Diseño de pavimentos junio 2012

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CAP 5.Diseño Estructural de Pavimentos

5.1.-Diseño de Pavimento Asfáltico

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Objetivos del diseño

Servicio Estructural• Resistir a las solicitaciones que impone el tránsito.

Servicio Funcional• Proporcionar una superficie cómoda y segura

Qué se determina?

� Espesores de las capas� Tipos de capas

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Cómo se compone una calzada?


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Solución Integral

� Características de los materiales de la zona.

� Calidad de la construcción disponible� Características del control de calidad

que se realizará.� Especificaciones de Construcción.� Aspectos económicos de distintas

alternativas.

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TODO Varia …..

Nuestros caminos:

Cambios deHumedad

Variaciones diariasde T°

Variaciones estacionales

de T°

Variabilidad de las

solicitacionesVariabilidad dela distribución de lacarga en la superficie

Método AASHTO

Se trata de un método empírico que originalmente se desarrolló en

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Método AASHTO

Método AASHTO

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Diagrama de Diseño

Tipo de VíaY

Vida de Diseño

Propiedadesdel suelo

Subrasante

CaracterísticasClimáticas

y de DrenajeTRANSITO

Características delos materiales

deCapas

Nº EstructuralNE Total y NE capas asfálticas

NE=a1e1+a2e2m2+a3e3m3

Ecuación de Diseño

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DATOS BÁSICOS

Parámetros de Diseño

TRÁNSITO DE DISEÑO

� Depende de los siguientes parámetros:1. Tiempo (Periodo de diseño)2. Tránsito Medio Diario Anual3. Tasa de Crecimiento4. Estratigrafía de Pesos / Eje5. Factor de Equivalencia de Carga6. Ejes Equivalentes/Vehículos Tipo7. Sentidos de Tránsito8. Número de Pistas

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Vida de Diseño

� Tabla 3.604.103.AVida de Diseño

Clasificación del Camino Vida de Diseño (años)

De alto Tránsito en Zonas Urbanas

20 - 30

Caminos Nacionales 10 - 20

Regionales Principales 10 - 20

Regionales Secundarios 5 - 20

2.- Tránsito Medio Diario Anual(TMDA)

Se define como:Promedio Diario Anual de Pasadas de Vehículos, en ambos sentidos de tránsito.

Este dato se obtiene de:� Volúmenes de Tránsito en los Caminos de Chile.

Del Plan Nacional de Censos MOP� Conteos Específicos� Por análisis económicos: T. Generados por

desarrollos industriales, T. atraído por mejoramiento del camino, etc.

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TMDA

� El TMDA se clasifica según el tipo de vehiculo:

- Locomoción Colectiva: Buses rurales e interurbanos

- Camiones: Unidad Simple para transporte de Carga

- Camión con Remolque: Unidad Compuesta para transporte de carga.

- Vehículos Livianos: Automóviles, Camionetas hasta 1.500 kg.

� Se usa el TMDA sin vehículos livianos, solo carga (TMDAC) .

3.- Tasas de Crecimiento

� Definición: Es el incremento promedio anual del TMDA

� Se determina mediante:

a) Estudios económicos de factibilidadb) Análisis de datos Estadísticos

Las tasas de crecimiento son distintas para buses, camiones simples y camiones de mas de 2 ejes.

El estudio de la demanda debe considerar las tendencias históricas de los flujos, expresadas como proyecciones ligadas a variables macroeconómicas, tasa de motorización y otras.

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4.- Estratigrafía de Pesos por Eje

� Definición: Representa la distribución de pesos por eje de acuerdo a rangos de carga.

Estratigrafías …….

� Pesos máximos

por tipo de eje:

(Tabla 3.005.4.A

M. de C. Volumen 3)

Rodado simple:

Dos ruedas por eje

Rodado doble:

Cuatro ruedas por eje

Tipo de Eje

Tipo de rodado Ton

Simple Simple 7

Simple Doble 11

Doble Simple 14

Doble Uno doble+uno simple 16

Doble Doble 18

Triple Simples 19

Triple Dos dobles+uno simple 23

Triple Doble 25

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Tipos de Ejes …….

Tipos de Ejes …….

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Estratigrafías …….

