169013884-PAVIMENTO-RIGIDO

DISEÑO DE PAVIMENTOS DISEÑO DE PAVIMENTOS RIGIDOSRIGIDOS

CONTENIDOCONTENIDOMETODO DE LA PCAMETODO DE LA PCA

Introducción.Introducción. Criterios de diseño.Criterios de diseño. Factores de diseño.Factores de diseño. Procedimiento de diseño.Procedimiento de diseño. Procedimiento de diseño simplificado.Procedimiento de diseño simplificado.

METODO AASHTOMETODO AASHTO

Introducción.Introducción. Procedimiento de diseño.Procedimiento de diseño.

INTRODUCCIÓN.INTRODUCCIÓN.

La Portland Cement Association (PCA), ha desarrollado un procedimiento para el diseño de estructuras de pavimentos rígidos; este procedimiento tiene como propósito obtener un espesor mínimo, que resultará en el costo anual más bajo, para los costos de inversión iniciales y de mantenimiento.

METODOMETODO DE LA PCA.DE LA PCA.

INTRODUCCIÓN. . .INTRODUCCIÓN. . .

Se deben tener en cuenta las consideraciones que se anotan a continuación:

• Provisión de un soporte razonablemente uniforme para la losa del pavimento.

• Prevención del bombeo o expulsión del lodo.

• Uso de diseño de juntas que garantice una adecuada transferencia de cargas y permita el sellado que evite daños por ingreso del agua.

• Uso de un buen diseño de mezcla y buena calidad de agregados que garantice su durabilidad.


El método de diseño de la PCA que se describe en los acápites siguientes, permite el diseño de los tipos de pavimentos de concreto que se indican a continuación:

• Pavimentos de concreto simple.• Pavimentos de concreto simple con dowells.• Pavimentos de concreto reforzado.• Pavimentos de concreto con refuerzo

continuo.


Las juntas deben esta espaciadas uniformemente, de acuerdo a la siguiente recomendación de la PCA:

• Para pavimentos de concreto simple, la separación de las juntas debe ser como máximo de 15 pies (4.5 m.)

• En pavimentos de concreto de concreto simple con dowels, esta separación debe ser como máximo de 20 pies (6.00 m.)

• Para pavimentos de concreto reforzado, la máxima separación de las juntas debe ser de 40 pies (12.00 m.)

CRITERIOS DE DISEÑO. CRITERIOS DE DISEÑO.

En cuanto a la FATIGAFATIGA, los esfuerzos que produce la acción repetitiva de las cargas del tráfico, deben mantenerse dentro de los límites que aseguren la prevención del agrietamiento por fatiga.

Así mismo, se ha tomado en consideración el efecto EROSIVOEROSIVO sobre la fundación y, los materiales de las bermas que producen las deflexiones en el borde de la losa; juntas y esquina. Es importante tener en consideración el efecto de erosión, por cuanto algunas formas de daño, tales como bombeo, fallas y daños en las bermas, no se deben a la fatiga.

El método de la PCA toma en cuenta los criterios de FATIGA y EROSIÓN.

En el diseño de pavimentos rígidos intervienen los siguientes factores de diseño:

• La Resistencia del Concreto a la flexión, expresada en términos del Módulo de Rotura del concreto.

• La Resistencia de la sub rasante o resistencia de la sub rasante y sub base combinadas.(kc).

• El tráfico, es decir, los pesos, frecuencias y tipos de carga que soportará el pavimento.

• El período de diseño; generalmente considerado en 20 años o más.

FACTORESFACTORES DE DISEÑODE DISEÑO

FACTORES DE DISEÑO. . .FACTORES DE DISEÑO. . .

RESISTENCIA DEL CONCRETO A LA FLEXIÓN.RESISTENCIA DEL CONCRETO A LA FLEXIÓN.

La resistencia del Concreto a la flexión es considerada en el diseño bajo el criterio de fatiga, que controla el agrietamiento debido a cargas repetitivas de camiones.

