5 6 6 6 7 7 7 7 8 8 9 9 9

40 42 45 48 50 52 55 57 60 63 66 69 72 75

774 816 867 926 968 1013 1060 1108 1159 1213 1268 1327 1388 1452

2022

430

196

18

53

51

61

143

292

186

10

78

1518

2023

449

205

18

55

53

64

150

306

195

10

82

1588

DIARIO ANUAL T.P.D.A

Fuente: Elaboración Propia

Este tráfico ha sido proyectado en base a tasas obtenidas del Plan Nacional de Desarrollo. Se considera que el tráfico tenga un crecimiento aritmético debido a que esta zona no cuenta con grandes extensiones productivas. El tráfico desviado ha sido considerado a partir de las experiencias de años anteriores donde los inconvenientes presentados obteniendo el tráfico que sumará al anterior en los próximos 15 años. Tabla 10.8 Tráfico Desviado

4 5 5 6 6 7 8 8 9 10

9 10 11 12 13 14 16 18 20 22

2 2 2 3 3 3 4 4 5 5

10 11 12 13 14 16 18 20 22 24

CAMION REMOLQUE

2 3 3 3 4 4 5 5 6 6

CAMION SEMI REMOLQUE

3 4 4 5 5 6 6 7 7 8

CAMION (3 EJES)

5 6 7 7 8 9 10 11 12 13

CAMION (2 EJES)

BUS MEDIANO

5 5 6 7 7 8 9 10 11 12

CAMION MEDIANO

MICROBUS

19 21 23 26 28 31 35 38 42 47

BUS GRANDE

MINIBUS

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

CAMIONETAS

AÑO

AUTOMOVIL

TRAFICO TOTAL ( DESVIADO) Composicion Vehicular

14 15 17 19 21 23 26 28 31 35

4 4 5 5 6 6 7 8 9 10

TRAFICO PROMEDIO DIARIO ANUAL T.P.D.A

77 85 95 105 116 128 142 157 174 192

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2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023

52 57 64 70 78 86 95 105

13 15 16 18 20 22 25 27

15 16 18 20 22 24 27 30

9 10 11 12 14 15 17 19

DISEÑO FINAL PÁGINA 10

7 11 24 6 8 13 26 6 8 14 29 7 9 15 32 8 10 17 36 8 11 19 40 9 13 21 44 10 14 23 49 11 Fuente: Elaboración Propia

27 29 33 36 40 44 49 54

39 43 47 52 58 64 71 78

11 12 13 15 16 18 20 22

213 235 260 288 319 353 390 432

Este tráfico ha sido proyectado en base a tasas obtenidas del tráfico combinado entre Cochabamba y Santa Cruz entre 2004 y 2006. Finalmente combinando ambos cuadros, se obtiene el tráfico futuro para los próximos 15 años de vida útil de la rehabilitación de la carretera.

Tabla 10.9 Tráfico Futuro (15 años) TRAFICO PROMEDIO DIARIO ANUAL T.P.D.A

TRAFICO TOTAL ( NORMAL+GENERADO+DESVIADO) AÑO AUTOMOVIL

CAMIONETAS

MINIBUS

MICROBUS

BUS MEDIANO

BUS GRANDE

CAMION MEDIANO

CAMION (2 EJES)

CAMION (3 EJES)

CAMION SEMI REMOLQUE

CAMION REMOLQUE

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017

COMPOSICION VEHICULAR

242 256 274 293 309 325 342 360 380 401

106 112 119 128 134 141 148 155 163 172

16 17 18 20 21 23 24 26 28 30

31 33 35 38 40 42 44 47 50 52

29 31 33 35 37 39 41 43 46 48

36 38 41 44 46 49 52 55 58 61

84 89 95 102 107 113 119 126 133 141

151 160 170 182 190 199 209 218 229 240

107 113 121 130 137 144 152 160 169 178

22 24 27 29 32 35 38 42 46 50

45 47 51 54 57 60 64 67 71 75

869 920 983 1054 1110 1170 1233 1300 1372 1448

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2018 2019 2020 2021 2022 2023

422 446 470 497 525 555

180 190 199 210 221 232

33 35 38 41 45 48

55 59 62 66 70 74

51 54 57 60 64 67

65 69 73 77 82 87

149 157 167 177 187 198

251 263 275 289 303 317

188 199 210 222 235 249

55 61 67 73 81 88

79 83 88 93 98 104

1529 1615 1707 1804 1909 2020

Total

6097

2610

462

798

735

932

2144

3645

2713

771

1135

22043

5.15%

100%

Porcentaje 27.66% 11.84% 2.10% 3.62% 3.34% 4.23% 9.73% 16.54% 12.31% 3.50% Fuente: Elaboración Propia

10.2.1

CLASIFICACIÓN DE LA CARRETERA.

