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“DISEÑO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOS FLEXIBLES”

Diseño Pav. Flexibles

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diseño de pavimentos flexibles de carpeta de rodadura

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“DISEÑO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOS FLEXIBLES”

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OBJETIVO GENERAL

Determinar los espesores de capas en los diseños Determinar los espesores de capas en los diseños de la estructura de pavimentos flexibles, de la estructura de pavimentos flexibles, proyectado en los métodos de: Instituto del Asfalto, proyectado en los métodos de: Instituto del Asfalto, Shell y AASHTO 93, para lograr parámetros Shell y AASHTO 93, para lograr parámetros

estructurales de diseño en el Altiplanoestructurales de diseño en el Altiplano.. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Determinar los parámetros para el cálculo de Determinar los parámetros para el cálculo de Cargas de Ejes Equivalentes Simples (ESAL), a Cargas de Ejes Equivalentes Simples (ESAL), a partir de los datos del aforo vehicular.partir de los datos del aforo vehicular.

• Calcular y determinar el Módulo de Resiliencia para Calcular y determinar el Módulo de Resiliencia para la subrasante.la subrasante.

• Determinar los coeficientes de capa para obtener el Determinar los coeficientes de capa para obtener el número estructural de diseño.número estructural de diseño.

Page 3: Diseño Pav. Flexibles

ESTUDIO DE TRÁNSITO

Son realizados con el propósito de obtener Son realizados con el propósito de obtener información relacionada con el movimiento de información relacionada con el movimiento de vehículos, en una sección o punto específico dentro de vehículos, en una sección o punto específico dentro de un sistema vial en estudio.un sistema vial en estudio.

Los volúmenes de tránsito promedios diarios (TPD). Los volúmenes de tránsito promedios diarios (TPD). • Tránsito promedio diarioTránsito promedio diario anual (TPDA): anual (TPDA):

TPDA = TA / 365TPDA = TA / 365• Tránsito promedio diario mensual (TPDM): Tránsito promedio diario mensual (TPDM):

TPDM = TM / 30TPDM = TM / 30• Tránsito promedio diario semanal (TPDS): Tránsito promedio diario semanal (TPDS):

TPDS = TS / 7TPDS = TS / 7

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ANÁLISIS DE TRAFICO

ESTACIÓN DE AFORO:UBICACIÓN: ______PERIODO: 06 - 19 de Julio de 2006AMBOS SENTIDOS

Nº FECHA DÍA C-2 C-3 B-2 B-3 T2S1 T2S2 AUTOMOVILES TOTAL DIARIO1 06-Jul Domingo 110 83 60 65 25 20 93 4562 07-Jul Lunes 80 64 25 51 23 18 65 3263 08-Jul Martes 100 60 40 50 23 20 79 3724 09-Jul Miércoles 50 60 32 42 18 13 60 2755 10-Jul Jueves 75 60 36 51 22 15 67 3266 11-Jul Viernes 105 60 50 63 28 14 86 4067 12-Jul Sábado 130 96 45 77 30 17 87 4828 13-Jul Domingo 120 90 55 64 33 15 94 4719 14-Jul Lunes 95 50 30 60 28 16 77 35610 15-Jul Martes 96 72 30 45 23 10 66 34211 16-Jul Miércoles 75 60 25 50 25 15 66 31612 17-Jul Jueves 92 70 36 55 20 12 76 36113 18-Jul Viernes 102 90 35 55 20 19 78 39914 19-Jul Sábado 120 85 40 75 29 19 92 460

NOTA: El conteo de vehículos se ralizó en una vía de dos carriles. TOTAL 5348

REGISTRO DE AFORO VEHICULAR

Fuente: Dato proporcionado para la realizacion de este Informe

TPDS = TS/14 = 382 VEHICULOS /DIA

Page 5: Diseño Pav. Flexibles

CÁLCULO DEL TPDA

Por lo tanto asumiremos, el caso mas critico de 416 vehículos mixtos/día.

En la distribución normal, para niveles de confiabilidad del 90% y 95% los valores de la constante K son 1.64 y 1.96 respectivamente.

Page 6: Diseño Pav. Flexibles

TASA ANUAL DE CRECIMIENTO DE TRÁNSITO

Modelo Lineal:: bxaY Donde las constantes a y b se determinan mediante las siguientes ecuaciones:.Donde las constantes a y b se determinan mediante las siguientes ecuaciones:.

Entonces:

