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Curso - Taller Internacional

Diseño de Pavimentos Utilizando el Método Mecanístico-Empirico (MEPDG) – AASHTO 2008 Dr. Carlos Chang Albitres, Ph.D., P.E.

La Paz, Bolivia, 2014

Curso Internacional “Diseño de Pavimentos Utilizando el Método MEPDG”

CONTENIDO 1.-

Presentación

2.-

Temario

3.-

Instructor del Curso

-1 -

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Curso Internacional “Diseño de Pavimentos Utilizando el Método MEPDG”

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1.- PRESENTACIÓN La Guía de Diseño de Pavimentos Mecanístico-Empírico (Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide - MEPDG) es actualmente la herramienta más completa que existe para el análisis y diseño de pavimentos. MEPDG ha sido el resultado de varios años de investigación en los Estados Unidos como parte del proyecto NCHRP 1-37A “Development for the 2002 Guide for Design of New and Rehabilitated Pavement Structures”. Los reportes y manuales del MEPDG fueron pubicados inicialmente en el año 2004, habiendo sido sujeto de revisiones y mejoras antes de ser utilizados con fines prácticos. En el 2008, AASHTO publicó un manual del MEPDG para el uso práctico de este método en el diseño de pavimentos. En el MEPDG una estructura de pavimento es propuesta inicialmente por el diseñador y analizada con el procedimiento descrito en la guía con la finalidad de evaluar si la estructura satisface las solicitaciones de tráfico y medio-ambientales previstas a lo largo de su vida en servicio. Los modelos ME se basan en las propiedades de los materiales que componen el pavimento y en modelos de comportamiento-respuesta que evalúan la estructura con respecto a la probabilidad de ocurrencia de cierto tipo de fallas. Estos modelos se utilizan para predecir estados de esfuerzo-deformación en la estructura del pavimento debido a la acción de cargas de tráfico y condiciones medio-ambientales. Para calibrar estos modelos se requiere conocer las propiedades de los materiales, las características estructurales del pavimento, el tráfico, la condición medio-ambiental, y datos sobre el desempeño del pavimento que permitan la calibración del método a las condiciones locales. 2.-

TEMARIO 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.

Introducción Guía de Diseño de Pavimentos MEPDG (AASHTO 2008) Modelos ME de Deterioro de Pavimentos Flexibles Diseño Estructural de Pavimentos Flexibles Utilizando MEPDG Software MEPDG para el Diseño de Pavimentos Flexibles Ejercicio Práctico de Diseño Pavimentos Flexibles Utilizando MEPDG Modelos ME de Deterioro de Pavimentos Rígidos Diseño Estructural de Pavimentos Rígidos Utilizando MEPDG Software MEPDG para el Diseño de Pavimentos Rígidos. Ejercicio Práctico de Diseño Pavimentos Rígidos Utilizando MEPDG Rehabilitación de Pavimentos Flexibles y Rígidos Aplicando el MEPDG para la Rehabilitación de Pavimentos Flexibles y Rígidos Ejercicio Práctico para la Rehabilitación de Pavimentos Flexibles y Rígidos Utilizando MEPDG 14. Calibración e Implementación del MEPDG

15. Conclusiones Finales y Recomendaciones para su Implementación en Bolivia

-2 -

Curso Internacional “Diseño de Pavimentos Utilizando el Método MEPDG”

3.-

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INSTRUCTOR DEL CURSO

El curso es ofrecido por un instructor con amplia experiencia internacional.

Carlos M. Chang Albitres, Ph.D., P.E. Carlos M. Chang Albitres es Ingeniero Civil con licencia profesional en Texas, Estados Unidos y en el Perú. Dr. Chang es también miembro de la Sociedad de Ingenieros Civiles de los Estados Unidos (American Society of Civil Engineering ASCE). Egresado de la Universidad Nacional de Ingeniería (UNI), con Maestría y Doctorado en la Universidad de Texas A&M. Dr. Chang es actualmente Profesor del Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Texas en El Paso (UTEP), y ha sido Investigador Asociado del Instituto de Transportes de Texas (TTI). Dr. Chang ha sido consultor internacional del Banco Interamericano de Desarrollo (BID) y su experiencia profesional abarca temas de diseño y evaluación de pavimentos, supervisión y control de calidad, mantenimiento y rehabilitación de carreteras, sistemas de gestión de pavimentos y de infraestructura vial. Dr. Chang ha realizado proyectos de investigación para el National Highway Cooperative Research Program (NCHRP), el Departamento de Transporte de Texas (TxDOT), el Metropolitan Transportation Commission (MTC) en California, y la Ciudad de El Paso. Dr. Chang es autor de libros, numerosos artículos, y publicaciones técnicas a nivel internacional siendo coordinador regional de la International Road Federation (IRF) para Latinoamérica. En Latinoamerica, Dr. Chang es Profesor Visitante de las Universidades Ricardo Palma y la Universidad de Piura en el Perú, y de la Universidad EAFIT en Colombia. Dr. Chang ha presidido el Comité Internacional de Gestión de Infraestructura de la IRF y actualmente preside el Comité Internacional de Diseño M-E de Pavimentos, y es representante por los Estados Unidos en el Congreso IberoLatinoamericano del Asfalto (CILA), miembro del comité técnico internacional de la Federación Internacional de Cemento (FICEM), miembro del Comité Consultivo y expositor de cursos internacionales del Instituto de la Construcción y la Gerencia (ICG). Dr. Chang ha sido merecedor de premios, destacando los del “National Council of Examiners for Engineering and Surveying” (NCEES) en 2011, 2012 y 2013 por conectar la educación con la práctica profesional.

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  ANEXO    PRIMERA PARTE 

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SET 1-a Introducción Diseño de Pavimentos Utilizando MEPDG-AASHTO 2008

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P1. ¿Qué factores son tradicionalmente considerados en el diseño de pavimentos?

P2. ¿Por qué el medio ambiente es importante en el diseño de pavimentos?

Dr. Carlos Chang Albitres, Ph.D., P.E.

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SET 1-a Introducción Diseño de Pavimentos Utilizando MEPDG-AASHTO 2008

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

P3. ¿Cómo se han diseñado los pavimentos los últimos 20 años?

P4. ¿Qué similitud y diferencias observa entre los pavimentos de asfalto y los de concreto?

Dr. Carlos Chang Albitres, Ph.D., P.E.

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SET 1-a Introducción Diseño de Pavimentos Utilizando MEPDG-AASHTO 2008

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

P5. ¿Cuáles son las ventajas/desventajas (limitaciones) del método de diseño de pavimentos AASHTO 93?

P6. ¿Cómo diseñaría Ud. un pavimento con los conocimientos actuales?

Dr. Carlos Chang Albitres, Ph.D., P.E.

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SET 1-a Introducción Diseño de Pavimentos Utilizando MEPDG-AASHTO 2008

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

P7. ¿Es necesaria una transición a otro método de diseño de pavimentos? ¿Por Qué?

P8.

¿Qué deseamos de un pavimento ?

Dr. Carlos Chang Albitres, Ph.D., P.E.

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SET 1-a Introducción Diseño de Pavimentos Utilizando MEPDG-AASHTO 2008

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

P9.

Realice un breve resumen de las ventajas del MEPDG-AASHTO 2008

P10. ¿Qué problemas pueden presentarse en los pavimentos de concreto?

Dr. Carlos Chang Albitres, Ph.D., P.E.

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SET 1-a Introducción Diseño de Pavimentos Utilizando MEPDG-AASHTO 2008

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

P11. ¿Qué diferencias hay entre un pavimento flexible y un pavimento rígido desde el punto de vista mecanístico?

Dr. Carlos Chang Albitres, Ph.D., P.E.

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SET 1-a Introducción Diseño de Pavimentos Utilizando MEPDG-AASHTO 2008

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E-1. Determinar los ejes equivalentes para el camión estándar de tipo C2 el cual consiste en un camión con un eje simple (7 t.) de rueda simple y un eje simple de ruedas dobles (11 t.).

Dr. Carlos Chang Albitres, Ph.D., P.E.

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SET 1-a Introducción Diseño de Pavimentos Utilizando MEPDG-AASHTO 2008 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

E-2. Determinar los ejes equivalentes de un camión de cargas extraordinarias con la siguiente configuración:

Ejes

E1

Carga (Ton)

E4

E5

E6

E7

E8

E9

E10

E11

E12

7

8.1 8.15 8.15

13.4

13.4

13.4

13.4

13.4

13.4

13.4

13.4

7

24.4

13.4

13.4

13.4

13.4

13.4

13.4

13.4

13.4

Simple

Tridem

Tipos de Rueda Simple

Doble

Carga (Ton) por Eje Tipos de Eje

E2

E3

Simple Simple Simple Simple Simple Simple Simple Simple Asumir Asumir Asumir Asumir Asumir Asumir Asumir Asumir neumático neumático neumático neumático neumático neumático neumático neumático doble doble doble doble doble doble doble doble

Dr. Carlos Chang Albitres, Ph.D., P.E.

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E3. Relación entre CBR y MR CBR 20

→ Mr = 1500 x CBR → Mr = 3000 x CBR0.65 → Mr = 4326 x ln CBR + 241

Tabular las correlaciones en una hoja de Excel y la ecuación del MEPDG (Mechanistic Empirical Pavement Design Guide) para la correlación Mr – CBR: Mr (psi) = 2555 x CBR0.64

Dr. Carlos Chang Albitres, Ph.D., P.E.

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SET 1-b DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

EJERCICIO 1 APLICACIÓN DEL METODO AASHTO 93 Pavimentos Flexibles 1) Efectuar el Diseño por el Método AASHTO

REQUISITOS DEL DISEO 30 5E+06 4.5 2.5 95%

a. PERIODO DE DISEÑO (Años) b. NUMERO DE EJES EQUIVALENTES TOTAL (W18) c. SERVICIABILIDAD INICIAL (pi) d. SERViCIABILIDAD FINAL (pt) e. FACTOR DE CONFIABILIDAD (R)

PROPIEDADES DE MATERIALES a. MODULO DE RESILIENCIA DE LA BASE GRANULAR (KIP/IN2) b. MODULO DE RESILIENCIA DE LA SUB-BASE c MODULO DE RESILIENCIA DE LA SUBRASANTE (Mr, ksi)

30.00 15.00 12.00

Realizar el diseño de pavimentos flexibles. Realizar otros dos diseños adicionales para tráfico de 1.5E+07, 3.0E+07

Para la estructuración del pavimento flexible:

D1: Carpeta Asfáltica (Mr = 500,000 psi - a1 = 0.44 1/pulg) D2: Base Granular

(Mr = 30,000 psi - a2 = 0.14 1/pulg)

D3: Sub-base Granular (Mr = 15,000 psi - a3 = 0.11 1/ pulg) Para el pavimento rígido: f’c = 280 kg/cm2 , Modulo de reacción de subrasante K = 220 pci -----------------------------------------------------Conversiones: 500,000 psi = 35,150 Kg/cm2 30,000 psi = 2,100 Kg/cm2 15,000 psi = 1,050 Kg/cm2 16,200 psi = 1,140 Kg/cm2 0.44 1/pulg = 0.173 0.14 1/pulg = 0.055 0.11 1/pulg = 0.043

1/cm 1/cm 1/cm

Dr. Carlos Chang Albitres, Ph.D., P.E.

