Metodos Alternativos de Diseño de Pavimentos Flexibles

7/25/2019 Metodos Alternativos de Diseo de Pavimentos Flexibles

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METODOS ALTERNATIVOS DE DISEO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

METODO DEL INSTITUTO DEL ASFALTO

El mtodo se basa principalmente en la aplicacin de la teora elstica en multicapas, que utiliza

resultados de investigaciones recientes por parte de ese organismo. Sin embargo, se reconoce que por

los avances en la tecnologa de los pavimentos asflticos, se requieren ms conocimientos sobre las

propiedades de los materiales para las necesidades actuales de los sistemas carreteros, por lo que el

mtodo vigente, probablemente requiera revisin e implementacin futuras.

El sistema se basa en un trfico probable durante un periodo de Diseo, de 20 aos referido a su carga

por eje sencillo de 18000 libras ( 8280 Kg aprox. ), que es la carga por eje y considera adems el

valor portante del terreno de fundacin, la calidad de los materiales de base, sub - base y capa de

rodamiento que se empleen, y los procesos de construccin a seguirse.

PROCEDIMIENTO

El mtodo utiliza 10 cartas de diseo basadas en que los espesores de diseo deben cumplir con dos

solicitudes deferentes en lo referente a deformaciones: la vertical de compresin en la superficie de la

subrasante y la horizontal de tensin en la parte inferior de las capas ligadas con material bituminoso.

En este procedimiento de diseo, la estructura de pavimento es considerada como un sistema elstico

de capas multiples. El material de cada capa se caracteriza por su mdulo de elasticidad Ei y relacin de

Poisson u.

Este procedimiento es usado para el diseo de pavimentos de carpeta asfltica, capa base y subbase sin

ningn tratamiento. La subrasante es la capa subyacente ms baja y es asumida infinita en el sentido

vertical de arriba hacia abajo y en direccin horizontal. Las otras capas de espesor finito se asumen

infinitas hasta cierto punto en el sentido horizontal.


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En la metodologa adoptada por este mtodo, las cargas sobre la superficie del pavimento producen

deformaciones unitarias que son crticas para propsitos de diseo. La deformacin horizontal por

traccin, et, sobre el lado debajo enel lmite de la carpeta asfltica.

ESTIMACIN DEL TRFICO

Dado que los camiones son los que ms dao ocasionan en una carretera, se debe considerar este tipo

de flujo vehicular sobre el carril de diseo:


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ESTIM CIN DEL TRFICO

MATERIALES

Este mtodo considera como parmetro fundamental la evaluacin de los materiales para obtener el

mdulo de resiliencia (Mr). Como no es fcil tener el equipo adecuado para llevar a cabo este tipo de

pruebas, se han establecido correlaciones entre Mr y el CBR.

Mr (MPa) = 10.3CBR

Mr (psi) = 1500CBR

Los valores obtenidos son aproximados, para obtener valores de diseo ser necesario realizar pruebas

del Mr de la subrasante. Es importante recordar que tales correlaciones slo son aplicables a materiales

de la subrasante

CBR (%) CLASIFICACIN

0 - 5 Subrasante muy mala

5 - 10 Subrasante mala

10 - 20 Subrasante regular a buena

20 - 30 Subrasante buena

30 - 50 Subrasante muy buena

50 - 80 Base buena

80 - 100 Base muy buena


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El Instituto de Asfalto recomienda los siguientes valores percentiles para calcular el mdulo de

resiliencia de diseo de la subrasante, mostrados en la Tabla 7-8:

METODO DE WYOMING

Este, mtodo para calcular pavimentos flexibles fue presentado por los ingenieros I. E. Rusell y

D. J. Olinger, del Departamento de Carreteras del Estado de Wyoming. Basan su mtodo en al CBR del

terreno de fundacin.

El mtodo de Wyoming es uno de los mtodos mas usados de nuestro medio aparte de ser el ms

didctico y sencillo, teniendo en cuenta los factores ms representativos para el diseo de un

pavimento.

FACTORES A CONSIDERAR

A. Precipitacin anual del lugar

B. Situacin de la napa fretica

C.

Accin de tas heladasD. Condiciones Generales Existentes (Drenaje superficial y subterrneo).

E. Trnsito, calculado para un periodo de 20 aos.

A cada uno de estos factores se le asigna un determinado valor, y la suma de stos, determina la curva

a emplearse para el diseo del pavimento

PRECIPITACIN ANUAL

Estos datos correspondientes debern ser tomados preferentemente de las informaciones que

se obtengan de las Estaciones Pluviomtricas cercanas al lugar donde se proyectara el

pavimento.


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PRECIPITACION ANUAL

Pulgadas mm Valores

Asi nados510

1015

1520

2025

127254

254381

381508

508635 ( Irrigacin Baja )

0

1

3

6

SITUACIN DE LA NAPA FRETICA

Establece e indicar la profundidad a la que se encuentra el nivel de agua subterrnea,

con respecto al terreno de fundacin.

Profundidad de la napa fretica,

deba o del terreno de fundacin

Valores

asi nadosA mucha (Mayor de

profundidad 3m.)