� Los datos para establecer la distribución de pesos por ejes se obtienen de:

a) Plazas de Pesajes Permanentes

b) Plazas de Pesajes Móviles

Debe tenerse en consideración que habitualmente las estratigrafías de pesos por eje resultan mucho más livianas en las proximidades de las plazas de pesaje que en el resto del país.

Factor de Equivalencia de Carga

� El método AASHTO transforma las cargas a una carga patrón de 80 KN por eje simple con rueda doble (18 kips).

� El factor de equivalencia representa el daño que produce cualquier carga con respecto al daño que provoca la carga patrón.

� Así , el F.E. es igual a 1,0 cuando la carga es de 80 KN .

� Para cada distribución de ejes simples, duales y triples se calcula el F.E.

� El FE depende del NE, cálculo tentativo y reiterativo. Se determinó el FE para un NE = 120 mm.

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6.- Ejes Equivalentes por Vehículos Tipo (EE)

� Representa el promedio ponderado de ejes equivalentes por vehículo tipo:

FEi * Ni

EE = N

FEi = Factor Equivalente carga en el rango i

Ni = Número de Ejes en el rango i

N = Total de vehículos por vehículo tipo.


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Donde:

FEEx = (Nº ejes de x peso que causan pérdida de serviciabilidad)

(Nº ejes de 80kN peso que causan misma pérdida de serv.)

7.- Ejes Equivalentes Acumulados

� Para cada tipo de vehículo se calcula el número de ejes equivalentes acumulados para el período de diseño considerado:

EEai = TMDA * EEi * 365 * n si r = 0

( 1 + r i )n – 1EEai = _____________ * TMDA i * EEi * 365 si r ≠ 0

r iTambién puede suceder que las tasas de crecimiento cambien

todos los años.

r = Tasa de crecimiento n= Periodo de diseño

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8.- Ejes Equivalentes por pista de diseño

� Sentidos de Tránsito� Nº de pistas por sentido de

tránsito- Por sentido de tránsito se

asume que la mitad del TMDA circula en cada uno de los sentidos de tránsito

- Tabla 3.603.202.D para dos o más pistas en un sentido en función del TMDA.

- Por número de pistas por sentido de tránsito:

Nº de Pistas en cada Dirección

% de Tránsito en pista de diseño

1 100

2 66 – 94

3 49 – 82

4 49 - 82

8.- Ejes Equivalentes por pista de diseño

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Ejemplo Cálculo Tránsito

� Calcule el tránsito de diseño para un proyecto en la rutaConcón-Quintero para el proyecto de doble vía cuyaconstrucción comienza el 2013 y termina el 2014. Considerecarpeta asfáltica.

� Datos:

� Año inicio proyecto 2014.

� Horizonte de diseño: De tabla 20 años.

� TMDA se obtiene de la página de Vialidad:

http://servicios.vialidad.cl/censo/index.htm

Ejemplo Cálculo Tránsito: P.N.C.

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Ejemplo Cálculo Tránsito: TMDA

Ejemplo Cálculo Tránsito

AÑO 2010 CONTRUCCION

F.EE. (Curacaví)

EE.EE. Diseño 2034

TMDA 10340 TASA CREC. INICIO TERMINO

DIST. PORC. CANT. % 2013 2014

CAM. 2 EJES 5,19 537 6,5 649 691 0,3 2.937.698

CAM. + 2E 3,51 363

REMOLQUES 3,26 337 5,5 890 939 1,6 19.120.949

SEMIREMOLQUES 0,56 58

BUSES 5,6 579 7,5 719 773 2,03 24.802.945

TOTAL 46.861.592

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Ejemplo Cálculo de Tránsito ….

� Nº Sentidos de Tránsito = 2, luego se considera la mitad.

� Nº de Pistas por Sentido de Tránsito 2 P = 85%

T = 46.861.592 /2 * 0,85 = 19.916.177

Se adopta 19,2 millones de Ejes Equivalentes como tránsito de diseño.

Factores de corrección:

Serviciabilidad

� El pavimento se diseña para que sirva por un determinado lapso llamado vida de diseño, que se refiere al periodo durante el cual la serviciabilidad se mantiene dentro de ciertos límites; terminada la vida útil de diseño deberá rehabilitarse.

