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25/04/2012 1 ESTIMACIÓN DEL TRÁNSITO PARA DISEÑO DE PAVIMENTOS CURSO DE PAVIMENTOS PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA ESTUDIO DE TRÁNSITO En lo posible debe ser siempre realizado por un especialista en el área. Se realiza con base en: Conteos vehiculares en la vía Análisis de series históricas Proyecciones de crecimiento económico Analogías con vías de condiciones similares Estudios de origen-destino y de capacidad vial
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ESTIMACIÓN DEL TRÁNSITO PARA DISEÑO DE PAVIMENTOS

Oct 27, 2015

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Page 1: ESTIMACIÓN DEL TRÁNSITO PARA DISEÑO DE PAVIMENTOS

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ESTIMACIÓN DEL TRÁNSITO PARA

DISEÑO DE PAVIMENTOS

CURSO DE PAVIMENTOS

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA

ESTUDIO DE TRÁNSITO

• En lo posible debe ser siempre realizado por un especialista en el área.

• Se realiza con base en:

▫ Conteos vehiculares en la vía

▫ Análisis de series históricas

▫ Proyecciones de crecimiento económico

▫ Analogías con vías de condiciones similares

▫ Estudios de origen-destino y de capacidad vial

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ESTUDIO DE TRÁNSITO PARA DISEÑO DE

PAVIMENTOS • Para el diseño de pavimentos es fundamental

determinar:

▫ El tránsito promedio diario actual (TPDs, TPDm, TPDa) y su composición.

▫ Los factores para proyectar el tránsito futuro (TE, TI=TA+TG, tasas de crecimiento [r], número de ejes y distribución de peso por eje para cada tipo de vehículo comercial).

▫ Factores geométricos y de capacidad de la vía.

Es bastante complicado estimar el tránsito futuro!

DEFINICIONES GENERALES

• Eje Sencillo

• Eje Tándem

• Eje Trídem

En ejes tándem y trídem la distancia entre los centros de las llantas no debe ser mayor a 2 m.

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DEFINICIONES GENERALES

• Vehículos livianos

Capacidad menor a 5 toneladas

• Vehículos comerciales (B+C) Capacidad mayor a 5 toneladas

DEFINICIONES GENERALES

• Tránsito Promedio Diario (TPDS, TPDM y TPDA)

• Tránsito Existente

• Tránsito Atraído

• Tránsito Generado

• Tránsito Inducido (TI = TA + TG)

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DEFINICIONES GENERALES

• Capacidad (qmáx): Tasa máxima de flujo de una vía

• Nivel de servicio (A, B, C, D, E y F): Describe las

condiciones de operación de un flujo vehicular y como lo perciben los usuarios.

• Volumen de servicio: Volumen correspondiente a cada

nivel de servicio.

CLASIFICACIÓN DE

LOS VEHÍCULOS

Según el Instituto Nacional de Vías (INVIAS):

• A = Vehículos livianos

•B = Buses

•C = Camiones

En Colombia las dimensio-nes y cargas máximas por eje y tipo de vehículo están establecidos en la Resolución 4100 de 2004

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Resolución 4100 del 28 de diciembre 2004

“Por la cual se adoptan los límites de pesos y dimensiones en los vehículos de transporte terrestre automotor de carga por carretera, para su operación normal en la red vial a nivel nacional”

Resolución 4100 del 28 de diciembre 2004

Peso Bruto Vehicular (PBV)

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Resolución 4100 del 28 de diciembre 2004

Peso Bruto Vehicular (PBV)

CLASIFICACIÓN DE LOS CAMIONES

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SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

Período de Diseño ≈ Período de Análisis

Normalmente se recomienda:

• Pavimentos flexibles Pd = 10 - 15 años

• Pavimentos rígidos Pd = 20 - 40 años

• Pavimentos articulados Pd = 10 - 20 años

SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Carga Equivalente para Diseño

▫ Cada vehículo causa un deterioro mínimo en las diferentes capas del pavimento y la subrasante

▫ A medida que las repeticiones de carga se acumulan también lo hacen las repeticiones de deterioro.

