GUIA DISEÑO CHILE

8/9/2019 GUIA DISEO CHILE

1/62

GUA DE DISEO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOSPARA CAMINOS DE BAJO VOLUMEN DE TRNSITO

Direccin de VialidadMinisterio de Obras Pblicas

AutoresGuillermo Thenoux Z., Felipe Halles A., lvaro Gonzlez V.

Centro Ingeniera e Investigacin Vial, DICTUC S.A.Escuela de Ingeniera

t


2/62

INSTRUCTIVO DE USO

La gua entrega soluciones estructurales de pavimentos para caminos deBajo Volumen de Trnsito considerando la siguiente informacin.

Tipo de camino. CBR subrasante.

TMDA el cual se transforma en Ejes Equivalentes. Clima.

La gua define los alcances del trmino Bajo Volumen de Trnsito yentrega una metodologa para la seleccin de la informacin requerida ypara la seleccin de la estructura de pavimento.

La gua entrega, en forma de cartilla, diferentes soluciones de estructuras

para rangos pre-definidos de CBR y Ejes Equivalentes. Los diseos encada celda de las cartillas se realizan para una confiabilidad del 50%considerando el lmite inferior de CBR y el lmite superior de EjesEquivalentes. Esto significa que para cualquier otra combinacin deCBR y Ejes Equivalentes dentro del rango de cada casilla el diseotendr una confiabilidad mayor.

Las cartillas deben ser utilizadas con conocimiento y criterio de

ingeniera, y se recomienda una lectura previa de la gua para cuandoesta se utilice por primera vez.

Autores

Guillermo Thenoux Z.

Felipe Halles A.lvaro Gonzlez V.CIIV - Centro Ingeniera e Investigacin Vial, DICTUC S.A.Escuela de IngenieraPontificia Universidad Catlica de Chile

E B G


3/62

INDICE

1. INTRODUCCIN ........................................................................................................... 11.1 ANTECEDENTES DE LA GUA1.2 OBJETIVOS

1.3 ALCANCE

2. CAMINOS DE BAJO VOLUMEN DE TRNSITO.......................................................... 4

2.1 OBJETIVO DE CAMINOS DE BAJO VOLUMEN DE TRNSITO2.2 CONDICIONES DE LOS CAMINOS DE BAJO VOLUMEN DE TRNSITO2.3 DEFINICIN DE PAVIMENTOS PARA CAMINOS DE BAJO VOLUMEN DE TRNSITO2.4 TIPOS DE PAVIMENTOS SEGN OBJETIVO

2.4.1 Pavimentos Transitorios2.4.2 Pavimentos Para Bajo Volumen de Trnsito

3. DESCRIPCIN ESTRUCTURAS DE PAVIMENTOS UTILIZADAS EN LA GUA........ 93.1 ESTRUCTURACIONES TIPO3.2 ORGANIZACIN DE CARTILLAS DE DISEO

4. METODOLOGA DE DISEO.......................................................................................134.1 PRINCIPIOS DE DISEO Y ESTRUCTURACIN

4.2 MTODOS DE DISEO UTILIZADOS4.3 PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

5. CRITERIOS Y SELECCIN DE PARMETROS DE DISEO.................................... 195.1 SERVICIABILIDAD5.2 TRNSITO DE DISEO

5.2.1 Perodo de Diseo Estructural

5.2.2 TMDA y Tasas de Crecimiento5.2.3 Estratigrafa de Carga5.2.4 Metodologa para la Estimacin de los Ejes Equivalentes de Diseo5.2.5 Rangos de Ejes Equivalentes de Diseo

5.3 SUELO DE SUBRASANTE531 E l i d l C id d d S t


4/62

6. PROCEDIMIENTO DE SELECCIN DE CARTILLA DE DISEO ............................. 33

7. RECOMENDACIONES GENERALES PARA LA SELECCIN DE CARTILLAS ...... 34

8. REFERENCIAS ............................................................................................................35

9. CARTILLAS DE DISEO ............................................................................................ 369.1 APLICACIN Y ESPECIFICACIONES9.2 CARTILLAS


5/62

1. INTRODUCCIN

1.1 ANTECEDENTES DE LA GUA

Los caminos de bajo volumen de trnsito constituyen una parte importante de la red vialinterurbana de Chile presentando una gran variedad de estndares tanto geomtricos comoen la calidad de su superficie de rodado. Los estndares que presentan los caminos de bajovolumen de trnsito en Chile, van desde caminos de tierra a caminos ripiados y caminoscon estructuras de pavimentos con diferentes tipos de carpeta de rodado.

La situacin prevaleciente de las plataformas de rodado existentes presenta los siguientestipos de problemas:

Superficie de rodado de baja funcionalidad (serviciabilidad) lo que conlleva acaminos con relativos altos costos operacionales.

Superficie de rodado que presentan restricciones para ser utilizadas en todas lasestaciones del ao.

Superficie de rodado que requieren una frecuencia relativamente alta deconservacin.

Polucin ambiental por polvo en suspensin. Problemas de seguridad.

Una problemtica importante de un gran nmero de caminos de bajo volumen de trnsito serelaciona con la relativa baja calidad funcional y estructural de sus pavimentos o superficies

de rodado, otorgando bajo niveles de serviciabilidad y baja durabilidad. La problemtica serelaciona en gran medida con la limitacin de recursos de inversin para mejorar losestndares de este tipo de caminos as como la restriccin de recursos para la conservacinde estos mismos. Todo esto se traduce en que muchos caminos de bajo volumen de trnsito,cumplan sus funciones con importantes limitaciones funcionales (movilidad, accesibilidady seguridad) y altos costos operacionales.

Otro problema asociado a este tipo de caminos es la poca oportunidad de realizar proyectos

integrados de ingeniera que homogenicen y optimicen las soluciones de diseo. El nivel deingeniera bsica que se realiza para el diseo de este tipo de caminos en general no serealiza a un estndar similar al de un proyecto de ingeniera de caminos principales, sinembargo, dada la limitacin de recursos que est presente en este tipo de inversiones, seconsidera importante contar con soluciones de ingeniera que otorguen una confiabilidadmnima a los proyectos. Una estrategia empleada por algunos pases desarrollados es la


6/62

cada pas, tales como suelo, clima, materiales y otros factores, recomiendan el diseo deestructuras propias.

Considerando todos estos aspectos discutidos es que la Direccin de Vialidad delMinisterio de Obras Pblicas solicit a la Universidad Catlica de Chile la elaboracin deuna gua para el diseo estructural de caminos de bajo volumen de trnsito. La gua, tienecomo uno de sus objetivos principales homogeneizar, estandarizar y optimizar lassoluciones de ingeniera para caminos de bajo volumen de trnsito.

Los diseos presentados en la gua pueden ser utilizados directamente cuando no se cuente

con los recursos de ingeniera necesarios para el desarrollo de un proyecto integral. En sudefecto la gua tambin puede ser utilizada como referencia para el caso en que luego sepueda utilizar otra metodologa que permita ajustar la confiabilidad del diseo.

Por otra parte, el diseo geomtrico de estos caminos en general tiende a ajustarse a lascondiciones geogrficas del terreno, limitando el diseo de anchos de calzada, trazado enplanta, trazado en elevacin y la seccin transversal. Desde el punto de vista del diseogeomtrico tambin es conveniente estandarizar los diseos mnimos de este tipo de

caminos. Para esto, se recomienda utilizar los diseos propuestos por la gua AASHTOGuidelines for Geometric Design of Very Low-Volume Local Roads (6), sin perjuicio depoder utilizar diseos con estndares superiores.

1.2 OBJETIVOS

El objetivo especfico de la gua es presentar soluciones estructurales en forma de cartillasde diseo para caminos de bajo volumen de trnsito. Los objetivos generales son:

Homogeneizar, estandarizar y optimizar las soluciones de ingeniera para caminosde bajo volumen de trnsito.

