DISEDISEÑO DE ÑO DE PAVIMENTOSPAVIMENTOS

DEFINICIONDEFINICION Lo podemos definir como Lo podemos definir como

una estructura que se una estructura que se diseña y se forma diseña y se forma mediante un conjunto de mediante un conjunto de capas construidas sobre el capas construidas sobre el suelo de fundación, con la suelo de fundación, con la finalidad de ser utilizado finalidad de ser utilizado como una superficie apta como una superficie apta para el libre tránsito de para el libre tránsito de vehículos de tipo liviano, vehículos de tipo liviano, pesado y comercial; y pesado y comercial; y donde la circulación se donde la circulación se hace de manera rápida, hace de manera rápida, confortable, segura y confortable, segura y económica. económica.

PAVIMENTOS FLEXIBLESPAVIMENTOS FLEXIBLES SUBRASANTESUBRASANTE SUB-BASESUB-BASE BASEBASE CAPA DE CAPA DE

RODADURARODADURA

DISEDISEÑO DE PAVIMENTOS ÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLESFLEXIBLES

07.8)(log32.2

)1(

109440.0

5.12.4log

20.0)1(log36.9)(log 10

19.5

10

101810

roR Mx

SN

PSI

SNxSxZW

•Número de Ejes Equivalentes de 80 KN (W18)•Confiabilidad (R)

•Error Estándar Combinado (So)•Modulo de Resiliencia (Mr)

•Pérdida de Serviciabilidad (ΔPSI)

ESAL’s (Equivalent simple axial load)

Son el numero de pasadas de ejes trasformados en un número de ejes tipo, que de acuerdo a directivas AASHTO es un eje simple de 18 Kips, 8.2 Tn u 80 kN.

WW1818 (EJE EQUIVALENTE) (EJE EQUIVALENTE)

Se utiliza para determinar el efecto destructivo, dependiendo de las cargas y tipo de ejes de los vehículos

FACTORES EQUIVALENTES FACTORES EQUIVALENTES DE CARGA (LEF)DE CARGA (LEF)

LEF= # de ESAL’s (80 kN)

# de ejes ( x kN) LA CONVERSION DE LOS EJES REALES A ESAL´S SE REALIZA POR MEDIO DE LOS FACTORES EQUIVENTES DE CARGA LEF (LOAD EQUIVALENT FACTOR)

LEFsLEFs

ESPECIFICOS PARA :ESPECIFICOS PARA : TIPO DE PAVIMENTOTIPO DE PAVIMENTO ESPESORES (SN )ESPESORES (SN ) DELTA DE DELTA DE

SERVICIABILIDADSERVICIABILIDAD

PESOS DE LOS EJES PESOS DE LOS EJES SEGÚN SIECASEGÚN SIECA

METODO RIGUROSO

Vehiculos p(%) g DD LD TF N°ESALs1 2 3 4 5 6 7

1.1 3651.2 365

1.1.1 3651.1.2 3651.1.3 3651.2.2 365

1.1.1.1 3651.1.1.2 365

∑W18´(7) TPDA(1)(2)(3)(4)(5)(6)

EJEMPLO DE CALCULO POR EJEMPLO DE CALCULO POR METODO RIGUROSOMETODO RIGUROSO

METODO SIMPLIFICADOMETODO SIMPLIFICADO

NNºº ESALs= TPDA(P)(g)(LC)(LD)(TF)(365) ESALs= TPDA(P)(g)(LC)(LD)(TF)(365) TPDA: TPDA: TransitoTransito promediopromedio diariodiario annual (veh/dia) annual (veh/dia) P: P: PorcentajePorcentaje de de vehículosvehículos pesadospesados g: factor de crecimientog: factor de crecimiento LC: factor de distribución por direcciónLC: factor de distribución por dirección LD: factor de distribución por carrilLD: factor de distribución por carril TF: factor de TF: factor de camióncamión ( (todos los vehículos pesadostodos los vehículos pesados))

FACTOR DE CRECIMIENTOFACTOR DE CRECIMIENTO (GROWTH FACTOR) (GROWTH FACTOR)

g= ((1+i)g= ((1+i)nn-1)/i-1)/i

Factor de Distribución por Factor de Distribución por Carril (LC)Carril (LC)

Número de Carriles en una Sola Dirección

LC

1 1.00 2 0.80 – 1.00 3 0.60 – 0.80 4 0.50 – 0.75

Factor de Distribución por Factor de Distribución por Dirección (LD)Dirección (LD)

Número de Carriles en Ambas Direcciones

LD

2 50 4 45

6 ó más 40

FACTOR DE CAMIONFACTOR DE CAMION (TRUCK FACTOR) (TRUCK FACTOR) ES LA RELACIÓN QUE DEFINE LA ES LA RELACIÓN QUE DEFINE LA

CANTIDAD DE ESALs QUE POSEE CANTIDAD DE ESALs QUE POSEE CADA TIPO DE CAMIONCADA TIPO DE CAMION

TF = (N° ESALs totales)/(N° de camiones)TF = (N° ESALs totales)/(N° de camiones)

Confiabilidad (R)Confiabilidad (R)

Niveles de Confiabilidad (R) Tipo de Carretera

Suburbanas Rurales Autopistas Regionales 85 – 99.9 80 – 99.9

Troncales 80 – 99 75 – 95 Colectoras 80 – 95 50 – 80

Error Estándar Combinado Error Estándar Combinado (So)(So)

Condición

Pavimentos

Rígidos

Pavimentos

Flexibles

En construcción nueva 0.35 0.45 En sobrecapas 0.39 0.49

Módulo de Resiliencia (Mr)Módulo de Resiliencia (Mr)

Este ensayo fue desarrollado a los efectos de estudiar una propiedad del material que describa mejor el comportamiento del suelo bajo cargas dinámicas de ruedas.