� La ecuación de diseño establece un estado inicial del pavimento (pi), que depende exclusivamente de las posibilidades tecnológicas disponibles para construirlo y un nivel de deterioro considerado como final o inconveniente para transitar (pf)

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Serviciabilidad

ComportamientoPavimento { Calidad funcional

Aspecto estructural

UsuariosTécnicos

Método ASSHTO Indice de Serviciabilidad p

P mide:

Rugosidad superficial

Parches

Agrietamiento

Ahuellamiento (Pav Asfálticos)

P está definido a partir de mediciones subjetivas de un panel de usuarios

Serviciabilidad

Últimamente el p se ha reemplazado por el IRI (InternationalRoughness Index), creado por el Banco Mundíal, que representalas variaciones de rasante (metros acumulados) por kilómetro yque se mide de manera más objetiva, mediante instrumentos.

El Pa (índice de serviciabilidad actual) del método ASSHTO, elIRI se relacionan a través de la siguiente relaciones:

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Serviciabilidad

Para pavimentos asfálticos se considera:Tabla 3.604.102.A (Vol. Nº 3)Índices de Serviciabilidad de la prueba AASHTTO

Índice de Serviciabilidad Inicial (Pi) 4,2

Índice de Serviciabilidad Final (Pf ) 2,0

Diseño de Pavimentos Asfálticos: SUELOS

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Criterio General

� Los métodos de diseño presuponen que lascapas estructurales se apoyan sobre unasubrasante estable que no sufriráasentamiento o deformaciones. Por lo tanto, laestabilidad de la obra básica del camino escondición necesaria para un buencomportamiento de los pavimentos.

� La prospección, ensayos y estudiosnecesarios para asegurar esta condición, noforma parte del diseño del pavimento.

Capacidad del suelo de fundación

� La capacidad del suelo se mide mediante los ensayes deCBR y Modulo Resiliente, dependiendo de los equiposdisponibles:

___ CBR (Estático)

___ Módulo Resiliente (Dinámico)

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Modulo Resiliente

� El método de diseño AASHTO caracteriza laspropiedades de los suelos de la subrasante medianteeste parámetro el cual representa el módulo elástico delmaterial después de haber sido sometido a cargascíclicas; se determina mediante el ensayo AASHTO T294-92, ensaye triaxial cíclico sobre una probetasometida a una carga pulsante de duración definida.-

� El módulo resiliente (Mr) habitualmente se define enforma indirecta, estimándolo a partir del CBR, ya resultacomplicado ejecutar el ensayo descrito puesto que serequiere de equipo de laboratorio muy especial ypersonal muy especializado.-

Relaciones entre CBR y M.Resiliente

� Para CBR < 12%- Mr ( Kg./ cm2. ) = 180 * CBR0,64

- Mr (MPa) = 17,6 * CBR0,64

� Para CBR entre 12 y 80%

- Mr (Kg./ cm2 ) = 225 * CBR0,55

- Mr (MPa) = 22,1* CBR0,55

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Actividades para determinar características del suelo de fundación

� Terreno - Densidad o número de calicatas- Toma de muestras

� Laboratorio - Ensayos y clasificación

� Gabinete - Análisis de resultados y definición de los parámetros de diseño

TERRENO

Prospección de Suelos� Densidad: C/200m – Autopistas y Caminos

Principales.-C/250m – Caminos ComunalesC/500 – 1.000 m - Ripiaduras

� Profundidad: Mín. 1,5 mts. desde la línea de subrasante.� Programar la prospección cuando se disponga de un perfil longitudinal del

proyecto con la rasante prácticamente definitiva.� Será suficiente conocer la posición general en planta y en alzado,

asegurándose que las zonas de corte y terraplén no varíen con posterioridad, invalidando la prospección.

� Alteraciones en alzado de hasta unos 0,30 m y en planta hasta de unos 20 mts no deberían variar resultados.

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Laboratorio

� De acuerdo a normas del Laboratorio Nacional de Vialidad indicadas en el:

Volumen 8 del Manual de Carreteras: “Especificaciones y métodos de muestreos, ensayes y control”

Gabinete

� Parámetros de Diseño por calicata.- De losvalores del parámetro en los distintos estratosde suelo, en cada calicata, se toma comoparámetro de diseño el menor valor (MR ó CBR)

� Sectorización por tramos homogéneos.- Alcomparar los valores de diseño de cadacalicata, generalmente se observa una grandispersión de los valores. Esto lleva a sectorizarde acuerdo a valores homogéneos.

