calculo final del diseÑo de pav. rigido psj. keros.xls

8/19/2019 CALCULO FINAL DEL DISEÑO DE PAV. RIGIDO PSJ. KEROS.xls

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DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDO METODO (AASHTO

Para un periodo de diseo de !" aos

Des#rip#i$n S%&'oo Vaor

Nivel de confiabilidad 85% DATO

Standart Normal Desviate -1.037

Standart Desviation 0.370 DATO

Serviciabilidad Inicial 4.20 DATO

Serviciabilidad inal 2.00 DATO

!S"# 1.00!$0 DATO TRAI*O MEDIO

&oeficiente de Drena'e &d 1.15 DATO

()rdida de serviciabilidad *(SI 2.20

actor de transferencia de car+a , 3.20 DATO

&/lclo del mdlo de reaccin de la sbrasante ,e'oramiento de la Sb asante con &630%

sando el "baco 3.30 de la 9ia "as:to

6 ;.00 ci DATO

dlo de elasticidad del concreto DATO

f?c 6 210.00

!c 6 3.1148!$0

dlo de rotra del concreto S?c 6 54.413

De+er&ina#i$n de espesor de osa re,ueridotili@ando la si+iente ecacion >ara la solcion del nomo+rama de diseAo

DATO

D 6 2.58; >l+ In+resar Balor

.000 6 .000 &ando se cm>le la i+alda

D 6 .58 cm ,!s>esor de la #osa de &oncreto EericD 6 15.00 cm ,!s>esor de la #osa de &oncreto (ro>

! Sb base 6 15.00 cm ,!s>esor de la Sb ase

F

So

(i

(t

Ec=57000∗√ f ' c

S ' C =8−10∗√ f ' c

log10 W 18=Z R So+7.35*log10( D+1)−0.06+log10[ ΔPSI 4 .5−1 .5 ]1+

1.624∗107

( D+1 )8.46

+(4.22−0.32∗ pt )*log10 [ S ' c∗Cd ( D0.75−1.132)

215.63∗J [ D0.75−18.42( E c/ K )0.25 ] ]


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93)

+=cm2

>si

>si

,C

osto

∗Cd ( D0.75−1.132 )

∗J [ D 0.75−18.42( E c/ K )0.25 ] ]


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DISEÑO DE PAVIMENTO

Distrito G antaro

(rovinciaG a'a

De>artamentoG nHn

e+in G nHn

Da+os.Easa de crecimiento del tr/fico ,%

3

Tipo de Ve/i#uo

E0e Tande&

IMD1 ! 1 2 1 3 1 ! 1 2

Peso Peso Peso Peso Peso Peso Peso

s 2 !'es 2 7.0 11.0 ;s 3 !'es 3 7.0 1.0

&amin 2 !'es &2 7.0 11.0 15

&amin 3 !'es ,tandem &3 7.0 18.0

Serviciabilidad Inicial 4.0

Serviciabilidad inal 2.5

10.0

(eriodo de DiseAo 15.0

20.0

MATERIAES *OMPONENTES

& Sb rasante 22-18.5-18-14.5-11.8

dlo de !lasticidad concreto asf/ltico 320000 >si& ase 100 %

& Sb base 40 %

f?c &oncreto 280 eta "sf/ltica m3 185&oncreto f?c6280


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DISEÑO DE PAVIMENTO E4I5E METODO (AASHTO)

Paso N6-"! An7isis de Tr78i#o #7#uo de ESA

actor de !ivalencia >or !'e ,!S"#

mla sim>lificada ""SJEC

K Sim>le de eda Sim>le ,(=.L4

K Sim>le de eda Doble ,(=8.2L4

K Eandem ,(=15L4

K Eridem ,(=23L4

IDG Mndice medio diario

DG actor de distribcion direccional ,solo na direccion

D 6 0.5

#G actor de distribcion >or carril ,>ara n carril r G Easa de &recimiento ve:

# 6 1.0 G (eriodo de diseAo

,9,OG actor de crecimiento

VEHI*:O ESAPara !" aos Para !; aos

(G)(


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Para un periodo de diseo de !" aos

Des#rip#i$n S%&'oo Vaor

Nivel de confiabilidad ;0%

Standart Normal Desviate -1.282

Desviacin !standar 0.45

Serviciabilidad inicial 4.0

Serviciabilidad final 2.5

Paso N6-"2 *7#uo de M$duo de Resien#ia (Mr)

(araG

&P7.2% r61500Q&

7.2%P&P20%

&20% r6432Q#n,&$241

*5R de a Su' Rasan+eSeBCn e pro#edi&ien+o de &+odo de Ins+i+u+o de As8a+o se #7#ua un aor per#en+i

*5R

22.0 1313 1 1=5Q100 20

18.5 1;;8; 2 2=15Q100 40

18.0 1;3 3 3=15Q100 0

14.5 1701 4 5=15Q100 80

11.8 14;23 5 =15Q100 100

Es+ru#+ura Mr(psiase 2013Sb ase 11;;Sb asante 17750

(ara n valor de & de si+al a ,% 3.;

Se+Rn la metodolo+ia >ara n tr/fico maor de 10 a la 5 le corres>onde n >ercentil ,% de 75

F

So(

i

(t

r63000Q& 0.5

MR (psi)

NC&ero de aores&aFores o iBuaes a Mr

de aores&aFores o iBuaes ()

8 0 0 0

1 0 0 0 0

1 2 0 0 0

1 4 0 0 0

1 6 0 0 0

1 8 0 0 0

2 0 0 0 0

2 2 0 0 0

2 4 0 0 0

2 6 0 0 0

2 8 0 0 0

3 0 0 0 0

0

20

40

60

80

100

1; 20

2; 40

3; 60

4; 80

5; 100

Mr (psi)

p o r c e n t a j e i g u a l o m a y o r

q u e

75%


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*7#uo de PSI

Serviciabilidad inicial 4.0

Serviciabilidad final 2.5

PSI !>;

Paso N6-"3 *7#uo de NC&ero Es+ru#+ura de Pai&en+o

(ara reali@ar este c/lclo se tili@a el dlo de esiliencia de la sb rasante

Da+os

;0% *(SI 1.5

r 17750

5.30!$05

So 0.45

-1.282 *(SI G ()rdida de serviciab

SN 2.21

G dlo de esilienc

;>2 = ;>2 SNG NRmero !strctral

SN = 2>2?!

Paso N6-" *7#uo de os espesores de #ada #apa

a1a2a3G &oeficiente de ca>a

D1D2D3G !s>esor de ca>a ,>l+adas

m2m3G &oeficiente de drena'e de la ca>a

Drena0e

0.08 1.00 3.00 la tablaN

0.15 0.;0 .00

0.04 0.;0 1.8

2.21 6 1.11

Fórmulas Utilizadas

U18

F G Standart Normal Desv

SoG Desviacin !standar

F

U18

G Er/fico en !'es !iv

*oe8i#ien+eEs+ru#+ura

Espesor de #apa(puBadas)

&ar>eta a16 D

16

ase a26 m

26 D

26

Sb ase a36 m

36 D

36

Ingresar valores de SNpara el tanteo hasta quese cupla la !gualdad

%ase &ranular a2#$

2#

Su' %ase &ranular

a3#$3#3

se da valores a$

1#$

2#$

3 hasta que

se cupla la!gualdad

LogW 18=Z R∗S0+9 . 3 6∗ Log(SN +1 )−0 . 2 0+

Log [ Δ4 . 20 . 4 0+

109

( SN

SN =1∗ D1+2∗ D2∗!2+3∗ D3∗!3

ES"#− RASAN$E=100∗C#R . . . . . . . . . . . . . . %C .# . R .=&' ( )

ES"#−#ASE=10

( 3+0 .8390.227 ).

