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DISEÑO MEZCLA ASFÁLTICA ASFALTO CAUCHO TECNOLOGÍA GAP GRADE 1

DISEÑO DE MEZCLA ASFÁLTICA CON ASFALTO CAUCHO TECNOLOGÍA GAP GRADED PARA LA CIUDAD DE BOGOTÁ

ARMANDO RAMÍREZ VILLAMIZAR INGRYD LORENA LADINO RUBIO JUAN PABLO ROSAS RAMÍREZ

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA

ESPECIALIZACIÓN EN INGENIERÍA DE PAVIMENTOS BOGOTÁ D.C.

2014


DISEÑO DE MEZCLA ASFÁLTICA CON ASFALTO CAUCHO TECNOLOGÍA GAP GRADED PARA LA CIUDAD DE BOGOTÁ

ARMANDO RAMÍREZ VILLAMIZAR INGRYD LORENA LADINO RUBIO JUAN PABLO ROSAS RAMÍREZ

Trabajo de grado para optar al título de Especialista en Ingeniería de Pavimentos

Director JUAN CARLOS RUGE CÁRDENAS

Ingeniero Civil

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA

ESPECIALIZACIÓN EN INGENIERÍA DE PAVIMENTOS BOGOTÁ D.C.

2014


Nota de aceptación ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________

______________________________________ Director de Investigación

Ing. Juan Carlos Ruge Cárdenas

______________________________________ Asesor Métodológico

Ing. Juan Carlos Ruge Cárdenas

______________________________________ Jurado Bogotá D.C., diciembre de 2014


CONTENIDO

pág. 1. INTRODUCCIÓN 12 2. OBJETIVOS 14

2.1 Objetivo General 14 2.2 Objetivos Específicos 14

3. MARCO TEÓRICO MEZCLAS ASFÁLTICAS CON ASFALTO-CAUCHO 15

3.1 Métodos de utilización 16 3.2 Proceso por vía seca 16 3.3 Proceso por vía húmeda 16

4. INSTRUCTIVO PARA EL DISEÑO DE LA MEZCLA EN LABORATORIO Y PRODUCCIÓN DE PARA TRAMO DE PRUEBA EN LA CIUDAD DE BOGOTÁ 18

4.1 Descripción 18 4.2 Agregados pétreos y llenante mineral 18 4.3 Material bituminoso 19 4.4 Equipo 20

4.4.1 Equipo para la elaboración del asfalto modificado con caucho de llanta amc 21

4.4.2 Planta mezcladora 21 4.4.2.1 Requisitos para todas las plantas 21 4.4.2.2 Equipo para la extensión de la mezcla 21 4.4.2.3 Equipo de compactación 22

4.5 EJECUCION DE LOS TRABAJOS 23 4.5.1 Diseño de la mezcla y obtención de la fórmula de trabajo 23 4.5.2 Fabricación de la mezcla asfáltica 25 4.5.3 Transporte de la mezcla 26 4.5.4 Compactación de la mezcla 26

5. DISEÑO DE MEZCLA ASFÁLTICA MEDIANTE DETERMINACION DE LA RESISTENCIA A LA DEFORMACION PLÁSTICA Y PARAMETROS MARSHALL PARA LA MEZCLA GAP-GRADED TIPO GG-1 PREPARADA CON ASFALTO MODIFICADO CON CAUCHO DE LLANTA AMC-TIPO III DE MPI LTDA Y MATERIALES PETREOS DE LA PLANTA CENTRASA 28

5.1 Objetivo 28 5.2 Método de diseño para formula de trabajo 28 5.3 Granulometría 30 5.4 Análisis granulométrico de agregados 31 5.5 Pesos específicos de los materiales granulares 32


5.6 Caracterización del asfalto-caucho 33 5.7 Determinación de la fórmula de trabajo 34

5.7.1 Ensayos Marshall para la mezcla GAP GRADED GG-1 34 5.7.1.1 Determinación del valor máximo de porcentaje de asfalto 35

5.7.2 Resultados de deformación plástica 35 5.7.2.1 Pendiente media de ahuellamiento (WTS air) 36 5.7.2.2 Profundidad de ahuellamiento media proporcional (PRD air) 38 5.7.2.3 Profundidades de ahuellamiento (RDair) 39 5.7.2.4 Velocidad de Deformación Media 39

5.8 Recomendaciones 41 6. INFORME DE DISEÑO DE PAVIMENTOS – TRAMOS DE

REHABILITACIÓN CALLE 17 ENTRE CARRERA 113 A Y CARRERA 115. 43

6.1 Alcance del proyecto y localización 43 6.2 Clima 44 6.3 Geología específica del proyecto 44 6.4 Descripción del proyecto 45 6.5 Información preliminar 46

6.5.1 Auscultación 46 6.5.2 Sondeos 46 6.5.3 Deflexiones 46 6.5.4 Resultados del diagnóstico 47

6.6 Clasificación definitiva del segmento 48 6.6.1 Preclasificación estructural 48

6.7 Caracterización geotécnica 49 6.7.1 CIV 9001454-2 49 6.7.2 CIV 9001402-2 51 6.7.3 CIV 9001358-2 52

6.8 Variable tránsito 53 6.8.1 Análisis de resultados TPD - Calle 17 entre av. centenaria y kr 115 54

6.9 Diseño de estructura de pavimento 56 6.9.1 Diseño método INVIAS con medios y altos volúmenes de tránsito 56 6.9.2 Método ASSHTO-93 58 6.9.3 Diseño pavimentos método de LA SHELL 61 6.9.4 Diseño pavimentos método del Instituto del asfalto 64 6.9.5 Resumen estructuras de diseño 66 6.9.6 Elección estructura de diseño 66 6.9.7 Diseño estructura de pavimento con mezcla asfalto-caucho (gap-

grade) 67 6.9.7.1 Alternativa asfalto-caucho con mezcla densa en caliente y mezcla

semidensa-método CALTRAN 68


6.9.7.2 Alternativa mezcla asfáltica plena con asfalto-caucho 69 6.9.7.3 Alternativa mezcla asfáltica con mezcla semidensa y mezcla

asfalto-caucho, con módulo equivalente 71 7. CONCLUSIONES 73 REFERENCIAS 76


LISTA DE TABLAS

pág. Tabla 1. Franjas granulométricas para mezclas asfálticas en caliente tipo

GAP GRADED 19 Tabla 2. Especificación ASTM D-6114-97 20 Tabla 3. Parámetros Marshall de la mezcla asfáltica en caliente Tipo Gap

Graded con asfalto A.M.C. 24 Tabla 4. Criterios de diseño de la mezcla asfáltica en caliente Tipo Gap

Graded con asfalto A.M.C. 25 Tabla 5. Resumen de ensayos a los materiales pétreos 30 Tabla 6. Granulometría de los Agregados Individuales 31 Tabla 7. Reporte de Calidad Asfalto Modificado Con Caucho de Llanta Enero

12 - 2011. 33 Tabla 8. Reporte de Calidad Asfalto Modificado Con Caucho de Llanta Marzo

12 – 2011 34 Tabla 9. Primera Aproximación a la fórmula de trabajo 35 Tabla 10. Características de Control de Diseño Marshall, Mezcla Asfáltica GG-

1 al 7,3% de Asfalto 35 Tabla 11. Condiciones de realización del diseño de resistencia a la

deformación plástica (Ahuellamiento). 36 Tabla 12. Pendiente media de ahuellamiento 37 Tabla 13. Resultados del Ensayo de Deformación Plástica 40 Tabla 14. Fórmula de Trabajo Final 41 Tabla 15. Segmentos para rehabilitación - calle 17 entre carrera 113 a y

carrera 115 43 Tabla 16. Preclasificación por estado superficial – segmentos sobre calle 17

entre carrera 113 a y carrera 115 46 Tabla 17. resultados sondeos – segmentos ubicados sobre la calle 17 entre

carrera 113 a y carrera 115. 46 Tabla 18. Resultados de Retro cálculo – segmentos ubicados sobre la calle 17

entre carrera 113 a y carrera 115 47 Tabla 19. Preclasificación por Índice estructural 48 Tabla 20. Condición del pavimento segmentos localizados sobre la calle 17

entre carrera 113 a y carrera 115. 49 Tabla 21. Número de apiques– calle 17 entre carrera 113 a y carrera 115. 49 Tabla 22. Propiedades material granular 50 Tabla 23. Propiedades Subrasante 50


Tabla 24. Propiedades material granular 51 Tabla 25. Propiedades Subrasante 51 Tabla 26. Propiedades Material Granular 52 Tabla 27. Propiedades Subrasante 53 Tabla 28. TPD Segmentos sobre La CL 17 entre Av.Centenario y KR 115 54 Tabla 29. Tasas de crecimiento proyectadas 55 Tabla 30. Número de ejes equivalentes - Segmentos localizados sobre la Calle

17 entre Carrera 113 A y Carrera 115 55 Tabla 31. Estructura final propuesta método INVIAS 58 Tabla 32. Estructura: partimos de estructura INVIAS 58 Tabla 33. Cálculo método ASSHTO-93 59 Tabla 34. Estructura final método ASSHTO-93 61 Tabla 35. Cálculo método SHELL 62 Tabla 36. Estructura final método SHELL 63 Tabla 37. Cálculo método instituto del asfalto 64 Tabla 38. Estructura final método instituto del asfalto 66 Tabla 39. Resumen estructuras de diseño 66 Tabla 40. Estructura de diseño final 67 Tabla 41. Alternativa diseño asfalto-caucho con mezcla densa en caliente y

mezcla semidensa con equivalencia método CALTRAN 68 Tabla 42. Estructura asfalto-caucho con mezcla densa en caliente y mezcla

semidensa con equivalencia método CALTRAN 69 Tabla 43. Cálculo alternativa mezcla asfáltica plena con asfalto-caucho 70 Tabla 44. Estructura alternativa mezcla asfaltica plena con asfalto-caucho 70 Tabla 45. Cálculo alternativa mezcla asfáltica con mezcla semidensa y mezcla

asfalto-caucho, con módulo equivalente 71 Tabla 46. Estructura mezcla asfáltica con mezcla semidensa y mezcla asfalto-

caucho, con módulo equivalente 72 Tabla 47. Estructura final propuesta 74 Tabla 48. Estructura recomendada con la alternativa con asfalto-caucho 74


LISTA DE FIGURAS

pág. Figura 1. Descripción del proceso por vía húmeda 17 Figura 2. Análisis granulométrico de pétreo 31 Figura 3. Curva Granulométrica del material pétreo 32 Figura 4. Resultados de los ensayos realizados para el cálculo del peso

específico de los materiales 32 Figura 5. Variación de la pendiente media de ahuellamiento con respecto al

porcentaje de asfalto-caucho utilizado (7,0%, 7.5%, 8,0%) 38 Figura 6. Variación de la Velocidad de Deformación con respecto al

porcentaje de asfalto- caucho utilizado (7,0%, 7.5%, 8,0%) 40

Figura 7. Corte Transversal – Calle 17 entre Carrera 113 A y Carrera 115. 44 Figura 8. Geología – calle 17 entre carrera 113 a y carrera 115. 45


LISTA DE ANEXOS

pág. Anexo A. Diseño MARSHALL 77 Anexo B. Rice para diseño MARSHALL 78 Anexo C. Ensayo de Resistencia 31 de enero de 2011 79 Anexo D. Ensayo de Resistencia 19 de enero de 2011 80 Anexo E. Ensayo de Resistencia 19 de enero de 2011 81 Anexo F. Localización proyecto 82 Anexo G. Cálculo del tránsito 83 Anexo H. Cálculo módulo de resiliencia método SHELL 84 Anexo I. Cálculo módulo de resiliencia instituto del asfalto 85 Anexo J. Cálculo módulo resiliente materiales granulares 86 Anexo K. Tabla Equivalencia asfalto caucho según Caltran (Dpto Transporte

de California) 87 Anexo L. Ensayo módulo dinámico 89


1. INTRODUCCIÓN

En el mundo moderno un grave problema medioambiental es el desecho de los

neumáticos. Las principales dificultades generadas por este residuo, tienen que ver con

su disposición final, dado que la mayoría de los neumáticos fuera de uso, se

encuentran dispuestos en sitios que no cumplen ningún tipo de reglamentación para su

disposición, ocupando gran espacio y por ser considerados desechos sólidos deben ser

enterrados, almacenados y en el peor de los casos destruidos por incineración. La

acumulación de neumáticos incrementa la posibilidad de incendios y la posible

emanación de gases tóxicos.

La solución a este problema que se plantea con los neumáticos fuera de uso,

pasa por la búsqueda de vías capaces de valorizar adecuadamente este residuo bajo

condiciones económicas aceptables y en cantidades suficientes como para hacer frente

al elevado incremento de cargas por transito que se generan anualmente sobre los

pavimentos.

El caucho granulado reciclado de neumáticos se obtiene a través de la trituración

de éstos y la separación de los componentes que lo constituyen, principalmente el

acero y las fibras. A través de dicho proceso, se obtiene migas de caucho con

determinadas granulometrías para distintas aplicaciones.

