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• Alexis M. Cornejo Pereda

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Método AASHTO - 93

Introducción Desde mediados del año 1956 a finales de 1960, la AASHO (en la actualidad AASHTO: American Association of State Highway And Transportation Officials) desarrolló el proyecto de carretera experimental AASHO, resultado de la cual fue un procedimiento de diseño de pavimentos rígidos y flexibles. Desde ese entonces a la actualidad, el procedimiento de diseño de pavimentos ha sufrido grandes modificaciones. Lo que desarrollamos a continuación es el procedimiento de diseño de pavimentos flexibles, con superficie de concreto asfáltico y se basa en la “Guía para el diseño de estructuras de pavimentos” (Guía AASHTO – 93).

Sección típica de un pavimento flexible Asfalto base

sub-base

S. R.

Existen muchos métodos para el diseño de pavimentos flexibles, incluyendo métodos empíricos, métodos limitados a la falla por corte, métodos limitados a la deflexión, métodos de regresión y métodos empírico - mecanísticos. El Método AASHTO es un método de regresión basado en los resultados empíricos de la carretera experimental AASHO, experiencia realizada en los años 50, que ha tenido revisiones en los años 72, 81, 86, hasta la actual versión, publicada en el 93.

Consideraciones de diseño: 1. Comportamiento del pavimento 2. Tráfico 3. Suelo de fundación 4. Materiales de construcción 5. Medio ambiente 6. Drenaje 7. Confiabilidad 8. Costos del ciclo de vida 9. Diseño de bermas.

1.- Comportamiento del Pavimento El concepto de comportamiento incluidos en la guía considera los siguientes aspectos:  Comportamiento funcional .confort y calidad de la transitabilidad – serviciabilidad y comportamiento. (PSI)  Comportamiento estructural .relacionado con la condición física, la presencia de agrietamientos, peladuras, fallas en general relacionadas con la capacidad de soporte estructural.  Seguridad .resistencia a la fricción en la interfase pavimento – neumático.

Pérdida de serviciabilidad La serviciabilidad de un pavimento se define como su capacidad de servicio ante cualquier tipo de tráfico. La medida de la pérdida de serviciabilidad es el “Índice de Serviciabilidad” PSI, el cual se valora desde (0) (tránsito imposible) hasta (5) (transitabilidad perfecta). Índice de Serviciabilidad de 0 a 1 de 1 a 2 de 2 a 3 de 3 a 4 de 4 a 5

Capacidad de servicio. pésima . mala. regular. bueno. muy bueno.

El PSI se obtiene midiendo la rugosidad y las fallas (fisuras, parches y ahuellamientos) para un determinado momento de la vida del pavimento. La guía AASHTO utiliza, como criterio de diseño el cambio total en la serviciabilidad ΔPSI, el cual se define como: ΔPSI = p0 – pt

Dónde: Po = Índice de servicio inicial 4.2 en pavimento flexible 4.5 en pavimento rígido.

Pt = Índice de servicio terminal 2.5 o 3.0 para autopistas y vías principales 2.0 en carreteras de poco tráfico.

Los factores que influyen mayormente en la pérdida de serviciabilidad de un pavimento son: tráfico, edad y medio ambiente. En el caso de presencia de arcillas expansivas, el cambio de PSI, puede ser obtenido sumando los efectos dañinos del tráfico, arcillas expansivas y/o hinchamientos por heladas, como lo muestran la ecuación y la gráfica siguientes:  PSI =  PSI tráfico +  PSI hinchamiento / levantamiento por helada Dónde: PSI = Pérdida total de serviciabilidad PSI tráfico = Pérdida de serviciabilidad a causa del tráfico (ESAL) PSI hinchamiento / levantamiento por helada = Pérdida de serviciabilidad a causa de hinchamientos y/o levantamientos por heladas en el suelo de fundación.

Tendencias en el comportamiento de los pavimentos.

2.- Tráfico La información del tráfico que se requiere para la aplicación de la guía, está relacionada con:  Cargas por eje  Configuración de ejes  Número de ejes . La experiencia vial AASHO ha demostrado que el efecto dañino (reducción de serviciabilidad) del paso de un eje de cualquier masa (carga) puede ser representado por un número de cargas por eje simple equivalente de 18 kips o ESAL (Equivalent Single Axle Load).

