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Dispav-5 Versión 3.0: Actualización del sistema para el diseño estructural de pavimentos asfálticos,

incluyendo carreteras de altas especificaciones

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SerieINVESTIGACIÓN YDESARROLLO Publicación arbitrada

ISBN: 978-607-02-6290-6

SANTIAGO CORRO CABALLERO†

GABRIEL CASTILLO HERNÁNDEZ

ALEXANDRA OSSA LÓPEZ

JESÚS A. HERNÁNDEZ NOGUERA

DAVID A. MANDUJANO MONTES

FABIÁN HERNÁNDEZ RODRÍGUEZ

SERGIO ULISES ARIZAGA GONZÁLEZ

Las Series del Instituto de Ingeniería describen los resultados de algunas de las investigaciones más relevantes de esta institución. Con frecuencia son trabajos in extenso de artículos que se publican en revistas especializadas, memorias de congresos, etc.

Cada número de estas Series se edita con la aprobación técnica del Comité Editorial del Instituto, basada en la evaluación de árbitros competentes en el tema, adscritos a instituciones del país y/o el extranjero.

Actualmente hay tres diferentes Series del Instituto de Ingeniería:

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SID 686ENERO 2014

DISPAV-5-versión 3.0 actualización del sistema para

el diseño estructural de pavimentos asfálticos,

incluyendo carreteras de altas especificaciones

SANTIAGO CORRO CABALLERO†*

GABRIEL CASTILLO HERNÁNDEZ**

ALEXANDRA OSSA LÓPEZ* JESÚS A. HERNÁNDEZ NOGUERA*

DAVID A. MANDUJANO MONTES***

FABIÁN HERNÁNDEZ RODRÍGUEZ***

SERGIO ULISES ARIZAGA GONZÁLEZ***

Investigador, Instituto de Ingeniería*

Técnico Académico, Instituto de Ingeniería**

Becario, Instituto de Ingeniería***

ÍNDICE

iii

ÍNDICE iii

RESUMEN v

ABSTRACT vi

1 INTRODUCCIÓN 1

1.1 Ventajas 2

2 DISPAV-5 VERSIÓN 3.0 3

2.1 Requerimientos técnicos y ejecución del sistema 4

2.2 Problemas comúnmente encontrados 5

2.2.1 No se ha instalado la máquina virtual Java VM 5

2.2.2 Asociación incorrecta de la extensión .jar 7

2.3 Soporte técnico 8

3 EJEMPLOS RESUELTOS 9

3.1 Navegación básica 10

3.2 Ejemplo 1 11

3.2.1 Tipo de diseño 12

3.2.2 Tránsito de proyecto 12

3.2.3 Datos del tránsito y Tipo de camino 13

3.2.4 Composición del tránsito 14

3.2.5 Carga de los vehículos comerciales 15

3.2.6 Propiedades de los materiales disponibles para el proyecto y valor

relativo de soporte de los materiales no aglutinados 19

3.2.7 Módulos de rigidez de los materiales 23

3.2.8 Relación de Poisson 25

3.2.9 Nivel de confianza 25

3.2.10 Diseño por deformación 26

3.2.11 Diseño por fatiga en las capas asfálticas 27

3.2.12 Solución 1 28

3.2.13 Solución 2. Alternativa de solución empleando base asfáltica 31

3.2.13.1 Propiedades de la base asfáltica 31

3.2.13.2 Revisión del número de capas 32

3.2.13.3 Ajuste de espesores 33

DISPAV-5-VERSIÓN 3.0 ACTUALIZACIÓN DEL SISTEMA PARA EL DISEÑO…

iv

3.3 Ejemplo 2 36

3.3.1 Tipo de procedimiento 36



3.3.4 Tres datos del tránsito y Tipo de camino 37


3.3.6 Propiedades de los materiales disponibles para el proyecto 39

3.3.7 Valor relativo de soporte de los materiales no aglutinados 39






3.4 Ejemplo 3 45

3.4.1 Tipo de procedimiento 45

3.4.2 Tipo de camino 46

3.4.3 Tipo de estructura 47



3.4.6 Resultado de la revisión 49

3.5 Ejemplo 4 50



3.5.3 Datos del tránsito y Tipo de camino 52


3.5.5 Carga de los vehículos comerciales 53

3.5.6 Propiedades de los materiales disponibles para el proyecto y VRS 56






4 REFERENCIAS 63

RESUMEN

v

RESUMEN

El programa Dispav-5 versión 3.0 corresponde a una modernización en la interfaz de

captura de datos y presentación de resultados del sistema de diseño de pavimentos de

caminos normales y de altas especificaciones: Dispav-5 versión 2.0. Este manual

presenta de forma detallada los pasos que debe llevar a cabo el usuario para la instalación

y ejecución del programa. La nueva versión del Dispav-5, incluye una actualización de

pesos de vehículos de acuerdo a la normatividad de pesos y dimensiones vigentes para la

República Mexicana (NOM-012-SCT-2008).

Palabras Clave: Dispav-5, método de diseño de pavimentos.


vi

ABSTRACT

The version 3.0 of the Dispav-5 program, presents a new data capture and presentation

results interface of the pavement design method for highways: Dispav-5 version 2.0.This

document outlines the steps to install and run the program. The new version of Dispav-5,

includes a vehicle weight updating, according to the official Mexican standard NOM-

012-SCT-2008 on the for weight and dimensions of circulating vehicles.

Key words: Dispav-5, pavement design method.

1. INTRODUCCIÓN

1

1. INTRODUCCIÓN

En la segunda mitad del 2010, Santiago Corro, como parte de su trabajo relativo a su año

sabático, propuso la modernización del sistema de diseño de pavimentos de altas

especificaciones: Dispav-5 versión 2.0[1]

; para ello, invitó a Gabriel Castillo como

experto en el desarrollo de sistemas1.

El Dispav-5 es un programa interactivo que utiliza conceptos teórico-empíricos para

diseñar secciones estructurales de pavimentos flexibles de caminos normales y de

grandes especificaciones. Como variables de entrada, el programa utiliza la información

de tránsito del proyecto y las características de los materiales de cada una de las capas

que conforman la estructura. Una vez concluida la entrada de información, el programa

calcula los espesores requeridos para evitar la falla por deformación de las capas no

estabilizadas con asfalto y por fatiga de las capas asfálticas. Adicionalmente, dicho

programa permite revisar el desempeño por fatiga y deformación de secciones

estructurales de pavimentos flexibles a partir de información de tránsito, geometría y

características de materiales.

El enfoque para el desarrollo del Dispav-5 versión 3.0 derivó de la migración del código

original, escrito en QBasic (compilador ampliamente empleado en el antiguo sistema

operativo MS-DOS) a un ambiente JAVA. El objetivo fundamental de la migración fue

1Los informes del Instituto de Ingeniería mencionados en este documento pueden ser descargados gratuitamente de la página oficial http://www.iingen.unam.mx

http://www.iingen.unam.mx/


2

la ejecución del programa con independencia del sistema operativo (Windows, Apple,

Linux, etc).

El equipo de desarrollo se enfocó a migrar el sistema, manteniendo siempre el modelo

plasmado en el Dispav-5 versión 2.0, pero modernizando la interfaz de captura y

presentación de resultados. La primera versión de este sistema se tuvo a principios de

2012, y se establecieron pruebas de funcionamiento y validación de resultados.

Lamentablemente, Santiago Corro falleció el 5 de mayo de 2012, antes de terminar la

revisión del sistema.