1

DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

SET 1-b

2

Dr. Carlos Chang Albitres, Ph.D., P.E.

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SET 1-b DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES DISEÑO DEL PAVIMENTO METODO AASHTO 1993

PROYECTO : SECCION 1 :

Ejemplo km

FECHA -

:

km

1. REQUISITOS DEL DISEO a. PERIODO DE DISEÑO (Años) b. NUMERO DE EJES EQUIVALENTES TOTAL (W18) c. SERVICIABILIDAD INICIAL (pi) d. SERViCIABILIDAD FINAL (pt) e. FACTOR DE CONFIABILIDAD (R) STANDARD NORMAL DEVIATE (Zr) OVERALL STANDARD DEVIATION (So)

#NUM!

2. PROPIEDADES DE MATERIALES a. MODULO DE RESILIENCIA DE LA BASE GRANULAR (KIP/IN2) b. MODULO DE RESILIENCIA DE LA SUB-BASE c MODULO DE RESILIENCIA DE LA SUBRASANTE (Mr, ksi) 3. CALCULO DEL NUMERO ESTRUCTURAL (Variar SN Requerido hasta que N18 Nominal = N18 Calculo) SN Requerido

Gt #NUM!

N18 NOMINAL #NUM!

N18 CALCULO #NUM!

3. ESTRUCTURACION DEL PAVIMENTO a. COEFICIENTES ESTRUCTURALES DE CAPA Concreto Asfáltico (a1) Base granular (a2) Subbase (a3) b COEFICIENTES DE DRENAJE DE CAPA Base granular (m2) Subbase (m3) ALTERNATIVA 1 2

SNreq 0.00

SNresul 0.00

0.00

0.00

D1(cm)

D2(cm)

D3(cm)

Comentarios:

(*) HOJA DE CALCULO DESARROLLADA POR EL DR. CARLOS M. CHANG

Dr. Carlos Chang Albitres, Ph.D., P.E.

3

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SET 1-C DISEÑO DE PAVIMENTOS RIGIDOS

DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDO METODO AASHTO 1993 Notas: Ejemplo

PROYECTO : SECCION 1 :

km

FECHA -

Ingreso de datos en rojo

:

Cálculos en negro

km

1. REQUISITOS DEL DISEŇO a. PERIODO DE DISEÑO (Años) b. NUMERO DE EJES EQUIVALENTES TOTAL (W18) c. SERVICIABILIDAD INICIAL (pi) d. SERViCIABILIDAD FINAL (pt) e. FACTOR DE CONFIABILIDAD (R) STANDARD NORMAL DEVIATE (Zr)

#NUM!

OVERALL STANDARD DEVIATION (So) 2. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES a. RESISTENCIA A LA COMPRESION DEL CONCRETO f'c (kg/cm2) RESISTENCIA A LA COMPRESION DEL CONCRETO f'c ( psi )

0.00

b. MODULO DE ELASTICIDAD DEL CONCRETO Ec ( psi )

0.00

c. MODULO DE ROTURA S'c ( psi )

488.50

d. MODULO DE REACCION DE LA SUBRASANTE- K ( pci ) e. TRANSFERENCIA DE CARGA ( J ) f. COEFICIENTE DE DRENAJE ( Cd ) 3. CALCULO DEL ESPESOR DE LOSA (Variar D Requerido hasta que N18 Nominal = N18 Calculo) Gt

N18 NOMINAL

N18 CALCULO

Solver

#NUM!

#NUM!

#NUM!

#DIV/0!

D (pulg)

16240000 4. ESTRUCTURACION DEL PAVIMENTO A. ESPESOR DE LOSA REQUERIDO ( Df ), pulgadas

0

B. ESPESOR DE LOSA REQUERIDO ( Df ), centimetros

0

C. ESPESOR DE SUB BASE ( SB ), pulgadas D. ESPESOR DE SUB BASE ( SB ), centimetros

0

Dr. Carlos Chang Albitres, Ph.D., P.E.

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SET 1-C DISEÑO DE PAVIMENTOS RIGIDOS

Dr. Carlos Chang Albitres, Ph.D., P.E.

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SET 1-C DISEÑO DE PAVIMENTOS RIGIDOS

Dr. Carlos Chang Albitres, Ph.D., P.E.

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MEPDG – AASHTO 2008  RESUMEN, EJERCICIOS, TABLAS   

 

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INSTRUCCIONES PARA INSTALAR EL SOFTWARE MEPDG

1. Copiar el archivo ejecutable “MEPDG_1100.zip” a un folder localizado en el disco duro de la computadora (MEPDG-Software) y extraer los archivos a este mismo folder. Tendrá dos archivos: Dg2002.msi y setup.exe. Si Ud. ya tiene el CD con los archivos desempacados proceder con el siguiente paso. 2. Ejecutar el archivo “setup.exe” para iniciar la instalación del programa. Antes de iniciar la instalación verificar que la computadora está conectada a internet. Luego de la instalación la computadora debe seguir conectada a internet para acceder y utilizar al programa. 3. Seguir los pasos de instalación del programa, y aceptar los términos y condiciones de usuario. Se recomienda que la instalación del programa se realice en el directorio C:\DG2002. Al finalizar la instalación, el icono del programa (“MEPDG”) deberá aparecer en el escritorio, y en el menú de programas de Windows. 4. Recopilar la información del proyecto: tráfico, clasificación de la carretera, número de carriles, reportes geotécnicos, etc. 5. Iniciar el programa MEPDG y comenzar a ingresar los datos del proyecto. Cada nuevo proyecto debe comenzar con nuevos datos, y no con información de proyectos previos. La información de la estación climática de un proyecto, no se deberá cambiar. Si se desea cambiar dicha información deberá crearse un nuevo proyecto. 6. Correr el módulo de análisis y revisar los resultados.

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              PAVIMENTOS FLEXIBLES   

 

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DISEÑO MEPDG DE PAVIMENTOS FLEXIBLES Los pasos para el diseño MEPDG de pavimentos flexibles (pavimento de concreto asfáltico nuevo, reconstruido o rehabilitado) son los siguientes: 1. Proponer un diseño preliminar para las condiciones especificas del proyecto incluyendo tráfico, clima, y subrasante . Definir la composición de las capas, propiedades de la mezcla asfáltica y de los materiales que componen las otras capas. 2. Establecer los criterios de aceptación para el desempeño del pavimento al final del periodo de diseño (ahuellamiento, fisuramiento por fatiga, fisuramiento térmico, e IRI). 3. Seleccionar el nivel de confiabilidad deseado para cada parámetro de desempeño (ahuellamiento, fisuramiento por fatiga, fisuramiento térmico, e IRI). 4. Utilizar MEPDG software para: a. Procesar los datos para obtener valores mensuales de tráfico, materiales, y clima para el periodo de diseño. b. Utilizando la teoría elástica de multicapa o modelos de elementos finitos, calcular la respuesta estructural (esfuerzos y deformaciones) para cada tipo de eje y cargas, prediciendo los daños a lo largo del periodo de diseño. c. Predecir los fallas críticas (ahuellamiento, fisuramiento por fatiga, fisuramiento térmico) mes a mes a lo largo del periodo de diseño utilizando modelos de desempeño ME. d. Predecir la rugosidad (IRI) como función inicial del IRI, daño acumulado a lo largo del tiempo, y condiciones “in-situ” al término de cada incremento de tiempo. 5. Evaluar el desempeño del diseño preliminar utilizando el nivel de confiabilidad definido por el diseñador, verificando que se satisfacen los criterios de aceptación establecidos en el paso 2. 6. Si el diseño propuesto no satisface los criterios de aceptación, modificar el diseño preliminar y repetir los pasos 4 y 5 hasta que el diseño cumpla con los criterios establecidos. 7. Los diseños que satisfacen los criterios de aceptación al nivel de confiabilidad especificado son considerados estructural y funcionalmente factibles. Estas alternativas son comparadas utilizando un análisis de costos durante el ciclo de vida, seleccionando la alternativa de menor costo total.

   

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Ingreso de Datos Tráfico

Clima

Estructura Revisar Diseño Preliminar

Generales

Diseño Preliminar

Respuesta Estructural (,.)

Daño Acumulado Modelos Calibrados de Daño Confiabilidad

Fallas

Suavidad

De Diseño Verificación del Desempeño Criterio de Falla

¿Requisitos delDiseño Satisfechos?

SI Diseño Factible

NO

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MEPDG: EJERCICIO DE DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE Período de Diseño Diseñar un pavimento de concreto asfáltico (CA) para un período de 10 años. La construcción de la base y de la subrasante se realizará en Julio del 2014, y la carpeta asfáltica será colocada en Agosto del 2014. El tramo será abierto al tráfico en Septiembre del 2014. Requisitos de la Construcción El pavimento tendrá un IRI inicial entre 50 y 75 pulgadas/milla (asumir 63 in/mile para propósitos de diseño). Parámetros para el Análisis Se espera que al final de los 10 años, el IRI no sea mayor a 172 pulg/mile, el límite para el fisuramiento longitudinal es de 1000 pies/milla, fisuramiento por fatiga de abajo hacia arriba de 25%, fisuras térmicas de la carpeta asfáltica (fisuramiento transversal) de 1000 pies/milla. La deformación permanente total en el pavimento no deberá exceder de 0.75 pulg y de 0.25 pulg. para la carpeta asfáltica. Estos criterios deben satisfacerse para un nivel de confiabilidad del 90 %.