14.223343. . . . . . . .(

Kgf

c!( )

E#ASE=10

( 2+0 .9770 .249 ).

14.223343. . . . . . . .(

Kgf

c!( )


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:sando Espesores M%ni&os

&ar>eta 6 3.0 2.21 V 0.38Q3.5$0.14Q0.;Qase 6 .0 2.21 1.0515 Si *u&p


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Para un periodo de diseo de !; aos

PSI = !>;

*7#uo de NC&ero Es+ru#+ura de Pai&en+o


Da+os

;0%

*(SI 1.5

r 17750

3.7!$05

So 0.45

-1.282

SN 2.123

;>;?; = ;>;?;

SN = 2>!23

*7#uo de os espesores de #ada #apa

Drena0e

0.38 1.00 7.00

0.14 0.;0 12.00

0.12 0.;0 15.00

2.123 6 5.7;2

sando !s>esores Hnimos&ar>eta 6 4.0 2.123 V 0.38Q4$0.

ase 6 .0 2.123 2.27"n/lisis !conmicoG &osto vs NS.

Se constre n cadro resmen en el cal se >resentan varios tanteos de es>esores de ca>a

con la finalidad de esco+er la alternativa mas econmica.

(rimera "lternativa Se+nda "lternativa Eercera "lternativa

*apa *os+o (SJ>) *os+o (SJ>) *os+o (S

&ar>eta 4 740 13.5 24;7.5 4 740

ase 330 330 8 440

Sb ase 32.5 1300 0.0 0 30.0 1200

To+a = 23" To+a = 2K2K To+a = 23K"

&arta "lternativa Winta "lternativa SeXta "lternativa


&ar>eta 1110 7 12;5 7 12;5

ase 8 440 10 550 12 0

Sb ase 23.0 ;20 17.5 700 15.0 00

To+a = 2" To+a = 2;; To+a = 2;;;

U18

F



&ar>eta a16 D

16

ase a26 m

26 D

26

Sb ase a36 m

36 D

36

Espesor(puB)

Espesor(puB)

Espesor(puB)

Espesor(puB)

Espesor(puB)

Espesor(puB)


se da valores a$

1#$

2#$

3 hasta que

se cupla la!gualdad


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Para un periodo de diseo de 2" aos

PSI = !>;

*7#uo de NC&ero Es+ru#+ura de Pai&en+o


Da+os

;0%

*(SI 1.5

r 17750

5.30!$05

So 0.45

-1.282

SN 2.2

;>2 = ;>2

SN = 2>2?

*7#uo de os espesores de #ada #apa

Drena0e

0.38 1.00 4.00

0.14 0.;0 .00

0.12 0.;0 3.00

2.21 6 .14

sando !s>esores Hnimos

&ar>eta 6 4.0 2.123 V 0.38Q4$0.ase 6 .0 2.123 2.27

"n/lisis !conmicoG &osto vs NS.

Se constre n cadro resmen en el cal se >resentan varios tanteos de es>esores de ca>a

con la finalidad de esco+er la alternativa mas econmica.

(rimera "lternativa Se+nda "lternativa Eercera "lternativa


&ar>eta 4 740 14 25;0 1110

ase 330 330 10 550Sb ase 3.0 1440 0.0 0 24.0 ;0

To+a = 2;!" To+a = 292" To+a = 2?2"

&arta "lternativa Winta "lternativa SeXta "lternativa


&ar>eta 5 ;25 8 1480 1110ase 12 0 12 0 14 770Sb ase 25.5 1020 14.5 580 1;.5 780

To+a = 2?"; To+a = 22" To+a = 2??"