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Otras formas de estimar

� A través de equipos como Deflectómetro de impacto a través de retrocálculo (FWD)

Módulos elásticos – Sistema bicapa

� Los análisis tanto teóricos como prácticos, demuestran que el moduloelástico de una capa no tratada, no es independiente del modulo de la capasubyacente, de manera que él no solo depende de las propiedades delmaterial que conforma la capa. Los factores que intervienen son: moduloelástico del suelo subyacente, las propiedades del suelo que conforma lacapa, el espesor y el grado de confinamiento a que se encuentra.-

� En consecuencia, en la estructuración de pavimentos flexibles no debencolocarse en forma sucesiva capas de suelos no ligados con móduloselásticos muy diferentes, pues el comportamiento de una capa con moduloelástico alto no será el que estrictamente le hubiere correspondido si ella seapoya sobre un suelo con modulo elástico muy inferior.

� En la practica, se recomienda incluir una capa superior de mejoramiento dela subrasante cuando los suelos que la conforman tengan un CBR < 10 %

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Módulo sistema bicapa ……

� El módulo de diseño de una subrasante por el efecto combinado de una capa de mejoramiento es:

MRd = F * MRo

en donde F corresponde a la ec.

Módulo sistema bicapa ……

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Criterios

� Donde el Mr es menor que 77 MPa (CBR menor a 10%) seconsidera una capa de mejoramiento de 300 mm de “e” y CBR =20%.-

� Donde el CBR es menor a 3% se puede colocar un geotextil queequivale a mejorar el CBR en 4% para los efectos de calcular el Mr,o reemplazar el material.

� Donde se proyecta un terraplén de 2 m de alto o más, es estematerial el que define el valor de diseño, ello es Mr= 77 Mpa. Eneste caso, se debe asegurar que el suelo natural tiene la capacidadde soporte adecuada para no deformarse o experimentar grandesasentamientos con el peso del terraplén.

� Se eliminan los pozos que tengan un Mr tan alto que queda fueradel rango dado por el promedio ± dos desviaciones estándar.

Criterios ………….

� Si el coeficiente de variación es menor que 50% , puede considerarse todo como un solo tramo.

� En este caso , se puede considerar el Mr de diseño el promedio

� La construcción afecta sólo superficialmente los suelos donde se funda la obra básica, de manera que para el diseño, son las propiedades del suelo en estado natural las que interesan. Así, cuando la rasante queda a menos de 2,0 m por sobre el suelo natural, se deben detectar sus propiedades a la densidad y grado de saturación naturales.

� En sectores en que una pendiente transversal fuerte generen secciones mixtas (terraplén y corte), para las que debe definir cual es la situación mas desfavorable para los efectos del diseño.

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Preparación de cuadro

� Columnas 1 y2: Nº correlativo y localización de laprospección.-

� Columna 3 : Nº de la muestra/profundidad respecto dela superficie del suelo natural de dondese extrajo la muestra.-

� Columna 4 : Altura de la rasante sobre el suelo natural(+)terraplén, (-) corte.-

� Columna 5 y 6 : Clasificación de suelos; sistemas USCS y AASHTO.-

� Columna 7 y 8 : Límites de Atterberg� Columna 9 : CBR al 95% de la DMCS� Columna 10 : Densidad natural� Columna 11 : % de la densidad respecto al Proctor� Columna 12 : CBR a la densidad natural� Columna 13 : Valor de Mr calculado según ec 3.604.105 ó

3.604.105.2� Columna 14 : Valor del Mr adoptado para diseño

Preparación de cuadro

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EJEMPLO

� Cálculo de Modulo resiliente de diseño

Confiabilidad del diseño

� Se controla por el factor de confiabilidad (Fr) que esfunción de un valor asociado al nivel de confianza dela distribución normal (Zr) y de la desviación normaldel error combinado (So) de todos los parámetros queintervienen en el comportamiento.-

� Para las situaciones normales, la Tabla 3.604.104.Aindica los niveles de confianza a utilizar en los diseñosy los correspondientes valores del coeficienteestadístico Zr.-

� En los diseños de proyectos localizados en la zonanorte, se recomienda utilizar un nivel de confianza del60%, cualquiera fuere el tipo y características delcamino a proyectar.-

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Confiabilidad del Diseño

� So incluye las dispersiones inherentes a todos losfactores que influyen en el comportamiento delpavimento, como es la predicción del tránsitosolicitante y el grado de variabilidad que representanlos suelos de la subrasante.-

