Manual de Usuario Dipav 2

Instituto Boliviano del

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DIPAV 2.0 Manual Del Usuario

INDICE

PREFACIO 1AGRADECIMIENTOS 1RESPONSABILIDAD 2

1 INICIO 3

1. INTRODUCCIN| 32. LO NUEVO DE DIPAV 2.0 32.1. INTERFAZ MEJORADA 42.2. AGRUPADO DE PROYECTOS 52.3. DUPLICADO DE DISEO 52.4. UNIDADES MTRICAS E INGLESAS 52.5. CLCULO DE ESALS QUE PUEDEN SER RESISTIDOS DADO UN DETERMINADO ESPESOR/NMERO ESTRUCTURAL 52.6. DISEO DE SOBRECARPETAS 52.7. COMPATIBILIDAD CON DIPAV 1 63. SOPORTE DIPAV 2.0 63.1. AYUDA DIPAV 2.0 63.2. ASISTENCIA IBCH DIPAV 2.0 64. INSTALACIN DE DIPAV 2.0 74.1. REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA 74.2. PROCEDIMIENTO DE INSTALACIN 7

2 CARACTERSTICAS GENERALES DEL SOFTWARE 9

1. INTRODUCCIN 92. MENS DE DIPAV 92.1. MEN ARCHIVO 102.1.1. Nuevo; Creacin de un nuevo Proyecto 102.1.2. Abrir Proyecto; Apertura de una nueva pestaa con un diseo existente. 112.1.3. Abrir Grupo de Proyectos; Apertura de varias pestaas cada una con un diseo diferente correspondientes al Proyecto abierto. 122.1.4. Guardar; Almacenamiento de un Proyecto. 122.1.5. Guardar Como; Almacenamiento con otro nombre. 132.1.6. Guardar Grupo de Proyectos; Almacenamiento de un Grupo de Proyectos. 132.1.7. Guardar Grupo de Proyectos Como; Almacenamiento con otro nombre. 132.1.8. Vista previa de impresin; Impresin en pantalla de datos, resultados y tablas. 13

Cemento y el Hormign

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DIPAV 2.0 Manual del Usuario

2.1.9. Imprimir; Impresin de datos, resultados y exportacin. 142.1.10. Salir de DIPAV 2.0 142.2. MEN HERRAMIENTAS 142.2.1. Configuracin Regional 142.2.2. Informacin llave de Funcionamiento 142.3. MEN PROYECTO 142.3.1. Duplicar 142.3.2 Exportar Proyecto 152.4. MEN AYUDA 153. BARRA DE HERRAMIENTAS 15

3 DISEO DE PAVIMENTOS RGIDOS 17

1. INTRODUCCIN 172. CONCEPTOS SOBRE EL MTODO AASHTO 173. DISEO DE LOS ELEMENTOS DEL PAVIMENTO RGIDO 183.1. VARIABLES QUE INTERVIENEN EN EL DISEO: 193.1.1. Serviciabilidad Inicial 203.1.2. Serviciabilidad Final 203.1.3. Prdida de serviciabilidad por efectos medioambientales 203.1.4. Mdulo de Ruptura Promedio del Hormign a los 28 das 213.1.5. Mdulo Elstico Promedio de la losa a los 28 das 213.1.6. Coeficiente Global de Drenaje 223.1.7. Mdulo Efectivo de Reaccin de la Subrasante k 233.1.8. Coeficiente de Transferencia de Carga 333.1.9. Nivel de Confianza 343.1.10. Desviacin Estndar Global 353.1.11. Trfico y ejes equivalentes simples de 80 KN (ESALS 18 kips) sobre el perodo inicial de desempeo. 353.1.11.1. Factores Equivalentes de Carga 363.1.11.2. Clculo de ESALs 373.1.11.3. Clculo del TPDA 393.1.11.4. Clculo de Factores Equivalentes Vehiculares (FC). 393.1.12. Clculo del Espesor de Losa. 413.1.13. Clculo de ESALs que pueden ser resistidos dado un determinado espesor de Losa. 413.2. OTRAS CARACTERSTICAS DE DISEO 423.2.1.1. Factor de Friccin 463.2.1.2. Calidad de Acero 463.2.1.3. Dimetro de las Barras 463.2.1.4. Distancia al Borde Libre 46


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3.2.1.5. Porcentaje de Resistencia a la Traccin 473.2.1.6. Separacin entre barras de amarre 473.2.1.7. Longitud de Barras de Amarre 473.2.2. Reservorio de la Junta y Diseo de Sellador 473.2.2.1. Coeficiente de Expansin Trmica del Hormign 483.2.2.2. Rango de Temperatura de Colocacin del Hormign a una Temperatura Mnima 493.2.2.3. Coeficiente de Retraccin por Secado de la Losa de Hormign 493.2.2.4. Coeficiente de Ajuste por Friccin entre Losa y Subbase 493.2.2.5. Tipo de Sellador 503.2.2.6. Apertura de la junta 513.2.2.7. Ancho del Reservorio de Junta 513.2.2.8. Espesor mnimo del sello 513.2.2.9. Profundidad Mnima del Sello 513.2.2.10. Profundidad Mnima de Corte de Ampliacin 513.3. VISUALIZACIN DE LOS RESULTADOS DE DISEO 52

4 DISEO ESTRUCTURAL FLEXIBLE 55

1. INTRODUCCIN 552. DATOS DE DISEO 562.1. SERVICIABILIDAD INICIAL 562.2. SERVICIABILIDAD FINAL 572.3. MDULO RESILIENTE DEL SUELO NATURAL DE LA CARRETERA 572.4. NIVEL DE CONFIANZA 582.5. DESVIACIN ESTNDAR GLOBAL 592.6. NMERO DE EJES EQUIVALENTES ESALS 592.7. NMERO ESTRUCTURAL 602.8. CLCULO DE ESALS QUE PUEDEN SER RESISTIDOS DADO UN DETERMINADO NMERO ESTRUCTURAL. 603. DISEO DE ESPESORES DE CAPAS DEL PAVIMENTO 603.1. MTODO DE DISEO CON VERIFICACIN POR CAPAS 623.1.1. Nombre de Capa 633.1.2. Coeficiente Estructural 633.1.2.1. Coeficiente Estructural para Concreto Asfltico en Caliente 633.1.2.2. Coeficiente Estructural para Capa Base Granular 633.1.2.3. Coeficiente Estructural para Capa Subbase Granular 643.1.2.4. Coeficiente Estructural para Base Tratada con Cemento 643.1.2.5. Coeficiente Estructural para Base Tratada con Asfalto 643.1.3. Coeficiente de Drenaje 64


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3.1.4. Mdulo Resiliente 653.1.5. Espesor Especificado 663.1.6. Espesor Calculado con Verificacin por Capas 663.2. DISEO ESPECIFICADO 663.2.1. Nmero Estructural Alcanzado y Requerido. 674. VISUALIZACIN DE LOS RESULTADOS DE DISEO 674.1. GRFICOS DE SENSIBILIDAD 684.1.1. Rangos 68

5 DISEO SOBRECARPETAS 69

1. INTRODUCCIN 692. CONCEPTOS DE CAPACIDAD ESTRUCTURAL Y DEFICIENCIA ESTRUCTURAL 703. TIPOS DE DISEO DE SOBRECARPETAS 723.1 CONCRETO ASFLTICO SOBRE PAVIMENTO DE CONCRETO ASFLTICO 733.1.1 Capacidad estructural para trfico futuro 743.1.1.1 Cargas de Ejes Equivalentes futuras para el perodo de diseo 753.1.1.2 Serviciabilidad inicial 753.1.1.3 Serviciabilidad final 763.1.1.4 Nivel de confianza 763.1.1.5 Desviacin estndar global 763.1.1.6 Mdulo resiliente de diseo de subrasante 763.1.2 Capacidad estructural efectiva 773.1.2.2 Mtodo de Vida Remanente 803.1.2.3 Mtodo de ensayo no destructivo (NDT) 833.1.3. Diseo de espesor 843.2 SOBRECARPETA DE ASFALTO SOBRE LOSA DE HORMIGN FRACTURADA 863.2.1 Nmero estructural para trfico futuro 873.2.2 Numero estructural efectivo del pavimento existente 883.2.2.1 Mtodo de anlisis de componentes 883.2.3 Nmero estructural calculado de sobrecarpeta 893.3. SOBRECARPETA DE ASFALTO SOBRE PAVIMENTO DE HORMIGN 913.3.1 Espesor de pavimento para trfico futuro 923.3.1.1 Ejes equivalentes de 80KN futuros sobre el perodo de diseo 933.3.1.2 Serviciabilidad inicial 933.3.1.3 Serviciabilidad final 933.3.1.4 Mdulo de ruptura del hormign 933.3.1.5 Mdulo elstico del hormign 943.3.1.6 Valor esttico k 94


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3.3.1.7 Nivel de confianza 953.3.1.8 Desviacin estndar global 953.3.1.9 Coeficiente de transferencia de carga 953.3.1.10 Coeficiente global de drenaje 963.3.2 Espesor existente efectivo del pavimento 963.3.2.1 Mtodo de Estudio de Condicin 963.3.2.2. Mtodo de vida remanente 993.3.3 Espesor calculado de sobrecarpeta de asfalto 1043.4. SOBRECARPETA DE ASFALTO SOBRE PAVIMENTO DE ASFALTO/HORMIGN 1063.4.1 Espesor de pavimento para trfico futuro 1073.4.2 Espesor efectivo de pavimento existente 1083.4.3 Espesor de sobrecarpeta 1123.5. SOBRECARPETA DE HORMIGN ADHERIDA SOBRE PAVIMENTO DE HORMIGN 1143.5.1 Espesor de pavimento para trfico futuro 1153.5.2 Espesor efectivo existente 1163.5.2.1. Mtodo de estudio de condicin 1163.5.2.2 Mtodo de vida remanente 1173.5.3 Espesor de sobrecarpeta 1183.6 SOBRECARPETA DE HORMIGN NO ADHERIDA SOBRE PAVIMENTO DE HORMIGN 1203.6.1 Espesor de pavimento para trfico futuro 1213.6.2 Espesor Efectivo Existente 1213.6.2.1 Mtodo de Estudio de Condicin 1213.6.2.2 Mtodo de Vida Remanente 1233.6.3 Espesor de sobrecarpeta 1253.7 SOBRECARPETA DE HORMIGN SOBRE PAVIMENTO DE ASFALTO 1264. RETROCLCULO 1274.1 ORIGEN DE DATOS 1284.1.1. Conjuntos de Datos de Deflexin Kuab o Dynatest 1284.1.2. Aadir y Quitar Fuentes de Datos de Deflexin 1294.1.3. Visualizando Fuentes de Datos de Deflexin 1304.1.4. Procesado y Configuracin de Fuentes de Datos 1304.2 DATOS 1314.3 RESULTADOS 1324.4 TRANSFERENCIA DE CARGAS POR DEFLEXIN 1334.4.1. Origen de datos 1344.4.2. Resultados 135


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PREFACIO

Conscientes de la necesidad de modernizar las herramientas de diseo de pavimentos disponibles en el pas, el IBCH emprendi la tarea de elaborar un programa computarizado, til tanto para ingenieros as como para estudiantes, que permita la automatizacin del diseo y rehabilitacin de pavimentos, tanto rgidos como flexibles, proporcionando a los diseadores mayores facilidades para analizar diseos alternativos y su sensibilidad frente a las distintas variables que intervienen, comparar alternativas y realizar procesos de optimizacin.

