8/9/2019 Clase_5_1 (1)

1/17

DISEÑO PAVIMENTOSDISEÑO PAVIMENTOSRígidos y FlexiblesRígidos y Flexibles

8/9/2019 Clase_5_1 (1)

2/17

CRITERIOS DE DISEÑOCRITERIOS DE DISEÑO

Tipos de pavimentosTipos de pavimentos• RígidosRígidos• FlexiblesFlexibles

Criterios de diseñoCriterios de diseño

• EmpíricoEmpírico• MecanicistaMecanicista• Modelo matemáticoModelo matemático

8/9/2019 Clase_5_1 (1)

3/17

CARACTERÍSTICASCARACTERÍSTICASFÍSICO-ESTRUCTURALESFÍSICO-ESTRUCTURALES

8/9/2019 Clase_5_1 (1)

4/17

DISTRIUCION DE CAR!ADISTRIUCION DE CAR!ASE!"N TIPO DE PAVIMENTOSE!"N TIPO DE PAVIMENTO

8/9/2019 Clase_5_1 (1)

5/17

METODOS DE DISEÑOMETODOS DE DISEÑO

DISE! "#$IME%T! RI&ID!DISE! "#$IME%T! RI&ID!• "C# '"ortland Cement #ssociation("C# '"ortland Cement #ssociation(

)ásicamente considera dos criterios de eval*aci+n en el procedimiento de diseño, el)ásicamente considera dos criterios de eval*aci+n en el procedimiento de diseño, elcriterio de erosi+n de la s*b-base por deba.o de las losas / la 0atiga del pavimento decriterio de erosi+n de la s*b-base por deba.o de las losas / la 0atiga del pavimento deconcreto1concreto1

• El criterio de erosi+n reconoce 2*e el pavimento p*ede 0allar por *n excesivo bombeo, erosi+n delEl criterio de erosi+n reconoce 2*e el pavimento p*ede 0allar por *n excesivo bombeo, erosi+n delterreno de soporte / di0erencias de elevaciones en las .*ntas1 El criterio del es0*er3o de 0atigaterreno de soporte / di0erencias de elevaciones en las .*ntas1 El criterio del es0*er3o de 0atigareconoce 2*e el pavimento p*eda 0allar, presentando agrietamiento derivado de excesivasreconoce 2*e el pavimento p*eda 0allar, presentando agrietamiento derivado de excesivasrepeticiones de carga1repeticiones de carga1

DISE! "#$IME%T! F4E5I)4EDISE! "#$IME%T! F4E5I)4E

• ##S6T! '#merican #ssociation o0 State 6ig78a/s and Transportation !00icials(##S6T! '#merican #ssociation o0 State 6ig78a/s and Transportation !00icials(

)ásicamente se considera el m+d*lo de reacci+n del s*elo es *na constante matemática2*e m*estra la 9rigide3: del s*elo de 0*ndaci+n1 Este parámetro del s*elo se *tili3a parael diseño de cimientos sobre s*elos de comportamiento elástico1 

• MET!D! DE4 I%STIT;T! DE4 #SF#4T! DE EE1;;1MET!D! DE4 I%STIT;T! DE4 #SF#4T! DE EE1;;1

 MET!D! C1)1R1MET!D! C1)1R1 MET!D! DE4 I%DICE DE &R;"!1MET!D! DE4 I%DICE DE &R;"!1 MET!D! DE 4# F1#1#1MET!D! DE 4# F1#1#1 MET!D! Mc1 4E!D1MET!D! Mc1 4E!D1 MET!D! DE

8/9/2019 Clase_5_1 (1)

6/17

VARIALES DEL DISEÑOVARIALES DEL DISEÑO CRITERIOS Y SELECCIÓN DE PARÁMETROS DE DISEÑO

Serviciabilidad

4os criterios de 0alla de los m=todos de diseño mecanicistas *tili3ados no se relacionan con elconcepto de serviciabilidad >"SI o IRI, por lo c*al se recomiendan de0inidos criterios? deserviciabilidad1

• IRI• ΔPSI

Tránsi! de Dise"!

