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DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE
METODO ASSHTO 93
05PAVIMENTOS
Ing. Augusto García
Ecuación de diseño para pavimento flexible ...
NÚMERO ESTRUCTURAL (SN),
Número abstracto que expresa la
capacidad estructural requerida por el
pavimento para condiciones...
B) SUELO FUNDACIÓN
El comportamiento de los Suelos de
Subrasante (suelos de fundación)
tiene una gran influencia en los
pa...
B.1) MÒDULO RESILENTE (Mr)
Módulo Resilente de la Sub-rasante (psi), es calculado por el ensayo T274 de
la AASHTO, que vie...
C) SERVICIABILIDAD
La serviciabilidad se define como la
habilidad del pavimento de servir al tipo de
tráfico (autos y cami...
ΔPSI = diferencia entre el índice de servicialidad inicial, po, y el índice
de servicialidad terminal de diseño, pt
Servic...
El modelo de ecuación de diseño está basado en la pérdida del índice de servicialidad (ΔPSI)
durante la vida de servicio d...
ZR = DESVIACIÓN ESTÁNDAR NORMAL
3) Error estándar combinado So
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SN = Número estructural indicativo del espesor total
requerido de pavimento
Los materiales usados en cada una de las capas...
a1 = coeficiente estructural de la carpeta asfáltica
(Figura 2.5, si se conoce el Módulo de Elasticidad de la mezcla asfál...
a3 = coeficiente estructural para la capa sub-base
Numero estructural
• Capa de Rodadura Asfáltica
– a1 = 0.44 para el AAS...
• Bases sin/con tratamiento
– Recordar que el valor MR tiene una relación no lineal con el esfuerzo
(tarea elaborada)
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mi = coeficientes de drenaje
Tradicionalmente las capas de base y sub – base granular del
pavimento fueron diseñadas solam...
mi = coeficientes de drenaje
CUADRO N° 29
VALORES DE COEFICIENTE DE DRENAJE
Calidad de
Drenaje
Término Remoción de
Agua
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VARIABLE DE DISEÑO A RESTRICCIÓN DEL TIEMPO
• Tiempo Mínimo de Performance: Mínima cantidad de tiempo en el cual la siguie...
DISEÑO DE ESPESORES DE CAPAS DEL PAVIMENTO
CONCEPTO DE ANÁLISIS DE CAPAS
D1 >= D*1 = SN1/a1
SN*1 = a1 x D1 >= SN1
D2 >= D*...
W18 = ESAL
SN (asumido) = 4,0 ; Pt = 2.50
RESOLUCION:
Extraer factor equivalente de carga
para pavimentos flexibles, Pt=2....
a1 = coeficiente estructural de la carpeta asfáltica
(Figura 2.5, si se conoce el Módulo de Elasticidad de la mezcla asfál...
a3 = coeficiente estructural para la capa sub-base
a3 = 0,103
Apunte de clase
Método grafico
DISEÑO DE PAVIMENTO
FLEXIBLE
INSTITUTO DEL ASFALTO
Este manual presenta un procedimiento para el diseño
estructural de los espesores para pavimentos utilizando
cemento asfal...
Tabla Nº 02
43
Factor de Camión
El LEF da una manera de expresar los niveles equivalentes de daño entre
ejes, pero también...
OTRAS
PRINCIPALES MENOR MAYOR MENOR AUTOPISTAS PRINCIPAL MENOR
Caminos de una unidad
2 ejes, 4 llantas 0.003 0.003 0.003 0...
MATERIALES PARA LA
CONSTRUCCION DE PAVIMENTOS.
En cuanto a la rodadura, el método considera la utilización de mezcla
asfál...
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Determinar el valor del
ESAL
Determinar el valor del
Mr
Seleccionar
Materiales
Determinar las Combinaciones del
espesor...
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Solución:
1. Calculo del numero acumulado de ejes equivalente de 8.2 toneladas en el carril
de diseño y durante un peri...
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ii. Alternativa con base estabilizada con emulsión tipo I, II y III.
Si se desea usar base estabilizada con emulsión as...
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ii. Alternativa con base estabilizada con emulsión tipo I, II y III.
Si se desea utilizar base estabilizada del tipo II...
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ii. Alternativa con base no tratadas.