U18

F



&ar>eta a16 D

16

ase a26 m

26 D

26

Sb ase a36 m

36 D

36

Espesor(puB)

Espesor(puB)

Espesor(puB)

Espesor(puB)

Espesor(puB)

Espesor(puB)


se da valores a$

1#$

2#$

3 hasta que

se cupla la!gualdad


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CUADRO RESUMEN DE LAS ALTERNATIVAS MAS ECONÓMICAS PAVIMENTO FL,DiseAos C>timos )todo "as:to

*apaPeriodos de Diseo

!" Aos !; Aos 2" Aos&ar>eta 3.5Y 4.0Y 4.0Y

ase .0Y .0Y .0YSb ase 30.5Y 32.5Y 3.0Y

!n el cadro anterior se mestran los es>esores de diseAo del pav!ento (e)!'le >ara losde diseAo es im>ortante mensionar e en el an/lisis com>arativo con res>ecto al diseAo siem>re econmico el de es>esores mHnimos >ara base car>eta n +ran es>esor de sb base esto debi

base no es m eXi+ente en canto a los materiales ss >ro>iedades e lo conforman como s &

!s im>ortante mensionar e en el diseAo del >avimento se observa e la Sb ase >osee n +radebido a e el tr/fico de diseAo !S"# es bastante elevado >or otro lado el & del terreno de

rasante es m ba'o como consecencia el dlo deesiliencia de la sb base tiene n valor blo cal trae como consecencia e >ara >oder cm>lir con el NRmero !strtral ,NS e se reel >avimento so>orte el !S"# de diseAo se necesitan +randes es>esores de las ca>as e conform

>avimento.

!n la eleccin de la alternativa de diseAo mas adecada no siem>re reslta ser la me'or la mas ece >ara :acer n an/lisis mas com>leto se necesita tener en centa todos los >arametros e inteen el diseAo sino tambien en el >roceso constrctivo del >avimento es >or esta ra@on e se tomoo>timo al e reslto el mas economico desde el >nto de vista solo de materiales mantenimiencenta con mas datos >ara :acer n analisis mas com>leto. #o cal iere decir e tambien es imen centa los demas diseAos de es>esores del >avimento ane teoricamente no sean los mas ece >odrian ser modificados al intervenir otros >arametros tales comoG clima dis>onibilidad de m

tecnolo+ia adecada etc.


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ar

a 2" aos

ESA

1.;;!$05

0.00!$00

3.31!$05

0.00!$00

;>3"E@";

=(1+r ) y−1

r


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>ara n & 100% >ara n & 40%

sante


19/48

adtes

"arpeta a1#$

1

0+

Log [ Δ PSI 4 .2−1 . 5 ]0 . 4 0+

1094

( SN +1)5 . 19+2 . 3 2∗ LogM R−8 . 0 7


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.;Q

No *u&pe


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.;QNo *u&pe


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IBLE

>eriodosase la sbde diseAo.

>esor estoacin ,sb

,5850 >si >ara e

ica aen no soloo el diseAo

a e no setante tener

icos aiales


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27/48


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29/48


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&"#&#C D!# E"I&C D! DIS!ZC !"# &CN !# !ECDC D!# INSEIEEC D!# "S"#EC

Easas de crecimiento del tr/fico ,%ses 3&amiones 3(eriodo de diseAo 20 aAos r G Easa de &re

G (eriodo de

E0e Tande&

IMD

E0e Tande&1 ! 1 2 1 3 1 ! 1 2 1 ! 1 2 1 3 1 ! 1 2

Peso (+n) Peso Peso Peso Peso Peso Peso a#+or de E,uiaen#ia de *arBa2 7.0 11.0 ; 0.580 1.1103 7.0 1.0&2 7.0 11.0 15 0.580 1.110&3 7.0 18.0&4 0.0E2S2 2S2 0.0E2S2 2S3 0.0E3S2 3S2 0.0E3S3 3S3 0.0&2-2 2E2 0.0

&3-2 3E2 0.0&3-3 3E3 0.0

Tipo deVe/i#uo

E0e Si&peDean+ero

E0e Si&pePos+erior E0e

Tride&E0e Si&peDean+ero

E0e Si&pePos+erior E0

Trid

a#+or *a&ionG !s el nmero de a>licaciones eivalentes a na car+a >or e'e sim>le de80 n ,18000 lb en na >asada de n ve:iclo dadoa#+or de E,uiaen#ia de *arBaG !s el nmero de a>licaciones eivalentes a na car+a