Se consideran s+lo los ve7íc*los pesados para estimar la cantidad de solicitaciones 2*e a0ectaránal camino d*rante s* vida de servicio1 Se *tili3a para el diseño los E.es E2*ivalentesac*m*lados para el período de diseño / para s* cálc*lo se re2*iere de la sig*iente in0ormaci+n@

• "eríodo de diseño estr*ct*ral• TMD#• Tasa de Crecimiento1• Estratigra0ía de carga 'Tipo de ve7íc*los pesados(

Con esta in0ormaci+n se propone *na metodología simpli0icada para la estimaci+n de losE.es E2*ivalentes de diseño1 4a in0ormaci+n debe ser lo más cercana a la realidad / no serecomienda aplicar 0actores de seg*ridad propios debido a 2*e el m=todo res*me la in0ormaci+n

en cinco rangos de E.es E2*ivalentes1

8/9/2019 Clase_5_1 (1)

7/17

Per#!d! de Dise"! Esr$c$ral

• Se de0inen dos períodos de diseño estr*ct*ral de tal 0orma de otorgar*na ma/or 0lexibilidad a la metodología de diseño1 4os períodos son deA / B años?1

Esrai%raa de Car%a

• Se de0inen dos tipos de estratigra0ía de carga, *na para caminos detránsito liviano 'Eliv( / otra para caminos de tránsito pesado 'Epes(1En C7ile, el peso del e.e estándar para el cálc*lo de los E.esE2*ivalentes de diseño 'EE2( está de0inido en

8/9/2019 Clase_5_1 (1)

8/17

Estratigra0ía para caminos de tránsito liviano 'Eliv(@ ;tili3ada encaminos con transito liviano / *n porcenta.e menor al BAH deb*ses / camiones de e.es1 Esta estratigra0ía está asociada acaminos por los c*ales transitan a*tom+viles / ve7íc*los pesadosde servicios básicos1

Estratigra0ía para caminos de tránsito pesado 'Epes(@ ;tili3ada encaminos con *n porcenta.e ma/or al BA-H de ve7íc*lospesados / 2*e poseen ve7íc*los pesados de más de e.es1 Estaestratigra0ía está asociada a caminos en 2*e el 0l*.o de tránsito escompartido por ve7íc*los livianos de servicio / camionesasociados a operaciones ind*striales, agrícolas, ganaderas,0orestales / mineras1 Esta estratigra0ía no corresponde a *na decaminos excl*sivos de explotaci+n1

VARIALES DEL DISEÑOVARIALES DEL DISEÑO

8/9/2019 Clase_5_1 (1)

9/17

TMDA ' Tasas de Creci(ien!

4a estimaci+n de los 0l*.os de tránsito es *na de las etapas críticas d*rante elproceso de diseño estr*ct*ral de pavimentos, debido a la gran incertid*mbre 2*eexiste sobre el comportamiento del 0l*.o ve7ic*lar en caminos de ba.o vol*men,l*ego del me.oramiento de estándar del camino1

4a estimaci+n del tránsito generado 2*e prod*cen los cambios de estándar decaminos de ba.o vol*men de tránsito, son *no de los ma/ores problemas a los c*alesse en0renta el diseñador al momento de estimar los 0l*.os 0*t*ros de tránsito1

Si bien existen casos especiales en 2*e este aspecto se trans0orma en *n problemareal, los est*dios internacionales anali3ados en general no consideran este e0ectosigni0icativo, debido a 2*e la tasa de crecimiento tiende a estabili3arse en los añosposteriores al cambio de estándar1

El m=todo considera este e0ecto por medio del mane.o de las tasas de crecimiento enel cálc*lo de los 0l*.os totales de tránsito para todo el período de diseño1 De esta0orma, las tasas de crecimiento *tili3adas son de J H para el caso normal / de Hpara el caso de existir tránsito n*evo generado1

VARIALES DEL DISEÑOVARIALES DEL DISEÑO

8/9/2019 Clase_5_1 (1)

10/17

S)ELO DE S)*RASANTE

• 4as estr*ct*ras de pavimentos se 7an diseñado

por el m=todo mecanicista de m*lticapas, elc*al *tili3a como parámetro de diseño para las*brasante el M+d*lo Resiliente1 Sin embargopor simplicidad, la g*ía *tili3a el valor de

soporte C)R 'Cali0ornia )earing Ratio( para lacaracteri3aci+n de la capacidad de soporte dels*elo de s*brasante o s*elo de 0*ndaci+n1

VARIALES DEL DISEÑOVARIALES DEL DISEÑO

8/9/2019 Clase_5_1 (1)