En la actualidad, las plantas recicladoras de neumáticos y procesadoras del

caucho, se encuentra en etapas iniciales de desarrollo, son muy escasas, lo cual

implica que desde un punto de vista económico los precios para obtener el caucho

sean altos, pues son muy pocos los proveedores de este insumo que garanticen

cantidades satisfactorias para la producción de mezcla con asfalto caucho.

Las mezclas asfálticas utilizadas en pavimentos, pueden incorporar una parte

importante del caucho contenido en los neumáticos desechados. La adición de caucho

proveniente de neumáticos a las mezclas asfálticas es una forma de reciclar tales

desechos y mejorar las propiedades del pavimento. Las mezclas asfálticas modificadas

con caucho permiten obtener un pavimento con mejores respuestas a los cambios

térmicos, así como también aumentan la resistencia a la fisuración por fatiga y al

envejecimiento, incrementando la vida útil del pavimento y disminuyendo los costos de


mantenimiento. Por otro lado ayuda a la preservación del medio ambiente al reciclar los

neumáticos.

El presente trabajo se enmarca dentro de una iniciativa de investigación y

pretende realizar un diseño de pavimento mediante el efecto de la incorporación de

caucho de neumáticos desechados dentro de mezclas asfálticas en caliente, realizando

los correspondientes ensayos de laboratorio para comparar con un diseño de mezcla

asfáltica tradicional o convencional, determinando su ventaja a nivel de disminución de

espesores de capa asfáltica y por ende su correspondiente estructura de pavimento.


2. OBJETIVOS 2.1 Objetivo General

Diseño de pavimento flexible mediante el mejoramiento mecánico de la mezcla

asfáltica incorporando asfalto caucho como material granular fino, tecnología GAP

GRADE.

2.2 Objetivos Específicos

En este trabajo se valida el estado del arte de la modificación de mezclas

asfálticas mediante la incorporación de asfalto caucho como una nueva tecnología y

alternativa para la solución de problemas en las propiedades mecánicas del asfalto

convencional, ya que con el trascurrir del tiempo, estas propiedades disminuyen su vida

útil como consecuencia a la exposición de factores climáticos por altas temperaturas,

humedad y elevados niveles de tránsito, presentando problemas de deformación, fatiga

y otros.

Conocer las propiedades mecánicas, que sirven para aumentar el tiempo de vida

útil del pavimento y disminuir los costos por operaciones de mantenimiento,

demostrando que el uso de cemento asfáltico modificado con caucho reciclado es una

técnica de solución viable al problema de baja calidad en la infraestructura vial en la

ciudad de Bogotá D.C.


3. MARCO TEÓRICO MEZCLAS ASFÁLTICAS CON ASFALTO-CAUCHO

Los cementos asfálticos para pavimentación poseen a temperatura ambiente una

consistencia de sólido o semisólido, con propiedades termoplásticas, ya que su

consistencia varía con la temperatura. Así, a bajas temperaturas actúan como un sólido

frágil y quebradizo y a temperaturas elevadas como un líquido viscoso. Esta variación

puede ser más o menos pronunciada en función del tipo de asfalto y de su proceso

obtención (susceptibilidad térmica).

El principal objetivo al modificar asfaltos es lograr propiedades geológicas no

obtenidas en los asfaltos producidos con técnicas convencionales de refinación. Una

forma de modificarlos es mediante la incorporación de polímeros, entre ellos los

cauchos. Estos pueden ser especialmente fabricados o provenir de la recuperación de

piezas en desuso, como es el caso de los neumáticos de vehículos. Estos poseen

estructuras complejas y estables que se han venido utilizando desde hace años en

países como Alemania, Portugal y Estados Unidos, con procesos de pretratamiento y

molienda variados. Las formas de utilización dependen de la competitividad entre la

técnica de reciclado y la prestación final. Algunos estudios iniciales en la década de los

cincuenta involucraron la adición de caucho natural con el objeto de aprovechar su

flexibilidad y lograr una superficie del pavimento eficiente y duradero, pero sólo hasta la

década de los sesenta se encontró una formulación satisfactoria al realizar estudios

con caucho sintético.

Las principales materias primas utilizadas en la fabricación de llantas son cauchos

naturales o látex, y sintéticos como el SBS y SBR, acero, textiles y aditivos, entre los

que se destacan el negro de humo, aceites, óxido de zinc activado con cadmio, dióxido

de titanio, sulfuro, sílica, resinas fenólicas y ácidos grasos.

La quema directa de las llantas desechadas provoca graves problemas

medioambientales, ya que produce emisiones de gases que contienen partículas

nocivas para el entorno. El almacenamiento provoca problemas de estabilidad por la

degradación química parcial que éstas sufren, ocupan un espacio considerable, e

imposibilitan la compactación de los vertederos. Las montañas de llantas forman

arrecifes donde la proliferación de roedores, insectos y otros animales dañinos


constituye un problema añadido. Algunas formas de tratamiento de las llantas usadas

son: termólisis, pirolisis, incineración, trituración criogénica, trituración mecánica, entre

otras.

3.1 Métodos de utilización

El caucho de llantas usadas puede ser incorporado en las mezclas asfálticas por

medio de dos métodos diferentes denominados proceso húmedo y proceso seco. En el

proceso húmedo, el caucho actúa modificando el ligante, mientras que en el proceso

seco el caucho es usado como una porción de agregado fino.

Una de las principales características que presenta el cemento asfáltico

modificado con GCR es el aumento en la viscosidad de la mezcla resultante,

haciéndola más flexible a bajas temperaturas y menos plástica a altas. Entre los

principales beneficios en los pavimentos están las mejoras a la deformación

permanente, a la fatiga, y la resistencia al fisuramiento a bajas temperaturas.

3.2 Proceso por vía seca

En el proceso por vía seca la cantidad requerida de ligante tiende a aumentar,

también se requiere un proceso especial para adicionar el GCR en planta, y un mayor

tiempo de compactación en obra; el proceso por vía húmeda requiere un equipo

adicional en planta para el mezclado y almacenamiento del asfalto-caucho, así como

cambio de bombas y tuberías, adicionalmente requiere mayor energía para calentar la

mezcla a mayores temperaturas con tiempos de reacción prolongados.

El GCR se obtiene por trituración mecánica o molienda de llantas desechadas, y

debe ser de contextura fina de tamaños menores a 6.3 mm (1/4”). Este posee valiosos

componentes que pueden contribuir al buen desempeño del asfalto como lo son el

negro de humo que es un antioxidante, las aminas, los aceites aromáticos, y los

elastómeros SBS y SBR.


3.3 Proceso por vía húmeda

El caso que vamos a estudiar en el presente trabajo, es el proceso por vía

húmeda, el cual se muestra esquemáticamente en la siguiente figura:

Figura 1. Descripción del proceso por vía húmeda.

En este proceso el GCR es mezclado con el ligante para producir una mezcla

asfalto-caucho, la cual es usada de la misma manera que un ligante modificado.

La proporción del GCR normalmente se encuentra entre el 14% y el 20%,

dependiendo del ligante, por peso del total de la mezcla asfalto-caucho. Cuando el

cemento asfáltico y GCR son mezclados, el GCR reacciona con el ligante hinchándose

y ablandándose por la absorción de aceites aromáticos, no siendo esta una reacción de

tipo química. El grado de modificación del ligante depende de muchos factores, entre

los cuales se encuentran el tamaño y textura del GCR, la proporción y tipo del cemento

asfáltico, el tiempo y temperatura de mezclado, el grado de agitación mecánica durante

la reacción El cemento asfáltico modificado con GCR mediante el proceso húmedo ha

sido usado ampliamente como ligante en la reparación de grietas y sello de juntas,

tratamientos superficiales, membranas retardantes de fisuras, y en la elaboración de

mezclas asfálticas en caliente de la mezcla.


4 INSTRUCTIVO PARA EL DISEÑO DE LA MEZCLA EN LABORATORIO Y PRODUCCIÓN DE PARA TRAMO DE PRUEBA EN LA CIUDAD DE BOGOTÁ

4.1 Descripción

Este Instructivo consiste en la elaboración, transporte, colocación y compactación,

de una o más capas de mezcla asfáltica en caliente de tipo GAP GRADED,

diferenciadas por su granulometría de aplicación, como se define más adelante.

4.2 Agregados pétreos y llenante mineral

Los agregados pétreos y el llenante mineral para la elaboración de las mezclas en

caliente cubiertas por este Instructivo deberán satisfacer los requisitos de calidad

impuestos para ellos en el numeral 400.2.1 del Artículo 400 de las especificaciones

INVIAS-07.

Los agregados pétreos no serán susceptibles de ningún tipo de meteorización o

alteración fisicoquímica apreciable bajo las condiciones más desfavorables que

presumiblemente se puedan dar en la zona de empleo. Tampoco podrán dar origen,

con el agua, a disoluciones que puedan causar daños a estructuras o a otras capas del

pavimento, o contaminar corrientes de agua.

Los agregados pétreos empleados para la mezcla asfáltica en caliente tipo GAP

GRADED deberán poseer una naturaleza tal, que al aplicársele una película del

material asfáltico por utilizar en el trabajo, ésta no se desprenda por la acción

combinada del agua y del tránsito.

El agregado fino deberá proceder en su totalidad de la trituración de piedra de

cantera o de grava natural, o parcialmente de fuentes naturales de arena. La

proporción de arena natural no podrá exceder del quince por ciento (15%) de la masa

total del agregado combinado.

La granulometría del agregado obtenido mediante la combinación de las distintas

fracciones, incluido el llenante mineral, deberá estar comprendida dentro de alguna de

las franjas fijadas en la Tabla 1.


Tabla 1. Franjas granulométricas para mezclas asfálticas en caliente tipo GAP

GRADED.

TAMIZ (mm/U.S. Standard)

25.0 19.0 12.5 9.5 4.75 2.36 0,600 0,300 0,07

5

1” 3/4” 1/2” 3/8” No. 4 No. 8No. 30

No.50No.200

TIPO DE MEZCLA

% PASA

GG-

1 100

90-

100

65-

85 50-70 30-45 16-28 6-16 4-12 2-6

GG-

2 100

90-

100 70-90 35-50 20-32 8-18 5-14 2-6

GAP GRADE

D (a) GG-

3 100

90-

100 50-65 28-40 18-22 6-16 3-7

(a) Este tipo de configuración granulométrica garantiza que el asfalto - caucho llene los

espacios dejados por los pétreos permitiendo que los vacíos con aire de la mezcla asfáltica

estén entre 3% y 5%, permitiendo tener un pavimento impermeable y con gran desempeño en

campo.

El tipo de mezcla asfáltica en caliente por emplear en función del tipo y espesor

compacto de la capa asfáltica, se definirá en los documentos del proyecto. Se pueden

seguir los criterios dados de acuerdo al estudio realizado por CALTRANS para

disminuir espesores al utilizar las mezclas asfálticas tipo GAP GRADED preparadas

con asfalto AMC teniendo en cuenta las equivalencias estructurales, que se muestran

en el capítulo de diseño de la mezcla asfáltica.

4.3 Material bituminoso

El material bituminoso para elaborar la mezcla en caliente tipo GAP GRADED con

asfalto modificado con caucho de llanta deberá cumplir con los requerimientos de la

especificación internacional ASTM D 6114-97 que se presenta en la Tabla 2.


Tabla 2. Especificación ASTM D-6114-97.

PROPIEDADES NORMA

TIPO I

Min. Max

TIPO II

Min. Max.

TIPO III

Min. Max.

Viscosidad. Cp. a 175ºC (347ºF)

Método A (ver

5.4)B.C. 1500 5000 1500 5000 1500 5000

Pen. 25ºC (77ºF) 100g, 5s:1/10mm

D5 25 75 25 75 50 100

Pen. 4ºC (39.2ºF) 200g, 60s:1/10mm

D5 10 --- 15 --- 25 ---

P. de Ablandamiento. ºC (ºF)

D36 57.2 (135)

--- 54.4 (130)

--- 51.7 (125)

---

Resiliencia %, 25ºC (77ºF)

D5329 25 --- 20 --- 10 ---

P. de Chispa: ºC (ºF) D93 232.2 (450)

--- 232.2 (450)

--- 232.2 (450)

---

TFOT% D1754 ----- ----- ----- ----- ----- -----

Penetración Ret. % (Después de

envejecida), 4ºC (39.2ºF) D5 75 --- 75 ------ 75 -----

4.4 Equipo

Al respecto, se aplica lo indicado en el numeral 400.3 del Artículo 400 de la

especificación INVIAS-07. En relación con el detalle del equipo necesario para la

ejecución de los trabajos, se tendrá en cuenta lo que se indica a continuación.


