DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

• METODOLOGIAS EXISTENTES• En principio, en todo diseño de pavimentos el objetivo principal es, que en esas estructuras

no se produzcan deformaciones permanentes• AID• Instituto del asfalto• CBR• Indice de grupo• Kansas• HVEEN• Japonés• Mexicano UNAM.• SHELL• AASHTO.

DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES POR EL METODO AASHTO

• AASHTO Corresponde a las siglas de: American Association State Higway and Tranportation Officials.• Su traducción en Español es Asociación Oficial Americana de Carreteras y

Transportes.• Las investigaciones realizadas por esta Organización que se desarrolla en

EE.UU. Aún viene desde 1960 y han realizado inversiones significativas de manera práctica en Otawa y Illinois, con la finalidad de obtener los parámetros más realistas posibles que permitan diseñar pavimentos altamente confiables tanto en su funcionamiento, durabilidad y economía.• Actualmente desde 1993 en que se difundió esta metodología a nivel

mundial, viene a ser el Método más empleado en todos los países para el diseño de pavimentos.

GESTION DE PAVIMENTOS-METODO AASHTO PARA DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES .

El Método AASHTO para los efectos del diseño de pavimentos tomar en cuenta los siguientes parámetros:1.- Efectos de las cargas vehiculares en el pavimento, mediante el EAL2.- Condiciones climáticas. Calidad del Drenaje de la vía.3.-Características de los suelos. CBR de la subrasante4.- Calidad de los materiales a ser utilizados en cada una de las capas. Prueba Marshall de la carpeta asfáltica, CBR de la Base y CBR de la Subase. 5.- Confiabilidad de la Información necesaria para efectuar el diseño.6.- Desviación STD como Factes de seguridad a fin compensar los errores que se pudieran tener en la información obtenida, en el diseño mismo y en la fase constructiva del pavimento.7.- Grado de servicialidad inicial y final que se desea considerar en el diseño del pavimento.

DESVIACION ESTÁNDAR (So)

• Es un parámetro que emplea el Método AASHTO para los efectos de tomar las previsiones de seguridad ante errores de la Información obtenida o de errores constructivos.

• Para Pavimentos flexibles el (So) varía entre 0.40 a 0.50• Para pavimentos Rígidos el (So) varía entre 0.30 - 0.45

CONFIABILIDAD• Confiabilidad “R”.• Con el parámetro “R”, se trata de definir el grado de confianza que merece

la información recibida para realizar el diseño del pavimento, por ejemplo: Cuan confiable es el levantamiento topográfico realizado o cuan confiable viene a ser los estudios de Mecánica de Suelos o la determinación del EAL de diseño.• Para el efecto se tiene los rangos de confiabilidad que se requiere tener, en

función de la importancia de las vías que serán motivo de diseño:

• Autopistas 80 al 95 % de confiabilidad.• Carreteras interregionales 70 al 90 % de confiabilidad• Avenidas principales 65 al 85 % de confiabilidad• Red local urbana 50 al 75 % de confiabilidad

MODULO DE RESILENCIA• MODULO DE RESILENCIA.-Es un valor de la capacidad de soporte del Terreno de

la subrasante, consistente en aplicar mediante un instrumento especial cargas sobre la superficie de la subrasante y hasta obtener un asentamiento determinado.• Es una procedimiento diferente del CBR, Sin embargo, existe entre ambos una

correlación de equivalencia.

• EQUIVALENCIA DEL CBR EN RELACION AL MODULO DE RESILENCIA DE LOS SUELOS

MR(PSI) = 1,500 * CBR (Para valores de CBR menores al 10%). MR(PSI) = 3000*CBR (Para valores de CBR entre 10% al 20%)

Equipo electrónico para de terminar el modulo de Resilencia de los suelos

SERVICIALIDAD DEL PAVIMENTO

• Determina el grado de comportamiento, CONFORT y capacidad de servicio del pavimento. Su valoración relativa se le califica de 1 a 5. Siendo el máximo o más alto comportamiento 5, en tanto que el nivel más bajo de servicialidad es 1 cuando la vía es intransitable, 2 es malo y entre 2 a 3 se le califica como regular. Entre 3 y 4 Bueno y entre 4 y 5 Excelente.• PERDIDA DE SERVICIO DEL PAVIMENTO• Corresponde a la diferencia entre el índice de Servicio Inicial y Final del pavimento.Valores aproximados:• Para un pavimento nuevo el Indice de servicialidad se estima entre 4.5 a 4• En tanto que el Indice de servicialidad para un pavimento que ya ha llegado al término

de vida útil, se estima en 1.5 a 2.• Consecuentemente la Pérdida de servicialidad, a un nivel aceptable de servicio de la vía,

es del orden del 2 a 2.5

NUMERO ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO

• Viene a ser el número que expresa la resistencia del pavimento en función del valor de soporte del suelo, de la carga vehicular, del grado de servicialidad de la vía, del factor de Confiabilidad y seguridad que se quiere proporcionar al pavimento.• El número estructural se le denomina como SN "structural number“ en Inglés y NE en Español. • La formula para determinar el NUMERO ESTRUCTURAL DE UN PAVIMENTO es:• NE= a1*h1+a2*h2* D2+a3*h3*D3• Donde: a1=Coeficiente estructural del cemento asfáltico a emplear. h1= Espesor de la carpeta asfáltica a2=Coeficiente estructural de la base. h2= Espesor de la base D2= Coeficiente de drenaje de la base. a3=Coeficiente estructural de la subase h3= Espesor de la subase D3= Coeficiente de drenaje de la subase.

