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CARGA, W

SIN ESCALA Fig.1

ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO

Po SUBRASANTE (P1)

(b)

P1 P1

DISTRIBUCION DE LA PRESION DEL NEUMATICO A TRAVES DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO

La Deflexion del Pavimento trae consigo Esfuerzos de Compresion y Tension en su Estructura. CARGA, W

Fig.2 SIN ESCALA

ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO SUBRASANTE

COMPRESION

TENSION

PAVIMENTO ASFALTICO EN TODO SU ESPESOR

CONCRETO ASFALTICO SUPERFICIAL

CONCRETO ASFALTICO O BASE CON ASFALTO EMULSIONADO

PAVIMENTO ASFALTICO CON BASE GRANULAR

CONCRETO ASFALTICO SUPERFICIAL CONCRETO ASFALTICO O BASE CON ASFALTO EMULSIONADO

BASE GRANULAR Ec Et SUBRASANTE

Pavimentos de Concreto Asfáltico en Todo su Espesor y Base con Asfalto Emulsificado

SUBRASANTE

Pavimentos con Base Granular

Ubicación de las deformaciones consideradas en el procedimiento



Los ejes se clasifican según su tipo y pueden ser los siguientes: simple, tándem y trídem.

SIMPLE

TÁNDEM DUAL

TRÍDEM

Periodo diseño Años (n)

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 25

Tasa Anual de Crecimiento, en por ciento. 2 4.12 5.20 6.31 7.43 8.58 9.75 10.95 12.17 13.41 14.68 15.97 17.29 18.64 20.01 21.41 22.84 24.30 32.03

4

5

4.25 5.42 6.63 7.90 9.21 10.58 12.01 13.49 15.03 16.63 18.29 20.02 21.82 23.70 25.65 27.67 29.78 41.65

4.31 5.53 6.80 8.14 9.55 11.03 12.58 14.21 15.92 17.71 19.16 21.58 23.66 25.84 28.13 30.54 33.06 47.73

6 4.37 5.64 6.98 8.39 9.90 11.49 13.18 14.97 16.87 18.88 21.01 23.28 25.67 28.21 30.91 33.76 36.79 54.86

7 4.44 5.75 7.15 8.65 10.26 11.98 13.82 15.78 17.89 20.14 22.55 25.13 27.89 30.84 34.00 37.38 41.00 63.25

8 4.51 5.87 7.34 8.92 10.64 12.49 14.49 16.65 18.98 21.50 24.21 27.15 30.32 33.75 37.45 41.45 45.76 73.11

10 4.64 6.11 7.72 9.49 11.44 13.58 15.94 18.53 21.38 24.52 27.97 31.77 35.95 40.55 45.60 51.56 57.28 98.35

TABLA Nº 3.16

VALORES PARA DIFERENTES PRUEBAS, CON MATERIALES DE BASES Y SUBBASES.

REQUISITOS SUBBASE

REQUISITOS BASE

VRS, mínimo

20

80

Valor R, mínimo

55

78

Límite Líquido, máximo

25

25

Índice Plástico, máximo

6

NP

Equivalente de Arena, mínimo

25

35

Material que pasa la malla 200, máximo, (finos)

12

7

PRUEBA

En cuanto a requerimientos de espesores mínimos, en función del nivel de tránsito en ejes equivalentes, el método recomienda los siguientes valores:

B) CALCULO DEL INDICE DE TRAFICO MEDIANTE LA TASA DE CRECIMIENTO

I.T. = N.T.I. x Fc Donde: I.T. : Indice de Tráfico. N.T.I. : Número de Tránsito Inicial. Fc. : Factor de Corrección. -

Peso Promedio de Camiones: CLASE DE VEHICULO

PESO DE LOS VEHÍCULOS

B2 C2 C3 T2S2

18 Tn. 18 Tn. 25 Tn. 36 Tn.

Peso promedio (Tn.) = 24.30 Peso promedio (Lbs.) = 53,460.00

-

Número de Camiones Pesados: CLASE DE VEHICULO

NUMERO DE VEHICULOS POR DIA

B2 C2 C3 T2S2 TOTAL

41 21 15 10 87

Por ser 02 carriles, el Nº de camiones será la mitad de 87, es decir 43.5 = 44 Veh.

-) Número de Tránsito Inicial: A traves de la carta del NTI, obtenemos 28 Vehículos -) Factor de ElCorrección: Factor de corrección de acuerdo a la Tabla de Factores de Corrección de NTI, para Obtener el NTD o I.T. Se obtiene un Resultado de 1.67 Entonces remplazamos en la fórmula: I.T. = N.T.I. x

Fc I.T. = 28 x 1.67 = 46.76

=

47 Conociendo el Índice de Tráfico, se clasifica como un Tránsito de Tráfico Mediano.

TABLA Nº 3.17 ESPESORES DE SUPERFICIE DE CONCRETO ASFÁLTICO SOBRE BASES GRANULARES SIN ESTABILIZAR

NIVEL TRÁNSITO EN EJES EQUIVALENTES Hasta 10,000 Entre 10,000 y 1’000,000 Mayor de 1’000,000

CONDICIÓN TRÁNSITO

ESPESOR MÍNIMO DE CARPETA ASFÁLTICA EN CM

Ligero

7.5 (2)

Mediano

10

Pesado

12.5 o mas

(2) Para pavimentos de una sola capa formada con concreto asfáltico (full - depth) o pavimentos con emulsiones asfálticas, se requiere un mínimo de 10 cm. c) Cálculos de espesores de diseño. El método más reciente del Instituto del Asfalto de los Estados Unidos de Norteamérica, proporciona para el diseño final de los espesores de la sección estructural del pavimento flexible, 18 gráficas o cartas de diseño en sistema métrico y 18 en sistema inglés, las cuales cubren todas las variables involucradas en los párrafos anteriores de este trabajo.