Luego de un prolongado esfuerzo nos complacemos en presentar una nueva edicin del Manual de Usuario del software DIPAV IBCH en su versin 2.0, incorporando al diseo de pavimentos nuevos los procedimientos de diseo de sobrecarpetas en pavimentos existentes.

La primera parte de este manual contiene la explicacin de todas las variables para el diseo de pavimentos rgidos y flexibles bajo la metodologa propuesta en la Gua AASHTO para el Diseo de Estructuras de Pavimentos en su versin 1993.

La segunda parte permite el diseo de siete casos de sobrecarpetas con ejemplos que muestran la aplicacin de DIPAV-IBCH 2.0, herramienta que sin duda completar el diseo de pavimentos bajo la metodologa AASHTO 93.

Este nuevo programa es compatible con Windows XP, Vista y Windows 7, tiene varias diferencias con el programa anterior, como conversin de unidades mtricas a inglesas y viceversa en los datos que as lo requieren. Otras caractersticas como el procedimiento de clculo de ejes equivalentes que han probado su versatilidad en la versin anterior se han mantenido. Adicionalmente, se ha incorporado en el diseo de sobrecarpetas la metodologa de clculo de propiedades del suelo usando el Deflectmetro de Impacto (FWD).

El software IBCH DIPAV 2.0 ha sido diseado para simplificar notablemente el proceso de anlisis y diseo de un pavimento, sin embargo, es esencial un profundo conocimiento de los fundamentos de ingeniera y los principios asociados con el diseo de pavimentos para su apropiada aplicacin. De ninguna manera el contenido de este manual y tampoco las rutinas que estn programadas en el software pueden tomar el lugar de la pericia profesional de un ingeniero calificado en el diseo de pavimentos. DIPAV 2.0 - IBCH ha sido extensivamente revisado, inclusive con rangos de datos extremos con otros paquetes comerciales como DARWin y PAS 5, obtenindose resultados prcticamente idnticos, con variaciones nfimas resultantes del mtodo de solucin de las ecuaciones de la Gua AASHTO.

AGRADECIMIENTOS

La investigacin y desarrollo que ha requerido el presente programa, ha sido encarado ntegramente por profesionales nacionales que han puesto su mayor dedicacin para lograr un programa til, fcil de usar y adecuado a la realidad latinoamericana. Este esfuerzo no habra sido posible sin el concurso de la industria cementera nacional, qu siempre ha apoyado con decisin todas las iniciativas tcnicas del IBCH, en su compromiso por compartir y crear herramientas tecnolgicas que sean de utilidad a estudiantes e ingenieros comprometidos con el desarrollo de la red vial nacional.



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RESPONSABILIDAD

El Software IBCH DIPAV 2.0 ha sido desarrollado siguiendo el mtodo y las ecuaciones descritas en la publicacin: AASHTO Guide for Design of Pavement Structures 1993 y AASHTO Pavement Overlay Desing. Los derechos de autor del mtodo de diseo pertenecen a AASHTO. El manual en lnea y la ayuda del programa, reproducen tablas y frmulas obtenidas directamente de la citada publicacin, con permiso para su reproduccin. Para ampliacin de la informacin presentada, remitimos al usuario a la Gua de AASHTO, la misma que puede ser obtenida en http://www.aashto.org.

Este programa ha sido concebido para ser utilizado como una herramienta til para el diseo y anlisis de pavimentos rgidos y flexibles, as como su rehabilitacin segn el mtodo de diseo de pavimentos de AASHTO. El IBCH ha realizado el mayor esfuerzo para presentar la informacin acerca del mtodo as como la solucin de las ecuaciones respectivas a travs del programa IBCH DIPAV 2.0, sin embargo, los resultados de la aplicacin del software dependen del buen juicio de los usuarios del mismo, quienes debern asumir la responsabilidad que ello implica.


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1 INICIO

1. INTRODUCCIN

Este manual est organizado de manera que pueda ser utilizado tanto por usuarios de nivel bsico, como de nivel avanzado dentro el campo de los pavimentos. La primera parte cubre las caractersticas de operacin del programa, presentando los diferentes Mens disponibles, para ello, cada vez que se hace referencia a un Men o Sub-Men del programa, ste se indicar en letra negrilla y cursiva, por ejemplo Archivo.

A continuacin, se presentan en detalle los procesos de diseo de pavimentos tanto rgidos como flexibles, con una breve descripcin de los conceptos de diseo en base a la Gua de diseo AASHTO en su versin 1993.

El nuevo DIPAV 2.0 permite la automatizacin del proceso de diseo de pavimentos rgidos y flexibles, incluyendo el diseo de juntas, barras de amarre en losas y otros, pero adems se ha incluido en sta nueva versin la posibilidad de disear sobrecarpetas, para la rehabilitacin de pavimentos antiguos. El nuevo DIPAV 2.0 ha sido diseado de manera que aproveche al mximo las facilidades de ambiente Windows, ya que permite utilizar simultneamente otros programas como procesadores de palabras, hojas electrnicas, etc., a fin de utilizar las funciones copiar y pegar, adems de la facilidad de exportar los resultados del programa para la elaboracin de informes, tablas y grficos segn el formato que el usuario desee.

2. LO NUEVO DE DIPAV 2.0

Desde su creacin en 2005, DIPAV ha evolucionado para brindar mayores prestaciones y facilitar su uso, mantenindose a la par con la evolucin tecnolgica de las computadoras personales y los sistemas operativos.

DIPAV 2.0 es la versin ms reciente de DIPAV e incorpora varios avances significativos en programacin y capacidades relacionadas. En cierta manera, todo en DIPAV 2.0 es nuevo. Desde el punto de vista del programa, la forma en que se utiliza, hasta sus caractersticas y capacidades. Casi todas las caractersticas del programa han sido mejoradas y tanto los usuarios que recin se inician en el uso de DIPAV as como aquellos que estn familiarizados con la versin anterior de DIPAV encontrarn en sta nueva versin una manera ms fcil e intuitiva de interactuar con el programa. Cabe recomendar a aquellos usuarios que no tengan slidos conceptos en diseo y rehabilitacin de pavimentos, revisar el Manual de diseo de sobrecarpetas, documento incluido en el CD de instalacin, que contiene toda la informacin terica necesaria.

DIPAV 2.0 al igual que su antecesor se basa en los conceptos de la Gua de diseo AASHTO versin 1993 por lo que la parte de clculos y ecuaciones del programa son las mismas que las



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utilizadas en la versin anterior de DIPAV. El nuevo mdulo de clculo de sobrecarpetas se basa en los mtodos y ecuaciones desarrollados en la Gua AASHTO Pavement Overlay Desing.

En esta seccin, se describen los cambios mayores que afectan el uso de DIPAV 2.0.

2.1. INTERFAZ MEJORADA

En sta nueva versin la interfaz de usuario ha sido renovada y mejorada para brindar al usuario, mayor facilidad para interactuar con el programa y mantener ordenada la informacin. Se ha creado una nica ventana principal del programa, que alberga cada nuevo proyecto de diseo en una nueva pestaa, permitiendo crear, abrir y/o editar infinidad de proyectos (pestaas) sin que esto influya en el desempeo del programa ni en el rendimiento del ordenador. DIPAV 2.0 gracias a su nueva interfaz optimiza el uso de recursos del ordenador, creando una nica instancia del programa con pestaas que reutilizan y comparten recursivamente funciones, formularios y componentes. Logrando as un DIPAV ms rpido y eficiente.

Figura 1.1.- Interfaz DIpav 2.0


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2.2. AGRUPADO DE PROYECTOS

Si bien ya en DIPAV 1 se permita guardar un diseo individual o varios diseos como un solo proyecto, en sta nueva versin se ha creado una extensin y una manera de guardado de archivos diferente para cada tipo de proyecto de diseo. En esta nueva versin un diseo individual, es decir un diseo que contiene un solo tipo de diseo, sea ste pavimento rgido, flexible o sobrecarpeta, es guardado como Proyecto y lleva la extensin .dpv. Un proyecto que contiene varios diseos sean estos pavimentos rgidos, flexibles o sobrecarpetas puede ser guardado como Grupo de Proyectos y lleva la extensin .dpvp

Esto permite al usuario diferenciar entre un archivo que contiene varios diseos (Grupo de Proyectos) y aquel que contiene un solo diseo (Proyecto), esto con el fin de facilitar la organizacin de la informacin de los distintos Proyectos en un solo documento de DIPAV 2.0. Permitiendo aadir Proyectos simples (que contienen un solo tipo de diseo), a un nuevo Grupo de Proyectos, disminuyendo as los tiempos de diseo.

2.3. DUPLICADO DE DISEO

La nueva versin de DIPAV incluye la funcin de duplicado de Proyecto que le permite al usuario hacer una copia exacta del Archivo de Diseo que tenga abierto y activo al momento de hacer clic sobre el botn Duplicar. Esto con el fin de modificar o crear un diseo nuevo sin tener por ello que cerrar o guardar con otro nombre el diseo que se tiene abierto. Pudiendo as realizar modificaciones que permitan comparar resultados y variaciones en el diseo proyectado.

2.4. UNIDADES MTRICAS E INGLESAS

Si bien la versin anterior de DIPAV permita la introduccin de datos en unidades mtricas as como inglesas, DIPAV 2.0 va ms all no solo permitiendo el uso de cualquiera de los sistemas de unidades, sino que adems ahora DIPAV 2.0 convierte automticamente las unidades de un sistema a otro permitiendo as visualizar los resultados en ambas unidades.

2.5. CLCULO DE ESALS QUE PUEDEN SER RESISTIDOS DADO UN DETERMINADO ESPESOR/NMERO ESTRUCTURAL

DIPAV 2.0 incluye ahora la posibilidad de calcular la cantidad de ESALS que soportar un determinado pavimento dado el espesor de losa para pavimentos rgidos el nmero estructural para pavimentos flexibles. La forma de realizar ste clculo utilizando DIPAV 2.0 es la misma que se utiliza para el clculo del espesor de losa el nmero estructural.

2.6. DISEO DE SOBRECARPETAS

DIPAV 2.0 incluye el mdulo de Diseo de Sobrecarpetas, con siete casos diferentes de sobrecarpetas para la rehabilitacin de pavimentos deteriorados.

Si bien el mdulo de diseo de sobrecarpetas es nuevo en DIPAV, se ha cuidado de mantener en ste la misma lgica de funcionamiento y usabilidad de los mdulos de diseo de pavimentos nuevos, a fin de que la forma en que el usuario interacta con el programa no sea diferente de la que se utiliza en los otros mdulos del mismo.



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El mdulo de Diseo de Sobrecarpetas, permite adems importar datos capturados in situ con el Deflectmetro de impacto, para luego a travs del retroclculo obtener el Mdulo Resiliente, el Mdulo Efectivo, la Deflexin de Transferencia de Carga, el Mdulo de Ruptura el Valor de K Dinmico segn el caso a disear.