Ubicación El Pavimento se ubica en la ciudad de El Paso, Texas. La profundidad de la capa freática es de 55 pies. Se construirán 21 millas de pavimento en dirección Este y se identifica a este proyecto como 001 de la progresiva 00 + 00 a 21 + 00. Tráfico El tráfico diario promedio anual de camiones (AADTT) se estima en 1500 camiones en ambas direcciones durante el primer año de servicio. Se construirán dos carriles en cada dirección considerando

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el 90 % de los camiones en el carril de diseño. El tráfico de camiones está igualmente distribuido en ambas direcciones (Ej. el 50% de los camiones cada dirección). La velocidad de operación es de 60 mph. Este pavimento es diseñado para una carretera Interestatal con tráfico pesado que consiste de un alto porcentaje de camiones con remolque sencillo. La información recolectada muestra que el porcentaje de AADTT para cada clase vehicular es el mismo que la clasificación tipo 1 de camiones (LTPP - Long Term Performance Pavements). Tabla 1- Clasificación Tipo 1 Clase Vehicular Clase 4 Clase 5 Clase 6 Clase 7 Clase 8 Clase 9 Clase 10 Clase 11 Clase 12 Clase 13

Porcentaje de AADTT en Clase 1.3 8.5 2.8 0.3 7.6 74 1.2 3.4 0.6 0.3

El patrón de tráfico para cada clase vehicular basado en valores diarios y mensuales será siendo el mismo durante todo el año. Sin embargo, el tráfico variará en periodos de 24 horas y esta variación será la misma que los valores estándar del LTPP. Después del año base, el tráfico incrementará en un 4.0 % durante todo el período de diseño del pavimento (compuesto anualmente). La distribución de cargas por eje es idéntica a los valores estándar del LTPP para cada clase vehicular, tipo de eje, categoría de carga, y meses en el año. Asumir que la distancia promedio del neumático exterior se localiza a 18 pulgadas del borde del pavimento. La desviación estándar es de 10 pulgadas. El carril de diseño tiene un ancho de 12 pies. El número de ejes simple, tándem, tridem y quad para cada clase vehicular será también igual a los valores estándar del LTPP. La configuración de ejes es la siguiente: Ancho promedio de ejes (ft): 8.5 Espaciamiento de neumático dual: 12 La presión de neumáticos simples y dobles es de 120 psi. El espaciamiento promedio para ejes tándem, tridem y quad es mostrado a continuación:

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Tipo de Eje Tándem Tridem Quad

Espaciamiento del Eje (in) 51.6 49.2 49.2

Clima El usuario tiene que cargar la información climática que se utilizará en el diseño de este proyecto, para que el software “Design Guide” pueda predecir los gradientes de temperatura y humedad en los diseños de prueba. En nuestro caso, el Proyecto se encuentra ubicado en la ciudad de El Paso, Texas. Para este ejemplo Ud. encontrará el archivo de clima en el CD y utilizará la opción importar “Import”. Luego de importado el archivo, ingresar la profundidad de la napa freática en pies (55 ft) en el campo indicado como “Depth of water table (feet)”. Hasta este punto el usuario ha completado los ingresos de clima requeridos por el programa. Los iconos de tráfico y clima deberán ser de color verde indicando que están completos. Los iconos pertenecientes a las capas estructurales del pavimento deberán estar de color rojo indicando que necesitan información.  Propiedades de Drenaje El diseño geométrico de la carretera necesita un bombeo de 2 %. La trayectoria del drenaje tendrá una longitud de 12 pies desde la línea central al borde del drenaje adyacente a la berma, y la infiltración depende del tipo de berma escogida. Asumir una absorción de 0.85. DISEŇO PRELIMINAR El procedimiento en la Guía de Diseño es iterativo y requiere que el diseñador proponga un diseño preliminar. El diseño preliminar es analizado a lo largo del periodo de diseño especificado por el diseñador y el programa MEPDG predice el desempeño del diseño preliminar. Si el criterio de diseño no se cumple, entonces se modificará el diseño hasta que cumpla con el criterio especificado obteniendo el diseño final. Los datos del diseño preliminar son los siguientes: Capa de Concreto Asfáltico Los datos del concreto asfáltico corresponden a un nivel 3. AC 20 será utilizado para esta mezcla y el diseño preliminar de la carpeta indica un espesor de 4.8 pulgadas. Del diseño volumétrico se obtiene 12% de bitumen y 6 % de vacios de aire. La mezcla tiene un peso específico de 143 lb/ft3. Asumir una conductividad térmica de 0.67 BTU-hr-ft-oF y calor especifico de 0.23 BTU/lb-oF. El coeficiente de Poisson es de 0.35. La temperatura de referencia es de 70 oF. Los resultados del análisis granulométrico de los agregados a ser utilizados en la mezcla indican que las mallas de ¾”, 3/8”, y #4 tienen respectivamente 12%, 38% y 50% de material retenido, y 4 % pasa por la malla #200.

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Base Granular La base granular es A-1-a con un CBR de 73, IP (Índice de plasticidad) de 1, con 8.7% del material pasando la malla #200, y 44.7% pasando la malla #4. El espesor de la base granular es de 12.2 pulgadas. Capa de Suelo A-7-6 CBR de 6. IP (Índice de plasticidad) de 30, con 79.1 % pasando la malla #200, y 94.9% pasando la malla #4. El espesor es de 12 pulgadas. Subrasante El subrasante en esta localidad está clasificada como A-7-6 según el sistema de clasificación AASHTO, y tiene un valor de CBR de 6% . El índice de plasticidad del suelo es de 30. Resultados de las pruebas de granulometría indican que el 79.1% del material pasa la malla #200, y 94.9 % pasa la malla #4. El D60 de este material es de 0.01516 mm. El espesor de la capa es infinito (última capa).

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INFORMACIÓN GENERAL DEL PROYECTO Inglés

Español

Datos

Información General Project Name Design Life (years) Base/Subgrade Construction Month Pavement Construction Month Traffic open month Type of Design / Tipo de Diseño

Nombre del Proyecto Vida del Diseño (años) Mes de Construcción Base/Subrasante Mes de Construcción del Pavimento Mes de apertura al Tráfico

ACP Example 10 July2014 August 2014 September 2014

  ‐Nuevo

New/ Flexible Pavement

-Restauracion -Sobrecapas

Site/Project Identification - Identificación del lugar/proyecto Location Project ID Section ID Date

Localidad Identificación del Proyecto Identificación de la Sección Fecha

Station/milepost format

Progresivas en Millas

Station/milepost begin Station/milepost end Traffic direction

Progresiva de Inicio (milla) Progresiva Final (milla) Dirección del Tráfico

El Paso, TX. 001 Route 1 to Route 2 08/09/2011

X 

00 + 00 21 + 00 East Bound

Analysis Parameters / Parámetros de Análisis Rigid Pavement

Pavimento Rígido Terminal IRI (in/mi)

Transverse Cracking (%slabs cracked) Mean Joint Faulting (in) CRCP Existing Punchouts Maximum CRCP Crack Width (in) Minimum Crack Load Transfer Efficiency (LTE %) Maximum Crack Spacing (ft) Flexible Pavement Terminal IRI (in/mi) AC Surface Down Cracking Long. Cracking (ft/mile) AC Bottom Up Cracking Alligator Cracking (%) AC Thermal Fracture Chemically Stabilized Layer Fatigue Fracture (%) Permanent Deformation - Total Pavement (in) Permanent Deformation-AC Only (in)  

IRI Terminal (in/mi) Fisuramiento Transversal (% losas fisuradas) Desnivel Promedio en Juntas (in) Punchouts Existentes en CRCP Ancho Max de Fisuras de CRCP (in) Eficiencia Mínima en la Transferencia de Cargas (LTE %) Espaciamiento Máximo en Fisuras (ft) Pavimento Flexible IRI Terminal (in/mi) Fisuramiento de la superficie al fondoFisuramiento Long (ft/mi) Fisuramiento del fondo a la superficie piel de cocodrilo (%) Fracturas Térmicas (ft/mi) Fracturas por Fatiga en la Capa Estabilizada (%) Deformación Permanente en Pavimento Total (in) Deformación Permanente Capa CA (in)

Limite/Confiabilidad

NA NA NA NA NA NA NA Limite/Confiabilidad

172 / 90 1000 / 90 25 /90 1000 / 90 25 / 90 0.75 / 90 0.25 / 90

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TRÁFICO Inglés Initial Two-Way AADTT Number of lanes in design direction Percent of Trucks in Design Direction (%) Percent of Trucks in Design Lane (%) Operational Speed (mph)

Español AADTT inicial para los dos sentidos Número de carriles en dirección del diseño Porcentaje de Camiones en Dirección del Diseño Porcentaje de Camiones en Carriles de Diseño Velocidad Operacional (mph)

Datos 1500 2 50.0 90.0 60

Traffic Volume Adjustment/ Ajuste al Volumen de Tráfico Monthly Adjustment Vehicle Class Distribution Class 4 Class 5 Class 6 Class 7 Class 8 Class 9 Class 10 Class 11 Class 12 Class 13 Hourly Distribution (%) Media Noche 2.3 1:00 AM 2.3 2:00 AM 2.3 3:00 AM 2.3 4:00 AM 2.3 5:00 AM 2.3 6:00 AM 5.0 7:00 AM 5.0 8:00 AM 5.0 9:00 AM 5.0 10:00 AM 5.9 11:00 AM 5.9 Traffic Growth Factors No Growth Linear Growth Compound Growth (% rate)      

Ajustes Mensuales Distribución de Clase Vehicular Clase 4 Clase 5 Clase 6 Clase 7 Clase 8 Clase 9 Clase 10 Clase 11 Clase 12 Clase 13 Distribución por Hora (%) Medio Día 5.9 1:00 PM                                                5.9  2:00 PM                                                5.9  3:00 PM                                                5.9  4:00 PM                                                4.6  5:00 PM                                                4.6  6:00 PM                                                4.6  7:00 PM                                                4.6  8:00 PM                                                3.1  9:00 PM                                                3.1  10:00 PM                                              3.1  11:00 PM                                              3.1  Factores para el Crecimiento de Tráfico Sin Crecimiento Crecimiento Lineal Crecimiento Compuesto (Tasa %)

( )Nivel 1

(x) Nivel 3 1.3 8.5 2.8 0.3 7.6 74.0 1.2 3.4 0.6 0.3

NA NA 4.0

32/95

TRÁFICO (cont.) General Traffic Inputs / Datos Generales de Tráfico Lateral Traffic Wander Mean wheel location (inches from the lane marking) Traffic Wander Standard Deviation (in) Design Lane Width (ft) Axle Configuration Average Axle width Outside Dimensions (ft)

Distancia lateral entre el eje y el borde del pavimento Distancia promedio entre el neumático y el marcador de carril Desviación Estándar de la distancia entre el eje y el borde del pavimento (in) Ancho del Carril (ft) Configuración de Ejes Ancho Promedio del eje (de borde a borde) -dimensiones exteriores

18 10 12

8.5

(ft)

Dual Tire Spacing (in) Tire Pressure (psi) Axle Spacing (in) Tandem Axle Tridem Axle Quad Axle Wheelbase/ Distancia Entre Ejes Average Axle Spacing (ft)/ Espacio Promedio entre Ejes (ft) Percent of Trucks (%) Porcentaje de Camiones (%)