Las carreteras se clasifican de acuerdo con sus funciones en términos de la naturaleza del servicio que suministran. Este sistema de clasificación facilita el desarrollo sistemático de las carreteras, y la asignación lógica de las responsabilidades de las mismas entre las diferentes jurisdicciones. La carretera La Angostura - Bermejo, de acuerdo a la distribución efectuada por el ABC, pertenece a la Ruta F-07 de la Red Fundamental de Carreteras de Bolivia, y constituye una vía de vinculación Nacional. La categoría de la carretera se determina, de acuerdo a los resultados que arroja el estudio de tráfico, relacionados con la tabla 9.3, que correspondería a una carretera de SEGUNDA CATEGORÍA, al tratarse de una carretera de rango nacional, considerando que esta carretera es una vía de comunicación alternativa importante que facilita el intercambio comercial entre los departamentos de Cochabamba, Sucre y Santa Cruz, además de constituirse en un ramal alternativo al corredor bioceánico Pacifico/Atlántico.

Tabla 10.10 Categoría de diseño CATEGORÍA DE LA CARRETERA

CARACTERÍSTICAS

CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN

0

Doble calzada. Dos o más carriles por dirección. Control total de acceso

I.A

Doble calzada. Dos o mas carriles por dirección. Control parcial del proyecto

- TMDA mayor de 15000 - VHD corresponde a nivel de servicio -Función de total prioridad: Movilidad - TMDA mayor de 5000 - VHD corresponde a nivel de servicio C o superior -Función de total prioridad: Movilidad - TMDA mayor de 1500 - VHD corresponde a nivel de servicio igual o superior al C o D

I.B II III IV

Calzada simple. Dos carriles. Control parcial de accesos Calzada simple. Dos carriles Calzada simple. Dos carriles Calzada simple. Dos carriles

VELOCIDADES DIRECTRICES (KM/H)

120 - 80

120-70

120-70

- TMDA mayor de 700

100-50

- TMDA mayor de 300

80-40

- TMDA menor de 200

80-30

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DISEÑO FINAL PÁGINA 12

Fuente: Normas del ABC Cuadro 5.1

10.3

DETERMINACIÓN DE LOS COEFICIENTES DE EQUIVALENCIA

Los coeficientes de equivalencia vehicular utilizados en el cálculo de ejes equivalentes del proyecto, fueron obtenidos del último censo de pesaje del ABC, mismo que se ejecutó en febrero del año 2000, considerando un índice de serviciabilidad final 2, como se muestra en la siguiente tabla. Tabla 10.11 Coeficientes de equivalencia CLASIFICACIÓN DE VEHÍCULOS SEGÚN LA ESTADÍSTICA VIAL DEL ABC

PAVIMENTO DE ASFALTO

CÓDIGO

TIPO DE VEHÍCULO

NE=4 CM

NE=8 CM

NE=12 CM

1

Automóviles

2.0492E-04

2.0492E-04

2.0492E-04

2

Camionetas y Vagonetas

2.0492E-04

2.0492E-04

2.0492E-04

3

Mini Buses

2.0492E-04

2.0492E-04

2.0492E-04

MB

Microbuses

0.132146

0.142815

0.132408

B2

Buses Medianos

1.694616

1.634230

1.617937

B3

Buses Grandes

0.897383

0.952612

0.923450

C2m

Camiones Medianos

0.132146

0.142815

0.132408

C2

Camiones Grandes

1.046566

1.018211

1.003175

C3

Camiones Grandes

1.654853

1.661030

1.648199

T-S

Camiones Semi remolque

2.496063

2.452299

2.426188

3.065405

2.038530

C-R

Camiones Remolque 3.133060 Fuente: Estadísticas ABC

Para el diseño del pavimento se asumieron los Factores para NE= 8 cm. En la Tabla 10 .12, se muestra la composición porcentual del tráfico usuario de la carretera y el factor equivalente obtenido para el periodo de vida útil de la carretera, para cada tipo de vehículo constituido del parque usuario y para el total del tráfico solicitante de la vía. Tabla 10.12 Calculo del factor equivalente (Periodo de proyección 2008 - 2028

TIPO DE VEHICULO

COEFICIENTE DE EJES EQUIVALENTES

COMPOSICION DEL TRAFICO PROMEDIO DIARIO (%)

FACTOR EQUIVALENTE

VEHICULOS LIVIANOS CAMIONETAS MINIBUS

2.05E-04 2.05E-04 2.05E-04

27.66% 11.84% 2.10%

0.00006 0.00002 0.00000

0.142815 3.62% 1.634230 3.34% 0.952612 4.23% 0.142815 9.73% 1.018211 16.54% 1.661030 12.31% 2.452299 3.50% 3.065405 5.15% TOTAL 100.00% Fuente: Elaboración propia

0.00517 0.05451 0.04027 0.01389 0.16836 0.20447 0.08574 0.15791 0.73040

MICROBUS BUS MEDIANO BUS GRANDE CAMION MEDIANO CAMON GRANDE (2 EJES) CAMON GRANDE (3 EJES) CAMION CON SEMIREMOLQUE CAMION CON REMOLQUE

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10.4

DISEÑO FINAL PÁGINA 13

CALCULO DE EJES EQUIVALENTES.

