SSSS

3.8.1 PAVIMENTO FLEXIBLE CON CARPETA ASFALTICA TIPO HMA (ASFALTO DE MEZCLA EN CALIENTE) DE LA PROGRESIVA 0+00 A 8+942.a) GENERALIDADES

Se denomina pavimento a un elemento horizontal apoyado en toda su superficie, diseado y construido para soportar cargas estticas y mviles en un periodo de tiempo. Est formado por una o varias capas de espesores y calidades diferentes que se colocan sobre el terreno preparado para soportarlo; tiene por funcin ms importante el proporcionar una superficie resistente a los efectos destructivos del trfico y de los agentes atmosfricos a los cuales estn sometidos.

b) COMPONENTES ESTRUCTURALES DEL PAVIMENTO

Pavimento Flexible

c) Terreno De Fundacin.Se define como el material IN SITU que sirve al pavimento, de fundacin despus de haberse terminado el movimiento de tierras y que una vez compactada, tiene las secciones transversales y pendientes especificadas en los planos de diseo. De su capacidad de soporte en gran parte el espesor que debe tener un pavimento, sea este flexible o rgido.

d) Sub-Rasante.Es la superficie correspondiente al terreno de fundacin.

e) Sub-Base.

La capa de Sub-base es la porcin de la estructura del pavimento entre la sub-rasante y la capa de base. La sub-base comnmente consta de una capa compacta de material granular ya sea tratada o no tratada, o una capa de suelo tratada con una mezcla conveniente. Adems de su posicin en el pavimento comnmente se distingue del material de la capa de base por requerimientos menos estrictos de la especificacin para resistencia, tipos de agregados.

La capa de sub-base se usa en general para aumentar econmicamente la resistencia del pavimento; sin embargo esta capa puede omitirse, si la estructura requerida de pavimento es relativamente delgada o si los suelos de la sub-rasante son de alta calidad sin problemas de humedad. Cualquiera que sea el caso la capa de base puede construirse directamente sobre la sub-rasante.

Adems de su funcin principal como elemento estructural del pavimento, las capas de sub-base pueden tener funciones secundarias como:

Servir de capa de drenaje del pavimento.

Controlar y eliminar en lo posible los cambios de volumen, elasticidad, plasticidad perjudiciales que pudiera tener el material de la Sub-rasante.

Evitar la intrusin de suelos de grano fino del lecho del camino dentro de las capas de base, se deben especificar materiales bien clasificados si la Sub-base est destinada a servir para este propsito.

Controlar la ascensin capilar del agua proveniente de las napas freticas cercanas, o de otras fuentes, protegindose as el pavimento contra los hinchamientos que se producen en pocas de helada, los cuales son causados por el congelamiento del agua capilar, fenmeno que se observa especialmente en suelos limosos donde la ascensin del agua es grande.

Para minimizar los efectos de la congelacin, para este propsito se deben especificar materiales no susceptibles a la accin perjudicial de la congelacin.

Prever un plataforma de trabajo para equipo de construccin o para sub-secuentes capas de pavimentos en los cortes de roca.

f) Base.

La capa de base es la porcin de la estructura de pavimento inmediatamente debajo de la carpeta de rodadura. Se construye sobre la capa de Sub-base o si esta no se usa directamente sobre la Sub-rasante; su principales funciones como una porcin estructural del pavimento. Otra de sus finalidades es absorber los esfuerzos transmitidos por las cargas de los vehculos y adems repartir uniformemente estos esfuerzos a la Sub-base y al terreno de fundacin.

La base comnmente consta de agregados como piedra triturada, escoria o grava triturada o sin triturar y arena, o la combinacin de estos materiales. Los agregados pueden usarse tratados o no tratados con aglomerantes estabilizadores como cemento portland, asfalto o cal. En general las especificaciones para materiales de la capa de Base son considerados ms estrictos que las de los materiales de la Sub-base en los requerimientos para resistencia, estabilidad, dureza, tipos de agregados y gradacin.

Una extensa variedad de materiales sin tratamientos adecuados para usar como capa de base han dado rendimiento satisfactorio cuando se han mejorado con los siguientes aglomerantes, estabilizadores mencionados anteriormente; se debe pensar en tales materiales tratados particularmente cuando est muy escaso los materiales convenientes sin tratamiento.

Las capas de Base estabilizados pueden ser muy deseables cuando se debe mantener el trfico durante el tiempo de construccin del pavimento; las bases de concreto a asfalto mezclados en planta se usan con frecuencia en estas situaciones.

g) Carpeta De Rodadura.Su funcin principal ser proteger la base impermeabilizando la superficie, evitando as posibles infiltraciones del agua de lluvia que podran saturar parcial o totalmente las capas inferiores adems evita que se desgaste o desintegre. Contribuye tambin a aumentar la capacidad de soporte del pavimento, especialmente si su espesor es apreciable.