Proporcionar a ingenieros viales del pas soluciones estructurales de pavimentos loms econmicas posibles, pero que a su vez garanticen una vida til de 5 o 10 aosy un buen comportamiento ante eventuales sobrecargas de uso.

1.3 ALCANCE

La gua considera diseos para caminos de hasta 1 Milln de Ejes Equivalentes en la pistade diseo. Las caractersticas de los caminos diseados abarcan la gran variedad de


7/62

tcnica. No considera dentro de sus soluciones estructurales aquellos estabilizadoresqumicos que no tengan suficiente respaldo tcnico respecto de sus propiedades mecnicas

y durabilidad. Sin embargo, dado que existe una oferta importante de diversos materiales yestabilizadores qumicos la gua entrega una metodologa para la posible incorporacin deestos materiales siguiendo las pautas establecidas en la Norma Chilena NCh 2505 (7).

La gua contiene esencialmente los siguientes aspectos:

Metodologa para el estudio y seleccin de los rangos de trnsito de diseo. Metodologa para el estudio y seleccin de los rangos de capacidad de soporte del

suelo o subrasante. Metodologa para determinar condiciones climticas desfavorables. Hiptesis y fundamentos de diseo. Metodologa y criterios para la seleccin del tipo de material, tipo de estructura y

tipo de pavimento en funcin de las variables de clima, construccin, trnsito ysuelo.

Cartillas de diseo

Complementariamente a la gua, el CIIV (Centro de Ingeniera e Investigacin Vial de laEscuela de Ingeniera de la P. Universidad Catlica) prepar una memoria completa con eldesarrollo terico de todos los diseos que se proponen (8).


8/62

2. CAMINOS DE BAJO VOLUMEN DE TRNSITO: CONCEPTUALIZACIN

2.1 OBJETIVO DE CAMINOS DE BAJO VOLUMEN DE TRNSITO

El objetivo bsico de los caminos de bajo volumen (muchos de ellos no pavimentados), esproporcionar accesibilidad a pueblos, poblados, centros de servicio, centros industriales deexplotacin y variados tipos de zonas rurales. Adems, deben permitir el trnsito dediferentes tipos de vehculos durante todas las estaciones del ao, asegurar una movilidad yvelocidad adecuada, garantizar seguridad a peatones, vehculos motorizados y no-

motorizados y controlar la emisin de polvo.

2.2 CONDICIONES DE LOS CAMINOS DE BAJO VOLUMEN DE TRNSITO

Una parte importante de los caminos de bajo volumen de trnsito se encuentra generalmente,en una proporcin no pavimentados y otra proporcin se encuentra con tratamientossuperficiales o estructuras de pavimento asfltico relativamente delgadas.

Los caminos no pavimentados presentan problemas y condiciones particulares encomparacin con los caminos pavimentados, siendo las principales:

El nivel de serviciabilidad de los caminos de grava y tierra vara significativamenteen cortos perodos de tiempo, por ejemplo: una lluvia intensa puede cortar uncamino durante uno o ms das.

Mayor frecuencia de conservacin lo que genera mayores costos y restricciones altrnsito, produciendo un continuo impacto al usuario. Integracin social: caminos en mal estado desincentivan la integracin social,

acceso a la salud, educacin, cultura y turismo. Deterioro de la calidad de vida de los habitantes que se ven impactados por las

emisiones de polvo. Deterioro ambiental: se considera como deterioro ambiental el impacto del polvo y

material suelto en el entorno natural (rboles, plantas, cultivos, lagos, otros).

Deterioro de los bienes: El material suelto y el polvo afectan la vida til ydesempeo de instalaciones urbanas (postes, alcantarillas, cables de servicios,otros). El polvo tambin afecta instalaciones y bienes privados, tales comoviviendas e industrias, y afecta los artefactos e instalaciones dentro de stas.

Deterioro de los bienes que se transportan. Incremento de los costos de operacin de los vehculos con relacin a un camino


9/62

Los caminos pavimentados de bajo volumen presentan otros problemas y condicionesespeciales en comparacin con los caminos pavimentados de redes principales:

La vida til de los pavimentos que se utiliza es relativamente corta. Control de pesos de camiones es casi nulo, producindose deterioros acelerados en

perodos de invierno. Presentan alta incertidumbre respecto de los datos de trnsito. La calidad de los procesos constructivos tiende a ser menor, en particular cuando se

utilizan tcnicas constructivas semiartesanales. La conservacin se realiza por lo general a destiempo.

Los sistemas de drenaje que se disean tienden a ser insuficientes en parteimportante de la longitud del proyecto. Al trmino de su vida til, por lo general, requieren ser re-construidos perdiendo

gran parte de la inversin realizada.

2.3 DEFINICIN DE PAVIMENTOS PARA CAMINOS DE BAJO VOLUMEN DETRNSITO

Generalmente, para los caminos de bajo volumen de trnsito se proponen solucionesrelativamente econmicas en comparacin a caminos que soportan mayores volmenes, sinembargo, es comn ver que para este tipo de caminos la economa se traduce en unareduccin de estndares en general, as como la utilizacin de soluciones de pavimentacincon limitado respaldo de estudios de ingeniera.

Para un proyecto de inversin en un camino de bajo volumen de trnsito se requiere en laactualidad cumplir con estndares mnimos de diseo geomtrico (longitudinal ytransversal), sealizacin y una ingeniera de diseo estructural de pavimentos mnima quepermita garantizar la durabilidad de la solucin entregada y a su vez justificareconmicamente la solucin escogida.

Para dar cabida a la gran variedad de soluciones utilizadas en la construccin de pavimentospara caminos de bajo volumen de trnsito en Chile, la gua considera dos grupos de

soluciones las cuales se diferencian en los procedimientos de anlisis, diseo y seleccin deltipo de estructura.

Aquellos caminos de bajo volumen que se resuelvan con una solucin de ingenierapropuesta por la gua se les denominar Pavimentos para Bajo Volumen deTrnsito.


10/62

El esquema de anlisis para definir los diferentes grupos de soluciones se resume en la

Figura 1.

Figura 1: Esquema de Anlisis para Seleccin del Tipo de Solucin

2.3.1 Pavimentos Transito rios

Se consideran pavimentos transitorios a aquellas soluciones de pavimentacin de cortoplazo (1 a 3 aos). No se espera necesariamente que la estructura utilizada pueda serreforzada o ser reutilizada al trmino de su vida til, no obstante se recomienda que lasolucin utilizada pueda formar parte de la base de una estructura futura de mscaractersticas constructivas ms definitivas.

TIPO DE SOLUCION

DE PAVIMENTO

PavimentosTransitorios

Corto

Plazo

Mediano

Plazo

Trnsito

Liviano

Pavimento de BajoVolumen de Trnsito

Trnsito

Pesado

PT

PBVT-L PBVT-P

PBVT


11/62

Susceptibilidad al agua. Mejoramiento de la subrasante.

Uso de materiales marginales para la construccin de bases y carpetas de rodado.Para la construccin de pavimentos transitorios se pueden utilizar una amplia variedad desoluciones constructivas, entre el tipo de solucin constructivas ms utilizadas se consideraprincipalmente la estabilizacin qumica. La utilizacin de estabilizadores qumicos enpavimentos transitorios estarn sujetos necesariamente a un anlisis estructural, pero suutilizacin queda supeditada a la certificacin de la Direccin de Vialidad del MOP uorganismos que la Direccin de Vialidad reconozca como vlidos para este efecto. Se

recomienda que para el empleo de estabilizadores qumicos se utilice como metodologa decertificacin la Norma Chilena Estabilizacin Qumica de Suelos (6) .

