Capitulo I INTRODUCCIN

Pavimentos de Concreto Asfltico Mtodo AASHTO-93142

PAVIMENTOS DE CONCRETO ASFLTICO

IV. PAVIMENTOS DE CONCRETO ASFLTICO MTODO AASHTO-93El diseo para el pavimento flexible segn la AASHTO est basado en la determinacin del Nmero Estructural SN que debe soportar el nivel de carga exigido por el proyecto.

A continuacin se describe las variables que se consideran en el mtodo AASHTO:

IV.1. MDULO DE RESILIENCIA

Para el diseo de pavimentos flexibles deben utilizarse valores medios resultantes de los ensayos de laboratorio, las diferencias que se puedan presentar estn consideradas en el nivel de confiabilidad R.

Durante el ao se presentan variaciones en el contenido de humedad de la subrasante, las cuales producen alteraciones en la resistencia del suelo, para evaluar esta situacin es necesario establecer los cambios que produce la humedad en el mdulo resiliente.

Con este fin se obtienen mdulos resilientes para diferentes contenidos de humedad que simulen las condiciones que se presentan en el transcurso del ao, en base a los resultados se divide el ao en periodos en los cuales el MR es constante.

Para cada valor de MR se determina el valor del dao relativo, utilizando el baco de la Figura VI.1 la siguiente expresin:

Figura IV.1. baco para la determinacin del Dao Relativo

Fuente: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures 1993

Con los resultados de los daos relativos se obtiene el valor promedio anual. El mdulo de resiliencia que corresponda al Uf promedio es el valor que se debe utilizar para el diseo. Si no se tiene la posibilidad de obtener esta informacin se puede estimar el valor del MR en funcin del CBR.

RELACIN C.B.R. MDULO DE RESILIENCIA

Con los valores del CBR se pueden obtener los mdulos resilientes utilizando las relaciones siguientes:

(1) CBR < 15% (Shell)

MR (MPa) = 10 CBRK = Tiene una dispersin de valores de 4 a 25

MR (psi) = 1500 CBRK = Tiene una dispersin de valores de 750 a 3000

(2) MR (MPa) = 17,6 CBR0,64

(Powell et al)

El Instituto del Asfalto mediante ensayos de laboratorio realizados en 1982, obtuvo las relaciones siguientes:

Tipo de Suelo% CBRMR en (psi)

Arena3146500

Limo2030000

Arena magra2537500

Limo - arcilla2537500

Arcilla limosa811400

Arcilla pesada57800

IV.2. PERIODO DE DISEO

Se define como el tiempo elegido al iniciar el diseo, para el cual se determinan las caractersticas del pavimento, evaluando su comportamiento para distintas alternativas a largo plazo, con el fin de satisfacer las exigencias del servicio durante el periodo de diseo elegido, a un costo razonable.

Generalmente el periodo de diseo ser mayor al de la vida til del pavimento, porque incluye en el anlisis al menos una rehabilitacin o recrecimiento, por lo tanto ste ser superior a 20 aos. Los periodos de diseo recomendados por la AASHTO se muestran en la tabla IV.1.

Tabla IV.1. Periodos de Diseo en Funcin del Tipo de CarreteraTipo de CarreteraPeriodo de Diseo (Aos)

Urbana de trnsito elevado.30 50

Interurbana de trnsito elevado20 50

Pavimentada de baja intensidad de trnsito15 25

De baja intensidad de trnsito, pavimentacin con grava10 20

Fuente: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures 1993

IV.3. NDICE DE SERVICIABILIDAD

Se define el ndice de Serviciabilidad como la condicin necesaria de un pavimento para proveer a los usuarios un manejo seguro y confortable en un determinado momento. Inicialmente esta condicin se cuantific a travs de la opinin de los conductores, cuyas respuestas se tabulaban en la escala de 5 a 1:

ndice de

Serviciabilidad (PSI)Calificacin

5 4Muy buena

4 3Buena

3 2Regular

2 1Mala

1 0Muy mala

Fuente: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures 1993Actualmente, una evaluacin ms objetiva de este ndice se realiza mediante una ecuacin matemtica basada en la inventariacin de fallas del pavimento:

Pavimento Flexible:

Donde:

SV:Variacin de las cotas de la rasante en sentido longitudinal en relacin a la rasante inicial (Rugosidad en sentido longitudinal).

Cf:Suma de las reas fisuradas en pies2 y de las grietas longitudinales y transversales en pies lineales, por cada 1000 pies2 de pavimento.

P:rea bacheada en pies2 por cada 1000 pies2 de pavimento.

RD:Profundidad media de ahuellamiento en pulgadas. Mide la rugosidad transversal.

Antes de disear el pavimento se deben elegir los ndices de servicio inicial y final. El ndice de servicio inicial po depende del diseo y de la calidad de la construccin. En los pavimentos flexibles estudiados por la AASHTO, el pavimento nuevo alcanz un valor medio de po = 4,2.

El ndice de servicio final pt representa al ndice ms bajo capaz de ser tolerado por el pavimento, antes de que sea imprescindible su rehabilitacin mediante un refuerzo o una reconstruccin. El valor asumido depende de la importancia de la carretera y del criterio del proyectista, se sugiere para carreteras de mayor trnsito un valor de pt 2,5 y para carreteras de menor trnsito pt = 2,0.

IV.4. PRDIDA O DISMINUCIN DEL NDICE DE SERVICIABILIDAD

Los valores anteriormente descritos nos permiten determinar la disminucin del ndice de servicio, que representa una prdida gradual de la calidad de servicio de la carretera, originada por el deterioro del pavimento. Por tanto:

PSI = po ptdonde:

PSI = ndice de Servicio Presente

PSI =Diferencia entre los ndices de servicio inicial y el final deseado

po =ndice de servicio inicial

pt = ndice de servicio final

IV.5. ANLISIS DE TRFICO

Las cargas de los vehculos son transmitidas al pavimento mediante dispositivos de apoyo multiruedas para determinar la carga total sobre una superficie mayor, con el fin de reducir las tensiones y deformaciones que se producen al interior de la superestructura.

El trfico es uno de los parmetros ms importantes para el diseo de pavimentos. Para obtener este dato es necesario determinar el nmero de repeticiones de cada tipo de eje durante el periodo de diseo, a partir de un trfico inicial medido en el campo a travs de aforos. El nmero y composicin de los ejes se determina a partir de la siguiente informacin:

Periodo de diseo.

Distribucin de ejes solicitantes en cada rango de cargas. Trnsito medio diario anual de todos los vehculos TMDA o TPDA. Tasas de crecimiento anuales de cada tipo de vehculo.

Sentido del trfico.

Nmero de carriles por sentido de trfico.

Porcentaje del trnsito sobre el carril ms solicitado.

ndice de serviciabilidad.

Factores de equivalencia de carga.

TRNSITO MEDIO DIARIO ANUAL:

El TMDA representa el promedio aritmtico de los volmenes diarios de trnsito aforados durante un ao, en forma diferenciada para cada tipo de vehculo.