TOTAL 1,114,191 1,162,859 1,209,006 1,252,006 1,290,471 1,305,233 1,349,510 1,379,671

AMAZONAS 1,183 1,287 1,590 1,777 2,019 2,768 3,349 3,684 ANCASH 16,272 17,759 18,980 19,884 20,714 20,613 20,849 21,069 APURIMAC 2,173 2,490 2,946 3,407 3,747 3,896 4,143 4,367 AREQUIPA 64,662 68,997 72,885 75,769 78,025 78,033 79,676 80,617 AYACUCHO 2,941 3,367 3,770 4,193 4,558 4,658 4,974 5,177 CAJAMARCA 5,939 6,541 7,368 8,201 9,113 10,311 12,228 13,435 CUZCO 25,096 29,251 32,412 35,867 38,030 38,068 39,222 40,139 HUANCAVELICA 769 829 911 957 1,047 1,092 1,208 1,314 HUANUCO 10,397 10,519 10,818 11,192 11,624 11,847 12,269 12,526 ICA 20,463 21,052 21,837 22,751 23,649 23,538 24,008 24,256 JUNIN 39,583 41,164 42,553 43,973 45,545 45,713 46,746 47,256 LA LIBERTAD 37,412 38,856 40,119 41,454 42,837 43,339 45,325 46,465 LAMBAYEQUE 33,750 35,126 36,245 37,157 38,315 39,314 41,528 42,649 LIMA Y CALLAO 750,610 776,820 802,748 825,198 846,227 854,549 880,699 898,106 LORETO 5,352 5,442 5,510 5,542 5,610 5,825 6,170 6,489 MADRE DE DIOS 603 604 630 654 695 771 881 975 MOQUEGUA 7,740 8,030 8,258 8,508 8,773 8,979 9,428 9,716 PASCO 3,281 3,562 3,822 4,134 4,387 4,551 4,789 4,952 PIURA 28,728 29,325 29,844 30,272 31,157 31,394 32,738 34,181 PUNO 20,504 22,074 23,340 25,983 26,645 27,046 28,314 29,194 SAN MARTIN 4,329 4,603 4,837 5,091 5,373 5,992 6,784 7,626 TACNA 24,297 26,563 28,557 30,554 32,366 32,256 32,466 32,513 TUMBES 2,709 2,782 2,842 2,874 2,954 3,243 3,801 4,242 UCAYALI 5,398 5,816 6,184 6,614 7,061 7,437 7,915 8,723

Fuente: Instituto Nacional de Estadística e Informática INEI

PARQUE AUTOMOTOR, SEGUN DEPARTAMENTO O REGION: 1999 - 2006

DEPARTAMENTO 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

XXN

XYXXYa

2

2

XXN

XYXXYNb

2 b = -45.40

a = 21062Y = 21062 - 45.4 X

Page 7: Diseño Pav. Flexibles

En la siguiente tabla se expresas los cálculos correspondientes.En la siguiente tabla se expresas los cálculos correspondientes.

Entonces, ecuación exponencial será:

Para el cálculo del Tránsito Equivalente a un eje simple de 18 000 lb. Para el cálculo del Tránsito Equivalente a un eje simple de 18 000 lb. (8.2 Tn.), se utilizará un (8.2 Tn.), se utilizará un factor de crecimiento de factor de crecimiento de 5.11%5.11% anual anual..

Año X X2 Y Y' (Log Y) Y' 2 X Y'

1999 0 0 20504 4.312 18.592 0.0002000 1 1 22074 4.344 18.869 4.3442001 2 4 23340 4.368 19.080 8.7362002 3 9 25983 4.415 19.489 13.2442003 4 16 26645 4.426 19.586 17.7022004 5 25 27046 4.432 19.644 22.1612005 6 36 28314 4.452 19.820 26.7122006 7 49 29194 4.465 19.939 31.257

Sumatoria 28 140 203100 35.214 155.020 124.156a´ = 4.325 Como a’ = Log a = 4.325, entonces, a = 21181.27

b¨ = 0.021 Como b’ = Log b = 0.021, entonces, b = 1.0511

X

Y = 21181 * 1.051

Modelo exponencial:: XabY

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DETERMINACIÓN DEL FACTOR CAMIÓN POR LOS MÉTODOS MOPT-INGEROUTE Y LA

UNIVERSIDAD DEL CAUCA.

Se determina el factor camión del tramo en estudio cuyo TPDS es 416 veh. Con 20% de automóviles y el 80% son camiones, el tránsito de camiones esta distribuido por:

C-2 = 25%.C-3 = 19%.T2S1 = 7%.T2S2 = 4%.B-2 = 10%.B-3 = 15%.

20.2203545

67.3*204.2*354.1*45)(.

camionesCF

C- 2 pequeño 1.141.4 (prom.)

C - 2 grande 3.44C - 3 2.40 3.76

C2 - S1 3.37C4 3.60 6.73

C3 - S1 2.22C2 - S2 3.42C3 - S2 4.67 4.40C3 - S3 5.00 4.72

Bus P - 600 0.400.2 (prom.)

Bus P - 900 1.00Buseta 0.05

Refe.: Texto de Montejo Fonseca

Factores de Equivalencia Tipo de Vehiculo

Mopt - Ingeroute Universidad del Cauca

57.15525

20.2*552.0*25)(

camionesbusesFC

Page 9: Diseño Pav. Flexibles

DATOS DE SUBRASANTE, SUBBASE Y BASE.

SUB RASANTE SUB BASE BASE

11.638 19.767 19.76711.836 19.778 19.77812.507 20.702 20.70213.222 20.845 20.84514.641 21.978 21.978

Fuente: Datos proporcionados para el Informe tecnico

CBR %

Por lo tanto el CBR de diseño de la subrasante será: 11.66 % (Subrasante buena CBR = 11% - 19 % )

Page 10: Diseño Pav. Flexibles

MÉTODO DEL INSTITUTO DEL ASFALTO

Page 11: Diseño Pav. Flexibles

MÉTODO DE DISEÑO DEL INSTITUTO DEL ASFALTO

La metodología considera 2 condiciones específicas de esfuerzos – deformación.

Distribución de la presión del neumático a través de la estructura del pavimento

La deflexión del pavimento trae consigo esfuerzos de compresión y tensión en su estructura.

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PROCEDIMIENTO DEL DISEÑO

Estimación del tránsito esperado Estimación del tránsito esperado durante el periodo de diseño (N).durante el periodo de diseño (N).