Espaciamiento entre neumáticos dobles (in) Presión de los neumáticos (psi) Espaciamiento entre Ejes (in) Eje Tándem Eje Tridem Eje Quad Short/Corto Medium/ Mediano

12 120 51.6 49.2 49.2 Long/Largo

12

15

18

33.0

33.0

34.0

 

CLIMA Ingles Latitude (degrees, minutes) Longitude (degrees, minutes) Elevation (ft) Depth of Water Table (ft) Annual Average            

Español Latitud (grados, minutos) Longitud (grados, minutos) Elevación (ft) Profundidad de Capa Freática (ft) Promedio anual

Datos 31.49 -106.23 3945 55

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DATOS DEL CONCRETO ASFÁLTICO (CA) Inglés

Español

Dato

Primer Capa de Concreto Asfaltico Surface short-wave absorptivity Level Layer Thickness (in)

Absorción Superficial Nivel Espesor de la Capa

1( )

2( )

0.85 3(X) 4.8

Asphalt Mix / Mezcla Asfáltica Aggregate Gradation Cumulative % Retained 3/4 inch sieve Cumulative % Retained 3/8 inch sieve Cumulative % Retained #4 sieve % Passing #200 sieve

Granulometría % retenido acumulado en la malla de 3/4 " % retenido acumulado en la malla de 3/8 " % retenido acumulado en la malla #4 % que pasa la malla #200

12 38 50 4

Asphalt Binder Options/Opciones para el Ligante Asfáltico Superpave Binder Grading Conventional Viscosity Grade Conventional Penetration Grade

Clasificación Superpave Clasificación Convencional de Viscosidad Clasificación Convencional por Penetración

NA XX NA

Asphalt General / Datos Generales del Asfalto Reference Temperature (°F) Poisson´s Ratio Volumetric Properties as Built Effective Binder Content (%) Air Voids (%) Total Unit Weight (pcf) Thermal Properties Thermal Conductivity asphalt (BTU/hr-ft-°F) Heat Capacity Asphalt (BTU/lb-°F)  

Temperatura de Referencia (°F) Coeficiente de Poisson Propiedades Volumétricas al tiempo de Constr.

70 0.35

Contenido de Ligante Efectivo (%)

12 6 143

Vacios de Aire (%) Peso Unitario Total (pcf) Propiedades Térmicas Conductividad Térmica del Asfalto (BTU/hr-ft-°F) Capacidad Calórica del Asfalto (BTU/lb-°F)

0.67 0.23

FISURAMIENTO TÉRMICO Level Average Tensile Strength at 14 °F (psi) Mixture VMA (%) Aggregate Coefficient of Thermal Contraction Mix coefficient of thermal contraction (in/in/oF)  

Nivel Resistencia Promedio a la Tensión a 14 °F (psi) Vacios en el Agregado MineralMezcla (%) Coeficiente de Contracción Térmica del Agregado Coeficiente de contracción térmica de la mezcla (in/in/oF)

1( )

2( )

3(X)

353.47 18 5e-006 NA

34/95

 

DATOS DE LA BASE GRANULAR Inglés Unbound Material  Thickness (in) 

Español Material Sin Consolidar (Clasificación) Espesor (in) 

Datos A-1-a 12.2

Propiedades de Resistencia Input Level Poisson's Ratio Coefficient of Lateral Pressure K0 Material Properties Modulus (psi) CBR R-Value Layer Coefficient - ai Penetration DCP

Nivel de Jerarquía Coeficiente de Poisson Coeficiente de Presión Lateral K0 Propiedades del Material Modulo (psi) CBR Valor R Coeficiente Estructural de Capa -ai Penetración DCP

1()

2(X) 0.35 0.5

3( )

NA 73 NA NA NA

Integrated Climatic Model / Modelo Climático Integrado (ICM) Aggregate Gradation % Passing #200 % Passing #4 % Passing 3/8" % Passing 3/4" Plasticity Index (PI) Liquid Limit (LI) Compacted Layer                                      

Granulometría % que pasa la malla #200 % que pasa la malla #4 % que pasa la malla 3/8" % que pasa la malla 3/4" Índice de Plasticidad (PI) Limite Liquido (LL) Capa Compactada

8.7 44.7 57.2 72.7 1 6 SI (X)

NO ( )

35/95

 

DATOS DE LA CAPA SUBRASANTE Inglés Unbound Material  Thickness (in)  Last Layer 

Español Datos Material sin consolidar (Clasificación) A-7-6 Espesor (in)  12 Ultima Capa              SI( )                      NO(X)

Propiedades de Resistencia Input Level Poisson's Ratio Coefficient of Lateral Pressure K0 Material Properties Modulus (psi) CBR R-Value Layer Coefficient - ai Penetration DCP

Nivel de Jerarquía Coeficiente de Poisson Coeficiente de Presión Lateral K0 Propiedades del Material Modulo (psi) CBR Valor R Coeficiente Estructural de Capa -ai Penetración DCP

1()

2(X) 0.35 0.5

3( )

NA 6 NA NA NA

Integrated Climatic Model / Modelo Climático Integrado Aggregate Gradation % Passing #200 % Passing #4 % Passing 3/8" % Passing 3/4" Plasticity Index (PI) Liquid Limit (LI) Compacted Layer                        

Granulometría % que pasa la malla #200 % que pasa malla #4 % que pasa la malla 3/8" % que pasa la malla 3/4" Índice de Plasticidad (PI) Limite Liquido (LL) Capa Compactada

79.1 94.9 96.9 97.5 30 51 SI (X )

NO ( )

36/95

DATOS DE LA CAPA SUBRASANTE Inglés Unbound Material  Thickness (in)  Last Layer 

Español Datos Material sin consolidar (Clasificación) A-7-6 Espesor (in)  Semi-infinita Ultima Capa              SI(X)                      NO( )

Propiedades de Resistencia Input Level Poisson's Ratio Coefficient of Lateral Pressure K0 Material Properties Modulus (psi) CBR R-Value Layer Coefficient - ai Penetration DCP

Nivel de Jerarquía Coeficiente de Poisson Coeficiente de Presión Lateral K0 Propiedades del Material Modulo (psi) CBR Valor R Coeficiente Estructural de Capa -ai Penetración DCP

1()

2(X) 0.35 0.5

3( )

NA 6 NA NA NA

Integrated Climatic Model / Modelo Climático Integrado Aggregate Gradation % Passing #200 % Passing #4 % Passing 3/8" % Passing 3/4" Plasticity Index (PI) Liquid Limit (LI) Compacted Layer      

Granulometría % que pasa la malla #200 % que pasa malla #4 % que pasa la malla 3/8" % que pasa la malla 3/4" Índice de Plasticidad (PI) Limite Liquido (LL) Capa Compactada

79.1 94.9 96.9 98.3 30 51 SI ( )

NO (X)

37/95

              PAVIMENTOS RIGIDOS     

 

38/95

DISEÑO MEPDG DE PAVIMENTOS RÍGIDOS Los pasos para el diseño MEPDG de pavimento de concreto simple con juntas (JPCP) y de pavimento de concreto continuo reforzado (CRCP) son los siguientes: 1. Proponer un diseño preliminar para las condiciones especificas del proyecto incluyendo tráfico, clima, y subrasante . Definir la composición de las capas, propiedades de concreto de cemento portland y de los materiales que componen la sotras capas. 2. Establecer los criterios de aceptación para el desempeño del pavimento al final del periodo de diseño (desniveles y fisuramiento en el JPCP, además roturas o “punchouts” en CRCP, e IRI para ambos). 3. Seleccionar el nivel de confiabilidad deseado para cada parámetro de desempeño (ejemplo: fisuramiento, desnivel, e IRI para pavimentos JPCP). 4. Utilizar MEPDG software para: a. Procesar los datos para obtener valores mensuales de tráfico, materiales, y clima para el periodo de diseño. b. Utilizando elementos finitos , calcular las respuestas estructurales (esfuerzos y deflexiones) para cada tipo de eje de carga, prediciendo los daños a lo largo del periodo de diseño. c. Predecir las fallas (desnivel en juntas, fisuramiento de losas, roturas o “punchouts” en pavimentos CRCP) mes a mes a lo largo del periodo de diseño utilizando modelos de desempeño ME. d. Predecir la rugosidad (IRI) como función inicial del IRI, daño acumulado a lo largo del tiempo, y condiciones “in-situ” al término de cada incremento de tiempo. 5. Evaluar el desempeño del diseño preliminar utilizando el nivel de confiabilidad definido por el diseñador, verificando que se satisfacen los criterios de aceptación establecidos en el paso 2. 6. Si el diseño propuesto no satisface los criterios de aceptación, modificar el diseño preliminar y repetir los pasos 4 y 5 hasta que el diseño cumpla con los criterios establecidos. 7. Los diseños que satisfacen los criterios de aceptación al nivel de confiabilidad especificado son considerados estructural y funcionalmente factibles. Estas alternativas son comparadas utilizando un análisis de costos durante el ciclo de vida, seleccionando la alternativa de menor costo total.

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Selección del Diseño Preliminar  Espesor de las capas  Propiedades de los materiales  Espaciamiento de juntas y transferencia de cargas  Berma  Datos de Construcción

  Criterios de Desempeño   ‐ Fisuramiento ‐ Desnivel   ‐ IRI

Datos específicos de la zona Clima Subrasante Tráfico

 Nivel de Confiabilidad  Fisuramiento    Desnivel  IRI       Fisuramiento de la superficie   hacia abajo  Calcular Esfuerzos   Calcular Daños  Predecir fisuramiento de la   superficie hacia abajo

Fisuramiento de la parte inferior hacia la superficie  Calcular esfuerzos  Calcular daños  Predecir fisuramiento de la parte inferior hacia la superficie

       

Porcentaje Total de losas Fisuradas  Combinación de fisuramiento de la superficie hacia abajo y de abajo hacia la superficie

Desnivel  Calcular deflexiones  Calcular incremento en escalonamiento  Predecir desnivel acumulado

IRI  IRI inicial  Fisuramiento, desniveles, desprendimiento  Subrasante/clima

   

Compruebe el desempeño previsto con respecto a los criterios de diseño y nivel de confiabilidad

          Proceso Diseño de Pavimento con Juntas Simple (JPCP)

¿Requisitos Satisfechos Si Diseño Factible

No

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MEPDG: EJERCICIO DE DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS (JPCP) Período de Diseño Diseñar un pavimento de concreto simple con juntas (JPCP) para un período de 25 años. La construcción se realizará en Agosto del 2014. El tramo será abierto al tráfico en Septiembre del 2014. Requisitos de la Construcción El pavimento tendrá un IRI inicial entre 50 y 75 pulgadas/milla (asumir 63 in/mile para propósitos de diseño). Parámetros de Análisis Se espera que al final de los 25 años, el pavimento no tenga más de 15% de fisuramiento transversal a un nivel de confiabilidad de 90%, y no más de 0.15 pulgadas de escalonamiento a un nivel de confiabilidad de 90%. Asimismo, la rugosidad deberá ser mantenida con un IRI menor a252 pulgadas/milla a un nivel de confiabilidad del 95%.