Si se desea usar capas granulares de 30 cm de espesor, se debe colocar 23.0
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05.00 diseño de pavimentos flexibles asshto 93

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INGENIERÍA CIVIL - CURSO DE PAVIMENTOS

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05.00 diseño de pavimentos flexibles asshto 93

  1. 1. DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE METODO ASSHTO 93 05PAVIMENTOS Ing. Augusto García Ecuación de diseño para pavimento flexible AASTHO 93 Esal = Tráfico de diseño (18-kip W18) ZR = Desviación Normal Standard So = Error combinado estándar de tráfico y predicción de funcionamiento. ΔPSI = Diferencia entre índice de Serviciabilidad inicial y terminal MR = Modulo Resilente (psi) SN = Numero Estructural
  2. 2. NÚMERO ESTRUCTURAL (SN), Número abstracto que expresa la capacidad estructural requerida por el pavimento para condiciones dadas de calidad de suelo, condiciones de tráfico, variación de serviciabilidad durante la vida útil del pavimento y condiciones ambientales. El número estructural se convierte a una combinación de espesores de capa, combinando coeficientes que representan la capacidad estructural relativa del material de cada capa. A) EL TRAFICO Esta basado en las cargas esperadas y acumulativas de un eje equivalente a 18,000 lbs. durante el periodo de análisis. Para cualquier situación de diseño donde la estructura inicial del pavimento se espera que dure todo el periodo de análisis sin ninguna obra de rehabilitación todo lo que se requiere es el ESAL acumulado en todo el periodo de análisis. ESAL= ESAL0 . 365 . Dd . Dl . {﴾ 1+ r﴿ - 1} n r Donde: ESALo = Repeticiones del eje de carga equivalente actual. Dd = Factor de distribución direccional, por lo general se considera 0.5 Dl = Factor de distribución de carril. r = tasa de crecimiento anual n = Periodo de diseño
  3. 3. B) SUELO FUNDACIÓN El comportamiento de los Suelos de Subrasante (suelos de fundación) tiene una gran influencia en los pavimentos por que sobre ellos descansan y reciben todas las cargas que son transmitidas por el mismos pavimento. La representación del suelo de fundación en el diseño de estructuras es por medio del Modulo de Resilencia (Mr) y por este factor se puede definir el tipo de pavimento que se colocara en la vía proyectada. Pavimento Flexible B) SUELO FUNDACIÓN Es importante precisar que la obtención del modulo resilente (Módulo Dinámico) es compleja porque no se tiene un numero constante puesto que puede variar según las condiciones climáticas o drenaje y esto hace variar los resultados de los diseños calculados. Se trabajará con el promedio de todos los valores de Mr obtenidos.
  4. 4. B.1) MÒDULO RESILENTE (Mr) Módulo Resilente de la Sub-rasante (psi), es calculado por el ensayo T274 de la AASHTO, que viene a ser un método muy difícil de realizar en muchos lugares porque no se cuenta con los equipos que efectúen este ensayo, por lo tanto, existen relaciones que pueden calcular dicho modulo – aproximadamente – tomando como parámetro principal el CBR; dato que se puede calcular por medio de ensayos de la AASHTO, ASTM, etc. Las formulas que relacionan el CBR con el Mr son las siguientes: MR(psi) = 1,500 x CBR ( Para suelos finos con CBR sumergido no mayor a 10) MR(Mpa) = 10.3 x CBR (CL, CH, ML,SC, SM y SP) CBR: Relación de Soporte de California Ecuaciones de correlación 1. Para materiales de sub-rasante con CBR igual o menor a 7.2%. Mr = 1500.CBR 2. Para materiales con CBR mayor de 7.20% pero menor o igual a 20%. Mr = 3000.CBR 0.65 3. Para materiales con CBR mayor 20%. Mr = 4326.ln (CBR) +241 El valor resultante de estas correlaciones se mide en unidades de lb/pulg2 - psi.
  5. 5. C) SERVICIABILIDAD La serviciabilidad se define como la habilidad del pavimento de servir al tipo de tráfico (autos y camiones) que circulan en la vía, se mide en una escala del 0 al 5 en donde 0 (cero) significa una calificación para pavimento intransitable y 5 (cinco) para un pavimento excelente. La serviciabilidad es una medida subjetiva de la calificación del pavimento, sin embargo la tendencia es poder definirla con parámetros medibles como los son: el índice de perfil, índice de rugosidad internacional, coeficiente de fricción, distancias de frenado, visibilidad, etc. C) SERVICIABILIDAD El procedimiento de Diseño AASHTO predice el porcentaje de pérdida de serviciabilidad (Δ PSI) para varios niveles de tráfico y cargas de ejes. Entre mayor sea el Δ PSI, mayor será la capacidad de carga del pavimento antes de fallar.