Determinación de la resistencia de los Determinación de la resistencia de los suelos típicos de subrasantesuelos típicos de subrasante

Elección de los tipos de base y capa de Elección de los tipos de base y capa de rodadura a utilizar. Para cada tipo de base rodadura a utilizar. Para cada tipo de base elegido existe ábacos de diseño que elegido existe ábacos de diseño que permite determinar los espesores de permite determinar los espesores de diversas capas del pavimento.diversas capas del pavimento.

Page 13: Diseño Pav. Flexibles

DISEÑO DE ESPESORES

Determinación del valor del transito, ESALDeterminación del valor del transito, ESAL

NUMERO DE CARRILES PORCENTAJE DE CAMIONES ENDOS DIRECCIONE EL CARRIL DE DISEÑO

2 504 45 (35 - 48)

6 ó mäs 40 (25 - 48)Fuente: Instituto del Asfalto (MS-1) 1991

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Cálculo del Factor Camión para cada tipo de vehiculo considerado en el I.M.D.A.Cargas indicadas en el “Reglamento Cargas indicadas en el “Reglamento Nacional de vehículos”, decreto supremo Nacional de vehículos”, decreto supremo Nº 058-2003-MTC. las cuales se muestran Nº 058-2003-MTC. las cuales se muestran en el cuadro Nº 07en el cuadro Nº 07

TIPO LONGITUD PESOSIMBOLOS DE TOTAL EJE BRUTO

VEHICULO (mts) DELANTERO 1º EJE 2º EJE 3º EJE MAXIMOAUTOMOVILES

C-2 VOLQUETE 12.3 7 11 18C-3 CAMIÓN 13.2 7 18 25B-2 AUTOBUS 13.2 7 11 18B-3 AUTOBUS 14 7 16 23T2S1 20.5 7 11 11 29T2S2 20.5 7 11 18 36

CUADRO Nº 07

CARGA POR EJE (TON)CARGA POR EJE POSTERIOR

Fuente: Instituto del Asfalto (MS-1) 1991

CARGAS PARA CADA UNIDAD DE VEHICULO SEGÚN REGLAMENTO DE PESO Y CARGAS PARA CADA UNIDAD DE VEHICULO SEGÚN REGLAMENTO DE PESO Y DIMENSIÓN VEHICULAR PARA LA CIRCULACIÓN EN LA RED VIAL NACIONALDIMENSIÓN VEHICULAR PARA LA CIRCULACIÓN EN LA RED VIAL NACIONAL(DECRETO SUPREMO Nº 013-98-MTC, RESOLUCIÓN MINISTERIAL Nº 375-98 (DECRETO SUPREMO Nº 013-98-MTC, RESOLUCIÓN MINISTERIAL Nº 375-98

MTC/15.02)MTC/15.02)

Page 15: Diseño Pav. Flexibles

1 Ton = 2,204.6 1 Ton = 2,204.6 Libra-fuerzaLibra-fuerza

Asimismo los ejes Asimismo los ejes indicados en el Cuadro Nº indicados en el Cuadro Nº 7 serán necesarios 7 serán necesarios convertirlos a ejes Simples, convertirlos a ejes Simples, ejes Tándem y ejes Trídem ejes Tándem y ejes Trídem respectivamente, para respectivamente, para hallar el correspondiente hallar el correspondiente factor de equivalencia de factor de equivalencia de cargacarga, empleando la Tabla , empleando la Tabla IV-4 del Manual (Guía IV-4 del Manual (Guía AASHTO para el diseño de AASHTO para el diseño de estructuras de pavimento), estructuras de pavimento), por consiguiente el Factor por consiguiente el Factor Camión para cada vehículo Camión para cada vehículo considerado; esto se considerado; esto se resume en el Cuadro Nº 8.resume en el Cuadro Nº 8.

TABLA IV - 4. FACTORES DE EQUIVALENCIA DE CARGA

TN Ib Ejes Simples Ejes Taudem Ejes Tridem

0.5 1000 0.00002

0.9 2000 0.00018

1.8 4000 0.00209 0.0003

2.7 6000 0.01043 0.0010 0.0003

3.6 8000 0.03430 0.0030 0.0010

4.5 10000 0.08770 0.0070 0.0020

5.4 12000 0.18900 0.0140 0.0030

6.4 14000 0.36000 0.0270 0.0060

7.3 16000 0.62300 0.0470 0.0110

8.2 18000 1.00000 0.0770 0.0170

9.1 20000 1.51000 0.1210 0.0270

10.0 22000 2.18000 0.1800 0.0400

10.9 24000 3.03000 0.2600 0.0570

11.8 26000 4.09000 0.3640 0.0800

12.7 28000 5.39000 0.4950 0.1090

13.6 30000 6.97000 0.6580 0.1450

14.5 32000 8.88000 0.8570 0.1910

15.4 34000 11.18000 1.0950 0.2460

16.3 36000 13.93000 1.3800 0.3130

17.2 38000 17.20000 1.7000 0.3930

18.1 40000 21.08000 2.0800 0.4870

19.1 42000 25.64000 2.5100 0.5970

20.0 44000 31.00000 3.0000 0.7230

20.9 46000 37.24000 3.5500 0.8680

21.8 48000 44.50000 4.1700 1.0330

22.7 50000 52.88000 4.8600 1.2200

23.6 52000 5.6300 1.4300

24.5 54000 6.4700 1.6600

25.4 56000 7.4100 1.9100

26.3 58000 8.4500 2.2000

27.2 60000 9.5900 2.5100

28.1 62000 10.8400 2.8500

29.0 64000 12.2200 3.2200

29.9 66000 13.7300 3.6200

30.8 68000 15.3800 4.0500

31.8 70000 17.1900 4.5200

32.7 72000 19.1600 5.0300

33.6 74000 21.3200 5.5700

34.5 76000 23.6600 6.1500

35.4 78000 26.2200 6.7800

36.3 80000 29.0000 7.4500

37.2 82000 32.0000 8.2000

38.1 84000 . 35.3000 8.9000

39.0 86000 38.8000 9.8000

39.9 88000 42.6000 1.6000

40.8 90000 46.8000 11.6000

Carga Bruta por Eje Factores de Equivalencia de Carga

Refer: Del Apéndice D de la Guia AASHTO para el Diseño de Estructuras de Pavimentos