CLASIFICACIN DE LOS VEHCULOS:

Automviles y camionetas

Buses

Camiones de dos ejes

Camiones de ms de dos ejes

Remolques

Semiremolques

TASA DE CRECIMIENTO

Representa el crecimiento promedio anual del TMDA. Generalmente las tasas de crecimiento son diferentes para cada tipo de vehculo.

PROYECCIN DEL TRNSITO

El trnsito puede proyectarse en el tiempo en forma aritmtica con un crecimiento constante o exponencial mediante incrementos anuales.

MODELOS DE CRECIMIENTO

En el grfico se observa que la proyeccin aritmtica supone un crecimiento ms rpido en el corto plazo y se subestima el trnsito en el largo plazo.

En base a las estadsticas es conveniente definir que curva se ajusta mejor al trnsito generado por una carretera.

FACTOR DE CRECIMIENTO

Una forma sencilla de encontrar el factor de crecimiento es adoptar una tasa de crecimiento anual y utilizar el promedio del trfico al principio y al final del periodo de diseo:

Donde:

r = tasa de crecimiento anual en decimales

P = periodo de diseo en aos.

La Asociacin del Cemento Portland utiliza el trfico a la mitad del periodo de diseo:

La AASHTO recomienda calcular el factor de crecimiento para el trfico de todo el periodo de diseo:

Los valores del factor de crecimiento para diferentes tasas anuales y periodos de diseo se muestran en la tabla siguiente, de acuerdo al criterio de la AASHTO:

Tabla IV.2. Factor de CrecimientoPerodo de diseo, aos

(n)Tasa de crecimiento anual, g en porcentaje

Sin

Crecimiento24567810

11.01.01.01.01.01.01.01.0

22.02.022.042.052.062.072.082.10

33.03.063.123.153.183.213.253.31

44.04.124.254.314.374.444.514.64

55.05.205.425.535.645.755.876.11

66.06.316.636.806.987.157.347.72

77.07.437.908.148.398.658.929.49

88.08.589.219.559.9010.2610.6411.44

99.09.7510.5811.0311.4911.9812.4913.58

1010.010.9512.0112.5813.1813.8214.4915.94

1111.012.1713.4914.2114.9715.7816.6518.53

1212.013.4115.0315.9216.8717.8918.9821.38

1313.014.6816.6317.7118.8820.1421.5024.52

1414.015.9718.2919.1821.0122.5524.2127.97

1515.017.2920.0221.5823.2825.1327.1531.77

1616.018.6421.8223.6625.6727.8930.3235.95

1717.020.0123.7025.8428.2130.8433.7540.55

1818.021.4125.6528.1330.9134.0037.4545.60

1919.022.8427.6730.5433.7637.3841.4551.16

2020.024.3029.7833.0636.7941.0045.7657.28

2525.032.0341.6547.7354.8663.2573.1198.35

3030.040.5756.0866.4479.0694.46113.28164.49

3535.049.9973.6590.32111.43138.24172.32271.02

Fuente: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures 1993DISTRIBUCIN DIRECCIONAL

A menos que existan consideraciones especiales, se considera una distribucin del 50% del trnsito para cada direccin. En algunos casos puede variar de 0,3 a 0,7 dependiendo de la direccin que acumula mayor porcentaje de vehculos cargados.

FACTOR DE DISTRIBUCIN POR CARRIL

En una carretera de dos carriles, uno en cada direccin, el carril de diseo es uno de ellos, por lo tanto el factor de distribucin por carril es 100%. Para autopistas multicarriles el carril de diseo es el carril exterior y el factor de distribucin depende del nmero de carriles en cada direccin que tenga la autopista. En la tabla siguiente se muestran los valores utilizados por la AASHTO:

Tabla IV.3. Factor De Distribucin Por Carril.

No. carriles en cada direccinPorcentaje de ejes simples equivalentes de 18 kips en el carril de diseo (FC)

1100

280 100

360 80

4 ms50 75

Fuente: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures 1993TRNSITO EQUIVALENTE

Los resultados obtenidos por la AASHTO en sus tramos de prueba mostraron que el dao que producen distintas configuraciones de ejes y cargas, puede representarse por un nmero equivalente de pasadas de un eje simple patrn de rueda doble de 18 kips (80 kN u 8,2 Ton.) que producir un dao similar a toda la composicin del trfico.

FACTORES EQUIVALENTES DE CARGA (LEF)La conversin del trfico a un nmero de ESALs de 18 kips (Equivalent Single Axis Loads) se realiza utilizando factores equivalentes de carga LEFs (Load Equivalent Factor). Estos factores fueron determinados por la AASHTO en sus tramos de prueba, donde pavimentos similares se sometieron a diferentes configuraciones de ejes y cargas, para analizar el dao producido y la relacin existente entre estas configuraciones y cargas a travs del dao que producen.

El factor equivalente de carga LEF es un valor numrico que expresa la relacin entre la prdida de serviciabilidad ocasionada por una determinada carga de un tipo de eje y la producida por el eje patrn de 18 kips.

LEF =

Por ejemplo, para producir en un pavimento flexible con un SN = 4, una disminucin de serviciabilidad de 4,2 a 2,5 se requieren la repeticin de 100000 ejes simples de 18 kips, o la repeticin de 14706 ejes simples de 30 kips. Por tanto, para este caso:

LEF =

Los factores equivalentes de carga de la AASHTO estn tabulados en funcin de cuatro parmetros: tipo de eje (simple, tandem, tridem), ndice de serviciabilidad final (2, 2,5 y 3), carga por eje, y nmero estructural SN del pavimento (de 1 a 6).

FACTOR DE CAMIN

Para expresar el dao que produce el trfico, en trminos del deterioro que produce un vehculo en particular, hay que considerar la suma de los daos producidos por cada eje de ese tipo de vehculo. De este criterio nace el concepto de Factor de Camin, que se define como el nmero de ESALs por nmero de vehculo. Este factor puede ser calculado para cada tipo de camiones, o para todos los vehculos como un promedio de una determinada configuracin de trfico.

Factor de Camin = TF =

Se ha demostrado que el eje delantero tiene una mnima influencia en el dao producido en el pavimento, por ejemplo en el ahuellamiento, la fisuracin y la prdida de serviciabilidad su participacin vara de 0,13 al 2,1 %. Por esta razn el eje delantero no est incluido en los factores de equivalencia de carga, lo cual no afecta a la exactitud del clculo.

EJEMPLO

Pt = 2,5

SN = 4

TIPO DE VEHCULOCarga poreje (Kips)Tipo deEjeVolumen deTrfico DiarioN deejesLEFsN deESALs

Automviles, vagonetas,otros livianos4Simple8508500,0032,6

Microbuses, camin pequeo10Simple4404400,10245

Bus y camin mediano16Simple2602600,645168

Bus grande34Tandem2302301,110255

Camin Semiremolque36Tandem2404801,380662

Camin Semiremolque48Tridem1965881,069629

TOTALES221628481532

Factor de Camin = TF =

Para el clculo del trnsito, el mtodo considera los ejes equivalentes simples de 18 kips (8,2 ton) acumulados durante el perodo de diseo, en el carril de diseo, utilizando la ecuacin siguiente:

donde:

W18 = Trnsito acumulado en el primer ao, en ejes equivalentes sencillos de 18 Kips (8,2 ton), en el carril de diseo.