CALCULO DEL ESPESOR DEL PAVIMENTO

Datos Obtenidos: C.B.R. I.T. Tipo de Tránsito

= = =

13.80 % 47 Mediano

-) Peso Promedio de Camiones: Con el empleo del cuadro de Espesor Mínimo de capa de Rodadura, y el gráfico para la determinación del espesor de la Base y capa de Rodamiento Asfáltica, se obtiene: Carpeta Asfáltica e = 1.5” Base de Concreto Asfáltico e = 3.5 “ Base Granular e = 2.0” Realizando la conversión Granular ( 2 : 1), Se obtiene: Carpeta Asfáltica Base Granular (3.5 x 2” + 2”)

del

concreto

asfáltico

e = 1.5” e = 9.0”

a

Base

MÉTODO DE LA AASHTO PARA EL DISEÑO DE LA SECCIÓN ESTRUCTURAL DE LOS PAVIMENTOS.

El diseño está basado primordialmente en identificar o encontrar un “número estructural SN” para el pavimento flexible que pueda soportar el nivel de carga solicitado. Para determinar el número estructural SN requerido, el método proporciona una ecuación general y la gráfico, que involucra los siguientes parámetros: • El tránsito en ejes equivalentes acumulados para el período de diseño seleccionado, “W18”. • El parámetro de confiabilidad, “R”. • La desviación estándar global, “So”. • El módulo de resiliencia efectivo, “Mr” del material usado para la subrasante.

METODO AASHTO - 93 El método AASHTO para diseño de pavimentos flexibles publicada en 1993 incluye importantes modificaciones dirigidas a mejorar la confiabilidad del método. Desde la publicación de la primera guía AASHTO en 1961, se han efectuado modificaciones en la ecuación de diseño con la finalidad de mejorar su uso y su confiabilidad

Parámetro W18 Para la guía AASHTO corresponde al EAL afectado por coeficientes que representan el sentido y el número de carriles que tendrá la vía W18 = DDxDLxEAL EAL = Numero de ejes equivalentes a 8.2 tn en el periodo de diseño. DD = Es un factor de distribución direccional. Por lo general se considera 0.5 DL = Esta dictado por el siguiente cuadro

Parámetro W18 Para la guía AASHTO corresponde al EAL afectado por coeficientes que representan el sentido y el número de carriles que tendrá la vía W18 = DDxDLxEAL EAL = Numero de ejes equivalentes a 8.2 tn en el periodo de diseño. DD = Es un factor de distribución direccional. Por lo general se considera 0.5 DL = Esta dictado por el siguiente cuadro

EJERCICIOS DE APLICACIÓN DEL METODO AASHTO

APLICACIÓN 1 Se desea efectuar el diseño de un pavimento flexible, por el método AASHTO 1993, para un período de diseño de 15 años y considerando un nivel de serviciabilidad inicial de 5 y final de 3 lo que ocasiona una perdida total de , el módulo de resilencia de la subrasante es de 4000 psi, con un tráfico acumulado de 20x106 ESAL en el carril de diseño. Debemos considerar que se trata de una vía colectora en un área urbana, debemos considerar los módulos de resilencia de la base y sub-base granular de 30000 psi y 15000 psi respectivamente.

SOLUCIÓN:

Ordenando datos n=15 años R=95% PSI0=5 S0=0.45 (Pavimentos flexibles) PSIt=3 ZR=0.45(Depende del factor confiabilidad) W18=20x10E6 Datos de los materiales para el diseño: MATERIAL Mr (psi) CBR (%) Capa asfáltica 400,000 Base 30,000 100 Subbase 15,000 25 Subrasante 4,000 mi = coeficientes de drenaje

mi 1.3 0.7

Los coeficientes de capa usados en la pista de prueba AASHO son: - Concreto asfáltico superficial, a1 pulg-1 - Base de piedra chancada, a2 1 - Sub-base de grava arenosa, a3 pulg-1

:

0.40 – 0.44

:

0.10 – 0.14 pulg-

:

0.06 – 0.10

Nota: para hallar los coeficientes de capa, se usan los siguientes nomogramas:

Para la capa de concreto asfáltico:

Para la capa de base granular:

Para la capa de subbase granular:

Determinando el número estructural requerido por la sección de carretera SN. Para esto se hizo uso de la tabla que se presento a continuación:

SN1 D1  SN D1 a1 1 a1

Luego de hacer uso del nomograma, tenemos los valores de: SN=6.0 SN1=3.2 SN2=3.4 Ahora se puede calcular el espesor de la capa asfáltica: D1=SN1/a1 ; SN'2/a2*m2

D2=SN2-SN1/a2*m2 ;

D2=SN3-SN'1+

D1=7.27pulg, asumimos 7.5pulg Ahora tenemos, SN1(corregido)=SN'1=3.3

D2=4.2-3.3/0.14*1.3 =4.94 Asumimos D2=5.0pulg Recalculando en valor de SN'2 =D2*0.14*1.3=0.91 Ahora para : D3=6-(3.3-0.91)/0.1*0.7=25.56pulg Asumimos D2=26.0pulg SN'3=D3*0.1*0.7=1.82pulg

VERIFICANDO SN'1+SN'2+SN'3=3.3+0.91+1.92=6.03 (OK)

Los espesores de diseño son:

Capa asfáltica

:

7.5 pulg.

Base granular

:

5.0 pulg.

Subbase granular :

26 pulg.

MS. ING. ABNER ITAMAR LEÓN BOBADILLA

 MUCHAS 

GRACIAS

NUEVO CHIMBOTE - 2010