11/17

El cli(a p*ede tener diversos e0ectos sobre la estr*ct*ra del pavimento14os principales elementos del clima *s*almente considerados en el diseñode pavimentos son las temperat*ras extremas / el ag*a1 #sí, a0ectan a@• #l M+d*lo de Rigide3,• # la estabilidad de las me3clas• En las dilataciones

• "or los Ciclos 6-D6, 9penetraci+n de la 7elada:• Konas ll*viosas o de in*ndaciones

Estos problema se debe resolver por medio de *n adec*ado diseño dedrena.e el c*al otorga la capacidad a la estr*ct*ra para evac*ar el ag*a2*e se in0iltra en las di0erentes capas gran*lares / la s*brasante1Complementariamente, el problema se p*ede resolver diseñando paracondiciones estr*ct*rales sat*radas lo 2*e conlleva a ma/ores espesoresde capas1

Existen cartillas complementaria de diseño, para a2*ellas estr*ct*ras concapas gran*lares, donde se considera la sit*aci+n sat*rada de laestr*ct*ra1

El m=todo considera tres condiciones de clima@•  Sol*ci+n para condici+n seca1•  Sol*ci+n para condici+n normal1

•  Sol*ci+n para condici+n sat*rada1

VARIALES DEL DISEÑOVARIALES DEL DISEÑO

8/9/2019 Clase_5_1 (1)

12/17

DRENA#ESDRENA#ES El drena.e de *n pavimento, para e0ectos del diseño

estr*ct*ral, es eval*ado por medio del tiempo 2*e demora*na determinada estr*ct*ra en drenar el ag*a libre a partirde *n estado de 7*medad dado1 El tiempo 2*e *naestr*ct*ra de pavimento permanece con 7*medadescercanas a la sat*raci+n dependerá principalmente de lossig*ientes 0actores@

• Tipo de Material de S*brasante• #nc7o de )ase 'anc7o plata0orma(• "endiente Transversal 'bombeo(

• Existencia de Terrapl=n• "recipitaci+n Media #n*al

8/9/2019 Clase_5_1 (1)

13/17

E#EMPLO ES$UEMA CRITERIOE#EMPLO ES$UEMA CRITERIOSELECCI%N PAVIMENTOSSELECCI%N PAVIMENTOS

8/9/2019 Clase_5_1 (1)

14/17

PARAMETROS DE ENTRADAPARAMETROS DE ENTRADA

$ID# LTI4 DE4 "#$IME%T!$ID# LTI4 DE4 "#$IME%T!

Tránsi!Tránsi!Se *sa el nmero de repeticiones de e.es e2*ivalentes de B

8/9/2019 Clase_5_1 (1)

15/17

$ariables de diseño@$ariables de diseño@• EspesorEspesor• Serviciabilidad 'inicial / 0inal(Serviciabilidad 'inicial / 0inal(• Trá0ico 'e.es e2*ivalentes(Trá0ico 'e.es e2*ivalentes(

• Trans0erencia de cargaTrans0erencia de carga• "ropiedades del concreto 'm+d*los de r*pt*ra /"ropiedades del concreto 'm+d*los de r*pt*ra /

elasticidad(elasticidad(• Resistencia de la s*brasante 'm+d*lo de reacci+n(Resistencia de la s*brasante 'm+d*lo de reacci+n(• Drena.eDrena.e• Con0iabilidad 'con0iabilidad / desviaci+n estándar(Con0iabilidad 'con0iabilidad / desviaci+n estándar(

"ara la *tili3aci+nNaplicaci+n de las 0+rm*las de cálc*lo, se"ara la *tili3aci+nNaplicaci+n de las 0+rm*las de cálc*lo, seobtienen los valores de cada variable desde tablas /Noobtienen los valores de cada variable desde tablas /Noregistros preestablecidos1registros preestablecidos1

PARAMETROS DE ENTRADAPARAMETROS DE ENTRADAPAVIMENTOS RÍ!IDOSPAVIMENTOS RÍ!IDOS

8/9/2019 Clase_5_1 (1)

16/17

CRITERIOS DE DISEÑOCRITERIOS DE DISEÑO AL!UNOS C&LCULOS AL!UNOS C&LCULOS

8/9/2019 Clase_5_1 (1)

17/17

M'TODO AREVIADOM'TODO AREVIADO

;so de criterios del Man*al de;so de criterios del Man*al deCarreterasCarreteras• ;so de tablas;so de tablas• ;so de grá0icos;so de grá0icos