Fd = Factor de distribucin direccional; (50% para la mayora de las carreteras).

=Ejes Equivalentes acumulados en ambas direcciones.

FC =Factor de distribucin por carril. (Tabla IV.3.)

Una vez calculados los ejes equivalente acumulados en el primer ao se deber estimar, sobre la base de la tasa de crecimiento anual y del perodo de diseo en aos, el total de ejes equivalentes acumulados, los cuales se multiplican por el factor de camin para obtener los ESALs de diseo.

IV.6. NMERO TOTAL DE EJES SIMPLES EQUIVALENTES (ESALs)Se calcula para el carril de diseo utilizando la siguiente ecuacin:

donde:

pi Porcentaje del total de repeticiones para el i-simo grupo de vehculos o cargas.

Fi Factor de equivalencia de carga por eje, del i-simo grupo de eje de carga (tablas IV.9 a IV.17).

PPromedio de ejes por camin pesado.

TPDTrnsito promedio diario.

FCFactor de crecimiento para un perodo de diseo en aos.

FdFactor direccional.

FC Factor de distribucin por carril (Tabla IV.3.)

EJEMPLO

Perodo de Diseo = 20 aos

Tasa de Crecimiento anual = 2%

Pt = 2,5

Fd = 0,5

FC = 0,8

SN = 4

TIPO DE VEHCULOCarga porTipo deVolumen deFactor deTrnsitoFactor deN de

eje (Kips)EjeTrfico DiarioCrecimientode DiseoCamin TFESALs

Automviles, vagonetas,4Simple85024,375390750,695201962

otros livianos

Microbuses, camin10Simple44024,339025800,692692780

Pequeo

Bus y camin mediano16Simple26024,323060700,691591188

Bus grande34Tandem23024,320399850,691407590

Camin Semiremolque36Tandem24024,321286800,691468789

Camin Semiremolque48Tridem19624,317384220,691199511

TOTALES221613561820

ESALs de Diseo = 13561820 0,5 0,8 = 5424728IV.7. NIVEL DE CONFIANZA Y DESVIACIN ESTNDAR

El nivel de confianza es uno de los parmetros importantes introducidos por la AASHTO al diseo de pavimentos, porque establece un criterio que est relacionado con el desempeo del pavimento frente a las solicitaciones exteriores. La confiabilidad se define como la probabilidad de que el pavimento diseado se comporte de manera satisfactoria durante toda su vida de proyecto, bajo las solicitaciones de carga e intemperismo, o la probabilidad de que los problemas de deformacin y fallas estn por debajo de los niveles permisibles. Para elegir el valor de este parmetro se considera la importancia del camino, la confiabilidad de la resistencia de cada una de las capas y el trnsito de diseo pronosticado.

Tabla IV.4. Valores Del Nivel De Confianza R De Acuerdo Al Tipo De Camino.

Tipo de caminoZonas urbanasZonas rurales

Autopistas85 99.980 99.9

Carreteras de primer orden80 9975 95

Carreteras secundarias80 9575 95

Caminos vecinales50 8050 80

Fuente: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures 1993.

La esquematizacin del comportamiento real del pavimento y la curva de diseo propuesta por la AASHTO tienen la misma forma pero no coinciden. La falta de coincidencia se debe a los errores asociados a la ecuacin de comportamiento propuesta y a la dispersin de la informacin utilizada en el dimensionamiento del pavimento. Por esta razn la AASHTO adopt un enfoque regresional para ajustar estas dos curvas. De esta forma los errores se representan mediante una desviacin estndar So, para compatibilizar los dos comportamientos. El factor de ajuste entre las dos curvas se define como el producto de la desviacin normal ZR, por la desviacin estndar So. Los factores de desviacin normal ZR se muestran en la siguiente tabla:

TABLA IV.5. Factores de Desviacin Normal

ConfiabilidadZRConfiabilidadZR

50092-1,405

60-0,25394-1,555

70-0,52495-1,645

75-0,67496-1,751

80-0,84197-1,881

85-1,03798-2,054

90-1,28299-2,327

Fuente: Gua para el Diseo y la Construccin de Pavimentos Rgidos

Ing. Aurelio Salazar Rodrguez, 1998.

Si la construccin se va a realizar por etapas, la vida til ha de ser menor al periodo de anlisis (vida til < periodo de anlisis), en este saco se deben considerar las confiabilidades de todo el periodo de diseo, de donde resulta que:

n = nmero de etapas previstas

Una vez elegido un nivel de confianza y obtenidos los resultados del diseo, stos debern ser corregidos por dos tipos de incertidumbre: la confiabilidad de los parmetros de entrada, y de las propias ecuaciones de diseo basadas en los tramos de prueba. Para este fin, se considera un factor de correccin que representa la desviacin estndar, de manera reducida y simple, este factor evala los datos dispersos que configuran la curva real de comportamiento del pavimento.

El rango de desviacin estndar sugerido por AASHTO se encuentra entre los siguientes valores:

0,40 So 0,50(So = desviacin estndar)

IV.8. COEFICIENTE DE DRENAJE CdEl valor de este coeficiente depende de dos parmetros: la capacidad del drenaje, que se determina de acuerdo al tiempo que tarda el agua en ser evacuada del pavimento, y el porcentaje de tiempo durante el cual el pavimento est expuesto a niveles de humedad prximos a la saturacin, en el transcurso del ao. Dicho porcentaje depende de la precipitacin media anual y de las condiciones de drenaje, la AASHTO define cinco capacidades de drenaje, que se muestran en la siguiente tabla:

Tabla IV.6. Capacidad del DrenajeCalidad del

DrenajeTiempo que tarda el agua en ser Evacuada

Excelente2 horas

Bueno1 da

Regular1 semana

Malo1 mes

Muy maloAgua no drena

Fuente: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures 1993.De acuerdo a las capacidades de drenaje la AASHTO establece los factores de correccin m2 (bases) y m3 (sub-bases granulares sin estabilizar), los cuales estn dados en la Tabla IV.7, en funcin del porcentaje de tiempo a lo largo de un ao, en el cual la estructura del pavimento est expuesta a niveles de humedad prximos a la saturacin.

Tabla IV.7. Valores mi para modificar los Coeficientes Estructurales o de Capa

de Bases y Sub-bases sin tratamiento, en pavimentos flexibles

Capacidad de

Drenaje% de tiempo en el que el pavimento est expuesto a niveles de humedad prximos a la saturacin.

