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• Yury Apaza Soncco

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CONTENIDO Página CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN .............................................................................. 1.01 ALCANCE DEL MANUAL ..................................................................... 1.02 DEFINICIONES DE TÉRMINOS ............................................................ 1.03 BASES DEL MANUAL ........................................................................... 1.04 VENTAJAS DE LAS BASES ASFÁLTICAS ......................................... 1.05 VENTAJAS DE LOS PAVIMENTOS ASFALTICOS EN TODO SU ESPESOR...................................................................... CAPITULO II CONSIDERACIONES DE DISEÑO .............................................. 2.01 INTRODUCCIÓN ..................................................................................... 2.02 CLASIFICACIÓN DE CARRETERAS Y CALLES ............................... 2.03 CONSTRUCCIÓN DE VARIABLES DE DISEÑO ................................ 2.04 CONSTRUCCIÓN POR ETAPAS ........................................................... 2.05 COMPARACIONES ECONÓMICAS ..................................................... CAPITULO III PRINCIPIOS DE DISEÑO ............................................................. 3.01 BASES PARA EL DISEÑO ..................................................................... 3.02 CRITERIOS DE DISEÑO ........................................................................ 3.03 CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES .................................... Concreto Asfáltico ................................................................................. Mezclas con Emulsiones Asfálticas ..................................................... Materiales Granuladores no Tratados. ................................................... 3.04 CONSIDERACIONES AMBIENTALES................................................. 3.05 GRAFICAS DE DISEÑO ......................................................................... CAPITULO IV ANÁLISIS DE TRÁFICO .............................................................. 4.01 INTRODUCCIÓN ..................................................................................... 4.02 ESTIMACIÓN DEL VOLUMEN DE TRAFICO .................................... Período de Análisis. ............................................................................... Clasificación y Número de Camiones ................................................... Carril del Diseño .................................................................................... Período de Diseño .................................................................................. Capacidad de la Carretera ...................................................................... Tasa de Crecimiento del Tráfico ........................................................... 4.03 ESTIMACIÓN DEL ESAL ....................................................................... 4.04 DETERMINACIÓN DEL EAL ................................................................ 4.05 BERMAS Y ZONAS DE PARQUEO ...................................................... Calles Residenciales y Zonas de Parqueo ............................................. Bermas ...................................................................................................

CAPÍTULO V EVALUACIÓN DE MATERIALES ............................................... 5.01 GENERAL ................................................................................................ A. Suelos de Subrasante ...................................................................... 5.02 DEFINICIÓN ............................................................................................ 5.03 SUBRASANTE MEJORADA .................................................................. 5.04 MÉTODOS DE EVALUACIÓN .............................................................. 5.05 MUESTREO Y ENSAYOS ...................................................................... 5.06 SELECCIÓN DEL MÓDULO DE RESILENCIA DE DISEÑO DE LA SUBRASANTE ........................................................................ 5.07 REQUERIMIENTOS DE COMPACTACIÓN DE LA SUBRASANTE ..................................................................................... B. Concreto Asfáltico de Superficie y Mezcla de Base ............................................................................... 5.08 REQUERIMIENTOS DE MATERIALES PAR CONCRETO ASFÁLTICO ......................................................................................... 5.09 CRITERIOS DE COMPACTACIÓN DEL CONCRETO ASFÁLTICO ......................................................................................... C. Mezclas de Base con Emulsiones Asfálticas .................................. 5.10 REQUERIMIENTOS DE COMPACTACIÓN PARA MEZCLAS CON EMULSIONES ASFÁLTICAS ................................................... 5.11 REQUERIMIENTOS DE COMPACTACIÓN PARA MEZCLAS CON EMULSIONES ASFÁLTICAS ................................................... D. Bases y Subbases de Agregados no Tratados ................................. 5.12 REQUERIMIENTOS DE MATERIALES PARA BASE Y SUBBASES NO TRATADAS .............................................................. 5.13 REQUERIMIENTOS DE COMPACTACIÓN PARA BASES Y SUBBASES DE AGREGADOS NO TRATADOS .............................. CAPÍTULO VI PROCEDIMIENTO DE DISEÑO ESTRUCTURAL .................. 6.01 INTRODUCCIÓN ..................................................................................... 6.02 PROCEDIMIENTO DE DISEÑO ............................................................ 6.03 DATOS DE ENTRADA PARA EL DISEÑO .......................................... TRAFICO, SUBRASANTE Y MATERIALES .................................... 6.04 FACTORES AMBIENTALES ................................................................. 6.05 ESPESOR MÍNIMO DE CONCRETO ASFÁLTICO ............................. 6.06 DETERMINACIÓN DE ESPESORES DE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS EN TODO SU ESPESOR (FULL-DEPTH) ................ 6.07 DETERMINACIÓN DE ESPESORES DE PAVIMENTOS CON BASES DE ASFALTOS EMULSIFICADO ............................... 6.08 DETERMINACIÓN DE ESPESORES DE PAVIMENTOS DE CONCRETO ASFÁLTICO SOBRE BASE GRANULAR .................. 6.09 DETERMINACIÓN DE ESPESORES DE PAVIMENTOS CON MEZCLAS ASFÁLTICAS EMULSIFICADAS SOBRE BASES DE AGREGADOS NO TRATADOS ......................................