2.7. COMPATIBILIDAD CON DIPAV 1

DIPAV 2.0 es totalmente compatible con archivos creados en DIPAV 1, permitiendo abrir y recuperar toda la informacin introducida en proyectos de DIPAV 1, para luego guardarla ya sea como Proyecto como Grupo de Proyectos.

Los diseos creados con DIPAV 2.0 no pueden ser abiertos con DIPAV 1.

3. SOPORTE DIPAV 2.0

IBCH DIPAV 2.0 est diseado para ser intuitivo y fcil de usar. Los usuarios experimentados podrn rpidamente acostumbrarse al uso del programa, sin embargo, aparte del presente manual, las siguientes fuentes estn disponibles para ayudar a contestar cualquier pregunta acerca del software DIPAV 2.0.

3.1. AYUDA DIPAV 2.0

La ayuda en lnea se encuentra disponible en cualquier momento mientras se usa DIPAV 2.0. Para acceder a la misma, busque el men de Ayuda y seleccione Manual del Usuario. La misma operacin puede realizarse mediante el botn Ayuda , que se encuentra en la barra de herramientas, presionando la tecla rpida F1.

3.2. ASISTENCIA IBCH DIPAV 2.0

DIPAV 2.0 fue desarrollado por el Instituto Boliviano del Cemento y el Hormign, entidad sin fines de lucro dedicada al estudio del ptimo uso y aplicaciones del cemento y el hormign, y por tanto proporciona servicios de apoyo y mantenimiento del software DIPAV 2.0 a todos los usuarios registrados.

Para mayor asistencia sobre el software DIPAV 2.0, contacte al IBCH al telfono/Fax (+591) 2 2788024. Por favor tenga su nmero de registro DIPAV 2.0 (que se encuentra impreso en el CD) preparado cuando llame.

Adicionalmente, una direccin de correo electrnico ha sido establecida para permitir a los usuarios la oportunidad de realizar preguntas acerca de DIPAV 2.0 usando Internet. La direccin de correo electrnico es:

[email protected]

Actualmente el Soporte para DIPAV 1 ya no se encuentra vigente, por lo que solo podr solicitar ayuda y soporte tcnico para DIPAV 2.0.


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4. INSTALACIN DE DIPAV 2.0

4.1. REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA

Para ejecutar DIPAV 2.0 en su computador, usted necesita de los siguientes requisitos mnimos:

Procesador Pentium IV de 1GHZ o superior. 512 MB de memoria RAM. 200 MB de espacio libre en disco duro. Una unidad de lectura de CD. Tarjeta grfica VGA o de mayor resolucin. Mouse Microsoft o perifrico apuntador compatible. Resolucin 1024 x 768 (recomendada). Plataforma Windows XP, o versiones posteriores incluyendo Windows 7 de 32 64 bits

4.2. PROCEDIMIENTO DE INSTALACIN

Para instalar DIPAV 2.0 en su ordenador debe insertar el CD en la unidad de disco, y esperar a que auto ejecute el men del CD, el cual contiene las siguientes opciones: Instalar, Ejecutar, Manual de Diseo, Manual de juntas y Salir. Estos dos manuales son aportes del IBCH para consulta por el usuario en estos temas.

Para la instalacin puede presionar el botn instalar de la pantalla inicial o bien buscar el archivo Setup.exe dentro del CD por medio del explorador de Windows.

Una vez ejecutado el archivo de instalacin, ste mostrar una pantalla informativa dando la bienvenida al proceso de instalacin, se requiere que se presione el botn siguiente para continuar.

A continuacin, aparece una pantalla con el contrato de licencia de uso del software, presentando la opcin de no acepto y acepto, si se selecciona la primera, se cancela la instalacin. Seleccionando la segunda se debe presionar siguiente. A continuacin, se pide el nombre de usuario y de la organizacin, es informacin adicional que no interrumpir la instalacin si se dejan vacos estos campos, a continuacin se debe hacer clic en el botn siguiente, la ventana desplegada solicita definir el directorio de instalacin en el disco duro. El directorio por defecto es: C:\Archivos de Programa\DIPAV 2.0, presionando Cambiar se puede modificar a cualquier otra ruta. Cuando se realice la seleccin, presione el botn siguiente.

Si el directorio escogido es vlido, el programa indicar que est listo para iniciar la instalacin para lo cual se requiere presionar instalar. A continuacin se instalarn los archivos del programa, concluyendo con una ventana de aviso que indica que la instalacin se ha realizado sin dificultades debiendo presionar Finalizar. Puede elegir abrir DIPAV 2.0 inmediatamente haciendo clic en la casilla de Verificacin Abrir DIVAP 2.0 que se encuentra en la pantalla final de instalacin.

Se puede verificar que se ha creado una carpeta en el directorio seleccionado por el usuario y adicionalmente se crean dos accesos directos (shortcuts), uno en Todos los Programas > DIPAV 2.0 del Men inicio y el otro en el Escritorio para acceder rpidamente al programa.

El IBCH cuenta con dos versiones del software. La primera viene con una llave fsica de seguridad, esta versin se puede instalar y ejecutar directamente siempre y cuando la llave est conectada a un puerto USB, adems puede instalarse las veces que uno desee en su equipo y en una cantidad



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ilimitada de equipos, el nico requisito es el de tener la llave conectada. Despus de eso no se necesita hacer ninguna operacin adicional, adems, esta versin no tiene fecha de expiracin.

La segunda versin, tiene el mismo contenido y no ha sido limitada en cuanto a las funciones mismas de DIPAV 2.0. La diferencia es que por su bajo costo y amplia difusin es una versin de entrenamiento en la que se han limitado el nmero de instalaciones a cuatro ordenadores.

En el caso de haber adquirido sta ltima versin se aumenta un paso final en la instalacin del software. Despus de realizar todo el proceso descrito en los anteriores pasos, se debe ejecutar el programa y seguir las siguientes instrucciones.

Al iniciar DIPAV 2.0 por primera vez, aparecer una Pantalla con instrucciones para obtener la Llave de uso de DIPAV 2.0 para su copia respectiva. Deber contactar al IBCH y enviar la informacin que se solicita en la pantalla de Activacin. Una vez verificada la Informacin, se le enviar por correo electrnico su llave de uso de DIPAV 2.0, que es un archivo con extensin dpvll, ste archivo deber ser copiado en el directorio donde instal el programa. A continuacin abra DIPAV 2.0 y podr ejecutar el programa normalmente. Este proceso slo es necesario la primera vez que se ejecuta el programa, despus la ejecucin ser directa.

Cada vez que instale DIPAV 2.0 en su ordenador, deber usar la llave de uso que le fue proporcionada la primera vez, sta llave solo es vlida para una ordenador. Para cada ordenador donde usted desee instalar DIPAV 2.0 Debe solicitar una nueva llave. Recuerde que sta versin de DIPAV 2.0 puede ser instalada hasta un mximo de 4 ordenadores, por lo que usted solo podr solicitar cuatro llaves de uso y stas se registraran a nombre de la persona que adquiri la copia de DIPAV 2.0. El IBCH le informar si este es su primer, segundo, tercer cuarto ordenador que activa con la misma copia de DIPAV 2.0.

Si usted desea utilizar DIPAV 2.0 en ms de 4 ordenadores, debe adquirir una nueva copia del mismo.


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2 CARACTERSTICAS GENERALES DEL

SOFTWARE

1. INTRODUCCIN

El presente captulo, cubre el manejo de archivos, su recuperacin, almacenamiento e impresin, y la funcin de ciertas caractersticas de programa como teclas de funcin, botones de pantalla y manejo de ventanas.

DIPAV 2.0 al igual que su antecesor, puede ser abierto varias veces, creando as ventanas independientes para desplegar en pantalla mltiples proyectos simultneamente. Sin embargo se recomienda abrir el programa una sola vez, y utilizar la nueva funcin de manejo de pestaas a fin de optimizar el uso de recursos del ordenador. Para abrir ms de un Proyecto o Grupo de Proyectos, bastar con ir al men Archivo y hacer clic en la opcin Nuevo. Esto abrir una nueva pestaa para cada nuevo archivo de diseo que se cree, luego deber guardar cada pestaa abierta con un nombre diferente, guardar el grupo de pestaas como proyecto si desea guardar todo en un solo archivo.

Una consideracin a tener en cuenta cuando se trabaja con DIPAV 2.0 es que al igual que en otros programas, si usted est utilizando un tamao mayor (125%) en las fuentes del sistema, es probable que algunos ttulos y nombres de comandos, as como unidades del programa se visualicen a medias no se visualicen. Esto debido a que DIPAV 2.0 utiliza una ventana de tamao fijo.

2. MENS DE DIPAV

A continuacin, se presentan las caractersticas de los mens accesibles a travs de la Barra de Mens.

Una vez abierto DIPAV 2.0, los mens presentados en la parte superior de la pantalla son: Archivo; Herramientas, Proyecto y Ayuda. El primero Archivo, contiene todas las funciones inherentes al manejo de documentos, recuperacin; guardado; impresin y cierre del programa. El Men Herramientas permite hacer modificaciones en la configuracin regional del ordenador. El Men Proyecto permite ingresar datos generales de un proyecto o duplicar informacin de un archivo de diseo cuantas veces se desee. Finalmente el men Ayuda contiene un acceso para desplegar ayuda en lnea y tambin informacin adicional sobre el desarrollo del software. La pantalla inicial de DIPAV 2.0, se muestra a continuacin:



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Figura 2.1. Pantalla inicial DIPAV 2.0

2.1. MEN ARCHIVO

Controla las actividades relacionadas con la administracin de archivos, contiene los siguientes sub-mens: Nuevo; Abrir; Abrir Grupo de Proyectos; Guardar; Guardar Como; Guardar todos los Proyectos; Imprimir; Vista previa de Impresin y Salir.

2.1.1. Nuevo; Creacin de un nuevo Proyecto

Cuando se inicia el programa, se presenta una pantalla en blanco. Para poder crear un archivo nuevo, se debe presionar el sub-men: Archivo Nuevo. Esto despliega un cuadro de dilogo que le permite elegir el tipo de diseo que desea hacer, ya sea rgido, flexible uno de los siete casos de diseo de sobrecarpetas, escribir un nombre de hasta 26 caracteres para el nuevo proyecto, (ste nombre aparecer como ttulo de la


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nueva pestaa de diseo) y finalmente hacer clic en el botn aceptar para crear un nuevo diseo

Si se desea crear dos o ms archivos de diseo, solo bastar con presionar el sub-men: Archivo Nuevo, elegir el tipo de diseo en el cuadro de dilogo Nuevo, digitar el nombre para el nuevo archivo y hacer clic en aceptar. DIPAV 2.0 crear una nueva pestaa al lado derecho de la ltima pestaa creada, y desplegar en sta la informacin para el nuevo archivo de diseo

Figura 2.2. Cuadro de dilogo DIPAV 2.0 Nuevo

2.1.2. Abrir Proyecto; Apertura de una nueva pestaa con un diseo existente.

Cuando ha creado y almacenado en disco un archivo de diseo, para desplegarlo en pantalla se requiere seleccionar, desde el men Archivo la opcin Abrir diseo, se mostrar el cuadro de dilogo Abrir de Windows, mediante el cual se puede acceder a distintos directorios. Se mostrarn todos los archivos que estn ubicados en el directorio por defecto que tengan la extensin .dpv que es especfica para archivos generados por DIPAV. Para evitar errores, no es posible ver otras extensiones ni tampoco importar datos de otros programas.