>or e'e sim>le de 80 n ,18000 lb en na >asada de n e'e dado.Nu&ero de Ve/i#uosG !s el nmero total de ve:iclos considerados

(G ) (Y )=


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ar

(G)("KE@"

(G ) (Y )=(1+r ) y−1

r


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DISEÑO DE PAVIMENTO E4I5E MLTODO DE INSTIT:O DE ASATO

*7#uo para un periodo de diseo de !" aos

Datos:

Para&e+ros psi MPa &CSEC S=.

5850.00 40.33&ar>eta "sf/lticaase 9ranlar

!S"# 1.08!$04 Sb ase 9ranlar

"S! 9ranlar

Ta'a N6VI-3 Espesor &ini&o so're una 'ase Branuar

*ondi#i$n de Tr78i#o

Fonas de >areo caminos rrales de ba'o volmen 75mm,3Y

Erafico mediano de camiones 100mm,4YErafico alto de camiones 125mm,5Y o m/s

*7#uo para un periodo de diseo de !" aos

"lternativa &arta de DiseAo

I "-17 1;.0 13.0 .0 2735.0

II "-18 24.0 12.0 12.0 2880.0

*7#uo para un periodo de diseo de !; aos

!S"# 6 8.72!$0


I "-17 20.5 14.5 .0 3012.5

II "-18 25.5 13.5 12.0 3157.5

*7#uo para un periodo de diseo de 2" aos

!S"# 6 1.3!$07


I "-17 21.5 15.5 .0 31;7.5

II "-18 2.5 14.5 12.0 3342.5

CUADRO RESUMEN DE LAS ALTERNATIVAS MAS ECONÓMICAS PAVIMENTO FLEXIBLE

,DiseAos C>timos )todo del Institto del "sfalto

*apaPeriodos de Diseo

!" Aos !; Aos 2" Aos&ar>eta 13.0Y 14.5Y 15.5Y

9 l 0Y 0Y 0Y

dlo de esilienciade la Sb asante

Tr78i#oEA

Espesor &%ni&ode * As8a+i#o

104 o menos

!ntre 104 10

10 a mas

!s>esor Eotal,>l+

!s>esor de&T "sfT ,>l+

!s>esor base+ranlar ,>l+

&osto Eotal,S=.

!s>esor Eotal,>l+



&osto Eotal,S=.

!s>esor Eotal,>l+



&osto Eotal,S=.


34/48

185 >or m255

40


35/48


36/48

80 0.125 3.5 .0 31.0;0 0.135 3.5 .0 30.5100 0.140 3.5 .0 30.5

& ,%de la ase 9ranlar

Nmero!strctralde la ase

!s>esor de&ar>eta,>l+

!s>esor base +ranlar

,>l+

!s>esor sb base +ranlar

,>l+

Segnda Modificaci!n: Variamos el !" de la base manteniendo constantes las propiedades de las dem#s capas, conobservar la influencia que tiene la variacion de este par#metro

75 80 85 ;0 ;5 100 105

0.120

0.130

0.140

0.150

Varia#i$n de NS de a 5ase en 8un#ion de su *5R

& de ase 9ranlar ,%

N S 4 a s e 9 r a n 0 l a r

#a variacion de este >ar/metro mestra e tan sensible reslta tener n & menor al 100% >ara la ase 9ranlar sel +rafico e a menor & el nRmero estrctral dismine disminendo de este modo el a>orte estrctral de la se reiere de maor es>esor de esta ca>a >ara lo+rar el a>orte estrctral reerido o en todo caso se reerir/ de n

la car>eta asf/ltica de la sb base +ranlar

"l i+al e en los casos anterioresmHnimos >ara car>eta base +ranlel es>esor de la sb base +ranlar el a>orte estrctral de la base se redmas ca>as.


