06 DISEÑO DE PAV FLEXIBLES AASHTO 93.pptx

7/25/2019 06 DISEÑO DE PAV FLEXIBLES AASHTO 93.pptx

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Diseño de PavimentosFlexibles

Ing. Ruben Gamarra Tuco





Teoría del semiespacio elástico deBoussines

La manera más simple de abordar el diseño de un pavimentoasfáltico o exible es mediante la teoría del semiespacioelástico de Boussinesq.

De acuerdo a esta teoría el suelo es un medio elástico,homogneo e is!tropo, limitado en super"cie por un planohori#ontal $ que se extiende desde allí hasta aba%o en formain"nita.

&s válido tomar la teoría elástica lineal en primeraaproximaci!n dado que las deformaciones que sufre elpavimento por las cargas de tránsito son prácticamenteelásticas, es decir totalmente recuperables dado que eltiempo de aplicaci!n de carga es mu$ pequeño.

'ara cargas lentas o estáticas ha$ fen!menos de creep, por loque es necesario considerar las propiedades reol!gicas de losmateriales.




&s necesario recordar que para materiales granulares noligados $ suelos "nos, lo m!dulos de deformaci!n no son

constantes como propone la teoría de la elasticidad lineal,sino dependientes de las tensiones actuantes ()!dulo*esiliente+ por lo que el análisis tenso deformacional de unpaquete estructural debe hacerse, en vigor, mediantemodelos elásticos no lineales.

Carga puntual en superficie para semiespacio de Boussinesq




Carga distribuida sobre área circular en superficie para semiespacio de Boussinesq



!istemas bicapa

-asta ahora se ha considerado un medio elástico, homogneoe is!tropo, pero el pavimento exible es, en realidad, unsistema elástico multicapa que se apo$a sobre el suelo, por loque el uso de la teoría de Boussinesq da errores del lado de laseguridad.



!istemas bicapa na manera más exacta de abordar el problema de diseño de

pavimentos exibles es mediante la teoría de Burmister queconsidera al con%unto pavimento/suelo como un sistema

bicapa La capa 01 'avimento, tiene espesor "nito h $ m!dulo de

elasticidad &0 constante.

La capa 21 3ubrasante tiene espesor in"nito $ m!dulo deelasticidad &2, tambin constante.



"íneas de diseñopara pavimentos #exibles

-a$ dos metodologías bien diferenciadas encuanto a diseño de pavimentos exibles.$. %mpírica&

Desarrollada en && durante el siglo 44.5acen a partir de pruebas en tamaño real para ver comose iba deteriorando el pavimento por efecto de fatiga, deesta manera aparecieron ecuaciones empíricas.&%emplo1 )todos 663-78.

'. (ecanicista1Basada en la teoría de la elasticidad (lineal o no lineal+ con)odelos elásticos multicapa.&%emplo1 )todos 3hell 663-78 299: (empírico/mecanicista+.



)ntecedentes (*todos))!+T,!e basan en resultados - conclusiones obtenidos deensa-os de Road Test desde los años $'/. lo cuales

se basaron en& &xperiencia $ sentido com;n )todos basados en la )ecánica de 3uelos <ndice de =rupo &dafol!gicos *esistencia1 >B* * (-veem+ >arga/deformaci!n,

7riaxiales

Road Test de Bates&

&ntre 0?22 $ 0?2@ cerca de 3pring"eld (Allinois+. Diferentesmateriales1 ladrillos, concreto asfáltico, hormig!n.

Road Test de (ar-land&&n 0?9 en un pavimento rígido cerca de La 'lata

()ar$land+. 3e usaron cargas por e%e diferentes $diferentes con" uraciones sim le tándem :9 C5 3 099



)ntecedentes (*todos ))!+T,Road Test de la 0)!+,&&ntre 0?@ $ 0? cerca de )alad (Adaho+. >argas prácticamente

iguales que en el caso anterior.'avimentos exibles. &n estos dos ;ltimos se conclu$e que el efectodestructivo del e%e simple es ma$or que el del tándem.

Road Test de la ))!+,&&ntre 0?: $ 0?E9 cerca de 8ttaFa (Allinois+. 3e usa por primera ve# el

concepto de serviciabilidad. Gue el ensa$o más completo



,B1%TI2,! D%" ))!+, R,)D T%!To Determinar la relaci!n entre el n;mero de repeticiones de

cargas por e%e de diferente magnitud $ con"guraci!n $espesor de pavimento.

o Determinar efectos de vehículos de distinto peso cuando se

aplican solicitaciones de distinta frecuencia a los puentes.'uentes1 vigas A de acero, de >H6H $ de >H'H.

o &studios especiales en lo que concierne a bermas, tipos debase, fatiga del pavimento, dimensiones $ presi!n de

neumáticos $ vehiculos militares pesados.