El pandeo de la losa, debido a cargas axiales, produce esfuerzos de compresión y flexión. Las relaciones entre esfuerzos y resistencias de compresión son demasiado pequeños, que no influyen en el diseño del espesor de losa. En cambio las relaciones entre esfuerzos y resistencias de flexión son más altos, por lo que, los esfuerzos flexores y la resistencia flexora del concreto son usados en el diseño de espesores.

La resistencia flexora, se determina mediante ensayos de MODULO DE ROTURA, realizada usualmente sobre vigas de 6”x6”x30”.


El Módulo de Rotura MR puede determinarse por medio de uno de los procedimientos siguientes:

• Carga en el punto central.• Carga en cantiliver.• Carga en los tercios.

Para una viga estándar de 30”, los valores del ensayo de carga en el punto central son mayos en aproximadamente 75 psi. y los de carga en cantiliver aproximadamente mayores en 160 psi. que los valores para el ensayo de carga en los tercios. Por lo tanto son los valores de carga en los tercios, los que se usan con propósitos de diseño.

El ACI propone la siguiente relación:

MR = 2 √ f’c


L/2L/2

PP

CARGA EN EL PUNTO CENTRAL

PP

L/3L/3

PP

CARGA EN LOS TERCIOS

L/3L/3 L/3L/3

CARGA EN CANTILIVER

L/3L/3 L/3L/3 L/3L/3

PP PP


RESISTENCIA DE LA SUBRASANTE Y DE LA SUB BASE RESISTENCIA DE LA SUBRASANTE Y DE LA SUB BASE Y SUBRASANTE COMBINADAS.Y SUBRASANTE COMBINADAS.

El soporte de la subrasante y subbase es definido en términos del modulo de reacción de la subrasante (k) de Westergaard, también llamado coeficiente de balasto, el cual se define como la carga en libras por pulgada cuadrada sobre un área de carga (una placa de 30” de diámetro), dividido entre la deflexión para esa carga, expresada en pulgadas. Por lo tanto los valores de k se expresan en libras por pulgada cuadrada por pulgada (psi/plg) es decir libras por pulgada cúbica (pci)

Los valores de k, pueden ser obtenidos a partir del valor CBR, cuando no es posible ejecutar el ensayo de carga explicado anteriormente, utilizando la gráfica anterior.

Si se construye la losa sobre una subbase, pueden utilizarse las tablas 1 y 2, para determinar el valor de kc (combinado)


Valor k de la subrasante,

psi

Valor k de la subbase, pci

4 plg. 6 plg. 8 plg. 10 plg.

50100200

65130220

75140230

85160270

110190320

Valor k de la subrasante,

psi

Valor k de la subbase, pci

4 plg. 6 plg. 9 plg. 12 plg.

50100200300

65130220320

75140230330

85160270370

110190320430

TABLA 1TABLA 1

TABLA 2TABLA 2

La cantidad y los pesos de las cargas axiales pesadas esperadas durante la vida de diseño son los factores principales en el diseño de espesores de pavimentos de concreto, estos se de las estimaciones de:

• Tráfico promedio diario en ambas direcciones de todos los vehículos ADT (Average daily traffic).

• Tráfico promedio diario de camiones en ambas direcciones ADTT (Average daily truck traffic).

• Cargas axiales que transmiten los camiones.


TRÁFICOTRÁFICO


El ADT puede ser obtenido de conteos directos del tráfico, o de mapas de volumen de tráfico del estado. Este se denomina ADT corriente o presente. El ADT de diseño se estima por procedimientos de proyección o de capacidad de la vía, sin embargo se puede utilizar cualquier método que arroje una estimación razonable.

Si se utiliza proyecciones, se hace uso de las tasas anuales de crecimiento y factores de proyección del tráfico. En la tabla siguiente se presentan los factores de crecimiento para periodos de diseño de 20 y 40 años, en función de las tasas de crecimiento anual. Los siguientes factores influyen en la tasa anual de crecimiento:

• Tráfico extraído o desviado.• Crecimiento normal del tráfico.• Tráfico generado.• Desarrollo del tráfico (nuevos servicios)

Tasa Anual de

Crecimiento del Tráfico

Factor de Proyección,

20 años

Factor de proyección,

40 años.