Ubicación El pavimento tendrá una longitud de 5 millas y estará ubicado en la ciudad de El Paso, Texas. El pavimento será construido en dirección Norte y se identifica como sección JPCP 1, progresivas 00 + 00 a 05 + 00. Tráfico El tráfico diario promedio anual de camiones (AADTT) en esta carretera se estima en 2250 camiones en ambas direcciones. Se construirán dos carriles en cada dirección considerando el 90 % de los camiones en el carril de diseño. El tráfico de camiones está igualmente distribuido en ambas direcciones (Ej. el 50% de los camiones cada dirección). La velocidad de operación es de 60 mph.

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Este pavimento es diseñado para una carretera Interestatal con tráfico pesado que consiste de un alto porcentaje de camiones con remolque sencillo. La información recolectada muestra que el porcentaje de AADTT para cada clase vehicular es el mismo que la clasificación tipo 1 de camiones (LTPP - Long Term Performance Pavements). Tabla 1- Clasificación Tipo 1 Clase Vehicular Clase 4 Clase 5 Clase 6 Clase 7 Clase 8 Clase 9 Clase 10 Clase 11 Clase 12 Clase 13

Porcentaje de AADTT en Clase 2.4 14.1 4.5 0.7 7.9 66.3 1.4 2.2 0.3 0.2

El patrón de tráfico para cada clase vehicular basado en valores diarios y mensuales seguirá siendo el mismo durante todo el año. Sin embargo, el tráfico variará en periodos de 24 horas y esta variación será la misma que los valores estándar del LTPP. Después del año base, el tráfico incrementará en un 4.0 % durante todo el período de diseño del pavimento (compuesto anualmente). La distribución de cargas por eje es idéntica a los valores estándar del LTPP para cada clase vehicular, tipo de eje, categoría de carga, y meses en el año. Asumir que la distancia promedio del neumático exterior se localiza a 18 pulgadas del borde del pavimento. La desviación estándar es de 10 pulgadas. El carril de diseño tiene un ancho de 12 pies. El número de ejes simple, tándem, tridem y quad para cada clase vehicular será también igual a los valores estándar del LTPP. La configuración de ejes es la siguiente: Ancho promedio de ejes (ft): 8.5 Espaciamiento de neumático dual: 12 La presión de neumáticos simples y dobles es de 120 psi. El espaciamiento promedio para ejes tándem, tridem y quad es mostrado a continuación:

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Tipo de Eje Tándem Tridem Quad

Espaciamiento del Eje (in) 51.6 49.2 49.2

Clima El usuario tiene que cargar la información climática que se utilizará en el diseño de este proyecto, para que el software “Design Guide” pueda predecir los gradientes de temperatura y humedad en los diseños de prueba. En nuestro caso, el Proyecto se encuentra ubicdo en la ciudad de El Paso, Texas. Para este ejemplo Ud. encontrará el archivo de clima en el CD y utilizará la opción importar “Import”. Luego de importado el archivo, ingresar la profundidad del manto freático en pies (55 ft) en el campo indicado como “Depth of water table (feet)”. Hasta este punto el usuario ha completado los ingresos de clima requeridos por el programa. Los iconos de tráfico y clima deberán ser de color verde indicando que están completos. Los iconos pertenecientes a las capas estructurales del pavimento deberán estar de color rojo indicando que necesitan información.  Propiedades de Drenaje El diseño geométrico de la carretera necesita un bombeo de 2 %. La trayectoria del drenaje tendrá una longitud de 12 pies desde la línea central al borde del drenaje adyacente a la berma, y la infiltración depende del tipo de berma escogida. Asumir una absorción de 0.85. DISEŇO PRELIMINAR El procedimiento en la Guía de Diseño es iterativo y requiere que el diseñador proponga un diseño preliminar. El diseño preliminar es analizado a lo largo del periodo de diseño especificado por el diseñador y el programa MEPDG predice el desempeño del diseño preliminar. Si el criterio de diseño no se cumple, entonces se modificará el diseño hasta que se cumpla con el criterio especificado obteniendo el diseño final. Los datos del diseño preliminar son los siguientes: Temperatura y Curado Se anticipa que la temperatura y las condiciones de curado inducirán a un alabeo permanente equivalente a -10 oF. Capa de Concreto de Cemento Portland La mezcla para el diseño de concreto está compuesta por cemento tipo 1, con un contenido de cemento portland de 565 lb/ yarda cubica y una proporción de agua/cemento de 0.402. El agregado utilizado para esta mezcla es dolomita. El coeficiente de expansión térmica es de 6.3 (10)-6 oF. La conductividad térmica es de 1.25 BTU/hr-ft-oF y la capacidad calórica es de 0.28 BTU/lb-oF. El peso unitario de la mezcla es de 145 libras/ pie cubico. El coeficiente de Poisson de 0.20. Las características de contracción de la mezcla indican que la contracción reversible es de 50% de la contracción máxima tomando 35 días para alcanzar el 50% de la contracción máxima.

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Las pruebas de resistencia a la compresión, modulo de elasticidad, y modulo de ruptura han sido realizadas a 7, 14, 28 y 90 días. Puesto que las pruebas de resistencia a largo plazo no pueden ser realizadas, la resistencia a 28 días y los módulos a lo largo de los 20 años son estimados siguiendo las recomendaciones del MEPDG. Los resultados de las pruebas de laboratorio se resumen a continuación: Tiempo, Días 7 14 28 90 Ratio 28-días a 20 años

f´c, psi

EPCC, psi

6697 7320 7927 8895

4 553 550 4 760 907 4 954 161 5 248 021

MR, psi 777 813 846 896

1.44

1.2

1.2

El espesor de la capa de concreto de cemento portland es de 10.0 pulgadas. Base Estabilizada con Cemento La capa de base estabilizada con cemento tiene un peso unitario de 150 libras/ pie cúbico, un coeficiente de Poisson de 0.20, y un módulo elástico promedio de 1,789,845 psi. Conductividad térmica de 1.25 BTU/hr-ft-oF y calor especifico de 0.28 BTU/lb-oF. El espesor de la capa de base estabilizada es de 4.0 pulgadas. Capa de Piedra Triturada La capa de base de piedra triturada tiene un modulo de 40,000 psi y un índice de plasticidad de 1.0. El análisis granulométrico indica que el 8.7 % y 44.7 % respectivamente pasan por las mallas #200 y #4 . El D60 del material de piedra triturada es de 10.82 mm.. El espesor de la capa base de piedra triturada es de 6.0 pulgadas. Subrasante El subrasante tiene un Mr de 18,000 psi bajo condiciones de humedad óptima. El índice de plasticidad es de 25.

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INFORMACIÓN GENERAL DEL PROYECTO Inglés

Español

Datos

Información General Project Name Design Life (years) Base/Subgrade Construction Month Pavement Construction Month Traffic open month Type of Design / Tipo de Diseño

Nombre del Proyecto Vida del Diseño (años) Mes de Construcción Base/Subrasante Mes de Construcción del Pavimento Mes de apertura al Tráfico   ‐Nuevo -Restauracion -Sobrecapas

JPCP Example 25 NA Agosto 2014 Septiembre 2014 Jointed Plain Concrete (JPCP)

Site/Project Identification - Identificación del lugar/proyecto Location Project ID Section ID Date

Localidad Identificación del Proyecto Identificación de la Sección Fecha

Station/milepost format

Progresivas en Millas

Station/milepost begin Station/milepost end Traffic direction

Progresiva de Inicio (milla) Progresiva Final (milla) Dirección del Tráfico

El Paso JPCP Design Example

JPCP 1 08/09/2011 X  00 + 00 05 + 00 Norte

Analysis Parameters / Parámetros de Análisis Rigid Pavement

Pavimento Rígido Terminal IRI (in/mi)

Transverse Cracking (%slabs cracked) Mean Joint Faulting (in) CRCP Existing Punchouts Maximum CRCP Crack Width (in) Minimum Crack Load Transfer Efficiency (LTE %) Maximum Crack Spacing (ft) Flexible Pavement Terminal IRI (in/mi) AC Surface Down Cracking Long. Cracking (ft/mile) AC Bottom Up Cracking Alligator Cracking (%) AC Thermal Fracture Chemically Stabilized Layer Fatigue Fracture (%) Permanent Deformation - Total Pavement (in) Permanent Deformation-AC Only (in)  

IRI Terminal (in/mi) Fisuramiento Transversal (% losas fisuradas) Desnivel Promedio en Juntas (in) Punchouts Existentes en CRCP Ancho Max de Fisuras de CRCP (in) Eficiencia Mínima en la Transferencia de Cargas (LTE %) Espaciamiento Máximo en Fisuras (ft) Pavimento Flexible IRI Terminal (in/mi) Fisuramiento de la superficie al fondoFisuramiento Long (ft/mi) Fisuramiento del fondo a la superficie piel de cocodrilo (%) Fracturas Térmicas (ft/mi) Fracturas por Fatiga en la Capa Estabilizada (%) Deformación Permanente en Pavimento Total (in) Deformación Permanente Capa CA (in)

Limite/Confiabilidad

252 / 95 15 / 90 0.15 / 90 NA NA NA NA Limite/Confiabilidad

NA NA NA NA NA NA NA

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TRÁFICO Inglés Initial Two-Way AADTT Number of lanes in design direction Percent of Trucks in Design Direction (%) Percent of Trucks in Design Lane (%) Operational Speed (mph)

Español AADTT inicial para los dos sentidos Número de carriles en dirección del diseño Porcentaje de Camiones en Dirección del Diseño Porcentaje de Camiones en Carriles de Diseño Velocidad Operacional (mph)

Datos 2250 2 50.0 90.0 60

Traffic Volume Adjustment/ Ajuste al Volumen de Tráfico Monthly Adjustment Vehicle Class Distribution Class 4 Class 5 Class 6 Class 7 Class 8 Class 9 Class 10 Class 11 Class 12 Class 13 Hourly Distribution (%) Media Noche 2.3 1:00 AM 2.3 2:00 AM 2.3 3:00 AM 2.3 4:00 AM 2.3 5:00 AM 2.3 6:00 AM 5.0 7:00 AM 5.0 8:00 AM 5.0 9:00 AM 5.0 10:00 AM 5.9 11:00 AM 5.9 Traffic Growth Factors No Growth Linear Growth Compound Growth (% rate)      