)ntecedentes (*todos ))!+T,



o 7omar recaudos para mantener las secciones en estudio lo

máximo posible en buenas condiciones para medici!n.

o Desarrollar instrumentos, procedimientos de ensa$o, datos,tablas, grá"cos $ f!rmulas que ree%en la capacidad de lasdistintas secciones ensa$adas $ que serán mu$ valiosas en el

diseño de futuras carreteras $ en la evaluaci!n de la calidadde las cal#adas existentes.




De3ectos del ))!+, Road Test&

o Inico medio ambienteo Agual subrasanteo Aguales materiales

5o representan las condiciones generales, el mtodo de diseñoextrapola comportamientos.




&l 663-8 road test, invirti! aproximadamente 3J 2Kmillones (0?E9+.

4"I() Los valores climáticos fueron1

7iempo de construcci!n1 6gosto 0?E septiembre 0?:. 7iempo de prueba de tránsito1 8ctubre 0?: noviembre

0?E9.

&studios especiales1 'rimavera a verano de 0?E0.


7emperatura media promedio(Mulio+ 2.N> (KE

o

G+ 7emperatura media promedio (&nero+ /2.:N> (2KoG+

'recipitaci!n media anual:@K mm(@ plg+

'rofundidad promedio de congelamiento (seg;n

suelos "nos+

K00 mm

(2: plg+



DI!P,4I!I56 D% PI!T)! D% PR7%B)

E pistas de prueba de dos carriles cada una. 'ista 0 no su%eta a tránsito, usado para pruebas de efectosdel medio ambiente.

'ista 2 a la E su%etas a cargas de tránsito.




3e constru$eron E pistas, grandes $ 2 pequeñas. =randes1 @, , , $ E . 7ramo rectoO 29K@ m.

3ometidas a cargas dinámicas 'equeñas1 0 $ 2. 'ista 01 tramo recto de E09 m. 3ometida a cargas

estáticas $ efectos de clima

'ista 21 tramo recto de 0@0 m. 3ometida a cargasdinámicas 7ramos rectos al 5orte $ curva de retorno al &ste 1

pavimento de >H6H. 7ramos rectos al 3ur $ curva de retorno al 8este 1

pavimento de hormig!n 3ecciones variables con #onas de transici!n






4argas de tránsito aplicadas&




3e recolectaron las siguientes mediciones de performance1› *ugosidad $ deterioro visual› Deexiones, deformaciones, etc.› <ndice de serviciabilidad de pavimento ('3A+.

4)R)4T%R8!TI4)! D% ") (%4") )!F)"TI4) %6 4)"I%6T% Las me#clas asfálticas en caliente utili#adas usaron1

› 6gregados gruesos triturados› 6rena gruesa natural silícea› 'olvo de roca como "ller mineral› >emento asfáltico de grado de penetraci!n :/099.

'ara la super"cie de rodadura en las pistas @ a E, el espesorfue de 0. plg.

Las me#clas asfálticas fueron diseñadas seg;n el )todo)arshall utili#ando 9 golpes por cara. La me#cla asfáltica típica tuvo entre . $ . P de contenido

de asfalto con respecto al peso total de la me#cla para capasde rodadura $ capas intermedias respectivamente.

Los vacíos llenos de aire promedio fue de K.KP para las seispistas de prueba





Los requerimientos de granulometría para las capas de

rodadura $ capas intermedias fueron1



4)R)4T%R8!TI4)! D% ") 4)P) D% B)!%

Los materiales de la capa de base fueron cali#as dolomíticastrituradas que conformaron la siguiente gradaci!n




&s importante notar que el 09P pas! la malla Q 299, así, labase fue un poco susceptible a congelamiento.

&l >B* promedio del material de base fue de 09K.KP enlaboratorio, sin embargo, los resultados en capo fueron desde2P hasta 0E9P (total de 00 pruebas+.

&l >B* mínimo especi"cado fue de KP.

Las densidades secas medias en campo estuvieron entre2.22 grRcm@ a 2.2K grRcm@, con contenidos de humedadentre .E a E.0 P.




4)R)4T%R8!TI4)! D% ") 4)P) D% !7BB)!%

&l material de subbase fue una me#cla de grava $ arena lacual conform! la siguiente gradaci!n1




&l >B* fue especi"cado para no exceder el E9P.

&l >B* típico de laboratorio vari! desde 2: a 0P.

&l porcenta%e medio de pasante malla Q 299 fue de E.P (unporcenta%e menor que el de la capa de base+.

Las Densidades secas en campo variaron desde 2.22K a 2.2?grRcm@ con contenidos de humedad variando desde E.0 aE.:P.




4)R)4T%R8!TI4)! D% ") !7BR)!)6T%

7odas las pistas de prueba utili#aron una misma subrasante,con la construcci!n de un terrapln de 0 m. con material tipo6/E.

