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“Diseño Estructural y de mezclas asfálticas

de alto desempeño para pavimentos de

larga duración”

Ing. Francisco Javier Moreno FierrosCAPUFE

EVALUACIÓN DE LA MEJOR

ALTERNATIVA

INGENIERÍA DE MATERIALES

CONTROL Y ASEGURAMIENTO

DE CALIDAD EN OBRA

DISEÑO ESTRUCTURAL

DE PAVIMENTOS

INSUMOS

• Librería de materiales• Modelos climáticos• Modelos de deterioro y

respuesta• Ejes equivalentes

(espectros de carga)

DISEÑO DE MEZCLAS

ASFÁLTICAS

CICLO DE UN PROYECTO DE PAVIMENTOS

EVALUACIÓN DE DESEMPEÑO

(ESTRUCTURAL)

1.9001.9201.966

2.122

2.367

2.7012.701

3.1253.125

3.6383.638

4.2404.240

4.900

5.600

6.4006.400

7.5007.500

8.800

1.900

1.1001.166

1.313

1.518

1.786

1.200

1.4081.408

1.7501.750

2.240

1.400

1.570

1.800

2.0502.050

2.400

1.700

1.900

2.150

2.450

1.500

1.700

0.0

0.4

0.8

1.2

1.6

2.0

2.4

2.8

3.2

3.6

4.0

4.4

4.8

5.2

5.6

6.0

6.4

6.8

7.2

7.6

8.0

8.4

8.8

9.2

9.6

10.0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

IN

DIC

E D

E R

UG

OS

ID

AD

IN

TE

RN

AC

IO

NA

L IR

I, m

/km

AÑO

Figura 1 VARIACION DE IRI EN EL TIEMPO, DE LAS PROPUESTAS DE

MANTENIMIENTO DEL LIBRAMIENTO DE VILLAHERMOSA

SIN PROYECTO

TS a 4 años y Cambio de CA a 7

años

IRI LIMITE 2.5 m/km

REP

OSI

CIÓ

ND

E C

AR

PET

A +

TS

TRA

TAM

IEN

TO S

UP

ERFI

CIA

L (T

S)

REE

STR

UC

TUR

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TRA

TAM

IEN

TO S

UP

ERFI

CIA

L (T

S)

PU

ESTA

A P

UN

TO

Losas de concreto y base modificada con

cemento

Carpeta asfáltica y base hidráulica

Losas de concreto y

base hidráulica

Losas de concreto (whitetopping)

ESTRUCTURA DE PAVIMENTO

P L D

2000 20081994 2016CONSERVACIÓN

Sust

itu

ció

n d

e C

apa

de

Ro

dad

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Bac

he

o S

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Ren

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Sust

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Sust

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fila

do

Sust

itu

ció

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e B

ase

White topping

Carpeta asfáltica y base modificada con cemento

Carpeta asfáltica y base asfáltica

Técnicas de conservación de pavimentos

Protocolo AMAAC mezclas asfálticas densas en caliente

Estaciones móviles de pesaje dinámico (WIM)

Estación Don-Nogales (459 km)

Gómez Palacio-Corralitos (150.59 km)

Cuacnopalan-Tehuacán-Oaxaca (243 km)

Puente de Ixtla-Iguala (63.58 km)

Las Choapas-Ocozocoautla (197.5 km)

México-Cuernavaca (56.5 km)

0%

2%

4%

6%

8%

10%

12%

14%

16%

18%

20%

1 5 10 14 18 22 26 30 34 38 42 46carga por eje (ton)

po

rcen

taje

NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-012-SCT-2-2014

Carga LegalCarga Legal

Carga Legal Carga Legal

Espectros de carga

Porcentaje de sobrecarga = 34.83%

Porcentaje de sobrecarga = 8.28 %

Porcentaje de sobrecarga = 2.2 %

Porcentaje de sobrecarga = 38.14 %

AUT. ESTACIÓN DON - NOGALES

Carga LegalCarga Legal

Carga Legal Carga Legal

Espectros de carga

Porcentaje de sobrecarga = 43.19%

Porcentaje de sobrecarga = 8.81 %

Porcentaje de sobrecarga = 0.7 %

Porcentaje de sobrecarga = 6.95 %

AUT. GÓMEZ PALACIO-CORRALITOS

Carga LegalCarga Legal

Carga Legal Carga Legal

Espectros de carga

Porcentaje de sobrecarga = 23.31 %

Porcentaje de sobrecarga = 9.43 %

Porcentaje de sobrecarga = 2.07 %

Porcentaje de sobrecarga = 4.52 %

C.D. COACNOPALAN - OAXACA

Carga LegalCarga Legal

Carga Legal Carga Legal

Espectros de carga

Porcentaje de sobrecarga = 60.29 %

Porcentaje de sobrecarga = 19.99 %

Porcentaje de sobrecarga = 10.16 %

Porcentaje de sobrecarga = 22.87 %

C.D. LAS CHOAPAS - OCOZOCOAUTLA

Carga LegalCarga Legal

Carga Legal Carga Legal

Espectros de carga

Porcentaje de sobrecarga = 28.8%

Porcentaje de sobrecarga = 11.57 %

Porcentaje de sobrecarga = 2.54 %

Porcentaje de sobrecarga = 31.29 %

AUT. MÉXICO - CUERNAVACA

Tramo/Eje Sencillo (%) Dual (%) Tándem (%) Tridem (%)