Con la finalidad de concluir el sistema y poder ofrecerlo públicamente, el trabajo

continuó con la incorporación de Alexandra Ossa y de Jesús Alfredo Hernández,

especialistas en pavimentos. Bajo su dirección se terminó la revisión. Asimismo, fue

incorporado y adecuado el sistema para considerar la actualización de pesos, según la

NOM-012-SCT-2008[2]

(que el Dispav-5 versión 2.0 no contemplaba).

1.1 Ventajas

La principal ventaja del Dispav-5 versión 3.0 es que este programa ofrece una interfaz

amigable y cómoda de ejecutar. En esta versión, el usuario puede navegar de manera

fácil y rápida a través de todas las pantallas, ya sea por medio del teclado o con el ratón

(mouse). Asimismo, la posibilidad de ir hacia adelante y atrás en el programa, permite la

modificación de valores específicos conservando todos los demás intactos, sin necesidad

de reescribirlos, ni de ejecutar el programa nuevamente.

Los campos cuentan con validaciones para que siempre contengan los valores correctos.

Por ejemplo: si en un campo se esperan números reales y se introducen caracteres que no

sean números, entonces se borrarán automáticamente dejando el último valor válido.

2. DISPAV-5-VERSIÓN 3.0

3


En este apartado se presentan los requerimientos técnicos para la ejecución del sistema.

También se comentan algunos problemas comunes que pueden impedir o dificultar su

ejecución.


4

2.1 Requerimientos técnicos y ejecución del sistema

El Dispav-5 Versión 3.0 es un programa escrito en Java, por lo que para su ejecución

debe tener instalada la máquina virtual[5]

, correspondiente al sistema operativo de la

computadora donde se desea ejecutar el sistema. Es posible que se tenga ya instalada la

Java VM (máquina virtual); si no fuese así, puede descargarse de internet[6]

. Una vez

instalado Java VM, la ejecución del Dispav-5 versión 3.0 es directa:

1. Abra la carpeta donde guardó el archivo "Dispav2012.jar" (figura 2.1). Observe el

icono asociado al archivo y la identificación de que dicho archivo es un archivo

ejecutable (Executable Jar File), lo que indica que está correctamente instalada la

máquina virtual y la extensión .jar está asociada a Java VM.

Fig. 2.1 Ejemplo de directorio donde está almacenado Dispav.jar


5

2. De un doble click al archivo Dispav 2012, con lo que se comenzará a ejecutar el

programa (figura 2.2).

Fig. 2.2 Ventana principal de Dispav-5 versión 3.0

2.2 Problemas comúnmente encontrados

Los problemas más comunes que impiden la ejecución del sistema son:

2.2.1 No se ha instalado la máquina virtual Java VM.

Este problema puede ser fácilmente identificado debido a que al abrir el explorador en el

directorio donde se tiene el programa (figura 2.3), el archivo no posee el icono de Java.


6

Fig. 2.3 Archivo tipo ".jar" no asociado a la máquina virtual Java VM.

Al tratar de ejecutar el programa se obtiene una indicación de que no se puede abrir el

archivo. Por ejemplo, la figura 2.4 muestra la ventana en WindowsXP.

Fig. 2.4 Error generado al tratar de ejecutar el Dispav-5 sin que esté asociado a la máquina virtual


7

Para resolver este problema, se debe instalar Java VM, descargándolo gratuitamente de la

página oficial[6]

.

2.2.2 Asociación incorrecta de la extensión .jar

Algunos programas de compresión de archivos identifican la extensión .jar como un

identificador de archivo empacado (similar a la extensión .zip o .rar). Es probable que

durante la instalación de la utilería de descompresión se haya solicitado la asociación de

este tipo de archivos con la aplicación de descompresión. En el caso de instalar WinRar

(http://www.winrar.es/) la ventana mostrada en la figura 2.5 permite habilitar o

deshabitar dicha asociación.

Fig. 2.5 Ejemplo de asociación incorrecta de un .jar como un archivo empacado

El problema se manifiesta de la siguiente manera: Primero, se tiene instalado el Java

VM; al tratar de ejecutar el programa se identifica el archivo como un archivo empacado,

y se abre el desempacador en lugar del programa. La figura 2.6 muestra la pantalla que

abre el programa WinRar.

http://www.winrar.es/


8

Fig. 2.6 Archivo .jar abierto como si fuera un archivo empacado.

La solución a este problema es reasociar la extensión a Java VM. Existen varias formas

de hacerlo. La más simple es ejecutar un pequeño programa llamado jarfix[7]

.

2.3 Soporte técnico

Aunque no existe una unidad específica para dar soporte a los usuarios del sistema; en la

medida de lo posible, se ofrece soporte en problemas para la ejecución del programa.

Para ello puede enviar un correo electrónico a: Gabriel Castillo

([email protected]), indicándole el tipo de situación, así como toda la información

que considere necesaria para que sea resuelto el problema.

En el siguiente capítulo se presentan los ejemplos que fueron resueltos en el informe CI-

8[1]

con el Dispav-5 versión 2.0, solucionados ahora con el Dispav-5 versión 3.

mailto:[email protected]

3. EJEMPLOS RESUELTOS

9


A continuación se muestra la solución de los ejemplos planteados en el Informe CI-8[1]

resueltos ahora con el Dispav-5 Versión 3.0. Son presentados tres ejemplos de aplicación

del método de diseño, ya expuestos en el CI-8. El primero es el diseño del pavimento de

un camino con tránsito pesado; el segundo es el diseño de un camino con tránsito bajo; el

tercero es la revisión de la vida de un pavimento ya existente. Asimismo, se presenta un

cuarto ejemplo (no contenido en el CI-8), donde se diseñará un pavimento similar al del

Ejemplo 1, pero con los pesos de la Norma NOM-012-SCT-2008.


10

3.1 Navegación básica

Para navegar en el sistema y elegir lo que se hará, es posible utilizar las teclas de flechas

y la tecla enter. También se debe utilizar el ratón, posicionado sobre los botones

mediante y mediante un click. Cabe decir que el sistema está diseñado para que el usuario

navegue hacia adelante o hacia atrás de éste, según sus necesidades de trabajo. Para ello,

en todas las pantallas se proporcionan tres botones como lo muestra la figura 3.1:

Botón Anterior: regresa el sistema a la pantalla anterior a la actualmente

presentada.

Botón Siguiente: avanza el sistema a la siguiente pantalla.

Botón Ayuda: Proporciona información sobre los datos solicitados en la pantalla

actual.

Botón Salir: Permite al usuario terminar el programa en cualquier momento del

proceso de diseño.

Fig. 3.1 Botones de navegación e identificador de ventana


11

Aunado a esto, todas las ventanas tienen un identificador único que se muestra en el

extremo inferior al centro de la pantalla. En la figura 3.1 la ventana se identifica como

(Ventana D2). Este identificador es importante referirlo en caso de reportar errores del

sistema.

3.2 Ejemplo 1

Se quiere obtener el diseño del pavimento para un camino importante, con un volumen

de tránsito alto. Se tienen las características de resistencia de los materiales considerados

en el proyecto: VRSz de suelos y módulo de rigidez de la capa asfáltica. También, se

cuenta con los datos del tránsito diario promedio anual en el carril de proyecto, así como

la composición de dicho tránsito. La tasa de crecimiento anual del tránsito se estima en

cuatro por ciento y el periodo de proyecto es de diez años.