Si se desea acceder a un directorio diferente, como en cualquier programa de ambiente Windows, se puede presionar la flecha descendente en la parte superior del cuadro de dilogo al lado del la lista de directorios.

Al abrir un archivo dpv, se despliega en pantalla la informacin correspondiente a un nico tipo de diseo, sea ste rgido, flexible sobrecarpetas, guardado con anterioridad.

Si el archivo dpv que se desea abrir, es un Proyecto creado con DIPAV 1, se abrir en DIPAV 2.0 una pestaa nueva por cada tipo de diseo que haya contenido dicho archivo de Proyectos, posteriormente se deber guardar cada pestaa, individualmente como Proyecto guardar el grupo de pestaas como Grupo de Proyectos (.dpvp).

Hay que tener en cuenta que al abrir con DIPAV 2.0 un archivo de DIPAV 1, se abren por defecto dos pestaas, una correspondiente a Pavimento Rgido y Otra a Flexible an si el Proyecto solo incluye el diseo de un solo tipo de pavimento. Si alguno de estos diseos no fue utilizado en el archivo de origen, aparece en blanco, y genera una serie de alertas sobre la falta de introduccin de parmetros, por lo que se debe aceptar todas las ventanas y posteriormente descartar el archivo

que no se emple por medio del botn Cerrar Pestaa Activa .



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2.1.3. Abrir Grupo de Proyectos; Apertura de varias pestaas cada una con un diseo diferente correspondientes al Proyecto abierto.

Cuando ha creado y almacenado en disco un Grupo de Proyectos, para desplegarlo en pantalla se requiere seleccionar, desde el men Archivo la opcin Abrir Grupo de Proyectos, se mostrar el cuadro de dilogo Abrir de Windows, mediante el cual se puede acceder a distintos directorios. Se mostrarn todos los archivos que estn ubicados en el directorio por defecto que tengan la extensin .dpvp que es especfica para archivos de Proyectos generados por DIPAV 2.0. Para evitar errores, no es posible ver otras extensiones ni tampoco importar datos de otros programas.

Si se desea acceder a un directorio diferente, como en cualquier programa de ambiente Windows, se puede presionar la flecha descendente en la parte superior del cuadro de dilogo a lado del la lista de directorios.

Puesto que sta funcionalidad es nueva, no existen Archivos de tipo dpvp en DIPAV 1.

Si desea cerrar un grupo de proyectos previamente abierto, bastar con hacer clic en el botn

Cerrar Pestaa Activa , y elegir la opcin que desee. Al detectar que se encuentran abiertas 2 ms pestaas, DIPAV 2.0 despliega el cuadro de dilogo Tipo de Guardado que le permite elegir:

Si desea guardar la pestaa actual como Proyecto

Si desea guardar todas las pestaas abiertas como Grupo de Proyectos

Si desea Cerrar el grupo de proyectos sin guardar los cambios realizados

Si desea Cerrar la pestaa activa sin guardar los cambios realizados

Figura 2.3. Cuadro de dilogo DIPAV 2.0 Tipo de Guardado

2.1.4. Guardar; Almacenamiento de un Proyecto.

Como en cualquier programa, el guardado frecuente del trabajo es la mejor forma de minimizar la frustracin y el esfuerzo desperdiciado cuando ocurre una falla de sistema operativo o de computador. A pesar de que DIPAV 2.0 tiene formas para prevenir la salida del programa sin


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guardar el trabajo, NO EXISTE FORMA DE RESTAURARLO despus de una falla del sistema si ste no ha sido previamente guardado.

En este sentido, al presionar el sub-men Archivo Guardar, los datos introducidos hasta el momento as como los resultados obtenidos en los clculos, son almacenados en disco duro o unidad de disco seleccionado. Si el Proyecto ya tiene un nombre, ste se mantendr modificando la informacin interna previamente almacenada. Si se trata de un Proyecto nuevo, el programa abrir un cuadro de dilogo para que pueda escribir el nombre del proyecto antes de guardarlo. Si existen varias pestaas abiertas con diferentes diseos, al presionar el sub-men Archivo Guardar, DIPAV 2.0 despliega un cuadro de dilogo preguntando si desea guardar el proyecto activo solamente, o si desea guardar todos los proyectos abiertos como un solo archivo (Grupo de Proyectos).

Los mismos resultados se obtienen al hacer clic en el botn de guardado en la barra de herramientas.

2.1.5. Guardar Como; Almacenamiento con otro nombre.

Si se tiene un archivo previamente guardado y se desea guardar las modificaciones con otro nombre para no alterar los datos almacenados en disco, o si se desea utilizar un proyecto anterior como plantilla para elaborar un proyecto nuevo, puede utilizarse el sub-men Guardar Como, el mismo que permite almacenar la informacin del diseo bajo un nombre diferente, manteniendo intactos los datos originales que precedieron a la ltima operacin de guardado.

2.1.6. Guardar Grupo de Proyectos; Almacenamiento de un Grupo de Proyectos.

Cuando se tiene varios Archivos de diseos abiertos y se desea guardarlos todos juntos como un solo archivo, se debe presionar el sub-men Archivo Guardar grupo de Proyectos, los datos introducidos en cada pestaa abierta hasta el momento as como los resultados obtenidos en los clculos, son almacenados en disco duro o unidad de disco seleccionado como un solo archivo de proyecto (dpvp). Si el grupo de proyectos ya tiene un nombre, ste se mantendr modificando la informacin interna previamente almacenada. Si se trata de un grupo de Proyectos nuevo, el programa abrir un cuadro de dilogo para que pueda escribir el nombre del archivo antes de guardarlo.

2.1.7. Guardar Grupo de Proyectos Como; Almacenamiento con otro nombre.

Si se tiene un Grupo de Proyectos previamente guardado y se desea guardar las modificaciones con otro nombre para no alterar los datos almacenados en disco, o si se desea utilizar un Grupo de Proyectos anterior como plantilla para elaborar un proyecto nuevo, puede utilizarse el sub-men Guardar Grupo de Proyectos Como, el mismo que permite almacenar la informacin del grupo bajo un nombre diferente, manteniendo intactos los datos originales que precedieron a la ltima operacin de guardado.

2.1.8. Vista previa de impresin; Impresin en pantalla de datos, resultados y tablas.

La seleccin del sub-men Archivo Vista previa de impresin despliega en pantalla toda la informacin del archivo de diseo activo tal cual se imprimir, al cerrar la ventana de vista previa, se abre una nueva si existen tablas por imprimir.



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2.1.9. Imprimir; Impresin de datos, resultados y exportacin.

La seleccin del sub-men Archivo Imprimir, imprime toda la informacin del archivo de diseo activo.

2.1.10. Salir de DIPAV 2.0

Para concluir una sesin de uso del programa, puede seleccionarse el sub-men Archivo Salir. Alternativamente, se puede cerrar la ventana presionando el botn de cerrado de ventana de Windows en la parte superior derecha de la ventana. Si existen 2 ms proyectos abiertos que han sido editados pero no guardados; DIPAV 2.0 preguntar si desea Guardarlos como Proyecto, Como Grupo de Proyectos salir sin guardar los ltimos cambios realizados. Si solo existe un nico proyecto abierto, DIPAV 2.0 preguntar si desea guardar los cambios o no. Al seleccionar no, se cerrar el programa sin guardar cambios y al seleccionar Cancelar volver al programa sin salir.

2.2. MEN HERRAMIENTAS

Est men contiene dos sub-mens: Configuracin regional e Informacin llave de Funcionamiento.

2.2.1. Configuracin Regional

Es de suma importancia que antes de empezar a utilizar DIPAV 2.0 por primera vez, se configure el punto . como separacin decimal y la coma , como separador de miles utilizando para esto el sub men Configuracin regional y haciendo clic en el botn Configuracin Adicional

El sub-men Configuracin regional, abre la configuracin regional del sistema operativo que tenga instalado en su ordenador. La ventana de Configuracin regional puede variar de acuerdo al la versin de sistema operativo (Windows Xp, Vista, 7, etc.) que tenga instalado en su ordenador.

2.2.2. Informacin llave de Funcionamiento

Este sub- men despliega informacin sobre la persona a la cual ha sido otorgada la llave de uso de DIPAV 2.0. Este sub-men no se encuentra presente en la versin de DIPAV 2.0 que usa la llave fsica USB.

2.3. MEN PROYECTO

Est men contiene tres sub-mens: Duplicar, Exportar Proyecto y Datos Generales.

2.3.1. Duplicar

La funcin Duplicar permite duplicar el diseo activo al momento de hacer clic en el sub-men, con el objetivo de tener dos diseos abiertos exactamente iguales. Esto permite mantener un diseo sin cambios y crear uno nuevo a partir de ste para poder hacer cambios en el mismo y as analizar como impactan en el diseo el cambio de diferentes variables. Pudiendo guardar posteriormente estos diseos individualmente o como proyecto.

Al hacer clic en el sub-men Duplicar, se abre el cuadro de dialogo Datos Generales que nos permite introducir datos generales como ser el nombre y direccin de la empresa o la entidad


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contratante y tambin datos especficos del diseo, el nombre, las progresivas, el CBR de diseo y cualquier otra informacin que el usuario considere importante para que aparezca en el reporte impreso. ste cuadro de dialogo puede ser llamado tambin desde el Men Proyecto, haciendo clic en el sub-men Datos Generales.

Tambin se puede llamar a la funcin Duplicar haciendo clic en el botn Duplicar en la barra de herramientas.

2.3.2 Exportar Proyecto

DIPAV 2.0 al igual que su predecesor permite exportar los datos y resultados de un Proyecto a un archivo de Ms Word.

Para realizar este procedimiento simplemente debe tener activa la pestaa del proyecto que desea exportar y hacer clic en el Men Proyecto y seleccionar Exportar Proyecto. Se abrir un cuadro de dilogo que le mostrar una vista previa de los datos a ser exportados y un botn Exportar para exportar a MS Word el Proyecto activo

2.4. MEN AYUDA

El men de ayuda permite desplegar la ayuda en lnea (contenido del presente manual) y tambin obtener informacin adicional acerca de DIPAV 2.0, incluyendo la versin del programa.

3. BARRA DE HERRAMIENTAS

A fin de facilitar el trabajo en DIPAV 2.0, acelerando el acceso a las principales funciones, el programa cuenta adems con una Barra de Herramientas que se encuentra directamente debajo del men, la misma que provee atajos para los sub-mens ms utilizados. Presionar en el botn de la barra de herramientas tiene el mismo efecto que realizar la seleccin en el sub-men correspondiente. La siguiente tabla muestra los botones de la barra de herramientas y la instruccin equivalente:

Nuevo

Abrir Proyecto

Guardar Proyecto

Abrir Grupo de Proyectos

Guardar Grupo de Proyectos

Configuracin Regional

Imprimir

Duplicar

Datos Generales



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Ayuda en lnea

Cerrar Pestaa Activa

Un mtodo muy sencillo para encontrar la funcin de un botn de la barra de herramientas, consiste en descansar el apuntador en uno de los botones de la barra de herramientas por unos segundos. Aparecer un cuadro que indica la funcin del botn cerca del apuntador.


