PROCEDIMIENTO DE DISEÑO DE UN CAMINO DE GRAVAMÉTODO AASHTO

1. DATOS DE DISEÑO NECESARIOS:

1.1 Tránsito proyectado para el periodo de diseño establecido,ESAL = W18 = 21 000

Realizar el análisis de tráfico siguiendo el mismo procedimiento utilizado en el diseño de un pavimento flexible, sólo que el SN = a2D2m2 + a3D3m3; donde D2 lo llamaremos DBS = espesor de capa base, y D3 lo llamaremos DSB = espesor de capa sub-base.

1.2 Duración de las estaciones climatéricas del sitio de proyecto. Para este ejemplo, el sitio de proyecto tiene cuatro estaciones climatéricas:

Invierno: 2,5 mesesPrimavera: 1,5 mesesOtoño: 4,0 mesesVerano: 4,0 meses

1.3 Módulo de resilencia estacional del material de terracería, MR (psi):Invierno: 20 000Primavera: 1500Otoño: 3300Verano: 4900

1.4 Módulo elástico del agregado para capa base(material pétreo) EBS (psi) = 30 000

1.5 Módulo elástico del agregado para capa sub-base (material selecto)ESB (psi) = 15 000

1.6 Pérdida de la serviciablidad de diseño, PSI = po – pt = 3,0

1.7 Canalización (rutting) permisible en la superficie, RD (in) = 2,5Valores típicos del rutting = 0,5 a 3 in

1.8 Pérdida del agregado superficial, GL (in). Según sea el caso, podemos utilizar una de las siguientes expresiones:

1.8.1 Secciones rurales típicas (Brasil):

GL = (B / 25,4) / (0,0045 LADT + 3380,6 / R + 0,467 G)

donde

GL = pérdida de agregado, en pulgadas, durante el periodo de tiempo considerado

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B = número de veces que se estima pasará la motoniveladora durante el periodo de tiempo considerado

LADT = tránsito promedio diario en el carril de diseño (para caminos de un sólo carril utilice el total en ambas direcciones)

R = radio promedio de las curvas horizontales, en pies

G = valor absoluto de la pendiente promedio, en porcentaje.

1.8.2 Poca actividad de camiones, mayormente autos de pasajeros:

AGL = T2 / (T2+50) + f ( 4,2 + 0,092 T + 0,0889 R2 + 1,88 VC )

donde

AGL = pérdida anual de agregado superficial, en pulgadas (como se trata de una pérdida anual, el valor GL debe estimarse multiplicando AGL por el número de años del periodo de diseño)

T = volumen de tránsito anual en ambas direcciones, en miles de vehículos

R = precipitación pluvial anual, en pulgadas

VC = pendiente promedio del camino, en porcentaje

f = 0,037 para gravas lateríticas; 0,043 para gravas cuarcíticas; 0,028 para gravas volcánicas; 0,059 para gravas coralinas

1.8.3 Tránsito compuesto con más de un 50% de camiones:

GL = 0,12 + 0,1223 LT

donde

GL = pérdida total de agregado, en pulgadas

LT = número de camiones en miles

Estos datos de diseño son utilizados en conjunto con el Cuadro de cálculos de la Tabla 4.4 y los Nomogramas de diseño para el criterio de serviciabilidad (Figura 4.2) y el criterio de canalización (Figura 4.3). Una tabla del ejemplo de aplicación se ha desarrollado en la Tabla 4.5

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2. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO PASO A PASO

2.1 Seleccione cuatro espesores diferentes de capa base, DBS, a partir de los cuales obtendremos la solución del problema. Para cada uno de estos espesores de capa base (en este ejemplo, DBS = 6, 8, 10 y 12 in) prepare una tabla idéntica a la Tabla 4.4 (véase Tabla 4.5 para DBS = 8 in)

2.2 Anote, también, la pérdida de serviciabilidad de diseño y la canalización (rutting) permisible en los renglones adecuados en cada una de las cuatro tablas.

2.3 Anote los módulos de resilencia estacional del material de terracería y el módulo elástico del agregado para la capa base en las columnas (2) y (3), respectivamente, en cada una de las cuatro tablas.

2.4 Calcule el tráfico estacional en ESAL y anótelo en la columna (4) de cada de las cuatro tablas:

ESAL = W18 = 21 000 (repeticiones esperadas de ejes de 18 kips)

Invierno: 21 000 (2,5 / 12) = 4400 repeticiones de ESALPrimavera: 21 000 (1,5 / 12) = 2800 Otoño: 21 000 (4,0 / 12) = 7000Verano: 21 000 ( 4,0 / 12) =7000

2.5 En cada una de las cuatro tablas, estime las “Repeticiones permisibles de ESAL” para cada una de las cuatro estaciones climatéricas utilizando el nomograma para el criterio de serviciabilidad (Figura 4.2) y rellene con estos valores las columna (5)

2.6 En cada una de las cuatro tablas, estime las “Repeticiones permisibles de ESAL” para cada estación climatérica utilizando el nomograma para el criterio de canalización (Figura 4.3) y rellene con estos valores la columna (7)

2.7 Calcule los valores de “Daño estacional”, columna (6), para cada una de las cuatro tablas según el criterio de serviciabilidad dividiendo la columna (4) entre la columna (5). Siga las mismas indicaciones para el criterio de canalización, o sea, dividida la columna (4) entre la columna (7) y rellene con estos resultados la columna (8)

2.8 Calcule el total de daño para el criterio de serviciabilidad y para el criterio de canalización, sumando los daños estacionales respectivos. Una vez realizada esta acción para cada una de las cuatro tablas, se prepara un gráfico (véase Figura 4.4) de Total de daños versus Espesor de capa base. El espesor de capa base, DBS, promedio, requerido se determina interpolando gráficamente para un Total de daño = 1,00. La Figura 4.4 muestra un ejemplo en donde el diseño está controlado por el criterio de serviciabilidad: DBS = 10 in

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2.9 Determine el espesor de capa base inicial utilizando la siguiente expresión:

DBSi = DBS + (0,5 GL)

donde

GL = pérdida (total) de agregado, en pulgadas, para el periodo de diseño

Si por ejemplo, GL = 2,0 in y DBS = 10 inentonces DBSi = 10 + 0,5 (2,0) = 11 in

2.10 El paso final de este procedimiento es convertir una parte de la capa base en un espesor determinado de capa sub-base equivalente. Esto se logra con la ayuda de la Figura 4.5

Decida el espesor de capa base final deseada, DBSf = 6,0 in ( se sugiere usar el espesor mínimo de acuerdo a la cantidad de ESAL)

Determine la reducción en el espesor de capa base,DBSi – DBSf = 11,0 – 6,0 = 5,0 in

Utilizando la Figura 4.5 obtenemos un espesor de capa sub-base,DSB = 8,0 in

2.11 Calcule el número estructural que brinda este pavimento y compárelo con el valor supuesto inicialmente

SN = a2D2m2 + a3D3m3

donde ai son los coeficientes estructurales y mi son los coeficientes de drenaje correspondientes al material de capa base y capa sub-base, respectivamente.

Si la diferencia entre el SN supuesto inicialmente y el calculado es mayor de 1,0, entonces inicie nuevamente el proceso desde el análisis de tráfico.

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