Fig. 3.2 Ventana principal Dispav-5 versión 3.0

En este caso se va a obtener el diseño de espesores a partir de las características del

tránsito y de los materiales disponibles; se ejecuta el programa y en la ventana principal

(figura 3.2) se elige la opción Dispav-5.


12

3.2.1 Tipo de diseño

Se debe elegir el tipo de camino según la importancia e intensidad del tránsito que vaya a

darse durante la vida del proyecto.

Como el camino es importante, con un tránsito de vehículos de flujo considerable, se

considera que lo adecuado es aplicar el diseño de altas especificaciones de manera que se

mantenga un buen nivel de servicio en todo el periodo de proyecto (figura 3.3). Para

seleccionar, se puede hacer con un click del ratón, o se puede cambiar la selección

mediante las flechas del teclado o la tecla de tabulador. Para ir a la siguiente ventana se

presiona enter o se selecciona Siguiente.

Fig. 3.3 Ventana de elección de camino según las deformaciones. Dispav-5 versión 3.0

3.2.2 Tránsito de proyecto

El programa permite introducir directamente el tránsito de proyecto, en ejes estándar de

8.2 toneladas métricas, en caso de ser conocido. También se puede calcular el tránsito de

proyecto a partir de los datos del tránsito promedio diario anual, en el carril de proyecto,

y de su composición por tipo de vehículo. En este ejemplo se calcula el tránsito de


13

proyecto a partir de la composición del tránsito mezclado, por lo que se elige la segunda

opción (figura 3.4).

3.2.3 Datos del tránsito y Tipo de camino

Se requiere del tránsito diario promedio anual en el carril de proyecto considerando el

coeficiente direccional y la distribución por carriles. Conviene subrayar que la tasa de

crecimiento anual debe estimarse mediante un análisis estadístico. En este caso fueron

empleados los resultados obtenidos en muestras tomadas en la red Nacional del Instituto

Mexicano del Transporte. También se requiere el periodo de diseño del pavimento, en

años.

Fig. 3.4 Ventana de selección del tránsito del proyecto. Dispav-5 versión 3.0

Para efecto de las cargas máximas legales en los vehículos comerciales, en la siguiente

carátula de la ventana se consideran especificaciones de un camino de tipo A, según la

clasificación SCT de la Norma de 1997.


14

También tiene la posibilidad de actualizar los pesos, según la nueva norma de 2008, o

seguir la de 1997. Sin embargo, conviene comentar que en la norma de 1997 los caminos

tipo A y B, tienen los mismos pesos, mientras que en la norma de 2008 son distintos

entre sí.

Los datos introducidos para este ejemplo se muestran en la figura 3.5. Siempre que

existan casillas en las ventanas, los datos se deben introducir, colocando el valor en cada

casilla. Si se presiona enter o el tabulador, el cursor se moverá a la siguiente casilla.

También se puede navegar entre los valores mediante las flechas del teclado.

Fig. 3.5 Ventana de transito acumulado Dispav-5 versión 3.0

3.2.4 Composición del tránsito

Tomando en cuenta la información obtenida de datos viales, la Tabla 3.1 muestra la

distribución del tránsito para el ejemplo en cuestión.


15

Tabla 3.1 Composición del tránsito. Ejemplo 1

Los vehículos que no aparecen en la Tabla 3.1 no se tomarán en cuenta de aquí en

adelante. Además, la suma de los porcentajes siempre debe ser de un 100% En la figura

3.6 se aprecia la captura de datos de tránsito por composición vehicular, indicando la

suma de porcentajes capturados.

Fig. 3.6 Ventana de composición de tránsito. Dispav-5 versión 3.0

3.2.5 Carga de los vehículos comerciales

El programa permite considerar los diferentes porcentajes de vehículos cargados para

cada uno de los tipos de vehículos considerados en la composición del tránsito, o emplear

un porcentaje constante para todos los vehículos comerciales (figura 3.7).

Distribución del tránsito mezclado

Tipo de vehículo Porcentaje

A 66.2

B3 9.7

C2 8.0

C3 4.1

T3-S2 6.0

T3-S3 4.0

T3-S3-R4 2.0


16

En este ejemplo se supone que el 70% de los vehículos comerciales circulan cargados y

30%, vacíos. Dicho porcentaje de camiones cargados se puede obtener por medio de

muestras en la carretera de interés, o empleando los resultados obtenidos en muestras

tomadas en la red nacional. Cabe hacer notar que al seleccionar la opción de “Emplear

porcentaje de veículos cargados aplicable a todos los vehículos comerciales”,

automaticamente puede introducir a éste, el valor sin necesidad de hacer click o de mover

la selección con las flechas.

Fig. 3.7 Ventana de selección de la tasa de crecimiento. Dispav-5 versión 3.0

El programa presenta la carga máxima legal en cada eje, para el tipo de camino de

proyecto (A, B, C, ó D) por cada tipo de vehículo incluido. Se pide al proyectista que la

modifique si tiene información al respecto, o que la ratifique, en caso contrario. Es decir,

el proyectista tiene la opción de introducir el peso estimado para cada uno de los ejes de

los vehículos comerciales considerados.


17

Asimismo, se requiere conocer la presión de las llantas de los vehículos. Cabe decir que

el programa incluye las presiones admisibles en la norma oficial. En caso de que el

proyectista conozca las presiones reales debe hacerlo, tomando en cuenta que dicha

presión debe medirse después de haber mantenido transitando el vehículo suficiente

tiempo.

Es conveniente destacar que las presiones de contacto de las llantas tienen un efecto

significativo en las capas cercanas a la superficie de rodamiento.

En el ejemplo se han tomado las cargas y presiones máximas reglamentarias, presentadas

inicialmente por el programa DISPAV-5. En la figura 3.8 se muestra como ejemplo, la

ventana correspondiente al camión T3-S2. Para revisar los pesos de los diferentes

camiones se usan los botones "Anterior tipo de vehículo" y "Siguiente tipo de vehículo",

o mediante las flechas Derecha e Izquierda del teclado.

Fig. 3.8 Ventana de pesos en los ejes de cada vehículo. Dispav-5 versión 3.0


18

A continuación, el programa calcula y presenta los coeficientes de equivalencia (o de

daño relativo) para cada vehículo. La figura 3.9 muestra los cálculos para un tractor con

semirremolque T3-S2.

Fig. 3.9 Ventana de coeficientes equivalentes. Dispav-5 versión 3.0

Por último, el programa calcula el tránsito acumulado de proyecto (N), a diferentes

profundidades, tomando en cuenta los coeficientes de equivalencia de cada vehículo, el

tránsito diario promedio, la distribución del tránsito, la tasa de crecimiento anual y el

periodo de proyecto.

Para el cálculo de la vida por agrietamiento de fatiga en las capas asfálticas, se

recomienda tomar como tránsito acumulado de proyecto el determinado a una

profundidad de 15 cm.

Para calcular el espesor de la sección estructural del pavimento por deformación

permanente (Δ20) se recomienda utilizar el obtenido a una profundidad de 90 cm. Sin

embargo, el proyectista puede elegir el tránsito acumulado de proyecto, de acuerdo con

las características del camino, y aplicando su criterio, para cualquiera de las

profundidades calculadas, tanto por fatiga como por deformación permanente.


19

Debe recordarse que el tránsito de proyecto (figura 3.10) se presenta en millones de ejes

estándar de 8.2 toneladas métricas por eje sencillo (18,000 libras), de acuerdo con los

estándares internacionales.