Las aplicaciones de ESALs de 80KN (18 kips) son el número acumulado de Ejes Equivalentes de 80 KN que se espera que el pavimento pueda soportar en su período inicial de desempeño (El tiempo desde su apertura al tráfico hasta su rehabilitación mayor). Tabla 10.13 Calculo ESALs 15 años

AÑO

TRAFICO PROMEDIO DIARIO ANUAL T.P.D.A

DIAS DIAS AL AÑO

FACTOR DE TRAFICO POR CARRIL

FACTOR DE EQUIVALENCIA

TRAFICO TRAFICO DE DISEÑO ESALS

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022

869 920 983 1054 1110 1170 1233 1300 1372 1448 1529 1615 1707 1804 1909

0.73040 0.73040 0.73040 0.73040 0.73040 0.73040 0.73040 0.73040 0.73040 0.73040 0.73040 0.73040 0.73040 0.73040 0.73040

365 365 365 365 365 365 365 365 365 365 365 365 365 365 365

0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55

127354 134935 144091 154544 162792 171540 180825 190685 201164 212307 224163 236788 250241 264584 279890

2023

2020

0.73040

365

0.55

296234

Total

22043

3.10E+06 Fuente: Elaboración Propia

10.5

CBR DE DISEÑO.

El cálculo del CBR de diseño, se realizo con los datos del capítulo de Geotecnia Suelos y Materiales, obteniendo el valor al 80% de ocurrencia, en una curva acumulativa porcentual. Se calculó un porcentaje de CBR para subrasante de 45% al 95 % de compactación y CBR para capa base actual de 75% a 100 % de compactación. Para los lugares donde se ejecuten cortes o ampliación de plataforma el CBR para la subrasante actual y el terraplén a conformar es de 13% A continuación, en el siguiente Grafico se presenta el Subrasante.Gráfico 10.2 CBR al percentil 80 Subrasante

CBR

al

percentil

80

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DISEÑO FINAL PÁGINA 14

FUNC ION DE FREC UENC IA AC UMULATIVA DE EXC EDENC IA

120.0

100.0

44.4

80.0

60.0

40.0

20.0

0.0 35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

C .B .R. %

Fuente: Elaboración Propia Tabla 10.14 Resumen CBR CAPA

Subrasant e Terraplén Base

10.5.1

CBR AL 80%

45 13 75

MÓDULO RESILIENTE DEL NIVEL DE SUBRASANTE.

El módulo resiliente (MR), es la propiedad del material usado para representar las características de soporte del suelo natural en el diseño de pavimentos flexibles. En términos generales, es una medida de la deformación del suelo en respuesta a aplicaciones (cíclicas) de cargas mucho menores que la carga de falla. El proceso de diseño de AASHTO, requiere la introducción del módulo resiliente efectivo del suelo de la carretera. Este módulo resiliente efectivo es una medida que representa el efecto combinado de todos los valores de módulos estacionales en un tipo de media ponderada. En la Guía AASHTO se menciona que ante la imposibilidad de contar con los equipos para realizar ensayos con el módulo de resiliente, se puede utilizar la correlación establecida por el Corps of Engineers, para CBR menores o iguales a 10%:

M R = 1500 × CBR [ psi ] De acuerdo a la experiencia en uso corriente en Sudamérica, tanto en Chile como Venezuela, las ecuaciones que se presentan a continuación son las más utilizadas y las que han sido aplicadas en el presente diseño: BASE GRANULAR:

MR = -0.147 (CBR) 2 + 29.9 (CBR) + 592 Kg/ cm 2 (60% ≤ CBR ≤ 80%)

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DISEÑO FINAL PÁGINA 15

MR = -0.152 (CBR) 2 + 22.44 (CBR) + 512 Kg/ cm 2

SUBBASE GRANULAR:

(20% ≤ CBR ≤ 45%) Utilizando las anteriores ecuaciones en función a los CBRs de diseño establecidos en el subtitulo anterior, se calculo el Modulo Resiliente para el CBR de Diseño como se muestra en la siguiente tabla Tabla 10.15 Módulo Resiliente CAPA

Subrasant e Terraplen Base

CBR DE DISEÑO MODULO RESILIENTE (PSI) SEGÚN EXPERIENCIA SUDAMERICA

45

17267.14

13 80

13147.08 29,071,38 Fuente : Elaboración Propia

Para el cálculo del paquete estructural del proyecto se tomarán los valores para un CBR y modulo resiliente de la tabla anterior. 10.6