2.3.2 Pavimentos para Bajo Volumen de Trnsito

El criterio utilizado en el diseo de este tipo de pavimentos considera una estructura notransitoria, es decir considera una estructura de pavimento que soportar el trnsito de

diseo y, que en la eventualidad de aumentar el volumen de trnsito, sta puede serreforzada sin modificar significativamente la estructura del pavimento existente.

Los pavimentos para bajo volumen de trnsito constituyen soluciones de pavimentacincuyo diseo est justificado estructuralmente para las tensiones y deformaciones de trabajoy comportamiento a la fatiga. Se definen dos tipos de pavimentos de bajo volumen detrnsito, a saber:

Estructuras de pavimentos para caminos de trnsito liviano. Estructuras de pavimentos para caminos de trnsito pesado.

a) Estructuras de Pavimentos para Caminos de Trnsito Liviano:Se consideran dentro de esta categora aquellos caminos cuyo flujo principal devehculos, es de trnsito liviano con un porcentaje bajo de vehculos pesados. En estacategora entran caminos tales como: caminos de accesos a balnearios, zonas

tursticas, poblados pequeos, colegios u otras zonas de servicios. El trnsito dediseo esperado para 5 o 10 aos es menor a 150.000 Ejes Equivalentes en la pista dediseo. En el caso particular de este tipo de pavimentos el estudio de trnsito debeestar respaldado por un anlisis que garantice que luego del mejoramiento que se lerealice al camino, estos seguirn siendo solicitados slo por trnsito liviano.


12/62

11 toneladas. Esta consideracin se basa en que este tipo de caminos tienen unaprobabilidad cierta de trnsito de camiones locales o de servicio y se asume, que por

el tipo de servicio que ofrecen, una gran proporcin de ellos transita dentro de loslmites legales de peso.

b) Estructuras de Pavimentos para Caminos de Trnsito PesadoSe considera dentro de esta categora aquellos caminos cuyo porcentaje de vehculospesados es mayor a 15-20% del flujo total y los ejes equivalentes estimados sonmenores a 1 milln en la pista de diseo.

En esta categora entran caminos principalmente asociados a zonas con actividadindustrial, agrcola, ganadera o de servicios. Este tipo de estructuras estar regido porel comportamiento a la fatiga y a una probabilidad de sobrecargas de trabajo,superiores a las mximas permitidas. En el presente estudio se consider comosobrecarga representativa un eje simple rueda doble (ESRD) de 15 y 20 toneladas depeso para verificar el comportamiento de las estructuras a las tensiones de trabajo.Esta ltima consideracin se basa en estudios realizados en diferentes caminos de

explotacin donde se detectan porcentajes altos de vehculos pesados con cargasmayores a las permitidas. Para este tipo de pavimentos se ofrecen una variedad desoluciones constructivas considerando diferentes combinaciones de materiales ydiferentes estructuraciones.


13/62

3. DESCRIPCIN ESTRUCTURAS DE PAVIMENTOS UTILIZADAS EN LA GUA

La gua de diseo estructural propone la utilizacin de distintos tipos de estructuras depavimentos. En la Seccin 3.1 se presentan los tipos de estructuraciones empleadas y en laSeccin 3.2 se presenta la organizacin de las cartillas segn tipo de estructuracin, tipo detrnsito y tipo de clima.

3.1 ESTRUCTURACIONES TIPO

La gua considera cuatro tipos de estructuraciones:

Estructuras Tipo 1: Estructuras Granulares con Capa de Proteccin

Las especificaciones consideradas para el diseo son:

Considera para la superficie de rodado una capa de proteccin del tipo: TratamientosSuperficiales Simples o Dobles (TSS o TSD), Cape Seal y otros. Considera siempre una base granular de CBR 100%. Considera, segn condiciones de terreno, una subbase granular de CBR 50% o 40%. Tambin considera para condiciones de suelo de subrasante con baja capacidad de

soporte, un reemplazo de suelos o construccin de terrapln con materialesgranulares de CBR 20%.

Considera diseos para condicin seca, condicin normal y condicin saturada.

Este tipo de estructura se emplea tanto en las cartillas de Trnsito Liviano como deTrnsito Pesado.

Capa de Proteccin

Capas Granulares


14/62

Estructuras Tipo 2: Estructuras Granulares con Carpeta Asfltica


Considera para la superficie de rodado una carpeta asfltica delgada. Considera una base granular de CBR 100% o 80% segn el espesor que se emplee

para la carpeta asfltica. Considera una subbase granular de CBR 40%. Tambin considera para condiciones de suelo de subrasante con baja capacidad de

soporte un reemplazo de suelos o construccin de terrapln con materialesgranulares de CBR 20%.

Considera diseos para condicin saturada y condicin normal.

Este tipo de estructuras se emplea slo en las cartillas de Trnsito Pesado.

Nota: Este tipo de estructura es muy sensible a fallar por fatiga (Carpeta Asfltica) en presencia desobrecargas de trnsito.

Estructuras Tipo 3: Estructuras con Base Estabilizada con Asfalto y Capa deProteccin


Considera para la superficie de rodado una capa de proteccin del tipo: Tratamientos

Carpeta Asfltica

Capas Granulares

Capa Estabilizada con Asfalto

Capa de Proteccin

Capa Granular


15/62

Estructuras Tipo 4: Estructuras Granulares con Subbase Estabilizada con Cemento y

Carpeta Asfltica


Considera para la superficie de rodado una estructura de pavimento asflticodelgada.

Considera una base granular de CBR 100% o 80% segn el espesor que se emplee

para la carpeta asfltica. Considera una subbase cementada con una resistencia a la compresin no confinada

(UCS) para dos rangos: 0,5 - 0,75 MPa o 0,75-1,5 MPa.

Este tipo de estructuras se considera slo en las cartillas de Trnsito Pesado.

Recomendaciones Generales

Para la construccin de capas de proteccin se recomienda la utilizacin de la Guade Construccin de Sellos elaborado por el Centro de Ingeniera e Investigacin Vial(CIIV) de la Pontificia Universidad Catlica de Chile para la Direccin de Vialidaddel Ministerio de Obras Pblicas de Chile (9).

Las carpetas asflticas podrn requerir de un sello de conservacin dentro delperodo de diseo estructural establecido.

Las capas de proteccin podrn requerir una conservacin tipo: Riego neblina olechada asfltica, dentro del perodo de diseo estructural establecido.

3.2 ORGANIZACIN DE CARTILLAS DE DISEO

Carpeta Asfltica

Base Granular

Subbase Granular Estabilizadacon Cemento


16/62

Cuadro 1: Organizacin de Cartillas

ESTRUCTURA TIPO

TRNSITO CLIMA 1 2 3 4

Seco Cartilla N 1

Liviano Normal Cartilla N 2

Saturado Cartilla N 3

Seco Cartilla N 4

Pesado Normal Cartilla N 5 Cartilla N 7 Cartilla N 9 Cartilla N 10

Saturado Cartilla N 6 Cartilla N 8 Cartilla N 9 Cartilla N 10


17/62

4. METODOLOGA DE DISEO

4.1 CRITERIOS DE DISEO Y ESTRUCTURACIN

Los principios de diseo utilizados buscan obtener estructuras optimizando el costo, lacapacidad estructural, aspectos constructivo y durabilidad. Para lograr esta optimizacin sebusca:

Producir un balance estructural entre las capas de modo que las propiedades de cada

capa tengan relacin con las tensiones especficas a las cuales estn sometidas segnla profundidad de cada una. Balancear la vida til de las diferentes capas estructurales, otorgndole mayor vida

til a las capas inferiores, dado que siempre es ms fcil reforzar o reparar las capassuperiores.

Hacer uso de asfalto o cemento en el mejoramiento de aquellas capas que mejoraprovechan las propiedades aglomerantes de estos materiales.

Disear para un buen comportamiento ante eventuales sobrecargas, es decir, que

resistan las tensiones mximas por sobrecargas con un 50% de confiabilidad. Disear con una resistencia a la fatiga para un perodo medio entre 5 y 10 aos. Presentar varias alternativas de diseo que permitan optimizar el uso de materiales

locales.