Una rueda que se mueve imparte un pulso dinámico a todas las capas del pavimento y a la subrasante. Como respuesta a este pulso dinámico, cada capa de pavimento sufre una deflexión. El pulso de solicitudes varía desde un valor muy bajo hasta un máximo en un breve período, en función de la velocidad del vehículo.

RELACION CBR VRS MrRELACION CBR VRS Mr

Propiedad resistencia/ índice

Modelo Comentarios Prueba estándar

CBR. 0.642555( ) ( )rM CBR TRL

Mr en psi.

CBR= Relación de soporte de California, porcentaje.

AASHTO T 193, “Relación de soporte de California”.

Valor R. 1155 555rM R

Mr en psi. R= Valor R.

AASHTO T 190, “Resistencia del valor R y presión de expansión de suelos compactados”.

Coeficiente de capa de AASHTO.

300000.14

ir

aM

Mr en psi

ai: Coeficiente de capa de AASHTO.

Guía para el diseño de estructuras de pavimentos AASHTO.

PI y gradación*. 75

1 0.728CBR

wPI

wPI=P200xPI. P200= Porcentaje que pasa la malla No. 200. PI= Índice de plasticidad, porcentaje.

AASHTO T 27, “Análisis de mallas para agregado grueso y fino”. AASHTO T 90, “Determinación del límite plástico y el índice plástico del suelo”.

DCP*. 1.12

292CBR

DCP

CBR= Relación de soporte de California, porcentaje. DCP= Índice DCP, mm/ soplos

ASTM D 6951, “Método de prueba estándar para el uso del penetrómetro de cono dinámico en aplicaciones de pavimento poco profundas”.

El CBR es por definición:

2.5 .

2.5 .

Carga que produce una penetración de mm en el sueloCBR

Carga que produce una penetración de mm en la muestra patrón

Pérdida de Serviciabilidad Pérdida de Serviciabilidad (ΔPSI)(ΔPSI)

Serviciabilidad Inicial (Po) Serviciabilidad Final (Pt) Pavimentos

Rígidos Pavimentos Flexibles

Caminos Principales

Caminos de Tránsito Menor

4.5 4.2 2.5 ó más 2.0

Determinación de los Determinación de los Espesores de CapaEspesores de Capa SNSNRealReal = a1 x D1 + a2 x m2 x D2 + a3 x m3 x D3 = a1 x D1 + a2 x m2 x D2 + a3 x m3 x D3

a1, a2 y a3 son los coeficientes estructurales ó de capa, de la superficie de rodadura, base y sub-base respectivamente.m2, m3 son los coeficientes de drenaje para base y sub-base.D1, D2, D3 son los espesores de capa en pulgadas para la superficie de rodadura, base y sub-base respectivamente.

COEFICIENTES DE CAPACOEFICIENTES DE CAPA

a1

a2

a3

COEFICIENTE DE DRENAJECOEFICIENTE DE DRENAJE

Calidad de Drenaje 50 % de Saturación 85 % de Saturación Excelente 2 horas 2 horas

Bueno 1 día 2 a 5 horas Regular 1 semana 5 a 10 horas Pobre 1 mes Más de 10 horas

Muy Pobre El agua no drena Mucho más de 10 horas

Calidad de Calidad de DrenajeDrenaje

Porcentaje de tiempo en que el pavimento está Porcentaje de tiempo en que el pavimento está expuesto a niveles de humedad próximos a la expuesto a niveles de humedad próximos a la

saturaciónsaturación

< 1%< 1% 1 - 5%1 - 5% 5 - 25%5 - 25% > 25%> 25%

ExcelenteExcelente 1.40 a 1.351.40 a 1.35 1.35 a 1.301.35 a 1.30 1.30 a 1.201.30 a 1.20 1.201.20

BuenoBueno 1.35 a 1.25 1.35 a 1.25 1.25 a 1.151.25 a 1.15 1.15 a 1.001.15 a 1.00 1.001.00

RegularRegular 1.25 a 1.15 1.25 a 1.15 1.15 a 1.051.15 a 1.05 1.00 a 0.801.00 a 0.80 0.800.80

PobrePobre 1.15 a 1.051.15 a 1.05 1.05 a 0.801.05 a 0.80 0.80 a 0.600.80 a 0.60 0.600.60

Muy PobreMuy Pobre 1.05 a 0.951.05 a 0.95 0.95 a 0.750.95 a 0.75 0.75 a 0.400.75 a 0.40 0.400.40

Espesores mínimos de Espesores mínimos de concreto asfáltico y base concreto asfáltico y base granulargranular

Número de ESAL s Concreto Asfáltico

Base Granular

Menos de 50000 2.5 cm 10 cm 50000 a 150000 5.0 cm 10 cm 150000 a 500000 6.5 cm 10 cm 500000 a 2000000 7.5 cm 15 cm 2000000 a 7000000 9.0 cm 15 cm

Más de 7000000 10.0 cm 15 cm