Menos del 1 %1 a 5 %5 a 25 %Ms del 25 %

Excelente1,40 1,351,35 1,301,30 1,201,20

Bueno1,35 1,251,25 1,151,15 1,001,00

Regular1,25 1,151,15 1,051,00 0,800,80

Malo1,15 1,051,05 0,800,80 0,600,60

Muy malo1,05 0,950,95 0,750,75 0,400,40

Fuente: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures 1993.IV.9. DETERMINACIN DEL NMERO ESTRUCTURAL SN

El mtodo est basado en el clculo del Nmero Estructural SN sobre la capa subrasante o cuerpo del terrapln. Para esto se dispone de la Figura IV.2 y de la ecuacin siguiente:

donde:

W18 = Trfico equivalente o ESALs.

ZR =Factor de desviacin normal para un nivel de confiabilidad R

So = Desviacin estndar

PSI =Diferencia entre los ndices de servicio inicial y el final deseado

MR =Mdulo de resiliencia efectivo de la subrasante

SN =Nmero estructural

Figura IV.2. baco de diseo AASHTO para pavimentos flexibles.Fuente: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures 1993IV.10. DETERMINACIN DE ESPESORES POR CAPAS

La estructura del pavimento flexible est formada por un sistema de varias capas, por lo cual debe dimensionarse cada una de ellas considerando sus caractersticas propias.

Una vez que el diseador ha obtenido el Nmero Estructural SN para la seccin estructural del pavimento, se requiere determinar una seccin multicapa, que en conjunto provea una suficiente capacidad de soporte, equivalente al nmero estructural de diseo. Para este fin se utiliza la siguiente ecuacin que permite obtener los espesores de la capa de rodamiento o carpeta, de la capa base y de la sub-base:

donde:

a1, a2 y a3 = Coeficientes estructurales de capa de carpeta, base y sub-base respectivamente.

D1, D2 y D3 = Espesor de la carpeta, base y sub-base respectivamente, en pulgadas.

m2 y m3 = Coeficientes de drenaje para base y sub-base, respectivamente.

De la misma manera se deber obtener los coeficientes estructurales de la carpeta asfltica (a1), de la capa base (a2) y de la sub-base (a3), utilizando los valores del mdulo de resiliencia correspondientes a cada una de ellas.

Los coeficientes de capa a1, a2 y a3 se obtienen utilizando las correlaciones de valores de diferentes pruebas de laboratorio: Mdulo Resiliente, Texas Triaxial, Valor R y CBR, tal como se muestra en las siguientes figuras:

Para carpeta asfltica.

(a1)Figura IV.3

Para bases granulares.

(a2)Figura IV.4

Para sub-bases granulares.

(a3)Figura IV.5

Para bases estabilizadas con cemento

Figura IV.6

Para bases estabilizadas con asfalto.

Figura IV.7

Para capas estabilizadas con cemento o asfalto y para la superficie de rodadura de concreto asfltico, el mtodo no considera una posible influencia de la calidad del drenaje, por lo que en la ecuacin de diseo solo intervienen los valores de m2 y m3.

En Tabla IV.8 se muestran los espesores mnimos para carpetas asflticas y bases granulares, sugeridos en funcin del trnsito.

Tabla IV.8. Espesores Mnimos, en pulgadas, en Funcin de los Ejes Equivalentes

Trnsito (ESALs) En Ejes EquivalentesCarpetas De Concreto AsflticoBases Granulares

Menos de 50,0001,0 T.S.4,0

50,001 150,0002,04,0

150,001 500,0002,54,0

500,001 2000,0003,06,0

2000,001 7000,0003,56,0

Mayor de 7000,0004,06,0

T.S. = Tratamiento superficial

Fuente: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures 1993.

Figura IV.3. baco para estimar el nmero estructural de la carpeta asfltica a1. Fuente: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures 1993

Figura IV.4. baco para estimar el nmero estructural de la capa base granular a2.Fuente: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures 1993

Figura IV.5. baco para estimar el nmero estructural de la sub-base granular a3.Fuente: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures 1993

Figura IV.6. baco para estimar el nmero estructural de la capa base estabilizada con cemento.Fuente: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures 1993

Figura IV.7. baco para estimar el nmero estructural de la capa base estabilizada con asfalto.Fuente: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures 1993IV.11. ESPESORES MNIMOS EN FUNCIN DEL SNEn el control de los espesores D1, D2 y D3, a travs del SN, se busca dar proteccin a las capas granulares no tratadas, de las tensiones verticales excesivas que produciran deformaciones permanentes, como se muestra en el grfico siguiente.

Los materiales son seleccionados para cada capa, de acuerdo a las recomendaciones del mtodo, por tanto se conocen los mdulos resilientes de cada capa. Usando el baco de la figura IV.2 se determinan los nmeros estructurales requeridos para proteger cada capa no tratada, utilizando el mdulo resiliente de la capa que es encuentra inmediatamente por debajo, por ejemplo para sacar el espesor D1 de la carpeta se considera el MR de la capa base y as se obtiene el SN1 que debe ser soportado por la carpeta asfltica, de donde:

Se adopta un espesor D1 ligeramente mayor y el nmero estructural absorbido por esta capa ser:

Para determinar el espesor mnimo de la capa base, se entra al baco con el MR de la sub-base, para obtener el nmero estructural SN2 que ser absorbido por la carpeta y la capa base, de donde:

Se adopta un espesor D2 ligeramente mayor y el nmero estructural absorbido ser:

SNb = Nmero estructural de la base

Finalmente para la sub-base se ingresa con el MR que corresponde a la subrasante y se obtiene SN3 = SN para todo el paquete estructural, por tanto el espesor ser:

Se adopta un espesor D3 ligeramente mayor y el nmero estructural absorbido por la sub-base ser:

SNsb = Nmero estructural de la sub-base

La suma de los nmeros estructurales de las capas que constituyen el pavimento debe ser mayor o igual a:

Este procedimiento no es aplicable para determinar espesores sobre capas que tengan un mdulo resiliente mayor a 40.000 psi (280 MPa). En este caso los espesores se determinaran mediante criterios constructivos o de acuerdo a la relacin costo-eficiencia.