El procedimiento para transformar el tráfico mixto de diferentes cargas y configuraciones de ejes a un número de tráfico para el diseño, consiste en convertir cada carga por eje espectada, en un número equivalente de cargas por eje simple de 18 kips y sumarlas durante todo el período de diseño (Wi/W18).

Para el efecto se hace uso de los factores de equivalencia de carga (F.e.c.= número de aplicaciones equivalentes a una carga por eje simple de 18 kip en una pasada de un eje dado).

El cálculo de ESALs , se basa en los Factores Camión por tipo de camión (número de aplicaciones equivalentes a una carga por eje simple de 18 kip en una pasada de un vehículo dado). A fin de obtener estimaciones aceptables, es preciso conocer información sobre el peso de los camiones que usan la vía.

3.- Suelo de Fundación La caracterización del suelo de fundación usada en la guía AASHTO es el módulo resiliente (Mr); el cual se determina mediante el ensayo AASHTO T 274. Debido a que en muchos países no se cuenta con el equipo para la realización del ensayo para la determinación del Mr, se han desarrollado correlaciones entre éste, valores de CBR, valor R y con los valores y resultados de los ensayos de las propiedades índice del suelo, como las que se dan a continuación: Mr (psi)= 150 * CBR

para CBR < 7.2 %.

Mr = 3000 CBR0.65

para 7.2% 100

0.40 – 0.44

Base Asfáltica

>100

0.30 – 0.40

Material a1

a2

a3

Agregado bien graduado Subbase granular

Piedra Chancada dura

80-100

Piedra chancada semidura

60-80

Base con grava de río

40-70

Mezcla de arena y grava

20-50

Arena limpia

10-30

0.14 0.10 – 0.14

0.13 0.12 0.11

0.6 – 0.10

Carta para la estimación del coeficiente estructural de capa de concreto asfáltico (a1) de gradación densa basado en el Módulo Elástico (Resiliente).

Variaciones en el coeficiente de capa de base granular (a2) con diferentes parámetros de Resistencia.

Variaciones en el coeficiente de capa de sub base granular (a3) con diferentes parámetros de Sub-base (Resiliente).

Coeficientes de Drenaje El método AASHTO asume que la resistencia de la sub-rasante y la base permanece constante durante la vida de diseño del pavimento. Esta presunción es correcta si el pavimento está provisto de un sistema de drenaje apropiado. El nivel de drenaje de un pavimento flexible es considerado mediante el empleo de modificadores del coeficiente de capa, por ejemplo, un coeficiente de capa más alto podría utilizarse para condiciones de drenaje mejoradas. El factor que modifica el coeficiente de capa por efecto del drenaje se incluye en la ecuación de diseño con el valor mi . Los posibles efectos del drenaje en la capa de concreto asfáltico no son tomados en cuenta. La Tabla siguiente presenta en forma general los diferentes niveles sugeridos de drenaje:

SN SN  aa11D D11 aa22D D22m m22 aa33D D33m m33

CONDICIONES DE DRENAJE Calidad del drenaje

Agua removida dentro de:

Excelente

2 horas

Bueno

1 día

Regular

1 semana

Pobre

1 mes

Muy pobre

El agua no drena

VALORES RECOMENDADOS DEL COEFICIEMTE mi . Calidad del Drenaje

Porcentaje del tiempo que la estructura del pavimento está expuesta a niveles cercanos a la saturación 25 %

Excelente

1.40 – 1.35

1.35 – 1.30

1.30 – 1.20

1.20

Bueno

1.35 – 1.25

1.25 – 1.15

1.15 – 1.00

1.00

Regular

1.25 – 1.15

1.15 – 1.05

1.00 – 0.80

0.80

Pobre

1.15 – 1.05

1.05 – 0.80

0.80 – 0.60

0.60

Muy Pobre

1.05 – 0.95

0.95 – 0.75

0.75 – 0.45

0.40

Análisis del Diseño por Capas.-

D



1

(1) a, D, m, y SN representan requeridos. (2) Un asterisco junto a D o a actualmente usado el cual debe valor requerido. SN 1 SN 2  SN 1  D 2   a 2 m2 a1

SN 1  a1 D 1  SN 1

SN 1  SN  2  SN 2

los valores mínimos SN, indica el valor ser igual o mayor al



SN 3  SN 1  SN  2 D3 a 3 m3 

