“ Año
de la Diversificación Diversificación Productiva y del del Fortalecimiento Fortalecimiento de la Educación”
TEMA:
MÉTODO DE WYOMING DOCENTE:
POMA GUEVARA, Luigui Danny
2015-I NVO. CHIMBOTE
MÉTODO DE WYOMING Este, método para calcular pavimentos flexibles fue presentado por los ingenieros I. E. Rusell y D. J. Olinger, del Departamento de Carreteras del Estado de Wyoming. Basan su método en al CBR del terreno de fundación. El método de Wyoming es uno de los métodos mas usados de nuestro medio aparte de ser el más didáctico y sencillo, teniendo en cuenta los factores más representativos para el diseño de un pavimento.
FACTORES A CONSIDERAR: A. Precipitación anual del lugar B. Situación de la napa freática C. Acción de tas heladas D. Condiciones Generales Existentes (Drenaje superficial y subterráneo). E. Tránsito, calculado para un periodo de 20 años. A cada uno de estos factores se le asigna un determinado valor, y la suma de éstos, determina la curva a emplearse para el diseño del pavimento. Gráfico de Factores:
A. PRECIPITACIÓN ANUAL: Estos datos correspondientes deberán ser tomados preferentemente de las informaciones que se obtengan de las Estaciones Pluviométricas cercanas al lugar donde se proyectara el pavimento. Los valores asignados se indican en la Tabla N° 1 Por ejemplo de acuerdo con la tabla de precipitaciones anuales del orden de 5 a 10 pulgadas, el valor asignado a la zona de estudio es de 0, es decir que este valor no tiene ninguna influencia en el pavimento. TABLA N° 1 Valores asignados para precipitaciones anuales PRECIPITACION ANUAL Pulgadas 5 – 10 10 – 15 15 – 20 20 – 25 25 – 30
mm 127 – 254 254 – 381 381 – 508 508 – 635 ( Irrigación Baja ) 635 – 1270 ( Irrigación Alta )
Valores Asignados 0 1 3 6 10
También hay otra condición especial, cuando en zonas de lluvia no hay un drenaje superficial adecuado (zona de topografía plana, es decir, zona muy irrigable), la precipitación de 20-25 pulg. cuyo valor sería 6, en este caso el valor real sería 10.
B. SITUACIÓN DE LA NAPA FREÁTICA Establece e indicar la profundidad a la que se encuentra el nivel de agua subterránea, con respecto al terreno de fundación. TABLA N° 2 Valores asignados para situación de la Napa Freática.
Profundidad de la napa freática, debajo del terreno de fundación A mucha (Mayor de profundidad 3m.) De 6 a 10 pies (1.8 – 3.0 m.) De 4 a 6 pies (1.2 – 1.8 m.) De 2 a 4 pies (0.6 – 1.2 m.)
Valores asignados 0 1 3 5
Naturalmente que la profundidad de la napa freática depende del TIPO DE MATERIAL que se tenga en la SUBRASANTE; si el material es fino, el agua puede ascender por capilaridad, en este caso puede haber influencia en la estabilidad del pavimento y se puede hacer uso de una capa anticontaminente. Pero si el material es grueso, en este caso, el valor asignado será 0. Sin embargo, se recomienda considerar como altura mínima 1.80m, porque menos altura provocaría un valor asignado mayor y lógicamente que el espesor del pavimento resultaría mayor (antieconómico). Si se tiene un material friccionante, en este caso se puede permitir tener niveles freáticos de 1.20 a 1.80 m; pero si se tiene arenas finas no se debe permitir tener niveles freáticos menores de 1.80 m. Concluyendo, se recomienda, como valores mínimos de la profundidad de la napa freática, los siguientes:
Si el material de subrasante es fino; 1.80 m de nivel freático.
Si el material de subrasante es grueso; 1.20 m de nivel freático.
C. ACCIÓN DE LAS HELADAS Las heladas también contribuyen en forma decisiva en el comportamiento de un pavimento. Generalmente se producen heladas en las zonas donde la temperatura media del día permanece por debajo de 0℃. Para determinar cómo influyen las heladas, se tiene una clasificación de éstas, que está en función del aumento de volumen que se produce en el suelo por efecto de las heladas, entonces se puede medir la profundidad de las huellas y el hinchamiento de éstas.