11.52

2.53

3.54

4.55

5.56

1.11.21.21.31.31.41.51.61.61.71.8

1.21.31.51.61.82.02.22.42.72.93.2


TASA ANUAL DE CRECIMIENTO DEL TRÁFICO Y FACTORES DE PROYECCIÓN.


Otro método de determinar el ADT de diseño consiste en utilizar el concepto de capacidad de la vía, es decir el número máximo de vehículos que pueden usar el pavimento sin causar demora irracional. El resultado que se obtenga por este método debe ser verificado por proyecciones específicas donde el volumen de tráfico proyectado es alto. Puede ser necesario más carriles de tráfico si se desea un flujo de tráfico razonable.

De otro lado, para el diseño del pavimento rígido se necesita tener el tráfico diario promedio de camiones ADTT. Este puede ser expresado como un porcentaje del ADT o como un valor actual. Los valores del ADTT incluyen solamente camiones con seis ruedas o más y no incluyen camiones panel ni pick up ni otros de cuatro ruedas.

Sistema Vial

Trafico PromedioDiario Rural

Trafico PromedioDiario Urbano

Unidades

Simples. 2 ejes, 4 ruedas

Camión (ADTT)

Total

Unidades

Simples. 2 ejes, 4 ruedas

Camión (ADTT)

Total

Interestatal.Otra Federal Primaria.Federal Secundaria.

121610

211315

352925

81714

1698

242622


En Estados Unidos, una fuente para obtener los valores del ADTT, es el Reporte Nacional de Características de Camiones, (una muestra se da en la tabla siguiente). Esta publicación es actualizada periódicamente, para los principales sistemas de carreteras de EE.UU.

Para propósitos de diseño se necesita el número total de camiones en el período de diseño. Para esto se multiplica el ADT de diseño por el porcentaje de ADTT y por el número de días en el período de diseño.

Si la vía tiene cuatro carriles o más, el ADTT es ajustado mediante el uso de la figura.



Distribución direccional.

Generalmente se asume que los pesos y volúmenes de los camiones que viajan en cada dirección son casi iguales (50 – 50) y que el pavimento toma en cada dirección la mitad del ADTT total.

Si se da el caso que la mayoría de los camiones van cargados en un sentido y regresan descargados en el otro sentido, se debe hacer los ajustes apropiados.


Distribución de cargas por eje.

Es necesario conocer la distribución de cargas por eje, para computar el número de ejes (simples y tandem) de cada tipo de carga, esperados en el periodo de diseño, esto se puede determinar por:

• A partir de estudios especiales de tráfico.

• Recopilando datos de estaciones de medición estatales (Tabla W-4) o estudios de cargas en movimiento en rutas representativas de los pasos y tipos de camiones, que se espera sean similares al proyecto bajo diseño.

• En base a categorías de datos representativos para diferentes tipos de pavimentos si no se dispone de datos de carga por eje.


CARGA POR EJE CARGA POR EJE (KIPs)(KIPs)

(1)(1)

EJES POR 1,000 EJES POR 1,000 CAMIONESCAMIONES

(2)(2)

EJES POR 1,000 EJES POR 1,000 CAMIONES CAMIONES

(AJUSTADO) (3)(AJUSTADO) (3)

Ejes en el periodo Ejes en el periodo de diseño(4)de diseño(4)