Tabla IV.9. Factores equivalentes de carga, ejes simples, pt = 2,0Carga/ejeSN pulg (mm)

(kpis)(kN)1,0 (25,4)2,0 (50,8)3,0 (76,2)4,0 (101,6)5,0 (127,0)6,0 (152,4)

28,90,00020,00020,00020,00020,00020,0002

417,80,0020,0030,0020,0020,0020,002

626,70,0090,0120,0110,0100,0090,009

835,60,0300,0350,0360,0330,0310,029

1044,50,0750,0850,0900,0850,0790,079

1253,40,1650,1770,1890,1830,1740,168

1462,30,3250,3380,3540,3500,3380,331

1671,20,5890,5980,6130,6120,6030,596

1880,01,001,001,001,001,001,00

2089,01,611,591,561,551,571,59

2297,92,492,442,352,312,352,41

24106,83,713,623,433,333,403,51

26115,75,365,214,884,684,774,96

28124,67,547,316,786,426,526,83

30133,510,410,09,28,68,79,2

32142,414,013,512,411,511,512,1

34151,318,517,916,315,014,915,6

36160,024,223,321,219,319,019,9

38169,131,129,927,124,624,025,1

40178,039,638,034,330,930,031,2

42186,949,747,743,038,637,238,5

44195,861,859,353,447,645,747,1

46204,776,173,065,658,355,757,0

48213,692,989,180,070,967,368,6

50222,511310897868182

Tabla IV.10. Factores equivalentes de carga, ejes tandem, pt = 2,0

Carga/ejeSN pulg (mm)

(kpis)(kN)1,0 (25,4)2,0 (50,8)3,0 (76,2)4,0 (101,6)5,0 (127,0)6,0 (152,4)

28,90,00000,00000,00000,00000,00000,0000

417,80,00030,00030,00030,00020,00020,0002

626,70,0010,0010,0010,0010,0010,001

835,60,0030,0030,0030,0030,0030,002

1044,50,0070,0080,0080,0070,0060,006

1253,40,0130,0160,0160,0140,0130,012

1462,30,0240,0290,0290,0260,0240,023

1671,20,0410,0480,0500,0460,0420,040

1880,00,0660,0770,0810,0750,0690,066

2089,00,1030,1170,1240,1170,1090,105

2297,90,1560,1710,1830,1740,1640,158

24106,80,2270,2440,2600,2520,2390,231

26115,70,3220,3400,3600,3530,3380,329

28124,60,4470,4650,4870,4810,4660,455

30133,50,6070,6230,6460,6430,6270,617

32142,40,8100,8230,8430,8420,8290,819

34151,31,061,071,081,081,081,07

36160,01,381,381,381,381,381,38

38169,11,761,751,731,721,731,74

40178,02,222,192,152,132,162,18

42186,92,772,732,642,622,662,70

44195,83,423,363,233,183,243,31

46204,74,204,113,923,833,914,02

48213,65,104,984,724,584,684,83

50222,56,155,995,645,445,565,77

52231,47,377,166,716,436,566,83

54240,38,778,517,937,557,698,03

56249,210,410,19,38,89,09,4

58258,112,211,810,910,310,410,9

60267,014,313,812,711,912,012,6

62275,916,616,014,713,713,814,5

64284,719,318,617,015,815,816,6

66293,622,221,419,618,018,018,9

68302,525,524,622,420,620,521,5

70311,429,228,125,623,423,224,3

72320,333,332,029,126,526,227,4

74329,237,836,433,030,029,430,8

76338,142,841,237,333,833,134,5

78347,048,446,542,038,037,038,6

80355,954,452,347,242,541,343,0

82364,861,158,752,947,646,047,8

84373,768,465,759,253,051,253,0

86382,676,373,366,059,056,858,6

88391,585,081,673,465,562,864,7

90400,494,490,681,572,669,471,3

Tabla IV.11. Factores equivalentes de carga, ejes tridem, pt = 2,0Carga/ejeSN pulg (mm)

(kpis)(kN)1,0 (25,4)2,0 (50,8)3,0 (76,2)4,0 (101,6)5,0 (127,0)6,0 (152,4)

28,90,00000,00000,00000,00000,00000,0000

417,80,00010,00010,00010,00010,00010,0001

626,70,00040,00040,00030,00030,00030,0003

835,60,00090,00100,00090,00080,00070,0007

1044,50,0020,0020,0020,0020,0020,001

1253,40,0040,0040,0040,0030,0030,003

1462,30,0060,0070,0070,0060,0060,005

1671,20,0100,0120,0120,0100,0090,009

1880,00,0160,0190,0190,0170,0150,015

2089,00,0240,0290,0290,0260,0240,023

2297,90,0340,0420,0420,0380,0350,034

24106,80,0490,0580,0600,0550,0510,048

26115,70,0680,0800,0830,0770,0710,068

28124,60,0930,1070,1130,1050,0980,094

30133,50,1250,1400,1490,1400,1310,126

32142,40,1640,1820,1940,1840,1730,167

34151,30,2130,2330,2480,2380,2250,217

36160,00,2730,2940,3130,3030,2880,279

38169,10,3460,3680,3900,3810,3640,353

40178,00,4340,4560,4810,4730,4540,443

42186,90,5380,5600,5870,5800,5610,548

44195,80,6620,6820,7100,7050,6860,673

46204,70,8070,8250,8520,8490,8310,818

48213,60,9760,9921,0151,0140,9990,987

50222,51,171,181,201,201,191,18

52231,41,401,401,421,421,411,40

54240,31,661,661,661,661,661,66

56249,21,951,951,931,931,941,94

58258,12,292,272,242,232,252,27

60267,02,672,642,592,572,602,63

62275,93,103,062,982,952,993,04

64284,73,593,533,413,373,423,49

66293,64,134,053,893,833,903,99

68302,54,734,634,434,344,424,54

70311,45,405,285,034,905,005,15

72320,36,156,005,685,525,635,82

74329,26,976,796,416,206,336,56

76338,17,887,677,216,947,087,36

78347,08,888,638,097,757,908,23

80355,99,989,699,058,638,799,18

82364,811,210,810,19,69,810,2

84373,712,512,111,210,610,811,3

86382,613,913,512,511,811,912,5

88391,515,515,013,813,013,213,8

90400,417,216,615,314,314,515,2

Tabla IV.12. Factores equivalentes de carga, ejes simples, pt = 2,5

Carga/ejeSN pulg (mm)

(kpis)(kN)1,0 (25,4)2,0 (50,8)3,0 (76,2)4,0 (101,6)5,0 (127,0)6,0 (152,4)

28,90,00040,00040,00040,00040,00040,0004

417,80,0030,0040,0040,0030,0020,002

626,70,0110,0170,0170,0130,0100,009

835,60,0320,0470,0510,0410,0340,031

1044,50,0780,1020,1180,1020,0880,080

1253,40,1680,1980,2290,2130,1890,176

1462,30,3280,3580,3990,3880,3600,342

1671,20,5910,6130,6460,6450,6230,606

1880,01,001,001,001,001,001,00

2089,01,611,571,491,471,511,55

2297,92,482,382,172,092,182,30

24106,83,693,493,092,893,033,27

26115,75,334,994,313,914,094,48

28124,67,496,985,905,215,395,98

30133,510,39,57,96,87,07,8

32142,413,912,810,58,88,910,0

34151,318,416,913,711,311,212,5

36160,024,022,017,714,413,915,5

38169,130,928,322,618,117,219,0

40178,039,335,928,522,521,123,0

42186,949,345,035,627,825,627,7

44195,861,355,944,034,031,033,1

46204,775,568,854,041,437,239,3

48213,692,283,965,750,144,546,5

50222,511210279605355,0

Tabla IV.13. Factores equivalentes de carga, ejes tandem, pt = 2,5

Carga/ejeSN pulg (mm)

