Anejo nº 4: Estudio del tráfico y cálculo del firme

Transcripción

1 Anejo nº 4: Estudio del tráfico y cálculo del firme

2 1.- INTRODUCCIÓN En el presente anejo se analiza y justifica la previsión de evolución de la intensidad media de tráfico hasta el año en puesta en servicio de las obras proyectadas y su clasificación de acuerdo con las categorías de tráfico establecidas en la vigente Norma 6.1 I.C sobre secciones de firme, así como la caracterización y dimensionamiento de las secciones de firme, según lo prescrito por la normativa citada. 2.- ESTUDIO DE LA EVOLUCIÓN DEL TRÁFICO PARÁMETROS BÁSICOS UTILIZADOS Se deben resolver dos problemas a la hora de determinar el tráfico en el año de puesta en servicio de las obras proyectadas: a) Determinación correcta del tráfico inicial de la carretera. b) Previsión de la evolución de este tráfico en el futuro. Se parte de unos aforos y se debe determinar el número de vehículos que pasan (IMD) y desagregarlos, ver los porcentajes de cada tipo de vehículo. En realidad solo interesa el porcentaje de vehículos pesados, pues son los que ejercen esfuerzos de fatiga, los vehículos ligeros solo afectan al desgaste superficial DATOS DE PROYECTO Los datos de aforo han sido facilitados por los servicios técnicos del Área de Carreteras de la Diputación de Valencia. Los valores de I.M.D. obtenidos son los siguientes: Datos en la CV-575 Carretera: CV-575 (VV-1084)- De Manuel a Genovés Tramo CV-610 a Llocnou d en Fenollet: IMD 1 JUNIO IMD 2 NOVIEMBRE IMD 3 JULIO IMD 4 MARZO IMD 5 FEBRERO Datos en la CV-600 Carretera: CV-600 (VP-1036)- De Xátiva a Simat de la Valldigna Tramo Barxeta a VV-1033: IMD 1 ABRIL IMD 2 OCTUBRE IMD 3 SEPTIEMBRE IMD 4 DICIEMBRE IMD 5 MARZO IMD 6 ABRIL IMD 7 FABRERO IMD 8 MARZO Tramo Llocnou d en Fenollet (VV-1033) a VV-1032: IMD 1 ABRIL IMD 2 OCTUBRE IMD 3 SEPTIEMBRE IMD 4 MARZO IMD 5 ABRIL IMD 6 ENERO IMD 7 MARZO El problema planteado es estimar, en función de las intensidades consideradas, la intensidad media diaria que soportarán los distintos tramos de carretera a acondicionar MÉTODO DE CÁLCULO De acuerdo con las indicaciones incluidas en la Norma 6.1 I.C sobre secciones de firme, de la Instrucción de Carreteras, aprobada por orden FOM/3460/2003 de 28 de Noviembre, se procede al estudio y clasificación de las intensidades medias diarias del Anejo nº 04 - Estudio del tráfico y cálculo del firme.doc Página 1

