DISEDISEÑO DE ÑO DE PAVIMENTOSPAVIMENTOS
DEFINICIONDEFINICION Lo podemos definir como Lo podemos definir como
una estructura que se una estructura que se diseña y se forma diseña y se forma mediante un conjunto de mediante un conjunto de capas construidas sobre el capas construidas sobre el suelo de fundación, con la suelo de fundación, con la finalidad de ser utilizado finalidad de ser utilizado como una superficie apta como una superficie apta para el libre tránsito de para el libre tránsito de vehículos de tipo liviano, vehículos de tipo liviano, pesado y comercial; y pesado y comercial; y donde la circulación se donde la circulación se hace de manera rápida, hace de manera rápida, confortable, segura y confortable, segura y económica. económica.
PAVIMENTOS FLEXIBLESPAVIMENTOS FLEXIBLES SUBRASANTESUBRASANTE SUB-BASESUB-BASE BASEBASE CAPA DE CAPA DE
RODADURARODADURA
DISEDISEÑO DE PAVIMENTOS ÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLESFLEXIBLES
07.8)(log32.2
)1(
109440.0
5.12.4log
20.0)1(log36.9)(log 10
19.5
10
101810
roR Mx
SN
PSI
SNxSxZW
•Número de Ejes Equivalentes de 80 KN (W18)•Confiabilidad (R)
•Error Estándar Combinado (So)•Modulo de Resiliencia (Mr)
•Pérdida de Serviciabilidad (ΔPSI)
ESAL’s (Equivalent simple axial load)
Son el numero de pasadas de ejes trasformados en un número de ejes tipo, que de acuerdo a directivas AASHTO es un eje simple de 18 Kips, 8.2 Tn u 80 kN.
WW1818 (EJE EQUIVALENTE) (EJE EQUIVALENTE)
Se utiliza para determinar el efecto destructivo, dependiendo de las cargas y tipo de ejes de los vehículos
FACTORES EQUIVALENTES FACTORES EQUIVALENTES DE CARGA (LEF)DE CARGA (LEF)
LEF= # de ESAL’s (80 kN)
# de ejes ( x kN) LA CONVERSION DE LOS EJES REALES A ESAL´S SE REALIZA POR MEDIO DE LOS FACTORES EQUIVENTES DE CARGA LEF (LOAD EQUIVALENT FACTOR)
LEFsLEFs
ESPECIFICOS PARA :ESPECIFICOS PARA : TIPO DE PAVIMENTOTIPO DE PAVIMENTO ESPESORES (SN )ESPESORES (SN ) DELTA DE DELTA DE
SERVICIABILIDADSERVICIABILIDAD
PESOS DE LOS EJES PESOS DE LOS EJES SEGÚN SIECASEGÚN SIECA
METODO RIGUROSO
Vehiculos p(%) g DD LD TF N°ESALs1 2 3 4 5 6 7
1.1 3651.2 365
1.1.1 3651.1.2 3651.1.3 3651.2.2 365
1.1.1.1 3651.1.1.2 365
∑W18´(7) TPDA(1)(2)(3)(4)(5)(6)
EJEMPLO DE CALCULO POR EJEMPLO DE CALCULO POR METODO RIGUROSOMETODO RIGUROSO
METODO SIMPLIFICADOMETODO SIMPLIFICADO
NNºº ESALs= TPDA(P)(g)(LC)(LD)(TF)(365) ESALs= TPDA(P)(g)(LC)(LD)(TF)(365) TPDA: TPDA: TransitoTransito promediopromedio diariodiario annual (veh/dia) annual (veh/dia) P: P: PorcentajePorcentaje de de vehículosvehículos pesadospesados g: factor de crecimientog: factor de crecimiento LC: factor de distribución por direcciónLC: factor de distribución por dirección LD: factor de distribución por carrilLD: factor de distribución por carril TF: factor de TF: factor de camióncamión ( (todos los vehículos pesadostodos los vehículos pesados))
FACTOR DE CRECIMIENTOFACTOR DE CRECIMIENTO (GROWTH FACTOR) (GROWTH FACTOR)
g= ((1+i)g= ((1+i)nn-1)/i-1)/i
Factor de Distribución por Factor de Distribución por Carril (LC)Carril (LC)
Número de Carriles en una Sola Dirección
LC
1 1.00 2 0.80 – 1.00 3 0.60 – 0.80 4 0.50 – 0.75
Factor de Distribución por Factor de Distribución por Dirección (LD)Dirección (LD)
Número de Carriles en Ambas Direcciones
LD
2 50 4 45
6 ó más 40
FACTOR DE CAMIONFACTOR DE CAMION (TRUCK FACTOR) (TRUCK FACTOR) ES LA RELACIÓN QUE DEFINE LA ES LA RELACIÓN QUE DEFINE LA
CANTIDAD DE ESALs QUE POSEE CANTIDAD DE ESALs QUE POSEE CADA TIPO DE CAMIONCADA TIPO DE CAMION
TF = (N° ESALs totales)/(N° de camiones)TF = (N° ESALs totales)/(N° de camiones)
Confiabilidad (R)Confiabilidad (R)
Niveles de Confiabilidad (R) Tipo de Carretera
Suburbanas Rurales Autopistas Regionales 85 – 99.9 80 – 99.9
Troncales 80 – 99 75 – 95 Colectoras 80 – 95 50 – 80
Error Estándar Combinado Error Estándar Combinado (So)(So)
Condición
Pavimentos
Rígidos
Pavimentos
Flexibles
En construcción nueva 0.35 0.45 En sobrecapas 0.39 0.49
Módulo de Resiliencia (Mr)Módulo de Resiliencia (Mr)
Este ensayo fue desarrollado a los efectos de estudiar una propiedad del material que describa mejor el comportamiento del suelo bajo cargas dinámicas de ruedas.