(kpis)(kN)1,0 (25,4)2,0 (50,8)3,0 (76,2)4,0 (101,6)5,0 (127,0)6,0 (152,4)

28,90,00010,00010,00010,00000,00000,0000

417,80,00050,00050,00040,00030,00030,0002

626,70,0020,0020,0020,0010,0010,001

835,60,0040,0060,0050,0040,0030,003

1044,50,0080,0130,0110,0090,0070,006

1253,40,0150,0240,0230,0180,0140,013

1462,30,0260,0410,0420,0330,0270,024

1671,20,0440,0650,0700,0570,0470,043

1880,00,0700,0970,1090,0920,0770,070

2089,00,1070,1410,1620,1410,1210,110

2297,90,1600,1980,2290,2070,1800,166

24106,80,2310,2730,3150,2920,2600,242

26115,70,3270,3700,4200,4010,3640,342

28124,60,4510,4930,5480,5340,4950,470

30133,50,6110,6480,7030,6950,6580,633

32142,40,8130,8430,8890,8870,8570,834

34151,31,061,081,111,111,091,08

36160,01,381,381,381,381,381,38

38169,11,751,731,691,681,701,73

40178,02,212,162,062,032,082,14

42186,92,762,672,492,432,512,61

44195,83,413,272,992,883,003,16

46204,74,183,983,583,403,553,79

48213,65,084,804,253,984,174,49

50222,56,125,765,034,644,865,28

52231,47,336,875,935,385,636,17

54240,38,728,146,956,226,477,15

56249,210,39,68,17,27,48,2

58258,112,111,39,48,28,49,4

60267,014,213,110,99,49,610,7

62275,916,515,312,610,710,812,1

64284,719,117,614,512,212,213,7

66293,622,120,316,613,813,715,4

68302,525,323,318,915,615,417,2

70311,429,026,621,517,617,219,2

72320,333,030,324,419,819,221,3

74329,227,534,427,622,221,623,6

76338,142,538,931,124,823,726,1

78347,048,043,935,027,826,228,8

80355,954,049,439,230,929,031,7

82364,860,655,443,934,432,034,8

84373,767,861,949,038,235,338,1

86382,675,769,154,542,338,841,7

88391,584,376,960,646,842,645,6

90400,493,785,467,151,746,849,7

Tabla IV.14. Factores equivalentes de carga, ejes tridem, pt = 2,5

Carga/ejeSN pulg (mm)

(kpis)(kN)1,0 (25,4)2,0 (50,8)3,0 (76,2)4,0 (101,6)5,0 (127,0)6,0 (152,4)

28,90,00000,00000,00000,00000,00000,0000

417,80,00020,00020,00020,00010,00010,0001

626,70,00060,00070,00050,00040,00030,0003

835,60,0010,0020,0010,0010,0010,001

1044,50,0030,0040,0030,0020,0020,002

1253,40,0050,0070,0060,0040,0030,003

1462,30,0080,0120,0100,0080,0060,006

1671,20,0120,0190,0180,0130,0110,010

1880,00,0180,0290,0280,0210,0170,016

2089,00,0270,0420,0420,0320,0270,024

2297,90,0380,0580,0600,0480,0400,036

24106,80,0530,0780,0840,0680,0570,051

26115,70,0720,1030,1140,0950,0800,072

28124,60,0980,1330,1510,1280,1090,099

30133,50,1290,1690,1950,1700,1450,133

32142,40,1690,1230,2470,2200,1910,175

34151,30,2190,2660,3080,2810,2460,228

36160,00,2790,3290,3790,3520,3130,292

38169,10,3520,4030,4610,4360,3930,368

40178,00,4390,4910,5540,5330,4870,459

42186,90,5430,5940,6610,6440,5970,567

44195,80,6660,7140,7810,7690,7230,692

46204,70,8110,8540,9180,9110,8680,838

48213,60,9791,0151,0721,0691,0331,005

50222,51,171,201,241,251,221,20

52231,41,401,411,441,441,431,41

54240,31,661,661,661,661,661,66

56249,21,951,931,901,901,911,93

58258,12,292,252,172,162,202,24

60267,02,672,602,482,442,512,58

62275,93,093,002,822,762,852,95

64284,73,573,443,193,103,223,36

66293,64,113,943,613,473,623,81

68302,54,714,494,063,884,054,30

70311,45,385,114,574,324,524,84

72320,36,125,795,134,805,035,41

74329,26,936,545,745,325,576,04

76338,17,847,376,415,886,156,71

78347,08,838,287,146,496,787,43

80355,99,929,287,957,157,458,21

82364,811,110,48,87,98,29,0

84373,712,411,69,88,68,99,9

86382,613,812,910,89,59,810,9

88391,515,414,311,910,410,611,9

90400,417,115,813,211,311,612,9

Tabla IV.15. Factores equivalentes de carga, ejes simples, pt = 3,0

Carga/ejeSN pulg (mm)

(kpis)(kN)1,0 (25,4)2,0 (50,8)3,0 (76,2)4,0 (101,6)5,0 (127,0)6,0 (152,4)

28,90,00080,00090,00060,00030,00020,0002

417,80,0040,0080,0060,0040,0020,002

626,70,0140,0300,0280,0180,0120,010

835,60,0350,0700,0800,0550,0400,034

1044,50,0820,1320,1680,1320,1010,086

1253,40,1730,2310,2960,2600,2120,187

1462,30,3320,3880,4680,4470,3910,358

1671,20,5940,6330,6950,6930,6510,622

1880,01,001,001,001,001,001,00

2089,01,601,531,411,381,441,51

2297,92,472,291,961,831,972,16

24106,83,673,332,692,392,602,96

26115,75,294,723,653,083,333,91

28124,67,436,564,883,934,175,00

30133,510,28,96,55,05,16,3

32142,413,812,08,46,26,37,7

34151,318,215,710,97,87,69,3

36160,023,820,414,09,79,111,0

38169,130,626,217,711,911,013,0

40178,038,833,222,214,613,115,3

42186,948,841,627,617,815,517,8

44195,860,651,634,021,618,420,6

46204,774,763,441,526,121,623,8

48213,691,277,350,331,325,427,4

50222,51109461373032

Tabla IV.16. Factores equivalentes de carga, ejes tandem, pt = 3,0

Carga/ejeSN pulg (mm)

(kpis)(kN)1,0 (25,4)2,0 (50,8)3,0 (76,2)4,0 (101,6)5,0 (127,0)6,0 (152,4)