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3 DISEO DE PAVIMENTOS RGIDOS

1. INTRODUCCIN

El presente captulo se refiere al diseo de pavimentos rgidos de hormign en base a los procedimientos expresados en la Gua de Diseo AASHTO, versin 1993. Se asume que el usuario est familiarizado con los principios bsicos del diseo de pavimentos rgidos presentados en dicha Gua.

2. CONCEPTOS SOBRE EL MTODO AASHTO

Los mtodos de diseo de pavimentos pueden ser clasificados como: Mecnicos cuando estn basados en la mecnica del comportamiento de los materiales, especialmente bajo modelos de elementos finitos y mdulos elsticos para la determinacin de tensiones y deformaciones o Empricos que se basan en el desempeo de pavimentos de acuerdo a mediciones y relaciones entre la incidencia de las cargas, factores climatolgicos e indicadores de comportamiento de los pavimentos.

Los modelos empricos se empezaron a utilizar en los aos 20, a travs de la implementacin de tramos de prueba, en los cuales se controlaba el comportamiento de distintos pavimentos sometidos a diferentes cargas, siendo el ensayo ms completo el AASHO (American Association of State Highway Officials) Road Test.

AASHO Road Test

Este ensayo se realiz en Ottawa, Illinois entre 1956 a 1960. Su principal propsito fue la determinacin de relaciones entre las cargas por eje y el desempeo de los pavimentos rgidos y flexibles, considerando distintas capas base; espesores; bermas, etc.

El ensayo se desarroll en seis circuitos, el primero de ellos para mediciones de efectos ambientales, no llevaba trfico, el segundo llevaba slo trfico liviano y los otros 4, de mayor longitud contaban con dos sectores rectos uno con pavimento rgido y el otro con pavimento flexible, los que disponan de varias secciones de ensayo. Los sectores rectos denominados Tangentes, estaban conectados mediante dos curvas en las cuales no se realizaban mediciones.

Las tangentes contaban con 2,070 m. Las tangentes sur y las curvas de conexin este eran de pavimento rgido y las secciones norte-oeste eran de pavimento flexible. Las secciones de pavimento rgido cambiaban cada 36.5 m y las de flexible cada 30 m, por lo que el ensayo cont en total con 368 secciones diferentes de pavimento rgido y 468 de pavimento flexible.

Durante el tiempo que dur el ensayo, se midieron todas las variables que de una u otra manera podran afectar al desempeo de pavimentos, adems de procurar la obtencin de correlaciones con equipos que medan los ms diversos indicadores del desempeo. Esto gener una enorme



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cantidad de datos, utilizados por ingenieros y expertos en estadsticas para desarrollar una serie de ecuaciones para predecir el desempeo de pavimentos.

Las primeras ecuaciones fueron puestas en consideracin de los usuarios en 1962, revisadas y actualizadas en 1972. En 1981 se realizaron algunas correcciones, y en 1986 se efectu una revisin extensiva que incluy una cantidad de cambios, introduciendo adems varios conceptos nuevos como el Nivel de Confianza, el anlisis de costo del ciclo de vida, y la administracin de pavimentos, adems de un procedimiento para sobrecarpetas, que fue modificado en la Gua de 1993.

Si bien existen diferentes tipos de pavimentos rgidos, que pueden clasificarse en pavimentos de hormign simple con o sin barras pasajuntas; con refuerzo discontinuo en la losa y con refuerzo continuo, DIPAV en su versin 2.0 permite solamente el diseo de pavimentos de hormign simple con o sin barras pasajuntas. Los pavimentos con refuerzo discontinuo se construyen para lograr un mayor espaciamiento entre juntas, aprovechando el refuerzo para mantener la posible fisuracin unida, sin embargo, espaciamientos demasiado largos no siempre han tenido desempeos satisfactorios motivo por el cual son poco utilizados actualmente.

Los pavimentos continuamente reforzados cuentan con una elevada cuanta de acero, han sido muy poco utilizados en Latinoamrica por su elevado costo y los cuidados especiales para su construccin, motivo por el cual el diseo del acero no ha sido considerado en la presente versin de DIPAV 2.0.

3. DISEO DE LOS ELEMENTOS DEL PAVIMENTO RGIDO

El diseo de un pavimento rgido comprende los siguientes aspectos:

Diseo del espesor de la losa de hormign

Diseo de barras pasa juntas (si se requiere)

Diseo de barras de amarre (si se requiere)

Diseo del reservorio para el sello de junta (si se requiere)

Diseo de juntas en planta

Para realizar el diseo de todos estos elementos, se requiere conocer las distintas variables que intervienen en las ecuaciones de pavimentos rgidos de AASHTO. La principal ecuacin, para la determinacin del espesor se base en la siguiente frmula:

( )

( )

( )

+

++

+++=0,25

cEk18,420,75DJ215,63

1,1320,75DdC'CSlogt0,32p4,22

8,461D

71,624X101

1.54.5PSIlog

0,061D7,35logoSRZ18logW (3.1)

Referencia Gua de Diseo AASHTO Parte 1 Seccin 1.2

Esta ecuacin, por su complejidad debe resolverse mediante iteraciones sucesivas para despejar el valor D, que corresponde al espesor de la losa. El significado de las variables y sus valores ms utilizados se indican brevemente a continuacin y para una profundizacin de las mismas, sugerimos consultar el Manual de Diseo antes mencionado.


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3.1. VARIABLES QUE INTERVIENEN EN EL DISEO:

DIPAV 2.0 permite resolver la ecuacin 3.1 y para ello la pantalla de diseo de pavimento rgido, requiere todos los datos de entrada que intervienen en la misma, vale decir: serviciabilidad inicial y final; mdulo de ruptura del hormign a los 28 das; mdulo de elasticidad del hormign a los 28 das; coeficiente de drenaje; coeficiente de transferencia de carga; valor efectivo del mdulo de reaccin del terreno k; nivel de confianza; desviacin estndar global y el Nmero Acumulado de Ejes Equivalentes (ESAL). El resultado, mediante la solucin por iteraciones de la ecuacin indicada, es el espesor de la losa. La pantalla de diseo de pavimento rgido puede apreciarse a continuacin:

Figura 3.1. Ventana principal Pavimento Rgido

A continuacin se desglosa brevemente el significado de cada uno de los parmetros que intervienen en el diseo:



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3.1.1. Serviciabilidad Inicial

La Serviciabilidad Inicial (Po

La serviciabilidad tiene un rango en una escala de 0 a 5. El valor 5 representa un pavimento perfectamente suave y 0 sera un pavimento por el cual no se puede circular. Ambos extremos no tienen un uso prctico. En este sentido, la escala representa distintos niveles de la calidad de rodadura de la va. En la mayora de los casos, la serviciabilidad inicial de un pavimento nuevo debera estar por encima de 4.0. El promedio de serviciabilidad inicial para pavimentos rgidos en el Ensayo de Carreteras de la AASHO fue 4.5, valor que es comnmente utilizado para el diseo de pavimentos rgidos carreteros nuevos. El valor medido para pavimentos asflticos fue de 4.2. En ausencia de valores medidos de diseo, es posible usar stos para el diseo de pavimentos nuevos.

) es una medida de la suavidad del pavimento o facilidad de conduccin inmediatamente despus de la construccin. El concepto de Serviciabilidad o ndice de servicio, nace como una calificacin subjetiva del estado de la va, aplicado originalmente en el ensayo de carreteras de AASHTO. Cada una de las secciones era calificada subjetivamente por los conductores profesionales que recorran cada seccin da y noche durante los dos aos que dur el ensayo. La calificacin de secciones se realizaba cada dos semanas.

El mtodo de diseo de AASHTO est basado en una cada prevista de serviciabilidad, tambin conocida como PSI, que ocurrir a lo largo de la vida de servicio del pavimento a causa de las cargas de trfico y solicitaciones medio ambientales. Mientras mayor sea el valor de PSI, mayor ser la durabilidad del pavimento. PSI, es entonces la diferencia entre el valor inicial del ndice de servicio del pavimento y el valor de serviciabilidad final o terminal, que corresponde al estado de un pavimento que requiere algn tipo de rehabilitacin. Por este motivo, mientras mejor sea la calidad inicial de rodadura, el pavimento alcanzar mayor durabilidad, motivo por el cual deben realizarse todos los esfuerzos para alcanzar en obra una excelente calidad de rodadura.

3.1.2. Serviciabilidad Final

La Serviciabilidad Final (Pt

En el AASHO Road Test, se consider que el nivel de deterioro que indicaba la falla del pavimento se daba con una serviciabilidad final de 1.5, valor que no debera alcanzarse al final de la vida de diseo a menos de que se trate de un caso muy especial en el que puede aceptarse un elevado nivel de deterioro al final de su vida til.

) es el ndice de servicio mnimo aceptable del pavimento, antes de que requiera una rehabilitacin. En contraste con la serviciabilidad inicial que se mide en base a los registros de construccin, la serviciabilidad final o terminal es una funcin de muchos factores, incluyendo clasificacin del pavimento, volumen de trfico y ubicacin. Generalmente las vas de mayor trfico requieren estar en mejores condiciones antes de rehabilitarse que los caminos vecinales de baja velocidad. Los valores tpicos de serviciabilidad final recomendados por la Gua AASHTO en la Parte 1, seccin 1.3 estn entre 2 y 3, el primero para vas poco transitadas y el ltimo para carreteras importantes.

3.1.3. Prdida de serviciabilidad por efectos medioambientales

El mtodo AASHTO considera la prdida de serviciabilidad por causas medioambientales, como por ejemplo suelos expansivos o susceptibles a congelamiento. Puesto que el ensayo de AASHTO solo tuvo una duracin de dos aos, los efectos medioambientales a largo plazo tienen una aplicacin limitada.


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El apndice G de la Gua AASHTO provee mayores recomendaciones para la consideracin de estos efectos, mediante un proceso iterativo que, sin embargo, requiere de bastante tiempo y conocimientos sobre la permeabilidad de los suelos y los ciclos hielo-deshielo. Su aplicacin no conlleva a incrementos muy significativos en los espesores del pavimento, motivo por el cual normalmente se tratan los casos de suelos expansivos o susceptibles a las heladas mediante procedimientos constructivos locales que los hagan ms resistentes reduciendo su potencial destructivo.

3.1.4. Mdulo de Ruptura Promedio del Hormign a los 28 das

El mdulo de ruptura del hormign (Sc

Para establecer una correlacin confiable con cilindros sometidos a la compresin, debe realizarse un estudio en cada caso ya que son altamente dependientes del tamao y la forma de los agregados y del tipo de cemento, por este motivo, no se considera aconsejables derivar correlaciones flexin compresin sin un estudio apropiado de laboratorio.

) es el esfuerzo de traccin por flexin en la fibra extrema bajo la carga de rotura de acuerdo con el mtodo de ensayo AASHO T-97 cuyo equivalente es ASTM C 78, ensayo que utiliza vigas prismticas de 15x15cm de seccin transversal, con una longitud de ensayo de 45cm y carga en los tercios centrales y se evala mediante la resistencia a los 28 das.