CLASIFICACION:
HELADAS LIGERAS: Cuando no hay señales de grandes hinchamientos ni de otros que afecten el pavimento.
HELADAS MEDIANAS: Cuando produce hinchamientos de
′′
2
,
aproximadamente con señales de debilitamiento del terreno de fundación.
HELADA PERJUDICIAL: Si el hinchamiento causado por la helada, es mayor de 2” (5 cm) y hay pérdida notoria en la capacidad portante del
terreno de fundación.
Los valores que se asignan a cada tipo de helada, se indican en la siguiente tabla: TABLA N° 3 Valores asignados para heladas
Clase de heladas Ninguna
huella
Valores asignados 0
Ligera
1
Mediana
3
Perjudicial
8
En el Perú, de una manera general no se considera la influencia de las heladas, salvo en la zona del Ticlio.
D. CONDICIONES GENERALES Dentro de estas condiciones generales están los Drenajes, tanto superficial como subterráneo, así como otras condiciones que puedan afectar el diseño de un pavimento, se toman en consideración. TABLA N° 4
Condiciones generales de drenaje Excelente Regular Adverso (si no hay ningún drenaje y el suelo es arcilloso)
Valores asignados 0 2 6
E. TRÁNSITO La carga de diseño es la carga por rueda de 5,000 lb. Como no todos los vehículos tienen esta carga, se tiene que expresar el tránsito en Carga Equivalentes a 5000 lb. El período de cómputo es referido a 20 años, tiempo en el cual se supone que se duplicará el tránsito. Los coeficientes de cargas mayores a 5,000 lb. a cargas menores de 5,000 lb. Son:
Carga de 4,500 - 5.500 lb/rueda, Fc : 1
Carga de 5,500 - 6.500 lb/rueda, Fc : 2
Si se tiene 300 vehículos de carga por rueda de 6,500 lb la reducción será: 300 x 2 = 600 vehículos; entonces se consideran de 5,000 lb.
Tránsito, reducido a cargas equivalentes a 5,000 lb. Por rueda 0 a 1millón 1 a 2 millones 2a3” 3a5“ 5a7“ 7a9“ 9 a 11 “ 11 a 13 “ 13 a 15 “ Mayor de 15 “
Valores asignados 1 2 4 6 9 12 15 18 21 24
EJEMPLO Diseñar el pavimento flexible, por el método de Wyoming para una carretera que pasa por una región plana altamente irrigable, donde el nivel de la napa freática se halla a 3 pies por debajo del terreno de fundación, y donde la acción de las heladas es perjudicial. Las condiciones generales son adversas. El CBR del terreno de fundación es 8%. Además se cuenta con dos canteras para obtener: Material de préstamo cuya capacidad de soporte es 14% y de un material granular con un CBR de 52%. Sea el Tránsito Diario Actual de 538 vehículos y el Tránsito Comercial Diario Actual de 143 vehículos, Si los porcentajes de vehículos son: Carga/Rueda
%
4500
5500
13.17
5500
6500
15.30
6500
7500
11.76
7500
8500
14.11
8500
9500
6.21
9500
o mas
5.84
Solución: Cumpliendo con los factores: A. Precipitación anual del lugar Por ser una zona altamente Irrigable se considera la precipitación entre 25 a 30 pulgadas con un valor asignado de 10.
PRECIPITACION ANUAL Pulgadas 5 – 10 10 – 15 15 – 20 20 – 25 25 – 30
mm 127 – 254 254 – 381 381 – 508 508 – 635 ( Irrigación Baja ) 635 – 1270 ( Irrigación Alta )
Valores Asignados 0 1 3 6 10
B. Situación de la napa freática Por tener el nivel freático a 3 pies por debajo del terreno de fundación encontrándose entre 0.60 a 1.20m se le asigna un valor de 5.
Profundidad de la napa freática, debajo del terreno de fundación A mucha profund. (> de 3m.) De 6 a 10 pies (1.8 – 3.0 m.) De 4 a 6 pies (1.2 – 1.8 m.) De 2 a 4 pies (0.6 – 1.2 m.)