Amerícan Association of State Highway and Transportatíon Officials, Washington, D.C. 1986

Page 16: Diseño Pav. Flexibles

Determinación del Factor de Crecimiento

• Tasa de crecimiento anual r = 5.11% Tasa de crecimiento anual r = 5.11% • Periodo de diseño n = 10 añosPeriodo de diseño n = 10 años

TIPO FACTOR PESOSIMBOLOS DE CAMION CARGA POR EJE DELANTERO BRUTO

VEHICULO (FC) EJES SIMPLES EJE SIMPLE EJE TANDEM EJE TRIDEM MAXIMO

AUTOMOVILES 0.00315432.2 24250.6 39682.8

C-2 VOLQUETE 3.711 0.548 3.16315432.2 39682.8 55115

C-3 CAMIÓN 2.568 0.548 2.0215432.2 24250.6 39682.8

B-2 AUTOBUS 3.711 0.548 3.16315432.2 35273.6 50705.8

B-3 AUTOBUS 1.828 0.548 1.2815432.2 24250.6 24250.6 63933.4

T2S1 6.874 0.548 3.163 3.16315432.2 24250.6 39682.8 79365.6

T2S2 5.731 0.548 3.163 2.02Fuente: Instituto del Asfalto (MS-1) 1991

CUADRO Nº 08

CALCULO DEL FACTOR CAMIÓN PARA CADA UNIDAD DE VEHICULO CONSIDERADO SEGÚN CUADRO Nº 01

CARGA POR EJE (Lbs)CARGA POR EJE POSTERIOR

r

rCF

n 1)1(.

FACTOR DE CRECIMIENTO = 12.64

Page 17: Diseño Pav. Flexibles

TIPO NUMERO DE FACTOR FACTOR EALSIMBOLOS DE VEHICULOS % CAMION DE DE

VEHICULO (POR AÑO) (FC) CREC. (10 años) DISEÑOAUTOMOVILES 85 365 12354 20 0.003 12.64 468.4460645

C-2 VOLQUETE 105 365 15204 25 3.711 12.64 713191.116C-3 CAMIÓN 77 365 11245 19 2.568 12.64 365003.5643B-2 AUTOBUS 42 365 6177 10 3.711 12.64 289733.8909B-3 AUTOBUS 62 365 9028 15 1.828 12.64 208590.6245T2S1 27 365 3959 7 6.874 12.64 344027.5905T2S2 17 365 2534 4 5.731 12.64 183566.7963

416 60501 100 EAL de Diseño TOTAL 2104582.029100 0.08900524

CUADRO Nº 06. CALCULO DEL EAL DE DISEÑO

NUMERODE

VEHICULOS

Fuente: Instituto del Asfalto (MS-1) 1991

NUMERO DE EJES DE PERCENTIL A 18000 Lb EN EL SELECCIONAR PARA

CARRIL DE DISEÑO HALLAR CBR

<104 60

104 – 106 75

>106 87.5

PRINCIPIO DE COMPARACION (ESAL)

Fuente: Instituto del Asfalto (MS-1) 1991

CÁLCULO DEL ESAL DE DISEÑO

Page 18: Diseño Pav. Flexibles

DETERMINACION DEL MODULO DERESILENCIA DE LA SUBRASANTE

CBR% P.S.I. (Mpa)

13.31 19965 137.09312.02 18030 123.80611.37 17055 117.11110.76 16140 110.82810.58 15870 108.974

CUADRO Nº 09

MODULO DE RESILENCIA

Mr (Mpa) = 10.3 X CBR

Mr ( psi ) = 1,500 X CBR

Page 19: Diseño Pav. Flexibles

CÁLCULO DEL MÓDULO DE RESILENCIA DE DISEÑO DE LA SUBRASANTE

Mr Nº DE VALORES MAYORES PORCENTAJE DE VALORES(PSI) O IGUALES A Mri MAYORES O IGUALES (%)

19,965.00 1 20.0018,030.00 2 40.0017,055.00 3 60.0016,140.00 4 80.0015,870.00 5 100.00

CUADRO Nº 10

Fuente: Instituto del Asfalto (MS-1) 1991

Luego se grafica los valores de Mr y % obtenidos. En el Grafico Nº 01 Luego se grafica los valores de Mr y % obtenidos. En el Grafico Nº 01

Page 20: Diseño Pav. Flexibles

105.00 %102.50 %100.00 %

97.50 %95.00 %92.50 %90.00 %87.50 %85.00 %82.50 %80.00 %77.50 %75.00 %72.50 %70.00 %67.50 %65.00 %62.50 %60.00 %57.50 %55.00 %52.50 %50.00 %47.50 %45.00 %42.50 %40.00 %37.50 %35.00 %32.50 %30.00 %27.50 %25.00 %22.50 %20.00 %17.50 %15.00 %12.50 %10.00 %

