Método AASHO

• Este método se basa en los resultados de una prueba realizada en un camino experimental por la Asociación AASHO en Illinois USA donde se construyó un Camino-Laboratorio.

Que incluían las pruebas:

• Laboratorio: camino de 6 circuitos en forma de ojal con 836 secciones de prueba.

• Objeto: determinar el comportamiento de los pavimentos con diferentes tipos de Bases y Carpetas de Rodamiento de concreto asfáltico y Portland y comportamiento de los puentes pretensados y postensados .

• Cargas: Ejes simples de 1.308 a 7.620 Kgs• Ejes Tandem de 6.096 a 12.192 aplicadas 6

días /semana, 18 hrs/día, Vel 56 kmh repeticiones hasta la falla con máximo 1.114.000 aplicaciones.

Tipo de Suelo: Los primeros 1,2 kms ,suelos A-7-6, debajo del cual habían otros A-6, Sobre este terreno se construyó un Terraplen de 1 mt de altura con 95% de compactación,Densidad promedio 1.858 kgs/m³ ,humedad -2 y +2 de lo optimo, (15%; L.L 29%; IP de 13); CBR saturado de 2 a 4 %Tipo de Sub-Bases: mezclas bién gradadas de arenay grava, CBR 35% diferentes espesores.Tipos de Bases: Piedra picada ,grava, tratamiento Bituminoso, cemento Portland y otras.Clima:Temp máxima : 32,2ºTemp mínima:-15ºPrecipitación Media Anual: 860 mmHumedad relativa : Máx 95% Mín 30%

• Para observar el comportamiento del pavimento por ser subjetiva se estableció una Capacidad de Servicio o Índice de Servicio Presente (PSL) identificado con la letra “p”.

Indice “p” Condición del Pavimento

0 a 1 Pésimas

1 a 2 Malas

2 a 3 Regulares

3 a 4 Buenas

4 a 5 Muy Buenas

Los pavimentos fueron evaluados por choferes profesionales.

Mediante métodos estadísticos los Índices de Servicio se relacionaron con la siguiente fórmula:

‗‗SV pendiente promedio.‗‗RD profundidad de la deformación promedio

c = Área zona de grietas en M²/1.000 M²Con estos valores determino el Indice de

Capacidad “p” :

p = 5,03-1,9 Log (1+SV) – 1,38RD²-0,01 (C+P) p = 5,03-1,9 Log (1+SV) – 1,38RD²-0,01 (C+P) 0,50,5

Durante la prueba.

• Un Índice de Servicio<1,5 “Inservible”.

• Para efectos de diseño el “Índice de Servicio” al final del período de diseño se denomina “Índice de Término de Servicio” (Pt) con los siguientes valores:

Tipo de Vía Valores

Vías de transito moderado

2

Autopistas y vías de transito

intenso

2,5

Conclusiones

• Del análisis del comportamiento de los diferentes pavimentos ensayados en función del poder de soporte de la Sub-Rasante, de la resistencia de las Bases y Sub-Bases, tipo de carga, número de repeticiones y condiciones climáticas, se concluyó que:

1.-Las fallas en un pavimento flexible se deben a :1.-Las fallas en un pavimento flexible se deben a :

Porcentaje Deficiencia

32 % Falta de espesor adecuado en la Capa de Rodamiento.

14 % Poco espesor de la Base.

45 % Espesor deficiente de la Sub-Base

9 % Terreno de Fundación inadecuado (dentro de las condiciones

normales)

2.-Se estableció una relación entre la capacidad portante 2.-Se estableció una relación entre la capacidad portante de una Capa de Concreto Asfáltico y otro formado por de una Capa de Concreto Asfáltico y otro formado por

Piedra Triturada y Suelo Granular , asi.Piedra Triturada y Suelo Granular , asi.

2,5 cms de Concreto Asfáltico = 7,5 cms de Base

2,5 cms de Concreto Asfáltico = 10 cms de Sub-Base

Nota: El Instituto del Asfalto señala la equivalencia siguiente:Nota: El Instituto del Asfalto señala la equivalencia siguiente:

2 Pulg de Base Granular = 1 Pulg de Concreto Asfáltico (2:1)

2,7 Pulg de Sub-Base = 1 Pulg de Concreto Asfáltico (2,7:1)

1,35 Pulg de Sub-Base = 1 Pulg de Base Granular

3.-El Factor Climático Regional es fundamental en el 3.-El Factor Climático Regional es fundamental en el compartimiento de un pavimento.compartimiento de un pavimento.