Fig. 3.10 Ventana del tránsito a diferentes profundidades. Dispav-5 versión 3.0

Conviene que el proyectista imprima o apunte estos datos, para no tener que recalcular el

tránsito de proyecto, en caso de que tenga que estudiar otras alternativas para el mismo

estudio.

3.2.6 Propiedades de los materiales disponibles para el proyecto y valor relativo de

soporte de los materiales no aglutinados

El proyectista debe partir de un anteproyecto de la sección estructural del pavimento; es

decir, de cuáles capas y qué tipo de materiales planea incluir. El programa considera un

máximo de cinco capas (figura 3.11), incluyendo la terracería, lo cual es conveniente

para un diseño estructural adecuado y confiable.


20

Fig. 3.11 Ventana de selección de las capas a utilizar. Dispav-5 versión 3.0

La inclusión de bases estabilizadas con asfalto está contemplada después de encontrar el

diseño empleando una carpeta asfáltica.

Para la elección de las diferentes capas del pavimento conviene tomar en cuenta que la

deformación unitaria de tensión en la parte inferior de la carpeta asfáltica, depende en

buena medida de la rigidez de la capa de apoyo. Conviene que la capa que se coloque

debajo de la carpeta asfáltica sea de buena calidad, y que no pierda rigidez en la época de

lluvia; de ahí que es recomendable emplear bases granulares adecuadas.

En el ejemplo se decidió explorar la posibilidad de un diseño con carpeta asfáltica; base

granular, sub-base, subrasante y terracería.

Para seleccionar las capas (figura 3.11) que se quieren dejar o quitar, se pone o se quita la

“palomita” que se encuentra a la izquierda de cada capa. Para lograrlo, se puede hacer

click con el ratón sobre las “palomitas”, o desplazándose con la flechas del teclado y con

la tecla de Espacio, poner o quitar las “palomitas”.


21

El VRSz estimado se debe establecer considerando la compactación en la cual se van a

colocar los materiales, así como las condiciones de humedad previsibles durante la vida

de servicio del camino.

También deben hacerse consideraciones estadísticas de manera que el valor medio

obtenido se ajuste por un factor de seguridad. Se sugiere emplear: VRSz=VRS (1-CV).

En la expresión anterior, “C” es un factor que depende del nivel de confianza deseado.

Para fines prácticos, puede considerarse una distribución normal en la resistencia. Por

ejemplo, si se desea un nivel de confianza de 80 por ciento, entonces C=0.84.

Por su parte “V” es el coeficiente de variación de la resistencia. Si no se cuenta con la

suficiente información para estimarlo, se puede emplear un valor alrededor de 0.3,

aceptable para una construcción de buena calidad. Los valores de proyecto considerados

en este ejemplo son los mostrados en la figura 3.12.

El método establece valores mínimos y máximos para el VRSz con el propósito de

obtener espesores adecuados cuando éste excede los umbrales máximos o mínimos

convenientes de los materiales empleados.

En el Manual del Usuario aparece una tabla con los límites establecidos, de acuerdo con

la experiencia obtenida en las investigaciones desarrolladas. El valor de proyecto se

designa como VRSp.

En caso de que se propongan valores inferiores a los mínimos admisibles, el programa se

detiene y el proyectista debe replantear el proyecto con otros materiales. En caso de que

se propongan valores mayores a los máximos, el programa toma el valor máximo

admisible como el VRSp, aunque registra el valor propuesto por el proyectista para


22

emplearlo en la estimación del módulo de rigidez de la capa correspondiente, en caso de

requerirse.

Fig. 3.12 Ventana de captura del VRSz. Dispav-5 versión 3.0

En el ejemplo los valores propuestos están en el intervalo aceptable; excepto la sub-base

que se ajusta a un VRSp=30 (figura 3.13).

Fig. 3.13 Ventana de corrección del VRSz. Dispav-5 versión 3.0


23

3.2.7 Módulos de rigidez de los materiales

Para el cálculo de esfuerzos, deformaciones unitarias, y desplazamientos verticales, se

requieren los módulos de rigidez de todas las capas. En el caso de la carpeta asfáltica, si

el proyectista no tiene información de laboratorio para establecer el módulo dinámico de

rigidez del concreto asfáltico, puede emplear el programa MODULO para estimarlo

aproximadamente a partir de relaciones volumétricas.

Los datos obtenidos generalmente tienen variaciones significativas y deben emplearse

únicamente como una guía cualitativa.

Se hace notar que la estimación del módulo de rigidez de proyecto es un problema difícil

que requiere de un análisis amplio y del buen criterio del proyectista. En efecto, el

módulo de rigidez cambia de manera significativa con varios factores, entre ellos, la

temperatura y la velocidad de aplicación de las cargas de las ruedas de los vehículos. A

esto debe agregarse el efecto dinámico vertical, que altera las cargas estáticas.

Por lo anterior, se recomienda dividir el período de diseño en etapas climáticas típicas, y

realizar pruebas dinámicas de laboratorio para estimar los módulos de rigidez en

diferentes condiciones. El módulo de rigidez de proyecto puede estimarse ponderando los

daños producidos en diferentes etapas y aplicando la Ley de Miner.

En consecuencia, la estimación de los módulos de rigidez de los diferentes materiales

debe considerarse con mucho cuidado, para evitar fallas debido a una apreciación

inadecuada de las características mecánicas de los materiales.

Para el caso de los materiales no estabilizados con asfalto, las recomendaciones son

similares. Por tanto, se insiste en realizar un buen control de laboratorio, tomando en


24

cuenta que la compactación, el contenido de agua y los efectos climáticos, modifican de

manera significativa el comportamiento de los materiales.

En caso de que el proyectista no pueda obtener los módulos de rigidez de los materiales

no aglutinados en pruebas de laboratorio, o en el campo, el programa permite estimarlos

de manera aproximada, con la expresión: E = 130 VRSZ0.7

.

En el ejemplo se supone conocido el módulo de rigidez de la carpeta y se estima el

módulo de rigidez de las otras capas, a partir del VRSz (figura 3.14). En la ventana

también se ofrece la opción de que el programa pueda sugerir algunos valores al oprimir

el botón "Sugerir", ya sea con el ratón o con enter. Cabe decir que estos valores pueden

ser modificados por el usuario en cualquier momento.

Fig. 3.14 Ventana de captura o cálculo del Módulo de rigidez. Dispav-5 Versión 3.0


25

3.2.8 Relación de Poisson

El programa propone relaciones de Poisson para cada tipo de material (figura 3.15), si el

proyectista tiene información confiable que indique que el valor es diferente al anotado

puede modificarlo.

Fig. 3.15 Ventana de número de Poisson. Dispav-5 Versión 3.0

3.2.9 Nivel de confianza

El programa permite elegir el nivel de confianza del proyecto (figura 3.16), entre 50 y

99% Por omisión, siempre se sugiere un nivel de 85% En el ejemplo se acepta el nivel

propuesto de 85%


26

Fig. 3.16 Ventana de nivel de confianza. Dispav-5 versión 3.0

3.2.10 Diseño por deformación

Una vez concluido el ingreso de información, el programa calcula los espesores

requeridos para evitar la falla prematura por deformación de las capas no estabilizadas

con asfalto. El diseño obtenido se muestra en la figura 3.17.