DISEÑO DEL PAVIMENTO POR EL METODO AASHTO 93

En este subtitulo se muestra los principales parámetros, del método AASTHO, utilizados en el diseño del pavimento de concreto asfáltico y tratamiento superficial. 10.6.1

SERVICIABILIDAD INICIAL

La serviciabilidad inicial (po) es una medida de la suavidad del pavimento o facilidad de conducción inmediatamente después de la construcción. La serviciabilidad tiene un rango en una escala de 0 a 5. El valor 5 es el pavimento perfectamente suave, y 0 sería un pavimento totalmente destruido. En la mayoría de los casos, la serviciabilidad inicial de un pavimento nuevo debería estar sobre 4.0. En el presente caso se ha utilizado una serviciabilidad inicial de 4.2. 10.6.2

SERVICIABILIDAD FINAL

La serviciabilidad final (pt) es la serviciabilidad mínima tolerable del pavimento, en la misma escala de 0 a 5. cuando la serviciabilidad del pavimento alcanza su valor terminal, se requiere una rehabilitación. En contraste con la serviciabilidad inicial que se mide en base a los registros de construcción, la serviciabilidad terminal es una función de muchos factores, incluyendo clasificación del pavimento, volumen de tráfico y ubicación. Valores típicos de serviciabilidad terminal están entre 2 y 3, dependiendo de la clasificación funcional de la carretera, las recomendaciones de AASHTO para la selección de la serviciabilidad terminal se presentan en la siguiente tabla. Tabla 10.16 Valores de Serviciabilidad Final Volumen Alto (>10.000 TPDA) 3.0-3.5 Volumen Medio (3,000-10,000 2.5-3.0 TPDA Bajo Volumen (< 3,000 TPDA) 2.0-2.5 Fuente: De acuerdo al Manual de la AASHTO

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Para el presente diseño y considerando que el TPDA en el año 20 es inferior a 3,000 vehículos/día se adopta una serviciabilidad final de 2.50. 10.6.3

NIVEL DE CONFIANZA.

La inclusión de un dato de confianza en el proceso de diseño de pavimentos es una medida de la marcada variabilidad. Como se define por la Guía de Diseño AASHTO, la confianza (R) es la probabilidad (expresada como porcentaje) de que una estructura de pavimento sobreviva al tráfico del período de diseño. Generalmente, a medida que los volúmenes de tráfico se incrementan, las consecuencias de la falla prematura del pavimento se incrementan dramáticamente. Por tanto, las rutas de alto volumen de tráfico deben ser construidas con un mayor nivel de confianza que las carreteras con bajo volumen de tráfico. Las recomendaciones AASHTO para la selección de los valores de confianza son: Tabla 10.17 Niveles de Confianza CLASIFICACIÓN FUNCIONAL

URBANA

RURAL

Interestatal y Otras Autopistas

85.0 80.0 - 99.9 99.9 Arterias Principales 80.0 75.0 - 95.0 99.0 Colectores 80.0 75.0 - 95.0 95.0 Local 50.0 50.0 - 80.0 80.0 Fuente: De acuerdo al Manual de la AASHTO

Para el presente proyecto se ha tomado un nivel de confianza del 85% 10.6.4

DESVIACIÓN ESTÁNDAR GLOBAL.

La desviación estándar global (So) toma en cuenta todos los errores o variabilidad asociada con los datos de diseño y construcción, incluyendo la variabilidad en las propiedades de materiales, propiedades del suelo de fundación, estimaciones de tráfico, condiciones climáticas y calidad de construcción. Idealmente, estos valores deberían estar basados en condiciones locales. Sin embargo, en la ausencia de otros valores la Guía de Diseño AASHTO provee valores recomendados. Para el caso donde la variación del tráfico futuro proyectado no está considerado, la Guía de Diseño AASHTO recomienda un valor entre 0.40 y 0.50 el valor So = 0.45 fue adoptado en el presente diseño. 10.6.5

NÚMERO ESTRUCTURAL.

El número estructural representa la capacidad de un pavimento flexible, para soportar las cargas estructurales. Este valor está representado por SN (Structural Number), el cual da el resultado final del procedimiento de diseño. Para el cálculo de espesores de las capas del paquete estructural, es necesario determinar previamente el Número Estructural SN, para este propósito se utilizó el Software Darwin 3.1.01, que está fundamentada en el método AASHTO versión 1997. La ecuación que se presenta a continuación se utiliza para la determinación del Número Estructural SN, referida a la cantidad acumulada de un eje estándar de 8,2 Tn. para un periodo de vida útil, es la siguiente:

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LogW 18

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 ∆PSI  Log   4 .2 − 1 .5  = Z r xS o + 9.36 xLog(SN + 1) − 0.20 + + 2.32xLogMr − 8.07 0.4 + 1094 (SN + 1) 5.19

En la cual las variables tienen los siguientes significados: W18=

Número de eje equivalentes a 18000 Libras que solicitaran durante el periodo de vida útil.