CAPÍTULO VII CONSTRUCCIÓN PLANIFICADA POR ETAPAS .................. 7.01 CONSTRUCCIÓN PLANIFICADA POR ETAPAS ............................... 7.02 VENTAJAS DE LA CONSTRUCCIÓN EN ETAPAS ............................ 7.03 MÉTODO DE DISEÑO ............................................................................ CAPÍTULO VIII ANÁLISIS ECONÓMICO .......................................................... 8.01 INTRODUCCIÓN ..................................................................................... 8.02 FACTORES BÁSICOS PARA EL ANÁLISIS ........................................ 8.03 DISCUSIÓN DE LOS FACTORES BÁSICOS ....................................... Período de Análisis ................................................................................ Costos de Construcción ......................................................................... Tasa de Interés ....................................................................................... Valor Presente........................................................................................ Valor de Rescate .................................................................................... 8.04 VALOR DE RESCATE ............................................................................ APÉNDICE: CASTAS DE DISEÑO DE ESPESORES............................................... GLOSARIO ...................................................................................................................

CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN El presente trbajo esta basado en el manual MS-01 del Instituto del Asfalto para el diseño de espesores. 1.01

ALCANCES DEL MANUAL Este manual presenta un procedimiento para el diseño estructural de los espesores de pavimentos utilizando cemento asfáltico o asfalto emulsificado en toda, o parte de la estructura. Se incluyen varias combinaciones de superficie de concreto asfáltico, de superficie de asfalto emulsificado (con tratamiento superficial), de base concreto asfáltico, de base del asfalto emulsificado y de bases o subbases de agregados no tratados. Se presentan guías para la definición de las propiedades de la subrasante, propiedades de los materiales y valores de tráfico requeridos para la selección de los espesores apropiados de las capas de pavimento. Además, se presentan procedimientos para el diseño dela construcción por etapas y el análisis económico. También se incluyen recomendaciones para los requerimientos de compactación.