&l limite líquido1 @0P &l índice de plasticidad1 0EP 'asante malla Q 2991 :2P Densidad seca máxima1 0.?9E grRcm@ 8ptimo contenido de humedad1 0@P &l >B* de campo $ las pruebas de densidad en el terrapln

antes de la pavimentaci!n fueron1› >B* promedio1 2.?

› *ango de >B*1 0.? @.› 3aturaci!n promedio1 :P› >ompactaci!n promedio1 ?:.P› 'romedio de contenido de humedad1 0@.:P




4)R)4T%R8!TI4)! D%" P)2I(%6T,




G!rmula original de la 663-8 (Deducidadel *oad 7est+

Capacidad estructural: capacidad del pavimento para soportar lascargas de tránsito durante el período de vida útil. En pavimentos

flexibles viene dada por el número estructural SN (pulg o mm).


β+ρ=

Gloglog

!"#$"%

&'logG

−

∆=

$"

$

#*"!

$"

$#

+)#',(

)++(-#"-%-"-

+

++=β

$$# +log"%)++(log/*"%)#',(log0"**"!log ++−++=ρ



(*todo ))!+T, 9:

)ntecedentes&

0. &l primer antecedente en el diseño de pavimentos exibles se tienecon el ))!+, Road Test. De estos ensa$os se obtuvo informaci!npara aplicar al diseño de pavimentos.

'. ;))!+, Interim Guide 3or t<e Design o3 Rigid and FlexiblePavements; =$>'? ()u$ empírica+.

:. ;))!+T, Interim Guide 3or t<e Design o3 Rigid and FlexiblePavements; =$@'?.

A. ;))!+T, Guide 3or t<e Design o3 Rigid and FlexiblePavements; =$>? 7iene muchas modi"caciones con respecto a lade 0?K2



Las modi"caciones del mtodo del año ?@

inclu$eron1 &l )* reempla#a al >B* Los coe"cientes de drena%e mi reempla#an

al G* (factor regional+ 6parece la con"abilidad * 3e tienen en cuenta subrasantes

expansivas o congelantes

3e puede considerar cualquier variaci!n desserviciabilidad.

(*todo ))!+T, 9:



%cuaciCn de diseño ))!+T, $:

', en pulgadas" 1r en &'

', en centímetros" 1r en psi

-/.log$.$

)#(

#-*%%.-

)

!.#$.%

log(

$.-)#log(0.*2log

#*.!

# −+

++

−

∆

+−++= Mr

SN

PSI

SN So Zr W

-/.log$.$

)#!%.$

(

#-*%%.-

)!.#$.%

log($.-)#

!%.$

log(0.*2log

#*.!

# −+

++

−

∆

+−++= Mr

SN

PSI

SN So Zr W

% iC d di ñ ))!+T, $:






3e ingresa con 5;mero total de repeticiones de e%es equivalentes

S0:

>on"abilidad * Desvío estándar 39

)!dulo resiliente efectivo de la subrasante )* (psi+

'rdida de serviciabilidad ∆'3A

La ecuaci!n se resuelve determinando elvalor del n;mero estructural 35.

0$& DeterminaciCn del 6mero total de



0$& DeterminaciCn del 6mero total derepeticiones de %Ees %uivalentes

Tránsito& está formado por distintos vehículos de distinto peso, elcual está distribuido en e%es de distinta con"guraci!n.

&l valor de 7)D6 a considerar es el 7)D6o que representa la curvade tránsito futuro llevado al año de inicio del servicio.

3e uniformi#an todas las cargas de tránsito en un n;mero

equivalente de e%es de 0: Cips u :9 C5 llamado &36L.

%!)"euivalent simple axial load

0 &36L O 0: Cips O :9 Tn O :.0K tn.

totf r TF TMDAo

−+=

)#(





La guía 663-78 ?@, considera el periodo de análisis, quese re"ere al periodo de tiempo en el cual el análisis delpavimento es conducido, similar al periodo de tiempo quecualquier estrategia de diseño debería cubrir.

&l periodo de análisis es análogo al trmino Vvida de

diseñoW, ba%o esto, la ruta $ su pavimento despus de esteperiodo seguirá existiendo pero requerirá un nuevo diseñopara afrontar las demandas estructurales para ese tiempo.

Tipo de vía Periodo de análisisrecomendado

rbana alto volumen de tránsito @9 9

*ural alto volumen de tránsito 29 9

Ba%o volumen pavimentado 0 2

Ba%o volumen con super"cie deagregados. 09 / 29



&l valor acumulado de e%es equivalentes paratodo el periodo de análisis se llama &36L dediseño o S0:.

3e debe calcular el n;mero acumulado de e%esequivalentes de toda la ota por todo elperiodo de análisis (eq+.