  6. 6. ΔPSI = diferencia entre el índice de servicialidad inicial, po, y el índice de servicialidad terminal de diseño, pt Servicialidad es la condición de un pavimento para proveer un manejo seguro y confortable a los usuarios en un determinado momento. Inicialmente se cuantificó la servicialidad de una carretera pidiendo la opinión de los conductores, estableciendo el índice de servicialidad p de acuerdo a la siguiente calificación: C D) CONFIABILIDAD La Confiabilidad se refiere al nivel de probabilidad que tiene una estructura de pavimento diseñada para durar a través de análisis. La confiabilidad del diseño toma en cuenta las posibles variaciones de trafico previstas, así como en las variaciones del modelo de comportamiento AASHTO, proporcionando un nivel de confiabilidad (R) que asegure que las secciones del pavimento duren el periodo para el cual fueron diseñadas.
  7. 7. El modelo de ecuación de diseño está basado en la pérdida del índice de servicialidad (ΔPSI) durante la vida de servicio del pavimento; siendo éste un parámetro que representa las bondades de la superficie de rodadura para circular sobre ella. D) CONFIABILIDAD ZR = DESVIACIÓN ESTÁNDAR NORMAL
  8. 8. ZR = DESVIACIÓN ESTÁNDAR NORMAL 3) Error estándar combinado So Representa la desviación estándar conjunta que conjuga la desviación estándar de la ley de predicción del transito en el periodo de diseño con la desviación estándar de la ley de predicción de comportamiento del pavimento, es decir, del numero de ejes que puede soportar el pavimento hasta que su índice descienda por debajo de un determinado valor Pt. Pavimentos Rígidos: 0.30 – 0.40 0.35 = construcción nueva. 0.40 = sobrecapas. Pavimentos Flexibles: 0.40 – 0.50 0.45 = construcción nueva. 0.50 = sobrecapas
  9. 9. SN = Número estructural indicativo del espesor total requerido de pavimento Los materiales usados en cada una de las capas de la estructura de un pavimento flexible, de acuerdo a sus características ingenieriles, tienen un coeficiente estructural "ai ". Este coeficiente representa la capacidad estructural del material para resistir las cargas solicitantes. Estos coeficientes están basados en correlaciones obtenidas a partir de la prueba AASHO de 1958-60 y ensayos posteriores que se han extendido a otros materiales y otras condiciones para generalizar la aplicación del método. Coeficientes estructurales
  10. 10. a1 = coeficiente estructural de la carpeta asfáltica (Figura 2.5, si se conoce el Módulo de Elasticidad de la mezcla asfáltica en psi o la Figura 00, si se conoce la Estabilidad Marshall en libras) a2 = coeficiente estructural para la capa base
  11. 11. a3 = coeficiente estructural para la capa sub-base Numero estructural • Capa de Rodadura Asfáltica – a1 = 0.44 para el AASHO Road Test – Este valor corresponde a 450,000 psi (3.1 GPa). – Se tiene que tener cuidado con extrapolar con mayores valores porque puede generar fallas térmicas y por fatiga. • Bases sin/con tratamiento – Se pueden usar las graficas previamente mostradas – También se puede usar la siguiente ecuación (E2 es MR para bases) – En el AASHO Road Test, a2 = 0.14 para bases. Esto corresponde a un valor MR = 30,000 psi (207 GPa)
  12. 12. • Bases sin/con tratamiento – Recordar que el valor MR tiene una relación no lineal con el esfuerzo (tarea elaborada) – Valores típicos de K1, K2 y el esfuerzo invariante a continuación si es que no se tiene información del laboratorio Numero estructural • Subbase Granular – La relación entre E3 (MR respectivo) y a3 es la siguiente – Valor típico de a3 = 0.11, que corresponde a un valor MR = 15000 psi (104 MPa). – También se pueden usar valores Numero estructural
  13. 13. mi = coeficientes de drenaje Tradicionalmente las capas de base y sub – base granular del pavimento fueron diseñadas solamente por aspectos de resistencia dando escasa importancia al drenaje. Una buena base granular debe ser diseñada para drenar rápidamente el agua del pavimento. La drenabilidad del material o calidad de drenaje es función de varios aspectos incluyendo la permeabilidad del material, su distribución granulométrica, el porcentaje de material fino (pasante la malla Nº200) y las condiciones geométricas de la superficie y subrasante del pavimento. mi = coeficientes de drenaje La calidad del drenaje se define en términos del tiempo en que el agua tarda en ser eliminada de las capas granulares (capa base y sub-base): Para calcular el tiempo en que el agua es eliminada será necesario conocer la permeabilidad, k, pendientes, espesores D2 y D3 de los materiales a utilizar como capa base y sub-base, respectivamente.