Zr =

Desviación normal standard para el grado de confiabilidad R elegido.

So =

Error standard comportamiento

∆PSI =

Diferencia entre el índice de serviciabilidad inicial y final.

Mr =

Modulo Resiliente de la Subrasante.

SN =

Número Estructural del Pavimento.

10.7

combinado

de

las

preediciones

de

transito

y

de

CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES.

En el procedimiento de diseño AASHTO, el cálculo del diseño del pavimento produce el número estructural antes explicado. Este valor, que es resultado de la ecuación de diseño AASHTO, se convierte a espesores individuales de capas en el pavimento a través de la siguiente relación: SN = a1d1 + a2d2m2 + a3d3m3 + …+ andnmn Donde: SN = Número Estructural ai = coeficiente estructural actual para la capa i di = espesor de la capa i mi = coeficiente de drenaje para la capa i 10.7.1

COEFICIENTE ESTRUCTURAL DE CAPA

De la Guía de Diseño AASHTO-93 y las figuras 2.5 para carpeta de asfalto, 2.6 para base granular, 2.7 para subbase granular y 2.9 para base estabilizada con asfalto se han obtenido los coeficientes estructurales mostrados en la siguiente tabla. Tabla 10.18 Coeficientes Estructurales CAPA

COEFICIENTE AI

Concreto Asfáltico Base Granular Nueva Base Granular Existente

0.42 0.14 0.12

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Por el reducido espesor del tratamiento superficial doble, el coeficiente estructural para esta capa se asume 0. El Concreto Asfáltico, deberá tener un Modulo Elástico de por lo menos 400,000.00 psi. La capa base granular deberá tener un CBR mínimo de 80%. La capa sub-base granular deberá tener un CBR mínimo de 46%. 10.7.2

COEFICIENTE DE DRENAJE

El efecto del drenaje en la vida de un pavimento para pavimentos flexibles se cuantifica a través del uso de un coeficiente de drenaje (mi). Este factor ha sido integrado en las ecuaciones de número estructural como un modificador al coeficiente de capa (ai) y al espesor de la capa (di). SN = a1d1 + a2d2m2 + a3d3m3 + … + andnmn El coeficiente de drenaje sólo tiene sentido al considerar los efectos de drenaje en bases no tratadas y capas de subbase. El posible efecto del drenaje en la superficie de una pista de concreto asfáltico y en cualquier capa estabilizada no se considera (ej m1 = 1). Entonces, para cualquier capa de este tipo, incluyendo la superficie del pavimento, mi = 1 debe introducirse. Esto se muestra en la ecuación arriba mencionada por la omisión del coeficiente de drenaje como modificador de la capa de superficie. El efecto del drenaje en el desempeño de pavimentos es una función de la calidad y del tiempo requerido para que el pavimento escurra y el tiempo durante el año que la estructura del pavimento está expuesta a niveles de humedad cercanos a la saturación. Depende del diseñador determinar los niveles relativos de cada uno de estos valores para las condiciones específicas consideradas para el diseño. La calidad del drenaje depende de las permeabilidades de los materiales de base y fundación, el diseño de la sección transversal estructural y la presencia de drenes de borde. El período de tiempo durante el año en que el pavimento estará expuesto a los niveles cercanos a la saturación es una función de las características de precipitación y evapotranspiración que son inherentes al clima de la región en particular. Una guía en la selección del coeficiente de drenaje se provee en la Tabla 10 . 19 Tabla 10.19 Coeficientes de Drenaje CALIDAD DE DRENAJE

MENOS DE 1%

Excelente

1.25-1.20

Buena

1.20-1.15

Regular

1.15-1.10

Pobre

1.10-1.00

Muy Pobre

1.00-0.90

1-5%

5-25%

1.201.15 1.151.10 1.101.00 1.000.90 0.900.80

1.151.10 1.101.00 1.000.90 0.900.80 0.800.70

MÁS DE 25%

1.10 1.00 0.90 0.80 0.70

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Calidad de Drenaje

Removida Dentro de

Excelente

2 horas

Buena

1 día

Regular

1 semana

Pobre

1 mes

Muy Pobre

Agua no drena

Fuente: Normas AASTHO 93

Para la capa base nueva se asumirá el valor m = 0.95, suponiendo una calidad de drenaje regular. Así mismo para la capa base existente se tomara un coeficiente de m = 0.85 10.8

EVALUACION DEL PAVIMENTO EXISTENTE (DEFLECTOMETRIA)

En los Anexos 10.2 y 10.4 se presentan la evaluación superficial del pavimento existente efectuado por la Consultora y la deflectometria, que avalan las soluciones planteadas en el presente Estudio. 10.9