3e determina por las siguientes metodologías1› 'or &spectro de e%es1

3e determina un &36L para cada carga de e%e en funci!nde cada tipo (simple, tándem $ trídem+.

Donde1 n es el n;mero de e%es por día para cada tipo (simples,

tándem $ trídem+.

D es el factor direccional L es el factor carril @E convierte e%es equivalentes por día a e%es

equivalentes por año. g es el factor de incremento de crecimiento anual.


g L D EALF ni ESAL ii 20!2222=



›

'or espectro de e%es1

&l S0: se calcula como1


( )

r

r g

z ## −+

=

∑

=

==

tridemi

simplesii ESALW #



›

'or &36L unitario1 3e determina el &36L unitario de cada vehículo al "naldel periodo de análisis para luego ser acumulados.

Donde1 7)D6o es el valor de 7)D6 futuro expresado en el año de inicio

de servicio. 'i es el porcenta%e de 7)D6o de cada clase de vehículo.

G> es el factor cami!n del vehículo i


3 ve4ículos de cada clase

g L D FC pTMDAo ESAL iii 20!22222=




E5+6# E5+6$ 6C57 8

S0 S2

6C5 es llamado tambi9n 6actor Cami:n del ve4ículo 5



›

'or &36L unitario1 &l valor de S0: estará dado por1


∑=

=

= pesadosi

ligerosi

i ESALW #



&l &36L unitario determinado pertenece a unvehículo en particular $ representa lasrepeticiones de e%es equivalentes acumuladosde este vehículo por día (eqRdia+.

3e debe calcular el n;mero acumulado de e%esequivalentes de toda la ota por todo el

periodo de análisis (eq+.





&l L&G (load equivalent factor+ es tambienllamado &6LG (&quivalent axle loadfactor+.

De"ne el daño en un pavimento de un

tipo de e%e cualquiera expresado en un e%esimple equivalente estándar de 0: Cips.


lidad serviciaide p!rdidamismaesa prod"cen#"e$N %e&esde N

lidad serviciaide p!rdida"na prod"cen#"e$N ESALsde N EALF

)(;

)-(;=




&l &6LG depende de1› 7ipo de pavimento› &spesor o capacidad estructural del

pavimentos›

>ondiciones terminales (29P del área decarril con "suras de fatiga $ 9.W deahuellamiento.





&l &6LG se puede determinar por10. &cuaciones del ensa$o 663-78.2. 7ablas de la guía 663-78 (en funci!n de

la serviciabilidad "nal $ n;meroestructural+

@. &cuaciones aproximadas.





Donde:

• G es el factor de pérdida de serviciabilidad

• Pt es la serviciabilidad final del pavimento

flexible.

• L18 es el valor de cara e!uivalente "18 #ips$

• L%s es el n&mero de e'es e!uivalentes a

determinar "1$

• SN es el n&mero estructural del pavimento

flexible

• Lx es la cara normal del e'e com&n "#ips$

• L%x es el factor !ue define el tipo de e'e Lx a

determinar como e'e e!uivalente simple( toma

los valores de:

• 1 para e'es simples

• % para e'es t)ndem

• * para e'es tr+dem





,ablas --S,/ para

0-L





•

Donde:• P es la carga por eje en tn.

i iC d l l d




2e3+culos ,ipo

Reglamento 6acional de 2e<ículos



Reglamento 6acional de 2e<ículosD%4R%T, !7PR%(, 6 /H'//:(T4

0$ D t i iC d l 6 t t l d




E5+6# E5+6$ 6C57 8

S0 S2

6C5 es llamado tambi9n 6actor Cami:n del ve4ículo 5




E5+6# E5+6$ 6CB7 8

S0

S2

6CB es llamado tambi9n 6actor Cami:n del ve4ículo B

S@

E5+67




8tro factor que debeconsiderarse para ladeterminaci!n del &6L es elefecto per%udicial de laspresiones de contacto

elevadas.

3i las medidas actuales de lapresi!n de inado de losneumáticos indican valores

signi"cativamente por encimadel valor de la condici!n decarga estándar (K9 psi+,entonces los factores de a%ustede la siguiente "gura deben

aplicarse.








'ara determinar el factor de a%uste (G6+ serecomienda usar el grá"co elaborado por-.G 3outhgate $ *.> Deen en el TentucC$

7ransportation *esearch 'rogram (0?:+,de acuerdo al espesor del concretoasfáltico $ la presi!n de contacto.

5ormalmente la presi!n de contacto delos neumáticos es igual al ?9P de lapresi!n de inado.

i iC d l l d




La aplicaci!n del G6 puede reali#arse de dosmaneras10. 6plicando el G6 a cada &6GL para cada vehículo.2. 6plicando un G6 promedio a cada Gactor >ami!n.@. 6plicando un G6 promedio de todos los camiones

al &36L de diseño. Despus de corregidos los valores de tránsito, se

estima de manera similar S0:.