4.2 MTODOS DE DISEO UTILIZADOS

La gua de diseo estructural de pavimentos se elabor utilizando un mtodo analtico (omecanicista) de anlisis multicapa. Se utilizaron adems mtodos empricos para diversosotros anlisis y verificacin de resultados (AASHTO y Morn Todor).

Se utilizaron en forma conjunta los mtodos analticos de Shell y el mtodo desarrolladopor CSIR en Sudfrica. Ambos mtodos utilizan los mismos principios para determinar el

estado de tensiones de la estructura, diferencindose en las ecuaciones y criterios utilizadospara determinar la resistencia a la fatiga de los materiales.

El mtodo de diseo Shell as como el mtodo propuesto por el CSIR de Sudfrica tienenuna secuencia similar de anlisis el cual se resume en la Figura 2. Ambos mtodos utilizanpara el diseo estructural, las tensiones y deformaciones que se originan en posiciones


18/62

KN (8,16 Ton), con una presin de contacto de 600 KPa y una separacin entre ruedas de35 cm.

Figura 2: Procedimiento de Diseo Mecanicista

Figura 3: Configuracin del Eje Estndar

Caracterizacin de los MaterialesPropiedades Resilientes

Propiedades Elsticas

Caracterizacin de las Cargas oSolicitaciones

Anlisis EstructuralRespuesta del Pavimento

Tensiones y Deformaciones Crticas

Modelos de Desempeo delPavimento

Ecuaciones de Fatiga

Anlisis EstructuralRespuesta del Pavimento

Tensiones y Deformaciones Crticas

Estimacin de la Capacidad de

Soporte del Pavimento Adecuado?

Diseo Final

NO

SI


19/62

Para la caracterizacin de los materiales se utiliza el espesor de las capas y las propiedadeselsticas de stas (Mdulo Resiliente y Mdulo de Poisson).

En la presente gua se adoptaron las ecuaciones de fatiga desarrolladas por el CSIR, lascuales incluyen los siguientes tipos de estructuras:

Capas de Asfaltoo Delgadas: Espesores de 40 a 70 mm (Carpetas de Rodado)

Bases y Subbases Granulares

Bases Estabilizadas con Asfalto Subbase Cementada Subrasante Granular

Cada una de estas ecuaciones de fatiga se explican en mayor detalle a continuacin.

a) Capas de Asfalto:

Las capas de asfalto pueden estar compuestas por concreto asfltico en caliente. Elmodelo de falla est dado por la aparicin de una fisura en la base de la capa. Elcriterio de falla que considera el modelo est dado por la aparicin de fisuras en lasuperficie de la capa, lo cual se relaciona por medio de un coeficiente denominadoShift Factor, el cual depende del espesor de la capa y vara entre 2 y 10.

La cantidad de fisuras existentes en la superficie est asociada a la confiabilidad quese le asigna a la estructura (calzada), por lo que existen distintos modelos para cada

una de las confiabilidades asignadas. Las ecuaciones de transferencia (ecuaciones defatiga) utilizadas para las capas flexibles son las siguientes:

=B

eLogA t

N

)(1

10

Aquellas estructuras de pavimentos que tengan una carpeta asfltica de rodado, se

A, B: Valores que dependen de la confiabilidadasociada y del tipo de mezcla utilizada

et: Deformacin de traccin en la parte inferior

de la capaN: Ejes Equivalentes Admisibles


20/62

b) Bases y Subbases Granulares:

Para las capas compuestas por material granular, el criterio de falla est dado por ladeformacin de la estructura granular debido a las tensiones de corte, bajo cargasrepetidas de trfico. Las ecuaciones de transferencia(ecuaciones de fatiga) para lascapas granulares son las siguientes:

( )BFAN

+=10 ( )313

+= term

cF

c) Subrasante:Para la subrasante, el criterio de falla est dado por una deformacin verticalpermanente de 10 o 20 mm en la superficie de la subrasante. Las ecuaciones detransferencia (ecuaciones de fatiga) para la subrasante son las siguientes:

( ))(1010 veLogAN =

d) Subbase CementadaLa capa cementada presenta dos condiciones de falla: fatiga y crushing (separacindel material cementado y aplastamiento). Estas dos condiciones de falla se producenen serie Es decir una vez que la base o subbase cementada fallan por agrietamiento

N: Ejes Equivalentes Admisibles,: Valores que dependen de la confiabilidad asociada1: Tensin de compresin en la parte media de la capa3: Tensin de traccin en la parte media de la capa

: Angulo de Friccin Internacterm : Cohesin

N: Ejes Equivalentes AdmisiblesA: Valor que depende de la confiabilidad y el

tipo de deformacin asociadaev: Deformacin vertical en la superficie de la

subrasante


21/62

N: Ejes Equivalentes AdmisiblesA,B: Valores que dependen de confiabilidad

asociadaet: Deformacin mxima en la capaeb: Deformacin para la rotura del material

N: Ejes Equivalentes AdmisiblesA,B: Valores que dependen de confiabilidad asociada y

tipo de Crushing o Aplastamientov: Tensin vertical en la superficie de la capaUCS: Resistencia a la compresin no confinada

=b

t

eB

eA

N

1

10

Crushing: Deformacin en la parte superior de la capa.

=UCSB

Av

N

1

10

4.3 PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Las propiedades de los materiales adoptados son las siguientes:

a) Capas Flexibles:Los tipos de capas flexibles consideradas para el diseo son concreto asfltico encaliente y base estabilizada con asfalto. Las capas quedan especificadas por su

Mdulo Resiliente las cuales se presentan en Cuadro 2.

Cuadro 2: Propiedades de las Capas Flexibles

Capa Flexible Mdulo Resiliente (MPa)

Concreto Asfltico 5400Base Estabilizada con

Asfalto2000


22/62

Cuadro 3: Propiedades de Materiales Granulares

Mdulo Resiliente (MPa)

Subrasante Granular: Base + Subbase (mm)

CBR (%)Mdulo(MPa)

200 250 300 350 400

3 35 76 84 91 98 1045 50 109 120 130 140 1487 60 130 144 156 168 17810 75

163 180 195 209 22215 100 217 240 261 279 29720 115 250 276 300 321 34130 145 315 348 350 350 35040 170 350 350 350 350 350

50 190 350 350 350 350 350

Nota 1: Se adopt un valor mximo de diseo de 350 MPa para el paquete granularsobre la base a experiencias internacionales (Australia, Francia, Sudfrica).Nota 2: Los valores corregidos para el diseo podrn ser diferentes al valor mnimodefinido para las bases por las especificaciones tcnicas.

c) Pavimentos con Subbase Cementada:La gua incluye una cartilla con una estructuracin tipo que utiliza una subbaseestabilizada con cemento. Las estructuras propuestas slo incluyen los rangos detrnsito T3 y T4. Lo anterior se debe a que la capacidad estructural que se logra coneste tipo de estructuras de pavimentos no se justifica para rangos menores de trnsito.

La gua propone dos soluciones para cada rango de trnsito y capacidad de soporte desuelo, segn dos calidades de subbase cementada. La calidad de la subbase cementadaqueda especificada por su resistencia a la Compresin No Confinada (CNC o UCS)delCuadro 4.

Cuadro 4: Propiedades Subbases Cementadas

Tipo de SubbaseCementada UCS (MPa)

C lid d 1 0 5 0 75


23/62

5. CRITERIOS Y SELECCIN DE PARMETROS DE DISEO

5.1 SERVICIABILIDAD

Los criterios de falla de los mtodos de diseo mecanicistas utilizados no se relacionan conel concepto de serviciabilidad PSI o IRI, por lo cual se recomiendan los siguientes criteriosde serviciabilidad:

Los pavimentos definidos como transitorios slo se les exigirn estndares bsicosde serviciabilidad tal que permitan llevar a cabo con seguridad el objetivo para loscuales han sido propuestos (control de polvo y transitabilidad).