Los tipos de mezclas bituminosas ms empleadas en las capas de rodadura de los pavimentos flexibles son los siguientes:

Tratamientos Superficiales.

En una o varias capas con o sin carpeta, los asfaltos y alquitranes que se emplean son llamados lquidos o diluidos (CUT-BACKS) del tipo RC, el espesor de estas capas es de 2.5 cm. (1 aproximadamente). Este tipo se usa comnmente para trnsito ligero.

Mezclas En Planta De Tipo Denso O Abierto Aplicadas En Frio O En Caliente.

Para lminas asflticas, concretos bituminosos, etc. pueden usarse algunos asfaltos lquidos, pero preferentemente se emplean cementos asfalticos cuya penetracin est comprendida entre 85 y 200. El espesor es generalmente mayor de 5 cm.

Las capas formadas por las mezclas bituminosas anteriormente indicadas, no deben tener espesores de 2.5 cm. (1), se recomienda 12.5 cm. (5) como espesor mximo.

Carpeta De Desgaste O Sello.

Est formado por una aplicacin bituminosa de asfalto o alquitran, y tiene por objeto sellar la superficie impermeabilizndola, a fin de evitar la infiltracin de las aguas de lluvias, adems protege a la capa de rodamiento contra la accin abrasiva de las ruedas de los vehculos.

Los materiales bituminosos que se emplean pueden ser asfaltos lquidos (RC), emulsiones (MC), o

Penetracin o alquitranes (RT).

Estos materiales son aplicados por medio de un distribuidor a presin, en cantidades que varan de 0.5

a 1.5 litros/m2. Segn las caractersticas de la capa de sello.

Los sellos pueden o no llevar una cubierta secante de arena o agregado fino, en caso de colocarse una cubierta de material ptreo, la cantidad a emplearse vara generalmente entre 5 y 10 Kg/m2. se debe realizar esta labor de sellado cada cierto tiempo de acuerdo al desgaste que presente; estando en funcin directa al flujo vehicular. Se recomienda que esta actividad se realice anualmente.

h) DISEO DE TRFICO

Conocer las caractersticas del trnsito que utilizara un camino en operacin o que se habr de construir, es vital para el proyecto de la seccin transversal de una va y se convierte en el elemento principal que se debe tomar en cuenta, pues el transporte terrestre es el motivo de la obra.

Con el objeto de controlar el sobrepeso de los vehculos de carga y pasajeros y regular su circulacin, el MTC seala los pesos y medidas que debern tener dichos vehculos, adems seala la siguiente simbologa:

C- Camin

T- Tractor-camin

S- Semi-remolque

R- Remolque

RB- Remolque Balanceado

B- mnibus

BA- mnibus Articulado

Las letra(s) que viene(n) en primer lugar, designa(n) el tipo de vehculo y el dgito (que viene de inmediato) indica el nmero de ejes; en el caso de combinacin de vehculos la designacin del vehculo motriz precede la designacin del vehculo no motriz.

Calculo del ESAL.

i) CALCULO DEL CBR REPRESENTATIVO:

De acuerdo a los cuadros resumen de los estudios de suelos del presente proyecto:

CALICATAPROGRESIVA (Km)Proctor ModificadoCBRCLASIFICACION

MDS (gr/cm3)OCH (%)100% MDS95% MDSSUCSAASHTO

C-100+0402,1510,3036,8435,00GCA-2-4(0)

C-200+5202,199,0037,2735,41GP-GMA-1-a(0)

C-301+0002,286,8048,5446,11GPA-1-a(0)

C-401+4802,286,7541,7339,65GMA-1-b(0)

C-501+9402,129,3041,0739,01SPA-1-a(0)

C-602+4202,206,2051,8349,24GW-GMA-1-a(0)

C-702+9002,295,8052,0049,40GW-GMA-1-a(0)

C-803+3602,218,3038,4836,56GC-GMA-2-4(0)

C-903+8402,218,0035,2133,45GCA-2-6(0)

C-1004+3202,227,6934,6632,92GMA-1-b(0)

C-1104+8002,238,7529,9228,42GW-GMA-1-a(0)

C-1205+2402,1310,5031,4029,83GCA-2-4(0)

C-1305+740ROCA

C-1406+1802,276,6037,8735,98GP-GMA-1-a(0)

C-1506+6602,256,7531,3029,74GCA-2-4(0)

C-1607+1202,286,5033,7732,08GMA-1-a(0)

C-1707+5602,285,6837,9736,07GP-GMA-1-a(0)

C-1808+0202,306,5047,7845,39GP-GCA-2-4(0)

C-1908+5002,218,0031,1429,58GCA-2-4(0)