S0 S2

•6C

5

es llamado tambi9n 6actorCami:n del ve4ículo 5.

• E5+6# < E5+6$ son llamados

tambi9n factor de equivalencia de

carga respectivamente.

• 65# < 65$ son los factores de

a=uste por presi:n de inflado de los

neumáticos para cada e=e del

ve4ículo 5.

• 65promedio es el factor de a=uste promedio de todos los neumáticos

del ve4ículo 5.

• 65general es el factor de a=uste

promedio de todos los ve4ículos

considerados en el dise>o


#)

$)

)




Factores de distribuciCn por direcciCn& &n general se toma1 DDO9. para para caminos de dos sentidos. &stá en funci!n de como se reali#! el censo de tránsito

Factores de distribuciCn por carril &n caminos multicarril, el carril de diseño es el que se encuentra

en el lado más externo.


6ro. De carriles porsentido

"

0 02 9.:9 0

@ 9.E9 9.:9

9.9 9.K



4onceptos de 4onJabilidad

Los modelos 663-78 originales son determinísticos,es decir que predicen un ;nico resultado para elcon%unto de datos de entrada

&xisten m;ltiples factores de incertidumbre en ladeterminaci!n de los distintos parámetros queconstitu$en la informaci!n que se ingresa a lasecuaciones de cálculo (datos promedio+

› &rrores $ aproximaciones en los procedimientos› Xariabilidad de los datos para todo un pro$ecto› 6leatoriedad en el comportamiento de los materiales› Ancertidumbre en la predicci!n de datos a futuro (tránsito+







-/.log$.$

)#(

#-*%%.-

)

!.#$.%

log(

$.-)#log(0.*2log

#*.!

# −+

++

−

∆

+−++= Mr

SN

PSI

SN So Zr W

-/.log$.$

)#!%.$

(#-*%%.-

)!.#$.%

log($.-)#

!%.$

log(0.*2log

#*.!

# −+

++

−

∆

+−++= Mr

SN

PSI

SN So Zr W

F t d 2 i bilid d



Fuentes de 2ariabilidad

Xariabilidad en el tránsito pro$ectado1 es

posiblemente la fuente de variabilidad más difícil decontrolar





Xariabilidad en la construcci!n1 depende detecnologías utili#adas $ mtodos de control, tienegran inuencia sobre la vida ;til del pavimento

F t d 2 i bilid d




Xariabilidad en el diseño1 valores adoptados paralos parámetros de resistencia de los materiales depavimentos

)plicaciCn de la distribuciCn normal



)plicaciCn de la distribuciCn normal

3ea una variable aleatoria x, con media x $ varian#a σ2,

con distribuci!n normal x Y 5(x, σ2+

# O (x / x+R σ Y 5(9,0+ OO> x O x Z # σ

log S0: O f(∆'3A, )r, etc.+ representa condicionesmedias

Confiabilidad Rrepresenta el área

no sombreada

R = 90%

log W! log W!"

log W 18 ’ = log W! # $σ

d

log W 18 ’ = f(SN, ∆PSI, ...)’

log W! # $ σd = f(D, ∆PSI, ...)’



4onJabilidad KRL a adoptar

Tipo de camino 4onJabilidad Recomendada

[ona urbana [ona rural

*utas $ autopistas : ??.? :9 ??.?

6rterias principales :9 ?? K ??

>olectoras :9 ? K ?

Locales 9 / :9 9 / :9




* debe minimi#ar costos totales


2 l d M di i J bilid d



2alores de Mr para distintas conJabilidades

R N Mr

9 /9/99

E9 /9.2

K9 /9.2

K /9.EK:9 /9.:

: /0.9

?9 /0.2?

? /0.E

?? /2.@@

??.? /@.9?







-/.log$.$

)#(

#-*%%.-

)

!.#$.%

log(

$.-)#log(0.*2log

#*.!

# −+

++

−

∆

+−++= Mr

SN

PSI

SN So Zr W

-/.log$.$

)#!%.$

(#-*%%.-

)!.#$.%

log($.-)#

!%.$

log(0.*2log

#*.!

# −+

++

−

∆

+−++= Mr

SN

PSI

SN So Zr W

DesviaciCn estándar



DesviaciCn estándar

La siguiente tabla presenta los valores de

desviaci!n estándar 3o utili#ados paradiseño

&stos valores pueden reducirse si seme%oran los procedimientos constructivos,el control de calidad de materiales, losmtodos de predicci!n, etc.

4ondiciCn de diseñoTipo de

pavimento

!o

Xariaci!n considerandoque no ha$ errores en eltránsito

*ígido 9.@Glexible 9.

Xariaci!n considerandoerrores en el tránsito

*ígido 9.@?

Glexible 9.?