� Cuando el nivel de solicitaciones es muy elevado, laprobabilidad de errar por defecto en la predicción esmenor, debido a que la pista de diseño se encuentre aniveles cercanos a la saturación.-

� Entre mayor es la dispersión de los valoresrepresentativos de los suelos, existe la probabilidadmás alta de fallas.-

Nivel de Confianza y valor del So

EE (millones)

Confiabilidad

(%)

Zr So

15% 20% 30% 40% 50%

< 5 60 - 0,253 0,45 0,46 0,47 0,49 0,50

5 – 15 60 – 70 -0,253 -0,524 0,45 0,46 0,47 0,49 0,50

15 – 30 60 – 75 -0,253 -0,674 0,45 0,46 0,47 0,49 0,50

30 – 50 70 - 80 -0,524 -0,841 0,44 0,45 0,46 0,48 0,49

50 – 70 70 – 85 -0,524 -1,037 0,42 0,43 0,44 0,47 0,48

70 – 90 70 - 90 -0,524 -1,282 0,40 0,41 0,42 0,45 0,46

So en función del coeficiente de variación de los suelos

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Confiabilidad del Diseño

� Debido a la mayor dispersión que resulta aldeterminar el NE para subrasantes débiles, convieneutilizar el mayor valor del rango del nivel de confianzapara subrasantes de baja capacidad de soporte y maldrenaje.-

� El factor de confiabilidad (Fr) se determina con losvalores del Zr y So que se adopten, según :

Log Fr = - Zr * So ó Fr = 10 –Zr * So

Coeficientes de Drenaje

� De acuerdo al AASHTO, la “calidad de drenaje” es función del tiempo que demora una base o subbase saturada, en evacuar el 50% del agua.

� La calidad del drenaje depende de:1. La permeabilidad de la base2. La permeabilidad del suelo de la subrasante3. La existencia o no de sistemas de drenaje insertos

en la base4. La pendiente transversal5. Distancia a que se encuentren los puntos de

evacuación

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Calidad del drenaje de Bases y Subbases

Calidad del drenaje Tiempo de Evacuación

Excelente 2 h.

Bueno 1 día

Regular 1 semana

Malo 1 mes

Muy Malo No drena


� Los coeficientes de drenaje (m i) a utilizar dependende la calidad del drenaje como del tiempo durante elcual la estructura del pavimento se verá expuesta aniveles de humedad cercanas a la saturación, conmas de un 50% de humedad. El tiempo de saturacióndepende de la calidad del drenaje y también de ladistribución y frecuencia de las precipitaciones de lazona.

� La Tabla siguiente muestra los mi que se proponenpara el país; corresponden a un resumen de losresultados obtenidos en un estudio realizadoespecialmente con este propósito.

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Región Precip Base Base: Finos hasta 10%

Base +10% finos

mm Permeable Subras. Gran.

Subras. Finos

Subras. Gran

Subras. Finos

IV <=100 1,40-1,35 1,35-1,25 1,35-1,25 1,25-1,15 1,05

> 100 1,40-1,35 1,35-1,25 1,35-1,25 1,15-1,00 1,05-0,80

V a VI <=150 1,40-1,35 1,35-1,25 1,35-1,25 1,15-1,00 1,00

>150 1,40-1,35 1,35-1,25 1,25-1,15 1,00 1,00-0,80

Base permeable: menos de 3% de finos y/o coeficiente de permeabilidad > 0,01 cm./sSubras. Gran.: subrasante granular, máx.. 35% pasa tamiz de 0,08 mm

Subras Finos: subrasante de suelo fino

Número Estructural Total

� Corresponde al valor que resulta de aplicar la fórmula3.604.101.1 para todos los parámetros indicados, incluyendo elvalor del Mr representativo de la subrasante. Todas las capasque compondrán la estructura del pavimento, incluyendo lasasfálticas y las granulares, se deben estructurar por tipo yespesores de manera que se cumpla con la expresión:

NE (mm) = a1 * h1 + a2 * h2 * m2 + a3 * h3 * m3

hi : espesor en mm

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Estructuración del pavimento

� Una vez calculado el NE, el siguiente paso es definir lasdiferentes capas de la estructura del pavimento, las que deacuerdo a sus características estructurales satisfagan el NE.definido.-

� La estructuración no tiene una solución única, se puedenestablecer variadas combinaciones de capas que satisfacen laecuación del NE.