4.4.1 Equipo para la elaboración del asfalto modificado con caucho de llanta AMC

El asfalto modificado con grano de Caucho reciclado de llantas, se fabricara en

una planta adecuada para tal fin que permita la incorporación precisa del grano de

caucho al asfalto en contenidos comprendidos entre el 15% y 20%. La planta debe

contar con equipos que incorporen el grano de cucho al asfalto virgen en el porcentaje

elegido de forma automática de acuerdo con la fase de experimentación realizada a

nivel de laboratorio. Este equipo debe contar con un tanque de reacción adecuado con

calentamiento y agitación para mantener la mezcla asfalto caucho homogénea y a la

temperatura requerida para que se produzca una reacción adecuada. La planta debe

contar con un sistema de calentamiento independiente de las bombas, accesorios y

tuberías. Además de un intercambiador de calor que lleve el asfalto virgen hasta la

temperatura requerida para realizar la incorporación del caucho. Se deberá contar con

bomba capaz de realizar la recirculación e inyección del asfalto desde la planta asfalto

caucho a la planta de preparación de mezcla.

4.4.2 Planta mezcladora 4.4.2.1 Requisitos para todas las plantas

La mezcla de concreto asfáltico tipo GAP GRADED se fabricará en plantas

adecuadas de tipo discontinuo o de tambor secador-mezclador, capaces de manejar

simultáneamente en frío el número de agregados que exija la fórmula de trabajo

adoptada.

La planta estará dotada de un tambor secador que permita el secado correcto de

los agregados y su calentamiento a una temperatura de 175 ± 5ºC para la fabricación

de la mezcla con AMC.

El sistema de alimentación del ligante bituminoso deberá poder permitir la

inyección a la temperatura de 175 ± 5ºC, en contenidos de asfalto AMC superiores al

7,0%, de forma que se garantice una correcta dosificación y que no se sobrepasan las


temperaturas máximas admisibles de dicho producto. Todas las tuberías, bombas,

tanques, etc., deberán estar provistos de calefactores o aislamientos.

Se dispondrán termómetros, especialmente en la boca de salida al mezclador y en

la entrada del tanque de almacenamiento. El sistema de circulación deberá estar

provisto de dispositivos para tomar muestras y para comprobar la calibración del

dosificador.

El ligante asfáltico se distribuirá uniformemente en el mezclador, y las válvulas

que controlan su entrada no permitirán fugas ni goteos. El sistema dosificador del

ligante deberá disponer de dispositivos para su calibración a la temperatura y presión

de trabajo.

En el caso de las plantas de tambor secador –mezclador, el tambor deberá

calentar, cubrir y mezclar uniformemente los materiales, evitando cualquier

sobrecalentamiento que pueda afectar adversamente las características y el

comportamiento de la mezcla. El dispositivo medidor del asfalto deberá controlar

adecuadamente la rata de ligante que se incorpora a la mezcla y responder

instantáneamente a cualquier variación en la rata de alimentación de los agregados. La

difusión del asfalto deberá ser homogénea y de manera que no exista ningún riesgo de

contacto con la llama ni de someter al ligante a temperaturas inadecuadas.

Se deberá instalar un pirómetro en el extremo de descarga del mezclador, para

verificar la temperatura de la mezcla. La producción de la planta se deberá limitar a la

velocidad requerida para obtener una envuelta correcta de los agregados, cumpliendo

con los requisitos de temperatura del ligante.

4.4.2.2 Equipo para la extensión de la mezcla

La extensión y terminación de los concretos asfálticos producidos en planta se

harán con pavimentadoras autopropulsadas, de las mismas características que las

descritas en el numeral 440.3.5 del Artículo 440 de la especificación INVIAS-07.

Adicionalmente, deberán estar dotadas de un elemento calefactor para la ejecución de

la junta longitudinal.


4.4.2.3 Equipo de compactación

Se deberán utilizar compactadores autopropulsados de rodillos metálicos tipo

Tándem, vibratorios. El equipo de compactación será aprobado por el Interventor, a la

vista de los resultados obtenidos en la fase de experimentación. Como mínimo, se

deberán poner a disposición de los trabajos dos (2) compactadores vibratorio de

rodillos metálico tipo Tándem.

Todos los compactadores deberán ser autopropulsados y estar dotados de

inversores de marcha suaves; además, estarán dotados de dispositivos para la

limpieza de los rodillos durante la compactación y para mantenerlos húmedos en caso

necesario.

Los compactadores de rodillos metálicos no deberán presentar surcos ni

irregularidades. Los compactadores vibratorios dispondrán de dispositivos para eliminar

la vibración al invertir la marcha, siendo aconsejable que el dispositivo sea automático.

Las presiones lineales estáticas o dinámicas, y las presiones de contacto de los

diversos compactadores, serán las necesarias para conseguir la compacidad adecuada

y homogénea de la mezcla en todo su espesor, pero sin producir roturas del agregado

ni arrollamiento de la mezcla a las temperaturas de compactación.

Se permitirá el uso de otros equipos de tamaño y diseño adecuados para la labor

por realizar, para efectuar la compactación en lugares inaccesibles a los equipos

normales de compactación.

4.5 EJECUCIÓN DE LOS TRABAJOS 4.5.1 Diseño de la mezcla y obtención de la fórmula de trabajo

La mezcla asfáltica Tipo Gap Graded objeto del presente Instructivo se diseñará,

utilizando pruebas de desempeño como la prueba de resistencia al ahuellamiento. El

método Marshall, efectuando el ensayo de estabilidad y flujo en acuerdo con la norma

de ensayo INV E–748 y utilizando los procedimientos de cálculo establecidos en la

norma de ensayo INV E-799, se utilizaran para obtener una primera aproximación del


contenido de ligante sin que este sea el valor definitivo ni el adecuado para este tipo de

mezcla.

Para determinar los parámetros Marshall, se debe tener en cuenta las siguientes

variables:

• Temperaturas de Agregados y asfalto 175±5ºC.

• Temperatura de compactación de las probetas 135±2ºC.

Los parámetros Marshall a tener en cuenta son los siguientes:

Tabla 3. Parámetros Marshall de la mezcla asfáltica en caliente Tipo Gap Graded con

asfalto A.M.C.

ESTABILIDAD (Kg.-f)

DENSIDAD

(T/m3)

VAM1 (%)

VACIOS CON AIRE

(%)

FLUJO (mm)

Reportar Reportar Min 14 3 –5 Min 2

Determinado el porcentaje de asfalto siguiendo los criterios de la tabla 4 (mínimo

7% de asfalto) y que cumpla con el porcentaje mínimo de vacíos (3%), los parámetros

de VAM y flujo, se realizan las pruebas de Deformación plástica para determinar la

fórmula de trabajo, teniendo en cuenta que el valor hallado con el 3% de vacíos será el

valor máximo de asfalto.

1 VAM: Vacíos en agregados minerales


Tabla 4. Criterios de diseño de la mezcla asfáltica en caliente Tipo Gap Graded con

asfalto A.M.C.

MEZCLA TIPO GAP GRADED CARACTERÍSTICA

NORMA DE ENSAYO

MÍNIMO MÁXIMO

Contenido de Asfalto AMC (%) INV E-703 o INV

E-729 7,0% (a) 8,5%

Velocidad de deformación entre 105 y 120 min

EN–12697–22 15µm/min

Susceptibilidad al agua de Mezclas asfálticas Compactadas (T.S.R.)

INV E-725 80%

(a) De acuerdo con algunas investigaciones recientes con materiales de diferentes

partes de Colombia, el mínimo de asfalto puede ser inferior al 7% pero cercano a este

valor, cumpliendo con los parámetros Marshall descritos más adelante.

Para el control de la producción de la mezcla asfáltica Tipo Gap Graded se debe

realizar ensayos de granulometría, contenido de asfalto, estabilidad, flujo, vacíos con

aire, VAM y densidad máxima medida (Gmm) de acuerdo con el método INV E-735.

Además, se debe tomar mezcla asfáltica de planta para realizar el ensayo de

deformación mediante la pista de ensayo de laboratorio INV E-756-07 o EN-12697-22.

4.5.2 Fabricación de la mezcla asfáltica

Los agregados se calentarán a una temperatura de 175 ± 5ºC antes de su

mezcla con el asfalto. El secador se regulará de forma que la combustión sea

completa, indicada por la ausencia de humo negro en el escape de la chimenea.

La temperatura del material bituminoso en el instante de la mezcla deberá tener

175 ± 5ºC, siendo una temperatura conveniente para que se tenga un buen cubrimiento

de los agregados.


Todos los tamaños del agregado deberán estar uniformemente distribuidos en la

mezcla recién elaborada y sus partículas total y homogéneamente cubiertas de ligante.

La temperatura de la mezcla recién elaborada no excederá de la fijada durante la

definición de la fórmula de trabajo.

Se rechazarán todas las mezclas heterogéneas, carbonizadas o sobrecalentadas,

las mezclas con espuma, o las que presenten indicios de contaminación ó humedad.

En este último caso, se retirarán los agregados de las correspondientes tolvas en

caliente. También, se rechazarán aquellas mezclas en las que la envuelta no sea

perfecta.

4.5.3 Transporte de la mezcla

La mezcla se transportará a la obra en volquetas carpadas (Carpa de Lona), hasta

una hora del día en que las operaciones de extensión y compactación se puedan

realizar correctamente con luz solar.

Durante el transporte de la mezcla se deberán tomar las precauciones necesarias

para que al descargarla en la máquina pavimentadora, su temperatura no sea inferior a

150ºC.

4.5.4 Compactación de la mezcla

La compactación se realizará como resultado de la fase de experimentación.

Deberá comenzar, una vez extendida la mezcla, a la temperatura más alta posible con

que ella pueda soportar la carga a que se somete, sin que se produzcan agrietamientos

o desplazamientos indebidos. La temperatura mínima para realizar una adecuada

compactación es de 135ºC. Se deben tener equipos adecuados para realizar un control

de la densidad de la mezcla en la compactación de la mezcla asfáltica. La densidad de

la mezcla compactada debe estar entre el 93% y 94% del valor medido en el ensayo de

gravedad específica máxima teórica (Gmm).

Los elementos de compactación deberán estar siempre limpios y, si fuera preciso,

húmedos. No se permitirán, sin embargo, excesos de agua. La compactación se


deberá realizar de manera continua durante la jornada de trabajo y se complementará

con el trabajo manual mínimo necesario para la corrección de todas las irregularidades

que se puedan presentar.

La compactación se continuará mientras la mezcla se encuentre en condiciones

de ser compactada hasta alcanzar los niveles de densidad requeridos. Se deberá

verificar la temperatura de la mezcla al inicio y al final del proceso de compactación.

El anterior documento es un instructivo general para la fabricación, transporte y

colocación de mezclas asfálticas en caliente Tipo GAP GRADED con asfalto

modificado con Caucho de llanta AMC.


5 DISEÑO DE MEZCLA ASFÁLTICA MEDIANTE DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA DEFORMACIÓN PLÁSTICA Y PARÁMETROS

MARSHALL PARA LA MEZCLA GAP-GRADED TIPO GG-1 PREPARADA CON ASFALTO MODIFICADO CON CAUCHO DE LLANTA AMC-TIPO III DE

MPI LTDA Y MATERIALES PÉTREOS DE LA PLANTA CENTRASA 5.1 Objetivos

• Encontrar los Parámetros Marshall de la mezcla asfáltica GAP GRADED tipo

GG-1, para así hallar la primera aproximación a la fórmula de Trabajo definitiva

en mezclas asfálticas preparadas con asfalto modificado con grano reciclado de

caucho de llanta.

• Determinar el contenido de asfalto óptimo en una mezcla Gap Graded de

gradación GG-1, mediante la realización del ensayo de resistencia a la

deformación plástica, la cual se halla al someter las probetas al paso alternativo

de una rueda a determinadas condiciones de carga y temperatura.

• 1.2. Hallar la velocidad de deformación media, la pendiente media de

ahuellamiento, la profundidad de ahuellamiento media proporcional, la

profundidad de ahuellamiento y la velocidad de deformación media para mínimo

dos (2) especímenes de ensayo.

5.2 Método de diseño para formula de trabajo

El equipo de deformación plástica se ajusta a la norma Europea BS EN 12697-

22:2003, procedimiento B (al aire), el cual es aceptado por el artículo 450-07 de la

norma INVIAS-07.Esta norma describe el procedimiento que se debe seguir para

determinar la resistencia a la deformación plástica de una mezcla asfáltica a diferentes

porcentajes de asfalto-caucho, trátese de mezclas preparadas en el laboratorio o de

testigos procedentes de pavimentos.

El diseño consiste en someter una probeta, independientemente del tipo de

mezcla y el tipo de asfalto utilizado, al paso alternativo de una rueda en condiciones


determinadas de presión y temperatura, midiéndose periódicamente la profundidad de

la deformación producida. Este procedimiento es aplicable principalmente a las

mezclas asfálticas producidas en caliente y destinadas a trabajar en condiciones

severas de tránsito y clima.