1.02

DEFINICIÓN DE TÉRMINOS

1.03

En la mayor parte del manual se utilizan términos comunes o estándar, pudiendo también utilizarse un numero de términos poco da familiares. Así en la mayor parte de los casos se explican los términos en puntos apropiados del texto. Se acompaña in glosario al final del manual. BASES DEL MANUAL En este manual, el pavimento asfáltico está caracterizado como un sistema elástico multi-capa. Para desarrollar un procedimiento de diseño comprensible, se ha usado la teoría establecida, la experiencia, los datos de ensayos y un programa de computo analítico (DAMA). El procedimiento fue luego simplificado en carta de diseño para ser usado sin la necesidad de la computadora o de complicados procedimientos de ensayo. El programa de computo para el análisis elástico multi-capa, DAMA y el programa de computo del procedimiento de diseño de espesores aquí presentado (HWY), pueden ser obtenidos en las oficinas del Instituto de Asfalto. La metodología considera 2 condiciones específicas de esfuerzo de formación, según se ilustra en las FIGURAS I-1 y I-2. En la primera condición ilustrada en la Figura I1(a) la carga por rueda W, es transmitida a la superficie del pavimento a través de la llanta como una presión vertical aproximadamente uniforme, Po. La estructura del pavimento distribuye luego los esfuerzos de la carga, reduciendo su intensidad hasta que en la superficie de la subrasante, tiene una intensidad máxima P1. La Figura I-2, donde la carga por rueda W, deflecta la estructura del pavimento causando esfuerzos y deformaciones de tensión y comprensión en la capa asfáltica. Las cartas de diseño presentadas en este manual, han sido desarrolladas utilizando los criterios de deformaciones verticales comprensivas inducidas en la parte superior de la subrasante y las deformaciones tensionales máximas inducidas en el fondo de la capa asfáltica por las cargas de las ruedas.

1.04

VENTAJAS DE LAS BASES ASFÁLTICAS Este manual incluye cartas de diseño para capas de base de concreto asfáltico, capas de base tratadas con asfalto emulsificado y capas de base de agregados no tratados. Las bases asfálticas ofrecen muchas ventajas sobre las bases no tratadas. Una de las mayores ventajas es que las bases tratadas con asfalto resisten los esfuerzos del pavimento, mucho mejor que las bases de agregados no tratados, las cuales no poseen resistencia a la tensión. Consecuentemente, para las mimas condiciones de carga, las bases tratadas con asfalto pueden ser construidas con espesores menores que las bases de agregados no tratados. Otras ventajas importantes de las bases asfálticas son: Bajo una adecuada constitución; las bases asfálticas producen pavimentos de mejor calidad de circulación. Los agregados desechados para las capas asfálticas de superficie pueden frecuentemente ser usados en las capas de base asfáltica. Las bases asfálticas son excelentes para construcción por etapas (Capítulo VII). Se reducen las demoras en la construcción ocasionadas por el mal tiempo. Las bases asfálticas pueden ser usadas por el tráfico de la construcción antes de colocar la capa de superficie, agilizando de esta manera la construcción.

1.05

VENTAJAS DE LOS “PAVIMENTOS ASFÁLTICOS EN TODO SU ESPESOR” Un “Pavimento Asfáltico en Todo su Espesor” (Full-Depth Aspahlt Pavement) es un pavimento en el que se utilizan mezclas asfálticas para todas las capas encima de la subrasante natural o mejorada. Además de las ventajas citadas en 1.01, el “Pavimento Asfáltico en Todo su Espesor” no retiene agua, la cual puede causar fallas en la base y en la subrasante como sucede frecuentemente en el caso de las bases de agregados no tratados. De hecho, hay a veces una pequeña o ninguna reducción en la resistencia de la subrasante bajo los “Pavimentos Asfálticos en Todo su Espesor”. De acuerdo a estudios limitados, se ha encontrado que, después de la construcción, el contenido de humedad de una subrasante arcillosa puede estabilizarse a un contenido de humedad menor en los “Pavimentos Asfálticos en Todo su Espesor”; fenómeno generalmente opuesto al que se encuentra cuando se emplean bases de agregados no tratados. Sin embargo, el uso de “Pavimentos Asfálticos en Todo su Espesor” no elimina la necesidad de considerar el subdrenaje adecuado. El diseño de una adecuado sistema de drenaje es un espesor esencial a considerar dentro del diseño de pavimentos. Incluso cuando no se consideren sistemas de subdrenaje bajo los pavimentos, deben requerirse frecuentemente drenes interceptores para desviar las aguas freáticas o subterráneas. El Manual Drenaje de Estructuras de Pavimentos Asfálticos (MS-15), del Instituto del Asfalto proporciona una discusión profunda de todos los aspectos del drenaje de pavimentos asfálticos. Otras ventajas del “Pavimento Asfáltico en Todo su Espesor” son:

Se reduce el tiempo de construcción. Cuando se construye en capas gruesas – 100 mm. 6 mas – se pueden extender las etapas de construcción. Existe una menor interferencia con los sistemas de servicios públicos durante la construcción de calles en ciudades, principalmente debido a que el espesor del “Pavimento Asfáltico en Todo su Espesor” es menor que las estructuras de pavimentos con capas de agregados no tratados. Usualmente son menos afectados por la humedad.

CAPITULO II CONSIDERACIONES DE DISEÑO 2.01

INTRODUCCIÓN En este capítulo se discute la selección de los factores apropiados para el diseño estructural de pavimentos asfálticos. Se presenta información sobre la clasificación de vialidades, la selección de los tipos de materiales y su relación con el tipo de tráfico, el uso de la construcción por tapas y la comparación económica de diferentes alternativas de diseño. Los métodos para definir detalladamente cada uno de los factores actuales de diseño son presentados en los capítulos respectivos. Generalmente se conoce más acerca de las características del tráfico, clima y condiciones de la subrasante, en carreteras de alto volumen de tráfico que en caminos de bajo volumen de trafico. Adicionalmente, pueden requerirse estándares más exigentes de materiales y construcción y mejores compartimientos para períodos de servicio más largos. En tal sentido, el grado de complejidad aplicado al diseño de un pavimento puede variar dependiendo de la clase de carretera o calle que se considere.

2.02

CLASIFICACIÓN DE CARRETERAS Y CALLES La Administración Federal de Carreteras de los Estados Unidos (FHWA), clasifica a las carreteras y calles con un sistema de clasificación funcional que puede ser de ayuda para determinar apropiadamente los factores de tráfico y otras variables de diseño necesarias. La clasificación funcional consiste en organizar las carreteras y calles en diferentes clases, o sistemas, de acuerdo al tipo de servicio que estas proporcionan. La clasificación más importante es: SISTEMAS RURALES SISTEMA ARTERIAL PRINCIPAL  Interestal  Otras arterias principales. SISTEMA ARTERIAL MENOR  Colectoras mayores  Colectoras menores SISTEMA LOCAL

2.03

SISTEMAS URBANOS SISTEMA ARTERIAL PRINCIPAL  Interestatal  Otras autopistas & vías expresas  Otras arterias principales. SISTEMA ARTERIAL MENOR DE CALLES SISTEMA COLECTOR DE CALLES SISTEMA LOCAL DE CALLES

SELECCIÓN DE VARIABLES DE DISEÑO En lo posible, las propiedades de los suelos de subrasante y materiales de construcción, los valores de tráfico, los factores climáticos y otras variables de diseño deben basarse en estudios de datos actuales. Sin embargo, en muchos casos y particularmente para caminos secundaros y calles, la información necesaria no esta disponible. Para estos casos el manual presenta guías apropiadas en los capítulos respectivos. Las recomendaciones acerca de las variables de diseño varían según la clasificación de vialidad o el nivel del tráfico de diseño. Para un tráfico más pesado, se seleccionan valores más conservadores, resultando en pavimentos de mayor espesor, cuando las

otras variables se mantienen constantes. Por ejemplo, la resistencia de diseño recomendada para los suelos de subrasante, es más baja para tráfico pesado que ara tráfico liviano. Por otro lado, los requerimientos para el diseño de la mezcla asfáltica son más estritos para tráfico pesado que para tráfico liviano. Los requerimientos del espesor mínimo para el concreto asfáltico son también función del nivel del tráfico y del tipo de base. Si el conocimiento de las propiedades de los suelos de subrasante de los materiales de las capas del pavimento es escaso; y si el control de calidad de la construcción es inadecuado, es probable que el pavimento resultante, varíe en calidad y comportamiento. Cuanto mayor es la variabilidad del pavimento construido, mayor será la probabilidad de fallas prematuras y de mayores o más elevados costos de mantenimiento. Además, la selección del tipo de base puede afectar el comportamiento del pavimento. Como se vio en el Capítulo I, las bases asfálticas tiene ventajas sobre las bases de agregados no tratados y deberían de emplearse en lo posible. 2.04