Ajustes Mensuales Distribución de Clase Vehicular Clase 4 Clase 5 Clase 6 Clase 7 Clase 8 Clase 9 Clase 10 Clase 11 Clase 12 Clase 13 Distribución por Hora (%) Medio Día 5.9 1:00 PM                                                5.9  2:00 PM                                                5.9  3:00 PM                                                5.9  4:00 PM                                                4.6  5:00 PM                                                4.6  6:00 PM                                                4.6  7:00 PM                                                4.6  8:00 PM                                                3.1  9:00 PM                                                3.1  10:00 PM                                              3.1  11:00 PM                                              3.1  Factores para el Crecimiento de Tráfico Sin Crecimiento Crecimiento Lineal Crecimiento Compuesto (Tasa %)

( )Nivel 1

(X) Nivel 3 2.4 14.1 4.5 0.7 7.9 66.3 1.4 2.2 0.3 0.2

NA NA 4.0

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TRÁFICO (cont.) General Traffic Inputs / Datos Generales de Tráfico Lateral Traffic Wander

Distancia lateral entre el eje y el borde del pavimento Mean wheel location (inches from Distancia promedio entre el the lane marking) neumático y el marcador de carril Traffic Wander Standard Desviación Estándar de la Deviation (in) distancia entre el eje y el borde del pavimento (in) Design Lane Width (ft) Ancho del Carril (ft) Axle Configuration Configuración de Ejes Average Axle width Outside Ancho Promedio del eje (de Dimensions (ft) borde a borde) -dimensiones exteriores (ft) Dual Tire Spacing (in) Espaciamiento entre neumáticos dobles (in) Tire Pressure (psi) Presión de los neumáticos (psi) Axle Spacing (in) Espaciamiento entre Ejes (in) Tandem Axle Eje Tándem Tridem Axle Eje Tridem Quad Axle Eje Quad Wheelbase / Distancia Entre Ejes Short/Corto Medium/ Mediano Average Axle Spacing (ft)/ 12 15 Espacio Promedio entre Ejes (ft) Percent of Trucks (%) 2.0 20.0 Porcentaje de Camiones (%)

18 10 12

8.5 12 120 51.6 49.2 49.2 Long/Largo 18 78.0

 

CLIMA Ingles Latitude (degrees, minutes) Longitude (degrees, minutes) Elevation (ft) Depth of Water Table (ft) Annual Average    

Español Latitud (grados, minutos) Longitud (grados, minutos) Elevación (ft) Profundidad de Capa Freática (ft) Promedio anual

 

Datos 31.49 -106.23 3945 55

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LOSA DE CONCRETO (JPCP) Inglés

Español

Datos

Espesor la Capa (in) Peso Unitario (lb/ft3) Coeficiente de Poisson Diferencia de la Temperatura Efectiva para Alabeo Permanente (°F) Diseño de Uniones Espacio entre Juntas (ft) Tipo de Sellador Pasajuntas en Juntas Transversales Diámetro de Pasajuntas (in) Espacio entre Pasajuntas (in) Soporte en el Borde de Calzada Berma de PCC Losa Ampliada Soporte de la Base Índice de Erosionabilidad Perdida de Fricción Total (edad meses) Propiedades Térmicas 

10 145 0.20

Design Features / Características de Diseño Layer Thickness (in) Unit Weight (pcf) Poisson´s Ratio Permanent Curl/Warp Effective Temperature Difference (°F) Joint Design Joint Spacing (ft) Sealant Type Doweled Transverse Joints Dowel Diameter (in) Dowel Bar Spacing (in) Edge Support Tied PCC Shoulder Widened Slab Base Support Erodibility Index Loose of Full Friction (age in Months) Thermal

-10 15 Liquido SI(X) NO( ) 1 12 NA NA 2 60 

PCC Material Properties / Propiedades del Concreto Coefficient of Thermal Expansion per °F *106 Thermal Conductivity (BTU/hr-ft-°F) Heat Capacity (BTU/lb-°F) Mix Cement Type Cementitous Material Content (lb/yd3) Water/Cement Ratio Aggregate Type PCC Zero Stress Temperature Reversible Shrinkage (% of Ultimate Shrinkage) Time to Develop 50% of Ultimate Shrinkage (days) Curing Method Strength Input Level Tiempo 7 días 14 días 28 días 90 días 20 años/20 días (Proporción)  

Coeficiente de Expansión Térmica por °F *106 Conductividad Térmica (BTU/hr-ft-°F) Capacidad Calórica (BTU/lb-°F) Mezcla  Tipo de Cemento Contenido de Cemento (lb/yd3) Proporción de Agua/Cemento Tipo de Áridos Temperatura de Cero Esfuerzos en el Concreto Contracción Reversible (% de Contracción Máxima)

Tiempo para desarrollar 50% de contracción (días) Método de Curado Resistencia Nivel de Jerarquía E (psi) 4553550 4760907 4954161 5248021 1.2

6.3 1.25 0.28 Tipo I 565 0.402 Dolomita 114 50 35 Compuesto 1(X) 2( ) 3( ) MR (psi) 777 813 846 896 1.2

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BASE ESTABILIZADA QUIMICAMENTE Inglés

Español

Datos

Chemically Stabilized Material / Material Estabilizado Químicamente General Properties Material Type Layer Thickness (in) Unit Weight (pcf) Poisson's Ratio Strength Properties Elastic/Resilient modulus (psi) Minimum Elastic/Res. Mod. (psi) Modulus of Rupture (psi) Thermal Properties Thermal Conductivity (BTU/hr-ft-°F) Heat Capacity (BTU/lb-°F)  

Propiedades Generales Tipo de Material Espesor de la Capa (in) Peso Unitario (pcf) Coeficiente de Poisson Propiedades de Resistencia Modulo Resilente/Elástico (psi) Modulo Res./Elast. Min (psi) Modulo de Ruptura (psi) Propiedades Térmicas Conductividad Térmica (BTU/hr-ft-°F) Capacidad Calórica (BTU/lb-°F)

Cemento (estabilizante) 4 150 0.2 1789845 NA NA 1.25 0.28

   

DATOS DE LA BASE GRANULAR Inglés Unbound Material  Thickness (in) 

Español Material Sin Consolidar (Clasificación) Espesor (in) 

Datos Piedra Triturada 6

Propiedades de Resistencia Input Level Poisson's Ratio Coefficient of Lateral Pressure K0 Material Properties Modulus (psi) CBR R-Value Layer Coefficient - ai Penetration DCP

Nivel de Jerarquía Coeficiente de Poisson Coeficiente de Presión Lateral K0 Propiedades del Material Modulo (psi) CBR Valor R Coeficiente Estructural de Capa -ai Penetración DCP

1()

2( ) 0.35 0.5

3(X)

40000 NA NA NA NA

Integrated Climatic Model / Modelo Climático Integrado (ICM) Aggregate Gradation % Passing #200 % Passing #4 % Passing 3/8" % Passing 3/4" Plasticity Index (PI) Liquid Limit (LI) Compacted Layer    

Granulometría % que pasa la malla #200 % que pasa la malla #4 % que pasa la malla 3/8" % que pasa la malla 3/4" Índice de Plasticidad (PI) Limite Liquido (LL) Capa Compactada

8.7 44.7 57.2 72.7 1 10 SI (X)

NO ( )

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DATOS DE LA CAPA SUBRASANTE Inglés Unbound Material  Thickness (in)  Last Layer 

Español Datos Material sin consolidar (Clasificación) A-6 Espesor (in)  Semi-infinito Ultima Capa              SI(X)                      NO( )

Propiedades de Resistencia Input Level Poisson's Ratio Coefficient of Lateral Pressure K0 Material Properties Modulus (psi) CBR R-Value Layer Coefficient - ai Penetration DCP

Nivel de Jerarquía Coeficiente de Poisson Coeficiente de Presión Lateral K0 Propiedades del Material Modulo (psi) CBR Valor R Coeficiente Estructural de Capa -ai Penetración DCP

1()

2( ) 3(X) 0.35 0.5 18000 NA NA NA NA

Integrated Climatic Model / Modelo Climático Integrado Aggregate Gradation % Passing #200 % Passing #4 % Passing 3/8" % Passing 3/4" Plasticity Index (PI) Liquid Limit (LI) Compacted Layer                        

Granulometría % que pasa la malla #200 % que pasa malla #4 % que pasa la malla 3/8" % que pasa la malla 3/4" Índice de Plasticidad (PI) Limite Liquido (LL) Capa Compactada

63.2 95 96.4 98.4 25 80 SI ( )

NO (X)

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REHABILITACION DE PAVIMENTOS 

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MEPDG: EJERCICIO DE DISEÑO DE REHABILITACION DE PAVIMENTO FLEXIBLE CON REFUERZO DE MEZCLA ASFALTICA EN CALIENTE Período de Diseño Rehabilitar un pavimento flexible de concreto asfáltico (CA) para un período de 10 años. El pavimento fue inicialmente construido en Julio del 2002. La rehabilitación se realizará en en Julio del 2014 y la repapa de carpeta asfáltica será colocada en Agosto del 2014. El tramo será abierto al tráfico en Septiembre del 2014.

Figura 1: Informacion General. Requisitos de la Construcción El pavimento rehabilittado tendrá un IRI inicial entre 50 y 75 pulgadas/milla (asumir 63 in/millas para propósitos de diseño).

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Parámetros para el Análisis Se espera que al final de los 10 años, el IRI no sea mayor a 172 pulg/mile, el límite para el fisuramiento longitudinal es de 1000 pies/milla, fisuramiento por fatiga de abajo hacia arriba de 25%, fisuras térmicas de la carpeta asfáltica (fisuramiento transversal) de 1000 pies/milla. La deformación permanente total en el pavimento no deberá exceder de 0.75 pulg y de 0.25 pulg. para la carpeta asfáltica. Estos criterios deben satisfacerse para un nivel de confiabilidad del 90 %.

Figura 2: Parámetros para el Análisis. Ubicación El pavimento está ubicado en la ciudad de El Paso, Texas. Se rehabilitarán 21 millas de pavimento en dirección Este y se identifica a este proyecto como 001 de la progresiva 00 + 00 a 21 + 00. Tráfico El tráfico diario promedio anual de camiones (AADTT) se estima en 4000 camiones en ambas direcciones durante el primer año de servicio. Se construirán dos carriles en cada dirección considerando el 95 % de los camiones en el carril de diseño. El tráfico de camiones está igualmente distribuido en ambas direcciones (Ej. el 50% de los camiones cada dirección). La velocidad de operación es de 60 mph.