Fig. 3.17 Ventana de espesores en cada capa. Dispav-5 versión 3.0


27

El programa ha revisado que los espesores obtenidos sean mayores que los valores

mínimos establecidos para este tipo de camino y este tránsito de proyecto. En el caso de

que alguna capa hubiera tenido un espesor menor al mínimo, el diseño se ajusta al valor

mínimo, y en las capas inferiores se deduce ese incremento (Ver procedimiento de diseño

en CI-8[1]

, página 15).

En este caso el espesor de sub-base calculado es de 11.6 y se ha incrementado al espesor

mínimo de 15 cm, en consecuencia el espesor de subrasante calculado se ha disminuido

en la misma cantidad.

Puede observarse que los espesores no se han redondeado. Se espera que el proyectista

haga eso posteriormente, usando su criterio.

3.2.11 Diseño por fatiga en las capas asfálticas

La vida previsible por fatiga está basada en las deformaciones unitarias generadas en la

parte inferior de la carpeta asfáltica de la estructura obtenida en el paso anterior. Se

emplea el modelo de fatiga correspondiente al tipo de camino elegido.

El resultado de la revisión (figura 3.18) indica que la vida previsible es inferior al tránsito

de proyecto por fatiga. Se requiere modificar el diseño para que la vida previsible

coincida, aproximadamente, con el tránsito de proyecto. El programa proporciona cuatro

opciones al usuario.


28

Fig. 3.18 Ventana de resultados. Dispav-5 versión 3.0

En este ejemplo se presentan dos soluciones al diseño. En la primera se mantienen las

capas consideradas actualmente (CA/BG/SB/SR), y se modifica el grueso de la carpeta

hasta encontrar un espesor que proporcione una vida previsible igual al tránsito de

proyecto por fatiga.

En la segunda solución se considera incluir una base estabilizada con asfalto.

3.2.12 Solución 1

Se elige la opción 2 del menú: "Cambiar espesores" (figura 3.19), y se incrementa el

espesor de la carpeta a 17 cm. Se pueden reducir o no, algunos espesores de las capas

inferiores. En este caso, se disminuye el espesor de base granular a 20 cm y el de

subrasante a 50 cm.


29

Fig. 3.19 Ventanas para el cambio de espesores. Dispav-5 versión 3.0

Se observa que todavía no se alcanza la vida de proyecto por fatiga (figura 3.20), por lo

que se incrementa el espesor de carpeta en 2 cm más. Así, el nuevo diseño, y el resultado

del cálculo de vida previsible, quedan de la siguiente manera:


30

Fig. 3.20 Ventanas de comparación de resultados, con variación de espesores. Dispav-5 versión 3.0

En este caso, la vida previsible es un poco mayor que el tránsito de proyecto, por lo que

se puede disminuir ligeramente el espesor de la carpeta, utilizando una de 18 cm. La vida

previsible del nuevo diseño final se muestra en la figura 3.21.


31

Fig. 3.21 Ventana de resultados favorable. Dispav-5 versión 3.0

La vida previsible es ahora menor que el tránsito de proyecto; aunque la diferencia es

menor que el 10% del tránsito de proyecto, lo que se considera tolerable. Queda a criterio

del proyectista definir si el espesor de carpeta es de 18, 19, o 18.5 cm.

3.2.13 Solución 2-Alternativa de solución empleando base asfáltica

Para incluir una base asfáltica en el diseño se debe seleccionar la opción número 3:

"Emplear base asfáltica".

3.2.13.1 Propiedades de la base asfáltica

Se deben iniciar los cálculos con un espesor inicial para la nueva capa. Dicho valor se

puede fijar por las consideraciones mínimas de espesor, tomando en cuenta el tamaño

máximo de agregado, tránsito de proyecto, etc. También puede suponerse a partir de las

características estructurales del proyecto, estimadas con los resultados anteriores.


32

Asimismo, es necesario proporcionar el módulo de rigidez de la nueva capa y la relación

de Poisson como se muestra en la Figura 3.22, en donde se introdujeron, respectivamente,

los valores de 20,000 y 0.35 para el módulo de rigidez y la relación de Poisson.

Fig. 3.22 Ventanas para agregar base asfáltica. Dispav-5 versión 3.0

3.2.13.2 Revisión del número de capas

El máximo número de capas que se puede analizar es cinco. Si ese número se sobrepasa,

como en este ejemplo, se debe eliminar una de ellas. Para decidir cuál capa debe ser


33

eliminada, se deben considerar aspectos de la economía del proyecto y de la

conveniencia estructural.

Desde el punto de vista estructural se debe recordar que el comportamiento de la base

asfáltica va a tener influencia de manera significativa por la rigidez de la capa subyacente

a la base asfáltica. Desde ese punto de vista puede ser conveniente mantener la base

granular (CA/BA/BG/SR/TERR); sin embargo, esta solución es más costosa que la de

emplear una sub-base debajo de la base asfáltica (CA/BA/SB/SR/TERR).

En este ejemplo se decide eliminar la capa de base granular (figura 3.22) y construir la

base asfáltica sobre la sub-base con VRSz=40 (CA/BA/SB/SR/TERR). Para eliminar esa

capa, se debe introducir el número tres, que corresponde a la capa de base granular

contando de arriba hacia abajo.

3.2.13.3 Ajuste de espesores

Como se ha añadido una capa de base asfáltica con 10 cm de espesor se considera que se

puede reducir el espesor de alguna(s) capa(s). En este ejemplo se reduce la carpeta

asfáltica a 10 cm. Con los nuevos espesores se repite el cálculo para determinar la vida

previsible de la estructura, obteniendo los resultados mostrados en la figura 3.23.

Fig. 3.23 Ventana de resultados con base asfáltica. Dispav-5 versión 3.0


34

La vida previsible con este diseño es inferior a la vida de proyecto, tanto por fatiga como

por deformación. Se decide incrementar el espesor de la base asfáltica en 5 cm, con el

resultado mostrado en la figura 3.24.

Fig. 3.24 Ventana de resultados no favorables con base asfáltica. Dispav-5 versión 3.0

La vida previsible sigue siendo inferior al tránsito de proyecto; se incrementa el espesor

de la base asfáltica en 3 cm más. La figura 3.25 muestra el resultado obtenido.

Fig. 3.25 Ventana de resultado favorable con base asfáltica. Dispav-5 versión 3.0


35

Como la vida previsible es ahora mayor que el tránsito de proyecto, se estudia la

alternativa de disminuir el espesor de la base asfáltica en un centímetro (figura 3.26).

Fig. 3.26 Ventana de variación del cambio en la base asfáltica. Dispav-5 versión 3.0

La vida previsible por fatiga es inferior al tránsito de proyecto; sin embargo, la diferencia

no es exagerada. Por su parte, la vida previsible por deformación permanente es

ligeramente inferior al tránsito de proyecto correspondiente. Así, a partir de lo anterior se

tienen dos alternativas de diseño, tal como se indica en la Tabla 3.2:

Tabla 3.2 Alternativas de diseño. Ejemplo 1

Capa Espesor en cm

Carpeta asfáltica 18 10

Base asfáltica - 18

Base granular 20 -

Sub-base 15 15

Subrasante 50 50


36

Nótese que éstas son solamente dos de las posibles soluciones al proyecto. El método no

da un diseño único de pavimento, solo proporciona una herramienta sencilla para que el

proyectista analice las soluciones que él conciba.

3.3 Ejemplo 2

Se tiene un camino secundario, con tránsito relativamente ligero. Se quiere diseñar un

pavimento con un periodo de proyecto de diez años. Como es un camino secundario que

permite tener actividades de conservación sin provocar interrupciones graves del tránsito,

se piensa diseñar un pavimento para un camino "normal".