A continuación se mencionan las condiciones de realización del diseño de

resistencia a la deformación de la mezcla asfáltica elaborada con Asfalto Modificado

con Caucho de Llanta

Tipo III de MPI Ltda. y una mezcla de 20% de Gravilla 11/16 de Proacol, 30% de

Gravilla

Triturada ¾ de C.S.S y 50% Arena Triturada Casa Motor.

La prueba de deformación plástica se realiza con un equipo Británico que consta

de una cabina con control de temperatura para mantener una temperatura constante de

60 + 1 ºC.

Otras características del equipo son:

Marca: Cooper

Carga Ejercida sobre la Probeta: 700 Newton

Frecuencia: 26,5 ciclos/minuto

Número de Pistas: Dos (2)

Ancho de Llanta: 5 cm

Tamaño del Molde: 30 cm x 30 cm x 5 cm

Distancia del Empotramiento a la Llanta 30,5 cm

Distancia del Empotramiento a la Pesa 84,3 cm

Masa de la Pesa: 16,664 Kg

A continuación se presenta un resumen de los ensayos realizados:


Tabla 5. Resumen de ensayos a los materiales pétreos.

5.3 Granulometría

En la figura 2 se muestra la gráfica de la granulometría de la mezcla de materiales

pétreos recibidos y el comportamiento respecto a los requerimientos de la

especificación particular de la gradación GAP-GRADED GG-1 dada para asfaltos

modificados con caucho de llanta. Los porcentajes de cada material combinados para

obtener el material mezclado que cumpla con la especificación son los siguientes:

Arena Triturada Casa Motor: 50%

Gravilla Triturada ¾ de C.S.S: 30%

Gravilla 11/16 de Proacol: 20 %


Tabla 6. Granulometría de los Agregados Individuales.

5.4 Análisis granulométrico de agregados Figura 2. Análisis granulométrico de pétreo.


Figura 3. Curva Granulométrica del material pétreo.

5.5 Pesos específicos de los materiales granulares

A continuación se presentan los resultados de los ensayos realizados para el

cálculo del peso específico de los materiales.

Figura 4. Resultados de los ensayos realizados para el cálculo del peso específico de

los materiales.

G. E. AGREGADOS: 2,505


5.6 Caracterización del asfalto-caucho

Los valores de las propiedades fisicoquímicas del asfalto modificado con caucho,

AMC-Tipo III elaborado en el laboratorio de pavimentos de MPI Ltda., para las

evaluaciones Marshall y deformación Plástica son los siguientes:

Tabla 7. Reporte de Calidad Asfalto Modificado Con Caucho de Llanta Enero 12 -

2011.


Tabla 8. Reporte de Calidad Asfalto Modificado Con Caucho de Llanta Marzo 12 –

2011.

5.7 Determinación de la fórmula de trabajo

Para determinar la fórmula de trabajo se combinan dos técnicas, una consiste en

determinar parámetros Marshall de la mezcla asfáltica para una primera aproximación

al óptimo de asfalto y la otra determinar la deformación Plástica para definir la fórmula

de trabajo definitiva.

5.7.1 Ensayos Marshall para la mezcla GAP GRADED GG-1

En el anexo A se presentan los resultados de la serie de briquetas elaboradas

para obtener una aproximación al contenido óptimo de ligante utilizando asfalto

Modificado con Caucho de Llanta AMC-Tipo III de MPI LTDA. En el Anexo B se


presentan los resultados del ensayo de Peso Específico Máximo Medido determinado

para cada uno de los contenidos de asfalto evaluados.

5.7.1.1 Determinación del valor máximo de porcentaje de asfalto

Para determinar el contenido óptimo de ligante se realiza una aproximación con

los parámetros Marshall teniendo en cuenta el comportamiento de la mezcla en cuanto

al porcentaje de Vacíos con aire mínimo (3%). El valor hallado en el mínimo de vacíos

corresponde al porcentaje de asfalto máximo que puede tener la mezcla asfáltica.

Determinado este valor se procede a realizar ensayos de deformación Plástica para

encontrar la fórmula de trabajo definitiva.

Tabla 9. Primera Aproximación a la fórmula de trabajo.

La tabla 10 presenta las características de control de la mezcla asfáltica en el 7,3% de

asfalto

Tabla 10. Características de Control de Diseño Marshall, Mezcla Asfáltica GG-1 al

7,3% de Asfalto.

5.7.2 Resultados de deformación plástica

La descripción de la realización del diseño de resistencia a la deformación plástica

de la mezcla se muestra en la siguiente tabla:


Tabla 11. Condiciones de realización del diseño de resistencia a la deformación

plástica (ahuellamiento).

5.7.2.1 Pendiente media de ahuellamiento (WTS AIR)

El comportamiento de la mezcla Gap-Graded GG-1 durante y al final del diseño de

resistencia a la deformación plástica, se determina mediante el cálculo de la ’’Pendiente

media de ahuellamiento’’ de la probeta, en el intervalo de 5000 a 10000 ciclos, según la

siguiente expresión:

Donde:

WTSair = Pendiente media de ahuellamiento, [mm/10^3 ciclos de carga].

d10000 = Profundidad de la huella alcanzados a los 10000 ciclos [mm].

d5000 = Profundidad de la huella alcanzados a los 5000 ciclos [mm].


La máxima profundidad de huella permitida es de 20mm. Si la probeta alcanza

esta deformación antes de los 10000 ciclos pero supera los 2000 ciclos, se debe

calcular la pendiente media de ahuellamiento en la zona lineal de la curva de

deformación en función de los ciclos.

La pendiente media de ahuellamiento para la mezcla Gap-Graded GG-1 de

Constructora LHS S.A. es el promedio de las pendientes de ahuellamiento de los 2

especímenes de igual porcentaje de asfalto. La tabla 12, muestra los resultados.

Tabla 12. Pendiente media de ahuellamiento.

En la figura 5 se observa que la mezcla de materiales de 20% de Gravilla 11/16

de Proacol, 50% de Arena Triturada y 30% de Gravilla Triturada ¾ C.S.S, presenta una

baja pendiente media de ahuellamiento cuando el porcentaje de asfalto-caucho

utilizado esta entre el 7,3%-7,7%. De la figura 3 también se observa que con un

porcentaje de asfalto-caucho del 7% la mezcla asfáltica presenta una pendiente media

de ahuellamiento proporcional mayor, la cual disminuye drásticamente cuando el

porcentaje de ligante aumenta.


Figura 5. Variación de la pendiente media de ahuellamiento con respecto al porcentaje

de asfalto-caucho utilizado (7,0%, 7.5%, 8,0%)

5.7.2.2 Profundidad de ahuellamiento media proporcional (PRDAIR)

Es la profundidad de ahuellamiento media proporcional de la muestra de ensayo a

N ciclos de carga respecto al espesor de dos (2) especímenes (o más), expresada en

porcentaje +0,1%. Se calcula como:


Los resultados obtenidos para cada probeta y el promedio, se pueden ver en la tabla

13.

5.7.2.3 Profundidades de ahuellamiento (RDAIR)

Es el promedio de la profundidad de huella en mm de dos (2) especímenes (o

más) +1 mm después de someter la probeta a 10000 ciclos de carga.

Los resultados obtenidos para cada probeta y el promedio, se pueden ver en la

tabla 13

5.7.2.4 Velocidad de Deformación Media

Sirve para determinar la velocidad de deformación de la probeta durante y al final

del ensayo de deformación plástica en el intervalo de 105-120 minutos. La velocidad de

deformación, según el artículo INV-756-07, no deberá ser mayor de 20 µm/minuto para

zonas donde la temperatura media anual sea inferior de 24 ºC (Caso de Bogotá).

dt2 – dt1

Vt2/t1 = ____________ (µm/minuto)

t2 – t1

Donde:

Vt2/t1

= Velocidad de deformación media correspondiente al intervalo t2 – t1, µm/minuto

dt1 y dt2 = Deformaciones correspondientes a t1 y t2, respectivamente, µm

t2 y t1 = Tiempos en que las especificaciones recomiendan registrar la velocidad

de deformación.

Los resultados obtenidos para cada probeta y el promedio, se pueden ver en la

siguiente tabla.


Tabla 13. Resultados del Ensayo de Deformación Plástica.

En los anexos C, D y E se muestran los datos tabulados de la deformación sufrida

por los especímenes al 7,0%, 7.5% y 8,0% de asfalto-caucho respectivamente,

después de ser sometidos al ensayo de resistencia a la deformación plástica en el

Wheel Tracker.


Figura 6. Variación de la Velocidad de Deformación con respecto al porcentaje de

asfalto- caucho utilizado (7,0%, 7.5%, 8,0%).

5.8 Recomendaciones

• Los materiales pétreos mezclados en la proporción 50% de Arena Triturada,

30% de Gravilla Triturada ¾ de C.S.S y 20% de Gravilla 11/16 de Proacol

cumplen con el huso granulométrico GG-1 para mezclas asfalto-caucho en

caliente, tipo Gap-Graded.

• Al aplicar el criterio de evaluación de la deformación plástica de acuerdo a los

lineamientos de las especificaciones INVIAS-07, Artículo 450-07, ítem 450.4.2.2,

se puede concluir que en el intervalo de deformación de 105 a 120 minutos, la

deformación plástica de la mezcla Gap-Graded GG-1 en los porcentajes de

asfalto evaluados cumple con lo señalado, ya que los valores son inferiores a los

límites establecidos para climas con temperaturas medias anuales inferiores a

24°C (20 µm/minuto), caso de Bogotá.

• Teniendo en cuenta los valores de la deformación Plástica y los valores de la

evaluación Marshall se define la fórmula de trabajo para la mezcla GAP


GRADED GG-1, preparada con Material Pétreo enviado por el Grupo LHS planta

CENTRASA y Asfalto Modificado con Grano Reciclado de Caucho tipo III. Los

rangos de trabajo para esta mezcla se presentan a continuación:

Tabla 14. Fórmula de Trabajo Final.

• Variables de control de la mezcla asfáltica en obra son: porcentaje de asfalto,

gradación del agregado, densidad Bulk de la mezcla, estabilidad, flujo, vacíos

con aire, densidad máxima medida (GMM) y los vacíos en agregados Minerales

(VAM). Lo anterior asegurará una adecuada compactación de la mezcla Gap-

Graded en la vía. El anexo B muestra los cálculos de la densidad máxima

medida (GMM).

• Es importante anotar que en el momento de la compactación de las probetas

se observó el fracturamiento de algunas partículas. En vista de lo anterior, se

sugiere evaluar el desgaste Los Ángeles del material pétreo estudiado.


6. INFORME DE DISEÑO DE PAVIMENTOS – TRAMOS DE REHABILITACIÓN CALLE 17 ENTRE CARRERA 113 A Y CARRERA 115

6.1 Alcance del proyecto y localización

La finalidad del presente informe es definir las estrategias de intervención para los

segmentos comprendidos sobre la Calle 17 entre Carrera 113 A y Carrera 115,

ubicados en la localidad de Fontibón (Bogotá). Su localización se indica en el Anexo

No.6

Tabla 15. Segmentos para rehabilitación - calle 17 entre carrera 113 a y carrera 115.

CIV ORDEN NOMENCLATURA DESDE HASTA LONGITUD

(m)

9001454 2 CL 17 KR 113 KR 113A 62.4

9001402 2 CL 17 KR 113A KR 114 49.6

9001358 2 CL 17 KR 114 KR 115 53.0

La longitud de los tramos de Rehabilitación presentados en el presente

documento es de 165 m.

Con el fin de conceptualizar la codificación empleada en el desarrollo del presente

informe, se indica en la Figura 7: un corte transversal típico, indicando los elementos

que la conforman.


Figura 7. Corte Transversal – Calle 17 entre Carrera 113 A y Carrera 115.

6.2 Clima

Los parámetros de precipitación (917.8 mm) y temperatura media (14.80C), fueron

consultados en los calendarios meteorológicos publicados por el Instituto de Hidrología,

Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM).

Temperatura promedio = 14.8 °C

Precipitación media anual = 917.8 mm/año

6.3 Geología específica del proyecto

El proyecto correspondiente al corredor vial localizado sobre la Calle 17 entre

Carrera 113 A y Carrera 115, se encuentra localizado en la parte Sur - Occidental de la

ciudad de Bogotá. De acuerdo a la Microzonificación Sísmica de Santafé de Bogotá

(INGEOMINAS,1997), en la figura 8, extraída del Mapa Geológico, se observa que el

sector en estudio se encuentra sobre la formación Qta: Terraza alta de depósitos

aluviales, de arcillas, con intercalaciones importantes de bancos de arena y grava,

ocasionalmente delgadas, capas de ceniza volcánica y turbas.


Figura 8. Geología – calle 17 entre carrera 113 a y carrera 115.

Fuente. INGEOMINAS (1997).

6.4 Descripción del proyecto

Para cada tramo en estudio, se ejecutaron apiques en donde se reconoció el perfil

estratigráfico existente, hasta una profundidad de 1.50 m, en el cual se realizó la

determinación de los espesores de cada una de las capas y se tomaron muestras para

caracterizar las propiedades físico - mecánicas de los materiales presentes en la

estructura actual del pavimento y la subrasante.