7.50 %5.00 %2.50 %0.00 %

15100 15200 15300 15400 15500 15600 15700 15800 15900 16000 16100 16200 16300 16400 16500 16700 16800 16900 17000 17100 17200 17300 17400 17500 17600 17700 17800 17900 18000 18100 18200 18300 18400 18500 18600 18700 18800 18900 20000 20100 20200

GRAFICO N 01 SELECCIÓN DELMODULO DE RESILENCIA DE DISEÑO DE LA SUBRASANTE

POR

CEN

TAJE

IGU

AL

O M

AYO

R Q

UE

MODULO RESILENCIA (Mr), PSIFuente: Instituto del Asfalto (MS-1) 1991

15000

Con el percentil de diseño 87.5 %, hallado se encuentra el valor del Módulo Resiliencia de diseño de la subrasante:

Mr = 16150 Psi = 110.89 Mpa

Page 21: Diseño Pav. Flexibles

DETERMINACION DEL ESPESOR DE DISEÑO MEDIANTE LAS CARTAS DE DISEÑO

14.3 cm

15.2 cm

15.2 cm

Page 22: Diseño Pav. Flexibles

MÉTODO SHELL

Page 23: Diseño Pav. Flexibles

MÉTODO SHELL

Considera la estructura del pavimento como un Considera la estructura del pavimento como un sistema multicapa, los materiales se caracterizan por sistema multicapa, los materiales se caracterizan por su módulo de elasticidad.su módulo de elasticidad.

Shell considera que el pavimento puede fallar por Shell considera que el pavimento puede fallar por dos motivos:dos motivos:• Deformación horizontal por tracción (Єt).Deformación horizontal por tracción (Єt).

• Deformación por compresión (Єv) .Deformación por compresión (Єv) .

Page 24: Diseño Pav. Flexibles

PARÁMETROS QUE SE DEBEN TENER EN CUENTA PARA EL DISEÑO

TRÁNSITO:TRÁNSITO:

TEMPERATURA:TEMPERATURA:

PROPIEDADES DE LA SUBRASANTEPROPIEDADES DE LA SUBRASANTE

CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA:CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA:• Su módulo de elasticidad dinámico.Su módulo de elasticidad dinámico.• Resistencia de la mezcla a la fatiga.Resistencia de la mezcla a la fatiga.

Page 25: Diseño Pav. Flexibles

DETERMINACIÓN DE LA TEMPERATURADETERMINACIÓN DE LA TEMPERATURA W-MAAT W-MAAT

(ºC)

Años Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Set. Oct. Nov. Dic.

1985 9.7 10.3 9.9 8.1 6.2 5.3 5.3 6.5 7.5 9.2 10.3 1.4

1986 11.7 11.0 11.4 10.4 8.4 7.1 7.4 7.3 8.5 8.6 9.9 1.3

1987 9.2 9.1 9.6 8.7 7.6 6.7 5.4 6.4 7.2 9.6 9.7 10.0

1988 9.6 9.2 9.7 9.0 7.8 6.2 5.3 7.0 8.0 8.7 8.6 9.1

1989 9.6 9.2 9.2 8.8 6.1 5.5 4.4 6.3 7.4 8.4 9.6 9.9

1990 10.0 9.8 9.4 9.0 8.0 6.1 5.8 7.2 8.8 9.5 10.8 11.3

1991 10.0 10.5 10.0 9.2 7.8 5.6 5.9 7.3 9.0 9.4 10.3 10.1

1992 9.2 8.7 8.8 8.6 7.3 6.4 5.3 7.1 8.7 10.0 9.6 10.7

1993 10.0 9.7 9.5 9.0 8.0 5.8 5.8 6.6 7.8 9.6 9.8 10.4

1994 10.2 10.5 9.9 9.0 7.1 5.4 5.6 6.7 7.8 9.5 9.5 10.2

1995 9.8 9.8 9.8 9.5 8.2 6.5 5.8 6.1 8.4 9.2 9.7 10.5

1996 9.6 9.5 9.5 9.6 8.0 5.9 7.2 7.5 9.0 10.0 10.8 11.6

1997 10.9 10.3 9.7 9.5 7.7 6.1 6.4 7.4 9.1 10.0 10.9 10.9

1998 11.1 10.8 10.0 9.9 8.0 6.5 7.0 8.5 9.6 10.0 11.1 9.9

1999 10.3 10.0 10.0 9.7 8.1 6.5 5.8 6.8 8.2 9.4 10.0 10.1

2000 9.7 9.0 8.9 7.6 7.1 6.0 6.8 6.9 8.9 9.9 10.6 12.2

2001 10.0 11.4 11.2 10.3 9.7 6.4 7.9 9.1 9.2 8.9 9.2 9.9

2002 11.1 10.3 10.4 9.9 8.2 6.7 7.8 8.7 9.6 10.1 11.2 12.0

2003 10.7 10.4 10.3 9.7 8.9 7.3 6.5 9.1 9.9 8.9 10.8 10.2

2004 9.8 9.8 9.9 9.6 6.9 7.5 6.3 7.2 9.6 10.3 11.6 10.9

2005 11.1 10.8 10.8 9.95 8.6 8.4 7.8 7.8 9.3 10.1 11.0 11.2

2006 10.5 10.9 10.6 9.63 8.1 5.8 6.3 6.8 8.0 9.8 10.7 11.4

T prom. 10.2 10.0 9.9 9.3 7.8 6.3 6.3 7.3 8.6 9.5 10.3 9.8

Fuente: Servicio Nacional de Meteorología e Hidrografía - Puno.