El procedimiento para este diseño es similar al ejemplo anterior, por lo que no se realiza

una explicación detallada en cada etapa del diseño.

3.3.1 Tipo de procedimiento

En este caso se va a obtener el diseño de espesores, a partir de las características del

tránsito y de los materiales disponibles, por lo que se elige el primer botón (figura 3.2).


Se considera el diseño "normal"; es decir, al término del periodo de proyecto, el camino

tendrá deformaciones en la rodada del orden de 2.5 cm, y posiblemente requiera una

actividad de conservación rutinaria amplia.


En este ejemplo se vuelve a calcular el tránsito de proyecto a partir de los siguientes

datos de tránsito y composición de vehicular:

Tránsito promedio diario anual en el carril de proyecto: 1050.

Tasa de crecimiento anual del tránsito en el periodo de proyecto, en por ciento: 4.


37

Periodo de proyecto (en años): 10.

3.3.4 Tres datos del tránsito y Tipo de camino

Para efecto de las cargas máximas legales en los vehículos comerciales se considera que

el camino es del tipo C (figura 3.27).

Fig. 3.27 Ventana de tránsito acumulado. Dispav-5 versión 3.0


La tabla 3.3 muestra la composición del tránsito considerada para este problema.

Tabla 3.3 Composición del tránsito. Ejemplo 2

Tipo de vehículo Porcentaje

A 73.2

B3 7.6

C2 7.0

C3 6.1

T3-S2 2.8

T3-S3 1.4

T3-S2-R4 1.9


38

La figura 3.28 muestra la captura de esa información en el sistema.


En este ejemplo se supone que el 65% de los vehículos comerciales circulan cargados y

35% circulan vacíos. Este porcentaje de camiones cargados se puede obtener por medio

de muestras en la carretera de interés, o empleando los resultados obtenidos en muestras

tomadas en la red nacional por la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT), y

por el Instituto Mexicano del Transporte (IMT). Cabe decir que en el ejemplo se han

tomado simplemente las cargas y presiones propuestas en el programa.

A continuación, el programa calcula y presenta los coeficientes de equivalencia de cada

vehículo. Al final calcula el tránsito en ejes estándar a diferentes profundidades.

Siguiendo la recomendación, se toma como tránsito de proyecto por fatiga en las capas

asfálticas el tránsito obtenido a una profundidad de 15 cm, y para deformación

permanente el obtenido a una profundidad de 60 cm. Sin embargo, el proyectista puede

elegir el tránsito en otra de las profundidades calculadas. El tránsito de proyecto

resultante (en millones de ejes estándar) se muestra en la figura 3.29.


39


3.3.6 Propiedades de los materiales disponibles para el proyecto

En el ejemplo se decide explorar la posibilidad de un diseño con carpeta: asfáltica/base

granular/sub-base/subrasante/terracería, por lo que se debe elegir un número de capas

igual a cinco.

3.3.7 Valor relativo de soporte de los materiales no aglutinados

El VRSz estimado en el lugar, durante la vida de servicio de la carretera, se debe

establecer considerando la compactación en la que se van a colocar los materiales. Deben

tomarse en cuenta las condiciones de humedad previsibles a largo plazo, así como la

posibilidad de existir condiciones críticas que puedan afectar al pavimento. También

deben hacerse consideraciones estadísticas de manera que el valor promedio obtenido se

ajuste por un factor de seguridad. Se sugiere emplear VRSz=VRSmedio(1-CV).

Los valores de proyecto considerados en este ejemplo son los mismos del ejemplo

anterior, y se muestran en la Tabla 3.4.


40

En este ejemplo los valores propuestos están en el intervalo aceptable, excepto la sub-

base que se ajusta a VRSp=30.

Tabla 3.4 Valor relativo de soporte. Ejemplo 2

Capa VRSz

Base granular 100

Sub-base 40

Subrasante 20

Terracería 5


Para el cálculo de esfuerzos y deformaciones unitarias se requieren los módulos de

rigidez de todas las capas. En el ejemplo se supone conocido el módulo de rigidez de la

carpeta y se estima el módulo de rigidez de las otras capas, a partir del VRSz.


El programa propone relaciones de Poisson para cada tipo de material si el proyectista

tiene información confiable que indique que el valor es diferente al anotado puede

modificarlo. En este ejemplo se aceptan los valores propuestos (figura 3.30).

Fig. 3.30 Ventana de captura del VRSz y del Módulo de rigidez. Dispav-5 versión 3.0


41


Se acepta el nivel propuesto de 85%


Una vez concluida la entrada de información el programa calcula los espesores


con asfalto.

Al calcular los espesores se ha llegado a algunos que no son aceptables, simplemente por

razones prácticas de construcción, como en la base granular y sub-base, el programa

permite que el diseñador elimine alguna de esas capas y pregunta al proyectista si las

desea eliminar tal como lo muestra la figura 3.31.

Fig. 3.31 Ventana para eliminar capas muy pequeñas. Dispav-5 versión 3.0

Como se dijo, el comportamiento por fatiga de la carpeta asfáltica está influido

fuertemente por la rigidez de la capa subyacente, por lo que no es recomendable eliminar

la capa de base. Por otra parte, la rigidez de la capa de base, a su vez, está influida por la

rigidez de la capa inferior. El programa emplea como guía, la relación deseable de

módulos desarrollada por los Laboratorios de Investigación Shell, la cual es compatible

con las investigaciones realizadas por los autores en numerosos tramos de prueba del país

y en la pista circular del Instituto de Ingeniería de la UNAM.

Tomando en cuenta lo anterior no es recomendable eliminar ninguna de las dos capas. El

programa emplea los espesores mínimos establecidos en el Método de Diseño y ajusta el


42

espesor de la subrasante a su valor mínimo. El diseño queda como se muestra en la figura

3.32. Observe que el espesor de carpeta no se ha redondeado, se espera que el proyectista

haga eso posteriormente, usando su criterio.

Fig. 3.32 Ventana de espesores en cada capa. Disvap-5 versión 3.0


La vida previsible por fatiga está basada en las deformaciones unitarias generadas en la

parte inferior de la carpeta asfáltica de la estructura obtenida en el paso anterior. Para

calcularla, se emplea el modelo de fatiga correspondiente al tipo de camino. El resultado

de la revisión (Tabla 3.5) indica que la vida previsible es inferior al tránsito de proyecto

por fatiga.

Tabla 3.5 Resultados vida previsible. Ejemplo 2

Vida previsible Tránsito proyecto

Deformación 2.6 2.7

Fatiga 2.3 2.6

Se requiere modificar el diseño para que la vida previsible coincida, aproximadamente,

con el tránsito del proyecto. Se tienen cuatro opciones:


43

1. Cambiar el módulo de rigidez de la carpeta, lo que implica modificar la calidad

del concreto asfáltico previsto.

2. Cambiar los espesores de las capas consideradas en el actual proyecto;

fundamentalmente, el espesor de carpeta asfáltica.

3. Emplear una base asfáltica.

4. Terminar el programa y replantear todo el proyecto de nuevo.

Se elige el número 2 para indicar la opción seleccionada, y se incrementa el espesor de la

carpeta, tal como se muestra en la Tabla 3.6. La vida previsible, con el nuevo diseño, se

muestra en la figura 3.33.