-/.log$.$

)#(

#-*%%.-

)

!.#$.%

log(

$.-)#log(0.*2log

#*.!

# −+

++

−

∆

+−++= Mr

SN

PSI

SN So Zr W

-/.log$.$

)#!%.$

(#-*%%.-

)!.#$.%

log($.-)#

!%.$

log(0.*2log

#*.!

# −+

++

−

∆

+−++= Mr

SN

PSI

SN So Zr W



(Cdulo resiliente de la subrasante

La elecci!n del m!dulo resilienterepresentativo de la subrasante (en funci!n del>B*+, para cada tramo depende de1a+ 7ipo de subrasante a lo largo del desarrollo

del tramo de diseño1 [onas de cortes orellenos.

b+ Xariaci!n de los tipos de suelo a lo largo deltra#o.

c+ 7ránsito de diseño.d+ Xariaci!n estacional del m!dulo de

subrasante.




3eg;n lo indicado se debe1a+ 3ectori#ar tramos, es decir, elegir tramos de longitud

importante con variaciones mínimas de >B*.&sto se puede hacer aplicando el criterio de media m!vil.

b+ 3eg;n el primer paso, para cada tramo considerado, elegir el>B* de diseño en funci!n del tránsito de ser el caso sedeberán elegir tambin los tramos que requieran serpreviamente estabili#ados o cambiados.&sto se reali#a utili#ando los percentiles de diseño en funci!nde S0:.De contar con la data de variaci!n estacional del >B*, sedeberá elegir el >B* corregido por daño relativo (para cada>B* de cada tramo+.3e suele tambin elegir el >B* de diseño corregido por dañorelativo para el >B* de diseño (en caso este seaprácticamente el promedio del muestreo para cada tramo+.



(Cdulo resiliente de la subrasante&lecci!n de cada tramo seg;n variaci!n del >B* de la subrasantedado por la sectori#aci!n mediante el uso de la metodología de

media m!vil.

0 000 0000 000 &0000 &000 '0000 '000 (0000 (0000

0

&0

'0

(0

0

)0

*0

Media móvil

Progresiva

CBR (%)



(Cdulo Resiliente de la subrasante

Xariaci!n del )r de diseño (en funci!n del >B*+ debido a lavariaci!n de secci!n transversal predominante







&lecci!n del >B* de diseño mediante uso de percentiles dediseño en funci!n del S0:

0$ Percentil dediseño

\09] E9

\O09] K

^09] :K.

Cd l ili d l b




Xariaci!n del >B* (en funci!n del )!dulo resiliente+ en funci!n

del estado de los esfuer#os, del contenido de humedad $ desu densidad.

C




-o%a de cálculo para la

obtenci!n del >B* pordaño relativo (enfunci!n del )*+.

Donde1 f es el daño

relativo. )r es el m!dulo

resiliente en psi.

Cd l ili d l b




6l no haberse efectuado ensa$os directospara determinar el m!dulo resiliente, stese estimará a partir de las siguientescorrelaciones1





'uelos finos CB?@8 /A

'uelos / @8 CB? @8 #!A

'uelos CB? 8 #!A

C'( p"l Mr 2#!--)lgC( $=

0%.-$ 2$!!!)lgC( C'( p"l Mr =

0%!.-$ 2#*%#)lg( C'( p"l Mr =

!!.-$ 2$-!)lgC( C'( p"l Mr =

0!.-$ 2---)lgC( C'( p"l Mr =

$%#)(2%$0)lg( $+= C'( Ln p"l Mr

0!%.-$2*.#*)lgC( C'( p"l Mr =

(Cdulo Resiliente de



la subrasante

5baco de Dan il







-/.log$.$

)#(

#-*%%.-

)

!.#$.%

log(

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! i i bilid d



!erviciabilidad

La serviciabilidad de un pavimento se de"ne

como la capacidad de servir de maneraconfortable al tipo de tránsito para el cual hasido diseñado.

! i i bilid d



!erviciabilidad

&n el procedimiento de diseño de 663-78, la

serviciabilidad está cali"cada en trminos de clasi"caci!nde serviciabilidad presente ('3*, present serviceabilit$ratting+.

'ara el '3*, se cali"ca de 9 a (mu$ malo a bueno+.

n pavimento exible nuevo, dadas las inevitablesirregularidades en su super"cie, no tiene serviciabilidad!ptima, que es , sino un valor menor.

na serviciabilidad menor a 2 es considerada inaceptable$ una igual a 0. se de"ne como mal estado.

3e admite que valores por deba%o de 0. indica que elpavimento está tan deteriorado que $a no sirve mas.