3.-La repetición de cargas y la magnitud de las mismas 3.-La repetición de cargas y la magnitud de las mismas es un factor determinante en el diseño y es un factor determinante en el diseño y

comportamiento de los pavimentos.comportamiento de los pavimentos.

• 4.-La combinación de espesores de las capas de los pavimentos viene dada por una relación lineal, según un valor SN denominado “Número Estructural Pesado” que depende del “Valor Soporte del Suelo” (S) ; del “Número de Repeticiones de Cargas Equivalentes” a 18.000 Lbs y de un factor (R) ambiental, según lo siguiente:

SN = a SN = a 11 D D11 + a + a 22 D D22 + a + a 33 D D33 = =

SN = a SN = a 11 D D11 + a + a 22 D D22 + a + a 33 D D33 = =

• Donde:

• a a 1 1 a a 22 a a 33 = son los = son los Coeficientes de Coeficientes de

EsfuerzoEsfuerzo

• DD1 1 DD2 2 DD3 3 = son los espesores en Pulg = son los espesores en Pulg

de la carpeta superior (Capa de de la carpeta superior (Capa de Rodamiento), Base y Sub-Base Rodamiento), Base y Sub-Base respectivamenterespectivamente

TABLA Nº 25.- Los valores a TABLA Nº 25.- Los valores a 1 1 a a 22 y a y a 33 , dependen de las características de las , dependen de las características de las

capas asi:capas asi:

Componentes del Pavimento Coeficientes de Esfuerzo

Capa de RodamientoCapa de Rodamiento a a 11 a a 22 a a 33

Mezcla en planta (concreto asfáltico, estabilidad alta) 0,44

Arena asfalto en caliente 0,40

Mezcla en sitio (arena asfalto en frio, estabilidad baja) 0,20

Capa de Base Capa de Base

Grava arenosa 0,07

Piedra picada 0,14

Base tratada con cementoBase tratada con cemento

650 psi o más 0,23

400 a 650 psi 0,20

400 psi o menos 0,15

Base tratada con asfaltoBase tratada con asfalto

Gradación gruesa 0,30

Arena-Asfalto 0,25

Base tratada con cal 0,15 -0,30

Capa de Sub-BaseCapa de Sub-Base

Grava arenosa 0,11

Arena o arcilla arenosa 0,05 -0,1

fundamento en el diseño AASHTOfundamento en el diseño AASHTO

La consideración Nº 5 referente a la combinación de espesores de

las capas de pavimentos : a a 1 1 D D 11 + a + a 2 2 D D 22 + a a 3 3 D D 33 ,

constituye el

CALCULO PARA EL DISEÑO

• 1.-Para encontrar el Nº Estructural Pesado, consiga el Valor de Soporte “S” del suelo entrando a la tabla del Gráfico Nº 6 con cualquiera de los valores que lo relacionan en especial el CBR

GRÁFICO Nº 6 .-Determinación del Valor de Soporte del Suelo “S”A partir de los valores “R”, “CBR” o “Índice de Grupo”

• 2.-Obtenido el valor “S” entro al Gráfico 7 y obtengo el valor del Nº Estructural SN, mediante el valor EAL y el Factor Regional “R”

GRÁFICO N º 7 .-Determinación del Número Estructural Pesado ,Conociendo el Valor Soporte del Suelo “S”, el Número de Ejes Equivalentes “EAL” y el Factor Regional “R”(0,3 a 1,5 con Suelo Sub-Rasante Seco , 4 a 5 con Suelo Sub-Rasante Mojado)

• 3.-Obtenido el valor SN se relaciona con los espesores de las capas D D 11 , , D D 22 y D D 33 y con sus características a a 1 1 , a , a 22 y a a 3 3 ..