C-2008+9002,326,0047,1944,83GP-GMA-1-a(0)

C-2110+400ROCA

C-2210+8602,209,2549,1846,72GMA-1-a(0)

C-2311+3202,0612,1051,2748,71GMA-1-a(0)

C-2411+8002,347,0035,3533,58GMA-4(1)

C-2512+2602,0612,0031,7530,16GP-GMA-1-a(0)

C-2612+7602,178,5035,2033,44SMA-1-b(0)

C-2713+180ROCA

C-2813+640ROCA

C-2914+0602,0511,0045,9143,61GMA-1-b(0)

C-3014+5602,2012,2535,8634,07GP-GMA-1-a(0)

C-3115+0202,0910,7556,8353,99GMA-1-a(0)

C-3215+5002,0511,3054,4051,68GMA-1-b(0)

C-3315+980ROCA

C-3416+460ROCA

C-3516+9202,1110,1056,4353,61GP-GMA-1-a(0)

C-3617+4002,0011,2551,4248,85GMA-1-b(0)

C-3717+8602,229,2535,2133,45GP-GMA-1-a(0)

C-3818+320ROCA

C-3918+7802,0811,0032,8431,20GMA-2-4(0)

C-4019+270ROCA

C-4119+700ROCA

C-4220+200ROCA

j) DISEO DEL PAVIMENTO DE LA PROGRESIVA 0+00 A LA 10+400.

A partir de los cuadros anteriores se puede observar la homogeneidad de la sub rasante, caracterizada por tener valores de regular a buenos de CBR. Considerando lo anterior se ha seleccionado el valor de CBR de diseo de 28.42%.

k) METODO DE LA AASHTO 93El procedimiento de diseo recomendado por The American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), esta basado sobre los resultados de una larga evaluacin del comportamiento de la carretera en Ottawa, Illinois al final de los aos cincuenta y principios de los sesentas (EEUU).

El comit de diseo de la AASHO primero public una gua de diseo intermedia en 1961. Esta fue revisada en 1972 y 1981. En 1984 85, el subcomit de diseo de pavimentos y un grupo de consultores revisaron y extendieron la gua bajo NCHRP proyecto 20-7/24, y emitida la gua entro en vigencia en 1986.

El desarrollo emprico de las ecuaciones obtenidas de la AASHO Road Test, aun vienen siendo usadas como los modelos bsicos en la vigencia de la gua, pero fue modificada y extendieron para que estos sean aplicables a otras regiones de la nacin, se debe considerar que Las ecuaciones originales fueron desarrolladas bajo Las condiciones climticas dadas, un grupo de materiales para el pavimento y la sub rasante donde la localidad tiene una temperatura que da un promedio anual de precipitacin de 34 pulg. (864 mm). El promedio de la profundidad de penetracin de la escarcha es alrededor de 28 pulg. (711 mm). El terreno de la sub rasante tiene una clasificacin de A-6 y A-7-6 que es pobremente drenante, con CBRs que varan de 2 a 4.

l) Variables de Diseo

1.-Periodo de Diseo.- El periodo de diseo se refiere al tiempo que transcurre para la estructura de pavimento antes de que esta necesite rehabilitacin o al tiempo de diseo entre Las operaciones de rehabilitacin, este es equivalente al tiempo transcurrido para uno nuevo, reconstruido o rehabilitado los deterioros en la estructura desde la servisiabilidad inicial hasta esta servisiabilidad Terminal. El diseador debe seleccionar el periodo de diseo dentro del mnimo y mximo permisible limitados, que son establecidos por agencias experimentadas y la de seguros.

La seleccin del periodo de diseo puede ser afectado por muchos factores como la clasificacin funcional del pavimento, el tipo y nivel de mantenimiento dado, los fondos iniciales aprovechables para la construccin inicial, costos de ciclos de vida, y otras consideraciones ingenieriles.

2.- Periodo de Anlisis.- Es el periodo de tiempo que cualquier estrategia de diseo cubre. Esta puede ser idntica a la eleccin del periodo de diseo, sin embargo Las limitaciones de diseo pueden necesitar la consideracin de la construccin de la va o la planeacin de la rehabilitacin para el anlisis del periodo de diseo deseado. En el pasado los pavimentos fueron tpicamente diseados y analizados para periodos de diseo de 20 aos. Esta ahora recomienda que las consideraciones deben ser dadas para periodos largos de diseo debido a que ellos deberan ser acompaados de alternativas para periodos largos de estrategias basadas en los costos de los ciclos de vida. La tabla 01, contiene Las normas generales para la duracin de los periodos de anlisis.