De 6 a 10 pies (1.83.0 m.) De 4

a 6 pies (1.21.8 m.) De 2 a 4

0

1

3

5

Naturalmente que la profundidad de la napa fretica depende del TIPO DE MATERIAL que se

tenga en la SUBRASANTE; si el material es fino, el agua puede ascender por capilaridad, en este casopuede haber influencia en la estabilidad del pavimento y se puede hacer uso de una capa

anticontaminente.

ACCIN DE LAS HELADAS

Las heladas tambin contribuyen en forma decisiva en el comportamiento de un pavimento.

Generalmente se producen heladas en las zonas donde la temperatura

media del da permanece por debajo de 0.

Para determinar cmo influyen las heladas, se tiene una clasificacin de stas, que est en

funcin del aumento de volumen que se produce en el suelo por efecto de las heladas,

entonces se puede medir la profundidad de las huellas y el hinchamiento de stas.

CLASIFICACION:

HELADAS LIGERAS: Cuando no hay seales de grandes hinchamientos ni de otrosque afecten el pavimento.

HELADAS MEDIANAS: Cuando produce hinchamientos de 2,

aproximadamente con seales de debilitamiento del terreno de


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fundacin.

HELADA PERJUDICIAL: Si el hinchamiento causado por la helada, es mayor de 2 (5

cm) y hay prdida notoria en la capacidad portante del terreno de fundacin.


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Los valores que se asignan a cada tipo de helada, se indican en la siguiente tabla:

Clase de

heladas

huella Valores

asi nadosNinguna

Ligera

Mediana

Perjudicial

0

1

3

CONDICIONES GENERALES

Dentro de estas condiciones generales estn los Drenajes, tanto superficial como subterrneo,

as como otras condiciones que puedan afectar el diseo de un pavimento, se toman enconsideracin.

Condiciones generales de

drena e

Valores

asi nadosExcelente

Regular

Adverso (si no hay ningn

0

2

TRANSITO

La carga de diseo es la carga por rueda de 5,000 lb. Como no todos los vehculos tienen

esta carga, se tiene que expresar el trnsito en Carga Equivalentes a 5000 lb. El perodo de

cmputo es referido a 20 aos, tiempo en el cual se supone que se duplicar el trnsito.

Los coeficientes de cargas mayores a 5,000 lb. a cargas menores de 5,000 lb. Son:

Carga de 4,500 - 5.500 lb/rueda, Fc : 1

Carga de 5,500 - 6.500 lb/rueda, Fc : 2


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300 x 2 = 600 vehculos; entonces se consideran de 5,000 lb.

Trnsito, reducido a cargase uivalentes a 5 000 lb. Por rueda

ValoresAsi nados

0 a 1milln

1 a 2 millones

2a 3

3a 5

5 a 7

7 a 9

9 a 11

11 a 13

13 a 15 Ma or

1

2

4

6

9

12

15

18

21

Finalmente se realiza una sumatoria de los valores encontrados y se procede a emplear la curva

correspondiente.


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METODO DE LAS FFAA

Este mtodo desarrollado por las fuerzas armadas se enfoca bsicamente en el diseo de

aeropuertos y aerdromos.

CARACTERSTICAS DEL TRNSITO AREO

Se considera el peso de las aeronaves, la descarga por rueda, el nmero y el arreglo. La presin

de contacto es un factor importante toda vez que en conjunto con las repeticiones de carga

ayudan a disear el pavimento

TRANSITO EQUIVALENTE

Para fijar el parmetro de trnsito se hace necesario primeramente conocer las caractersticas

de las aeronaves, en lo referente a las descargas que transmiten los pavimentos.

Otro parmetro importante es el tipo y geometra del tren de aterrizaje.

Presin de contacto

La presin de los neumticos vara entre 75 y 200 lb/pulg (0.52 a 1.30 Mpa) en funcin de la

configuracin del tren de aterrizaje y del peso bruto de la aeronave.


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Debe seleccionarse la aeronave de diseo. Aquella que requiera mayor espesor de pavimento

normalmente es la ms pesada o la ms frecuente.

Despus se deben homogeneizar los trenes de aterrizaje. Se debe homogeneizar los trenes de

aterrizaje, aplicando el nmero de salidas anuales de cada tipo de aeronave.


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REPETICIONES EQUIVALENTES

Este mtodo simplifica enormemente el procedimiento de diseo de pavimentos y es aplicable

tanto al caso de pavimentos asfalticos, como a los que se construyen en concreto.

log 1 = log 2 (2

1)

Donde:

R1= Pasadas anuales equivalentes de la aeronave de diseo.

R2= Pasadas anuales de la aeronave considerada convertidas al tren de aterrizaje de la

aeronave de diseo.

W1= Carga de la rueda de la aeronave de diseo.

W2= Carga sobre la rueda de la aeronave considerada.

En la siguiente tabla se muestra R2


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W1 o W2 =

0.95

Las resistencias de los suelos de la subrasante para el diseo deben determinarse mediante el

ensayo de CBR, los suelos debern compactarse a ciertos niveles de densidad, segn el tipo de

avin, las clases de los suelos y la profundidad bajo la superficie de la subrasante tal como se

indica en la tabla.


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