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Este pavimento es diseñado para una carretera Interestatal con tráfico pesado que consiste de un alto porcentaje de camiones con remolque sencillo. La información recolectada muestra que el porcentaje de AADTT para cada clase vehicular es el mismo que la clasificación tipo 1 de camiones (LTPP - Long Term Performance Pavements). Tabla 1- Clasificación Tipo 1 Clase Vehicular Clase 4 Clase 5 Clase 6 Clase 7 Clase 8 Clase 9 Clase 10 Clase 11 Clase 12 Clase 13

Porcentaje de AADTT en Clase 1.8 24.6 7.6 0.5 5.0 31.3 9.8 0.8 3.3 15.3

El patrón de tráfico para cada clase vehicular basado en valores diarios y mensuales será siendo el mismo durante todo el año. Sin embargo, el tráfico variará en periodos de 24 horas y esta variación será la misma que los valores estándar del LTPP. Después del año base, el tráfico incrementará en un 4.0 % durante todo el período de diseño del pavimento (compuesto anualmente). La distribución de cargas por eje es idéntica a los valores estándar del LTPP para cada clase vehicular, tipo de eje, categoría de carga, y meses en el año. Asumir que la distancia promedio del neumático exterior se localiza a 18 pulgadas del borde del pavimento. La desviación estándar es de 10 pulgadas. El carril de diseño tiene un ancho de 12 pies. El número de ejes simple, tándem, tridem y quad para cada clase vehicular será también igual a los valores estándar del LTPP. La configuración de ejes es la siguiente: Ancho promedio de ejes (ft): 8.5 Espaciamiento de neumático dual: 12 La presión de neumáticos simples y dobles es de 120 psi. El espaciamiento promedio para ejes tándem, tridem y quad es mostrado a continuación:

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Tabla 2: Espaciamiento promedio para ejes tándem, tridem y cuádruple . Tipo de Eje Tándem Tridem Quad

Espaciamiento del Eje (in) 51.6 49.2 49.2

Clima El usuario tiene que cargar la información climática que se utilizará en el diseño de este proyecto, para que el software “Design Guide” pueda predecir los gradientes de temperatura y humedad en los diseños de prueba. En nuestro caso, el Proyecto se encuentra ubicado en la ciudad de El Paso, Texas. Para este ejemplo Ud. encontrará el archivo de clima en el CD y utilizará la opción importar “Import”. Luego de importado el archivo, ingresar la profundidad de la napa freática en pies (55 ft) en el campo indicado como “Depth of water table (feet)”. Hasta este punto el usuario ha completado los ingresos de clima requeridos por el programa. Los iconos de tráfico y clima deberán ser de color verde indicando que están completos. Los iconos pertenecientes a las capas estructurales del pavimento deberán estar de color rojo indicando que necesitan información.  Propiedades de Drenaje El diseño geométrico de la carretera necesita un bombeo de 2 %. La trayectoria del drenaje tendrá una longitud de 12 pies desde la línea central al borde del drenaje adyacente a la berma, y la infiltración depende del tipo de berma escogida. Asumir una absorción de 0.85. DISEŇO PRELIMINAR DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO El procedimiento en la Guía de Diseño es iterativo y requiere que el diseñador proponga un diseño preliminar. El diseño preliminar es analizado a lo largo del periodo de servicio especificado por el diseñador y el programa MEPDG predice el desempeño del diseño preliminar. Si el criterio de diseño no se cumple, entonces se modificará el diseño hasta que cumpla con el criterio especificado obteniendo el diseño final. Los datos del diseño preliminar son los siguientes: Capa de Concreto Asfáltico (Existente) Los datos del concreto asfáltico corresponden a un nivel 3. En la viscosidad de grado convencional, AC 2.5 será utilizado para esta mezcla y el diseño preliminar de la carpeta indica un espesor de 5 pulgadas. Del diseño volumétrico se obtiene 11% de bitumen y 8.5 % de vacíos de aire. La mezcla tiene un peso específico de 148 lb/ft3. Asumir una conductividad térmica de 0.67 BTU-hr-ft-oF y calor especifico de 0.23 BTU/lb-oF. El coeficiente de Poisson es de 0.35. La temperatura de referencia es de 70 oF. Los resultados del análisis granulométrico de los agregados a ser utilizados en la mezcla indican que las mallas de ¾”, 3/8”, y #4 tienen respectivamente 1%, 12% y 50% de material retenido, y 4% pasa por la malla #200.

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Base Granular La base granular es A-1-a con un coeficiente de Poisson de 0.35, un coeficiente de presión lateral de 0.5 y un Módulo de Resiliencia de 40000 psi, IP (Índice de plasticidad) de 1, con 8.7% del material pasando la malla #200, y 44.7% pasando la malla #4. El espesor de la base granular es de 8 pulgadas. Subrasante El subrasante en esta localidad está clasificada como A-6 según el sistema de clasificación AASHTO, y tiene un valor de 17000 para el Módulo de Resiliencia, un coeficiente de Poisson de 0.35 y un coeficiente de presión lateral de 0.5. El índice de plasticidad del suelo es de 16. Resultados de las pruebas de granulometría indican que el 63.2% del material pasa la malla #200, y 93.5 % pasa la malla #4. El D60 de este material es de 0.05364 mm. El espesor de la capa es infinito (última capa). CAPA DE REFUERZO DE CONCRETO ASFÁLTICO (NUEVA) Los datos del concreto asfáltico corresponden a un nivel 3. En la viscosidad de grado convencional, AC 20 será utilizado para esta mezcla y el diseño preliminar de la carpeta indica un espesor de 4 pulgadas habiéndose fresado 1 pulgada la carpeta exsitente. Del diseño volumétrico se obtiene 11% de bitumen y 8.5 % de vacíos de aire. La mezcla tiene un peso específico de 148 lb/ft3. Asumir una conductividad térmica de 0.67 BTU-hr-ft-oF y calor especifico de 0.23 BTU/lb-oF. El coeficiente de Poisson es de 0.35. La temperatura de referencia es de 70 oF. Los resultados del análisis granulométrico de los agregados a ser utilizados en la mezcla indican que las mallas de ¾”, 3/8”, y #4 tienen respectivamente 80%, 70% y 60% de material retenido, y 20% pasa por la malla #200. Revisar si esta gradación es adecuada.

Figura 3: Estructura .

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MEPDG G PARA RE ESTAURAC CIÓN DE PA AVIMENTO OS RÍGIDO OS Restaurar un pavimento de concreto o simple (JPC CP) para un p eríodo de 15 años. El paviimento fue nte construido o en Julio de 1971. La reh habilitación see realizará en Agosto del 22014 y la recaapa inicialmen de JCP seerá colocada en e Septiembree del 2014. Ell tramo será aabierto al tráfiico en Octubrre del 2014.

Requisittos de la Con nstrucción El pavimeento rehabilitaado tendrá un n IRI entre 50 0 y 75 pulgaddas/milla (79-118 centímetrros/kilometroo). Adoptar 63 6 pulgadas/m milla (99.5 ceentímetros/kilometro) para propósitos dee diseño.

Parámettros para el Análisis La rugosidad al términ no de 15 años debe tener un n IRI menor a 252 pulgadaas/milla (397.8 centímetro os/kilometro)) para un niveel confiabilidaad del 90%. E El pavimento nno debe superar el 15% de fisuramien nto transversaal para un niv vel de confiab bilidad de 90% %. Asimismo,, el escalonam miento o desnnivel no debe seer mayor a 0.15 pulgadas (0.38 centímeetros) para unn nivel de connfiabilidad dee 90%.  

Fiigura 1: Paráámetros para eel Análisis. 1   

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Ubicación El pavimento estará ubicado en la ciudad de El Paso, Texas, será construido en dirección Norte, y se identifica como JPCP Design Example, progresivas 00 + 00 a 05 + 00.

Tráfico El tráfico diario promedio anual de camiones (AADTT) se estima en 2800 camiones para el primer año de servicio transitando en ambas direcciones. Se construirán dos carriles en cada dirección considerando que el 95 % de los camiones transitan en el carril de diseño. El tráfico de camiones está igualmente distribuido en ambas direcciones. La velocidad de operación es de 60 millas por hora (96.6 kilómetros por hora). Este pavimento es diseñado para una carretera de Interestatal con tráfico pesado que consiste de un alto porcentaje de camiones con remolque sencillo. La información recolectada muestra que el porcentaje de AADTT para cada clase vehicular es el mismo que la clasificación tipo 3 de camiones (LTPP - Long Term Performance Pavements). Tabla 1- Clasificación Tipo 3. Clase Vehicular Clase 4 Clase 5 Clase 6 Clase 7 Clase 8 Clase 9 Clase 10 Clase 11 Clase 12 Clase 13

Porcentaje de AADTT en Clase 2.4 14.1 4.5 0.7 7.9 66.3 1.4 2.2 0.3 0.2

La distribución de tráfico para cada clase vehicular basado en valores diarios y mensuales es el mismo durante todo el año. Sin embargo, el tráfico variará en periodos de 24 horas y esta variación será la misma que los valores estándar del LTPP. Después del año base, el tráfico incrementará con un crecimiento lineal de 3.0 % durante todo el período de diseño del pavimento. La distribución de cargas por eje es idéntica a los valores estándar del LTPP para cada clase vehicular, tipo de eje, categoría de carga, y meses en el año. (Escoger nivel 3[default] para el ajuste mensual, distribución de clase de vehículo y los factores de distribución de carga por eje)

2   

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Asumir que la distancia promedio del neumático exterior se localiza a 18 pulgadas (45.7 centímetros) del borde del pavimento. La desviación estándar es de 10 pulgadas (25.4 centímetros). El carril de diseño tiene un ancho de 12 pies (3.66 metros). El número de ejes simple, tándem, tridem y quad para cada clase vehicular será también igual a los valores estándar del LTPP. La configuración de ejes es la siguiente: Ancho promedio de ejes (ft): 8.5 (2.59 metros) Espaciamiento de neumático dual (ft): 12 (3.66 metros) La presión de neumáticos simples y dobles es de 120 psi. El espaciamiento promedio para ejes tándem, tridem y quad es mostrado a continuación: Tabla 2: Espaciamiento promedio para ejes tándem, tridem y cuádruple . Tipo de Eje

Espaciamiento del Eje (pulgadas)

Espaciamiento del Eje (centímetros)

Tándem Tridem Cuádruple

51.6 49.2 49.2

131.1 125 125

Clima El usuario tiene que cargar la información climática que se utilizará en el diseño de este proyecto, para que el software “Design Guide” pueda predecir los gradientes de temperatura y humedad en los diseños de prueba. En nuestro caso, el proyecto se encuentra ubicado en la ciudad de El Paso, Texas. Para este ejemplo Ud. encontrará el archivo de clima y utilizará la opción importar “Import”. Luego de importado el archivo, ingresar la profundidad del manto freático en pies (55 pies) (16.76 metros) en el campo indicado como “Depth of water table (feet)”. Hasta este punto el usuario ha completado los ingresos de clima requeridos por el programa. Los iconos de tráfico y clima deberán ser de color verde indicando que están completos. Los iconos pertenecientes a las capas estructurales del pavimento deberán estar de color rojo indicando que necesitan información. 