Tabla 01: Lineamientos para Duracin de Periodos de Diseo

Condiciones de la Va

Periodos de Diseo (aos)

Alto Volumen- urbano

30-50

Alto Volumen- Rural

20-50

Bajo Volumen-Pavimentado

15-25

Bajo Volumen- Superficies (Afirmado)

10-20

Fuente: AASHTO despus (1986)

3. - Trafico.- Los procedimientos de diseo son basados en cargas equivalentes 18 kip (80 KN) que corresponde aquella equivalente que se aplicara en un camin ejes simples (ESAL).

4. Confiabilidad (R).- Confiabilidad significa la incorporacin de algunos grados de certeza en el proceso de diseo para asegurar que las diferentes alternativas de diseo duren los periodos de anlisis. El nivel de confiabilidad es usado para disear incrementndose el volumen de trfico, la dificultad del trfico desviado, y la expectativa pblica del incremento de la disponibilidad. La tabla 02, presenta niveles recomendados de confiabilidad para diferentes clasificaciones funcionales de la va.

La aplicacin del concepto de confiabilidad requiere la seleccin de la desviacin estndar que se presenta para una condicin local. Este valor sugerido para la desviacin estndar es de 0.45 puede ser usado para pavimentos flexibles y 0.35 para pavimentos rgidos.

2Tabla 02: Niveles de Confiabilidad para una clasificacin Funcional

Niveles de Confiabilidad

Recomendados

Clasificacin Funcional

Urbano

Rural

Interestatal y Otras vas libres

85 - 99.9 80 - 99.9

Principales Arterias

80 99

75 95

Colectoras

80 95

75 95

Locales

50 80

50 80

50 80 50 80

Nota: Resultados basados en el estudio de la comisin de investigacin para el diseo de pavimentos de la AASHTO

5. Efectos Medioambientales.- La AASHTO designo ecuaciones que fueron basadas en los resultados de pruebas sobre un periodo de dos aos los efectos a largo del trmino sobre la temperatura de humedad en la reduccin de la serviciabilidad no fueron incluidos. Si los problemas de expansin de Las arcillas y la cada de escarcha son significativos en una regin dada y no han sido apropiadamente corregidos la perdida de serviciabilidad sobre el periodo de anlisis debera ser estimado u aadido a aquel debido a la acumulacin de cargas de trfico, la prdida medioambiental es la suma de ambos la expansin y la cada de escarcha. El baco puede ser usado para determinar la prdida de servisiabilidad en cualquier periodo de tiempo, por ejemplo una prdida de 0.73 al final de 13 aos. Por supuesto si solo la hinchazn y la escarcha han sido consideradas, en el grafico solo ser una curva. La forma de estas curvas indica que la perdida de serviciabilidad debido a los incrementos medioambientales tiene una relacin de decrecimiento. Esto podra favorecer el uso de etapas de construccin debido a que la mayor prdida ocurrira durante la primera etapas podra ser corregido con pequeas prdidas en Las siguientes etapas.

La prdida de la serviciabilidad debido a la expansin de la estructura del pavimento depende una relacin constante de humedad, la elevacin vertical y

La probabilidad de humedad, debido a la cada de escarcha; dependen de la relacin de precipitacin de escarcha, la prdida del mximo potencial de serviciabilidad y la probabilidad de precipitacin de escarcha.

6. - Serviciabilidad.-El ndice de serviciabilidad inicial y final debera ser analizados para computar los cambios en la serviciabilidad, (PSI, ser usada en las ecuaciones de diseo.

El ndice de serviciabilidad inicial, es una funcin del tipo de pavimento y la calidad de construccin. Los valores tpicos que adopt La AASHO Road Test fueron de 4.2 para pavimentos flexibles y 4.5 para pavimentos rgidos. El ndice de serviciabilidad final indica, que es el ndice ms bajo que podra ser tolerado antes de una rehabilitacin, o recapamiento, y volvindose necesaria la reconstruccin. Un ndice de 2.5 o mayor es sugerido para el diseo de grandes autopistas, 2.0 para autopistas con un bajo trfico. Para autopistas relativamente secundarias donde el desembolso inicial es menos, es sugerida que estas sean realizadas por la reduccin del periodo de diseo o el volumen total de trfico, ms bien se debe dar por el diseo de un ndice de serviciabilidad terminal menor que 2.0.

ndice de Serviciabilidad Presente (Present Serviceability Index -PSI).- El desarrollo del concepto de serviciabilidad de un pavimento fue desarrollado durante la AASHO Road Test (1960).

La inclusin de la serviciabilidad como un factor de diseo de pavimentos fue un notable avance de la AASHO para los mtodos de diseo

7. -Diseo de Las Ecuaciones.- Las ecuaciones originales fueron basadas puramente en los resultados de la AASHO Road Test, pero fueron modificadas posteriormente por teora y experiencia teniendo cuidado con la subrasante y las condiciones climticas y otras que fueron encontradas en la evaluacin de la carretera.Ecuacin modificada de la original:

Donde a1,a2 y a3, son los coeficientes de :la superficie , base y sub base respectivamente; y D1, D2,D3, son los espesores de la superficie, base y sub base respectivamente.m2 = es el coeficiente de drenaje del curso de la base.

m3 = es el coeficiente de drenaje del curso de la sub. base.