3 tráfico pesado esperado para el año de puesta en servicio de la obra, de acuerdo con la siguiente clasificación: CATEGORÍAS DE TRÁFICO PESADO I.M.D p T00 IMD p IMD SEP IMD AGO INTERVALO AÑOS T > IMD p T > IMD p 800 T2 800 > IMD p 200 T > IMD p 100 T > IMD p 50 T41 50 > IMD p 25 T42 IMD p < 25 Para determinar la categoría de tráfico esperado en el año de puesta en servicio de la obra, se hacen las siguientes consideraciones: - Por tratarse del acondicionamiento de un vial existente, y que por lo tanto no habilita nuevos destinos, se estima que no se producirá la existencia de un tráfico inducido una vez realizada la obra.. - La tasa de crecimiento anual se estima a partir de los datos de aforos existentes, mediante la siguiente expresión: IMD = IMD [ i] [ i+1 ] [1+ r] n - A la vista de los resultados obtenidos y a la evolución de las IMD a lo largo de los años, se puede observar que se han producido, cronológicamente en el tiempo, altibajos en el número de vehículos usuarios de la carretera, incluso, según los datos de los que se dispone, parece existir una tendencia a la baja en dicho número, si bien, ésta puede deberse, en parte, a un empeoramiento en la calidad de la carretera, que ha originado que un porcentaje de los usuarios busque itenerarios alternativos. Es por ello que se propone como tasa de crecimiento anual r = 1%, que supone una solución de compromiso entre el incremento positivo obtenido con los años aforados más antiguos y el valor negativo obtenido con los años aforados más recientes, partiendo del valor aforado más alto, correspondiente al año 1992, para obtener el tráfico pesado esperado para el año de puesta en servicio de la obra. - Establecida la tasa de crecimiento anual del tráfico, y suponiendo que la fecha de puesta en servicio de la obra será el año 2.008, a partir del valor de I.M.D correspondiente al año 1992 se puede obtener mediante la expresión anterior el valor de la I.M.D esperado en el año de puesta en servicio de la obra, que será: IMD = IMD [ 2008 ] [ 1992 ] IMD [ 2008 ] = 1668veh / día [1+ r] n donde r, es el crecimiento anual previsible y n el número de años. - Aplicando la expresión anterior a dos datos de diferentes años para los mismos meses, correspondientes a los aforos en cada uno de los tramos anteriores se obtienen los resultados siguientes: a) Para la carretera CV-575 IMD AÑO JUN IMD AÑO JUL INTERVALO AÑOS Se considera que sobre carril incide el 50 % del tráfico y que el porcentaje de tráfico de pesados es del 6 %, por lo tanto el valor de intensidad media diaria de vehículos pesados en el año será: ,06 0,5 = 49 veh. pesados / día / carril De acuerdo con la clasificación indicada anteriormente, el tráfico esperado en el año de puesta en servicio de la obra para la carretera CV-575, corresponderá con la categoría T41. Esta categoría será tenida en cuenta en el dimensionamiento del paquete de firme de este tramo del proyecto Anejo nº 04 - Estudio del tráfico y cálculo del firme.doc Página 2

4 b) Para la carretera CV Tramo Barxeta a VV-1033: ,66 0,06 0,5 = 156 veh. pesados / día / carril IMD AÑO OCT IMD AÑO SEP INTERVALO AÑOS IMD ABR IMD ABR INTERVALO AÑOS IMD MAR IMD ABR INTERVALO AÑOS A la vista de los resultados obtenidos y a la evolución de las IMD a lo largo de los años, se puede observar una tendencia creciente en el número de usuarios, salvo en los valores de los dos últimos años de los que se dispone de datos, en los que se aprecia una disminución que puede deberse a lo ya comentado para el tramo anterior. Así pues, consideraremos como tasa de crecimiento anual más representativa la que corresponde a los meses de Marzo a Abril (r = 8,74 %). - Establecida la tasa de crecimiento anual del tráfico, y suponiendo que la fecha de puesta en servicio de la obra será el año 2.008, a partir del valor de I.M.D correspondiente al año 1992 se puede obtener mediante la expresión anterior el valor de la I.M.D esperado en el año de puesta en servicio de la obra, que será: 8.74 De acuerdo con la clasificación indicada anteriormente, el tráfico esperado en el año de puesta en servicio de la obra, corresponderá para este tramo con la categoría T31. - Tramo Lloc Nou d en Fenollet (VV-1033) a VV-1032: IMD AÑO OCT IMD AÑO SEP INTERVALO AÑOS IMD ABR IMD ABR INTERVALO AÑOS IMD MAR IMD MAR INTERVALO AÑOS A la vista de los resultados obtenidos y a la evolución de las IMD a lo largo de los años, consideraremos como tasa de crecimiento anual más representativa la que corresponde al mes de Abril (r = 12,09 %). - Establecida la tasa de crecimiento anual del tráfico, y suponiendo que la fecha de puesta en servicio de la obra será el año 2.008, a partir del valor de I.M.D correspondiente al año 1992 se puede obtener mediante la expresión anterior el valor de la I.M.D esperado en el año de puesta en servicio de la obra, que será: 2.29 IMD = IMD [ 2008 ] [ 1998 ] [1+ r] IMD [ 2008 ] = 5.205,66veh / día n IMD = IMD [ 2008 ] [ 1998 ] [1+ r] IMD [ 2008 ] = ,33veh / día n - Se considera que sobre carril incide el 50 % del tráfico y que el porcentaje de tráfico de pesados es del 12 %, por lo tanto el valor de intensidad media diaria de vehículos pesados en el año será: - Se considera que sobre carril incide el 50 % del tráfico y que el porcentaje de tráfico de pesados es del 12 %, por lo tanto el valor de intensidad media diaria de vehículos pesados en el año será: Anejo nº 04 - Estudio del tráfico y cálculo del firme.doc Página 3