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Eenemos los datos con los cales se >rocedio al diseAo de los es>esores del >avimentocon los cales se obtvieron los si+ienets es>esores >ara n >eriodo de diseAo de 10 aAos

dlo de esiliencia 5850 >si& sb rasante 3.; %

NRmero !strctral ,NS 5.34

!s>esores de DiseAo

&ar>eta 3.5Yase YSb ase 30.5Y

& ,% NS3.; 5850 5.34 ;000 4.18 115;1 4.20

10 13401 3.;812 15087 3.8015 17441 3.58

& ,% NS &ar>eta ase Sb ase

3.; 5850 5.34 3.5 .0 30.5 ;000 4.1 3.5 .0 23.58 115;1 4.20 3.5 .0 1;.5

10 13401 3.;8 3.5 .0 17.512 15087 3.80 3.5 .0 1.015 17441 3.58 3.5 .0 14.0

Tercera Modificaci!n: $hora procedemos a la modificación del !" de la sub rasante % por ende se modificar# el mresiliencia de la sub rasante, debido a que este es un par#metro que modifica el n&mero estructural.

5000 8000 11000 14000 17000 20000

3.50

4.00

4.50

5.00

5.50

Varia#i$n de( NS de( PaEi&en+o #on Respe#+o a( Mr de (a

r de la sb asante

N S d e l ( a v i m e n t o

20.0

25.0

30.0

35.0Varia#i$n de Espesores de *apa #on Respe#+o a Mr de a Su' Rasan+e

r65850

r6;000

r6115;1

r613401

d e & a > a , ( 0 l + . !n el +r/fico se >ede observar la variacion

a e se me'ora el estado de la sb rasante+ranlar no sfren modificacion en s es>escon es>esores minimos.


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5000 7000 ;000 11000 13000

0.0

5.0

10.0

15.0

r615087

r617441

r de Sb asante

! s > e s o r e s

"l me'orar el & de la sb rasante :aceca>as dismina >or ende se reiera decon el NS reerido >ara so>ortar el trafico


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a

luencia que

pe+a

ltico el cal trae como

debido a e se estaro lado como la car>etae +eranlar ocrre lo

de sb base +ranlarcosto de la misma ocrrira

!ste cadro se :ace con la finalidad

de encotrar la relacion e tiene eles>esor de la sb base debido alcambio en el modlo de elasticidaddel asfalto debido a e se estatraba'ando con es>esores mHnimoses e estos no sfren modificacionen s es>esor.


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el fin de

>ede notar enase >or lo tantomaor es>esor de

se est/ traba'ando con es>esoresr es >or eso e solo se modificaa e debido a la dismincin eniere de mas es>esores de las


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dulo de

u' Rasan+e

e sfre la sb base +ranlar debidon este caso la car>eta la baseor debido a e se esta traba'ando


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&osto Inicial

(av. leXible (av. H+ido (av. leXible (av. H+ido (av. leXible (av. H+ido21;8 3;50 42000 4800 441;8 8750

81;8 135501281;8 183501701;8 231502121;8 27;502541;8 32750

2;1;8 375503381;8 423503801;8 471504221;8 51;50

&osto Inicial

(av. leXible (av. H+ido (av. leXible (av. H+ido (av. leXible (av. H+ido21;8 3;50 42000 4800 21;8 8750

21;8 480048004800480048004800480048004800

&osto antenimiento"nal=m

&osto Inicialm/s antenimiento

&osto antenimiento"nal=m

&osto Inicialm/s antenimiento

0 2 4 8 10 12

0

1000

2000

3000

4000

5000

000

7000

8000

;000

10000ssss

&olmn !

s

s

s

s

s

s


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"Aos

12345

78;10

"Aos

1234578;10

1280

230400

>l+0.1524 m

7.21.0;728

0 2 4 80

100000

200000

300000

400000

500000 ssss

s s s s s s


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230.45.1


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10 12

&olmn!


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calculo final del diseÑo de pav. rigido psj. keros.xls

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