� En la elección de las capas se deben considerar los materialesdisponibles y su costo.-

� En algunos casos, especialmente para tránsitos bajos, puedeocurrir que los espesores resultantes sean impracticables deconstruir, en este caso se adoptan espesores mínimos:

concreto asfáltico : 5 cm.

bases y subbases : 15 cm.

Estructuración del pavimento

� Estos espesores mínimos se refieren a la pista de circulación,en las bermas pueden colocarse espesores menores e inclusovariables.

� Una mala estructuración puede originar tensiones ydeformaciones superiores a las que son capaces de soportar, lasubrasante, las capas granulares o las mezclas asfálticas, porlo que la distribución del NEt no puede hacerse en formaarbitraria.

� Se recomienda proceder ajustándose a los siguientes criterios:1. La relación entre los módulos elásticos de dos capas

granulares sucesivas, no debe ser mayor que 4.2. La relación entre las capas asfálticas y las granulares debe

definirse determinando el NEA mínimo que deben tener todaslas capas asfálticas.-

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Numero Estructural Mínimo (NEA ) de las Capas Asfálticas

� La fracción del NET que debe asignarse a las capas asfálticas se calcula en 2 etapas:

1. Se determina la Tº Media Anual ponderada del aire (TMAPA) de la localidad del proyecto.

2. En los gráficos para diferentes TMAPA, se entra con:a) Las solicitaciones previstas (EE) afectadas por Fr = 0,5

b) Modulo Resiliente (Mr) de la subrasanteCon a) y b) se obtiene el NEA

Determinación del TMAPA

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Determinación del TMAPA

� Se calcula a partir de las tº medias mensuales del aire (TMMA ºC)

� La TMMA representativa del promedio estadístico de no menos de 10 años

� Se prepara Tabla en que para el TMMA de c/u de los meses del año se determina un factor de ponderación (Wi).

TMMA (ºC) = 20,348 + 17,5683 Log Wi

� El TMAPA se determina calculando el factor de ponderación promedio del año (Wp), que se introduce en la ecuación a la inversa.-

Estación Metereológica

Tabla de Ejemplo: Calculo del TMAPA

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Coeficientes estructurales

� La versión 1993 del método AASHTO enfatiza la conveniencia deasignar el coeficiente estructural adecuado a cada capa delpavimento, considerando las propiedades reales de losmateriales que las constituyen.

� El coeficiente estructural depende directamente del móduloelástico del material que compone la capa.-

� Los ensayos para determinar el módulo elástico requieren deequipos especiales, por lo que normalmente se prefieredeterminar el CE por procedimientos indirectos.

Coeficiente Estructural

� Relación entre el CE de concretos asfálticos en función del modulo elástico y de la estabilidad Marshall:

a1 = 0,0052 * E0,555 E en MPa

a1 = 0,0078 * EM0,441 EM : EstabilidadMarshall en N

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Coeficiente Estructural

� Los coeficientes estructurales de bases y subbases se pueden estimar a partir de las siguientes correlaciones con el CBR:

� Coeficiente estructural de bases granulares (a 2)

a2 = 0,032 * (CBR) 0,32

� Coeficiente estructural de subbases granulares (a3)

a3 = 0,058 * (CBR) 0,19

Coeficientes Estructurales

CAPA CARACTERISTICAS COEFICIENTE ESTRUCTURAL

Subbase granular CBR = 40% 0,12

Base Granular CBR = 80% 0,13

Base Asfáltica 6.000 N 0,33

C .Asfáltico intermedio 8.000 N 0,41

C. Asfáltico de superficie

9.000 N 0,43

Mezclas Drenantes 0,32

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PAVIVIAL

5.2.- PAVIMENTOS RIGIDOS

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PAVIMENTOS RIGIDOS:

PAVIMENTOS RIGIDOS: Parámetros

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PAVIMENTOS RIGIDOS: Serviciabilidad

Índice de Serviciabilidad Inicial (Pi) 4,5

Índice de Serviciabilidad Final (Pf ) 2,0

Para pavimentos rígidos se considera:Tabla 3.604.203.A (Vol. Nº 3)

PAVIMENTOS RIGIDOS:Confiabilidad

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PAVIMENTOS RIGIDOS:Módulo de reacción subrasante