5 10.012,33 0,06 0,5 = 300 veh. pesados / día / carril De acuerdo con la clasificación indicada anteriormente, el tráfico esperado en el año de puesta en servicio de la obra, corresponderá con la categoría T2. Finalmente, consideraremos para el diseño de los tramos de carretera correspondientes a la CV-600 una categoría de tráfico T2 que es la más desfavorable de las dos obtenidas en los dos aforos de este eje. Esta categoría será, pues, la tenida en cuenta en el dimensionamiento del paquete de firme de este tramo de carretera. En resumen, el paquete de firmes correspondiente al tramo de la CV-575 se dimensionará para una categoría de tráfico T41 y para los tramos correspondientes de la CV-600 se dimensionará para una categoría de tráfico T CÁLCULO DEL FIRME INTRODUCCIÓN. Siguiendo las especificaciones establecidas en la Norma 6.1 I.C sobre secciones de firme, de la Instrucción de Carreteras, aprobada por orden FOM/3460/2003 de 28 de Noviembre, se procede al dimensionamiento del firme en función, por una parte de las intensidades medias diarias del tráfico pesado esperado para el año de puesta en servicio de la obra, y por otra parte de las características exigibles a la explanada sobre la que se ubicará el citado firme CLASIFICACIÓN DEL TRÁFICO. Según lo expuesto en el apartado anterior, Estudio del tráfico, se adopta, por una parte, para el eje principal, el eje comarcal, las intersecciones 1, 2 y 3 correspondientes a la CV-575, una categoría de tráfico tipo T41. Por otra parte, para el eje principal, las rotondas y los ramales, correspondientes a la CV-600, se adopta una categoría de tráfico tipo T CATEGORÍA DE EXPLANADA. a) Para la carretera CV-575 En el año 2002 se llevó a cabo el proyecto de construcción correspondiente a este eje cuya actualización también es objeto del presente proyecto. En dicho proyecto se dimensionó el firme con la anterior Instrucción vigente en aquel año del Ministerio de Fomento que es de obligado cumplimiento para las carreteras cuya titularidad corresponde al Estado. Aplicando dicha Instrucción con los datos obtenidos de los materiales del correspondiente Estudio Geotécnico que se realizó, se obtuvo que era necesario colocar en los últimos 50 cm, en coronación del terraplén, una capa de suelo seleccionado, y sustituir una capa de igual espesor en caso de desmonte, con dicho material, para obtiener así una explanada E2 como base del firme proyectado, proporcionando una superficie homogénea a todo el trazado. Previamente, se eliminaría la capa de tierra vegetal hasta un espesor mínimo de 50 cm. En la actualidad, con la Instrucción vigente del Ministerio de Fomento, para obtener una explanada E2 es necesario extender una capa de suelo seleccionado en los setenta y cinco (75) cm. superiores de la explanada. No obstante, justificaremos en el apartado siguiente, correspondiente al dimensionado de firme, que con el paquete de firmes que se proyectó se puede mantener el espesor de 50 cm de suelo seleccionado ya que el espesor total que se obtendría (capa de suelo seleccionado más capas de firme) sería equivalente, incluso superior, al que resultaría con la nueva Instrucción. b) Para la carretera CV-600 En el Estudio geológico y geotécnico realizado para este eje se establece que los materiales existentes una vez eliminada la tierra vegetal pueden clasificarse, según lo establecido en el Pliego General PG 3/75, como suelo tolerable en los terrenos donde se ubicará los tramos correspondientes de la carretera CV-600. Para la ejecución de las obras incluidas en el presente proyecto, se exigirá que la explanada sobre la que se colocará el firme corresponda con una categoría tipo E2 según la clasificación incluida en la Norma 6.1 I.C sobre secciones de firme, de la Instrucción de Carreteras, aprobada por orden FOM/3460/2003 de 28 de Noviembre, por lo que será necesario extender una capa de suelo seleccionado tipo 2 (CBR 10) en los setenta y cinco (75) cm. superiores de la explanada DIMENSIONAMIENTO DEL FIRME Una vez caracterizado el tráfico y la explanada, se procede al dimensionamiento del paquete de firme para cada una de las secciones tipo proyectadas, de acuerdo con las indicaciones de la Norma 6.1 I.C. Secciones de firme Tipología y sección de los firmes Se dimensiona en este apartado el paquete de firme en los distintos tramos proyectados. Se adopta, en todos los casos, una sección estructural de firme flexible, descartándose una sección de firme rígido debido a su mayor complicación constructiva y a que actualmente, todas las carreteras adyacentes poseen calzadas con firmes flexibles, por lo que se considera razonable mantener la misma tipología. Asimismo se adopta, también en todos los casos, una sección de firme flexible con base granular, excluyéndose las secciones con capas de base de suelo - cemento o de grava - cemento, debido a que este tipo de bases requieren una ejecución muy controlada Anejo nº 04 - Estudio del tráfico y cálculo del firme.doc Página 4