Que se desprende de la siguiente ecuacin:

Pt = Es el ndice final de serviciabilidad

Wt18 =Es nmero de 18-kip ( 80 KN)de la aplicacin de carga en un eje simple, a tiempo t y p, es el ndice de serviciabilidad final.

MR =Es el valor efectivo del mdulo de resilencia de la base de la estructura de la carretera (sub. rasante)

Wt = Aplicacin de una carga en un eje al final de un tiempo t.

Pt = Serviciabilidad al final del tiempo t

SN = Nmero estructural del pavimento, el cual fue computado por:

La ecuacin (2), es el desarrollo de la ecuacin que da el nmero permisible de aplicaciones de una carga equivalente de 18 kip (80 KN) Wt18 que causa la reduccin de PSI a pt, si el nmero de aplicaciones prevista W18, es igual a Wt18, la confiabilidad del diseo es solamente el 50% debido a que todas las variables en la ecuacin (2) estn basadas en valores bajos. Para lograr un alto nivel de confiabilidad, W18 debera ser ms pequeo que Wt18, para una desviacin normal ZR como se muestra en la Grfico 01:

Grfico 01

Donde ZR, es la desviacin normal para una confiabilidad R dada, y S0 es la desviacin estndar. ZR puede ser determinado de la tabla 03.

3Tabla 03: Desviacin Estndar normal para varios Niveles de Confiabilidad

ConfiabilidadDesviacin Normal

Confiabilidad desviacin normal

%

(ZR)

%

(ZR)

50

0.000

93

-1.476

60

-0.253

94

-1.555

70

-0.524

95

-1.645

75

-0.674

96

-1.751

80

-0.841

97

-1.881

85

-1.037

98

-2.054

90

-1.282

99

-2.327

91

-1.340

99.9

-3.090

92

-1.405

99.99

-3.750

Combinando las ecuaciones (2) y (3), y reemplazando (4.2-pt) por (PSI nos da la siguiente ecuacin:

La ecuacin (4) es la ecuacin final para el diseo de pavimentos flexibles. La figura 5.02.02.a, es un monograma para resolver la ecuacin (4).

Figura 02

8. Determinacin del Mdulo de Resilencia Efectivo para el terreno de Fundacin.- El mdulo de Resilencia efectivo para el terreno de fundacin de la carretera es un equivalente al mdulo que resultara en un dao similar si el valor de un mdulo estacional fuera actualmente usado. La ecuacin para evaluar el dao relativo en un pavimento flexible ut y el mtodo para determinar MR son discutidos a continuacin: figura 03.

Figura 03

La AASHTO diseo una gua que contiene este coeficiente y define al dao relativo como:9. -Numero Estructural.- El Dimensionamiento estructural esta en funcin de los espesores de las capas, los coeficientes de capa, y de los coeficientes de drenaje, que pueden ser calculados de la ecuacin (1). Coeficiente de Capa.- El coeficiente de capa a, es una medida relativa a la capacidad de una unidad de un material de un espesor dado, como un componente del pavimento. Existen muchos mtodos de determinar el coeficiente de capa, pero se recomienda que sta este en funcin del modulo de Resilencia, el cual es una propiedad fundamental del material. Todos los materiales deberan ser analizados usando el ensayo de mdulo de Resilencia (AASHTO T274). Siguiendo la gua de diseo de la AASHTO, la notacin MR MR1, MR2, y MR3; son aplicables a la carpeta asfltica, base y sub base.

Superficie de Concreto Asfltico.- El coeficiente a1 de la capa, para una densidad graduada de HMA: High Mixture Asphalt ( Mezcla de Asfalto en Caliente), usada en la AASHO Road Test es de 0.44, el cual corresponde a un modulo de Resilencia de 450,000 psi (3.1 Gpa)

Bases no tratadas ni estabilizadas.- La siguiente ecuacin puede ser usada para estimar a2para cursos de bases no tratadas, MR2 es el mdulo de resilencia:

El coeficiente de capa a2 para una base granular no tratada depende del estado de los esfuerzos (, y se puede representar por:

Los valores tpicos de K1 para materiales de base fluctan de 3000 a 8000 y los de K2 fluctan de 0.5 a 0.7. Los valores de K1 y K2, para cada material especfico deberan ser determinados usando AASHTO mtodo T274, en ausencia de esta informacin, los que se muestran en la tabla 04:

4Tabla 04: Valores 4Tabla 04: Valores Tpicos de K1 y K2 para materiales de base no tratadas

Condicin de Hmeda K1 K2

Seco

6000 10000 0.5 0.7

Hmedo4000 6000 0.5 0.7

Mojado

2000 1000 0.5 0.7

Fuente: AASHTO despus de (1986)

El mdulo de resilencia los de base no solo est en funcin de K1 y K2 tambin en funcin de (. Valores para los estados de esfuerzo dentro de los cursos de la base varan con el mdulo de resilencia de la cama de la carretera y los espesores de la capa superficial. Tpicos valores de ( son mostrados en la tabla 4 donde: dados K1, K2, ( y MR2 puede ser determinado de la ecuacin (6).