Valores asignados 0 1 3 5
C. Acción de tas heladas Tiene la acción de las heladas de la clase Perjudicial se le asigna un valor de 8.
Clase de heladas Ninguna
huella
Valores asignados 0
Ligera
1
Mediana
3
Perjudicial
8
D. Condiciones Generales Existentes (Drenaje superficial y subterráneo). Las condiciones generales son Adversas se le asigna un valor de 6.
Condiciones generales de drenaje Excelente Regular Adverso (si no hay ningún drenaje y el suelo es arcilloso)
Valores asignados 0 2
6
E. Tránsito, calculado para un periodo de 20 años. Tránsito diario actual: TDA = 538 vehículos Tránsito diario comercial actual: TDCA = 143 vehículos Tránsito diario comercial al cabo de 20 años (Se duplica): TDC 20 AÑOS = 143 x 2 = 286 vehículos Tránsito comercial diario, promedio en 20 años (TCDP): TCDP 20 AÑOS =
86+3
= 214.5 = 215 ℎ
Cálculo del número de repeticiones de carga de 5,000 lb. por rueda en el periodo de 20 años. Carga/Rueda
%
TCDP
DIAS
AÑOS
f
Factor de Transito
4500
5500
13.17
215
365
20
1
206,703
5500
6500
15.3
215
365
20
2
480,267
6500
7500
11.76
215
365
20
4
738,293
7500
8500
14.11
215
365
20
8
1,771,652
8500
9500
6.21
215
365
20
16
1,559,455
9500
o mas
5.84
215
365
20
32
2,933,082
Transito Total reducido a Cargas Equivalentes de 5,000lb/rueda durante 20 años
7,689,452
Como las vías son de dos sentidos, y el tránsito de diseño es de uno solo, entonces: Tránsito considerado para el diseño, en una sola dirección =
3’844,726
De acuerdo al tránsito reducido de cargas se le asigna un valor de 6.
Tránsito, reducido a cargas equivalentes a 5,000 lb. Por rueda 0 a 1millón 1 a 2 millones 2a3”
Valores asignados 1 2 4 6 9 12 15 18 21 24
3a5“
5a7“ 7a9“ 9 a 11 “ 11 a 13 “ 13 a 15 “ Mayor de 15 “
Por lo tanto hacemos un resumen obteniendo los siguientes valores.
Factores
Valor Asignado
Precipitación anual:
10
Napa freática:
5
Acción de las heladas:
8
Condiciones generales:
6
Tránsito:
6 35
CURVAS DE DISEÑO La suma de todos los valores asignados en A, B, C, D y E, determinará la curva a emplearse para el diseño de un pavimento flexible.
SUMA DE VALORES ASIGNADOS De 0 a 2 3-6 7 -11 12 - 17 18 - 24 25 -32 33 - 41 42 - 53
CURVA QUE DEBE EMPLEARSE PARA EL DISEÑO DEL PAVIMENTO 4 5 6 7 8 9 12 15
Por lo tanto la curva de diseño será 12, y los datos del CBR de las capas granulares se Emplean en el Abaco o gráfico, obteniendo lo siguiente: Datos:
CBR = 8%, para terreno de fundación
CBR = 14%, para capa de Sub-base.
CBR = 52%, para capa de Base.
Se tiene:
Espesor encima del terreno de fundación, con CBR de 8 % = 12.43”.
Espesor encima de la sub-base, con CBR de 14% = 9.03”.
Espesor de la Sub-base es: 12.43 - 9.03 = 3.40”
Espesor encima de la Base, con CBR de 52% = 3.5
Luego, espesor de la Base es: 9.03 - 3.5 = 5.53” RESULTANDO:
Carpeta Asfáltica
= 3.5” Inc. Piedra Triturada 8.89cm
Base Granular
= 5.53” = 14.05cm
Sub base Granular = 3.4” = 8.90 cm
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5 6 7 8 9 12 MILES DE LIBRAS
15
B C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
3.50
22
24
9.03 12.43
ESPESOR COMBINADO DE LA CAPA DE RODAMIENTO BITUMINOSA BASE MATERIAL SELECCIONADO Y MATERIAL DE PRESTAMO
(pulg.)