Tabla 3.6 Modificación espesores. Ejemplo 2

Capa Espesor Anterior Espesor modificado

Carpeta asfáltica 5.3 7

Base granular 15 15

Sub-base 15 15

Subrasante 30 30

Se observa que la vida previsible por fatiga se acerca al tránsito de proyecto. De hecho, la

diferencia está dentro de la tolerancia. El diseño puede quedar de esta manera, o ser

incrementado ligeramente el espesor de la carpeta (Tabla 3.7).

El diseño puede quedar con 7cm (figura 3.33) ó 7.5 cm (figura 3.34) de carpeta. Ambas

figuras muestran la vida previsible calculada. Obsérvese que para efectos de deformación

la vida previsible está sobrada, por lo que el proyectista puede estudiar otras alternativas

de diseño, que satisfagan los requisitos estructurales y que puedan ser más económicas.

Tabla 3.7 Espesores finales. Ejemplo 2

Capa Espesor

Carpeta asfáltica 7.5

Base granular 15

Sub-base 15

Subrasante 30


44

Fig. 3.33 Resultados con un espesor de carpeta de 7.0. Dispav-5 versión 3.0

Fig. 3.34 Resultados con un espesor de carpeta de 7.5. Dispav-5 versión 3.0

Se vuelve a enfatizar que el proyectista no debe considerar que el programa Dispav-5, es

el que proporciona el diseño; éste es responsabilidad del proyectista que propone

alternativas de diseño y el programa es solamente una herramienta de análisis.


45

3.4 Ejemplo 3

Se quiere revisar la vida previsible del pavimento mostrado en la figura 3.35:

8.4 cm Concreto asfáltico E = 35 000 km/cm2

9.3 cm Mezcla asfáltica E = 22 000 kg/cm2

21.5 cm Base granular

VRSz=95% E* = 3 150 kg/cm

2

39.2 cm Subrasante

VRSz=25% E* = 1 240 kg/cm

2

Terracería

VRSz=6% E* = 456 kg/cm

2

E* ≡ Módulo de rigidez estimado

empleando el VRSz

Fig. 3.35 Esquema estructura de pavimento. Ejemplo 3

Los espesores de cada capa y los VRSz se han medido directamente en el lugar. Los

módulos de rigidez de las capas no aglutinadas se han estimado a partir del VRSz. Los de

las capas asfálticas se han medido en el laboratorio, empleando corazones de las capas.

3.4.1 Tipo de procedimiento

El programa permite: Diseñar y Revisar. En este ejemplo se revisará la vida previsible de

una estructura dada, por lo que en la ventana principal (figura 3.36) se selecciona el

botón de Revpab-5.


46

Fig. 3.36 Ventana principal. Dispav-5 versión 3.0

3.4.2 Tipo de camino

Se tienen dos opciones de revisión según el estado de servicio terminal, al final del

periodo de proyecto. Si se desea que al término de la vida previsible, la deformación sea

del orden de 1 cm, con agrietamiento ligero a medio, entonces se debe elegir la revisión

de camino de altas especificaciones. Si se puede aceptar que la deformación en la rodada

sea del orden de 2.5 cm, con posible agrietamiento generalizado, al final de la vida

previsible, entonces debe elegir un camino normal. En este caso se elige revisar como si

fuera un camino de altas especificaciones (figura 3.37).

Fig. 3.37 Ventana para la selección del tipo de camino. Dispav-5 versión 3.0


47

3.4.3 Tipo de estructura

Se indican cuáles son las capas que constituyen el pavimento que se va a revisar. Si se

tiene un tratamiento superficial; es decir, sin una contribución estructural al pavimento,

entonces no se incluye dentro de las capas.

En esta pantalla (figura 3.38) para seleccionar las capas que quiere incluir, se puede

mover dentro del cuadro de la izquierda con las flechas Arriba y Abajo; con la flecha

Derecha, puede incluir la capa que se encuentre seleccionada en ese momento, para

quitar una capa puede cambiarse al cuadro de la derecha mediante el tabulador,

desplazarse con las flechas de Arriba y Abajo y con la flecha Izquierda quitar la capa

seleccionada, también se puede utilizar el ratón haciendo click en la capa que desea y

usando las flechas que se encuentran entre los dos cuadros.

Primero se introducen los VRSz estimados de los materiales. En el caso de que el VRSz

estimado en el lugar para alguna capa sea menor que el mínimo admisible el programa le

avisará pues el método no es aplicable para esos materiales. Si el VRSz introducido en

alguna capa es mayor al máximo admisible para esa capa, el valor se ajusta al máximo

admisible (VRSp), pero el VRSz estimado se emplea en la determinación del módulo de

rigidez de dicha capa.

Fig. 3.38 Ventana para la selección de capas. Dispav-5 versión 3.0


48

En el ejemplo el VRSz de la subrasante se ha estimado en 25% Este valor es mayor a

20% (valor máximo aceptable para esa capa), por lo que el VRSp de proyecto se

considera igual a este último valor; sin embargo el programa retiene el valor de 25% para

el caso de que se quiera estimar el módulo de rigidez de esa capa a partir del VRSz. Pero,

en el caso de este ejemplo se supone que el proyectista ha medido los módulos de rigidez,

obteniendo 35,000 kg/cm2 para el concreto asfáltico de la superficie de rodamiento, y

22,000 kg/cm2 para la base asfáltica.

En el caso de las capas de materiales no aglutinados, si no se cuenta con una medición

directa del módulo de rigidez sobre los materiales, se puede estimar el módulo de rigidez

aproximadamente con la relación establecida con el VRSz estimado en el lugar.

En este ejemplo se estiman estos módulos de rigidez a partir de los VRSz estimados en el

lugar, obteniéndose 3,150; 1,240; y 456 kg/cm2 para la base granular, subrasante y

terracería, respectivamente.


Por último, deben introducirse las relaciones de Poisson de todos los materiales. Se

sugieren valores comunes para cada uno de ellos; el proyectista puede modificar esos

valores, para adecuarse a los materiales específicos del proyecto, en caso de tener

estimaciones confiables. En el ejemplo se toman los valores sugeridos (fig. 3.39).


49

Fig. 3.39 Ventana de especificaciones del proyecto. Dispav-5 versión 3.0


Se debe introducir el nivel de confianza. En el ejemplo se sugiere un nivel de 85 por

ciento, pero es decisión del proyectista fijar el nivel conveniente. En este ejemplo se

toma el nivel sugerido de 85%

3.4.6 Resultado de la revisión

Al terminar de introducir los datos requeridos se calcula la vida previsible (figura 3.40),

usando el modelo correspondiente al tipo de camino elegido; en este caso, de altas

especificaciones.

Fig. 3.40 Ventana de resultados del comportamiento. Dispav-5 versión 3.0


50

La vida previsible del pavimento es de aproximadamente 10.9 millones de ejes estándar;

Se alcanza primero la condición de falla por deformación en la rodada (del orden de 1 a

1.2 cm), seguida por el agrietamiento por fatiga, aproximadamente a los 13.2 millones.

3.5 Ejemplo 4

Se diseñará un pavimento similar al del Ejemplo1 pero con los pesos de la Norma NOM-

012-SCT-2008. Para tal caso, se busca obtener el diseño del pavimento para un camino

importante, con un volumen de tránsito alto. Se tienen las características de resistencia de

los materiales considerados en el proyecto: VRSz de suelos y módulo de rigidez de la

capa asfáltica. También se cuenta con los datos del tránsito diario promedio anual en el

carril de proyecto así como la composición de dicho tránsito; la tasa de crecimiento anual

del tránsito se estima en cuatro por ciento y el periodo de proyecto es de diez años.