El valor del módulo de reacción de la subrasante (k) se puede medir directamente a través de ensayes con placa de carga con:

-Carga estática repetitiva (ASSHTO T221; ASTM D1195)

-Carga estática no repetitiva (ASSHTO T222; ASTM D1196)

También se puede estimar a través de métodos indirectos, como correlación con el CBR:


En el caso de suelos finos, la capacidad de soporte está relacionada con el nivel de saturación del suelo dado por:

La relación entre el módulo de reacción y el nivel de saturación está dada por:

donde:

Sr: nivel de saturación

w: humedad

G: Peso específico

gd: Densidad seca

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El valor del k estimado debe ser modificado en el caso de que se presenten los siguientes casos:

1.- Presencia de estrato rígido a menos de 3 metros de profundidad.

2.- Presencia de altura de terraplén de más de 1 metro de altura.

3.- Presencia de suelo de subrasante de muy mala calidad (CBR<3%) a menos de 2 metros de profundidad.

En los dos primeros casos, se corrige k con el gráfico adjunto.

En el tercero se recomienda reemplazar el material, teniendo cuidado con el efecto “piscina”. La alternativa es colocar geotextil, por lo que el CBR se aumenta en 5 %


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El valor del módulo de reacción de diseño se determina:

-Modificando el k estimado en cualquiera de los casos anteriores.

-Se toma el valor promedio en tramos homogéneos (CV < 50%)

-Se eliminan los valores fuera del rango dado por k promedio +- 2 Desv. Est.

-Valor del C.V. determinará el So del suelo.


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PAVIMENTOS RIGIDOS:Resistencia a la flexotracción

PAVIMENTOS RIGIDOS:Módulo de elasticidad del hormigón

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PAVIMENTOS RIGIDOS:Módulo de elasticidad del hormigón

PAVIMENTOS RIGIDOS:Ajuste por tipo de berma

En que:

Borde libre: Pista de 3,5 con berma sin revestir, revestida en Trat. Super. o Pav. Asfáltico.

Borde amarrada: Se refiere a una berma de hormigón, de 150 mm de espesor, 600 mm de ancho y amarrada con barras.

Berma ensanchada: Se refiere a una pista de no menos de 4,3 m hormigonada de una vez y la pista de 3,5 demarcada.

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PAVIMENTOS RIGIDOS:Aspectos climáticos.

PAVIMENTOS RIGIDOS:Estructuración.

La estructuración del pavimento de hormigón debe cumplir con las siguientes condicionantes:

1.- La capa de subbase debe tener un espesor de 150 mm

2.- Las juntas de contracción se dispondrán entre 3 y 5 metros, siendo los valores inferiores dónde exista mayor variación de temperatura y menor donde la variación sea menor.

3.- El espesor máximo será de 300 mm.

4.- El espesor mínimo será de 180 mm.

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PAVIMENTOS RIGIDOS:Determinación de espesores


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PAVIMENTOS RIGIDOS:Tensión de tracción máxima

La tensión de tracción máxima considerando carga de borde y efecto de la temperatura se obtiene de:

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PAVIMENTOS RIGIDOS:Verificación escalonamiento.

La verificación del escalonamiento para losas de pavimento de hormigón simple sin barras de traspaso de carga, se obtiene de:

PAVIMENTOS RIGIDOS:Verificación por carga de esquina.

La verificación de las grietas por cargas de esquina se utiliza sólo para losas sin barras de traspaso de carga, y el proceso tiene el siguiente procedimiento

Determinar el espesor de la losa requerido, asumiendo que la carga crítica es aquella ubicada en el borde.

-Calcular la tensión de borde la losa.

-Calcular el diferencial de temperatura negativo equivalente como consecuencia del diferencial de temperatura, alabeo de construcción y humedad, con siguiente expresión:

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PAVIMENTOS RIGIDOS:Verificación por carga de esquina.

Si la tensión por carga en la junta, combinada con el efecto deldiferencial negativo de la temperatura es mayor que la carga en elcentro de la losa, combinada con el diferencial positivo de latemperatura, se debe rediseñar el pavimento.

PAVIMENTOS RIGIDOS:Verificación por escalonamiento.

Para losas con barras de traspaso de carga en lasjuntas:

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PAVIVIAL

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Diseño de pavimentos junio 2012