Estación Don-Nogales 2.2 38.14 8.28 34.83

Gómez Palacio-Corralitos 0.70 6.95 8.81 43.19

Cuacnopalan-Oaxaca 2.07 4.52 9.43 23.31

Puente de Ixtla-Iguala 1.23 3.92 2.15 4.05

Las Choapas-Ocozocoautla 10.16 22.87 19.99 60.29

México-Cuernavaca 2.54 31.29 11.57 28.8

Resumen de pesaje dinámico (WIM)

SMA, CASAA

CAPA DE ALTO MÓDULO

(CAM)

CAPA ABSORBENTE DE

TENSIÓN (CAT)

BASE GRANULAR,

SUB-BASE,

SUBRASANTE,

TERRACERÍAS

Menor deformación = Mayor vida

por fatigaMayor deformación = Menor vida

por fatiga

Espesor

Espesor

PCONVPLD

Diseño de un PLD

Mezcla asfáltica

Software LCCA v.3.1

Desarrollado por la Asphalt Pavement Alliance (Dr.

David H. Timm, de la Universidad de Auburn)

NCAT

Considera los principios de la Federal Highway

Administration (FHWA).

Periodo de análisis: 30 años

Tasa de Descuento: 10%

TDPA: 42,237 vehículos en ambos sentidos

% Pesados: 10.2%

Longitud del proyecto: 56.5 km

No. de carriles: 4 a 6 carriles

Velocidad límite: 110 km/hr

Velocidad zona de trabajo: 40 km/hr

Carriles cerrados a la circulación: 1 en cada

sentido

Alternativas de diseño: Pavimento Flexible

PLD y Pavimento Rígido PCC

(Whitetopping).

Ejemplo de análisis

Autopista México - Cuernavaca

Actividad C&M Año

Construcción Inicial 0

Fresado+CASAA_4cm 6

Fresado+CASAA_4cm 12

Fresado+CASAA_4cm 18

Fresado+CASAA_4cm 24

Fresado+CASAA_4cm 30

PLD

Actividad C&M Año

Construcción Inicial 0

Calafateo y Reposición Juntas (millas) 5

Demolición/Reposición Losas (1.5%) 5

Calafateo y Reposición Juntas 10

Demolición/Reposición Losas (1.8%) 10

Calafateo y Reposición Juntas 15

Demolición/Reposición Losas (2.3%) 15

Microfresado (Fricción) 15

Calafateo y Reposición Juntas 20

Demolición/Reposición Losas (3.2%) 20

Calafateo y Reposición Juntas 25

Demolición/Reposición Losas (5.1%) 25

Calafateo y Reposición Juntas 30

Demolición/Reposición Losas (9.9%) 30

Microfresado (Fricción) 30

PCC

Calendario de Actividades PLD

Calendario de Actividades PCC.

Costos Totales, en 1km al año 30 y en el tiempo

24%

Emisiones de CO2 equivalente en las etapas de construcción y

mantenimiento de las estructuras de pavimento PLD y PCC.

• Los PLD son estructuras con desempeños y periodos de

vida mayores a los de pavimentos flexibles convencionales.

• Son diseñados con esquemas empírico mecanicistas. Una

plataforma de diseño que se puede utilizar es el programa

PerRoad 4.3.

• Uno de los insumos principales es la utilización de

espectros de carga, condición que manifiesta los

porcentajes de carga para cada tipo de eje, así como la

carga excedida, en su caso, respecto a la autorizada en la

NOM-012-SCT-2-2014

CONCLUSIONES

CONCLUSIONES

• El análisis económico del costo de ciclo de vida (LCCA)

ayuda a identificar la mejor alternativa de menor costo a

largo plazo que satisfaga las necesidades y objetivos de

ingeniería, para proyectos de inversión. (Aspecto

económico y social)

• El análisis del ciclo de vida (LCA), permite evaluar el

impacto ambiental a través del ciclo de vida de un sistema

o producto, desde la extracción de materiales,

manufactura, uso y disposición final. (Aspecto ambiental)

CONCLUSIONES

• Un aspecto fundamental para el diseño de pavimentos,

tanto PLD como otros tipos de diseño, es el de llevar a

cabo estudios de pesaje dinámico de manera periódica,

así como la obtención de los espectros de las cargas

reales que transitan por la red carretera nacional o bien,

los ESALs reales para el diseño.

¡MUCHAS GRACIAS!

fmoreno@capufe.gob.mx