! i i bilid d



!erviciabilidad

3eg;n el road test, 663-8 estim! el '3* para pavimentos

exibles mediante la expresi!n1

Donde1• 3X es la varian#a del per"l sobre la secci!n en estudio,

medida por el per"l!metro >L8&, x09 (plgRpie]2+.• *D es la profundidad de ahuellamiento medio, plg.• > es el deterioro por piel de cocodrilo, clase 2 o @

(pie]2R0999 pie]2+.>lase 2 es cuando las "suras se han unido $ clase @cuando algunos tro#os han desaparecido.

•' es parches (pie]2R0999 pie]2+.

!er iciabilidad



!erviciabilidad

La varian#a del per"l representa la rugosidad que es la

medida estadística del per"l del pavimento medido en las#onas transitadas por las ruedas.

Donde1• _ es la diferencia de elevaci!n entre dos punto separados 0

pie (plgRpie+.• n es el n;mero de medidas

!erviciabilidad



!erviciabilidad

La rugosidad esta de"nida como las irregularidades de la

super"cie del pavimento que afecta la calidad de lamarcha, la seguridad e incrementan los costos demantenimiento de los vehículos.

&l 3X gobierna el valor de '3A para pavimentos rígidos $exibles.

La tendencia actual es no utili#ar el 3X por lo que a travsdel Banco )undial $ el Anternational *oad *oughness&xperiment (A**&+ buscaron correlacionar un valorestándar este es el A*A (Anternational *oughness Andex+.

La relaci!n entre '3* e A*A es1

Donde1• A*A es el Anternational roughness index en pulgRmilla.

!erviciabilidad



!erviciabilidad

663-78 recomienda los valores de1

• La 3erviciabilidad Ginal1 la establece el pro$ectista seg;ncriterio, en funci!n del tipo de camino, período de diseño,con"abilidad, etc.

• &l estado terminal corresponde a un valor de 'f O 0., pero

para el diseño se adopta un valor de 'f entre 2 $ @.

6 ma$or serviciabilidad "nal, más resistente deberá ser laestructura diseñada

!erviciabilidadinicial

!erviciabilidad Jnal

'oO . parapavimentos rígidos

'fO2. o más para caminosimportantes

'oO .2 parapavimentos exibles

'fO2.9 para caminos de menortránsito






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SN So Zr W

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++

−

∆

+−++= Mr

SN

PSI

SN So Zr W




3e obtiene el n;mero estructural 35 que permite el diseño delpaquete estructural.

&ste n;mero estructural a su ve# está representado por1

Donde 350, 352, 35@` representan la capacidad estructural delas capas que conformarán el pavimento (carpeta asfáltica, base,sub base normalmente+.


>6

B63&

3BB63&

'ubrasante

',2

',

',#2

',$2

...222$#

+++= SN SN SN SN




350 representa en la ma$oría de casos la capa asfáltica la queesta dada por1

Donde1

a0 es el coe"ciente estructural de la capa 0 (asfáltica+ D0 es el espesor de la capa 0


### .2 DaSN =




352 representa en la ma$oría de casos la capa de base, siendoesta granular, estabilidad con asfalto o cemento la que esta dadapor1

Donde1 a2 es el coe"ciente estructural de la capa 2 D2 es el espesor de la capa 2 m2 es el coe"ciente de drena%e de la capa 2


$$$$ ..2 m DaSN =




35@ representa en la ma$oría de casos la capa de sub base,siendo esta granular, estabilidad con asfalto o cemento la queesta dada por1

Donde1 a@ es el coe"ciente estructural de la capa @ D@ es el espesor de la capa @ m@ es el coe"ciente de drena%e de la capa @


..2 m DaSN =




>onsiderando un paquete estructural de 9@ capas el n;meroestructural estará dado por1

&xisten in"nitas soluciones para esta ecuaci!n, pero esconveniente adoptar espesores para las capas superiores queprote%an a las inferiores de deformaciones excesivas.

7ambin se adoptan los espesores siguiendo un criterioecon!mico.


)..()..().(222 $$$##$# m Dam Da DaSN SN SN SN ++=++=

Propiedades de los materiales



Gráfico para determinar el coeficiente estructural de capas asfálticas en

funci:n del m:dulo resiliente.



>oe"cientes para capas estructuralespara capas asfálticas relacionados con varios ensa$os.

Propiedades de los materiales



Ecuaci:n para determinar el m:dulo de una capa granular



*elaci!n entre el coe"ciente estructuralpara base granular $ distintos parámetros resistentes.



*elaci!n entre el coe"ciente estructuralpara sub base granular $ distintos parámetros

resistentes.



*elaci!n entre el coe"ciente estructuralpara base tratada con cemento $ distintos parámetros

resistentes.



*elaci!n entre el coe"ciente estructuralpara base tratada con asfalto $ distintos parámetros

resistentes.