6 y pequeñas variaciones de la dosificación en peso del cemento producen comportamientos estructurales no deseados, con fisuraciones y fallos localizados durante la fase de funcionamiento, además de la necesidad de disponer de más medios para su correcta ejecución Firme en eje comarcal, eje principal, intersecciones y ramales en la CV-575 Según hemos comentado anteriormente, justificaremos a continuación la equivalencia de la sección del firme que se diseñó en el proyecto realizado en el año 2002 para este eje utilizando la anterior Instrucción, con el que correspondería aplicando la actual Instrucción de carreteras del Ministerio de Fomento. La sección del firme que adoptaríamos aplicando la Instrucción de carreteras del Ministerio de Fomento correspondiente a una categoría de tráfico T41 y una explanada tipo E2 sería la 4121 formada por: 10 cm. de mezclas bituminosas en caliente. 30 cm. de zahorra artificial. que junto a los 75 cms de suelo seleccionado necesarios para obtener una explanada tipo E2 hacen un total de 115 cm. Por otro lado, la sección de firme proyectado inicialmente con la Instrucción, anterior está formada como sigue: 15 cm. de mezclas bituminosas en caliente. 25 cm. de zahorra artificial en capa de base. 25 cm. de subbase granular. que junto con los 50 cm. de suelo seleccionado sobre la explanada hacen un total de 115 cms. Se comprueba, pues, que el firme diseñado, cuya secuencia de capas es la anteriormente expuesta, es equivalente al firme que correspondería aplicando la actual Instrucción y que detallamos a continuación: 15 cm. de mezclas bituminosas en caliente distribuidas de la siguiente manera: - Capa de rodadura: 5 cm. de S-20 - Capa intermedia: 10 cm. de G cm. de zahorra artificial en capa de base. 25 cm. de sub-base granular Firme en eje principal, intersecciones y ramales en la CV-600 Según los datos establecidos en los puntos anteriores, en estos tramos se tiene: - Categoría de tráfico: T2 - Categoría de la explanada: E2 - Sección tipo de firme flexible con base granular. se adopta de acuerdo con el catálogo de secciones de firme incluido en la Norma 6.1 I.C sobre secciones de firme, de la Instrucción de carreteras, aprobada por orden FOM/3460/2003 de 28 de Noviembre, la sección tipo 221 que queda definida como sigue: 25 cm. de mezclas bituminosas en caliente distribuidas de la siguiente manera: - Capa de rodadura: 6 cm. de S-20 con árido porfídico. - Capa intermedia: 8 cm. de S-25 con árido calizo. - Capa de base bituminosa: 11 cm. de G-25 con árido calizo. 25 cm. de zahorra artificial de base Materiales de los firmes Tipos de mezclas bituminosas a) Mezclas bituminosas en eje comarcal, eje principal, intersecciones y ramales en la CV-575 Capa de rodadura Se dispondrá una capa de cinco (5) centímetros de espesor de mezcla bituminosa en caliente tipo S-20 con árido porfídico. Capa intermedia Se dispondrá una capa de diez (10) centímetros de espesor de mezcla bituminosa en caliente tipo G-25 con árido calizo. b) Mezclas bituminosas en eje principal, intersecciones y ramales en la CV-600 Para categoría de tráfico tipo T2, la Norma 6.1 I.C., indica que se deberán usar mezclas bituminosas en caliente de los tipos denso (D), Semidenso (S), drenante (PA) o discontinuas (M ó F) para la capa de rodadura, de los tipos D o S para las capas intermedias, y de los tipos S o gruesos (G) en capas de base. Con este criterio y el aportado por la Diputación de Valencia se toman las siguientes mezclas: Anejo nº 04 - Estudio del tráfico y cálculo del firme.doc Página 5