CONSTRUCCIÓN DE ETAPAS Existen numerosas situaciones de tipos de tráfico donde es apropiado considerar la construcción por etapas. Un ejemplo de estas son las calles de una urbanización nueva, donde la base asfáltica puede ser construida para soportar el tráfico de la construcción y la superficie asfáltica puede ser añadida como una fase final de la construcción, otro ejemplo son las vías en las que se prové un aumento considerable de tráfico en el futuro. Una ventaja importante de la construcción por etapas radica en la posibilidad de corregir las fallas que aparecen en la subrasante o en la base por causa del tráfico, antes d proceder a colocar las capas definitivas, asegurando así un mejor acabado superficial para períodos de tiempos mayores. Los procedimientos de diseño para el planeamiento de la construcción por etapas se presentan en el Capítulo VII.

2.05

COMPARACIONES ECONÓMICAS Frecuentemente, pero no siempre, la selección del tipo de base o la decisión de usar una construcción pone etapas, se basa en un análisis económico de las alternativas viables. El procedimiento adoptado para la comparación de alternativas de costos, utiliza el concepto de Valor Presente. En este procedimiento, los costos iniciales y futuros se reducen a su “valor presente”. Un método para hacer ese análisis se da en el capítulo VIII. Sin embargo, el menor costo inicial o toral, no es siempre la base más lógica para tomar tales decisiones. Una de las razones fundamentales para utilizar la construcción por etapas, por ejemplo, es que las condiciones futuras de tráfico puedan ser desconocidas.

CAPÍTULO III PRINCIPIOS DE DISEÑO 3.01

BASES PARA EL DISEÑO En este método de diseño el pavimento se caracteriza como un sistema elástico multicapa. El material de cada capa está caracterizado por su Módulo de Elasticidad y su coeficiente de Poisson. El tráfico está expresado en términos del número de repeticiones de un eje simple equivalente de 80 kN (18,000 libras), aplicado al pavimento en dos juegos de ruedas duales. En el análisis, cada ruega dual está representada por dos placas circulares con un radio d 115 mm (4,52”), espaciales 345 mm (13.57”) centro a centro, correspondiendo a una carga por eje de 80 kN (18,000 lbs) y una presión de contacto de 483 kPa (70 psi). Esta configuración estándar de carga puede ser modificada fácilmente en el programa de cómputo DAMA. El método puede ser usado para diseñar pavimentos asfálticos con varias combinaciones de mezclas asfálticas de superficie y base; superficiales de asfalto emulsificado (con tratamiento superficial) y base; y con bases y subbases de agregados no tratados. La Figura III-I muestra esquemáticamente algunas secciones típicas de pavimentos. Los “Pavimentos Asfálticos en Todo su Espesor” (Full-Depth) son modelados como un sistema de 3 capas, mientras que los pavimentos con agregados no tratados son modelados con un sistema de cuatro capas.

3.02

CRITERIOS DE DISEÑO En la metodología para este manual, se asume que las cargas en la superficie del pavimento producen 2 deformaciones que son consideradas criticas para el diseño (ver Figura III-1). Estas deformaciones unitarias son: (1) (2)

La deformación horizontal de tensión t, en el fondo de la capa asfáltica más profunda, ya sea que se trate de concreto asfáltico o de una capa tratada con asfalto. La deformación vertical de comprensión c, en la parte superior de la capa de subrasante.