TEMPERATURAS MEDIAS REGISTRADAS, SERIE HISTÓRICA. 1985 - 2006

Page 26: Diseño Pav. Flexibles

obtenemos la temperatura w-MAAT igual a 9°C

DETERMINACIÓN DE LA TEMPERATURADETERMINACIÓN DE LA TEMPERATURA W-MAAT W-MAAT

Page 27: Diseño Pav. Flexibles

Determinación del Modulo de Resiliencia de la subrasante..• Mr = 107xCBR = 107x11.66 = Mr = 107xCBR = 107x11.66 =

1.17x10^8 N/m².1.17x10^8 N/m².

Determinación del Número de ejes equivalentes de 8.2 ton (N).• N = 1.2x10^6

Código de Mezcla Asfáltica• Según la clasificación de tipos

de mezclas, se ha adoptado el tipo S1-F1-100, que se refiere a una mezcla corriente de cemento asfáltico de alta rigidez. Este tipo de mezcla que es empleado en climas fríos.

..1ln

11365

100100CxF

r

rxx

Bx

ATPDxN

n

05.2*.)0519.01(

1)051.01(*365*

100

50*

100

69.79*416

10

Ln

N

Page 28: Diseño Pav. Flexibles

DISEÑO DE ESPESORES

Alternativa N°01. Considera un espesor pleno en concreto asfáltico, que da un espesor de 245 mm.

Alternativa N°02. Considera una capa asfáltica y granular que tiene un CBR =20%. Se obtiene un espesor de h1=175 mm en concreto asfáltico y h2=175 mm de capa granular.

La grafica utilizada es la HN-53.

N=1.6x10^6 ejes equivalentes de 8.2 Tn.

Page 29: Diseño Pav. Flexibles

Alternativa N° 03. Considera una capa asfáltica, una granular que tiene un CBR =20% y otra con CBR=40%. Se obtiene un espesor de capas asfálticas de 150 mm y las capas granulares de 250 mm que debe dividirse en dos materiales disponibles.

Capas asfálticas =150 mmCapa granular con CBR=40% =100 mmCapa granular con CBR=20% =150 mmEspesor del pavimento =400 mm

Alternativa N° 04. Considera una capa asfáltica y tres granulares con CBR =20%, CBR=40% y CBR=80%. Se obtiene un espesor de capas asfálticas de 67 mm y las capas granulares de 410 mm que debe dividirse en tres materiales disponibles.

Capas asfálticas = 67 mmCapa granular con CBR=80% =156 mmCapa granular con CBR=40% =156 mmCapa granular con CBR=20% = 67 mmEspesor del pavimento =446 mm

Page 30: Diseño Pav. Flexibles

ALTERNATIVA Espesor Espesor EspesorNº total C. asfaltica no A. Asfalt CBR ≥ 20 CBR ≥ 40 CBR ≥ 80

I 245 245 0 0 0 0II 350 175 175 175 0 0III 400 150 250 150 100 0IV 446 67 379 67 156 156

CAPAS NO ASFALTICAS

plg. cm.CARPETA ASFALTICA 2.64 " 3.00 7.62

BAS E 14.92 " 7.00 17.78

SUBBASE 8.00 20.32

ALTERNATIVA Nº IV

CAPAESPESOR

DE DISEÑO

SEGÚN ESPESORES MINÍMOS

7.62 cm

17.78 cm

20.32 cm

PROPUESTA DE ESPESORES UTILIZANDO EL MÉTODO SHELL

Cumplen con los requisitos mínimos de deformación horizontal y vertical. Al final se deberá hacer un análisis de costos para definir cual es la alternativa más económica. Desde el punto de vista de análisis económico Shell recomienda la elección de menor costo eligiendo la alternativa IV, cuyo espesor del pavimento es:

Page 31: Diseño Pav. Flexibles

MÉTODO AASHTO 93MÉTODO AASHTO 93

Page 32: Diseño Pav. Flexibles

MÉTODO AASHTO 93MÉTODO AASHTO 93

El diseño se realiza suponiendo un número estructural del pavimento y se efectúa tanteos analíticamente hasta equilibrar la expresión de diseño, a través de nomogramas.

El número estructural de un pavimento se obtiene del producto de ciertos coeficientes de Resistencia Relativa de cada una de sus capas.

Page 33: Diseño Pav. Flexibles

ECUACIÓN BÁSICA DE DISEÑO PROPUESTA POR AASHTO 93, ES:

Donde:Donde:• W18 = TraficoW18 = Trafico• Zr = Desviación estándar normal.Zr = Desviación estándar normal.• So = Error estándar combinado de la predicción del trafico.So = Error estándar combinado de la predicción del trafico.• ∆∆PSI = Diferencia de serviciabilidad.PSI = Diferencia de serviciabilidad.• Mr = Modulo resiliente.Mr = Modulo resiliente.

SN = Numero estructural indicativo del espesor total del SN = Numero estructural indicativo del espesor total del pavimento. pavimento.

a = Coeficiente de capa.a = Coeficiente de capa.D = Espesor de capa (in)D = Espesor de capa (in)m = Coeficiente de drenaje de la capam = Coeficiente de drenaje de la capa

07.8log32.2

)1(1094

40.0

70.2log

20.0)1log(36.9)(log

19.51

118

Mr

SN

PSI

SNSZW OR

Page 34: Diseño Pav. Flexibles

DETERMINACIÓN DEL ESAL

Donde:N = Número de ejes equivalentes de 8.2 ton.TPD = Tránsito promedio diario inicial.A = % estimado de vehículos pesados.B = % de vehículos pesados que emplean el carril de diseño.