7 Capa de rodadura Se dispondrá una capa de seis (6) centímetros de espesor de mezcla bituminosa en caliente tipo S-20 con árido porfídico. Capa intermedia Se dispondrá una capa de ocho (8) centímetros de espesor de mezcla bituminosa en caliente tipo S-25 con árido calizo. Capa de base bituminosa Se dispondrá una capa de base de once (11) centímetros de espesor de mezcla bituminosa en caliente tipo G-25 con árido calizo Tipo de betún asfáltico La población de Lloc Nou d en Fenollet se encuentra en una zona térmica media, según el mapa de zonas térmicas estivales incluido en la Norma 6.1 I.C., por lo que el tipo de betún recomendable para la elaboración de las distintas mezclas bituminosas previstas será el B - 60/70, con las dotaciones establecidas en el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares Tipo de filler El filler es el material que pasa por el tamiz 0,063 mm de la UNE EN Su función es de conglomerante junto al betún. - En capa de rodadura el filler será de aportación. - En capas intermedia y de base el filler será 50 % de aportación Relación mínima ponderada filler / betún - En capa de rodadura: 1,3. - En capas intermedia: 1,2. - En capas de base: 1, Riegos: Se extenderá un riego de imprimación sobre la base de zahorra artificial consistente en una emulsión bituminosa tipo E.C.I., con una dotación de 1,2 kg/m2. De igual forma, se extenderán riegos de adherencia entre las diferentes capas de mezcla bituminosa, a base de emulsión bituminosa tipo EAR-1, con una dotación de 0,6 kg/m Capas de base y subbase granular a) En eje comarcal, eje principal, intersecciones y ramales en la CV-575 Se dispondrán: - Una capa de veinticinco (25) cm. de espesor de zahorra artificial compactada en capa de base. - Una capa de veinticinco (25) cm. de espesor de zahorra artificial compactada en capa de subbase. b) En eje principal, intersecciones y ramales en la CV-600 Se dispondrá una capa de veinticinco (25) cm. de espesor de zahorra artificial compactada en capa de base Firme en zonas de refuerzo de la calzada existente Firme en zonas de refuerzo en eje comarcal, eje principal, intersecciones y ramales en la CV-575 Espesor del paquete de firme "e" por encima de la rasante actual: - Si e < 5 cm.: Se fresará el pavimento existente de forma que se ejecute la capa de rodadura entera. - Si 5 < e < 12 cm.: Se pavimentará hasta la cota de rasante definitiva con mezcla bituminosa en caliente tipo S-20 con árido porfídico - Si 12 < e < 25 cm.: Se regularizará con una capa de mezcla bituminosa caliente tipo G-25 con árido calizo, y se ejecutará sobre ella la capa de rodadura completa. - Si 25 < e < 75 cm.: Se escarificará superficialmente el pavimento existente y se regularizará con una capa de zahorra artificial, sobre la cual se ejecutarán completas las capas intermedia y de rodadura, de acuerdo con la sección tipo prevista. - Si e > 75 cm.: Se escarificará superficialmente el pavimento existente y se regularizará con una capa de terraplén sobre la cual se extenderá el paquete de firme completo definido en la sección tipo Anejo nº 04 - Estudio del tráfico y cálculo del firme.doc Página 6

8 Firme en zonas de refuerzo en eje principal, intersecciones y ramales en la CV-600 Espesor del paquete de firme "e" por encima de la rasante actual: - Si e < 6 cm.: Se fresará el pavimento existente de forma que se ejecute la capa de rodadura entera. - Si 6 < e < 10 cm.: Se pavimentará hasta la cota de rasante definitiva con mezcla bituminosa en caliente tipo S-20 con árido porfídico - Si 10 < e < 18 cm.: Se regularizará con una capa de mezcla bituminosa caliente tipo S-25 con árido calizo, y se ejecutará sobre ella la capa de rodadura completa. - Si 18 < e < 29 cm.: Se regularizará con una capa de mezcla bituminosa en caliente tipo G-25, y se ejecutarán completas la capa intermedia y la capa de rodadura. - Si 29 < e < 60 cm.: Se escarificará superficialmente el pavimento existente y se regularizará con una capa de zahorra artificial, sobre la cual se ejecutarán completas las capas de base bituminosa, capa intermedia y capa de rodadura, de acuerdo con la sección tipo prevista. - Si e > 60 cm.: Se escarificará superficialmente el pavimento existente y se regularizará con una capa de terraplén sobre la cual se extenderá el paquete de firme completo definido en la sección tipo Anejo nº 04 - Estudio del tráfico y cálculo del firme.doc Página 7