Si la deformación tensional horizontal t es excesiva, se producirán fisuras en la capa asfáltica, mientras que si la deformación vertical comprensiva c es excesiva, se producirán deformaciones permanentes en la superficie del pavimento por sobrecargar la subrasante. Las deformaciones excesivas en las capas de materiales tratados se controlan imponiendo ciertos límites en las propiedades de los materiales. Para desarrollar los criterios de diseño, se calcularon las deformaciones tensionales horizontales t y las deformaciones verticales comprensivas c, usando el programa de computo llamado DAMA, el cual está basado en el programa de computo de NCapas desarrollado por la Chevron para el cálculo esfuerzos y deformaciones y considera una amplia variedad de parámetros de entada, condiciones de carga y condiciones ambientales.

PAVIMENTO ASFÁLTICO EN TODO SU ESPESOR

(a)Pavimentos de Concreto Asfáltico en Todo su Espesor y base con asfalto emulsificado.

PAVIMENTO ASFÁLTICO CON BASE GRANULAR

(b) Pavimentos con base granular.

Figura III-1. Ubicación de las deformaciones consideradas en el procedimiento de diseño 3.03

CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES Tordos los materiales fueron caracterizados por un Módulo de Elasticidad (también llamado Módulo Dinámico, en el caso de las mezclas asfálticas o Módulo de Resilencia en el caso de los suelos y los materiales granulares no tratados) y por un coeficiente de Poisson. Se seleccionaron valores específicos en base a la experiencia y estudios extensos de datos de ensayos. Concreto Asfáltico El Módulo Dinámico de las mezclas de concreto asfáltico depende en gran medida de la temperatura del pavimento. En el desarrollo de las curvas de diseño para este manual, se utilizó la relación módulo-temperatura de una mezcla típica de concreto asfáltico de alta calidad. Para simular el efecto de la temperatura y sus variaciones

durante el año, se utilizaron tres distribuciones típicas de la temperatura y sus variaciones durante el año, se utilizaron tres distribuciones típicas de la temperatura promedio mensual del aire, que representan tres regiones climáticas típicas de los Estados Unidos de Norteamérica. Los valores apropiados de los módulos dinámicos fueron seleccionados luego de un sentido exhaustivo de las relaciones módulotemperatura y de las propiedades de los asfaltos. Mezclas de Asfalto Emulsificado Las mezclas de asfalto emulsificado incluida en este manual están caracterizadas por 3 tipos de mezcla, dependiendo del tipo de agregado empleado. Tipo I Tipo II Tipo III

Mezclas producidas con agregados procesados de gradación densa. Mezclas producidas con agregados semiprocesados. Mezclas producidas con arenas o arenas-limosa.

Los valores del Módulo Dinámico fueron seleccionados para los 3 tipos de mezcla luego de un exhaustivo estudio de datos. EL modulo dinámico es función del tiempo de curando, considerándose en la preparación de las cartas de diseño, un período de curado de 6 meses. Tiempos de curado de hasta 24 meses no influyen mayormente en los espesores mostrados en las cartas de diseño. Materiales Granulares no tratados Los Módulos de Resilencia de los materiales granulares no tratados varían con las condiciones de esfuerzos en el pavimento. Los valores utilizados en el desarrollo de las cartas de diseño y varían al menos entre 15,000 psi (300 Mpa) hasta mas de 50,000 psi (345 Mpa). 3.04

CONSIDERACIONES AMBIENTALES Adicionalmente a los efectos de las variaciones mensuales de temperatura a lo largo del año, sobre los módulos dinámicos de las mezclas de concreto asfáltico y de asfalto emulsificado, las curvas de diseño también toman en consideración los efectos de la temperatura sobre los módulos de resilencia de la subrasante y de los materiales granulares de la base. En el caso de la subrasante, este se corrigió utilizando un módulo resiliente incrementad para representar la época de helada en el invierno y un módulo resiliente reducido para representar la época de descongelamiento. Esta variación se ilustra esquemáticamente en la Figura III-2. La misma técnica se utilizó para representar los efectos ambientales den las bases granulares.