Para los pavimentos de bajo volumen de trnsito se recomienda un IRI inicial demximo 3,0 m/km y un IRI terminal de mximo 8,0 m/km, sin perjuicio de poderutilizar estndares ms exigentes.

5.2 TRNSITO DE DISEO

Dado que los vehculos livianos no contribuyen significativamente al dao estructural delas capas del pavimento, se consideran slo los vehculos pesados para estimar la cantidadde solicitaciones que afectarn al camino durante su vida de servicio. La gua utiliza para eldiseo los Ejes Equivalentes acumulados para el perodo de diseo.

Para determinar los Ejes Equivalentes de diseo se requerir de la siguiente informacin:

Perodo de diseo estructural TMDA y Tasa de Crecimiento Estratigrafa de carga de vehculos pesados

Con esta informacin la gua propone una metodologa simplificada para la estimacin delos Ejes Equivalentes de diseo. La informacin debe ser lo ms cercana a la realidad y no

se recomienda aplicar factores de seguridad propios debido a que la cartilla resume lainformacin en cinco rangos de Ejes Equivalentes y utiliza valores discretos en sumetodologa.

En la gua de diseo, se definen los vehculos pesados de acuerdo a la clasificacinutilizada por la Direccin Nacional de Vialidad, es decir, buses, camiones de 2 ejes y


24/62

A continuacin se presenta los criterios recomendados para la obtencin de los datosrequeridos para el clculo de los Ejes Equivalentes.

Cuadro 5: Lmites de Carga por Tipo de Eje

LIMITE (Ton) TOLERANCIA

RS 7 0,5

RD 11 0,5

2RS 14 0,6

RD+RS 16 0,6

2RD 18 0,7

3RS 19 0,7

2RD+RS 23 1,0

3RD 25 1,0

EJES

EJES CONVENCIONALES


25/62

5.2.1 Perodo de Diseo Estructural

El perodo de diseo estructural corresponde al perodo en el cual el pavimento construidodebe proveer un adecuado nivel de servicio que asegure movilidad, accesibilidad yseguridad considerando slo la conservacin rutinaria. Para lo anterior, es indispensableque el pavimento posea estndares mnimos de conservacin.

La gua utiliza dos perodos de diseo estructural de tal forma de otorgar una mayorflexibilidad a la metodologa de diseo. Los perodos son de 5 y 10 aos. Si dentro de esos

perodos se excede significativamente los Ejes Equivalentes de diseo no se recomienda eluso de los diseos que se presentan en la gua.

5.2.2 TMDA y Tasas de Crecimiento

La estimacin de los flujos de trnsito es una de las etapas crticas durante el proceso dediseo estructural de pavimentos, primero por que no es muy usual contar con buenos

registros de trnsito en este tipo de vas, segundo por que normalmente presentanimportantes variaciones estacinales de trnsito y tercero debido a la gran incertidumbreque existe sobre el comportamiento del futuro flujo vehicular una vez realizado losmejoramientos de estndar del camino.

La estimacin del trnsito generado que producen los cambios de estndar de caminos debajo volumen de trnsito, son uno de los mayores problemas a los cuales se enfrenta eldiseador al momento de estimar los flujos futuros de trnsito. Si bien existen casos

especiales en que este aspecto se transforma en un problema real, los estudiosinternacionales analizados en general no consideran este efecto significativo, debido a quela tasa de crecimiento tiende a estabilizarse en los aos posteriores al cambio de estndar.La gua considera este efecto por medio del manejo de las tasas de crecimiento en el clculode los flujos totales de trnsito para todo el perodo de diseo. De esta forma, las tasas decrecimiento utilizadas fueron de 4 % para el caso normal y de 7 % para el caso de existirtrnsito generado.

5.2.3 Estratigrafa de Carga

La estratigrafa de carga permite definir cual es la real influencia que tiene cada tipo devehculo sobre las solicitaciones totales de trnsito representadas por medio de los ejes


26/62

Para efectos del clculo de los Ejes Equivalentes, la gua define dos tipos de estratigrafa:

Estratigrafa para caminos de trnsito liviano (Eliv): Utilizada en caminos contransito liviano y un porcentaje menor al 15% de buses y camiones de 2 ejes, conpresencia casi nula de camiones de ms de dos ejes. Esta estratigrafa est asociadaa caminos por los cuales transitan automviles y vehculos pesados de serviciosbsicos.

Estratigrafa para caminos de trnsito pesado (Epes): Utilizada en caminos con una

variedad de vehculos pesados, que poseen vehculos de 2 ejes y de ms de 2 ejes.Esta estratigrafa est asociada a caminos en que el flujo de trnsito es compartidopor vehculos livianos de servicio y camiones asociados a operaciones industriales,agrcolas, ganaderas, forestales y mineras. Esta estratigrafa no se ajusta a caminosde explotacin exclusiva (forestales, mineros u otros).

Cada una de las estratigrafas definidas se estableci a partir de un estudio realizado a loscensos de trnsito en diferentes tipos de caminos de modo tal, de poder definir

distribuciones vehiculares tpicas de los variados tipos de uso que tienen los caminos conbajo volumen de trnsito. Basado en las distribuciones de trnsito estudiadas y utilizando laestratigrafa media del Manual de Carreteras (Buses = 1,3745; Cam2Ejes = 1,4237 yCam+2Ejes = 4,0057) se calcularon las siguientes estratigrafas ponderadas para cada tipode camino: Eliv = 1,7892 y Epes = 2,2471.

5.2.4 Metodologa para la Estimacin de los Ejes Equivalentes de Diseo

Para la determinacin de los Ejes Equivalentes de diseo, se debe seguir el procedimientodescrito a continuacin.

Definir el perodo de diseo. El perodo de diseo utilizado es 5 o 10 aos

Estimar el nmero de vehculos pesados que transitan por el camino en un sentido(buses, camiones de 2 ejes y camiones de ms de 2 ejes). Para la estimacin de estevalor es posible realizar una o ms de las siguientes acciones:

o Conteo de los vehculos pesados en ambos sentidos durante 12 horas en horariodiurno. Aplicacin de coeficientes estacionales en funcin del perodo durante elcual se realiz el conteo. Generalmente se recomienda realizar el conteo en unasemana hbil normal, preferentemente mircoles y excepcionalmente martes yjueves sin embargo es posible que el camino local tenga otro da que resulte ms


27/62

Definir la tasa de crecimiento de los vehculos. La metodologa permite definir dos

tasas de crecimiento, 4 y 7%. La eleccin de una u otra depende de quin realiza elanlisis, sin embargo se recomienda la utilizacin de la tasa de 4% salvo en el casoen que se puede afirmar con seguridad que el cambio de estndar del caminoproducir un trnsito generado significativo.

Definir el tipo de estratigrafa de carga que poseen los vehculos pesados quetransitan (o transitarn) por el camino en estudio. La vinculacin del caminoanalizado a una de las dos clases de caminos definidos, permite asignarle unaestratigrafa de carga representativa. La gua define dos tipos de estratigrafa de

carga, una para caminos de trnsito liviano (Eliv) y otra para caminos de trnsitopesado (Epes).

Una vez definidas cada una de las variables, con los vehculos pesados por sentidose ingresa por el eje de las abscisas al diagrama de la Figura 4a y 4b. Se seleccionala recta correspondiente al perodo de diseo, tasa de crecimiento y tipo deestratigrafa de carga, y se obtiene en el eje de las ordenadas los EEq de diseo.