ESPESORES ASUMIDOS DEL PAQUETE ESTRUCTURAL

De acuerdo a los resultados obtenidos en los sondeos ejecutados cada 500 metros a lo largo del tramo, se puede observar la variabilidad de los espesores encontrados en el paquete actual, por lo que se procedió a promediar los resultados y obtener los espesores con los cuales se diseñará el paquete de refuerzo. Para asumir un espesor de carpeta actual, se observa en la Tabla 10 .20, los espesores existentes de carpeta, siendo el promedio 0.06 metros. En el tramo entre las progresivas 19+000 a 20+000, el espesor de la carpeta es de 0.20 metros. Para asumir un espesor de capa base, se procedió a calcular el promedio de los espesores encontrados, siendo así el valor asumido 0.30 metros. En los lugares donde el alineamiento vertical merme la estructura de la capa base se deberá alcanzar un espesor mínimo de 0.30 metros para incorporar luego, la capa base nueva. Asimismo, cuando el alineamiento este por encima de la cota de la capa base actual, se deberá incorporar capa base hasta llegar al nivel de diseño.

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Tabla 10.20 Espesor de carpeta asfáltica PROGRESIVA DE ENSAYO

0+009 0+500 1+000 1+500 2+000 2+500 3+000 3+500 4+000 4+517 5+000 5+500 6+000 6+500 7+500 8+000 8+500 9+000 9+500 10+000 10+500 11+000 11+500 12+000 12+500 13+000 13+500 14+000 14+500 15+000 15+500 16+500 17+000 17+500 18+000 18+500 19+000 19+500 20+000 20+500 21+000 21+500

ESPESOR CAPA M.

DESCRIPCION DE LA CAPA

0,07 CARPETA ASFALTICA 0,06 CARPETA ASFALTICA 0,06 CARPETA ASFALTICA 0,06 CARPETA ASFALTICA 0,04 CARPETA ASFALTICA 0,05 CARPETA ASFALTICA 0,05 CARPETA ASFALTICA 0,07 CARPETA ASFALTICA 0,06 CARPETA ASFALTICA 0,06 CARPETA ASFALTICA 0,06 CARPETA ASFALTICA 0,07 CARPETA ASFALTICA 0,06 CARPETA ASFALTICA 0,09 CARPETA ASFALTICA 0,05 CARPETA ASFALTICA 0,05 CARPETA ASFALTICA 0,06 CARPETA ASFALTICA 0,05 CARPETA ASFALTICA 0,06 CARPETA ASFALTICA 0,07 CARPETA ASFALTICA 0,06 CARPETA ASFALTICA 0,06 CARPETA ASFALTICA 0,06 CARPETA ASFALTICA 0,05 CARPETA ASFALTICA 0,06 CARPETA ASFALTICA 0,06 CARPETA ASFALTICA 0,06 CARPETA ASFALTICA 0,07 CARPETA ASFALTICA 0,07 CARPETA ASFALTICA 0,06 CARPETA ASFALTICA 0,06 CARPETA ASFALTICA 0,07 CARPETA ASFALTICA 0,20 CARPETA ASFALTICA 0,06 CARPETA ASFALTICA 0,06 CARPETA ASFALTICA 0,10 CARPETA ASFALTICA 0,20 CARPETA ASFALTICA 0,20 CARPETA ASFALTICA 0,20 CARPETA ASFALTICA 0,07 CARPETA ASFALTICA 0,20 CARPETA ASFALTICA 0,06 CARPETA ASFALTICA Fuente: Elaboración Propia

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DISEÑO FINAL PÁGINA 21

Tabla 10.21 Espesor de capa base PROGRESIVA DE ENSAYO

PROFUNDIDAD DE - A

0+009 0+500 1+000 1+500 2+000 2+500 3+000 3+500 4+000 4+517 5+000 5+500 6+000 6+500 7+500 8+000 8+500 9+000 9+500 10+000 10+500 11+000 11+500 12+000 12+500 13+000 13+500 14+000 14+500 15+000 15+500 16+500 17+000 17+500 18+000 18+500 19+000 19+500 20+000 20+500 21+000 21+500

10.10

ESPESOR CAPA M.

0,07 - 0,30 0.23 0,06 - 0,30 0.24 0,06 - 0,50 0.44 0,06 - 0,50 0.44 0,04 - 0,45 0.41 0,05 - 0,45 0.40 0,05 - 0,48 0.43 0,07- 0,38 0.31 0,06 - 0,40 0.34 0,06 - 0,40 0.34 0,0 - 0,18 0.18 0,07 - 0,31 0.24 0,06 - 0,67 0.61 0,09 - 0,80 0.71 0,05 - 0,33 0.28 0,05 - 0,40 0.35 0,00 - 0,20 0.20 0,05 - 0,45 0.40 0,06 - 0,50 0.44 0,07 - 0,50 0.43 0,00 - 0,50 0.50 0,06 - 0,30 0.24 0,0 - 0,38 0.38 0,05 - 0,50 0.45 0,00 - 0,50 0.50 0,06 - 0,45 0.39 0,06 - 0,24 0.18 0,07 - 0,40 0.33 0,07 - 0,40 0.33 0,06 - 0,45 0.39 0,06-0,40 0.34 0,00 - 0,40 0.40 0,20 - 0,60 0.40 0,06 - 0,30 0.24 0,00 - 0,35 0.35 0,10 - 0,50 0.40 0,20 - 0,50 0.30 0,20 - 0,50 0.30 0,20 - 0,30 0.10 0,07 - 0,30 0.23 0,20 - 0,36 0.16 0,06 - 0,35 0.29 Fuente: Elaboración Propia