Figura III-2 Variaciones del Método de Subrasante en condición de hielo y deshielo 3.05

CARTAS DE DISEÑO El programa de cómputo DAMA fue utilizado para determinar los espesores en función de los dos criterios de deformación descritos en el numeral 3.02 para diferentes condiciones seleccionadas. Se obtuvieron dos espesores para cada condición, uno para cada valor de deformación crítica, empleándose el mayor de los dos para preparar las cartas de diseño. Por esta razón, varias de las curvas de diseño presentan formas asociadas con 2 criterios diferentes. Se muestran los espesores mínimos para ciertos niveles de tráfico. En aquellos casos donde estos espesores mínimos no fueron obtenidos directamente de los cálculos con el programa DAMA, fueron seleccionados basados en la experiencia, incluyendo los Caminos DE Ensayo AASHO, otros estudios y ediciones anteriores de este manual. Para el desarrollo de éste manual se seleccionaron tres grupos de condiciones ambientales, representativas del rango de condiciones para las que debiera aplicarse el manual: Temperatura Media Anual del Aire Efecto de la Helada 24ºC (75ºF) No Se usó la Temperatura Media Anual del Aire (MAAT) para caracterizar las condiciones ambientales aplicables a cada región, seleccionándose las características de los materiales según esto.

CAPÍTULO IV ANÁLISIS DE TRÁFICO 4.01

INTRODUCCIÓN El propósito de este capítulo es proporcionar métodos para la determinación de datos de tráfico que sirvan a los métodos de diseño estructural presentados en el capítulo VI. Se consideran de primordial importancia al número y cargas por eje espectadas en un período de tiempo determinado. Las cargas por eje varían típicamente de ligeras [menos de 2,000 lb (9 kN)] a pesadas (más allá de los límites legales). Las investigaciones han demostrado que es posible representar el efecto de cualquier eje cargado con cualquier masa, sobre el comportamiento de un pavimento, por medio del número de aplicaciones de carga por eje simple, equivalentes a un pavimento, por medio de número de aplicaciones de carga por eje simple, equivalentes a 18,000 lb (80 kN), EAL (Equivalente Axle Load). Por ejemplo, una aplicación de un eje simple de 20,000 lb (89 kN) es igual a 1.5 aplicaciones de un eje simple de 18,000 lb (80 kN). Al contrario, se requieren casi cuatro aplicaciones de un eje de 13,000 lb (58 kN) para igualar una aplicación del eje simple de 18,000 lb (80 kN). El procedimiento para el análisis del tráfico presentado en este capítulo incorpora el concepto de cargas por eje simple de 18,000 lb (80 kN). Por consiguiente, se requiere conocer el número de vehículos, o el número y la masa de las cargas por eje, esperados en la vialidad. La mayor parte de los estados de los Estados Unidos, en colaboración con la U.S. Federal Highway Administration (FHWA), recolectan estos datos cada uno o dos años. Los datos de los pesos de camiones y del conteo vehicular están normalmente disponibles en los departamentos locales de carreteras. Muchos otros países también coleccionan éste tipo de información. Todos los procedimientos de análisis de tráfico presentado en este manual, fueron derivados de estudios específicos de conteos de camiones y datos de pesos, o tomados de esos datos disponibles.

4.02

ESTIMACIÓN DEL VOLUMEN DE TRAFICO La estimación de los volúmenes de tráfico inicial y futuro para el diseño estructural de pavimentos, requiere de un estudio y análisis exhaustivo. La información presentada en este capítulo puede ser usada con este propósito. Período de Análisis Para comparar diferentes alternativas de diseño, es preciso seleccionar un período de tiempo para el cual se hace el análisis de esas alternativas. Esto se reconoce como el Período de Análisis, el cual es discutido en detalle en el capítulo VIII “Análisis Económico”. Clasificación y Número de Camiones El procedimiento de análisis del tráfico usado en este manual requiere un estimado del número de vehículos de los diferentes tipos, tales como automóviles, buses, camiones simples y camiones acoplados de diferentes tipos que se prevean en la vía propuesta. En los Estado Unidos, se hacen periódicamente conteos de clasificación del tráfico por las agencias estatales de carreteras y otras agencias y esa información esta disponible para su empleo en el diseño estructural de pavimentos. Cuando no hay disponibilidad de los datos de conteo y clasificación de tráfico, se pueden obtener estimados de los datos presentados en la Tabla IV-1, “Distribución de