De igual manera se estableció el número de ejes equivalentes de cada uno de los

sectores, con base a la información de los conteos realizados en el corredor vial.

Posteriormente se realizan los diseños de cada tipo de intervención para cada

segmento en estudio.


6.5 Información preliminar

6.5.1 Auscultación

La primera actividad dentro de la etapa de diagnóstico de los segmentos fue la

ejecución auscultación del estado superficial de las vías, para ello se utilizó la

metodología sugerida en los pliegos de condiciones, que consiste en la determinación

del índice de condición del pavimento (PCI), mediante el cual es determinada la

preclasificación superficial del pavimento, tal como se indica en la Tabla 16.

Tabla 16. Preclasificación por estado superficial – segmentos sobre calle 17 entre

carrera 113 a y carrera 115.

CIV ORDEN NOMENC. DESDE HASTA PCI ESTADO PRE -CLASIFICACIÓN

9001454 2 CL 17 KR 113 KR 113A 63 Bueno Amarillo 9001402 2 CL 17 KR 113A KR 114 65 Bueno Amarillo 9001358 2 CL 17 KR 114 KR 115 29 Regular Naranja

6.5.2 Sondeos

Se realizaron sondeos manuales de diámetro 6” y los resultados se muestran a

continuación en la Tabla 17.

Tabla 17. Resultados sondeos – segmentos ubicados sobre la calle 17 entre carrera

113 a y carrera 115.

CIV ORDEN C.A.(cm) GRAN 1 (cm) TOTAL (cm)

9001454 2 15.0 35.0 50.0 9001402 2 15.0 35.0 50.0 9001358 2 15.0 25.0 40.0

6.5.3 Deflexiones

Para la determinación de la capacidad estructural del pavimento se ejecutaron

mediciones de deflexiones con el deflectómetro de impacto – FWD KUAB 150 modelo


2002 de la firma Itineris Ltda. El FWD aplica una carga dinámica en el pavimento

(simulando el paso de la rueda de un vehículo pesado) causada por la caída de dos

masas sobre un plato circular (diámetro 0.30m). Las deflexiones producidas son

medidas por medio de un grupo de sismómetros espaciados entre sí permitiendo la

obtención de la curva completa de la cuenca de deflexiones.

El análisis de deflexiones marca valores promedio de Do entre 286.33µm y

1104.8µm, indicando la baja capacidad estructural del pavimento existente.

6.5.4 Resultados del diagnóstico

Mediante la evaluación deflectométrica y el empleo de retrocálculo, fue

determinado el número estructural efectivo y el módulo resiliente de la subrasante.

En la Tabla 18.se presentan los principales parámetros de retrocálculo

correspondientes a Módulo resiliente de la subrasante, módulo efectivo del pavimento y

número estructural efectivo, para los tramos de rehabilitación, definidos dentro del

alcance del presente informe.

Tabla 18. Resultados de Retro cálculo – segmentos ubicados sobre la calle 17 entre

carrera 113 a y carrera 115

VARIABLES ESTRUCTURALES

CIV ORDEN Mr AASHTO Diseño (psi)

Ep AASHTO (PSI)

SN efectivo AASHTO

SN (efectivo

prom)

MR psi (prom)

MR MPa (prom)

5615 42825.05 3.7 9001454-2 2

4775 120800.63 5.3 4.5 5195 36

4645 105669.41 5.0 9001402-2 2

4820 118972.20 5.2 5.1 4733 33

2086 21919.26 3.7 9001358-2 2

2094 19756.79 3.6 3.7 2090 15.0


Los valores calculados, reportan números estructurales efectivos entre 3.7 y 5.1,

junto a módulos resilientes que oscilan entre 2090 psi y 5195 psi, lo cual indica la

existencia de segmentos con baja y aceptable capacidad de soporte.

6.6 Clasificación definitiva del segmento

6.6.1 Preclasificación estructural

La preclasificación estructural se encuentra en función del índice estructural (Ver

Tabla 19), definido como la relación entre el número estructural efectivo (determinado a

partir de retrocálculo – análisis de deflexiones) y el número estructural requerido

(determinado mediante la metodología AASHTO/93 y la herramienta computacional

PAS Versión 5), a continuación se presentan los resultados finales, obtenidos en la

etapa de diagnóstico:

requerido

efectivoe SN

SNI =

Tabla 19. Preclasificación por Índice estructural.

Índice Estructural Código

>1 1

0.7 – 1.0 2

0.5 - 0.7 3

< 0.5 4

Fuente. Instituto de Desarrollo Urbano (2009).

Considerando los resultados de la evaluación superficial y estructural de los

segmentos de análisis, se define la condición del pavimento mostrada en la Tabla 20


Tabla 20. Condición del pavimento segmentos localizados sobre la calle 17 entre

carrera 113 a y carrera 115.

Considerando que la condición final de los segmentos en estudio define colores

de clase Naranja, se define como estrategia de intervención actividades de

Rehabilitación.

6.7 Caracterización geotécnica

Tal como fue planteado en la descripción del documento, la caracterización

geotécnica se encuentra fundamentada en la exploración realizada.

La caracterización de los tramos en estudio es realizada mediante el análisis de

uno a tres apiques por CIV, dependiendo de la longitud del tramo evaluado, sobre la

calzada tal como se presenta en la Tabla 21.

Tabla 21. Número de apiques– calle 17 entre carrera 113 a y carrera 115.

CIV ORDEN NOMENC DESDE HASTA LONGITUD (M) N° APIQUES 9001454 2 CL 17 KR 113 KR 113A 62.4 1 9001402 2 CL 17 KR 113A KR 114 49.6 1 9001358 2 CL 17 KR 114 KR 115 53.0 1

A continuación se precisa la caracterización geotécnica para pavimento.

CIV Índice

Estructural (Ie)

Código Número Según Ie

Valor PCI (%)

Clasificación Condición del

Pavimento

Clasificación Condición Del

Pavimento Color

9001454-2 0.82 2 63 2B NARANJA 9001402-2 0.91 2 65 2B NARANJA 9001358-2 0.41 4 29 3C NARANJA


6.7.1 CIV 9001454-2

En este segmento se realizó un apique, mediante el cual es posible identificar que

la estructura de pavimento está compuesta por una carpeta asfáltica de 0.19m de

espesor, bajo la cual se localiza una capa de material granular descrito como grava

limosa, mezclas grava-arena-limo, de color habano y consistencia media. A

continuación se describen las propiedades físicas del material:

Tabla 22. Propiedades material granular.

PARÁMETRO VALOREspesor 0.36 mPorcentaje de finos 6.23%Humedad natural 9.97%Límite líquido NLÍndice de plasticidad NPClasificación USCS GP-GMClasificación AASHTO A-1-aCBR Método 1 (95%) 19%

Bajo la capa granular descrita anteriormente, y a una profundidad de 0.55m, se

localiza como subrasante un material de carácter areno limoso, mezclas arena-limo de

color café y baja plasticidad (SM).

Tabla 23. Propiedades Subrasante.

PARÁMETRO VALOR Humedad natural 58.56%Límite líquido 92.08%Índice de plasticidad 32.90%Clasificación USCS SMClasificación AASHTO A-7-5CBR inalterado 3.73%CBR sumergido 1.67%PDC 3.50%Expansión al 4 día 0.14%


El valor de expansión reportado es de 0.14%, lo cual no representa cambios de

volumen significativos en las propiedades de los materiales ante el incremento o

disminución en el contenido de humedad.

6.7.2 CIV 9001402-2

En este segmento fueron ejecutados tres apiques, mediante los cuales se

identificó una estructura de pavimento compuesta por una carpeta asfáltica de espesor

igual a 0.19 m, a la cual le subyace una capa de material granular. Como subrasante se

logra identificar un material areno-limoso.

El material granular es descrito como grava limosa, mal gradada de color amarillo

y consistencia baja. A continuación se presenta un resumen de las propiedades físicas

de los materiales encontrados:

Tabla 24. Propiedades material granular.

PARÁMETRO VALOR Espesor mínimo 0.71 mPorcentaje de finos 7.94%Humedad natural 8.66%Límite líquido 22.12%Índice de plasticidad 6.32%Clasificación USCS GP-GM-GCClasificación AASHTO A-1-aCBR Método 1 (95%) 19%

La subrasante está compuesta por una arena limosa, mezclas arena-limo de color

café y consistencia baja. A continuación se presentan las propiedades físicas

identificadas en el material.


PARÁMETRO VALORHumedad natural 61.41%Límite líquido 98.20%Índice de plasticidad 37.65%


PARÁMETRO VALORClasificación USCS SMClasificación AASHTO A-7-5CBR inalterado 2.25%CBR sumergido 1.25%Expansión al 4 día 0.10%PDC 3.40%




6.7.3 CIV 9001358-2

En este segmento fue ejecutado un apique, a una profundidad máxima de 1.50m,

identificando un perfil estratigráfico compuesto por una carpeta asfáltica de espesor

igual a 0.13 m, posterior a lo cual se encuentra una capa de material granular cuyo

espesor corresponde a 0.32. Como subrasante se localiza un material de tipo areno-

limoso.

El material granular es descrito como grava limosa mal gradada de color amarillo

y consistencia media. A continuación se presenta un resumen de las propiedades

físicas de los materiales encontrados:

Tabla 26. Propiedades Material Granular.

PARÁMETRO VALOR

Espesor mínimo 0.32 m

Porcentaje de finos 11.87%

Humedad natural 11.55%

Límite líquido NL

Índice de plasticidad NP

Clasificación USCS SM

Clasificación A-1-a


PARÁMETRO VALOR

AASHTO

CBR Método I (95%) 19%

Como subrasante, a un profundidad de 0.45 m, se identifica una arena limosa de

color café y consistencia baja, cuyas propiedades se resumen en la siguiente tabla:


PARÁMETRO VALOR

Humedad natural 37.09%

Límite líquido 76.97%

Índice de plasticidad 37.98%

Clasificación USCS SM

CBR inalterado 2.50%

CBR sumergido 1.35%

PDC 2.50%

Expansión al 4 día 0.12%




En función de la capacidad de soporte de la subrasante y las propiedades físicas

descritas (tanto para el material granular como para el del suelo de fundación), se

efectúa la definición de los tramos homogéneos, obteniendo un solo sector de diseño.

La valoración de la subrasante, en términos de Módulo resiliente, corresponde a la

obtenida mediante la evaluación deflectométrica en la etapa de diagnóstico, en

cumplimiento al Anexo técnico de los pliegos de condiciones que rigen el contrato de la

referencia.


6.8 Variable tránsito

Para la definición de las estrategias de intervención y la aplicación de la

metodología de diseño AASHTO/93, es necesario contar con el estudio de la variable

tránsito y en especial con el número de ejes equivalentes de 80kN que se estima

circularán sobre el tramo en estudio durante el período de análisis,

6.8.1 Análisis de resultados TPD - Calle 17 entre av. centenaria y kr 115

Los resultados obtenidos en el estudio de tránsito se presentan en la Tabla 28,

junto a las tasas de crecimiento definidas en la Tabla 29.

Tabla 28. TPD Segmentos sobre La CL 17 entre Av. Centenario y KR 115.

Sector Calzada Autos (CP) (CG) B Btas Alim. C2P C2G C3 C4 C5>

C5

Calle 17

entre la

Carrera 106

y la Carrera

115

Sur 4181 103 386 573 3043 - 131 224 27 5 15 5

Calle 17

entre la

Carrera 106

y la Carrera

115

Norte 6631 161 359 876 2468 - 397 357 5 10 4 12

A = AUTOMÓVILES

B = BUSES

CP= COLECTIVOS PEQUEÑOS

CG= COLECTIVOS GRANDES

C2P = CAMIONES PEQUEÑOS DE DOS EJES

C2G = CAMIONES GRANDES DE DOS EJES

C3 = CAMIONES DE TRES EJES


C4 = CAMIONES DE CUATRO EJES

C5 = CAMIONES DE CINCO EJES

>C5 = CAMIONES DE MÁS DE 5 EJES

Tabla 29. Tasas de crecimiento proyectadas.

AÑO TASA DE CRECIMIENTO2010-2015 3.24 %

2016-2030 6.92 %

Fuente. Estudio de tránsito Consorcio Metrovías.

El cálculo de la variable tránsito fue efectuada teniendo en cuenta la estimación

realizada por el especialista en el área, la cual se basa en los conteos realizados dentro

del desarrollo del estudio de tránsito, tal como fue presentado en la Tabla 28.

Teniendo en cuenta un factor de distribución direccional de 1.00 (el estudio de

tránsito fue efectuado por sentido de circulación); un factor de distribución por carril de

1.00, la tasa de crecimiento presentada en la Tabla 29.

Las memorias de cálculo del tránsito son presentadas en el Anexo 7.

Tabla 30. Número de ejes equivalentes - Segmentos localizados sobre la Calle 17

entre Carrera 113 A y Carrera 115.

