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MÉTODO DEL CUERPO DE INGENIEROS DE LOS ESTADOS UNIDOS

RESUMEN El desempeño de terraplenes destinados a obras de pavimento en carreteras o pistas de aeronaves depende del comportamiento de los materiales empleados en las diferentes capas estructurales del pavimento. En general, las limitaciones económicas imponen la utilización del suelo superficial disponible como materia prima fundamental en la construcción. La mejora de este suelo mediante compactación y la incorporación de material granular o estabilizador constituye una estrategia indispensable para lograr materiales adecuados a las necesidades. En este trabajo se ha realizado un estudio de comportamiento mecánico sobre un suelo limo-arenoso y se ha evaluado la aptitud para su empleo como material de sub-base. El suelo limo-arenoso empleado corresponde al tipo de suelo que constituyen los estratos superficiales de gran parte de la región central de Perú,. La caracterización mecánica se ha realizado en laboratorio mediante la ejecución de ensayos de compresión no confinada y CBR, sobre muestras compactadas de suelo-cemento y de suelo granular. Los resultados han permitido caracterizar los materiales empleados y concluir sobre su desempeño al ser utilizados para la construcción de capas de suelo compactado destinadas a sub-bases de pavimentos. PALABRAS CLAVE: pavimento flexible; limo arenoso; mejoramiento de suelos; comportamiento mecánico. Introducción El procedimiento de este método se basa en ecuaciones que permiten determinar el espesor del material requerido sobre una capa o subrasante de un CBR conocido. La condición es que el CBR del material de la capa superior sea mayor que el de la subyacente. El espesor del pavimento obtenido mediante este método es tal que permite un cierto numero de repeticiones, antes que la estructura alcance un nivel de deformación que corresponda a una serviciabilidad baja. Este método ha sido desarrollado por los caminos de bajo transito de repeticiones de hasta 1’000,000 de ejes equivalentes (EAL) de 18,000 libras. Dicha metodología se aplica tanto a pavimentos de carreteras, como de aeropistas. Procedimiento de diseño

El Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos (USACE) propone un procedimiento de diseño para pavimentos flexibles que considera aspectos específicos del lugar de emplazamiento y criterios económicos 9. Este método se basa en la consideración de la magnitud, composición del tráfico y vida útil de la estructura, lo cual se considera por medio del denominado índice de diseño. Para el diseño que involucra vehículos con rueda de goma, el tránsito se clasifica en tres grupos: (1) vehículos de pasajeros y camionetas, (2) camiones de dos ejes y (3) camiones de tres, cuatro y cinco ejes. En función de la composición del tráfico se agrupan cuatro categorías (figura 2). El índice de diseño se obtiene como una relación entre la categoría y el tipo de carretera, según se establece en EM 11103-130

Diseño de carreteras De acuerdo a la metodología propuesta por el Cuerpo de Ingenieros basada en el VRS ya detallado, el espesor de un pavimento a diseñar puede obtenerse mediante las curvas de diseño que se transcriben en la figura 2.

Se observa que los espesores pueden obtenerse para diferentes valores de VRS y distintas cargas por rueda de los vehículos, seleccionadas con el criterio de carga equivalente; dichos espesores corresponden a los requeridos para 106 repeticiones de la carga seleccionada. A fin de tener en cuenta el tipo y composición vehicular del tránsito, se recomienda aplicar el criterio desarrollado por Mc Leod, compatibilizado con las curvas de diseño propuestas (figura 2). Para la aplicación de dicho criterio se acepta que el espesor del pavimento varía linealmente con el número de las repeticiones de carga, cuando éste se expresa en escala logarítmica y que con un 25% del espesor requerido para 106 repeticiones (valor adoptado para las curvas de diseño) el pavimento falla ante el

efecto de una sola repetición de esa misma carga. Parámetros de diseño Tránsito: se caracteriza mediante el Índice de Diseño (ID), dicho valor se basa en los promedios de ejes simples equivalentes a 18.000 lb (EAL) por día, que solicitarán a la calzada durante una vida útil de 20 años. Se recomiendan los factores de equivalencia indicados en AASHTO para su cálculo; en caso de la carencia de tal información, se agrupan los distintos tipos de vehículos censados en tres categorías: Grupo 1:vehículos de pasajeros, panel, pick-up. Grupo 2:camiones de 2 ejes cargados, vehículos más grandes vacíos o con carga liviana. Grupo 3:todos los vehículos que tienen más de 3 ejes. Tabla de ID

Grafica de ID

Se recomienda además que si el espesor total de base y subbase es menor de 10 a 12 pulgadas, el agregado granular no ligado sea de buena calidad y provenga de piedra triturada. En la figura 5 se ilustran las curvas diseño básicas del Cuerpo de Ingenieros (E.E.U.U.),en base a las que se desarrolló el método dela N.C.S.A.

Espesores recomendados para capas superiores de concreto asfáltico Categoría acorde a la intensidad del tránsito Mínimo espesor requerido DI-1 1 pulgada (Tratamiento Superficial) DI-2 2 pulgadas DI-3 2,5 pulgadas DI-4 3,0 pulgadas DI-5 3,5 pulgadas DI-6 4,0 pulgada Ejemplo Se asume un CBR de diseño (subrasante) del6%. El tránsito para el año de su habilitación es de 5000 vehículos por día, estando conformado por 87% de vehículos del Grupo1, 12,5% del Grupo 2 y 0,5% del Grupo 3.De acuerdo a la tabla que se adjunta, la categoría que le corresponde es de mediano a pesado (DI-

4). En base a dichos parámetros y a la carta de diseño de la figura4 el total de espesor requerido a partir de la subrasante será de 16 pulgadas. Para ese Índice de Diseño (DI-4) le corresponde un espesor superior de capas asfálticas de 3 pulgadas, por lo que el diseño del paquete estructural sería: 3" de concreto asfáltico 7" de base granular (agregado triturado) 6" de subbase granular