¿Cómo se va a obtener el diseño de espesores?: a partir de las características del tránsito

y de los materiales disponibles, por lo que se elige la opción Dispav-5 (figura 3.41).

Fig. 3.41Ventana principal. Dispav-5 versión 3.0


51


Como el camino es importante, con un tránsito de vehículos muy frecuente, se considera

que lo adecuado es aplicar el diseño de altas especificaciones, de manera que se

mantenga un buen nivel de servicio en todo el periodo de proyecto (figura 3.42).


En este ejemplo se calcula el tránsito de proyecto a partir de la composición del tránsito

mezclado, por lo que se elige la segunda opción. (figura 3.43)

Fig. 3.42 Ventana para la selección del tipo de camino. Dispav-5 versión 3.0

Fig. 3.43 Ventana de selección para el tránsito por carril. Dispav-5 versión 3.0


52

3.5.3 Datos del tránsito y Tipo de camino

Se requiere del tránsito diario promedio anual en el carril de proyecto considerando el

coeficiente direccional y la distribución por carriles.

La tasa de crecimiento anual debe estimarse mediante un análisis estadístico. En este

caso se emplearon los resultados obtenidos en muestras tomadas en la red nacional por el

Instituto Mexicano del Transporte, también se requiere el periodo de diseño del

pavimento, en años.

Para efecto de las cargas máximas legales en los vehículos comerciales, en la siguiente

carátula se consideran especificaciones de un camino de tipo A, según la clasificación de

la SCT, de la Norma NOM-012-SCT-2008 (figura 3.44).

Fig. 3.44 Ventana de tránsito acumulado. Dispav-5 Versión 3.0


Tomando en cuenta la información obtenida de datos viales, se considera la distribución

del tránsito mostrada en la figura 3.45.


53


3.5.5 Carga de los vehículos comerciales

Se supone que el 70% de los vehículos comerciales circulan cargados y 30% circulan

vacíos (figura 3.46).

Fig. 3.46 Ventana de selección de la tasa de crecimiento. Dispav-5 versión 3.0


54

El programa presenta la carga máxima legal, en cada eje, para el tipo de camino de

proyecto (A, B, C, o D) por cada tipo de vehículo incluido; en este caso basándose en la

Norma NOM-012-SCT-2008, y se pide al proyectista que la modifique si tiene

información al respecto, o que la ratifique en caso contrario. Es decir, el encargado de

proyectar tiene la opción de introducir el peso estimado para cada uno de los ejes de los

vehículos comerciales considerados, o cambiar los pesos a la Norma anterior haciendo

uso del campo que se encuentra debajo de los valores propuestos, en la figura 3.47 se

muestra, como ejemplo, el camión T3-S2.

En el ejemplo se han tomado las cargas y presiones máximas reglamentarias, siguiendo la

norma publicada en el 2008.

Fig. 3.47 Ventanas de pesos en los ejes de cada vehículo normas 1997 y 2003.

Dispav-5 versión 3.0

A continuación, el programa calcula y presenta los coeficientes de equivalencia (o de

daño relativo) para cada vehículo, como se muestra, la figura 3.48 muestra la

información para un tractor con semirremolque T3-S2.


55

Fig. 3.48 Ventana de coeficientes equivalentes por eje de cada vehículo. Dispav-5 versión 3.0

Por último el programa calcula el tránsito acumulado de proyecto (N) a diferentes

profundidades (figura 3.49), tomando en cuenta los coeficientes de equivalencia de cada

vehículo, el tránsito diario promedio, la distribución del tránsito, la tasa de crecimiento

anual y el periodo de proyecto.



56

3.5.6 Propiedades de los materiales disponibles para el proyecto y VRS

En este ejemplo se decide explorar la posibilidad de un diseño con carpeta asfáltica; base

granular; sub-base; subrasante; y terracería (figura 3.50).

Fig. 3.50 Ventana para la selección de las capas a utilizar Dispav-5 versión 3.0

Los valores de proyecto considerado de VRSzs en este ejemplo son los mostrados en la

figura 3.51.

Fig. 3.51 Ventana de captura del VRSz. Dispav-5 versión 3.0


57

En este ejemplo los valores propuestos están en el intervalo aceptable, excepto la sub-

base que se ajusta a un VRSp = 30 (figura 3.52).

Fig. 3.52 Ventana de corrección del VRSz DISPAV-5 Versión 3.0


En el ejemplo se supone conocido el módulo de rigidez de la carpeta y se estima el

módulo de rigidez de las otras capas, a partir del VRSz (figura 3.53)

Fig. 3.53 Ventana de captura o cálculo del Módulo de rigidez. Dispav-5 versión 3.0


58


El programa propone relaciones de Poisson para cada tipo de material (figura 3.54).

Fig. 3.54Ventana de número de Poisson. Dispav-5 versión 3.0


En este ejemplo se acepta el nivel propuesto de 85 por ciento (figura 3.55).

Fig. 3.55 Ventana de nivel de confianza. Dispav-5 versión 3.0


59


Una vez concluida la entrada de información el programa calcula los espesores


con asfalto. El diseño obtenido es el mostrado en la figura 3.56.

Fig. 3.56 Ventana de espesores en cada capa. Dispav-5 versión 3.0

En este caso, el espesor de sub-base calculado es de 11.4 y se ha incrementado al espesor

mínimo de 15 cm, en consecuencia el espesor de subrasante calculado se ha disminuido

en la misma cantidad.


La vida previsible por fatiga se basa en las deformaciones unitarias generadas en la parte

inferior de la carpeta asfáltica de la estructura obtenida en el paso anterior. Se emplea el

modelo de fatiga correspondiente al tipo de camino elegido (figura 3.57).


60

Fig. 3.57 Ventana de resultados Dispav-5 versión 3.0

Mediante el menú se pueden seguir las mismas opciones que en el primer ejercicio, hasta

llegar a un diseño adecuado (figuras 3.58 y 3.59).



61



62

REFERENCIAS

63

4. REFERENCIAS

[1] Corro, S y Prado G, Diseño estructural de pavimentos asfálticos, incluyendo

carreteras de altas especificaciones, colección de informes: Informe CI-8, Instituto de

Ingeniería, UNAM, julio de 1999.

[2] NOM-012-SCT-2-2008, Norma oficial mexicana sobre el peso y dimensiones

máximas con los que pueden circular los vehículos de autotransporte que transitan en

las vías generales de comunicación de jurisdicción federal. Secretaría de

Comunicaciones y Transportes, Dirección General de Autotransporte Federal, México,

marzo de 2008.

[3] Corro S, Magallanes R, Prado G, Instructivo para diseño estructural de pavimentos

flexibles para carreteras, serie Azul: Investigación y desarrollo: Informe 444, Instituto

de Ingeniería, UNAM, noviembre de 1981.

[4] Corro, Santiago, Diseño estructural de carreteras con pavimento flexible, serie Azul:

Investigación y desarrollo (azul) 325, Instituto de Ingeniería, UNAM, 1974.

[5] http://es.wikipedia.org/wiki/Maquina_virtual_Java, Maquina virtual Java.

(Consultada el 15 de enero de 2013).

[6] http://www.java.com/es/download/"Descarga gratuita de Java". (Consultada el 15 de

enero de 2013).


64

[7] http://johann.loefflmann.net/en/software/jarfix/index.html, "Jarfix 2.0.0" Johann N.

Löfflmann. (Consultada el 15 de enero de 2013).

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