28,90,00020,00020,00010,00010,00000,0000

417,80,0010,0010,0010,0000,0000,000

626,70,0030,0040,0030,0020,0010,001

835,60,0060,0110,0090,0050,0030,003

1044,50,0110,0240,0200,0120,0080,007

1253,40,0190,0420,0390,0240,0170,014

1462,30,0310,0660,0680,0450,0320,026

1671,20,0490,0960,1090,0760,0550,046

1880,00,0750,1340,1640,1210,0900,076

2089,00,1130,1810,2320,1820,1390,119

2297,90,1660,2410,3130,2600,2050,178

24106,80,2380,3170,4070,3580,2920,257

26115,70,3330,4130,5170,4760,4020,360

28124,60,4570,5340,6430,6140,5380,492

30133,50,6160,6840,7880,7730,7020,656

32142,40,8170,8700,9560,9530,8960,855

34151,31,071,101,151,151,121,09

36160,01,381,381,381,381,381,38

38169,11,751,711,641,621,661,70

40178,02,212,111,941,891,982,08

42186,92,752,592,292,192,332,50

44195,83,393,152,702,522,712,97

46204,74,153,813,162,893,133,50

48213,65,044,583,703,293,574,07

50222,56,085,474,313,744,054,70

52231,47,276,495,014,244,575,37

54240,38,657,675,814,795,136,10

56249,210,29,06,75,45,76,9

58258,112,010,67,76,16,47,7

60267,014,112,38,96,87,18,6

62275,916,314,310,27,77,89,5

64284,718,916,411,68,68,610,5

66293,621,818,913,29,69,511,6

68302,525,121,715,010,710,512,7

70311,428,724,717,012,011,513,9

72320,332,728,119,213,312,615,2

74329,237,231,921,614,813,816,5

76338,142,136,024,316,415,117,9

78347,047,540,627,318,216,519,4

80355,953,445,730,520,118,021,0

82364,860,051,234,022,219,622,7

84373,767,157,237,924,621,324,5

86382,674,963,842,127,123,226,4

88391,583,471,046,729,825,228,4

90400,492,778,851,732,727,430,5

Tabla IV.17. Factores equivalentes de carga, ejes tridem, pt = 3,0

Carga/ejeSN pulg (mm)

(kpis)(kN)1,0 (25,4)2,0 (50,8)3,0 (76,2)4,0 (101,6)5,0 (127,0)6,0 (152,4)

28,90,00010,00010,00010,00000,00000,0000

417,80,00050,00040,00030,00020,00010,0001

626,70,0010,0010,0010,0010,0010,001

835,60,0030,0040,0020,0010,0010,001

1044,50,0050,0080,0050,0030,0020,002

1253,40,0070,0140,0100,0060,0040,003

1462,30,0110,0230,0180,0110,0070,006

1671,20,0160,0350,0300,0180,0130,010

1880,00,0220,0500,0470,0290,0200,017

2089,00,0310,0690,0690,0440,0310,026

2297,90,0430,0900,0970,0650,0460,039

24106,80,0590,1160,1320,0920,0660,056

26115,70,0790,1450,1740,1260,0920,078

28124,60,1040,1790,2230,1680,1260,107

30133,50,1360,2180,2790,2190,1670,143

32142,40,1760,2650,3420,2790,2180,188

34151,30,2260,3190,4130,3500,2790,243

36160,00,2860,3820,4910,4320,3520,310

38169,10,3590,4560,5770,5240,4370,389

40178,00,4470,5430,6710,6260,5360,483

42186,90,5500,6430,7750,7400,6490,593

44195,80,6730,7600,8890,8650,7770,720

46204,70,8170,8941,0141,0010,9200,865

48213,60,9841,0481,1521,1481,0801,030

50222,51,181,231,301,311,261,22

52231,41,401,431,471,481,451,43

54240,31,661,661,661,661,661,66

56249,21,951,921,861,851,881,91

58258,12,282,212,092,062,132,20

60267,02,662,542,342,282,392,50

62275,93,082,922,612,522,662,84

64284,73,563,332,922,772,963,19

66293,64,093,793,253,043,273,58

68302,54,684,313,623,333,604,00

70311,45,344,884,023,643,944,44

72320,36,085,514,463,974,314,91

74329,26,896,214,944,324,695,40

76338,17,786,985,474,705,095,93

78347,08,767,836,045,115,516,48

80355,99,848,756,675,545,967,06

82364,811,09,87,46,06,47,7

84373,712,310,98,16,56,98,3

86382,613,712,18,97,07,49,0

88391,515,313,49,87,68,09,6

90400,416,914,810,78,28,510,4

IV.12. PROBLEMAS RESUELTOS

PROBLEMA 1.

Calcular el paquete estructural en base al criterio de espesores mnimos siendo:

R = 90%

S0 = 0,35

W18 = 3,5 x 105 ESALs

PSI = 2,5Propiedades de los materialesMaterialMRaimi

MPa (psi)

Concreto Asfltico3100 (450000)0,44-------

Base piedra partida276 (40000)0,170,8

Sub-base granular97 (14000)0,10,7

Subrasante34 (5000)--------------

De acuerdo a los mdulos resilientes se obtiene:

SN = 3,1 pulg.SNb = 1,4 pulg para proteger la base.SNsb = 2,2 pulg para proteger la sub-base.

, adoptamos 3,2

, adoptamos 6,0

, adoptamos12,5

Muy frecuentemente puede preverse la construccin por etapas para lograr economa y mejor comportamiento del pavimento. Un posible mtodo es proyectar para periodos de diseo relativamente cortos, por ejemplo cinco aos o menos, previendo los refuerzos que puedan ser necesarios. Otro mtodo es proyectar para un periodo de de diseo 20 aos por ejemplo reduciendo despus el espesor en 3 5 cm y previendo aadir el espesor restante cuando el ndice de serviciabilidad se aproxime a 2,5.PROBLEMA 2.

Disear un pavimento con las siguientes caractersticas:

Ubicacin: rural

Clasificacin: primaria

Datos De Trnsito

Trnsito anual inicial esperado (ambas direcciones) = 6 x 104 ESALs

Distribucin direccional DD = 0,50

Distribucin de camiones TD = 0,70

Crecimiento de camiones (por ao) = 0% (Sin crecimiento)Propiedades de Materiales

Mdulo del concreto asfltico MAC = 3450 MPa = 500000 psi

Mdulo resiliente base granular MB = 172 MPa = 25000 psi

Mdulo resiliente sub-base granular MSB = 82,7 MPa = 12000 psi

Mdulo resiliente subrasante:

Invierno (med. Diciembre-fines Febrero) MR = 207 MPa = 30000 psi

Primavera (med. Marzo-fines. Abril) MR = 6,89 MPa = 1000 psi

Verano y Otoo (princ. Mayo-med. Diciembre) MR = 34,5 MPa = 5000 psi

Solucin:

Algunas variables de entrada deben seleccionarse en base a la importancia funcional del pavimento, consideraciones de construccin por etapas, conocimiento de la calidad de la construccin y experiencia. As se adoptan este tipo de variables:

Perodo de vida til = 10 aos

Perodo de anlisis (incluye una rehabilitacin) = 20 aos

Confiabilidad en el perodo de anlisis: R = 90%

Desviacin estndar de todas las variables: S0 = 0,35

Serviciabilidad inicial: p0 = 5

Serviciabilidad final: pt = 2,5

En cada etapa la confiabilidad ser R = (0,90) = 0,95 = 95%

El trnsito esperado para el final de la vida til ser:

W18 = Factor de crecimiento trnsito trnsito inicial DD TD = 10 6 x 104 ESALs 0,50 0,70 = 2,1 x 105 ESALs

El mdulo efectivo de la subrasante es: MR = 14,15 MPa = 2100 psi

Variacin de serviciabilidad PSI = p0 pt = 5 2,5 = 2,5 por trnsito

Para R = 95%, S0 = 0,35, W18 = 2,1 x 105 ESALs, MR = 2100 psi y PSI = 2,5 corresponde SN = 96,52 mm (3,8 pulg.), con:

SN1 = 40,64 mm (1,6 pulg.) para proteccin de base

SN2 = 58,42 mm (2,3 pulg.) para proteccin de sub-base

Los coeficientes estructurales o de capa, funcin de la calidad de los materiales que forman cada capa, son:

Concreto asfltico:

a1 = 0,46

Base:

a2 = 0,12

Sub-base:

a3 = 0, 9La base tiene buen drenaje y estar saturada menos del 5% del tiempo, por lo que m2 = 1,12. La sub-base tiene caractersticas de drenaje pobre y estar saturada el 25% del tiempo, correspondindole un coeficiente de drenaje m3 = 0,85.

- Espesor mnimo para capa asfltica:

mm (3,52 pulg.), adoptamos 90 mm (3,5 pulg.)

mm

- Base granular

Como la capa ms efectiva desde el punto de vista econmico es la base granular, se elimina la sub-base, resultando el espesor de base:

mm, adoptamos 420 mm

mm

mm > 96,52 mm Verifica

PROBLEMA 3.

Autopista urbana, W18 = 2 x 105 ESALs. El agua drena del pavimento en aproximadamente una semana y la estructura del pavimento est expuesta a niveles prximos a la saturacin en un 30% del tiempo. Los datos de los materiales son:

Mdulo elstico del concreto asfltico a 20C (68F) = 3100 MPa = 450000 psi

Base

CBR = 100%

MB = 214 MPa = 31000 psi

Sub-baseCBR = 16%

MSB = 90,4 MPa = 13111 psi

SubrasanteCBR = 5%

MR = 53,8 MPa = 7800 psi

Solucin:

Como el pavimento es para una autopista urbana se adopta:

R = 99%

S0 = 0,2po = 4,5

pt = 2,5

y as se obtiene de la figura IV.2.

SN = 60,96 mm (2,4 pulg)

SN1 = 38,1 mm (1,5 pulg)

SN2 = 50,8 mm (2 pulg)

Los coeficientes de drenaje para base y sub-base son m2 = m3 = 0,80

Espesor de concreto asfltico:

mm (3,4 pulg), se adopta D1 = 90 mm

mm

Espesor para base:

mm (3,9 pulg), adoptamos D2 =110 mm = 11 cm

mm

Espesor para sub-base:

mm, adoptamos D3 = 140 mm

mm

mm Verifica

Si el mdulo del concreto asfltico fuera un 30% menor.

EAC = 2170 MPa = 315000 psi, a1 = 0,38 y esto obliga a hacer una capa asfltica de mayor espesor, aunque el nmero estructural de todo el paquete no cambie y siga siendo 60,96 mm.

mm, se adopta D1 = 105 mm

mm

Espesor de base granular:

mm, adoptamos D2 = 110 mm = 11 cm

mm

Espesor de sub-base:

mm, adoptamos D3 = 125 mm

mm

mm

IV.13. PROBLEMAS PROPUESTOS

PROBLEMA 1.

Calcular el paquete estructural en base al criterio de espesores mnimos siendo:

R = 95%

S0 = 0,35

W18 = 8 x 106 ESALs

PSI = 2,0

Propiedades de los materiales

MaterialMRMPa (psi)aimi

Concreto Asfltico2620 (380000)0,42-------

Base piedra partida172 (25000)0,140,80

Sub-base granular69 (10000)0,100,70

Subrasante34 (5000)--------------

PROBLEMA 2.

Disear un pavimento con las siguientes caractersticas:

Ubicacin: rural

Clasificacin: primaria

Datos De Trnsito

Trnsito anual inicial esperado = 10 x 106 ESALs

Distribucin direccional DD = 0,50

Distribucin de camiones TD = 0,70

Crecimiento de camiones (por ao) = 4%

Propiedades de Materiales

Mdulo del concreto asfltico MAC = 1930 MPa = 280000 psi

Mdulo resiliente base granular MBS = 152 MPa = 22000 psi

Mdulo resiliente sub-base granular MSB = 68,9 MPa = 10000 psi

Mdulo resiliente subrasante MR = 51,7 MPa = 7500 psi

Perodo de vida til = 10 aos

Perodo de anlisis (incluye una rehabilitacin) = 20 aos

Confiabilidad en el perodo de anlisis: R = 85%

Desvo estndar de todas las variables: S0 = 0,35

Serviciabilidad inicial: po = 4,5

Serviciabilidad final: pt = 2,5

Asumir que por condiciones ambientales hay una prdida adicional de 0,55 en 10 aos.

La base tiene buen drenaje y estar saturada menos del 5% del tiempo.

PROBLEMA 3.Autopista urbana, W18 = 5 x 106 ESALs. El agua drena del pavimento en una semana y la estructura del pavimento est expuesta a niveles prximos a la saturacin en un 20% del tiempo. Los datos de los materiales son:

Mdulo elstico del concreto asfltico a 20C (68F) = 3300 MPa = 480000 psi

Base

CBR = 90%

MBS = 207 MPa = 30000 psi

Sub-baseCBR = 20%

MSB = 82,7 MPa = 12000 psi

SubrasanteCBR = 5%

MR = 51,7 MPa = 7500 psi

R = 90%

So = 0,35

po = 4,5

pt = 2,5

UMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa

CARRETERAS II

_1162277273.unknown

_1163177504.unknown

_1163178039.unknown

_1163178155.unknown

_1163178236.unknown

_1163178459.unknown

_1163178482.unknown

_1163178535.unknown

_1163178256.unknown

_1163178358.unknown

_1163178207.unknown

_1163178105.unknown

_1163178138.unknown

_1163178074.unknown

_1163177835.unknown

_1163177999.unknown

_1163178026.unknown

_1163177860.unknown

_1163177767.unknown

_1163177795.unknown

_1163177701.unknown

_1163177355.unknown

_1163177405.unknown

_1163177468.unknown

_1163177387.unknown

_1163177308.unknown

_1163177338.unknown

_1162279290.unknown

_1156109199.unknown

_1156111125.unknown

_1160492696.unknown

_1160492976.unknown

_1156113822.unknown

_1156113900.unknown

_1156113780.unknown

_1156109379.unknown

_1156110766.unknown

_1156109313.unknown

_1156001490.unknown

_1155999790.unknown

_1136835568.unknown

_1144056020.unknown

_1136835828.unknown

_1136835913.unknown

_1136820280.unknown

_1136820956.unknown

_1136730612.unknown

_1136729960.unknown