COEFICIENTE ESTRUCTURAL DE LA CARPETA ASFALTICA • EL COEFICIENTE ESTRUCTURAL DE LA CARPETA ASFALTICA se

determina mediante la Estabilidad MARSHALL.• El Coeficiente Estructural para una Estabilidad Marshall de:• 5000 Lbs su coeficiente es 0,33 • 6000 Lbs 0,36• 7000 Lbs 0,39• 8000 Lbs 0,41• 9000 Lbs 0,43 • 10000 Lbs 0,45

COEFICIENTE ESTRUCTURAL PARA LA BASE

• Valor del Coeficiente Estructural para Base Granular conformado mediante piedra chancada tiene los siguientes valores;• Para un Valor de C.B.R 40 % su Coef. Estructural es 0,11• Para un vlor de CBR del 50 % su Coef. Estructural es 0,12• Para un valor de CBR del 60 % su coef. Estructural es 0.125• Para un Valor de CBR del 70 % su Coef. Estructural es 0,13• Para un valor de CBR del 80 % su Coef. Estructural es 0,135• Para un valor de CBR del 90 % su coef. Estructural es 0.14• Para un valor de CBR del 100 % su coef. Estructural es 0.145

COEFICIENTES ESTRUCTURALES DE LA SUBASE

• El material debe ser el obtenido por trituración de piedras Y de granulometría Granular• Valor C.B.R. Coeficiente estructural• 10 % 0,08• 20 % 0,09 • 30 % 0,11• 40 % 0,12 • 50 % 0,125• 60 % 0,13

COEFICIENTES DE DRENAJE

• Parámetros para determinar el Coeficiente de Drenaje, Drenaje Agua eliminada en:• Excelente 2 horas. Bueno 1 día Regular 1 semana Pobre 1 mes Malo (el agua no drena)• El Coeficientes de Drenaje se determinan en función de la Calidad de Drenaje y el

Porcentaje de tiempo anual en que la estructura del pavimento está expuesta a niveles cercanos a saturación.

• Calidad del drenaje 1% 1 a 5% 5 a 25% 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• Malo 1,05-0,95 0,95-0,75 0,75-0,40 0,40

DETERMINACION DE LOS ESPESORES DE CADA UNA DE LAS CAPAS DEL PAVIMENTO FLEXIBLE DESDE EL PUNTO DE VISTA ECONOMICO

Condiciones básicas.• EAL ESPESORES RECOMENDADOS DE LA CARPETA ASFALTICA

• Hasta 1.5 millones 2”• De 1.5 a 2 millones 2.5”• De 2 a 3 millones 3”• De 3 a 4 millones 3.5”• De 4 a 5 millones 4”• De 5 a más millones requiere un análisis especial.

COSTOS UNITARIOS PROMEDIO EN PAVIMENTOS FLEXIBLES

• 1.- Excavación masiva a nivel de subrasante. S/. 10.00/m3• 2.- Eliminación de desmonte a 15 Km S/. 15.00/m3.• 3.- Nivelación y compactación de la subrasante S/.. 4.00/m2• 4.- Conformación de la subase a todo costo……… S/. 30.00/m3• 5.- Conformación de la Base a todo costo………… S/. 42.00/m3• 6.- Imprimación asfáltica sobre la base…………… S/. 4.00/m2• 7.- Conformación de la carpeta asfáltica……………. S/. 320.00/m3

EQUIPO DE MAQUINARIAS QUE SE EMPLEA EN LA PAVIMENTACION ASFALTICA

• 1.- Excavación masiva a nivel de subrasante: Tractor de orugas.• 2.- Eliminación de desmonte. Cargador frontal y volquetes.• 3.- Nivelación y compactación de la subrasante: Motoniveladora, Cisterna para

riego de agua y Rodillo liso vibratorio.• 4.- Conformación de la subase: Volquetes, cargador frontal, Motoniveladora,

cisterna y Rodillo liso vibratorio.• 5.- Conformación de la Base: Volquetes, cargador frontal, Motoniveladora,

cisterna y Rodillo liso vibratorio.• 6.- Imprimación asfáltica: Tanque imprimador de asfalto.• 7.- Conformación de la carpeta asfáltica: Planta de asfalto en caliente, volquetes,

asfaltadora o esparcidora, rodillo liso vibratorio y Rodillo Neumático.

PROCEDIMIENTO PARA DETERMINAR LAS VENTAJAS COMPARATIVAS DEL MEJOR DISEÑO EN FUNCION A LA MEJOR ECONOMIA DE LA OBRA

• 1.- Determinar alternativas de espesores de cada una de las capas del pavimento que cumplan con el Número Estructural correspondiente, por lo menos 3 alternativas.• 2.- Analizar mediante los costos unitarios cual de ellas es la más ventajosa.

EJEMPLO• Si de acuerdo al NE resultan procedentes las siguientes alternativas analizamos:

Alternativa A: h1= 3”, h2 = 12” y h3= 8” H total= 23”= 0.58 mAlternativa B: h1= 3 1/2”, h2 = 10” y h3= 8 H total= 21.5”= 0.55 mAlternativa C: h1= 2 ½””, h2 = 14” y h3=10” H total= 26.5” = 0.67 mDETERMINAR COSTOS POR M2 : ALTERNATIVA A:1.- Excavación MASIVA = 0.58 x S/.10.00 ....................... s/. 5.80 / M2.2.- Eliminación de desmonte= 1.25x0.58x15............... S/.10.88/m23.- Nivelación y compactación de la subarasante........ S/. 4.00 /m24.- Conformación de la subase= 0.20x S/. 30.00.......... 6.00/m25.- Conformación de la base = 0.25 x S/. 42.00............. 10.50/m26.- Imprimación asfáltica............................................. 6.00/m27.- Conformac. de la carpeta asfáltica= 0.05x S/.320.00.... 16.00/m2.TOTAL COSTO DIRECTO........................................... S/. 59.18/ M2