4oeJcientes de drenaEe



Calidad del drena'e en funci4n del rado de saturaci4n

Coeficientes de drena'e se&n --S,/ 5* para pavimentos flexibles

Calidad de Drenaje 0% de sat+raci,n en: !% de sat+raci,n en:

-celente & /oras & /oras

+eno d1a & a /oras

Reg+lar semana a 0 /oras

Pobre mes más de 0 /oras

2+3 Pobre -l ag+a no drena m+c/o más de 0 /oras




!olo se aplican en bases - subbases no tratadas. Para bases - subbases tratadas se considera el

coeJciente igual a $. 'ara elegir los coe"cientes se deben seguir los siguientes

pasos10. >alcular el tiempo de drena%e de cada capa no ligada

para pavimentos exibles o de la base combinada con

subrasante para pavimentos rígidos.2. 3eleccionar una calidad de drena%e en funci!n del tiempo

de drena%e calculado.@. &stimar el tiempo en que la estructural del pavimento

está expuesta a niveles de humedad pr!ximos a lasaturaci!n.

. >on la calidad de drena%e $ el porcenta%e de tiempo enque el pavimento está expuesto a niveles de humedadpr!ximos a la saturaci!n, se elige el coe"ciente dedrena%e




La determinaci!n del tiempo para conseguir el :P de la saturaci!nrequiere conocer la geometría del camino, espesor de capa aconsiderar, granulometría del material $ características plásticas dela fracci!n "na.

&l porcenta%e de tiempo en que el pavimento permanece en nivelespr!ximos a la saturaci!n responde a la expresi!n1

Donde1o 3 son los días de deshielo en primavera.o * son los días de lluvia al año si el pavimento puede drenar el :P

del grado de saturaci!n en 2 horas o menos (tiempo de drena%e+.

3i el tiempo de drena%e es ma$or a 2 horas, se deben multiplicar losdías de lluvia por el tiempo de drena%e.&n clima seco, * tiene en cuenta solo los días de lluvia al año en queel pavimento está saturado.

DeterminaciCn de espesor segn el m*todo por capas



%ste procedimiento no es aplicable para

determinar espesores de capas sobre otras uetengan (rO '/ (Pa =A//// psi?.

&l inconveniente de esta metodología es la obtenci!n de espesores de capasasfálticas importantes las cuales no son factibles desde el punto de vista

econ!mico.

DeterminaciCn de espesor segn el m*todo por capas



1$

%$

*$

F#

DeterminaciCn de espesor segn el m*todoeconCmico



La guía de diseño indica unos espesores mínimos aconsiderar1

DeterminaciCn de espesor segn el m*todoeconCmico



&n funci!n del costo por metro cuadrado por centímetro decada capa se determina el espesor de diseño con la

variaci!n mínima de costo del paquete.

"imitaciones del m*todo de diseño))!+T,



(ateriales - sub rasantes limitadas& &l 663-8*oad 7est fue hecho con una clase típica de materiales$ un ;nico tipo de subrasante.

La extrapolaci!n de resultados puede ser peligrosa.&sto se salva con el uso de factores de a%uste ()*, ai,

mi + pero fueron obtenidos empíricamente.




Tránsito no meclado& &l 663-8 *oad 7estconsideraba el tránsito acumulado de vehículos concargas $ con"guraciones por e%e idnticos. &n larealidad sucede todo lo contrario, las con"guraciones $las cargas son mu$ variables. La transformaci!n de

este tránsito mixto en uno uniforme se basa en unarelaci!n empírica no veri"cada in situ.

Períodos de vida mu- cortos en el ))!+, Road

Test& &n este caso s!lo se pueden estudiar los efectosde tránsito, pero no los ambientales.




Factores euivalentes de carga& Los L&Gsdeducidos para transformar un tránsito mixto en 5H de&36Ls fueron deducidos para las condiciones del663-8 *oad 7est. La extrapolaci!n de estos factores aotras condiciones es desconocida.

2ariabilidad& Los inconvenientes del mtodo 663-78es que están basados en resultados observados sobretramos mu$ cortos construidos con un excelente

control de calidad (materiales $ construcci!n+. Lavariabilidad en materiales $ construcci!n para un casoreal es mucho ma$or.




Falta de guía en el diseño& Los coe"cientesestructurales o de capa $ los factores de drena%etienen una gran importancia en la determinaci!n de35, pero se han dado mu$ pocas guías en este rubro.Lo mismo ocurre con la con"abilidad.

Tendencias 3uturas en el diseño de pavimentos# ibl



#exibles

(odo de encarar el cálculo&› %mpírico =(*todos ))!+T,?› (ecánicoempíricos =(*todo !<ell))!+T, '//?

Los mtodos mecánico/empíricos se fundamentan en

la correlaci!n entre la respuesta predicha de unpavimento a travs de modelos elásticos o medianteanálisis por elementos "nitos $ las medicionesobservadas in situ.

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06 DISEÑO DE PAV FLEXIBLES AASHTO 93.pptx