Sector Calzada/Carril CIV Relacionados Número de ejes

Equivalentes de 80kN

Calle 17 entre la Carrera

106 y la Carrera 115 Sur 29.412.387

Calle 17 entre la Carrera

106 y la Carrera 115 Norte

9001454-2, 9001402,

9001358-2. 31.964.239

Se elige finalmente el tránsito que presenta el mayor número de ejes equivalentes

o sea


N diseño= 31.964.239 ejes equivalentes de 8.2 Ton

6.9 Diseño de estructura de pavimento

Se harán las siguientes consideraciones para el diseño final de la estructura del

pavimento:

• Se considera debido al pobre aporte de resistencia de la subrasante existente

(CBR menor de 2%), el mejoramiento de esta, lo cual se logra con el material de

rajón (30 cm) y un sello de material granular (10 cm), encima del cual se coloca un

geotextil de refuerzo T4000 o similar para lograr una plataforma de apoyo a la

nueva estructura de pavimento, que garantice al menos que esta tenga un CBR

equivalente al 3%, para lo cual se utiliza la Formula de Ivanov (Ver Anexo 8)

• Se consideran otros métodos de diseño como el Método INVIAS, SHELL y el

Método del INSTITUTO DEL ASFALTO, corroborados por el diseño racional de

pavimentos.

• Se incluye la corrida del programa con el módulo resiliente dinámico de la

mezcla de asfalto-caucho o GAP-GRADE, obtenido de ensayo de laboratorio

realizado.

6.9.1 Diseño método INVIAS con medios y altos volúmenes de tránsito

• ELECCION CBR DISEÑO

DATOS:

CIV 9001454-2: 1.67%

CIV 9001402-2 1.25%

CIV 9001358-2 1.35%

Se trabajará con los valores de CBR sumergido relacionados, que es la condición

más crítica del pavimento y teniendo en cuenta el poco o nulo mantenimiento del

drenaje del sector.


Los valores de CBR son muy similares y por tanto se trabajará con el valor

promedio de los 3, obteniendo

CBR diseño= 1.42%

De acuerdo al CBR de diseño la categoría se clasifica como S1 (considerando se

va a realizar un mejoramiento subrasante).

ENTONCES CON

REGION: R2

CAT SUBR: S1

TRANSITO: T9

TMAP: 14.8 °C

PRECIP: 917.8 mm/año

ESTRUCTURA SEGÚN CARTA N°2

MDC-2 : 17 cm

BG-1: 40 cm

SBG: 40 cm

N (EJES EQUIV) 31, 964,239.00

RANGO DE TRÁNSITO

NIVEL DE TRÁNSITO= T9 PARA TRÁNSITO ENTRE 30-40E06

EJES EQUIV


Tabla 31. Estructura final propuesta método INVIAS.

ESTRUCTURA PROPUESTA:ESPESOR( cm)

40 RAJON Y SELLO DE MAT GRANULAR

SUBRASANTE

CBR=3%

40

40

ESTRUCTURA

17

OBSERVACIONES

CONCRETOASFÁLTICO

BASE GRANULAR TIPO INVIAS

SUBBASE GRANULAR TIPO INVIAS

6.9.2 Método ASSHTO-93

Tabla 32. Estructura: partimos de estructura INVIAS.

ESPESOR a m ∆SN(cm) ∆SN(pulg) CAPA

cm cm PULG

CA 17 0.4 6.8 2.68

BG 40 0.14 1 5.6 2.2

SBG 40 0.12 1 4.8 1.89

TOTAL 17.2 6.77

SERVICIALIDAD

Índice de servicio inicial po= 4.2

Índice de servicio final pt= 2.5

Pérdida de Ind de Serv ∆PSI= 1.7

Nivel de confiabilidad R 85%

Desviación estándar total S0 0.49

Los cálculos se muestran en la siguiente tabla 31:


Tabla 33. Cálculo método ASSHTO-93.

PROPIEDADES DE LOS MATERIALESCBR SR= 1.42 %

Entonces:CBR SR= 3.00 %Modulo resiliente de la subrasante Mr=1500*CBR 4,500.00 psi Para CBR<10

CBR BG= 100% De acuerdo nueva especificación 2013 de INVIASCBR SBG= 40% De acuerdo nueva especificación 2013 de INVIAS

COEFICIENTE ESTRUCTURALa C.A (MDC_2) 0.4 Tabla 8.1‐ Manual de diseño Pav asfálticos INVIAS a BG 0.14 Tabla 8.1‐ Manual de diseño Pav asfálticos INVIAS a SBG 0.12 Tabla 8.1‐ Manual de diseño Pav asfálticos INVIAS

COEFICIENTES DE DRENAJEPara Precipitación >2000 mm mi= 1 Tabla 8.2‐ Manual de diseño Pav asfálticos INVIAS

Para estos valores voy al Nomograma con:R= 85% ‐1.037So= 0.49N= 31,964,239.00 ejes equivMr= 4,500.00 psi∆PSI= 1.7SN estructura 6.5

Se considera sin embargo, que como para el INVIAS, la subrasante debe tener un mínimo de CBR=3%, la colocación de un rajón de 30 cm, acompañado de un sello de mat granular de 10 cm


Tabla 33 (Continuación). PRIMER CRITERIO ASSHTO: PROTECCIÓN DE LA SUBRASANTE CUMPLE YA QUE 6.5 <

SEGUNDO CRITERIO PROTECCIÓN CAPA POR CAPACORRECCIÓN CAPAS

ESPESOR a m ∆SN(cm) ∆SN(pulg) ∆SN(cm) ∆SN(pulg)cm cm PULG cm PULG

CA 17 0.4 0 6.8 2.68 24 9.448818898BG 40 0.14 1 5.6 2.2SBG 40 0.12 1 4.8 1.89SR 0 17.2 6.77

1. VOY AL NOMOGRAMA CON ME BASE (MÓDULO RESILIENTE DE LA BASE)

PARA CBR BASE= 100%ME BASE= 30000 psi Lo correlaciono de tablas de la AASHTO

y me da SN = 3.7 VS 2.68 no cumple

ENTONCES ME DEVUELVOSN 1=a1*D1

↔ D1=SN 1/a1 9.25 pulg23.5 cm

↔ D1= ESP CARP ASF= 24 cm

PARA PROTEGER LA CAPA SUBBASEME SBG= 17000 psi

y me da SN = 3.85

SN 2=SN CA+SN BASE↔ SN BASE+SN CA= 4.2 ‐ 3.7

SN BASE= 0.5↔ D2=SN 2/(a2*am2) 3.57142857 pulg

9.07142857 cmSE APROX A D2= ESP BASE G= 15 cm

QUE NUMERO ESTRUCTURAL APORTA ESTE ESPESOR 15 cmSN= 0.83

QUE SN NECESITAMOS PARA PROTEGER LA SR

↔ SN SBG= 6.5 ‐ 3.7 ‐ 0.83SN SBG= 1.97

↔ D3=SN 3/(a3*am3) 16.4166667 pulg41.6983333 cm

SE APROX A D3= ESP SUBBASE G= 45 cmQUE NUMERO ESTRUCTURAL APORTA ESTE ESPESOR 45 cmSN= 2

SN TOTAL= 6.53 > 6.5 OK


Entonces, la estructura final propuesta queda así:

Tabla 34. Estructura final método ASSHTO-93.

ESPESOR( cm)

ESTRUCTURA PROPUESTA:

CBR=3%

ESTRUCTURAMODULO RESILIENTE

E(psi))OBSERVACIONES

24

15 30000

45 17000


4500

SUBRASANTE

CONCRETOASFÁLTICO



6.9.3. Diseño pavimentos método de LA SHELL

En la siguiente tabla 35, se muestra el cálculo por Método de la SHELL.


Tabla 35. Cálculo método SHELL.

W MMAT= 14.8 °CPRECIPITACIÓN PROMEDIA ANUAL PPA= 917.8 mmN= NUMERO DE EJES EQUIVALENTES DE 8.2 TON= 31,964,239.00 EJES EQUIVCBR sr= 3 %MÓDULOS DE ELASTICIDAD1. Modulo resiliente de la subrasante Mr=100*CBR 300 Kg/cm2 Para CBR<10

30 Mpa2. Utilizamos fórmula de la SHELL, Para los materiales granulares

E gran= K*E srK= 0.206*Hgran^0.45 Constante, que debe estar entre 2 y 4H gran= espesor material granular: subbase+base granular (cm)

Donde H gran= 800 mm↔ K= 4.171168312Como el valor de K es mayor que 4, tomamos el valor de 4, que es el máximo previsto↔ K= 4↔ E gran= 120 Mpa

Tipo de asfalto a utilizar: 60‐70

De acuerdo con la Figura 7‐42 del libro del profesor Montejo1

para la W MMAT= 14.8 °C y e ca= espesor carpeta asfáltica= 17 cm

170 mmT mezcla= 22.5 °CSegún Anexo 8, para cálculo Módulo de Resiliencia de la mezcla Shell adjunta, el valor de este es:E shell= 31,634 Kg/cm2 = 3163 Mpa

La estructura queda entonces conformada así:


3. MODULO RESILIENTE PARA EL CONCRETO ASFÁLTICO( E ca)

80 120

SUBRASANTE 30 CBR=3%


E(Mpa))OBSERVACIONES

17 3,163CONCRETOASFÁLTICO

CAPAS GRANULARES TIPO INVIAS


Tabla 35 (Continuación). ECUACIONES DE SHELL PARA DEFORMACIONES ADMISIBLES

�t= Deformación máxima admisible por tracción en la fibra inferior de la carpeta asfáltica�t= (0.856*Vb+1.08)*Smix^‐0.36*Nlab^‐0.20donde :Vb= Volumen de asfalto efectivo en %= 12 %Smix= Módulo dinámico de la mezcla asfáltica= 3,163,000,000.00 PaNlab= N diseño/10 3,196,423.90 Ejes equiv ↔�t= 0.000215826 215.8260187 µe

�v= Deformación máxima admisible por ahuellamiento en la cara superior de la subrasante�v= 2.1E‐02*N^‐0.25 Se asume una confiabilidad del 85%

0.000279 279.2885957 µe

Corremos la estructura con el programa de WESLEAOBTENIDA ADMISIBLE RESULTADO % CUMPLIM

�t= 177.89 vs 215.8260187 CUMPLE 82%�v= 228.22 279.2885957 CUMPLE 82%

SEPARACIÓN DE SUBBASE Y BASE G:CODIGO DE LA MEZCLA: S1‐FI‐68S1: MEZCLAS CORRIENTES DE CEMENTO ASFÁLTICO DE ALTA RÍGIDEZ Y CONTENIDOS NORMALES O PROMEDIOS DE AGREGADOS, DE ASFALTO Y VACÍOS F1: ES RELACIONADA CON LA FATIGA Y TIENEN ALTA RESISTENCIA Y CANTIDADES MODERADAS DE VACIÓ CON AIRE Y ASFALTOWMAT= 14.8N= 31,964,239.00 MR subr= 30 Mpa

30,000,000.00 pae base g= 25 cme subbase g= 55 cm

La estructura final propuesta para el Método de la SHELL es finalmente, la

mostrada en la tabla 36.


Tabla 36. Estructura final método SHELL. ESPESOR( cm)

25

120

55



17 3,163


30 CBR=3%

SUBRASANTE

CONCRETOASFÁLTICO



6.9.4 Diseño pavimentos método del Instituto del asfalto

En la siguiente tabla 37, se muestra el cálculo por Método de la SHELL.


Tabla 37. Cálculo método instituto del asfalto.

W MMAT= 14.8 °CPRECIPITACIÓN PROMEDIA ANUAL PPA= 917.8 mmN= NUMERO DE EJES EQUIVALENTES DE 8.2 TON= 31,964,239.00 EJES EQUIVCBR sr= 3 %MÓDULOS DE ELASTICIDAD1. Modulo resiliente de la subrasante Mr=100*CBR 300 Kg/cm2 Para CBR<10

30 Mpa

2. MODULO RESILIENTE PARA EL CONCRETO ASFÁLTICO( E ca)Tipo de asfalto a utilizar: 60‐70

De acuerdo con la Figura 7‐42 del libro del profesor Montejo1

para la W MMAT= 14.8 °C y e ca= espesor carpeta asfáltica= 17 cm

170 mmT mezcla= 19.8 °CSegún tabla de cálculo para Módulo de Resiliencia ( Ver Anexo 9) deL Instituto del Asfalto, el valor de este es:E IA= 39,037 Kg/cm2 3904 Mpa

3. MODULO RESILIENTE PARA LOS MATERIALES GRANULARESSegún hoja de cálculo (Ver Anexo 9) para cálculo de este Módulo:E gran= 848 Kg/cm2

85 Mpa


MÉTODO: DISEÑO INSTITUTO DEL ASFALTO

50 85







Tabla 37 (Continuación).

