Capitulo 7:Capitulo 7:Diseo de PavimentosDiseo de Pavimentos

Mtodos EmpricosMtodos Empricos--Experimentales:Experimentales:Mtodo del Mtodo del IndiceIndice de Grupode GrupoMtodo CBRMtodo CBRMtodo AASHTO 1993Mtodo AASHTO 1993

Mtodos EmpricosMtodos Empricos--Mecansticos:Mecansticos:Mtodo AASHTO 2002Mtodo AASHTO 2002

Mtodo AASHTO 1993

MMtodo AASHTO 1993todo AASHTO 1993

American Association of State Highway andTransportation Officials (AASHTO).

AASHTO es un mtodo de regresin basado en resultados empricos de la carretera de prueba AASHO construida en los aos 50.

AASHTO public la gua para el diseo de estructuras de pavimento en 1972, se incorporaron algunos parmetros a esta versin original, llegndose a publicar nuevas versiones en 1981, 1986 y la actual versin de 1993.

MMtodo AASHTO 1993 (....todo AASHTO 1993 (....cont.cont.))

El mtodo AASHTO 1993 utiliza el nmero estructural SN para cuantificar la resistencia estructuralque el pavimento requiere para determinada capacidad de soporte del suelo, trfico esperado y prdida de serviciabilidad.

Con la siguiente ecuacin se determina el nmero estructural requerido por el proyecto:

MMtodo AASHTO 1993 (....todo AASHTO 1993 (....cont.cont.))

( ) 8.07)(Mlog 2.32

1SN10940.40

1.54.2PSIlog

0.201)(SNlog 9.36S Z)(Wlog R105.19

1010oR1810 +

++

+++=

Donde:Donde:SN nSN nmero estructural requerido por la seccimero estructural requerido por la seccin de carreteran de carreteraWW18 18 nn de ejes equivalentes (18,000 de ejes equivalentes (18,000 lblb), en per), en perodo diseodo diseo.o.ZZRR desviacidesviacin estn estndar normal (funcindar normal (funcin de la confiabilidad, R)n de la confiabilidad, R)SSoo error esterror estndar por efecto del trndar por efecto del trnsito y comportamientonsito y comportamientoPSIPSI variacivariacin del n del ndice de serviciabilidad.ndice de serviciabilidad.MMRR mmdulo resiliente de la dulo resiliente de la subrasantesubrasante medido en medido en psipsi

MMtodo AASHTO 1993 (....todo AASHTO 1993 (....cont.cont.))

El SN se convierte en espesores de carpeta asfltica, base y sub base, mediante coeficientes de capa que representan la resistencia relativa de los materiales de cada capa. La ecuacin de diseo es la siguiente:

33322211 m D a m D a D aSN ++=Donde:ai coeficiente de la capa i (pulg-1)Di espesor de la capa i (pulg.)mi coeficiente de drenaje de la capa i (adimensional)

MMtodo AASHTO 1993 (....todo AASHTO 1993 (....cont.cont.))

El subndice: 1 carpeta asfltica2 base3 sub base (si se aplica)

Los coeficientes estn en funcin de los mdulos elsticos correspondientes a cada capa.

Los coeficientes de capa usados en la pista de prueba AASHO son:Concreto asfltico superficial, a1 0.40 - 0.44 pulg-1Base de piedra chancada, a2 0.10 - 0.14 pulg-1Sub base de grava arenosa, a3 0.06 - 0.10 pulg-1

Pasos a Seguir:

1) Determinar el SN.

Perodo de diseo

Condiciones de Carreteras Perodo de AnlisisVas urbanas con alto volumen 30-50Vas rurales con alto volumen 20-50

Pavimentadas con bajo volumen 15-25Superficie granular con bajo volumen 10-20

Trnsito

18LD18 wDDW =DD factor de distribucin direccional (0.50)DL factor de distribucin por carril

trfico total en ambas direcciones para el perodo de diseo

w18

N carriles en una direccin

%ESAL en carrildiseo

1 1002 80-1003 60-804 50-75

DL

Factor de confiabilidad, REs una medida que incorpora algn grado de certeza en el proceso de diseo para asegurar que los diferentes parmetros alcancen el perodo de anlisis.

Recomendaciones de confiabilidad para diferentes clasificaciones funcionales.