El coeficiente de seguridad del mtodo AASHTO, segn se ver ms adelante, se denomina nivel de confianza, y conlleva aspectos estadsticos de probabilidad, por tanto, el mtodo establece el uso de resistencias promedio a los 28 das. En este sentido, debe haber una concordancia entre los valores utilizados para el diseo y los especificados para control de calidad.

3.1.5. Mdulo Elstico Promedio de la losa a los 28 das

La otra propiedad de calidad del hormign requerida para el diseo es el Mdulo Elstico, el mismo que se determina usando los procedimientos descritos en ASTM C 469. Es una medida de la rigidez del hormign en respuesta a aplicaciones de carga. El diseo no es muy sensible a esta variable, motivo por el cual su valor puede ser estimado a partir de correlaciones con otros parmetros de resistencia del hormign, como ser:

( ) ( )[ ] 5.0'cc kPaf000,150kPaE =

( ) ( )[ ] 5.0'cc psif000,57psiE = (3.2)

( ) ( )[ ]5.43

370,3kPas000,000,,1kPaE

'c

c

=

(3.3)

(3.4)

( ) ( )[ ]5.43

5.488psis000,000,,1psiE

'c

c

= (3.5)

Donde:

Ec

f

= Mdulo Elstico promedio del hormign.

c

S

= Resistencia a la compresin

c = Mdulo de ruptura del hormign a los 28 das.



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Es importante recalcar que estos valores, tpicamente situados en un rango entre 21,000 a 35,000 MPa, son simplemente una aproximacin para efectos de diseo con un razonable margen de error. El valor promedio obtenido en el AASHTO Road Test fue de 29,000 MPa.

3.1.6. Coeficiente Global de Drenaje

El agua atrapada por debajo de un pavimento es una de las principales causas de deterioro, ya que ocasiona una reduccin de resistencia en los materiales no estabilizados y suelos de subrasante; bombeo de finos; tendencia al hinchamiento por congelamiento o expansin de la subrasante; prdida de soporte y una mayor tendencia a los asentamientos.

El control del bombeo de finos es muy importante para el xito en el comportamiento de los pavimentos rgidos. Las condiciones que ocasionan este fenmeno son: Suelos finos en la subrasante; agua libre entre la losa y la subrasante; cargas pesadas frecuentes que originan fuertes deflexiones en la losa. El control de cualquiera de estos factores minimizar este fenmeno. Por este motivo, los drenes longitudinales de borde y las capas base drenantes, al reducir la influencia del agua, reducen la probabilidad de bombeo de finos. El uso de barras pasajuntas y sobreanchos en las losas tambin cooperan en la reduccin del bombeo de finos al reducir las deflexiones originadas por las cargas pesadas, mejorando su desempeo.

En el mtodo de diseo AASHTO, el parmetro de drenaje se introduce a travs del coeficiente de drenaje denominado: Cd

La calidad del drenaje depende de las permeabilidades de la base y los materiales de fundacin, el diseo de las secciones transversales estructurales y de la presencia de drenes longitudinales de borde. El periodo de tiempo durante el ao que el pavimento est expuesto a niveles cercanos a la saturacin es una funcin de las caractersticas de precipitacin y evapotranspiracin inherentes al clima particular de la regin. Las siguientes tablas de la Gua AASHTO proveen una gua para la seleccin del coeficiente de drenaje:

. Su efecto en el desempeo del pavimento es una funcin de la calidad del drenaje es decir el tiempo requerido para que el suelo alcance un cierto porcentaje de saturacin y la cantidad de tiempo durante el ao en que la estructura del pavimento est expuesta a niveles de humedad cercanos a la saturacin. Depende del diseador determinar los niveles relativos de cada uno de estos valores para las condiciones especficas que se consideren para el diseo.

Porcentaje de tiempo en que el pavimento est sometido a niveles cercanos de saturacin

Calidad de Drenaje Menos de 1 % 1 - 5% 5 - 25% Ms de 25%

Excelente 1.25-1.20 1.20-1.15 1.15-1.10 1.10 Bueno 1.20-1.15 1.15-1.10 1.10-1.00 1.00 Regular 1.15-1.10 1.10-1.00 1.00-0.90 0.90 Pobre 1.10-1.00 1.00-0.90 0.90-0.80 0.80 Muy Pobre 1.00-0.90 0.90-0.80 0.80-0.70 0.70

Tabla 3.1. Coeficiente de drenaje en relacin al Porcentaje de tiempo que el pavimento est sometido a niveles de saturacin y la calidad de drenaje


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Calidad de Drenaje 85% de saturacin alcanzado en: Excelente 2 horas

Buena 1 da Regular 1 semana Pobre 1 mes

Muy pobre el agua no drena

Tabla 3.2. Calidad de drenaje en funcin al tiempo en que alcanza 85 % de saturacin

Ref: Gua de Diseo AASHTO, Parte I, Seccin 1.8

Gua de Diseo AASHTO, Parte II, Seccin 2.4.1

El primer paso consiste en determinar el tiempo de drenaje para que la capa base y la subrasante alcancen un 85% de saturacin, este valor debe considerar las condiciones de permeabilidad de los suelos, las pendientes longitudinal y transversal y la presencia de subdrenes. Una vez determinado el tiempo aproximado para alcanzar el 85% de saturacin, puede estimarse de la Tabla 3.2 la calidad de drenaje esperado.

Seguidamente, se debe estimar, en base a los registros pluviomtricos de la zona, el tiempo en el cual la estructura del pavimento estar expuesta a niveles cercanos a la saturacin (poca de lluvias y perodos adicionales de lluvia que lleven al pavimento a niveles cercanos la saturacin y pocas de deshielo que originen la saturacin del pavimento), con estos datos, se puede ingresar a la Tabla 3.1 y obtener el coeficiente Cd

Es importante destacar que el uso de un coeficiente de drenaje en el diseo del pavimento tiene gran importancia en el espesor del diseo, si bien el uso de valores de C

.

d menores resultar en un espesor mayor de losas, no es un sustituto de un buen drenaje, motivo por el cual es mejor incorporar elementos de subdrenaje, como ser bases drenantes o subdrenes de borde en lugar de utilizar menores valores de Cd evitando el uso de alternativas de drenaje. Pavimentos nuevos con valores Cd

El uso de bases drenantes es ideal para pavimentos rgidos, sin embargo, debe proveerse de una sub-base con una granulometra tipo filtro o un geotextil para evitar que los finos de la subrasante colmaten la base drenante y ocasionen un debilitamiento en la subrasante.

menores a 1.0 no deberan construirse.

3.1.7. Mdulo Efectivo de Reaccin de la Subrasante k

Puesto que las cargas son transmitidas al suelo de subrasante, las caractersticas de soporte del mismo son fundamentales para un adecuado diseo de pavimento rgido.

El mdulo efectivo de reaccin de la subrasante (k), es la medida del soporte provisto para la losa de hormign por las capas inferiores. Se denomina mdulo efectivo de reaccin de la subrasante porque considera el soporte provisto por todas las capas subyacentes: Base, subbase (si existiera) y subrasante, adems de los cambios estacionales debido a la temperatura y humedad.

La determinacin del mdulo de reaccin del terreno se realiza a travs del ensayo de placa (AASHTO T 235 ASTM D 1194). El ensayo de placa modela la subrasante como un conjunto de resortes en los que el valor k es anlogo a la constante del resorte. La placa en contacto con el suelo de ensayo debe tener 30 de dimetro (762 mm). El valor k se obtiene al dividir la presin en la placa entre la deflexin medida bajo la misma.

La capa colocada directamente por debajo de la losa debera llamarse capa base, ya que se constituye en la capa de apoyo, sin embargo, es tambin usual referirse a ella como sub-base,



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debido a que sus caractersticas normalmente no son tan exigentes como en el caso de la capa base de pavimentos flexibles y pueden ser similares a la sub-base del mismo. Tanto en el software as como el presente manual, el trmino a utilizar ser capa base.

En carreteras y avenidas importantes que soportan trfico pesado, es siempre recomendable la colocacin de una capa base que permita uniformar el apoyo de la losa, creando adems una plataforma resistente para la construccin. Adems, debe ser menos erosionable que el suelo de fundacin y contar con una granulometra que permita reducir el bombeo de finos. (La mayora de las recomendaciones indican porcentajes que pasen el tamiz 200 menores al 15% y CBR mayores a 40 50%).

La base tambin puede ser una de granulometra drenante, sin embargo, en este caso se debe prestar especial atencin a la subrasante ya que puede ser necesaria una capa de granulometra tipo filtro o un geotextil para evitar el ascenso de finos de la subrasante que colmaten la base drenante debilitando la fundacin. Para trficos pesados, las bases pueden ser estabilizadas con cemento o inclusive de Hormign Compactado con Rodillo, como se usan frecuentemente en Brasil y otros pases. Estas capas requieren de un estudio previo de materiales y comportamiento estructural, especialmente si son muy rgidas.

Una base rgida es beneficiosa por que proveer un mejor soporte y menor bombeo de finos, de manera que es posible incrementar el valor de k por la presencia de dicha capa. Pero es un error correlacionar directamente el valor de CBR de la base o subrasante mejorada con un valor de k ya que se estara sobre-estimando su aporte al conjunto de la estructura.

La Gua AASHTO 93 presenta procedimientos para incrementar el valor de k por efecto de la presencia de una base rgida y por la presencia de la roca madre si sta se encuentra a escasa profundidad. Si se sigue este procedimiento, tambin debe realizarse la reduccin de capacidad portante debido al factor de prdida de soporte (loss of support), sin embargo, varios autores, entre ellos la ACPA (American Concrete Pavement Association) consideran que el procedimiento proporciona en inicio valores irreales excesivamente altos que luego son corregidos mediante el coeficiente de prdida de soporte para obtener valores ms razonables, sin embargo, castigando excesivamente los valores encontrados.

En este sentido, AASHTO 97 indica que no se debera usar un factor de prdida de soporte, ya que los pavimentos de AASHTO Road Test fallaron justamente por bombeo de finos, de manera que este efecto se encuentra ya en las ecuaciones de diseo. Las correcciones por efecto de base proporcionan valores irrealmente altos en relacin con los medidos mediante estudios de deflexiones, motivo por el cual no se recomienda su aplicacin directa.

La determinacin directa del valor de k mediante ensayos de placa es difcil y costosa, teniendo la desventaja de que normalmente se analiza el suelo en estado seco y sin considerar los efectos de la humedad. Debido a la poca sensibilidad del diseo de pavimentos rgidos al valor del coeficiente de soporte k, es permitido el uso de correlaciones derivadas de otras propiedades del suelo natural de fundacin. Algunas de ellas son:

( ) ( )493.0kPaMrm/kPak = (3.6)

( ) ( )4.19

psiMrin/psik = (3.7)

Por su parte, tambin es posible correlacionar el valor del Mdulo Resiliente con el ensayo de CBR que es ms conocido y fcil de ejecutar. AASHTO- 97 contiene la siguiente tabla de valores:


25


Clasificacin ASSHTO Descripcin

Clasif. S. U.

