clase de verificacion mecanistica, Apuntes de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos

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DISEÑO ESTRUCTURAL DE

PAVIMENTOS HIDRAULICOS Y

ASFALTICOS

MSc Ing Marco Montalvo Farfán

Maestría en Ingeniería Vial con Mención en

Carreteras Puentes y Túneles

DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES METODO AASHTO

Published by the American Association of State highway and transportation Officials

En general, se recomienda que cuando se presenten subrasantes clasificadas como muy pobre y pobre (CBR < 6 %), se proceda a eliminar el material inadecuado y a colocar un material granular de reemplazo con CBR mayor a 10 % e IP menor a 10 ; con lo cual se permite el uso de una amplia gama de materiales naturales locales de bajo costo, que cumplan la condición. La función principal de esta capa mejorada será dar resistencia a la estructura del pavimento. El espesor de una capa de subrasante mejorada no debe ser menor del espesor determinado: Tal como se indicó el Número Estructural (SN), según AASHTO está dado por la siguiente ecuación: SN = a 1 x D 1 + a 2 x D 2 x m 2 + a 3 x D 3 x m 3

ESPESORES DE MEJORAMIENTOS

Se añade a la ecuación SN la capa de subrasante

mejorada, expresada en términos de a 4 x D 4 x m 4 , donde:

a 4 : Coeficiente estructural de la capa de subrasante

mejorada, se recomiendan los siguientes valores:

• a 4 = 0. 080 , para reemplazar la subrasante muy pobre y

pobre, por una subrasante buena con CBR= 10 %.

• a 4 = 0. 095 , para reemplazar la subrasante muy pobre y

pobre, por una subrasante muy buena con CBR = 20 %.

D 4 : Espesor de la capa de subrasante mejorada (cm).

m 4 : Coeficiente que refleja el drenaje de la capa 4 , según el

cuadro 5. 7. 1 se determina el valor de m 4.

Calculo del a4 de la capa de mejoramiento (Nomograma AASHTO Capa de Subbase)

Condición del Drenaje Porcentaje del tiempo que la estructura del pavimento está expuesta a grados de humedad próxima a la saturación Menos de 1% 1 – 5% 5 – 25% Más de 25% Excelente 1.40-1.35 1.35-1.30 1.30-1.20 1. Bueno 1.35-1.25 1.25-1.15 1.15-1.00 1. Regular 1.25-1.15 1.15-1.05 1.00-0.80 0. Pobre 1.15-1.05 1.05-0.80 0.80-0.60 0. Muy pobre 1.05-0.95 0.95-0.75 0.75-0.40 0.

Coeficiente de Drenaje

Cuadro 5.7.

Mr= 2555 CBR ^0. Calculo del SN Tramo Homogéneo con CBR= 15%

PARAMETROS TRAMO HOMOGENEO SUBTRAMO A MEJORAR Número de repeticiones de EE 2.3 x 10^6 2.3 x 10^6 CBR de Subrasante 15% 3% MEJORAMIENTO DE SUBRASANTE SN SUBRASANTE 3,04 4, Diferencial SN requerido -- 1, Coeficiente estructural granular CBR=10% -- 0, Coeficiente de Drenaje 1,0 1, Mejoramiento granular (pulgadas) -- 16, ESTRUCTURA DE PAVIMENTO RECOMENDADA ESPESORES MINIMOS Superficie de rodadura: Carpeta asfáltica en caliente (plg) 3,5 3, Base granular (plg) 6,0 6, Sub base granular (plg) 6,0 6, Reemplazo de material CBR = 10% (plg) -- 16, Total (plg) 15,5 32,

PROCEDIMIENTO DE DISEÑO El método AASHTO 1993 utiliza el número estructural SN para cuantificar la resistencia estructural que el pavimento requiere. Con la ecuación de diseño empírica usada en AASHTO 93 se busca el número estructural requerido por el proyecto: SN : número estructural requerido por la sección de carretera W18 : número de ejes equivalentes de 80 kN (18,000 lb), en el período de diseño. ZR : desviación estándar normal (depende de la confiabilidad, R, de diseño) So : Error estándar por efecto del tráfico y comportamiento ΔPSI :variación del índice de serviciabilidad. MR : módulo resiliente de la subrasante medido en psi Mr = 2555 x CBR0.64^ AASHTO 2002

SERVICIABILIDAD La serviciabilidad se define como la calidad de servicio del pavimento. La primera medida de la serviciabilidad es el Indice de Serviciabilidad Presente, PSI, que varía de 0 (carretera imposibles de transitar) a 5 (carretera perfecta). El PSI se obtiene midiendo la rugosidad y daño (agrietamiento, parchado y deformación permanente) en un tiempo en particular durante la vida de servicio del pavimento. La rugosidad es el factor dominante para estimar el PSI del pavimento. La guía AASHTO 93 usa la variación total del índice de serviciabilidad (ΔPSI) como criterio de diseño, que se define como: ΔPSI = p 0 − pt Donde: po = índice de serviciabilidad inicial pt = índice de serviciabilidad final, que es el más bajo índice tolerable antes de la rehabilitación.

TRANSITO

El diseño considera el número de ejes equivalentes

(ESAL) para el período de análisis (W 18 ) en el carril de

diseño. A partir de conteos vehiculares y conversión a ejes

equivalentes, el diseñador debe afectar el ESAL en ambas

direcciones por factores direccionales y de carril (si son

más de dos), aplicando la siguiente ecuación:

W18 = DD ×DL × w

Donde:

DD :factor de distribución direccional

DL :factor de distribución por carril

w18 tráfico total en ambas direcciones para el período de

diseño

COEFICIENTES DE DRENAJE (mi)

El método AASHTO asume que la resistencia de la subrasante y base permanecerá constante durante la vida de servicio del pavimento. Para que esto sea cierto, la estructura de pavimento debe tener drenaje apropiado. La calidad de drenaje se incorpora al diseño, modificando los coeficientes de capa. El posible efecto del drenaje en el concreto asfáltico no se considera. La siguiente tabla presenta las definiciones generales correspondientes a los diferentes niveles de drenaje. TABLA 7. 8

• Factor de Confiabilidad, R Tabla 7.

Desviación Estándar Normal (ZR) Tabla 7.

La desviación estándar normal está en función de la

confiabilidad del proyecto, R. En la siguiente tabla se

muestran los valores de desviación estándar

correspondiente a diferentes niveles de confiabilidad.