DESCRIPCION DEL ESTRATO

CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE CAPA BASE

PARAMETROS DE DISEÑO

A continuación, se muestran los parámetros de diseño utilizados para el cálculo de las dos alternativas del diseño de la vía actual. Periodo de Diseño

=

15 años

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Confiabilidad

=

85% = -1,037

Desvío Standard

=

0,45

Serviciabilidad inicial

=

4,2

Serviciabilidad final

= 2,5

DISEÑO FINAL PÁGINA 22

Tráfico Promedio Diario anual para el final de la vida útil: W18 =3.10 x 106 ESALs Coeficientes de drenaje: Para capa base granular existente

m = 0.85

Para capa base granular nueva

m = 0.95

Para la verificación de la estructura del pavimento, a través del método AASHTO 93, se han adoptado los siguientes coeficientes estructurales: Carpeta asfáltica nueva

=

0.42

Capa Base triturada antigua

=

0.12

Capa base triturada nueva

=

0.14

10.11

CALCULO DE NÚMERO ESTRUCTURAL REQUERIDO

Tomando en cuenta los parámetros de Diseño anteriores, se procedió a hacer la verificación del número estructural requerido para soportar los Ejes Equivalentes que transitarán por la carretera al final de los 15 años de vida útil mediante el software de Diseño. Así, el número estructural requerido es: SN req. = 2.92 pulg SN req. = 7.42 cm

El cálculo anterior puede verse en Anexo 10.1 10.12

VERIFICACION ALTERNATIVA SUPERFICIAL DOBLE)

DE

CONSTRUCCIÓN

1

(TRATAMIENTO

La Alternativa 1, corresponde al colocado de un tratamiento superficial doble, así mismo, se considera el colocado de 33 cm. de capa base sobre la capa base actual, una vez efectuados los cálculos en Anexo 10.3, se observa que el paquete propuesto cumple con los requerimientos del numero estructural. En el caso donde se vaya a conformar un terraplén fuera de la vía actual, se deberá colocar 15 cm de subbase, 50 cm de capa base antes de colocar la capa de tratamiento superficial doble.

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10.13

VERIFICACION ALTERNATIVA CONCRETO ASFALTICO)

DE

DISEÑO FINAL PÁGINA 23

CONSTRUCCIÓN

2

(CARPETA

DE

La Alternativa 2, corresponde al colocado de carpeta asfáltica de 5 cm como capa de rodadura de 7.00 m. de ancho y bermas de tratamiento superficial doble de 0.50 m. de ancho, así mismo se considera el colocado de 17 cm. de capa base sobre la rasante actual una vez efectuados los cálculos en Anexo 10.3, se observa que el paquete propuesto cumple con los requerimientos del numero estructural. En el caso donde se vaya a conformar un terraplén fuera de la vía actual, se deberá colocar 15 cm de subbase, 34 cm de capa base antes de colocar la carpeta asfáltica de 5 cm. 10.14

DESVENTAJAS ALTERNATIVA 1

El planteamiento de incorporar base granular sobre la base actual e impermeabilizar la superficie con un tratamiento superficial doble, luego de haber hecho el análisis sobre las dificultades de esta alternativa, se puede concluir: •

El tramo se encuentra en una zona tropical altamente húmeda, por lo que se prevé que una vez ejecutado el tratamiento, que además deberá contemplar la impermeabilización de las hombreras, éste se verá altamente afectado por las lluvias y deteriorándose en poco tiempo, produciendo hundimientos y baches que de no ser atendidos en forma oportuna podrían causar el deterioro prematuro del paquete estructural.

•

Las altas pendientes en el tramo (8%) implican necesariamente en alto grado de deterioro del tratamiento Superficial planteado en esta alternativa, por lo que la vida útil del proyecto seria significativamente reducida y consiguientemente los costos de Operación y Mantenimiento subirían sustancialmente.

•

Debido a que el ancho de la vía actual es de 6 metros, y se pretende aumentar a 7 metros el ancho de calzada, ganando terreno a la ladera del río, resulta contradictorio el hecho de efectuar un paquete con un espesor elevado de capa base, ya que con esta acción, reduce aun más el ancho efectivo del tramo, por lo que los costos de relleno, la construcción de muros de contención y otros, se verán incrementados en el caso de elegir esta alternativa.

