CARGA, W

SIN ESCALA

ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO

SUBRASANTEP1

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

Po

P1

Fig.1

(P1) (b)

CARGA, W

SIN ESCALAESTRUCTURA DEL PAVIMENTO

SUBRASANTE

COMPRESION TENSION

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

Fig.2

PAVIMENTO ASFALTICO EN TODO SU ESPESOR

PAVIMENTO ASFALTICO CON BASE GRANULAR

CONCRETO ASFALTICO SUPERFICIAL

CONCRETO ASFALTICO O BASE CON ASFALTO EMULSIONADO

EcEt

SUBRASANTE

CONCRETO ASFALTICO SUPERFICIAL

CONCRETO ASFALTICO O BASE CON ASFALTO EMULSIONADO

BASE GRANULAR

SUBRASANTEPavimentos de Concreto Asfáltico en Todo su Espesor y Base con AsfaltoEmulsificado Pavimentos con Base Granular

Ubicación de las deformaciones consideradas en el procedimiento de diseño

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

SIMPLE TÁNDEM DUAL

TRÍDEM

Periodo diseñoAños (n)

Tasa Anual de Crecimiento, en por ciento.

2 4 5 6 7 8 10

456789101112131415161718192025

4.125.206.317.438.589.75

10.9512.1713.4114.6815.9717.2918.6420.0121.4122.8424.3032.03

4.255.426.637.909.2110.5812.0113.4915.0316.6318.2920.0221.8223.7025.6527.6729.7841.65

4.315.536.808.149.5511.0312.5814.2115.9217.7119.1621.5823.6625.8428.1330.5433.0647.73

4.375.646.988.399.9011.4913.1814.9716.8718.8821.0123.2825.6728.2130.9133.7636.7954.86

4.445.757.158.6510.2611.9813.8215.7817.8920.1422.5525.1327.8930.8434.0037.3841.0063.25

4.515.877.348.9210.6412.4914.4916.6518.9821.5024.2127.1530.3233.7537.4541.4545.7673.11

4.646.117.729.49

11.4413.5815.9418.5321.3824.5227.9731.7735.9540.5545.6051.5657.2898.35

TABLA Nº 3.16 VALORES PARA DIFERENTES PRUEBAS, CON MATERIALES DE BASES Y SUBBASES.

PRUEBAREQUISITOS

SUBBASEREQUISITOS

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 malla200, máximo, (finos)

12 7

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 FcDonde:I.T. : Indice de Tráfico.N.T.I. : Número de Tránsito Inicial.Fc. : Factor de Corrección.

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

- Peso Promedio de Camiones:

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 Camiones Pesados:

-) Factor de Corrección:

A traves de la carta del NTI, obtenemos 28 Vehículos

-) Número de Tránsito Inicial:

El 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 1.67Entonces 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 ENEJES EQUIVALENTES

CONDICIÓNTRÁNSITO

ESPESOR MÍNIMO DECARPETA ASFÁLTICA

EN CM

Hasta 10,000 Ligero 7.5 (2)

Entre 10,000 y 1’000,000 Mediano 10

Mayor de 1’000,000 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. = 13.80 % I.T. = 47Tipo de Tránsito = 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 del concreto asfáltico a Base Granular ( 2 : 1),Se obtiene:

Carpeta Asfáltica e = 1.5”Base Granular (3.5 x 2” + 2”) e = 9.0”

MÉTODO DE LA AASHTOPARA EL DISEÑO DE LASECCIÓN ESTRUCTURAL

DELOS

PAVIMENTOS.

El diseño está basado primordialmenteen identificar o encontrar un “númeroestructural SN” para el pavimentoflexible que pueda soportar el nivel decarga 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.• La pérdida o diferencia entre los índices de servicios inicial y final deseados, “.PSI”.

METODO AASHTO - 93El 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 = DDxDLxEALEAL = 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 = DDxDLxEALEAL = 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 (%) miCapa asfáltica 400,000Base 30,000 100 1.3Subbase 15,000 25 0.7Subrasante 4,000

mi = coeficientes de drenaje

Los coeficientes de capa usados en la pista de prueba AASHO son:

- Concreto asfáltico superficial, a1 : 0.40 – 0.44 pulg-1

- Base de piedra chancada, a2 : 0.10 – 0.14 pulg-1

- Sub-base de grava arenosa, a3 : 0.06 – 0.10 pulg-1

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:

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 ; D2=SN2-SN1/a2*m2 ; D2=SN3-SN'1+ SN'2/a2*m2

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

1

11 a

SND

1

11 a

SND

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