5Tabla 05: Valores Tpicos de los Estados de Esfuerzo (

para cursos de base

Mdulo de resilencia de

la base del terreno(psi)

Espesor del concreto

Asfltico (pulg.)3000

5000

15000

Menos que 2

20

25

30

2 4

10

15

20

4 6

5

10

15

Mayor a 6

5

5

5

Fuente: AASHTO despus de (1986) Notar que los valores de ( estn en psi.

Sub bases Granulares.- El coeficiente de capa a3, para sub bases granulares en la AASHO Road Test es 0.1, el cual corresponde a un modelo de resilencia de 15000 psi (104 Mpa), similar a los cursos de bases granulares, los valores de K1 y K2 para sub bses granulares puede ser determinado del ensayo de mdulo de resilencia (AASHTO T274) o calculado de la tabla 05. Los valores de K1, K2, ( y MR3 para la sub base en la evaluacin de la AASHO se muestran en la tabla 06.

6Tabla 06: Valores Tpicos de K1 y K2 para materiales de Sub

Bases Granulares

Condicin de Humedad K1

K2

Seco

6000 8000

0.4 0.6

Hmedo

4000 6000

0.4 0.6

Mojado 1500 4000

0.4 0.6

Fuente: AASHTO despus de (1986)

7Tabla 07: Valores de Mdulos de Resilencia para Materiales de Sub base de la Prueba para carreteras AASHO

Estados de esfuerzos ( (psi)

Condicin de Humedad K1K2 5 7.5 10

Hmedo

54000.614.183 18.09021.497

Mojado

46000.612.082 15.41018.312

Nota: E l mdulo de resilencia est en psi, 1psi=6.9 Kpa

Coeficiente de Drenaje.- Dependiendo de la calidad de drenaje y de la disponibilidad de humedad, los

coeficientes de drenaje m2 y m3 deberan ser aplicados a bases y sub bases granulares para

modificar los coeficientes de las capas, como se muestra en la ecuacin (1). Par la Prueba de Caminos en la

ASSHTO, todos estos coeficientes de drenaje son iguales a 1.

La tabla 08 muestra los coeficientes de drenaje recomendados para materiales de bases y sub base no tratadas en pavimentos flexibles. La calidad del drenaje esta medida por la duracin del tiempo que es necesaria para que el agua sea eliminada a travs de las bases y sub bases lo cual depende principalmente de su permeabilidad. El porcentaje de tiempo durante el cual el pavimento est expuesto a niveles de humedad cercanos a la saturacin depende del promedio anual de precipitacin y de las condiciones de drenaje.

8Tabla 08: Coeficientes de Drenaje recomendados para Bases y Sub Bases no tratadas en Pavimentos Flexibles

Porcentaje de Tiempo que la estructura del Pavimento est expuesta a niveles de Humedad

Calidad de Drenaje cercanos a la SaturacinClasificacinAgua Drenada Menos que

Ms que

dentro de 1%

1.5%

5-25%

25%

Excelente2 horas

1.40-1.351.35-1.301.30-1.201.20

Bueno

1 da

1.35-1.251.25-1.151.15-1.001.00

Regular

1 semana

1.25-1.151.15-1.051.00-0.800.80

Pobre

1 mes

1.15-1.051.05-0.800.80-0.600.60

Muy pobreNunca drena1.05-0.950.95-0.750.75-0.400.40

Fuente: AASHTO despus de (1986)

10. -Seleccin de los espesores de las capas.- Una vez diseado el Dimensionamiento estructural el valor de SN para una inicial estructura del pavimento es determinada, es necesario escoger un grupo de espesores de tal manera que SN tambin sea computado por la ecuacin (1)

Notar que la ecuacin (19) no tiene una nica solucin, muchas combinaciones de espesores de capa pueden ser aceptables, as como los costos efectivos de construccin y mantenimiento deben ser considerados, para evitar hacer un diseo imprctico. Desde un punto de vista del costo efectivo, s la relacin de los costos de una mezcla de asfalto en caliente y bases granulares es menor que la correspondiente relacin de los coeficientes de las capas, tiempos de los coeficientes de drenaje, entonces el diseo ptimo econmicamente es usar un mnimo espesor de base para incrementar los espesores de la superficie de asfalto.