EJES SIMPLESEJES SIMPLES

28 – 3028 – 30

26 – 2826 – 28

24 – 2624 – 26

22 – 2422 – 24

20 – 2220 – 22

18 – 2018 – 20

16 – 1816 – 18

14 – 1614 – 16

12 – 1412 – 14

10 – 1210 – 12

0.280.28

0.650.65

1.331.33

2.842.84

1.721.72

10.4010.40

13.5613.56

18.6418.64

25.8925.89

81.0581.05

0.580.58

1.351.35

2.772.77

5.925.92

9.839.83

21.6721.67

28.2428.24

38.8338.83

53.9453.94

168.85168.85

63106310

1469014690

3014030140

6441064410

106900106900

235800235800

307200307200

422500422500

566900566900

18730001873000

EJES TANDEMEJES TANDEM

48 – 5248 – 52

44 – 4844 – 48

40 – 44 40 – 44

36 – 40 36 – 40

32 – 36 32 – 36

28 – 32 28 – 32

24 – 28 24 – 28

20 – 24 20 – 24

16 – 20 16 – 20

12 – 1612 – 16

0.940.94

1.891.89

5.515.51

16.4516.45

39.0839.08

41.0641.06

73.0773.07

43.4543.45

54.1554.15

59.8559.85

1.961.96

3.943.94

11.4811.48

34.2734.27

81.4281.42

85.5485.54

152.23152.23

90.5290.52

112.81112.81

124.69124.69

2132021320

4287042870

124900124900

372900372900

885800885800

930700930700

16560001656000

984900984900

12270001227000

13560001356000

Notas:

Las columnas 1 y 2 se derivan de la tabla W-4. Esta tabla también muestra un total de 13,215 camiones, con 6,918 camiones de dos ejes y cuatro ruedas (52%).

Columna 3: valores ajustados de la columna 2 para camiones de dos ejes y cuatro ruedas; igual a columna 2/(1-0.52)

Columna 4: Columna 3 x (camiones en el período de diseño)/1000. Ver ejemplo donde total de camiones= 10880000 en una dirección.

A fin de compensar la posible presencia de sobrecargas no previstas de camiones sobrecargados y otros factores asociados a los materiales y espesores de capas en las construcciones, se consideran los factores de seguridad de carga siguientes (LSF)

• LSF = 1.2; para proyectos interestatales y otros de múltiples carriles donde el flujo de tráfico será ininterrumpido, con altos volúmenes de tráfico de camiones.

• LSF = 1.1; para carreteras y calles arteriales donde el volumen de tráfico de camiones será moderado.

• LSF = 1.0; para carreteras, calles residenciales, y otras que soportarán pequeños volúmenes de tráfico de camiones.


Factores De Seguridad De Carga.

PROCEDIMIENTO DE DISEÑO. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO.

Bajo el supuesto que se dispone de los datos de carga por eje, se requiere conocer previamente, los datos de entrada siguientes:

• Tipo de juntas y de bermas que tendrá el pavimento.

• Resistencia flexora del concreto a los 28 días.• Valor de resistencia del terreno, en términos del

módulo de reacción del terreno k o kc, según sea el caso.

• Factor de seguridad de carga LSF.• Distribución de cargas por eje.• Número esperado de repeticiones de carga por eje

durante el período de diseño.

PROCEDIMIENTO DE DISEÑO. . .PROCEDIMIENTO DE DISEÑO. . .

Conocidos estos datos, se procede a realizar el análisis por fatiga y posteriormente el análisis por erosión, para un determinado espesor de losa de concreto previamente escogido. Para el efecto, se dispone de las tablas y gráficos que presenta el método, haciendo uso del formato que se incluye m{as adelante.

El procedimiento termina cuando se verifica que los resultados del análisis por fatiga y por erosión, en conjunto, no superan el 100 % de la resistencia de la losa.

El análisis por Fatiga tanto para pavimentos con juntas con dowels y sin dowels como para pavimentos con refuerzo continuo, utiliza los mismos gráficos y tablas y en general el procedimiento es como sigue:

1. En los ítems 8 y 11 de la hoja de cálculo ingresar los Factores de esfuerzo equivalentes, obtenidos de la tabla apropiada, en función a los datos del problema.