POR AHUELLAMIENTO EN LA CARA SUPERIOR DE LA SUBRASANTENd= 1.365E‐09*�v^‐4.477Donde Nd= # ejes equiv de 8.2 Ton admisibles �v= Deformación máxima admisible por ahuellamiento en la cara superior de la carpeta asfáltica�v= Nd/1.365E‐09*�t^‐4.477

Para el tránsito equivalente de la vía:N= 31,964,239.00 �v= 0.000220617�v= 221 µe

PARA TRACCIÓN EN LA FIBRA INFERIOR DE LA CARPETA ASFÁLTICANf real= F lab*0.00432*C*�t^‐3.291*Eca^‐0.854Donde:Nd= # ejes equiv de 8.2 Ton admisibles

Deformación máxima admisible por tracción en la fibra inferior de la carpeta asfálticaFlab= Factor de calibración, Se toma generalmente 18.4 para I. Asfalto

18.4C= 10^MM= 4.84*((Vb/(Va+Vb))‐0.69)Va= Volumen de vacíos en la mezcla(%) 5.5 %Vb= Volumen de asfalto efectivo en %= 12 %↔M= 4.84*((Vb/(Va+Vb))‐0.69)

‐0.020742857C= 0.953360475Eca= Módulo dinámico de la mezcla asfáltica= 3,904.00 MPaEca= Módulo dinámico de la mezcla asfáltica= 566,080.00 Psi↔�t= (Nf real/(F lab*0,00432*C*Eca^‐0.854))^(1/‐3.291)

7.69728E‐0577 µe

Corremos la estructura con el programa de WESLEA

DEFORMAC OBTENIDA VS ADMISIBLE RESULTADO %

�t= 77 77 CUMPLE 100%�v= 162 221 CUMPLE 73%

NOTA: Paara las capas granulares, se asume que del espesor total, la distribución queda así:e base granular= 15 cme subbase granular= 35

ECUACIONES DEL INSTITUTO DEL ASFALTO PARA DEFORMACIONES ADMISIBLES



Tabla 38. Estructura final método instituto del asfalto.

ESPESOR( cm)

CBR=3%

SUBRASANTE


30

15

50

35






6.9.5 Resumen estructuras de diseño

En la Tabla 39, se muestra el resumen de las estructuras estudiadas por los diferentes

métodos:

Tabla 39. Resumen estructuras de diseño.

CARPETA ASFALTICA

BASE GRANULAR

SUBBASE GRANULAR

RAJON+SELLO GRAN

(cm) (cm) (cm) (cm)

17 40 40 4024 15 45 4017 25 55 4032 15 35 40

ESPESORES DE CAPAS

INVIASASSHTO 93SHELLINSTITUTO DEL ASFALTO

MÉTODO


6.9.6 Elección estructura de diseño La estructura final propuesta como diseño es la de la ASSHTO-93, considerando que

fue el método base para el Diseño de Pavimentos asfálticos, del Instituto Nacional de

Vías (INVIAS). Además que en el caso de los otros métodos como el del INVIAS, da

una estructura muy baja, que no la hace cumplir con las solicitaciones de los otros

métodos como Shell e Instituto del Asfalto.

En el caso del Instituto del Asfalto, da unos valores muy elevados de mezcla asfáltica y

el método de la ASSHTO-93 da un valor de mezcla asfáltica, cerca al promedio de los

métodos de la SHELL e Instituto del Asfalto.

En este caso la mezcla asfáltica se opta por dividirla en tres capas, tal como se

relaciona en la Tabla 40, para hacer una transición de capas, de acuerdo a lo

recomendado por el INVIAS 2013, colocando unas capas más gruesas intermedias y

en la base y la rodadura con una mezcla más densa.

Tabla 40. Estructura de diseño final.

ESPESOR

8

8

8#¡REF! #¡REF! #¡REF! #¡REF!#¡REF! #¡REF! #¡REF! #¡REF!

#¡REF! #¡REF! #¡REF! #¡REF!

3000

CAPAMODULO RESILIENTE

E(Mpa)OBSERVACIONES


15 210

45

#¡REF!

175

30 CBR=3%SUBRASANTE

MEZCLA ASFÁLTICA TIPO MDC‐19


MEZCLA ASFÁLTICA TIPO MSC‐25



6.9.7 Diseño estructura de pavimento con mezcla asfalto-caucho (gap-grade)

Se considerarán tres alternativas:


• Alternativa asfalto-caucho con mezcla densa en caliente y mezcla semidensa.

Método CALTRAN.

• Alternativa mezcla asfáltica plena con asfalto-caucho.

• Alternativa mezcla asfáltica con mezcla semidensa y mezcla asfalto-caucho,

con módulo equivalente.

6.9.7.1 Alternativa asfalto-caucho con mezcla densa en caliente y mezcla

semidensa-método CALTRAN

Se calcula en la Tabla 41 siguiente, teniendo en cuenta la estructura de diseño

anteriormente seleccionada en la Tabla 42.

Se considera la equivalencia de acuerdo al método CALTRAN (Departamento de

Transporte de California), según anexo 11.

Tabla 41. Alternativa diseño asfalto-caucho con mezcla densa en caliente y mezcla

semidensa con equivalencia método CALTRAN. LOS 24 CM DE MEZCLA ASFÁLTICA, QUEDARIAN ASI

9 CM DE MSC-25

15 DE ASFALTO-CAUCHO Y MDC-1

DE ACUERDO CON EQUIVALENCIAS DE CALTRAN PARA ESTAS MEZCLAS

15 CM MDC EQUIVALEN A

4,5cm GAP-G

15,0cm MDC Vs

6,0cm MDC

O SEA QUE MEZCLA ASFÁLTICA QUEDARIA ASI:

4.5 MEZCLA RAC-G

6 MDC-1

9 MSC-25



Tabla 42. Estructura asfalto-caucho con mezcla densa en caliente y mezcla semidensa

con equivalencia método CALTRAN.

ESPESOR

569


#¡REF! #¡REF! #¡REF! #¡REF!#¡REF! #¡REF! #¡REF! #¡REF!

45

#¡REF!

175

40 RAJON Y SELLO DE MAT GRANULAR30 CBR=3%

SUBRASANTE

MEZCLA ASFÁLTICA TIPO MDC‐25MEZCLA ASFÁLTICA TIPO MSC‐25

15 210


E(Mpa)OBSERVACIONES

465030003000

MEZCLA ASFÁLTICA TIPO GAP‐GRADE



6.9.7.2 Alternativa mezcla asfáltica plena con asfalto-caucho

Para esta alternativa, se considera el ensayo de laboratorio del módulo dinámico, de

acuerdo al Anexo 12.

De acuerdo con el ensayo de Módulo dinámico:

E a= 4979 Mpa

Eb= 4314 Mpa

PROMEDIO 4646.5 Mpa

En la Tabla 43, se encuentra el cálculo para este diseño.


Tabla 43. Cálculo alternativa mezcla asfáltica plena con asfalto-caucho ESTRUCTURA PROPUESTA:

ESPESOR( cm)

ECUACIONES DE SHELL PARA DEFORMACIONES ADMISIBLES

�t= Deformación máxima admisible por tracción en la fibra inferior de la carpeta asfáltica�t= (0.856*Vb+1.08)*Smix^‐0.36*Nlab^‐0.20donde :Vb= Volumen de asfalto efectivo en %= 14 %Smix= Módulo dinámico de la mezcla asfáltica= 4,650,000,000.00 PaNlab= N diseño/10 3,196,423.90 Ejes equiv ↔�t= 0.000216202 216.2022627 µe


0.000279 279.2885957 µe


�t= 131 vs 216.2022627 CUMPLE 61%�v= 260 279.2885957 CUMPLE 93%

60 210,175






La estructura final propuesta queda entonces así, según se muestra en la Tabla

44:

Tabla 44. Estructura alternativa mezcla asfáltica plena con asfalto-caucho.

ESPESOR

#¡REF! #¡REF! #¡REF! #¡REF!#¡REF! #¡REF! #¡REF! #¡REF!#¡REF! #¡REF! #¡REF! #¡REF!

40 RAJON Y SELLO DE MAT GRANULAR30 CBR=3%

SUBRASANTE

15 210

45#¡REF!

175


E(Mpa)OBSERVACIONES

465016 MEZCLA ASFÁLTICA TIPO GAP‐GRADE




6.9.7.3 Alternativa mezcla asfáltica con mezcla semidensa y mezcla asfalto-

caucho, con módulo equivalente

Para esta alternativa, se considera el módulo equivalente de la mezcla asfáltica

definido por la expresión del Instituto del Asfalto. La Tabla de cálculo 45, muestra los

resultados del análisis.

Tabla 45. Cálculo alternativa mezcla asfáltica con mezcla semidensa y mezcla asfalto-

caucho, con módulo equivalente. MODULO ASFÁLTICO EQUIVALENTEE equiv= (h1*E1^(1/3)+h2*E2)/(h1+h2)

Donde:E equiv= Modulo de elasticidad equivalenteh1= espesor capa 1 de mezcla asfálticah2= espesor capa 2 de mezcla asfálticaE1= Modulo de ealsticidad capa 1 de mezcla asfálticaE2= Modulo de elasticidad capa 2 de mezcla asfáltica

↔Parah1= 5 cm MEZCLA ASFALTO CAUCHOE1= 4,650 Kg/cm2 MEZCLA ASFALTO CAUCHOh2= 14 cm MEZCLA SEMIDENSA EN CALIENTE MSC‐25E2= 3000 Kg/cm2 MEZCLA SEMIDENSA EN CALIENTE MSC‐26E equiv= 3388.173085


60 120







Tabla 45 (Continuación). �t= Deformación máxima admisible por tracción en la fibra inferior de la carpeta asfáltica�t= (0.856*Vb+1.08)*Smix^‐0.36*Nlab^‐0.20donde :Vb= Volumen de asfalto efectivo en %= 14 %Smix= Módulo dinámico de la mezcla asfáltica= 3,388,173,085.35 PaNlab= N diseño/10 3,196,423.90 Ejes equiv ↔�t= 0.000242301 242.3012676 µe


0.000279 279.2885957 µe


�t= 155 vs 242.3012676 CUMPLE 64%�v= 276 279.2885957 CUMPLE 99%

Luego, la estructura final propuesta queda así:

Tabla 46. Estructura mezcla asfáltica con mezcla semidensa y mezcla asfalto-caucho,

con módulo equivalente.

ESPESOR( cm)

5

14 MEZCLA ASFÁLTICA TIPO MSC‐25 3000


30 CBR=3%

SUBRASANTE

15

120

45



MEZCLA ASFÁLTICA TIPO GAP‐GRADE 4650




7. CONCLUSIONES

• La estructura final propuesta como diseño es la de la ASSHTO-93,

considerando que fue el método base para el Método de Diseño de Pavimentos

asfálticos en vías con medios y altos volúmenes de Tránsito, del Instituto Nacional de

Vías (INVIAS). Además que en el caso de los otros métodos como el del INVIAS, da

una estructura muy baja, sobretodo en carpeta asfáltica, que no la hace cumplir con las

solicitaciones de los otros métodos como Shell e Instituto del Asfalto.

En el caso del Instituto del Asfalto, da unos valores muy elevados de mezcla

asfáltica y el método de la ASSHTO-93 da un valor de mezcla asfáltica, casi en el

promedio de los métodos de la SHELL e Instituto del Asfalto.

• Para las capas asfálticas se propone una capa de rodadura tipo MDC-19, como

rodadura en espesor de 8.0 cm, una capa intermedia de MDC-25 de 8 cm y una capa

base MSC-25 de 8 cm, de acuerdo con las especificaciones generales de construcción

del INVIAS-2013, articulo 450, numeral 450.2.2 (Tabla 450-8). No se hizo en el diseño

una separación de estas capas en el entendido que sus módulos resilientes no tienen

una gran diferencia. Igualmente en el caso del cemento asfáltico se recomienda de

acuerdo a la temperatura promedio anual de la zona 22°C y el tránsito del proyecto

NT3, un asfalto tipo 60-70, como lo admiten las especificaciones citadas.

• En el caso de los materiales granulares, ellos deberán cumplir con la normatividad

de las especificaciones generales de construcción de INVIAS-2013, para garantizar los

módulos utilizados en los diseños.

• ESTRUCTURA FINAL PROPUESTA:


Tabla 47. Estructura final propuesta.

ESPESOR

8

8

8#¡REF! #¡REF! #¡REF! #¡REF!#¡REF! #¡REF! #¡REF! #¡REF!


CBR=3%SUBRASANTE



MEZCLA ASFÁLTICA TIPO MSC‐25

45

#¡REF!

175

OBSERVACIONES

3000


E(Mpa)


15 210

30

ESTRUCTURA FINAL PROPUESTA



• Para el caso de la alternativa con asfalto-caucho se recomienda la siguiente

estructura, que combina la mezcla convencional con la de mezcla GAP-GRADE

(Asfalto-caucho) y que permite una mejor gradualidad de los módulos resilientes de las

capas asfálticas:

Tabla 48. Estructura recomendada con la alternativa con asfalto-caucho.