Una rueda que se mueve imparte un pulso dinámico a todas las capas del pavimento y a la subrasante. Como respuesta a este pulso dinámico, cada capa de pavimento sufre una deflexión. El pulso de solicitudes varía desde un valor muy bajo hasta un máximo en un breve período, en función de la velocidad del vehículo.
RELACION CBR VRS MrRELACION CBR VRS Mr
Propiedad resistencia/ índice
Modelo Comentarios Prueba estándar
CBR. 0.642555( ) ( )rM CBR TRL
Mr en psi.
CBR= Relación de soporte de California, porcentaje.
AASHTO T 193, “Relación de soporte de California”.
Valor R. 1155 555rM R
Mr en psi. R= Valor R.
AASHTO T 190, “Resistencia del valor R y presión de expansión de suelos compactados”.
Coeficiente de capa de AASHTO.
300000.14
ir
aM
Mr en psi
ai: Coeficiente de capa de AASHTO.
Guía para el diseño de estructuras de pavimentos AASHTO.
PI y gradación*. 75
1 0.728CBR
wPI
wPI=P200xPI. P200= Porcentaje que pasa la malla No. 200. PI= Índice de plasticidad, porcentaje.
AASHTO T 27, “Análisis de mallas para agregado grueso y fino”. AASHTO T 90, “Determinación del límite plástico y el índice plástico del suelo”.
DCP*. 1.12
292CBR
DCP
CBR= Relación de soporte de California, porcentaje. DCP= Índice DCP, mm/ soplos
ASTM D 6951, “Método de prueba estándar para el uso del penetrómetro de cono dinámico en aplicaciones de pavimento poco profundas”.
El CBR es por definición:
2.5 .
2.5 .
Carga que produce una penetración de mm en el sueloCBR
Carga que produce una penetración de mm en la muestra patrón
Pérdida de Serviciabilidad Pérdida de Serviciabilidad (ΔPSI)(ΔPSI)
Serviciabilidad Inicial (Po) Serviciabilidad Final (Pt) Pavimentos
Rígidos Pavimentos Flexibles
Caminos Principales
Caminos de Tránsito Menor
4.5 4.2 2.5 ó más 2.0
Determinación de los Determinación de los Espesores de CapaEspesores de Capa SNSNRealReal = a1 x D1 + a2 x m2 x D2 + a3 x m3 x D3 = a1 x D1 + a2 x m2 x D2 + a3 x m3 x D3
a1, a2 y a3 son los coeficientes estructurales ó de capa, de la superficie de rodadura, base y sub-base respectivamente.m2, m3 son los coeficientes de drenaje para base y sub-base.D1, D2, D3 son los espesores de capa en pulgadas para la superficie de rodadura, base y sub-base respectivamente.
COEFICIENTES DE CAPACOEFICIENTES DE CAPA
a1
a2
a3
COEFICIENTE DE DRENAJECOEFICIENTE DE DRENAJE
Calidad de Drenaje 50 % de Saturación 85 % de Saturación Excelente 2 horas 2 horas
Bueno 1 día 2 a 5 horas Regular 1 semana 5 a 10 horas Pobre 1 mes Más de 10 horas
Muy Pobre El agua no drena Mucho más de 10 horas
Calidad de Calidad de DrenajeDrenaje
Porcentaje de tiempo en que el pavimento está Porcentaje de tiempo en que el pavimento está expuesto a niveles de humedad próximos a la expuesto a niveles de humedad próximos a la
saturaciónsaturación
< 1%< 1% 1 - 5%1 - 5% 5 - 25%5 - 25% > 25%> 25%
ExcelenteExcelente 1.40 a 1.351.40 a 1.35 1.35 a 1.301.35 a 1.30 1.30 a 1.201.30 a 1.20 1.201.20
BuenoBueno 1.35 a 1.25 1.35 a 1.25 1.25 a 1.151.25 a 1.15 1.15 a 1.001.15 a 1.00 1.001.00
RegularRegular 1.25 a 1.15 1.25 a 1.15 1.15 a 1.051.15 a 1.05 1.00 a 0.801.00 a 0.80 0.800.80
PobrePobre 1.15 a 1.051.15 a 1.05 1.05 a 0.801.05 a 0.80 0.80 a 0.600.80 a 0.60 0.600.60
Muy PobreMuy Pobre 1.05 a 0.951.05 a 0.95 0.95 a 0.750.95 a 0.75 0.75 a 0.400.75 a 0.40 0.400.40
Espesores mínimos de Espesores mínimos de concreto asfáltico y base concreto asfáltico y base granulargranular
Número de ESAL s Concreto Asfáltico
Base Granular
Menos de 50000 2.5 cm 10 cm 50000 a 150000 5.0 cm 10 cm 150000 a 500000 6.5 cm 10 cm 500000 a 2000000 7.5 cm 15 cm 2000000 a 7000000 9.0 cm 15 cm
Más de 7000000 10.0 cm 15 cm