2. Dividir estos por el módulo de rotura del concreto y colocar el resultados en los ítems 9 y 12.

3. Llenar la columna 4 con las Repeticiones Permisibles, determinados en la tabla W-4.

4. Calcular la columna 5, dividiendo la columna 3 entre la columna 4, multiplicado por 100; totalizar al final.



Para el análisis por erosión, luego de haber escogido las tablas y nomogramas correspondientes, el procedimiento a seguir es:

1. Ingresar los factores de erosión obtenidos de la tabla apropiada, en los ítems 10 y 13.

2. Llenar en la columna 6, las “Repeticiones Permisibles” determinadas de la figura correspondiente (fig. 6a ó fig. 6b)

3. Calcular la columna 7, dividiendo la columna 3 por la columna 6, multiplicado por 100, luego totalizar el daño por erosión.


Ejemplo de diseño.

Determinar el espesor de la losa de conceto para el pavimento de una vía interestatal rural de 4 carriles, considerando juntas con dowels y sin berma de concreto, para los datos siguientes:

• Kc de subrasante – subbase = 130 pci.

• Módulo de rotura = 650 psi.

• Factor de seguridad de carga = 1.2

• Periodo de diseño = 20 años.

• Factor de crecimiento = 1.5.

• ADT presente = 12,900

• ADTT = 19 % del ADT.


Cálculo del tráfico.ADT de diseño = 12,900 x 1.5 = 19,350 (9,675 – una direc.)

ADTT = 19350 x 0.19 = 3680 (1840 – una dirección)

De la figura, para un ADT de 9,675, la proporción de camiones en el carril derecho es de 0.81, entonces el número total de camiones en el período de diseño de 20 años será:

1,840 x 0.81x 20 x 365 = 10’880,000 camiones.

O, 10,880 miles de camiones. Valor con el cual calculamos la columna de tráfico de diseño, valor que se traslada a la columna 3 de la hoja de cálculo.

Previamente calculamos la columna 2, multiplicando los valores de la columna 1, por el LSF = 1.2.


Cálculo del esfuerzo equivalente.Asumimos para un primer tanteo un espesor de losa de 9.5”.

Para pavimento sin berma de concreto, y 9.5” de espesor, calculamos el valor del esfuerzo equivalente de la tabla 6a, interpolando para un valor de kc = 130 pci, tanto para eje simple como para eje tandem:

Eje simple = 206.

Eje tandem = 192.

Los valores encontrados los ubicamos en los ítems 8 y 11 respectivamente.

Ambos valores se dividen entre el módulo de rotura del concreto Mr = 650 psi., para obtener la relación de esfuerzos; obteniendo: 0.317 y 0.295 para eje simple y tandem respectivamente


Cálculo del factor de erosión.

Para pavimento con dowels, sin berma de concreto, y 9.5” de espesor de losa, calculamos el valor del factor de erosión, de la tabla 7a, interpolando para un valor de kc = 130 pci, tanto para eje simple como para eje tandem:

Eje simple = 2.59.

Eje tandem = 2.79.

Los valores encontrados los ubicamos en los ítems 10 y 13 respectivamente.

CARGA POR EJE (KIPs)

(1)

Multip. Por factor LSF =

1.2

(2)

REPETICIONES ESPERADAS

(3)

ANALISIS POR FATIGA ANALISIS POR EROSI{ON

REPETIC. PERMISIBLES

(4)

% DE FATIGA

(5)

REPETIC. PERMISIBLES

(6)

% DE DAÑO

(7)