ESPESOR( cm)

5

14 MEZCLA ASFÁLTICA TIPO MSC‐25 3000


30 CBR=3%

SUBRASANTE

15

120

45



MEZCLA ASFÁLTICA TIPO GAP‐GRADE 4650




• Las estrategias de intervención propuestas deberán ser complementadas

durante su período de servicio con estrategias de mantenimiento periódico consistentes

en sello de fisuras y parcheo, acorde al deterioro observado, según lo plantea la

metodología de diseño AASHTO/93 empleada, lo cual se recomienda realizar

inspecciones visuales cada 6 meses, con el fin de definir un plan de mantenimiento.

• En los segmentos donde se instalen los paraderos para alimentadores (Buses

patrón), se pueden presentar ahuellamientos severos que requerirán mantenimientos

periódicos (cada año), aunque el hecho de colocar la mezcla de asfalto-caucho puede

reducir este problema.


REFERENCIAS

Barinas, B., Magaldi, M y Moreno, L. (2012). Mezclas asfálticas tipo 2 (MDC-2) en

caliente, modificadas con desechos de caucho- cuero y caucho molido de

llanta. Bogotá: Universidad Católica.

Hernández, L. (1999). Mezcla asfáltica en caliente tipo Gap-Gradec con asfalto

modificado con grano de caucho reciclado de llantas (AMC).

Barrancabermeja: Instructivo MPI-AMC-002.

Ingeominas, (1997). Microzonificación sísmica de Santa Fe De Bogotá. Bogotá:

Universidad De Los Andes.

Instituto de Desarrollo Urbano (IDU). (septiembre de 2009). Resolución número

3649: Especificaciones técnicas aplicación grano de caucho reciclado (Gcr) en

mezclas asfálticas en caliente, vía húmeda-V 1.0. Bogotá: IDU.

Ocampo, B y González, D. (2005). Mezclas asfálticas mejoradas con caucho molido

proveniente de llantas usadas. Bogotá: Universidad de los Andes.

Rondón, H., Fernández, W y Castro, W. (2010). Evaluación de las propiedades

mecánicas de una mezcla densa en caliente modificada con un desecho de

polietileno de baja densidad (PEBD). Bogotá: Universidad Distrital Francisco

José de Caldas.

TanerAlatas, M. (2013). Effects of different polymers on mechanical properties of

bituminous binders and hot mixtures. Elazig: Fırat University.

Zhao, D., Lei, M., Nanchang & Yao, Z. (2009). Evaluation of Polymer-Modified Hot-

Mix Asphalt: Laboratory Characterization. Shanghai: Journal of Materials in

Civil Engineering.


Anexos Anexo A. Diseño MARSHALL.


Anexo B. Rice para diseño MARSHALL


Anexo C. Ensayo de Resistencia 31 de enero de 2011.


Anexo D. Ensayo de Resistencia 19 de enero de 2011.


Anexo E. Ensayo de Resistencia 19 de enero de 2011.


Anexo F. Localización proyecto.


Anexo G. Cálculo del tránsito. COMPOSICION VEHICULAR AÑO 2011

C ‐ 2P C ‐ 2G C ‐ 3 ‐ 4 C ‐ 5 >C ‐ 5

62% 31% 7% 50.57% 45.48% 1.91% 0.51% 1.53%10,760 6631 3344 785 397 357 15 4 12

i tránsito= 6.92% %

MODELO DE REGRESIÓN DEL TRÁNSITO

1. MODELO LINEAL

N° AÑO TPD

0 2011 10,7601 2012 115052 2013 123013 2014 131524 2015 140625 2016 150356 2017 160767 2018 171888 2019 183779 2020 1964910 2021 21009

LA SERIE QUEDA ENTONCES ASI:

AUTOMOV BUSES

C ‐ 2P C ‐ 2G C ‐ 3 ‐ 4 C ‐ 5 >C ‐ 550.57% 45.48% 1.91% 0.51% 1.53%

1 2012 11505 7090 3575 424.5 381.7 16 4.3 12.82 2013 12301 7580 3823 453.8 408.1 17.1 4.6 13.73 2014 13152 8105 4087 485.3 436.4 18.3 4.9 14.74 2015 14062 8666 4370 518.8 466.6 19.6 5.2 15.75 2016 15035 9266 4673 554.7 498.8 21 5.6 16.86 2017 16076 9907 4996 593.1 533.4 22.4 6 17.97 2018 17188 10592 5342 634.2 570.3 24 6.4 19.2

TOTAL 99318 61206 30866 3664 3295 138 37 111

´(1) ´(2) ´(3) ´(4) ´(5) ´(6)

VEHÍCULOTOTAL EN EL PERÍODO DE DISEÑO

*FACTOR DAÑO

EJES EQUIVAL(2)*(3)

EJES EQUIV ANUALES(4)*365

EJES EQUIV POR DIST

DIRECCIONAL(1.0)

**EJES EQUIV (FACTOR DIST POR CARRIL)

AUTOMOVIL 99318 0 0 0 0 0BUS 61206 1.15 70386.9 25691218.5 25691218.5 25,691,219.00

C ‐ 2P 3664 1.14 4177.416 1524756.84 1524756.84 1,524,757.00 C ‐ 2G 3295 3.5 11533.55 4209745.75 4209745.75 4,209,746.00 C ‐ 3 ‐ 4 138 5.23 723.832 264198.68 264198.68 264,199.00 C ‐ 5 37 4.4 162.8 59422 59422 59,422.00 >C ‐ 5 111 4.72 522.976 190886.24 190886.24 190,886.00

TOTAL 31,964,239.00

*FACTORES DAÑO SEGÚN LIBRO INGENIERIA DE PAVIMENTOS DE ALFONSO MONTEJO AÑO 1996

TRANSITO EQUIVALENTE EJES DE 8,2 TON PARA EL PERÍODO DE DISEÑO

DISTRIBUCION CAMIONESTPDS A B C

# AÑO SERVICIO

7%AÑO TPDS

62% 31%

CAMIONES

y = 1019.4x + 9257.3R² = 0.9914

0

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Series2

Lineal (Series2)


Anexo H. Cálculo módulo de resiliencia método SHELL. Formulaciones para estimar módulos de ShellSe utiliza el asfalto residual para los cálculos para el método SHELL

t=1/(2*pi*f) donde: f=frecuencia; pi=3,1416; t=tiempo de cargat=0,02 seg para V= 45 - 60 kphf=frecuencia; 8 Hz para velocidad 45-60 kph

Tipo de Asfalto APIAY Original ResidualPenetración a 25 oC 68 39Pto Ablandamiento, oC. 49.6 58Índice Penetración, form -0.55 0.04

Tmix, oC. 22.00

T800 °C 58 datos punto ablandamiento asfalto residual∆T °C= 36Ip= 0.04El módulo del asfalto es calculado con la gráfica 7-41 de la SHELL, en el libro del Profesor Montejocon los siguientes datos:t= 0.02 seg∆T °C= 36 calculado anteriormenteIp= 0.04 del asfalto residualy obtengoMódulo del Asfalto,MN/m1 30,000,000 N/m2Módulo del Asfalto,Mpa 30.00 MpaCaracterísticas de la Mezcla

Vol vacíos, % Va 5.5 B1 10.57148148Vol asfalto, % Vb 12 B2 9.921734375Vol agregado, % Vg 82.5 B3 0.670766673Total 100 B4 0.492638256

S1,MN/m2 3,724 para 5<Sbit<1,000 MNS2,MN/m2 8,183 para 1,000<Sbit<3,000MN

Sin FS Con FS=1.2Módulo Estimado de la Mezcla, kg/cm2 37,961 31,634

El Indice de penetración es calculado a partir datos de penetración y temperatura, en este ejercicio, con el asfalto residual

De la tabla 7-42 con Temperatura media anual ponderada y espesor carpeta, da este valor, que es la temperatura de la mezcla, no del ambiente


Anexo I. Cálculo módulo de resiliencia instituto del asfalto. Formulaciones para estimar módulos del Instituto del Asfalto

Estimación de la Temperatura del Pavimentot=1/(2*pi*f) donde: f=frecuencia; pi=3,1416; t=tiempo de cargat=0,02 seg (f=8Hz) para V= 45 - 60 kph

Frecuencia de carga, Hz 8Tipo de Asfalto Temperatura mezcla, oC 19.8

APIAY 60-70 Penetracción a 25 oC (orig) 68 Para determinar la temperatura de la mezcla T ó Mp (oF), Viscosidad a 21 oC, 10^6 poises 2.81579747 se emplea la siguiente fórmula en función de la temperatura

Características de la Mezcla del aire Ma (oF) y la profundidad desde la superficie, z (in):% de finos P200 5 B1 0.82369977Vol vacíos, % Va 5.5 B2 3840.71994 Como temperatura media ponderada de la capa asfáltica Vol asfalto, % Vb 12 B3 1.54150969 se emplea la correspondiente al tercio superiorVol agregado, % Vg 82.5 B4 5.796Total 100 B5 1.74996459 oC oF

Temperatura media ponderada del aire, Ma 14.8 58.6Sin FS Con FS=1.2 cm pg

Módulo Estimado de la Mezcla, kg/cm2 46,844 39,037 Espesor Capas Asfálticas 32.0 12.60

Profundidad de referencia para la temperatura cm pg (1/3 del espesor de la capa, por defecto) 10.7 4.2

oC oFTemperatura pavimento al tercio capa, Mp 19.8 67.6

% de finos 5Vol vacíos, % 5.5Vol asfalto, % 12Vol agregado, % 83Penetración original del Asfalto 80-100 88Penetración original del Asfalto 60-70 68Frecuencia (Hz) 8Factor de seguridad 1.2

64

344

11 ++

−⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

++=

zzMaMp 6

434

411 +

+−⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

++=

zzMaMp


Anexo J. Cálculo módulo resiliente materiales granulares.

h, cm E, kg/cm2 h, pg E, psiCapas Asfálticas a 32.0 37,476 12.60 532,907

b 0.00 0c 0.00 0

Ponderado 32.0 37,476 12.6 532,907 a AASHTOBG SBG Prom

Granulares K1 8,000 50.0 848 19.69 12,061 0.04 0.09 0.06K1 IA 8,000 a 12,0000 típico entre 3,000 y 8,000

Subrasante 300 4266

Módulo ponderado de Capas Asfálticas

Si la capa asfáltica que se encuentra sobre la capa granular está compuesta por 2 subcapas h1a y h1b con módulos E1a, E1b, se calcula un módulo ponderado E1 para el espesor total h1a + h1b :

Módulo de capas granulares

Siendo h1 y h2 los espesores de la capa asfáltica y granular en pulgadas, y E1, E2 y E3 los módulos de las capas asfáltica, granular y subrasante en psi:

Coeficientes Estructurales AASHTOBase Granular: a2 = 0.249 x log10 E (psi) -0.977 Típico = 0.14 para E =30,000 psi, CBR = 100%Subbase Granular: a3 = 0.227 x log E10 (psi) -0.839 Típico = 0.11 para E =15,000 psi, CBR = 30%

a AASHTOE, kg/cm2 E, psi BG SBG Prom

2,000 28,440 0.13 0.17 0.15

3

11

31

1131

111

)()(

⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

++

=ba

bbaa

hhEhEhE

868.01

287.03

139.01

041.02

471.012 447.10 KEEhhE −−−=


Anexo K. Tabla Equivalencia asfalto caucho según caltran (Dpto Transporte de California)

Mezcla Asfáltica GAP – GRADE (TIPO G.G)

Vs

Mezcla Asfáltica Convencional (MDC)

MDC RAC TIPO G.G (cm) RAC TIPO G.G y SAMI-R

(cm)

4,5 3,0

6,0 3,0

7,5 4,5 3,0

9,0 4,5 3,0

10,5 6,0 4,5

12,0 6,0 4,5

13,5 4,5(1) 6,0

15,0 4,5(2) 6,0

16,5 6,0(1) 4,5 (3)

18,0 6,0(2) 4,5 (4)

NOTAS:

1. Colocar 4,5 cm de MDC nueva y luego colocar la RAC TIPO G descrita.

ESTRUCTURA CONVENCIONAL


2. Colocar 6,0 cm de MDC nueva y luego colocar la RAC TIPO G

3. Colocar 4,5 cm de MDC nueva, un SAMI-R y luego colocar 4,5cm de RAC TIPO G

ESTRUCTURA CONVENCIONAL

SAMI – R 4. Colocar 6,0cm de MDC nueva, un SAMI-R y luego colocar 4,5cm de RAC TIPO G

13,5cm MDC

4,5cm RAC-G

Vs

4,5cm MDC

15,0cm MDC

4,5cm RAC-G

Vs

6,0cm MDC

16,5cm MDC

4,5cm RAC-G

Vs

4,5cm MDC

18,0cm MDC

4,5cm RAC-G

Vs

6,0cm MDC

9,0c

10,5cm


Anexo L. Ensayo módulo dinámico

diseÑo de mezcla asfÁltica con asfalto...

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