Figura 4a: Estimacin Ejes Equivalentes de Diseo. Estratigrafa Liviana

Estimacin Solicitaciones de DiseoEstratigrafa Liviana

Perodo de Anlisis 5 y 10 AosTasa de Crecimiento (i) 4 y 7%

100000

200000

300000

400000

500000

600000

700000

800000

900000

1000000

Ejes

Equivalentes

P5 - i4

P5 - i7

P10 - i4

P10 - i7


28/62

Figura 4b: Estimacin Ejes Equivalentes de Diseo. Estratigrafa Pesada

5.2.5 Rangos de Ejes Equivalentes de Diseo

Los rangos de solicitaciones de trnsito definidos para la gua y expresados en EjesEquivalentes acumulados se muestran en el Cuadro 6.

Cuadro 6: Rangos de Solicitaciones de Trnsito

Solicitaciones de Trnsito x Sentido

Rango Ejes Equivalentes x 1000

T0 0 150

Estimacin Solicitaciones de DiseoEstratigrafa Pesada

Perodo de Anlisis 5 y 10 AosTasa de Crecimiento (i) 4 y 7%

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

700000

800000

900000

1000000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

Vehculos Pesados x Sentido

Ejes

Equivalentes

P5 - i4

P5 - i7

P10 - i4

P10 - i7


29/62

La utilizacin de los rangos de ejes equivalentes propuestos permite compensar erroresmenores que se pudieran cometer en la estimacin de los datos.

5.3 SUELO SUBRASANTE

La gua de diseo se basa en la seleccin de rangos de capacidad de soporte de los suelospara tramos uniformes a lo largo del eje del proyecto. En el presente captulo, se entrega lametodologa para la seleccin de la capacidad de soporte de la subrasante.

Las estructuras de pavimentos de la gua se disearon por el mtodo mecanicista demulticapas, el cual utiliza como parmetro de diseo para la subrasante el MduloResiliente. Sin embargo por simplicidad, la gua utiliza el valor de soporte CBR (CaliforniaBearing Ratio) para la caracterizacin de la capacidad de soporte del suelo de subrasante osuelo de fundacin.

Existen una serie de frmulas que correlacionan el CBR con el Mdulo Resiliente, sinembargo para la gua se utilizarn las siguientes frmulas, desarrolladas por

Heukelom y Klomp.

)(6,17 64,0 MPaCBRMr = 122


30/62

La utilizacin del Deflectmetro de Impacto en el procedimiento de evaluacin de lacapacidad de soporte de la subrasante puede estar limitada por su mayor costo relativo ypor la factibilidad tcnica de poder adentrarse con el equipo de medicin en caminos detierra en muy mal estado. En el caso de la Viga Benkelman, el procedimiento requiere demayor logstica y es considerablemente ms lento. El Cono de Penetracin Dinmica essimple, econmico, fcil de trasladar y adems permite evaluar por separado las diferentesestratos del subsuelo hasta un profundidad de 80 cm. Su principal limitacin se presenta enlas mediciones de suelos con alta concentracin de bolones. Sin embargo, su potencialmximo lo alcanza en suelos de mala calidad que son precisamente la prioridad principal enlas evaluaciones de terreno para el diseo de caminos de bajo volumen de trnsito.

Figura 5: Correlacin de suelos entre AASHTO y USCS


31/62

5.3.2 Tramificacin del Proyecto y Determinacin del Valor de Diseo

Para la tramificacin de los caminos, por capacidad de soporte del suelo, la guarecomienda la utilizacin del Cono de Penetracin Dinmica (CPD).

La metodologa consiste en realizar mediciones de CPD cada 100 m, interpolando ambaspistas a lo largo del camino, para delimitar tramos homogneos utilizando para esto la tasade penetracin (mm/golpe). Una vez determinados los tramos homogneos se recomiendarealizar mediciones adicionales para definir con mayor precisin puntos de corte para los

tramos homogneos y tambin para localizar sectores puntuales con baja capacidad desoporte

Como segunda opcin se recomienda seguir el mismo procedimiento utilizando VigaBenkelman o alternativamente con Deflectmetro de Impacto. Las mediciones dedeflexiones tambin permiten reunir suficientes datos para definir tramos homogneos y asu vez localizar sectores con baja capacidad de soporte.

Si no es posible realizar la tramificacin utilizando uno de los equipos antes mencionados,se deben realizar calicatas cada 250 m segn el actual procedimiento propuesto por laDireccin de Vialidad del MOP. Sin embargo, dado que en este tipo de caminos no serealizan estudios geolgicos, la baja periodicidad e inexactitud de los resultados podraderivar en la subestimacin o sobre estimacin de un tramo. Por otra parte, no serecomienda el uso de calicatas debido al alto costo relativo de estas considerando el tipo decaminos en anlisis. Se recomienda la excavacin de calicatas en tramos que se considerencrticos basado en el conocimiento de las condiciones locales.

La determinacin del valor de diseo de capacidad de soporte de la subrasante para eltramo uniforme, va a depender del tipo de pavimento analizado. Los criterios estadsticospara su determinacin se muestran en el Cuadro 7.

Cuadro 7: Criterio Estadstico para Determinar Capacidad de Soporte Subrasante

Tipo de Pavimento Tipo deEstructura

Criterio

Caminos de Trnsito LivianoEstructuras conTratamientosSuperficiales

Percentil 80 %


32/62

5.3.3 Seleccin Rangos de Capacidad de Soporte de Subrasante

El criterio utilizado para la definicin de cada rango obedece a consideraciones de diseoestructural que se detallan en la Memoria Desarrollo Terico Gua de Diseo dePavimentos de Bajo Volumen de Trnsito (8). Los rangos, para cada tipo de camino, sepresentan en el Cuadro 8.

Como se aprecia en la definicin de rangos propuesta para la capacidad de soporte de la

subrasante, para los suelos que posean un CBR menor o igual a 3, se exigir algn mtodode mejoramiento que permita obtener una plataforma de apoyo para el pavimento con CBRmayor a 3%.

Cuadro 8: Rangos de Diseo para la Capacidad de Sopor te de la Subrasante

Rango CBR (%)S1 < 3

S2 3 6

S3 7 10

S4 11 14

S5 15 19

S6 > 20

5.4 CLIMA

5.4.1 Consideraciones Generales

El clima puede tener diversos efectos sobre la estructura del pavimento. Los principaleselementos del clima usualmente considerados en el diseo de pavimentos son lastemperaturas extremas y el agua.

a) Temperatura


33/62

seleccin del tipo de asfalto y el diseo de mezclas asflticas, a aquellas utilizadas enpavimentos de asfalto convencionales.

Por otra parte, las temperaturas extremas bajas pueden producir hinchamiento en algunostipos de suelos (suelos conocidos como heladizos). Este fenmeno se debe resolver de lamisma forma que en los diseos de pavimentos tradicionales, es decir, modificando laestructura del suelo heladizo con algn aditivo qumico o construyendo sobre un terrapln,en donde el espesor mnimo del terrapln lo determina la penetracin de la helada.

b) Agua

Existen tres factores que determinan la presencia o no de agua en un pavimento:localizacin geogrfica, localizacin topogrfica y existencia o no de un sistema de drenaje.

Por ejemplo un camino emplazado en un sector con climas muy lluviosos o en sectoresbajos expuestos a inundaciones y con malos sistemas de drenaje, derivar en una fallaprematura de la estructura del pavimento debido a la disminucin de la resistenciamecnica de las capas granulares y eventualmente de la subrasante, por efecto de la

saturacin. Contrariamente un pavimento localizado en un rea seca o ubicado en un puntotopogrfico alto o con un sistema apropiado de drenaje no se ver tan afectado por lapresencia del agua y la estructura tendr una vida til mayor debido al mejorcomportamiento de los materiales granulares.

La gua distingue tres condiciones de humedad para el diseo estructural. Estas condicionesson:

Seca Normal Saturada

Estas condiciones consideran solamente el efecto del agua por localizacin geogrfica(pluviometra), dado que las condiciones topogrficas y los sistemas de drenaje varan encada proyecto.