Camiones en Diferentes Clases de Carreteras-U.S.A.”. Esta tabla es la compilación de datos de conteos de camiones obtenidos por varios estados con la colaboración de la FHA. El margen de porcentajes en la Tabla IV-1 indica el rango probable en los Estados Unidos. Algunos casos individuales se pueden presentar con valores mayores o menores en el rango indicado. Los datos estadísticos para el año 1986, indican que el volumen de camiones pesados (ver Glosario) promedio, en todos los tipos de carreteras de los Estados Unidos fue alrededor del 7% del volumen de tráfico total. Regionalmente puede esperarse un rango entre 2 y más del 25%. Un 10% de camiones pesados es común en autopistas urbanas, con una variación entre 5 y 15%. Durante las horas-pico, el porcentaje de camiones es normalmente menor que el promedio diario. En la hora-pico, el número de camiones pesados es alrededor de la mitad del porcentaje diario promedio de camiones en arterias urbanas y varia de un medio a dos tercios en carreteras rurales. Se recomienda el uso de la información de tráfico local, sin embargo, el tráfico local esta sujeto a variaciones y por lo tanto deben tomarse precauciones en la recolección y análisis de datos. Carril del Diseño Para calles y carreteras de 2 carriles, el Carril de Diseño puede ser cualquiera de los carriles de la vía, mientras que para calles y carreteras de carriles múltiples, generalmente es el carril extremo. Bajo ciertas condiciones es probable que haya un mayor tráfico de camiones en un sentido que el otro. En muchas localidades, los camiones circulan cargados en un sentido y vacíos en el otro. A falta de información precisa puede usarse la guía presentada en la Tabla IV-2, para determinar la proporción de camiones en el Carril de Diseño. Tabla IV-2 PORCENTAJE DEL TRAFICO TOTAL DE CAMIONES EN EL CARRIL DE DISEÑO NÚMERO DE CARRILES PORCENTAJE DE CAMIONES EN EL (DOS DIRECCIONES) CARRIL DE DISEÑO 1 50 4 45 (35-18)* 6 ó más 40 (25-48)* * Rango probable Período de Diseño Un pavimento pude ser diseñado para soportar el efecto acumulativo del tráfico durante cualquier período de tiempo. El período seleccionado, en años, para el cual se diseña el pavimento se denomina Período de Diseño. Al término de este período puede esperarse que el pavimento requiere de trabajos de rehabilitación, usualmente a través de una sobrecarga asfáltica, para devolverle su adecuado nivel de transitabilidad. El Período de Diseño sin embargo, no debe confundirse con la vida del pavimento con el Período de Análisis. La vida del pavimento puede extenderse indefinidamente por medio de sobrecapas u otras medidas de rehabilitación, hasta que la vía sea se torne obsoleta, por cambios de rasante, alineamiento y otros factores.

Tabal IV-1 DISTRIBUCION DE CAMIONES SOBRE DIFERENTES CLASES DE CARRETERAS – ESTADOS UNIDOS

PORCENTAJE DE CAMIONES Clase de Camion

SISTEMAS RURALES Inter. Otras Estatal Princ.

Menor Colectoras Arte. May. Men.

SISTEMAS URBANOS Rango Inter. Otras Estatal Princ.

Menor Colectoras Arte. May. Men.

Rango

Unidades Simples de Camiones 2 ejes, 4 llantas

43

60

71

73

80

43-80

52

66

67

84

86

52-86

2 ejes, 6 llantas

8

10

11

10

10

8-11

12

12

15

9

11

9-15

3 ejes o mas

2

3

4

4

2

2-4

2

4

3

2