EJES SIMPLES Esfuerzo Equivalente. 206

Factor de relación de esfuerzos = 0.317

Factor de erosión = 2.59

30

28

26

24

22

20

18

16

14

12

36.0

33.6

31.2

28.8

26.4

24.0

21.6

19.2

16.8

14.4

6,310

14,690

30,140

64,410

106,900

235,800

307,200

422,500

566,900

1’873,000

27,000

77,000

230,000

1’200,000

Ilimitado

23.3

19.1

13.1

5.4

0

0

0

0

0

0

1’500,000

2’200,000

3’500,000

5’900,000

11’000,000

23’000,000

64’000,000

Ilimitado

0.4

0.7

0.9

1.1

1.0

1.0

0.5

0

0

0

EJES TANDEM 11.- Esfuerzo equivalente = 192

12.- Factor de relación de esfuerzos = 0.295

13.- Factor de erosión = 2.39

52

48

44

40

36

32

28

24

20

16

62.4

57.6

52.8

48.0

43.2

38.4

33.6

28.8

24.0

19.2

21,320

42,870

124,900

372,900

885,800

930,700

1’656,000

984,900

1’227,000

1’356,000

1’100,000

Ilimitado

1.9

0

0

0

0

0

0

0

0

0

920,000

1’500,000

2’500,000

4’600,000

9’500,000

24’000,000

92’000,000

Ilimitado

2.3

2.9

5.0

801

9.3

3.9

1.8

0

0

0

TOTAL 62.8 38.9

Cálculo de Esfuerzos

equivalentes:

Interpolando para:

kc = 130 pci. :

Eje Simple:

para 100 pci = 215

para 150 pci = 200

para 130 pci = 206

Para Eje Tandem:

para 100 pci = 205

para 150 pci = 183

Para 130 pci = 192

Cálculo del número de

repeticiones de carga

permisibles, en el análisis por

fatiga, caso de eje simple.

360.317

27,000

Cálculo del Factor de Erosión:

Interpolando para:

kc = 130 pci. :

Eje Simple:

para 100 pci = 2.60

para 200 pci = 2.58

para 130 pci = 2.59

Para Eje Tandem:

para 100 pci = 2.81

para 200 pci = 2.74

Para 130 pci = 2.79

Cálculo del número de

repeticiones de carga

permisibles, en el análisis por

erosión, caso de eje simple.

36 2.59

1’500,000

PROCEDIMIENTO DE PROCEDIMIENTO DE DISEÑO SIMPLIFICADO.DISEÑO SIMPLIFICADO.

PROCEDIMIENTO DE DISEÑO SIMPLIFICADO. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO SIMPLIFICADO.

Los criterios que se dan a continuación, son utilizados cuando los datos específicos de carga por eje no están disponibles. Una amplia variedad de tipos de pavimentos construidos es cubierto por las cuatro categorías de tráfico que se dan en la tabla siguiente.

Las tablas propuestas han sido generadas en base a distribuciones compuestas de cargas por eje, que representan diferentes categorías de carreteras y calles.

Las tablas de diseño elaboradas para las categorías de tráfico 1, 2, 3 y 4, tienen incorporados convenientemente los factores de seguridad 1.0, 1.1, 1.2 y 1.3 respectivamente. Además, las tablas muestran los datos para un período de diseño de 20 años.

PROCEDIMIENTO DE DISEÑO SIMPLIFICADO. . .PROCEDIMIENTO DE DISEÑO SIMPLIFICADO. . .

CATEGORIAS DE CARGAS POR EJECATEGORIAS DE CARGAS POR EJE

CAT.

DE

CARGA

POR

EJE

DESCRIPCION

TRAFICOCARGAS POR EJE

MAXIMAS, KIP

ADT

ADTT

EJES SIMPLES

EJES TANDEM%

POR DIA

11Calles Residenciales.Calles Residenciales.

Carreteras rurales y secundarias (baja a Carreteras rurales y secundarias (baja a mediana).mediana).

200 - 800200 - 800 1-31-3 Hasta 25Hasta 25 2222 3636

22

Calles colectoras.Calles colectoras.

Carreteras rurales y secundarias (alta).Carreteras rurales y secundarias (alta).

Calles arteriales y carreteras primarias Calles arteriales y carreteras primarias (baja)(baja)

700 - 5000700 - 5000 5-185-18 40-100040-1000 2626 4444

33

Calles arteriales y carreteras primarias Calles arteriales y carreteras primarias (mediana)(mediana)

Vías expresa e interestatales urbanos y Vías expresa e interestatales urbanos y rurales (baja a mediana)rurales (baja a mediana)

3000 -12000, 2 3000 -12000, 2 carriles.carriles.

3000 – 50000, 3000 – 50000, 4 carr. O más.4 carr. O más.

8-308-30 500-500-50005000 3030 5252

44

Calles arteriales, carreteras primarias, Calles arteriales, carreteras primarias, vías expresa (alta).vías expresa (alta).