5.4.2 Seleccin de Cartilla de Diseo por Efecto Clima

La gua presenta cartillas para las diferentes condiciones de humedad en que se encuentra laestructura de pavimento.


34/62

Las cartillas de diseo en condicin saturada se desarrollan para los pavimentos conestructuras de bases granulares. Esto ltimo debido a que este tipo de solucin estructural

es la ms afectada en el tiempo bajo condiciones de saturacin.

Los pavimentos con subbases estabilizadas y con bases estabilizadas con asfalto(construidos correctamente), son menos afectados por la presencia de agua. Esto debido aque las propiedades mecnicas de estas estructuras no son significativamente sensibles alagua, por ello tambin pueden ser utilizados en condicin saturada. No obstante lo anterior,todo pavimento expuesto a condiciones de saturacin debera considerar un adecuadodiseo de drenaje. La razn principal es la probabilidad de la presencia de una sobrecarga,lo que sumado a condiciones de saturacin y problemas de variabilidad de la calidadconstructiva, pueden producir fallas importantes en toda la seccin estructural delpavimento.

Para simplificar la seleccin de la cartilla por tipo de clima se elabor un procedimientobasado en la metodologa propuesta por la Cmara Chilena de la Construccin paradeterminar la drenabilidad y los tiempos de saturacin para bases de pavimentos. Este

procedimiento se detalla en la Memoria Desarrollo Terico Gua de Diseo de Pavimentosde Bajo Volumen de Trnsito.

El drenaje de un pavimento, para efectos del diseo estructural, es evaluado por medio deltiempo que demora una determinada estructura en drenar el agua libre a partir de un estadode humedad dado. El tiempo que una estructura de pavimento permanece con humedadescercanas a la saturacin depende principalmente de los siguientes factores:

Tipo de material de subrasante. Ancho de Base (ancho plataforma).

Pendiente Transversal (bombeo).

Existencia de Terrapln

Precipitacin Media Anual

Considerando una situacin tpica de seccin transversal de un camino de bajo volumen, se

definen varias Calidades de Drenaje y se obtiene una Saturacin Crtica para todas lasRegiones (y zonas) del pas en funcin de la pluviometra esperada.

Para determinar si el proyecto en estudio requiere de una solucin utilizando la cartilla dediseo para condiciones saturadas, se debe seguir el siguiente procedimiento:


35/62

Especificar bombeo transversal. Se considera bombeos menores o mayores a 2,0%.Se recomienda en lo posible 4%.

Existencia de terrapln.

Definir la localizacin geogrfica (regin)

Determinar la precipitacin anual de la zona del proyecto.

Con los datos se entra al Cuadro 9 y se compara la precipitacin anual de la zona con laPrecipitacin Crtica. Si la precipitacin esperada supera la Precipitacin Crtica, laestructura se evala como saturada y ser necesario utilizar la cartilla de condicionessaturadas. En los casilleros que se indica sat, las condiciones esperadas son siempresaturadas. En los casilleros que se indica - (guin) no se presentar nunca la condicinsaturada por causa pluviomtrica. En los casilleros con un nmero se debe presentar unaprecipitacin muy superior a la normal dentro de la localizacin geogrfica (regin) paraencontrarse en una condicin saturada.

En caso de que la subrasante del camino analizado sea evaluada como saturada y no sedesee utilizar la cartilla de diseo para estas condiciones, se debe considerar alguna de lassiguientes recomendaciones:

Cuando las condiciones de saturacin se presentan en puntos bajos o tramoslocalizados, se recomienda el uso de cartillas con diseos que utilizan bases osubbases estabilizadas.

Cuando existe topografa con pendientes longitudinales o transversales superiores a2% 4%, se pueden considerar condiciones buenas de drenaje, pero se deben preverlos diseos de canaletas y atraviesos para controlar la erosin.

Notas:o El diseo para condiciones saturadas puede resultar menos econmico que un

diseo de un sistema adecuado de drenaje.

o El diseo de los sistemas de drenaje (canaletas, atraviesos, etc.) normalmente junto con mejorar la durabilidad de un pavimento aumenta las condiciones deriesgo de un camino (seguridad para el vehculo y conductor). Se recomiendaponer especial nfasis en compatibilizar la seccin transversal del camino con

los sistemas de drenaje por seguridad.


36/62

Cuadro 9: Valores de Precipitacin Crtica por Regin

Condiciones del Pavimento Regiones

CalidadSubrasante

Base(cm)

i (%) ExisteTerrapln?

IVV aVI

VII aIX

X XI XII

SI - - (1) (2) (3) (4)> 2,0

NO - - (1) (2) (3) (4)

SI - - (1) (2) (3) (4)< 600

< 2,0NO - - (1) (2) (3) (4)

SI - - (1) (2) (3) (4)> 2,0NO - - (1) (2) (3) (4)

SI - - (1) (2) (3) (4)

BUENA

> 600

< 2,0NO - - 1000 800 SAT 600

SI - - (1) (2) (3) (4)> 2,0

NO - - 1100 950 SAT 750

SI - - 1200 950 SAT 750

< 600

< 2,0 NO - - 900 750 SAT 600

SI - - 1100 950 SAT 750> 2,0

NO - - 900 SAT SAT 600

SI - - 900 750 SAT 600

MALA

> 600

< 2,0NO - - 600 SAT SAT 400

Notas:

SAT indica que para las condiciones en que se encuentra la estructura se deben utilizarlas cartillas de diseo en condicin saturada.

Precipitacin Media Anual en la zona del proyecto mayor a la crtica establecida porla metodologa, implica condicin saturada.

(-) significa que la precipitacin debe ser grande dentro de la regin para encontrarse ensituacin saturada por razones pluviomtricas (mayor a 1000 mm). (1) significa que la precipitacin debe ser grande dentro de la regin para encontrarse encondicin saturada (mayor a 2000 mm).

(2) indica que la precipitacin debe ser grande dentro de la regin para encontrarse encondicin saturada (mayor a 2000 mm).

(3) significa que la estructura no se encuentra en una condicin de saturacin siempre y


37/62

6. PROCEDIMIENTO DE SELECCIN CARTILLA DE DISEO

El presente captulo tiene como objetivo entregar las pautas generales para el procedimientode seleccin de la cartilla de diseo estructural a utilizar.

Paso N 1: Seleccin Rango de Solicitaciones de Trnsito Defina el tipo de trnsito del camino analizado segn el criterio presentado en la Seccin2.3.2 (Trnsito Liviano o Trnsito Pesado). Utilizando el procedimiento de clculo descritoen la Seccin 5.2.4 y Figuras 4a o 4b, calcule las solicitaciones de diseo.

Si se determina que el camino en estudio es de Trnsito Liviano y las solicitaciones dediseo son menores a 150.000 ejes equivalentes en la pista de diseo, entonces continecon la siguiente secuencia; Paso N 2, 3 y 4. En caso contrario contine con la siguientesecuencia; Paso N 2, 3 y 5.

Paso N 2: Seleccin Rango Capacidad de Soporte de SubrasanteEvale la capacidad de soporte de la subrasante utilizando alguno(s) de los equipos demedicin descritos en Seccin 5.3.1. Con los datos obtenidos tramifique el proyecto segn

la metodologa propuesta en Seccin 5.3.2.

Paso N 3: Seleccin Tipo de ClimaUtilizando el procedimiento descrito en la Seccin 5.4 determine las condiciones deemplazamiento de su proyecto desde el punto de vista de las condiciones de humedad queestar expuesta la estructura del pavimento (Seco, Normal o Saturado).

Paso N 4: Diseo Trnsito LivianoLa gua ofrece un solo tipo de estructuracin (Estructura Tipo 1), para condiciones deTrnsito Liviano. Seleccione de la tabla siguiente la cartilla de diseo segn tipo de clima ocondiciones de humedad de la estructura del pavimento.