ClasificacinFuncional

Nivel recomendado de confiabilidad

Urbano Rural

Interestatal y otras vas 85-99,9 80-99,9

Arterias principales 80-99 75-95

Colectores 80-95 75-95

Local 50-80 50-80

Desviacin Estandar Normal (ZR)Confiabilidad

R, %Desviacin Estndar

Normal, ZR50607075808590919293949596979899

99.999.99

-0.000-0.253-0.524-0.674-0.841-1.037-1.282-1.340-1.405-1.476-1.555-1.645-1.751-1.881-2.054-2.327-3.090-3.750

La desviacin estndar normal est en funcin de la confiabilidad del proyecto, R.

Efectos medioambientales

El medio ambiente puede afectar el comportamiento del pavimento de diferentes maneras. Las variaciones trmicas y humedad, afectan la resistencia, durabilidad y capacidad de transporte de carga. Otro impacto medioambiental importante es el efecto directo del congelamiento, deshielo y desintegracin en la subrasante.

Prdida de serviciabilidadLa serviciabilidad es la calidad de servicio del pavimento.

La primera medida de serviciabilidad es el Indice de Serviciabilidad Presente, PSI, que vara de 0 (carretera imposibles de transitar) a 5 (carretera perfecta).

AASHTO 93 usa la PSI como criterio de diseo, que se define como:

t0 ppPSI =Donde:

p0 ndice de serviciabilidad inicial

pt ndice de serviciabilidad final, es el ms bajo ndice tolerable antes de la rehabilitacin.

Mdulo resiliente efectivo del suelo

El terreno de fundacin se caracteriza por el MR.

El MR se correlaciona con el CBR, segn:

MR [psi] = 1500 x CBR

Esta ecuacin es razonable para suelos de gradacin fina con CBR menores que 10%.

Con los parmetros de diseo se ingresa a la Con los parmetros de diseo se ingresa a la ecuacin o baco proporcionado por el ecuacin o baco proporcionado por el

mtodomtodo

2) Convertir el SN en espesores de capa.

33322211 m D a m D a D aSN ++=

Coeficientes de capa (ai):Para determinar los coeficientes de capa se debe ingresar con el mdulo elstico de la capa en anlisis.

a1 concreto asflticoa2 Basea3 Sub base

Coeficiente a1

Coeficientede capa de base granular (a2)

Coeficiente de capa de base tratada con asfalto (a2)

Variacin de coeficiente de capa de bases tratadas con cemento (a2)

Variacin de coeficiente de capa de subbase granular (a3)

Coeficientes de drenaje (mi):Para que la resistencia de las capas permanezca cte. durante la vida de servicio, la estructura de pavimento debe tener el drenaje apropiado.La calidad de drenaje se incorpora modificando los coeficientes de capa. El factor que modifica el coeficiente de capa se representa por mi.

Condiciones de drenaje

Calidad de drenaje Retiro de agua dentro de:

Excelente 2 horasBueno 1 da

Regular 1 semanaPobre 1 mes

Muy pobre el agua no drena

Coeficientes de drenaje recomendados, mi

% de tiempo en que la estructura del pavimento es expuesta a niveles de humedad prximos a la saturacin

Calidad de drenaje

Menos que1%

1-5% 5-25% Mayor que 25%

Excelente 1.40-1.35 1.35-1.30 1.30-1.20 1.20

Bueno 1.35-1.25 1.25-1.15 1.15-1.00 1.00

Regular 1.25-1.15 1.15-1.05 1.00-0.80 0.80

Pobre 1.15-1.05 1.05-0.80 0.80-0.60 0.60

Muy pobre 1.05-0.95 0.95-0.75 0.75-0.40 0.40

Espesores de capa (Di):

a) Espesores Mnimosa) Espesores Mnimos

ESAL Concreto asfltico Base granular

> 50,00050,001 150,000150,001 500,000500,001 2000,0002000,001 7000,000> 7000,000

1.0 (o tratamiento superficial2.02.53.03.54.0

444666

b) Espesores Mnimos Referencialesb) Espesores Mnimos Referenciales

Capitulo 7:Diseo de PavimentosMtodos Empricos-Experimentales:Mtodo del Indice de GrupoMtodo CBRMtodo AASHTO 1993Mtodos Empricos-Mecansticos:Mtodo AASHTO 1993El subndice: 1 carpeta asfltica 2base 3sub base (si se aplica) Los coeficientes estn en funcinPasos a Seguir:Efectos medioambientalesAASHTO 93 usa la PSI como criterio de diseo, que se define como:Mdulo resiliente efectivo del sueloCon los parmetros de diseo se ingresa a la ecuacin o baco proporcionado por el mtodo