Interestatales urbanos y rurales (mediana Interestatales urbanos y rurales (mediana y alta)y alta)

3000-20000, 2 3000-20000, 2 carriles.carriles.

3000-150000, 4 3000-150000, 4 carr. O máscarr. O más

8-308-30 1500-1500-80008000 3434 6060

Nota: Las descripciones: alta, media o baja, se refieren al peso relativo de las cargas por eje para el tipo de calle o carretera. Así, ”baja” para una interestatal rural representaría una carga más pesada que “baja” para una carretera secundaria.

ADTT: Camiones, excluyendo los de dos ejes cuatro ruedas.


RESISTENCIA DE LA SUBRASANTE.RESISTENCIA DE LA SUBRASANTE.

La resistencia de la subrasante – sub base está caracterizada por las palabras: Baja, Media, Alta y Muy Alta. La relación entre diferentes tipos de ensayo para determinar k, se muestran en la figura 1. Si los datos no están disponibles, la siguiente tabla lista los valores aproximados de k para diferentes tipos de suelos. Si se utiliza una subbase, el valor k es incrementado según la tabla 1 ó 2, vistas anteriormente.

TIPO DE SUELOTIPO DE SUELO SOPORTESOPORTE VALORES: K VALORES: K (pci)(pci)

Suelos de grano fino, con predominio de limos y Suelos de grano fino, con predominio de limos y arcillasarcillas BAJOBAJO 75 – 12075 – 120

Arenas y mezclas de arena – grava, con Arenas y mezclas de arena – grava, con moderadas cantidades de limo y arcillamoderadas cantidades de limo y arcilla MEDIANO.MEDIANO. 130 – 170130 – 170

Arenas y mezclas de arena – grava, relativamente Arenas y mezclas de arena – grava, relativamente libres de plásticos finos.libres de plásticos finos. ALTOALTO 180 – 220180 – 220

Sub bases tratadas con cementoSub bases tratadas con cemento MUY ALTOMUY ALTO 250 – 400250 – 400

Considerando los datos siguientes:Considerando los datos siguientes:Calle arterial de dos vías.Calle arterial de dos vías.ADT de diseño = 5,400.ADT de diseño = 5,400.Total de camiones por día = 1,220 (inc. 2 ejes 4 ruedas).Total de camiones por día = 1,220 (inc. 2 ejes 4 ruedas). ADTT = 620. ADTT = 620.Subrasante de arcilla.Subrasante de arcilla.Sub base no tratada de 4”.Sub base no tratada de 4”.Luego: soporte de subrasante - subsase = bajo.Luego: soporte de subrasante - subsase = bajo.MR = 650 psi.MR = 650 psi.


Ejemplo de diseño.Ejemplo de diseño.

De acuerdo a los datos, corresponde a la categoría de cargas 3 de la De acuerdo a los datos, corresponde a la categoría de cargas 3 de la tabla. Considerando que el pavimento tendrá juntas con dowels y tabla. Considerando que el pavimento tendrá juntas con dowels y bermas de concreto, seleccionamos la tabla 13a, lado izquierdo.bermas de concreto, seleccionamos la tabla 13a, lado izquierdo.

Vemos que, para los datos, la tabla muestra un ADTT permisible de Vemos que, para los datos, la tabla muestra un ADTT permisible de 160 para 8” de espesor y una ADTT de 700, para 9” de espesor, esto 160 para 8” de espesor y una ADTT de 700, para 9” de espesor, esto indica que en este caso un espesor de 9” es el adecuado.indica que en este caso un espesor de 9” es el adecuado.

METODO AASHTO.METODO AASHTO.

INTRODUCCIÓN.INTRODUCCIÓN.

El método de diseño que se describe a continuación, se halla contenido en la Guía AASHTO para Diseño de Estructuras de Pavimentos – 1993. El método permite el diseño de estructuras de pavimentos de concreto de cemento Pórtland que se indican a continuación:

• Pavimentos de concreto simple con juntas (CSJ).• Pavimentos de concreto reforzado con juntas

(CRJ).• Pavimentos de concreto con refuerzo continuo

(CRC).