ESTRUCTURA TIPO

CLIMA 1 2 3 4Seco Cartilla N 1

Normal Cartilla N 2


38/62

Paso N 5:Diseo Trnsito PesadoLa gua propone 4 tipos estructuraciones para Trnsito Pesado (Estructura Tipo 1, 2, 3, 4),

Selecciones de la tabla siguiente las diferentes alternativas de diseo que ofrecen lascartillas segn tipo de clima o condiciones de humedad de la estructura del pavimento.

ESTRUCTURA TIPO

CLIMA 1 2 3 4

Seco Cartilla N 4

Normal Cartilla N 5 Cartilla N 7 Cartilla N 9 Cartilla N 10

Saturado Cartilla N 6 Cartilla N 8 Cartilla N 9 Cartilla N 10

Nota: Para condiciones de clima Normal y Saturado la gua ofrece cuatro tiposde estructuraciones y a su vez, cada nicho de las cartillas ofrece dos diseos

diferentes pero, equivalentes estructuralmente. La seleccin de cualquier tipo deestructuracin se realizar utilizando un criterio econmico y constructivo.

7. RECOMENDACIONES GENERALES PARA LA SELECCIN DE CARTILLAS

La utilizacin de las Cartillas N 9 y N 10 se recomienda para condicin normal yespecialmente para condicin saturada, ya que los materiales que componen la estructura

son menos susceptibles a los efectos negativos del agua.

La utilizacin de las cartillas N 7 y N 8 con estructuracin tipo 2, se recomienda paracaminos que tienen una probabilidad cierta de un aumento progresivo en estndar en losprximos aos, debido a que este tipo de estructuras est diseada para satisfacer unnmero alto de ejes equivalentes, solo reponiendo la carpeta asfltica de rodadura, es decir,es la carpeta asfltica de rodadura la que falla sin que el resto del pavimento sufra daoestructural. Por otro lado, este tipo de estructuras es muy sensible a las sobrecargas, debidoa los bajos espesores de las carpetas asflticas de rodadura utilizadas. Lo anterior implicaque no sea recomendable utilizarlas en caso de que exista una probabilidad alta depresencia de vehculos con sobrecargas.

En caso de que exista una alta probabilidad de presencia de vehculos pesados con


39/62

8. REFERENCIAS

(1) A Guide to the Structural Design of Bitumen-Surfaced Roads in Tropical and Sub-Tropical

Countries. Road Note 31, 1993. Transport Research Laboratory, Inglaterra.(2) Structural Design of Flexible Pavements for Interurban and Rural Roads. TRH 4, 1996.

Committee of Land Transport Officials, COLTO. Pretoria, South Africa.(3) A Guide to the Design of New Pavements for Light Traffic. APRG Report NO. 21, 1997.

Austroads, ARRB, Transport Research Australia.(4) Catalogue des Structures Types de Chausses Neuves, LCPC 1998, Francia.(5) Manual de Pavimentos Asflticos para Vas de Baja Intensidad de Trfico, Espas 1991,

Espaa.(6) Guidelines for Geometric Design of Very Low-Volume Local Roads, AASHTO 2001, USA.(7) Estabilizacin Qumica de Suelos Caracterizacin del Producto y Metodologa de

Evaluacin de Desempeo del Suelo. Norma NCh 2505, 2000. Chile.(8) Gonzlez V., Alvaro, Estudio, anlisis y diseo estructural de pavimentos de bajo volumen de

trnsito basado en modelos mecanicistas: Una gua para Chile. Tesis para el grado deMagster en Ciencias, Departamento de Ingeniera y Gestin de la Construccin, PontificiaUniversidad Catlica de Chile, 2002.

(9) Gua de Construccin de Sellos. Centro de Ingeniera e Investigacin Vial Dictuc S.A.Escuela de Ingeniera de la P. Universidad Catlica de Chile y Direccin de Vialidad delMinisterio de Obras Pblicas de Chile, 1999.

(10) Pavement Design and Construction Considerations. Soil Stabilization in PavementStructures, User Manual, FHWA, 1979.

(11) Mixture Design Considerations, Soil Stabilization in Pavement Structures, FHWA, 1979.


40/62

9. CARTILLAS DE DISEO


41/62

9.1 APLICACIN Y ESPECIFICACIONES


42/62

APLICACIN

TIPO PAVIMENTO Estructuras Granulares con Capa de Proteccin

TRNSITO Liviano

CLIMA Seco

RANGO DE TRANSITO (EEq) T0 (0 - 150.000)

RANGOS DE SUELO (CBR %) S1 (< 3); S2 (3 - 6); S3 (7 - 10); S4 (11 - 14); S5 (15 - 19); S6 (> 20)

ESPECIFICACION ESTRUCTURA TIPO

SUPERFICIE DE RODADO Capa de Proteccin (Sello Asfltico; Tratamiento Superficial) (1)

BASE Granular CBR 100% (2)

SUBBASE Granular CBR 50% y 40% (3)

(1)

(2)

(3) Espesor de Capas en cm

ESPECIFICACIONES CARTILLA N 1


43/62

APLICACIN


TRNSITO Liviano

CLIMA Normal







(1)

(2)




44/62

APLICACIN


TRNSITO Liviano

CLIMA Saturado







(1)

(2)




45/62

APLICACIN


TRNSITO Pesado

CLIMA Seco

RANGO DE TRANSITO (EEq) T1 (150.000 - 300.000); T2 (300.000 - 500.000)


ESPECIFICACIONES ESTRUCTURA TIPO




(1)

(2)




46/62

APLICACIN


TRNSITO Pesado

CLIMA Normal







(1)

(2)




47/62

APLICACIN


TRNSITO Pesado

CLIMA Saturado







(1)

(2)




48/62


APLICACIN

TIPO PAVIMENTO Estructuras Granulares con Carpeta Asfltica

TRNSITO Pesado

CLIMA Normal


T3 (500.000 - 700.000); T4 (700.000 - 1.000.000)


ESPECIFICACIN ESTRUCTURA TIPO

SUPERFICIE DE RODADO Carpeta Asfltica Estabilidad Marshall > 9.000 N (1)

BASE Granular CBR 100% y 80% (2)

SUBBASE Granular CBR 40% (3)

(1)

(2)(3) Espesor de Capas en cm



49/62


APLICACIN

TIPO PAVIMENTO Estructuras Granulares con Carpeta Asfltica

TRNSITO Pesado

CLIMA Saturado

RANGO DE TRANSITO (EEq) T1 (150.000 - 300.000); T2 (300.000 - 500.000)T3 (500.000 - 700.000); T4 (700.000 - 1.000.000)






(1)

(2)




50/62

APLICACIN

TIPO PAVIMENTO Estructuras con B ase Estabil izada con Asfalto y Capa de Proteccin

TRNSITO Pesado

CLIMA Normal y Saturado


T3 (500.000 - 700.000); T4 (700.000 - 1.000.000)




BASE Estabilizada con Asfalto Modulo > 2.000 Mpa (2)


(1)

(2)




51/62

APLICACIN

TIPO PAVIMENTO Estructuras con Subbase Estabilizada con Cemento y Carpeta Asfltica

TRNSITO Pesado

CLIMA Normal y Saturado

RANGO DE TRANSITO (EEq) T3 (500.000 - 700.000); T4 (700.000 - 1.000.000)





SUBBASE Cementada: (3)

Cementada Compresin no Confinada Calidad , entre 0,50 a 0,75 Mpa

Cementada Compresin no Confinada Calidad 2, entre O,75 a 1,50 Mpa

(1)

(2)




52/62


53/62


54/62


55/62


56/62

52


57/62

53


58/62

54


59/62

55


60/62

56


61/62

57


62/62

58

GUIA DISEÑO CHILE

Documents

Transcript of GUIA DISEÑO CHILE