▫ Diferentes tipos de vehículos y de configuraciones de ejes producen efectos diferentes Distintos niveles de deterioro.

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SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Factor de Equivalencia de Carga por Eje ▫ Eje de referencia AASHTO: 80 kN (8,2 Ton ó 18 Kips)

◦ n≈ 4,0 para pavimentos flexibles

“Ley de la Cuarta Potencia” Para pavimentos flexibles con capas

hidráulicamente ligadas n>4

◦ n≈ 4,0-4,4 para pavimentos rígidos

SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Factor de Equivalencia de Carga por Eje ▫ Eje de referencia AASHTO: 80 kN (8,2 Ton ó 18 Kips)

◦ n≈ 4,0 para pavimentos flexibles

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SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Factor de Equivalencia de Carga por Eje ▫ Eje de referencia AASHTO: 80 kN (8,2 Ton ó 18 Kips)

SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Factor Camión ▫ Número de aplicaciones de ejes sencillos con cargas equivalentes de

8,2 toneladas, correspondientes al paso de un vehículo comercial..

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SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Obtención de información de cargas por eje y cargas vehiculares

Básculas portátiles

Básculas estáticas

SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Obtención de información de cargas por eje y cargas vehiculares

Básculas de peso en Movimiento (WIM) Weight -In-Motion

Miden el efecto de La carga dinámica

(más precisas)

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SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Factores vehiculares de deterioro obtenidos a partir de algunas “encuestas” realizadas durante los últimos años.

SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Factores camión por dirección en algunas carreteras colombianas (encuestas del año 2000)

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SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Variabilidad entre los factores vehiculares de deterioro obtenidos en algunos tramos de la red Nacional

SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Ejemplo de cálculo del factor camión

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SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Determinación del número de ejes equivalentes de 80 kN (8,2 toneladas) en el carril de diseño y durante el período de diseño.

TPD = Tránsito promedio diario para el año inicial A = Porcentaje estimado de vehículos pesados B = Porcentaje vehículos pesados que emplean el carril de diseño r = Rata anual del crecimiento del tránsito

n = Período de diseño F.C. = Factor camión

.C.F)r1(Ln

1)r1(365

100

B

100

ATPDN

n

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SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Conversión del tránsito mixto en aplicaciones equivalentes del eje de referencia

SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Conversión del tránsito mixto en aplicaciones equivalentes del eje de referencia

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SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Tránsito Promedio Diario, TPD

SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Tránsito Promedio Diario, TPD

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SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Proporción de vehículos comerciales, VC (Composición vehicular) ▫ Normalmente se obtiene de los conteos anuales INVIAS (Cartilla

de Conteos) y de la información disponible de las vías concesionadas con estaciones de peaje.

▫ Se debe hacer un análisis

estadístico del comporta-

miento de la serie histórica

para poder proyectar con

cierto nivel de confianza

el tránsito para el período de

diseño definido.

SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Proporción de vehículos comerciales, VC (Composición vehicular)

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SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Distribución Direccional, DD (Factor direccional) ▫ Debe obtenerse a partir del estudio de tránsito.

▫ Es común pero muchas veces desacertado suponer 50% en cada dirección (50/50).

SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Proporción de vehículos comerciales que utiliza el carril de diseño, DC (Factor carril)

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SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Proporción de vehículos comerciales que utiliza el carril de diseño, DC (Factor Carril)

SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Proporción de vehículos comerciales que utiliza el carril de diseño, DC (Factor Carril)

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SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Factor vehicular de deterioro, FC (Factor camión)

Factores de daño para el tránsito colombiano

Primera fase de la investigación Nacional de Pavimentos

SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Factor vehicular de deterioro, FC (Factor camión)

Factores equivalencia promedio

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SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Factor vehicular de deterioro, FC (Factor camión) Se obtiene ponderando el factor de daño de cada vehículo por su porcentaje respecto al volumen de vehículos comerciales.

SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Tasas de crecimiento de los vehículos comerciales

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SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Factores de crecimiento de tránsito ▫ Se recomienda hacer un análisis estadístico de regresión

con los datos de la serie histórica.

▫ La tendencia actual es calcular el número de ejes para cada año de la serie histórica y proyectarlo.

▫ No es conveniente ni acertado proyectar el TPD de vehículos comerciales y mucho menos el TPD total.

SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Factores de crecimiento de tránsito ▫ Tampoco se recomiendan las proyecciones logarítmicas y

potencial. La proyección exponencial no es aconsejable para periodos de diseño o análisis mayores a 5 años.

▫ Debe verificarse que los volúmenes futuros no excedan la capacidad de la vía.

y = 34.12x + 1210.R² = 0.461

y = 1227.e0.022x

R² = 0.481

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

0 5 10 15 20 25 30 35

AÑOS

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SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Factores de crecimiento de tránsito ▫ Si la información disponible no presenta una tendencia

definida o un buen ajuste (coeficiente de correlación) estadísticamente pueden eliminarse hasta 3 datos atípicos de una serie de 10 o proporcional para series mayores.

▫ También pueden hacerse análisis de crecimiento económico, zonas de condiciones de desarrollo similares y series de tiempo.

y = 34.12x + 1210.R² = 0.461

y = 1227.e0.022x

R² = 0.481

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

2000

0 2 4 6 8 10 12 14 16

AÑOS

y = -2.575x + 1618.R² = 0.000

y = 1503.e0.003x

R² = 0.001

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 2 4 6 8 10 12 14 16

AÑOS

SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Factores de crecimiento de tránsito Crecimiento exponencial

Crecimiento lineal recto

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SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Factores que afectan la precisión de las proyecciones y estimaciones del tránsito

1. Validez de los factores de equivalencia AASHO

Medio ambiente frío (incluido ciclo de congelamiento).

Grandes espesores de capas asfálticas sobre subrasantes débiles.

Ensayos acelerados con gran intensidad de cargas pesadas.

Cargas máximas menores a las usuales en países en desarrollo. 133 kN (13,6 t) para ejes simples. 214 kN (21,8 t) para ejes tándem. No circularon ejes trídem.

Existen diferencias considerables entre las diversas interpretaciones que se han dado a los resultados del ensayo.

SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Factores que afectan la precisión de las proyecciones y estimaciones del tránsito

1. Validez de los factores de equivalencia AASHO

No se identificó el criterio con que fallaban los pavimentos después de cierto número de repeticiones (ahuellamiento o agrietamiento).

No existe una ley general de equivalencia de cargas en relación con su poder destructivo sobre los pavimentos.

El exponente de equivalencia para los pavimentos de tipo flexible y semiflexible depende tanto del mecanismo de falla escogido (ahuellamiento, agrietamiento o pérdida de serviciabilidad), como de las características de la estructura y de la configuración de los ejes de los vehículos (número de ejes y de ruedas, espaciamiento entre ejes y tipo de neumáticos).

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SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Factores que afectan la precisión de las proyecciones y estimaciones del tránsito

1. Validez de los factores de equivalencia AASHO

Estudios posteriores del Trucking Research Institute (TRI), destinados al reanálisis de los datos del AASHO ROAD TEST, llegaron a concluir que los FECE deben ser mayores que los recomendados por AASHTO cuando las cargas son livianas, y menores que éstos para las cargas más pesadas.

SUPUTACIÓN DEL TRÁNSITO DURANTE EL

PERÍODO DE DISEÑO

• Factores que afectan la precisión de las proyecciones y estimaciones del tránsito

2. Efectos de las condiciones de aplicación de carga

Tránsito canalizado.

Presiones de inflado y de contacto.

La presión de contacto y el factor

de equivalencia de carga.

Ejes con neumáticos de banda ancha.

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PRINCIPALES FUENTES DE INFORMACIÓN

REQUERIDAS PARA CARACTERIZAR EL TRÁNSITO