R = Tasa anual de crecimiento de transito.N = Periodo de diseño.F.C. = Factor camión.

Page 35: Diseño Pav. Flexibles

VARIABLES DE DISEÑO

Espesor: Se determina en función al número estructural (SN).

Coeficiente de Capa: Es un valor numérico asignado a cada capa de material que conforma la estructura del pavimento, en función de su módulo de resiliencia ó CBR.

Serviciabilidad. Tránsito. El Módulo Resiliente. Drenaje. Confiabilidad Conjunto total de las desviaciones estándar

(So).

Page 36: Diseño Pav. Flexibles

Determinación del Número de ejes equivalentes de 8.2 ton (N).

..1ln

11365

100100CxF

r

rxx

Bx

ATPDxN

n

05.2*.)0519.01(

1)051.01(*365*

100

50*

100

69.79*416

10

Ln

N

N = 1.2x10^6 ejes equivalentes a 8.2 tn

Módulo de Resiliencia de la Subrasante:

por lo tanto Mr= 83.316 MPa = 12662 Psi

CBR = 11.66 %

Método AASHTO 93

Page 37: Diseño Pav. Flexibles

COEFICIENTES DE CAPA

CARPETA ASFÁLTICA.CARPETA ASFÁLTICA.• El Coeficiente Estructural será - a1D1.El Coeficiente Estructural será - a1D1.• Donde:Donde:

Estabilidad Marshall - 812 kg - 1790 lb.Estabilidad Marshall - 812 kg - 1790 lb. a1 = 0.41a1 = 0.41

(Fuente: Tesis, Análisis y Propuesta para la Pavimentación del Parque Industrial – Juliaca).

Page 38: Diseño Pav. Flexibles

COEFICIENTES DE CAPA

CAPA BASECAPA BASE• CBR = 48.26 %• A2 = 0.11

Fuente: Guía para diseño de estructuras de pavimento, AASHTO. 1993

Page 39: Diseño Pav. Flexibles

COEFICIENTES DE CAPA

CAPA SUB BASE.CAPA SUB BASE.• CBR = 19.77 %• A3 = 0.093

Fuente: Guía para diseño de estructuras de pavimento, AASHTO. 1993

Page 40: Diseño Pav. Flexibles

COEFICIENTE DE DRENAJECOEFICIENTE DE DRENAJE Considerando que en nuestra zona, la precipitación Considerando que en nuestra zona, la precipitación

pluvial exige la construcción de obras de drenaje para pluvial exige la construcción de obras de drenaje para evacuar los excesos de agua en el termino de un día. evacuar los excesos de agua en el termino de un día. Para el caso los materiales a ser usados tienen una Para el caso los materiales a ser usados tienen una calidad regular de drenaje y esta expuesto en un 20% calidad regular de drenaje y esta expuesto en un 20% durante un año normal de precipitaciones. (Fuente: durante un año normal de precipitaciones. (Fuente: Tesis, Análisis y Propuesta para la Pavimentación del Tesis, Análisis y Propuesta para la Pavimentación del Parque Industrial – Juliaca)Parque Industrial – Juliaca)

Por lo tanto asumiremos un valor de Por lo tanto asumiremos un valor de m2 y m3 = 1.05m2 y m3 = 1.05

<1 1-5 5-25 >25Excelente 1.40-1.35 1.35-1.30 1.30-1.20 1.20Bueno 1.35-1.25 1.25-1.15 1.15-1.00 1.00Regular 1.25-1.15 1.15-1.05 1.05-0.80 0.80Pobre 1.15-1.05 1.05-0.80 0.80-0.60 0.60Muy Pobre 1.05-0.95 0.95-0.75 0.75-0.40 0.40Fuente: Guía para diseño de estructuras de pavimento, AASHTO, 1993

Calidad de drenaje% de tiempo del año en que el pavimento esta expuesto a niveles de

saturacion

Coeficientes de drenaje Cd

Page 41: Diseño Pav. Flexibles

• Confiabilidad Y Zr: 80%,

(carretera)Zr = -0.841.

• Serviciabilidad: Recomienda AASHTO 93,

∆PSI = Po - Pt = 4.2 - 2 =2.2

• Error estándar combinado de predicción del trafico:

AASHTO 93 recomienda , para pavimentos flexibles 0.45.

Page 42: Diseño Pav. Flexibles

PROYECTO: INFORME TECNICO UNA-PUNOFECHA:

: 10 años: 5.11 %: 11.66 %

TRANSITO PROMEDIO DIARIO : 416 Vehi/dia

ESAL's : 1231303.43ÍNDICE DE SERVICIABILIDAD INICIAL (Po) : 4.2ÍNDICE DE SERVICIABILIDAD FINAL (Pf) : 2MODULO DE RESILIENCIA (MR) : 12662.18 psiCOEFICIENTE DE DRENAJE : 1.05NIVEL DE CONFIABILIDAD : 80DESVIACION ESTANDAR NORMAL : -0.841ERROR ESTANDAR COMBINADO : 0.45

Numero Estructural indicativo del espesor total del pavimento

SN (ecuacion de diseño) = 2.642

Capa coeficiente de capa3 "6 "6 "

2.692

Como 2.692 es mayor que 2.642 OK

CALCULO DE DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

0.11

EspesorCarpeta asfálticaBase

0.41

MÉTODO AASHTO-93

DATOS DEL PROYECTO:

PERIODO DE DISEÑO (PD)TASA DE CRECIMIENTOSUELO DE FUNDACION (CBR)

DATOS DE DISEÑO

ECUACION DE DISEÑO

subbase 0.093

DISEÑO DE ESPESORES

espesores asumidos

07.8log32.2

)1(

109440.0

5.12.4log

20.0)1log(36.9)(log

19.5

18

Mr

SN

PSI

SNSZW OR

33322211 DmaDmaDaSN

7.62 cm

15.24 cm

15.24 cm

Plg. Cm.2.642 3 7.62

6 6 15.246 6 15.24

ESPESORES MINIMO CAPA

Carpeta Asfáltica

SubbbaseBase

ESPESOR DE DISEÑO (plg)

Page 43: Diseño Pav. Flexibles

CONCLUSIONES

1.1. En el método de instituto del AsfaltoEn el método de instituto del Asfalto

Por este método, en el ábaco de Temperatura Por este método, en el ábaco de Temperatura Media Anual de 7 ºc (base de agregados no Media Anual de 7 ºc (base de agregados no tratados), se determino espesores de carpeta tratados), se determino espesores de carpeta asfáltica de 14.3 cm para soportar las cargas asfáltica de 14.3 cm para soportar las cargas generadas por el transito, cumpliendo las generadas por el transito, cumpliendo las recomendaciones de espesores mínimos de la recomendaciones de espesores mínimos de la carpeta asfáltica (ESAL > 1x10^6, para carpeta asfáltica (ESAL > 1x10^6, para espesores >= 12.5 cm).espesores >= 12.5 cm).

Page 44: Diseño Pav. Flexibles

CONCLUSIONES

2.2.Método del SHELLMétodo del SHELL

El diseño del método Shell considera El diseño del método Shell considera cuatro alternativas para la determinación cuatro alternativas para la determinación de los espesores. Para la elección de su de los espesores. Para la elección de su espesor Shell considera el análisis espesor Shell considera el análisis económico eligiendo la alternativa IV, económico eligiendo la alternativa IV, cumpliendo las recomendaciones de cumpliendo las recomendaciones de espesores mínimos, 7.62 cm carpeta espesores mínimos, 7.62 cm carpeta asfáltica y 15.24 cm base granular. asfáltica y 15.24 cm base granular.

Page 45: Diseño Pav. Flexibles

CONCLUSIONES

3.3. Método AASHTO 93Método AASHTO 93

Se determina el CBR de la subrasante para la Se determina el CBR de la subrasante para la obtención del módulo de resiliencia, los obtención del módulo de resiliencia, los coeficientes de capas, drenaje y espesores de coeficientes de capas, drenaje y espesores de capa, confiabilidad, servicialidad y error estándar.capa, confiabilidad, servicialidad y error estándar.

Para la determinación de los espesores se utiliza Para la determinación de los espesores se utiliza la ecuación básica de diseño propuesto por la ecuación básica de diseño propuesto por AASHTO y la ecuación del número estructural; AASHTO y la ecuación del número estructural; optando que el número estructural debe ser optando que el número estructural debe ser mayor que la ecuación básica.mayor que la ecuación básica.

Page 46: Diseño Pav. Flexibles

RECOMENDACIONES

Los espesores obtenidos mediante el uso del Los espesores obtenidos mediante el uso del método del Instituto del Asfaltométodo del Instituto del Asfalto, resultan , resultan ser ser conservadoresconservadores, obteniendo espesores mayores para , obteniendo espesores mayores para su aplicación, se recomienda mejorar el suelo de su aplicación, se recomienda mejorar el suelo de fundación, para poder obtener menor espesor de fundación, para poder obtener menor espesor de carpeta asfáltica, y por ende disminuir el costo de carpeta asfáltica, y por ende disminuir el costo de ejecución del proyecto.ejecución del proyecto.

Con el Con el método SHELLmétodo SHELL se obtiene cuatro alternativas se obtiene cuatro alternativas de diseño, entre ellas se selecciona la alternativa IV de diseño, entre ellas se selecciona la alternativa IV como la solución técnico-económica por ser el de como la solución técnico-económica por ser el de menor costo para la estructura del pavimento, por lo menor costo para la estructura del pavimento, por lo que vendría a ser una opción de diseño de que vendría a ser una opción de diseño de pavimentos flexibles, a ser utilizado en nuestra pavimentos flexibles, a ser utilizado en nuestra región y condiciones ambientales (temperatura y región y condiciones ambientales (temperatura y lluvias), propias de nuestra zona.lluvias), propias de nuestra zona.

Page 47: Diseño Pav. Flexibles

RECOMENDACIONES

Por el Por el método AASHTO 93método AASHTO 93 se determino se determino los espesores en el diseño de pavimentos los espesores en el diseño de pavimentos flexibles, por que este diseño considera flexibles, por que este diseño considera trabajar con agregados no tratados de la trabajar con agregados no tratados de la base y subbase, obteniendo espesores base y subbase, obteniendo espesores finales adecuados a nuestra región. finales adecuados a nuestra región. Además el método AASHTO 93, considera Además el método AASHTO 93, considera un mayor número de parámetros, en un mayor número de parámetros, en comparación a los otros métodos y cuenta comparación a los otros métodos y cuenta con respaldo de muchos proyectos con respaldo de muchos proyectos ejecutados, por lo que se recomienda, ejecutados, por lo que se recomienda, utilizar este método de diseño de utilizar este método de diseño de pavimentos flexibles.pavimentos flexibles.