Propiedades de Drenaje El diseño geométrico de la carretera necesita un bombeo de 2 %. La trayectoria del drenaje tendrá una longitud de 12 pies (3.66 metros) desde la línea central al borde del drenaje adyacente a la berma, y la infiltración depende del tipo de berma escogida. Asumir una absorción de 0.85.

3   

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DISEÑO O PRELIMIINAR DE ESTRUCTU E URA DE PA AVIMENTO OS El proced dimiento en laa Guía de Diseeño es iterativ vo y requiere que el diseñaador propongaa un diseño preliminarr. El diseño preliminar p es analizado a a lo o largo del peeriodo de diseeño especificaado por el diseñadorr y el program ma MEPDG prredice el deseempeño del diiseño preliminnar. Si el criterio de diseñoo no se cumplee, entonces see modificará el e diseño de taal manera quee se cumpla con el criterio especificado hasta obtener ell diseño final.. . Los datos del d diseño preeliminar son llos siguientes:

Caracterrísticas de Diseño D del Pavimento P Se anticip pa que la temp peratura y las condiciones de curado indducirán a un aalabeo permannente equivallente a -10 oF (2 23.3oC). El esspaciamiento de las juntas es de 15 piess (4.57 metross), el tipo de ssellador es liqquido (opción none). Va a ten ner LTE a larrgo plazo de 50% 5 y no va a tener ensancchado de la loosa. La base ees tratada co on cal con un índice de resiistencia a la erosión de 2 (V Very Erosionn Resistant), se considera qque la interface PCC-Base P tieene cero contaacto de fricció ón y no hay ppérdida de la ffricción comppleta.  

Figura 2: Característiccas de Diseñño de la Estru ructura. 4   

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Las pruebas de resistencia a la compresión, módulo de elasticidad, y módulo de ruptura han sido realizadas a 7, 14, 28 y 90 días. Puesto que las pruebas de resistencia a largo plazo no pueden ser realizadas, la resistencia a 28 días y los módulos a lo largo de los 25 años son estimados siguiendo las recomendaciones del MEPDG. Los resultados de las pruebas de laboratorio se resumen a continuación: Tabla 3: Resultados de las Pruebas de Resistencia del Concreto. Tiempo, Días 7 14 28 90 Ratio 28-días a 20 años

f´c, psi 6697 7320 7927 8895

EPCC, psi 4 553 550 4 760 907 4 954 161 5 248 021

MR, psi 777 813 846 896

1.44

1.2

1.2

Pavimento Existente Las propiedades generales son: espesor de 9 pulgadas (22.9 centímetros) con un peso unitario de 150 PCF y con el coeficiente de Poisson de 0.2. El coeficiente de expansión térmica es de 5.5 (10)-6 oF y la conductividad térmica de 1.25 BTU/hr-ft-oF, siendo la capacidad calórica de 0.28 BTU/lb-oF. La mezcla de concreto está compuesta por cemento tipo 1, con un contenido de cemento portland de 600 lb/ yarda cubica y una proporción de agua/cemento de 0.42. El agregado utilizado para esta mezcla es cal. Las características de contracción de la mezcla indican que la contracción reversible es de 50% de la contracción máxima tomando 35 días para alcanzar el 50% de la contracción máxima. El método de curado va ser “composite” . Las propiedades de resistencia consisten de un nivel de entrada 1 con un E existente de 4030000 psi y un MR existente de 671 psi.

Capa de Suelo Cemento Las propiedades generales son: espesor de 6 pulgadas (15.2 centímetros) con un peso unitario de 150 PCF y con el coeficiente de Poisson de 0.2. La conductividad térmica es de 1.25 BTU/hr-ft-oF y la capacidad calórica es de 0.28 BTU/lb-oF. El módulo elástico es de de 250,000 psi.

Subrasante La base granular es A-1-b con un espesor de 12 pulgadas (30.5 centímetros). Para las propiedades de resistencia utilizar el nivel 3 de entrada datos, el tipo de análisis es ICM, el coeficiente de Poisson es 0.35, coeficiente de presión lateral es 0.5, y el módulo de resilencia es 16,000 psi. El subrasante no tiene capa compactada. El índice de Plasticidad es 1, el límite líquido es11, el pasante del tamiz # 200 es de 10%, el pasante de la # 40 es de 37.6 %, y el pasante del tamiz # 4 es de 80 %. El D10 es de 0.075 milímetros, el D20 es de 0.1963 milímetros, el D30 es de 0.3103 milímetros, el D60 es de 1.582 milímetros, y el D90 es de 17.77 milímetros.

5   

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Subrasante La base grranular es A-6 y es la últim ma capa. Paraa las propieda des de resisteencia utilizar eel nivel 3, el ttipo de análisis es ICM, el coeficiente c dee Poisson es 0.35, 0 coeficiennte de presiónn lateral es 0.5 y el móduloo de resilencia es 17,000. . El E índice de plasticidad p es de 12, el límiite líquido LL L es de 33, el pasante del taamiz # 200 es de 63.2 %, ell pasante de # 40 es de 82..4 %, y el passante # 4 tam miz es de 93.5 %. El D10 ess de 0.000285 milímetros, el e D20 es de 0.0008125 0 miilímetros, el D D30 es de 0.0002316 milímetros, el D60 es de 0.05364 milímetros, m y el D90 es de 1.922 milímeetros.

Fig gura 3: Capass del Pavimennto Existente

Fallas ob bservadas en el Pavimeento Rígido Existente u módulo din námico de reaacción subrassante de 250 (psi / in) meddido en el mess de La subrasante tendrá un Septiembrre. El porcenttaje de losas con c fisuras traansversales a ser reparadass es de 5%.

6   

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            TABLAS DE REFERENCIA   AASHTO 2008 

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Table 8-1. Design Criteria or Threshold Values Recommended for use in judging the Acceptability of a Trial Design Pavement Maximum Value at End Performance Criteria Type of Design Life Alligator cracking (HMA Interstate: 10% lane area HMA bottom up cracking) Primary: 20% lane area pavement and Secondary: 35% lane area overlays Interstate: 0.40 in. Rut depth (permanent Primary: 0.50 in. deformation in wheel Others: (10 5 to 10 15 8 to 15 20 10 to 20 40 15 to 40 50 20 to 50 60 25 to 60 0.15 0.1 to 0.15 0.20 0.12 to 0.20 0.30 0.15 to 0.30 10 5 to 10 15 8 to 15 20 10 to 20 20 5 to 20 45 10 45 45 10 45 1060 265 1060 2650 530 2650 2650 530 2650 20 5 20 45 10 45 >10 Secondary >45 10 45 800 500 800 1000 800 1000 1000 800 1000 0.45 0.25 0.45 0.6 0.35 0.60 0.8 0.40 0.80 10 1 10 None Freeway Primary >20 10 20 50 20 45 36 (higher than LCB cured) *Base type did not exist or not considered in calibration sections. “Source: Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide: A Manual of Practice, AASHTO July 2008”.

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Table 13-2. Candidate Repair and Preventive Treatments for Flexible, Rigid, and Composite Pavements Pavement Type Flexible and Composite

Rigid

Distress

Preventive Treatments

Alligator Cracking

Surface/fog seal Surface patch Longitudinal Cracking Crack Sealing Reflective Cracking Rout and seal cracks Saw and seal cuts above joints in PCC layer Block Cracking Seal cracks Chip seal Depression None Rutting

None

Raveling Potholes

Rejuvenating seal Crack sealing Surface patches Reseal joints Restore joint load transfer Subsurface drainage Edge support (tied PCC should edge beam) Subseal joints Reseal joints Restore load transfer Subsurface drainage Edge support (tied PCC should edge beam) Subseal (loss of support) Restore load transfer Structural overlay Reseal joints

JPCP Pumping

JPCP Joint Faulting

JPCP Slab Cracking JPCP Joint or Crack Spalling Punchouts (CRCP) PCC Disintegration

Polymer or epoxy grouting Subseal (loss of support) None

Repair Treatments Full-depth repair Partial-depth repair Full-depth repair Chip seal Leveling course Mill surface Leveling course Mill surface Chip seal-surface seal Full-depth or partialdepth repairs Subseal or mud-jack PCC slabs (effectiveness depends on materials and procedures) Grind surface; Structural overlay

Full-depth repair Partial-depth repair Full-depth repair Partial-depth repair Full-depth repair Full-depth repair Thick overlay

“Source: Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide: A Manual of Practice, AASHTO July 2008”.

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Table 13-3. Summary of Major Rehabilitation Strategies and Treatments Prior to Overlay Placement for Existing HMA and HMA/PCC Pavements

HMA Overlay

HMA Overlay of Fractured PCC Slab

Bonded PCC Overlay

√

√ 

√ 

√ 

Unbounded PCC Overlay Surface Drainage Improvement Reconstruction (HMA or PCC)

Chip Seal

Cracking Sealing

Hot or Cold In-place Recycling

Cold Milling

Pavement Condition Structural

Full-Depth HMA Repair Partial-Depth HMA Repair

Candidate Treatments for Developing Rehabilitation Design Strategy

Distress Types Alligator Cracking

√ 

√ 

√ 

 

Longitudinal Cracking   √ √  √  √  √  √  √  (low severity) Thermal Cracking √  √ √ √ √ √  √    Reflection Cracking √ √  √  √ √  √  Rutting−Subsurface √  √ √ √ √  √  Shoving−Subsurface √  √ Functional Excessive Patching √ √ Smoothness √ √ Drainage Raveling √ √ √ Moisture Stripping √  √ √ √  √  √  Damage Flushing/Bleeding √ √ √ Durability Raveling √ √ √ √ √ Flushing/Bleeding √ √ √ √ √ Shoving−HMA √ √ √ √ Rutting−HMA √ √ √ Block Cracking √ √ √ √ √ Shoulders Same as traveled lanes Same treatments as recommended for the traveled lanes. “Source: Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide: A Manual of Practice, AASHTO July 2008”.

√  √  √ √  √ √ √ √

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Table 14-3. Guidance for Modifying HMA Trial Designs to Satisfy Performance Criteria Distress and IRI Design Feature Revisions to Minimize or Eliminate Distress Alligator Cracking • Increase thickness of HMA layers. (Bottom Initiated) • For thicker HMA layers (>5-in.) increase dynamic modulus. • For thinner HMA layers (