Densidad Seca

(kg/m3 )

CBR (%)

Valor K (psi/in)

Suelos granulares: A-1-a, bien graduada

Grava GW, GP 125 - 140 60 - 80 300 450

A-1-a, mal graduada

120 - 130 35 - 60 300 400

A-1-b Arena Gruesa SW 110 130 20 - 40 200 400 A-3 Arena Fina SP 105 120 15 -25 150 300 A-2 Material granular con alto contenido de finos A-2-4 gravoso Grava Limosa

GM 130 - 145 40-80 300 500 A-2-5, gravoso

Grava Areno Limosa

A-2-4, arenoso Arena Limosa SM 120 - 135 20 40 300 400

A-2-5, arenoso Arena Gravo Limosa

A-2-6, gravoso Grava Arcillosa GC 120 - 140 20 40 200 450

A-2-7, gravoso Grava Areno Arcillosa

A-2-6, arenoso Arcilla Arenosa SC 105 - 130 10 20 150 350

A-2-7, arenoso Arcilla Grava Arenosa

Suelos finos:

A-4

Limo

ML, OL

90 - 105 4 - 8 25 165* Mezclas de Limo/Arena/ Grava

100 - 125 5 - 15 40 220 *

A 5 Limo mal graduado MH 80 - 100 4 - 8 25 190* A - 6 Arcilla plstica CL 100 - 125 5 - 15 25 255*

A-7-5 Arcilla Elstica moderadamente plstica

CL, OL 90 - 125 4 - 15 25 125 *

A-7-6 Arcilla muy plstica CH, OH 80 - 110 3 5 40 220*

Tabla 3.3. Correlacin entre el tipo de material, CBR y k

Ref. Gua de Diseo Versin 1997; Tabla 11; Pg. 6

(*) El valor de suelos finos depende altamente de su grado de saturacin.



26

De manera grfica, AASHTO - 97 presenta las siguientes correlaciones:

Figura 3.2. Correlacin entre el grado de saturacin y k

Ref. Gua AASHTO 97 Figura 40, Pg. 4 valor k versus grado de saturacin para suelos cohesivos.


27


Figura 3.3. Relacin entre CBR y valor aproximado de k

Ref. Gua AASHTO 97 Figura 41, Pg. 7.

En caso de que se utilicen terraplenes altos con suelos mejores a los suelos de subrasante, es tambin posible incrementar el valor de k por presencia del terrapln, utilizando el baco mostrado en la Fig. 3.4, el cual tambin permite realizar correcciones si la profundidad de la roca madre es inferior a los 3.30 m (a todo lo largo del sector considerado). Estos aspectos deben manejarse con precaucin y no han sido incorporados directamente en DIPAV a fin de que el diseador tenga pleno control de los valores que adopta para el diseo.

A continuacin se reproduce el baco de la Gua AASHTO 97 que permite efectuar estas correcciones.



28

Figura 3.4. Ajuste del valor k por presencia de terrapln o fundacin rgida.

Ref. Gua de Diseo AASHTO 97, Fig. 43, Pg. 16.

En cuanto al incremento de k por la presencia de una capa base, este debe tratarse con cuidado, sin embargo, se presentan a continuacin las tablas elaboradas en el documento Bases y Subbases para Pavimentos de Concreto, del Ing. Mrcio Rocha Pitta, editado por la Asociacin Brasilera de Cemento Prtland como una gua. Es importante destacar que los valores corresponden en el caso de bases granulares con piedra partida y altos valores de CBR, de manera que no puede aplicarse directamente a bases de CBR medio con cantos rodados. Igualmente las bases de suelo - cemento corresponden a valores altos de manera que los resultados deben manejarse con precaucin.


29


Valor de soporte de subrasante

Valor soporte sobre el sistema estructural (MPa/m), para espesor de base iguales a:

CBR (%) K (MPa/m) 10 cm 15 cm 20 cm 30 cm 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

16 24 30 34 38 41 44 47 49 51 53 54 56 57 59 60 61 62 63

19 27 34 38 42 45 48 52 54 56 58 59 61 62 64 65 66 67 68

22 31 38 42 46 50 53 56 58 60 62 63 65 66 68 69 70 71 73

27 37 44 49 53 56 60 63 65 67 69 70 72 73 75 76 77 78 79

33 45 54 59 65 69 72 76 79 81 84 85 87 88 91 92 93 94 96

Tabla 3.4. - Aumento de k debido a presencia de sub-base granular

Valor soporte de subrasante Valor soporte sobre el sistema

estructural (MPa/m), para espesor de base iguales a:

CBR (%) K (MPa/m) 10 cm 15 cm 20 cm 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

16 24 30 34 38 41 44 47 49 51 53 54 56 57 59 60 61 62 63

50 69 81 90 98

103 109 115 119 122 126 128 131 133 137 139 140 142 144

66 91

108 119 130 138 146 153 158 163 168 171 176 178 183 185 188 190 192

89 122 145 160 174 185 195 205 212 218 225 229 235 239 245 248 251 255 258

Tabla 3.5. - Aumento de k debido a la presencia de sub-base de suelo cemento



30

Valor soporte de subrasante Valor soporte sobre el sistema estructural (MPa/m), para espesor de base iguales a: CBR (%) K (MPa/m) 10 cm 15 cm 20 cm

2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

16 24 30 34 38 41 44 47 49 51 53 54 56 57 59 60 61 62 63

36 50 60 66 73 77 82 86 89 92 95 96 99

101 103 105 106 108 109

54 72 84 92 99

105 110 115 119 122 125 127 130 132 135 137 139 140 141

69 91

107 117 126 133 140 146 151 155 159 162 166 168 172 174 176 178 180

Tabla 3.6. Aumento de K debido a la presente de sub-base de suelo mejorado con cemento

Valor soporte de subrasante Valor soporte sobre el sistema estructural (MPa/m), para espesor de base iguales a: CBR (%) K (MPa/m) 10 cm 12.5cm 15 cm

2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

16 24 30 34 38 41 44 47 49 51 53 54 56 57 59 60 61 62 63

65 87

101 111 10

127 133 140 144 148 152 154 158 160 164 166 168 170 172

77 101 118 128 138 145 152 159 164 168 173 175 179 182 186 188 190 192 194

98 126 145 158 169 177 186 194 199 204 209 211 216 219 224 226 229 231 233

Tabla 3.7. Aumento de K debido a la presencia de base de hormign compactado con rodillo


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Valor de soporte de subrasante Valor soporte sobre el sistema estructural (MPa/m), para espesor de base iguales a CBR (%) K (MPa/m) 10 cm 12.5 cm 15 cm

2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

16 24 30 34 38 41 44 47 49 51 53 54 56 57 59 60 61 62 63

22 32 40 45 50 55 55 63 66 69 72 73 76 77 80 82 83 85 86

30 44 55 61 69 75 75 86 90 95 98 100 103 105 109 111 113 115 117

47 53 66 74 83 90 90 103 108 113 118 120 123 126 130 132 135 137 139

Tabla 3.8. - Aumento de k debido a la presencia de sub-base de concreto asfltico

Mdulo de Reaccin Estacional

DIPAV 2.0, contiene adicionalmente las frmulas necesarias para procesar el valor efectivo estacional de k, puesto que las condiciones del suelo varan a lo largo del ao, dependiendo del contenido de humedad, congelamiento, deshielo y otros factores presentes en diferentes pocas. Es posible dividir los datos en hasta 24 periodos (dos por cada mes), de manera que se considere dentro del clculo stas variaciones y por tanto su efecto en el comportamiento del pavimento.

Puesto que normalmente es difcil obtener datos estacionales, es posible realizar ensayos en condiciones representativas de humedad a fin de estimar las condiciones reales de la obra durante determinados perodos de tiempo. Tambin podran obtenerse datos de deflectometra en pavimentos cercanos en diferentes pocas del ao para tener datos ms confiables. Finalmente, el valor tradicional de CBR que se realiza en condiciones de saturacin podra ser utilizado directamente para correlacionar valores por el lado de la seguridad. Ver la Gua de Diseo AASHTO Parte I, Seccin 1.5.

Para acceder a la pestaa que calcula el Mdulo Estacional, simplemente haga clic en el botn Calcular situado al lado derecho del valor de k haciendo clic en la pestaa Mdulo ubicada en la parte superior del formulario principal,. Se mostrar la siguiente pantalla:



32

Figura 3.5. Clculo del mdulo de reaccin de la subrasante

La Fig. 3.5 presenta una tabla con hasta 24 posibles valores, depender del usuario definir el nmero de datos que desea utilizar. El primer campo Estacin es de tipo alfanumrico y puede tener cualquier nombre especificado por el usuario, normalmente debera utilizarse un perodo de tiempo (Ene-Abr; May-Ago; Sep-Dic) o cualquier otro. Internamente cada estacin tiene la misma influencia dentro del clculo, motivo por el cual debe tenerse el cuidado de utilizar estaciones de la misma duracin y no necesariamente correspondientes a meses enteros.

Para cada estacin se debe establecer su Mdulo Resiliente. El Programa utilizar los datos diferentes de cero. Es importante mantener el orden es decir introducir los datos a partir del perodo 1 y no colocar valores de cero en ninguna casilla. El programa nicamente utilizar los valores introducidos, de manera que no es necesario contar con 24 valores.

De este modo, una vez que se presiona el botn Calcular, DIPAV 2.0 obtendr el Mdulo de Reaccin del Terreno Estacional, valor que aparecer directamente en la pantalla de datos para el diseo de espesor de losa. Si se presiona el botn Exportar, la planilla de clculo ser exportada a una hoja Excel en caso de que se requieran los datos para clculos adicionales u otro tipo de tratamiento.


33


El mtodo AASHTO - 97 considera la capa base como una capa estructural y por tanto establece su aporte dentro del mtodo de clculo. AASHTO-93 permite el incremento de k por aporte de la capa base granular o estabilizada. El cual debe realizarse siempre con precaucin para no producir valores de k irreales.

El principal requisito para la construccin de un pavimento rgido es que la capa de apoyo sea uniforme, por este motivo debe exigirse una adecuada compactacin de la subrasante (al menos 95% del T-180). La baja sensibilidad del diseo del pavimento rgido a esta variable no puede ser un pretexto para no compactar adecuadamente el terreno y la capa base. Se recomienda consultar la bibliografa del IBCH sobre aspectos constructivos.

3.1.8. Coeficiente de Transferencia de Carga

El concepto de transferencia de cargas en las juntas transversales, se refiere a la capacidad de una losa de transferir una parte de su carga a la losa vecina. De este modo, una losa con el 100% de transferencia de carga ser aquella que transfiera la mitad de su carga a la losa vecina, reduciendo por tanto sus tensiones de borde segn se muestra en la Fig. 3.6.