• Cualquier valor que Cualquier valor que se le dé a se le dé a D D 11 ,D ,D 22 y

D D 33 deberá tener un mínimo de :

TABLA 26

Capa Superior 2 Pulg

Capa Base 4 Pulg

Capa Sub-Base 4 Pulg

2.-Para determinar los espesores de c/u de las capas que integran la estructura en diferentes posibilidades, habrá que determinar la

Capacidad de Soporte de la Base y Sub-Base considerando estas como si se tratase de la Sub-Rasante y relacionar estos valores con los

espesores mínimos .

GRÁFICO Nº 6GRÁFICO Nº 6

Y cumpliéndose que :Y cumpliéndose que :

Diseñar un pavimento asfáltico convencional en una autopista para un período de 20 años y con las características siguientes

• DATOS:• EAL = 1,2 x 106

• CBR de la Sub-Rasante = 3,5• Existe la posibilidad de utilizar las carpetas

siguientes:• Carpeta Base : piedra picada con CBR = 80• Sub-Base : CBR = 20

GRÁFICO Nº 7 .-Determinación del Valor de Soporte del Suelo “S” a partir de los valores “R”, “CBR” o “Índice de Grupo”

1.-Busco el valor “S” Soporte del Suelo en el Gráfico Nº 7 y 1.-Busco el valor “S” Soporte del Suelo en el Gráfico Nº 7 y obtengo S = 4obtengo S = 4

1.-Busco en el Gráfico Nº 8 para un p t = 2,5; S = 4 ; 1.-Busco en el Gráfico Nº 8 para un p t = 2,5; S = 4 ; EAL = 1,2 x 10EAL = 1,2 x 106 6 y R = 1,2 , consigo SN = 3,75 y R = 1,2 , consigo SN = 3,75

GRÁFICO N º 8 .-Determinación del Número Estructural Pesado, Conociendo el Valor Soporte del Suelo “S”, el Número de Ejes Equivalentes “EAL” y el Factor Regional “R”(0,3 a 1,5 con Suelo Sub-Rasante Seco , 4 a 5 con Suelo Sub-Rasante Mojado)

Esto nos indica queEsto indica que todas las combinaciones de :Esto indica que todas las combinaciones de :SN = a SN = a 11 D D11 + a + a 22 D D22 + a + a 33 D D33 = 3,75 = 3,75

Coeficiente de esfuerzo para cada una de las posibles capas.Coeficiente de esfuerzo para cada una de las posibles capas.

Tipo de concretoTipo de concreto AASHTO *AASHTO * NOMOGRAMANOMOGRAMA

Concreto asfáltico a a 11 0,44 0,42

Base de piedra picada a a 22 0,14 0,13

Base suelo cemento a a 22 0,20 0,17

Base tratada con asfalto a a 22 0,34 0,25

Sub-Base a a 33 0,11 0,095

* Estos valores se tomaron del cuadro siguiente* Estos valores se tomaron del cuadro siguiente

TABLA Nº 25.-Los valores a a 1 1 a a 22 y a a 33 , dependen de las características de las capas asi:

Componentes del Pavimento COEFICIENTES

Capa de RodamientoCapa de Rodamiento a a 11 a a 22 a a 33

Mezcla en planta (concreto asfáltico, estabilidad alta) 0,44

Arena asfalto en caliente 0,40

Mezcla en sitio (arena asfalto en frio, estabilidad baja) 0,20

Capa de Base Capa de Base

Grava arenosa 0,07

Piedra picada 0,14

Base tratada con cementoBase tratada con cemento

650 psi o más 0,23

400 a 650 psi 0,20

400 psi o menos 0,15

Base tratada con asfaltoBase tratada con asfalto

Gradación gruesa 0,30

Arena-Asfalto 0,25

Base tratada con cal (de menos fino a más fino) 0,15 -0,30

Capa de Sub-BaseCapa de Sub-Base

Grava arenosa 0,11

Arena o arcilla arenosa 0,05 -0,1

AlternativasAlternativas

PAVIMENTO CONVENCIONAL

0,44 D0,44 D11 + 0,14 D + 0,14 D22 + 0,11D + 0,11D33 = 3,75 = 3,75

PAVIMENTO CON BASE DE SUELO CEMENTO

0,44 D0,44 D11 + 0,20 D + 0,20 D22 + 0,11D + 0,11D33 = 3,75 = 3,75

PAVIMENTO CON BASE ASFÁLTICA

0,44 D0,44 D11 + 0,34 D + 0,34 D22 + 0,11D + 0,11D33 = 3,75 = 3,75

El valor SN = 3,75 corresponde a un pavimento a construirse sobre una Sub-RasanteEl valor SN = 3,75 corresponde a un pavimento a construirse sobre una Sub-Rasante con un CBR de 3,5, para dimensionar c/u de las capas del pavimento en diferentescon un CBR de 3,5, para dimensionar c/u de las capas del pavimento en diferentesposibilidades habrá que determinar la capacidad de soporte de la Base y Sub-Baseposibilidades habrá que determinar la capacidad de soporte de la Base y Sub-Baseconsiderándolas como si fuesen Sub-Rasantes , asi en el Gráfico 7 con un CBR de considerándolas como si fuesen Sub-Rasantes , asi en el Gráfico 7 con un CBR de 20 y 80 obtenemos un “S” de 7,3 y 9,8 a los que les corresponde asimismo un SN 20 y 80 obtenemos un “S” de 7,3 y 9,8 a los que les corresponde asimismo un SN de 2,20 y 1,6de 2,20 y 1,6

Coeficiente de esfuerzo para cada una de las Coeficiente de esfuerzo para cada una de las posibles capas.posibles capas.

Tipo de concretoTipo de concreto AASHTOAASHTO NOMOGRAMANOMOGRAMA

Concreto asfáltico a a 11 0,44 0,42

Base de piedra picada a a 22

0,14 0,13

Base suelo cemento a a 22

0,20 0,17

Base tratada con asfalto a a 22

0,34 0,25

Sub-Base a a 33 0,11 0,095

GRÁFICO Nº 7GRÁFICO Nº 7

SN SN ≥ 1,60≥ 1,60

SN SN ≥ 2,20≥ 2,20

SN SN ≥ 3,75≥ 3,75

Todas las combinaciones de espesores posibles, deberán tener un SN igual o mayorTodas las combinaciones de espesores posibles, deberán tener un SN igual o mayorque 3,75 sobre la Sub-Rasante ; igual o mayor 2,20 2n la Sub-Base e igual o mayor que 3,75 sobre la Sub-Rasante ; igual o mayor 2,20 2n la Sub-Base e igual o mayor que 1,6 sobre la Base .que 1,6 sobre la Base .

1.-Si el único material que hubiese debajo de la Capa de Rodamiento fuese la Base (es decir considerándola como

Sub-Rasante), en este caso DD22 y D y D33 serán igual a cero, luego:

• SN1 = D1 x a1 ; D1 = SN1 / a1 = 1,6/.44 =3,63 Pulg

• Si aproximo a D1 = 4 ,

• SN1 = D1 x a1 = 4 x 0,44 = 1,76

2.-La Base debe tener un espesor definido, como se sabe las características del material sobre el cual se apoya, podemos considerar a la Sub-Base como Sub-Rasante y en este caso D3 sería igual a cero.

• SN3 = D1 x a1 + D2 x a2

• SN2 = SN1 + SN2

SN2 – SN1c 2,20 - 1,76

D2 = = = 3,14”

• a2 0,14

• Como el espesor de la Base de piedra debe tener un mínimo de 4” asumimos que D2 = 4” y

• SN2 = 4 x 0,14 = 0,56”

3.-Si consideramos ahora que nos apoyamos sobre la Sub-Rasante, podemos conseguir el

espesor de la Sub-Base

• SN3 = D1 x a1 + D2 x a2 + D3 x a3

• SN3 = SN1 + SN2 + D3 x a3

• SN3 - (SN1c + SN2c ) 3,75 – (1,76-.56)

• = = = 13”

• a3 0,11

• SN3 = 13 x 0,11 = 1,43

• SN = 1,76 + 0,56 + 1,43 = 3,75 ≥ 3,75 OK

Diseño final

Concreto Asfáltico = 4 “Concreto Asfáltico = 4 “

Piedra Picada = 4 “Piedra Picada = 4 “

Granzón = 13 “Granzón = 13 “

NOTA : El procedimiento de cálculo es igual, si se tratase de usar unaNOTA : El procedimiento de cálculo es igual, si se tratase de usar una Base Tratada con asfalto o cualquier base estabilizadaBase Tratada con asfalto o cualquier base estabilizada