10.15

TRAMOS A RECONFORMAR

A lo largo del tramo existen sectores donde la carpeta asfáltica ha sufrido un deterioro muy grande y otros donde esta ha desaparecido. La causa de estos problemas puede deberse a la calidad de los materiales en las capas inferiores. Así, en estos sectores, se deberá reconformar el paquete estructural desde la subrasante.

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DISEÑO FINAL PÁGINA 24

Tabla 10.22 Tramos a reconformar PROGRESIVAS

10.16

DE

A

DISTANCIA (METROS

0+780

0+880

100

1+780

1+860

80

2+360

2+480

120

2+760

2+840

80

4+800

5+120

320

5+320

5+360

40

6+600

6+700

100

8+040

8+120

80

8+200

8+240

40

8+300

8+400

100

8+780

9+040

260

9+200

9+360

160

9+360

9+420

60

10+98 0 12+14 0 12+86 0 13+88 0 14+46 0 16+68 0 17+36 0 17+90 0 18+44 0 18+60 0 18+88 0

11+04 0 12+18 0 12+92 0 14+00 0 14+72 0 16+76 0 17+44 0 18+06 0 18+50 0 18+70 0 19+04 0

60 40 60 120 260 80 80 160 60 100 160

OBSERVACIONES

Reposición de carpeta Asfáltica por modificaciones al alineamiento vertical Reposición de paquete por modificaciones al alineamiento horizontal Reposición de carpeta Asfáltica por modificaciones al alineamiento vertical Reposición de paquete por modificaciones al alineamiento horizontal Reconformación en las bermas Reposición de paquete por modificaciones al alineamiento horizontal y vertical Reposición de paquete por modificaciones al alineamiento horizontal Reposición de paquete por modificaciones al alineamiento horizontal Reposición de paquete por modificaciones al alineamiento horizontal Reposición de paquete por modificaciones al alineamiento horizontal Reposición de paquete por modificaciones al alineamiento horizontal Reposición de paquete por modificaciones al alineamiento horizontal Reposición de carpeta Asfáltica por modificaciones al alineamiento vertical Reposición de paquete por modificaciones al alineamiento horizontal Reposición de carpeta Asfáltica por modificaciones al alineamiento vertical Reposición de paquete por modificaciones al alineamiento horizontal Reposición de paquete por modificaciones al alineamiento horizontal Reposición de paquete por modificaciones al alineamiento vertical Reposición de carpeta Asfáltica por modificaciones al alineamiento vertical Reposición de carpeta Asfáltica por modificaciones al alineamiento vertical Reposición de paquete por modificaciones al alineamiento horizontal Reposición de paquete por modificaciones al alineamiento horizontal y vertical Reposición de paquete por modificaciones al alineamiento horizontal y vertical Reposición de paquete por modificaciones al alineamiento horizontal Fuente: Elaboración Propia

RESUMEN DE RESULTADOS

De acuerdo al cálculo por el Método AASHTO 93 que se presentan en el Anexo 9.1 y considerando que en las cuales se muestran todos los parámetros y resultados, a continuación se muestra el resumen de resultados. Tabla 10.23 Resumen de resultados

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ESPESORES OPCIONES

SOBRE EL EJE ACTUAL SOBRE EL EJE ACTUAL FUERA DEL EJE ACTUAL FUERA DEL EJE ACTUAL

CAPA RODADURA MM

BASE GRANULAR (MM)

BASE GRANULAR EXISTENTE (MM)

SUB-BASE GRANULAR (MM)

TOTAL (MM)

20

330

300

0

650

SUBBASE 150 MM + BASE GRANULAR Y CARPETA ASFALTICA

50

170

300

0

520

SUBBASE 150 MM + BASE GRANULAR Y TRATAMIENTO SUPERFICIAL DOBLE

20

500

0

150

670

SUBBASE 150 MM + BASE GRANULAR Y CARPETA ASFALTICA

50

340

0

150

540

TIPO PAVIMENTO DE REFUERZO

BASE GRANULAR + TRATAMIENTO SUPERFICIAL DOBLE

Fuente: Elaboración propia en base al Anexo 10.1

10.17

CONCLUSIONES

Una vez efectuado el estudio de Alternativas presentado en el Capitulo 1, dando como resultado que - de acuerdo al análisis efectuado – la alternativa recomendad es la 2, a pesar de representar un costo mayor en la Inversión Directa pero con ventajas significativas en los otros requisitos analizados: Por lo tanto y con la intención de mejorar las condiciones actuales de la carretera y proporcionar a los usuarios de la misma, una vía con un alto índice de serviciabilidad, en vista de que la ruta representa una alternativa para el corredor de exportación Este – Oeste de país, además de ser parte de la red fundamental de carreteras de Bolivia, la Consultora recomienda la implementación de la Alternativa 2, para la rehabilitación del tramo La Angostura - Bermejo que presenta como capa de rodadura carpeta asfáltica de 5 cm.