Figura 3.6. Transferencia de carga longitudinal

Como puede apreciarse, para lograr una efectiva transferencia de cargas en sentido longitudinal, para trficos pesados, especialmente en carreteras, se debe usar barras pasajuntas en todas las juntas transversales. En caso de no usarlas, lo cual es comn en pavimentos urbanos de trfico liviano, el sistema constructivo de vaciar todas las losas en una sola franja(,) permite que se desarrolle una

Por otra parte, la capacidad de transferencia de cargas en el sentido transversal tiene una importante influencia desde el punto de vista del diseo, de manera que en sentido transversal, el uso de bermas de hormign atadas, o sobreanchos (losas con parte de la berma maciza incorporada), tiene un efecto positivo en la reduccin de esfuerzos en las losas. De acuerdo con estudios de deflexin elaborados por la American Concrete Pavement Association (ACPA), si se carga una losa sin barras pasajuntas en una esquina, se producir una deflexin 5 veces mayor que si la carga se colocara en el centro de la losa. Esta misma deflexin sera 3 veces mayor si la esquina estuviera vinculada con la losa adyacente mediante barras pasajuntas. Este estudio muestra la importancia de utilizar sobreanchos y barras pasajuntas para trficos pesados puesto que puede reducirse notablemente los esfuerzos de tensin en bordes y esquinas o bien optimizar el diseo reduciendo los espesores de diseo.

friccin entre agregados gruesos en la zona de contacto en las juntas, para lo cual se recomienda espaciamientos de juntas no muy grandes a fin de reducir la apertura entre las juntas, mejorando este tipo de transferencia de cargas al tener los agregados un mayor contacto.

Como se ha indicado, el desempeo de un pavimento mejora con la adicin de barras pasajuntas y sobreanchos, factores que se toman en cuenta en el diseo a travs del coeficiente de transferencia de carga (J) que permite considerar el apoyo lateral provisto en las esquinas de la losa; por los dispositivos de transferencia de cargas; interaccin de agregados, y la presencia de bermas de hormign vinculadas. Coeficientes de transferencia de carga ms altos corresponden a menor soporte.

Transferencia pobre = 0%

= x

= 0 Transferencia excelente = 100%

= x = x



34

Como una gua general para el rango de coeficientes de carga, mayores coeficientes deben ser usados con valores bajos de k; altos coeficientes trmicos y mayores variaciones de temperatura. La siguiente tabla provee recomendaciones para la seleccin de coeficientes de transferencia de carga:

Berma de Asfalto Berma de Ho. Vinculada

Tipo de Pavimento Disp. de Transferencia Disp. de Transferencia

si no si no Junta Sencilla y Junta Reforzada

3.2 3.8 - 4.4 2.5 - 3.1 3.6 - 4.2

Continuamente Reforzada 2.9 - 3.2 N/D 2.3 - 2.9 N/D

Tabla 3.9. - Valores Recomendados del Factor J

Ref. AASHTO Gua de Diseo Parte II. Seccin 2.4.2

El diseo de pavimentos rgidos es sumamente sensible a esta variable y es importante su consideracin en funcin de las caractersticas de clima, de suelo y condiciones generales de apoyo a fin de seleccionar un valor dentro de los rangos previstos. Los rangos inferiores de J son slo aplicables si se tienen suelos muy duros y condiciones climticas apropiadas. Las columnas que indican Berma de asfalto implican que no existe ningn soporte lateral, es por tanto aplicable a berma de tierra, losa suelta y separada de un cordn en calles etc. Mientras que Berma de Hormign significa un sobreancho macizo de al menos 50 cm con acceso restringido; cunetas atadas; cordones vinculados a la losa o berma de hormign vinculada propiamente dicha.

3.1.9. Nivel de Confianza

Es un concepto probabilstico desarrollado en 1973 (Kher y Darter) que se ha incorporado en los procedimientos de AASHTO en 1986. La Gua de Diseo AASHTO, define al nivel de confianza (R) como la probabilidad (expresada como porcentaje) de que una estructura de pavimento sobreviva al trfico del perodo de diseo. En este sentido, este factor se constituye en un coeficiente de seguridad probabilstico que toma en cuenta la probabilidad de variacin de las predicciones de trfico; predicciones de desempeo de los materiales; de las condiciones de apoyo y otras.

En cierto modo, esta variable probabilstica es una indicacin del porcentaje del pavimento que estar en condiciones operativas al final de su vida de diseo. Es decir que si un pavimento se disea con un 85% de confianza, se espera que el 85% del pavimento se encuentre en condiciones operativas y un 15% del mismo haya fallado, es decir que tenga algn tipo de deterioro presente antes de cumplir con su perodo de vida til.

A medida que los volmenes de trfico se incrementan, las consecuencias de la falla prematura de un pavimento se incrementarn tambin, motivo por el cual las rutas de alto volumen deben ser construidas con un mayor nivel de confianza que las carreteras con bajo volumen a fin de ofrecer menores probabilidades de falla y por tanto pavimentos ms seguros para mayores trficos. Recomendaciones generales para la seleccin de los valores de confianza son:


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Clasificacin Funcional Urbana Rural Interestatal y Otras Autopistas 85.0 - 99.9 80.0 - 99.9 Arterias Principales 80.0 - 99.0 75.0 - 95.0 Colectores 80.0 - 95.0 75.0 - 95.0 Rutas Locales 50.0 - 80.0 50.0 - 80.0

Tabla 3.10. - Nivel de Confianza Recomendado segn nivel de Trfico

Ref. AASHTO Gua de Diseo Parte I. Tabla 2.2

3.1.10. Desviacin Estndar Global

La desviacin estndar global considera la variabilidad estadstica presente en las ecuaciones de diseo a causa de la variabilidad en los datos de diseo, incluyendo las propiedades de los materiales; del suelo de fundacin, estimaciones de trfico, condiciones climticas y calidad de construccin. Lo ideal sera que, estos valores se determinen en base a mediciones reales en condiciones locales. El Apndice EE de la Gua AASHTO proporciona una gua para desarrollar este valor, lo cual no es una tarea fcil. Sin embargo, en ausencia de mediciones, la Gua provee recomendaciones en funcin de las consideraciones del trfico futuro de diseo.

En caso de que el diseador conozca de manera muy precisa las cargas y volumen de trfico, puede utilizar valores menores, pero si no existe esta confianza y no se han utilizado balanzas para la determinacin de cargas por eje ni estimaciones precisas debe utilizarse valores mayores. La Gua de Diseo AASHTO, en el caso de pavimentos rgidos presenta un rango entre 0.30 a 0.40, sin embargo, recomienda un valor de 0.34 para casos muy confiables y de 0.39 cuando no se tiene estudios muy profundos de trfico y pesos por eje.

Para el caso de pavimentos flexibles, el rango fijado por la norma vara entre 0.40 y 0.50, sin embargo recomienda valores entre 0.45 a 0.49 tambin dependiendo de la confianza que tenga el diseador en su determinacin de cargas y trfico, comentando que los valores de 0.45 o menores nicamente deberan utilizarse si se dispone de mediciones precisas de trfico y cargas.

En ausencia de mediciones precisas el IBCH recomienda el uso de 0.39 para pavimentos rgidos y 0.49 para pavimentos flexibles.

3.1.11. Trfico y ejes equivalentes simples de 80 KN (ESALS 18 kips) sobre el perodo inicial de desempeo.

En el mtodo AASHTO, los pavimentos se proyectan para que resistan un determinado nmero de cargas durante su vida til. El trnsito est compuesto por vehculos de diferente peso y nmero de ejes. El efecto de estos ejes es acumulativo durante la vida del pavimento, ya que este fallar por fatiga a causa de un cierto nmero de repeticiones de cargas.

Durante la realizacin del AASHTO Road Test, los especialistas desarrollaron el concepto terico de comparar el dao que se originaba en una seccin particular del pavimento a causa de diferentes configuraciones de ejes con el dao que producira en esa misma seccin un eje estandarizado al cual denominaron Eje Equivalente Simple, que en ingls se expres como Equivalent Single Axle Load o ESAL. Por simplicidad a lo largo del manual y en el software se utilizar el trmino ESALs.

De una manera simple, podramos definir el nmero acumulado de ESALs como un valor que representa a la totalidad del trfico considerando los diferentes tipos de vehculos, configuracin de



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ejes y llantas, convertidos a un nmero equivalente de ejes simples cuyo peso es de 18,000 lb. (80 KN). En el ensayo de carreteras de AASHTO, el nmero total de ESALs estaba entre unos miles hasta 10 millones en el circuito ms cargado.

La transformacin de ejes de distinta naturaleza y peso a ESALs es una tarea compleja, es necesario determinar los distintos tipos de eje (simple, tandem o tridem); su peso; el dao relativo que las cargas infringen al pavimento y adems depende de las caractersticas del pavimento, el material en el que est constituido, su espesor as como la serviciabilidad final para la que se calcula.

Un usuario experimentado que tiene una hoja electrnica para determinar sus ESALs, puede colocar directamente en DIPAV el valor acumulado para el perodo de diseo, sin embargo, el programa, proporciona una hoja electrnica muy til para calcular el nmero acumulado de ESALs a partir de datos de trfico, configuracin y tipo de eje. Para usar esta tabla de clculo son importantes los siguientes conceptos:

3.1.11.1. Factores Equivalentes de Carga

El trfico se convierte a ESALs simplemente multiplicando cada eje por un factor denominado Factor Equivalente de Carga FC.

El factor equivalente de carga FC, es un valor numrico que expresa la relacin entre la prdida de serviciabilidad (o dao relativo) causada por una carga especfica de eje y la producida por el eje estndar de 80 KN en el mismo pavimento.

lidadserviciabi de prdida misma la producen que KN x de ejes de o.Nlidadserviciabi de prdida una producen que KN 80 de ESALs de No. FC = (3.8)

Por ejemplo, para producir una prdida de serviciabilidad de 4,2 a 2,5 son equivalentes:

100,000 ejes simples de 80 KN

14,347 ejes simples de 133 KN

Por tanto, se puede calcular el Factor Equivalente de Carga: 97.6347,14000,100FC ==

En otras palabras, el eje de 133 KN tiene un efecto de dao al pavimento 6.97 veces mayor al dao que ocasiona un eje de 80 KN. En este sentido, resulta obvio que el FC para un eje simple de 18,000 lbs (80 KN) es siempre 1.0 (dao relativo unitario) sin importar el tipo de pavimento. Cargas por eje menores a 80 KN producirn valores de FC menores a la unidad, mientras que cargas mayores producirn valores mayores a 1.0.

Dado que cada tipo de pavimento responde de manera diferente a una carga, los FC cambian de acuerdo al tipo de pavimento. Es as que pavimentos rgidos y flexibles tienen diferentes FC, los cuales varan segn el espesor de losa en pavimentos rgidos y el Nmero Estructural en pavimentos flexibles. Puesto que el valor mide el dao relativo promedio y considerando que la curva de desempeo de un pavimento serviciabilidad vs. Cargas tambin cambia, los FC sern diferentes segn el nivel de serviciabilidad final adoptado.

Los FC pueden ser calculados directamente por DIPAV, ya que se han programado las ecuaciones correspondientes, tambin pueden obtenerse los FC de las tablas del Apndice D de la Gua AASHTO. Es fcil observar que los factores varan de manera exponencial y si se considera las cargas por eje mximas permitidas por la ley de cargas (en el caso de Bolivia para eje trasero


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simple 11 ton; tandem 18 ton y tridem 25 ton), se podr observar que el dao que originan las sobrecargas es muy grande, y adems causa de falla prematura en muchas carreteras.

Es importante explicar que las ecuaciones de pavimentos rgidos y flexibles son diferentes y por tanto los FC tambin lo son. Normalmente los FC de pavimento rgido son mayores que los de asfalto en estructuras ms o menos equivalentes para cargas mayores a 80 KN

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