a) Espesores Mnimos.- Es generalmente imprctico y antieconmico usar capas de materiales que sean menores que algunos espesores mnimos, adems las consideraciones de trfico pueden establecer el uso de ciertos espesores mnimos para la estabilidad de la va, la tabla 8, muestra los espesores mnimos de la superficie de asfalto y de los agregados de las bases, debido a que muchas de estos espesores dependen un poco de las condiciones prcticas de cada lugar, los cuales pueden ser cambiados si es necesario.9Tabla 09: Espesores Mnimos para superficies de Asfalto y Bases

Trfico (ESAL) Concreto Asfltico Base

Menos que 50000

1.00

4

50001 150000

2.00

4

150001 500000

2.50

6

500001 2000000

3.00

6

2000001 7000000

3.50

6

Ms de 7000001

4.00

6

Fuente: AASHTO despus de (1986)

Nota: El mnimo espesor esta en pulgadas = 1 pulgada = 2.54 cm.

b) Procedimiento General.- El procedimiento para el diseo de espesores del pavimento se empieza de la parte superior, como se muestra en el grfico 02 y se describe a continuacin:

Grfico N 02

Seleccin de Espesores1. Usando MR2, determinar de la figura 5.02.02-a, el valor estructural SN1, que se requiere para proteger la base y hallar el espesor de la capa1.

2. Usando Mr3 la figura 5.02.02-a, valor estructural SN1, que se requiere para proteger la sub base y hallar el espesor de la capa 2.

3. Basado en el mdulo de resilencia de la base de la estructura de la carretera (MR), de la figura 5.02.02-a determinamos el valor SN3, requerido y se determina el espesor de la capa 3 mediante.

Estructura final de la estructura del pavimento para el tramo sub tramo 1, considerando pavimento flexible (HMA: asfalto de mezcla en caliente).ALTERNATIVA 01.

ALTERNATIVA 02.

3.8.2 PAVIMENTO FLEXIBLE CON TRATAMIENTO SUPERFICIAL TIPO BICAPA DE LA PROGRESIVA 10+000 A LA PROGRESIVA 20+363.1. Introduccin

Cuando la va a pavimentar presenta bajos niveles de trnsito, en lugar de la colocacin de una carpeta asfltica de HMA (concreto asfltico: asfalto de mezcla en caliente), es factible la colocacin de un tratamiento superficial.

En cumplimiento de este ltimo principio, empleamos un mtodo de diseo ms adecuado para el presente caso; en el cual se ofrecen recomendaciones en relacin con el diseo de pavimentos para vas, a partir de informacin bsica que resulte accesible a las frecuentemente reducidas posibilidades de los entes viales de los organismos territoriales.

2. Trnsito

Desde el punto de vista del diseo del pavimento slo tienen inters los vehculos pesados (buses, camiones) considerando como tales aquellos cuyo peso excede 5 toneladas. Este tipo de vehculos coincide sensiblemente con los de 6 o ms ruedas. El resto de los vehculos que puedan circular con un peso inferior (motocicletas, automviles, camionetas, tractores sin carga) provocan un efecto mnimo sobre el pavimento, por lo que se tienen en cuenta en su clculo. Para el presente caso el resumen de trnsito para la carretera Santo Domingo - Laberinto es el siguiente:

3. Perodo inicial de proyecto del pavimento

Se puede definir como tal, el lapso transcurrido desde que se entrega al servicio la estructura, hasta que los deterioros producidos por el trnsito y los agentes ambientales normales hacen que la va pierda su funcionalidad. Conviene recordar que a la luz del conocimiento actual, el diseo de un pavimento constituye un complejo problema fsico-estructural donde se interrelacionan variables tan diversas como los suelos de soporte, los materiales de construccin, las cargas del trnsito, la geometra de las calzadas, las variables ambientales, la calidad de la construccin y el mantenimiento, etc. El catlogo empleado de diseo incluye un perodo inicial de 10 aos para todas las estructuras incluidos en l. El ingeniero encargado del mantenimiento, el planificador y el administrador debern analizar, con el transcurso del tiempo y a la luz de la evolucin del trnsito y del comportamiento del pavimento, as como del desarrollo tecnolgico, diferentes estrategias de refuerzo para prolongar la vida til de las calzadas y preservar el patrimonio vial bajo su custodia.