METODOMETODO AASHTO.AASHTO.

INTRODUCCIÓN . . .INTRODUCCIÓN . . .

Antes de utilizar la carta de diseño, se debe desarrollar el Módulo Efectivo De La Subrasante S’c, el cual depende, además del Modulo Resiliente del suelo de fundación, de otros factores, como son:

• Tipo de sub base.• Espesor de la sub base (plg.)• Pérdida de soporte (PS), basado en la erosión potencial

del material de la sub base.• La profundidad de la fundación rígida. Si el basamento

rocoso cae dentro de tres 3 metros de la superficie de la subrasante, en cualquier longitud significativa a lo largo del proyecto, se debe considerar su efecto sobre el valor total de k, en conjunto para ese segmento.

PROCEDIMIENTO DE DISEÑO.PROCEDIMIENTO DE DISEÑO.

Además del valor de k efectivo de la subrasante, es necesario conocer los valores de:

1) W18 = Tráfico futuro estimado, durante el período de

funcionamiento.2) Confiabilidad R.3) Desviación estándar total S0.

4) Pérdida de la serviciabilidad de diseño: PSI = pi – pt .

5) Módulo Elástico del Concreto Ec .- Se puede utilizar la correlación recomendada por el ACI; para concreto normal de cemento Pórtland.

6) Módulo de rotura del Concreto S’c 7) Coeficiente de transferencia de carga, J, y8) Coeficiente de drenaje, Cd.

cfEc '57000

Determinación del Espesor de Losa Requerido.Determinación del Espesor de Losa Requerido.


BERMA ASFALTO PCC unido

DISPOSITIVO DE TRANSFERENCIA DE CARGA

SI NO SI NO

TIPO DE PAVIMENTO

1) Simple con juntas y reforzado con juntas.

2) CRCP

3.22.9 – 3.2

3.8 – 4.4N/A

2.5 – 3.12.3 – 2.9

3.6 – 4.2N/A

* .- Para pavimentos con juntas sin dispositivos de transferencia de carga en la juntas: J = 3.8 a 4.4

COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CARGA, J.COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CARGA, J.


CALIDAD DEL DRENAJE

Porcentaje Del Tiempo Que La Estructura Del Pavimento Está Expuesta A Niveles De Humedad Cercanos A La

Saturación

< 1 1 -5 5 - 25 > 25

ExcelenteBuenoRegularPobreMuy Pobre

1.25 – 1.201.20 – 1.151.15 – 1.101.10 – 1.001.00 – 0.90

1.20 – 1.151.15 – 1.101.10 – 1.001.00 – 0.900.90 – 0.80

1.15 – 1.101.10 – 1.001.00 – 0.900.90 - 0.800.80 – 0.70

1.101.000.900.800.70

COEFICIENTE DE DRENAJE RECOMENDADO.COEFICIENTE DE DRENAJE RECOMENDADO.

Para los datos siguientes, determinar el espesor de la losa de concreto:

• Tráfico en ejes equivalentes W18 = 5.1 x 106 (ESAL)• Modulo efectivo de la subrasante k = 72 pci.• Desviación estandar total S0 = 0.35• Confiabilidad de diseño = 95 %• Modulo de elasticidad del concreto Ec = 5 x 106 psi.• Modulo de rotura del concreto S’c = 650 psi.• Pérdida de serviciabilidad ΔPSI = 4.2 - 2.5 = 1.7 • Coeficiente de transferencia de cargas J = 0.32• Coeficiente de drenaje Cd = 1.0

Ejemplo de diseño:Ejemplo de diseño:

Trasladando los datos al Nomograma de diseño en las escalas correspondientes obtenemos un espesor de los e = 10 pulg., espesor de diseño.



Nomograma de diseñoNomograma de diseño


Nomograma de diseño – continuación . . .

PREGUNTAS ? ? ?PREGUNTAS ? ? ?

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