4. Categoras de trnsito

Los mtodos usuales para el diseo de pavimentos asflticos para vas de trnsito medio y alto, consideran esta variable en trminos de repeticiones de ejes patrones de diseo, generalmente ejes sencillos de 80 kN, cuya valoracin con cierto grado de confiabilidad exige un conocimiento ms o menos preciso de la magnitud de las cargas pesadas circulantes, a efectos de establecer su respectiva equivalencia con el eje patrn de diseo. Dicho conocimiento implica un revelamiento in situ de las cargas que, sin duda, resulta de difcil si no de imposible implementacin en vas de muy bajo trnsito, cuyo estilo exige una valoracin del trnsito pesado de ms sencilla consideracin.

A tal efecto, en el presente manual se clasifica el trnsito de diseo en 3 niveles, en funcin del trnsito promedio diario de vehculos pesados previstos durante el ao inicial de servicio del pavimento a saber:Clases de trnsito de diseo

Clase de trnsitoNmero diario de vehculos pesados al ao inicial de servicio en el carril de diseo

T1

T2

T31 - 10

11 - 25

26 - 50

El empleo de esta tabla merece una consideracin previa. La mayora de los mtodos de dimensionamiento de pavimentos asflticos solo tienen en cuenta el transito que circula por un carril, llamado carril de diseo y el presente mtodo no es la excepcin. Sin embargo es preciso considerar las peculiaridades de las vas por la cuales se va a utilizar. Por ello si la calzada va a tener menos de 5 metros de ancho, se deber considera en el clculo todo el transito esperado en los dos sentidos, pues en el momento en que se crucen los vehculos circularan centrados y tendern a producir una sola zona de canalizacin. Si la calzada va a tener 6 metros o ms se considerara como trnsito de diseo la mitad del total, y si el ancho es igual o mayor de 5 metros y menos r de 6 metros, se tomar el 75 % del total.

Trnsito por adoptar para el diseo segn el ancho de calzada

Ancho de la calzadaTrnsito de diseo

Menor de 5m

Igual o mayor de 5m y menor de 6m.

Igual o mayor de 6mTotal en dos sentidos

3 / 4 del total en dos sentidos

1 / 2 del total en los dos sentidos

Para nuestro caso el ancho de la calzada es de menor de 5 m.

Determinacin de la clase de trnsito en funcin del tipo de va.

Clase de trnsitoTipo de va

T1

T2

T3Va que sirve ncleos de no ms de 500 habitantes.

Va que sirve ncleos de hasta 2000 habitantes.

Va que sirve ncleos de hasta de 10000 habitantes

5. CLASIFICACIN DE LA SUB RASANTE

Clasificacin de suelos de subrasante.

Clasificacin de subrasanteCBR en %

S1

S2

S3

S4

S5

2

3 5

6 - 10

11 - 20

> 20

TSD: Tratamiento superficial doble (bicapa).

6. DETERMIANCION DE ESPESORES.

Considerando que para nuestro proyecto tenemos: T3 y S3, la estructura de diseo se puede aproximar a:

TSD: e = 25mm

BASE: e2 = 20 cm

SUB BASE: e3 = 25.0 cm

Estructura final de la estructura del pavimento para el tramo sub tramo 2, considerando Tratamiento Superficial Bicapa:

7. Tratamiento Superficial Doble BICAPA

Consiste en dos aplicaciones de asfalto alternadas con aplicaciones de agregados ptreos colocadas sobre una capa granular imprimada. El agregado ptreo de cada aplicacin debe ser granulomtricamente lo ms uniforme posible y el tamao mximo de cada aplicacin sucesiva debe estar en proporcin 2:1, respectivamente, normalmente 20 y 10 mm. El agregado de tamao mayor (3/8) debe colocarse en la capa inferior (el arido de en la parte superior). El espesor del tratamiento superficial es aproximadamente igual al tamao mximo nominal de la primera aplicacin.

INCLUDEPICTURE "http://www.vialidad.cl/proyectos_emblematicos/caminos_basicos/caminos_basicos_2006/flecha.gif" \* MERGEFORMATINET 25 mm

8. Especificaciones del material a emplear en el tratamiento superficial.

El material de la cantera Santa Rosa de laberinto, se debe seleccionar hasta cumplir con la especificacin VII-A, de capa superficial de a 1 de espesor, en la tabla adjunta No. 1. Pudiendo emplearse emulsin asfltica o material asfltico rebajado (RC) como ligante asfltico. 3.8 DISEO DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO

Carpeta Asfltica

Base

Suelo de Fundacin

Capa Sub Rasante

Sello

Sub Base

EMBED Equation.COEE2

ZR S0

log W18

log Wt18

P

ROBAB

I

L

I

D

A

D

EMBED Equation.COEE2

EMBED Equation.COEE2

EMBED Equation.COEE2

EMBED Equation.COEE2

EMBED Equation.COEE2

D1

D2

D3

E1 a1

E2 a2 m2

E3 a3 m3

(1)

SN1

(2)

SN2

PAGE 3.8 DISEO DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO CONSULTOR: CONSORCIO VIAL TRES CRUCES

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