  14. 14. mi = coeficientes de drenaje CUADRO N° 29 VALORES DE COEFICIENTE DE DRENAJE Calidad de Drenaje Término Remoción de Agua % de Tiempo de exposición de la estructura del pavimento a nivel de humedad próximos a la saturación <1% 1-5% 5-25% >25% Excelente 2 horas 1.40 -1.35 1.35 -1.30 1.30 -1.20 1.20 Buena 1 día 1.35 -1.25 1.25 -1.15 1.15 -1.00 1.00 Aceptable 1 semana 1.25 -1.15 1.15 -1.05 1.00 -0.80 0.80 Pobre 1 mes 1.15 -1.05 1.05 -0.80 0.80 -0.60 0.60 Muy Pobre El agua no drena 1.05 -0.95 0.95 -0.75 0.75 -0.40 0.40 REQUERIMIENTOS DE DISEÑO VARIABLE DE DISEÑO A RESTRICCIÓN DEL TIEMPO Selección de entradas de periodos de performance de análisis que afectan el diseño desde la dimensión del tiempo. El diseñador selecciona estrategias variando la estructura inicial a la final desde la etapa de construcción hasta los planeados sobrecapados PERIODO DE ANALISIS: Periodo de tiempo en el cual se realiza el análisis y debe cubrir cualquier estrategia de diseño. Análogo de vida de diseño en el pasado. PERIODO DE PERFORMANCE (Vida de Servicio): Periodo de tiempo en que un pavimento inicial se puede dejar antes que necesite rehabilitación. Este periodo puede ser afectado significativamente por el tipo y nivel de mantenimiento aplicado
  15. 15. VARIABLE DE DISEÑO A RESTRICCIÓN DEL TIEMPO • Tiempo Mínimo de Performance: Mínima cantidad de tiempo en el cual la siguiente etapa se puede considerar iniciada (ej: 5 años de tiempo para que un pavimento no tenga ninguna rehabilitación) Tiempo Máximo de Performance: Máxima cantidad de tiempo que el usuario espera para la siguiente etapa ( ej: se diseñó para 10 años, máx. a los 8 años requiere rehab.) El resultado es una pérdida del PSI debido a factores ambientales o desintegración de la superficie. La selección de un periodo largo de diseño puede llevar a diseños lineales SE PUEDE CONSIDERAR Condiciones de Vías Periodo de Condición (años) Alto Volumen - Urbano 30 – 50 Alto Volumen - Rural 20 – 50 Bajo Volumen - Pavimentado 15 – 25 Bajo Volumen - no Pavimentado 10 – 20 Determinación de espesores Determinado el Número Estructural: a) Se realizan Tanteos para diferentes espesores b) Se asignan dimensiones a cada una de las capas consideradas c) Se determina calidad de materiales empleados a través de un Coeficiente Estructural d) Con “b” y “c” se determinan los Números Estructurales Parciales; sumados deben satisfacer el valor total requerido NOTA: Los espesores de las capas finales deben cumplir con determinados valores mínimos por razones constructivas, de tráfico y de tipo estructural
  16. 16. DISEÑO DE ESPESORES DE CAPAS DEL PAVIMENTO CONCEPTO DE ANÁLISIS DE CAPAS D1 >= D*1 = SN1/a1 SN*1 = a1 x D1 >= SN1 D2 >= D*2 = (SN2 – SN*1)/a2 x m2 SN*1 + SN*2 = a1 x D1 + a2 x m2 x D2 >=SN2 D3 >= D*3 = {SN3 – (SN*1 + SN*2)/(a3 x m3) SN*1 + SN*2 + SN*3 = a1 x D1 + a2 x m2 x D2 + a3 x m3 x D3 >= SN3 Los valores de SN se obtienen de la ecuación AASHTO. Los valores de “ a “ y “ m “ se seleccionan de las recomendaciones AASHTO. El asterisco (*) mostrado en D indican los valores mínimos obtenidos de las ecuaciones mostradas mientras, que los asteriscos para el caso de los valores de SN indican el Nº estructural para los espesores de capas adoptadas y coeficientes AASHTO seleccionados. EJEMPLO: 01 Efectúe el diseño de un pavimento flexible nuevo para un período de diseño de 15 años, considerando un nivel de serviciabilidad inicial de 4.2 y final de 2.5. El módulo resiliente de la subrasante es 4500 psi. Calcule el tráfico acumulado proyectado del estudio de trafico indicado en la tabla. Considere que se trata de una vía de gran importancia. Adopte los parámetros que crea conveniente para la solución del problema. Tráfico promedio diario anual, ADT = 1,328 vpd Tasa de crecimiento medio anual, g = 4% Periodo de diseño, t = 15 años TIPO DE VEHICULO B2 C2 C3 C4 T3-S2 TOTAL CANTIDAD 50 120 60 80 28 338 % COMPOSICION 14.79 % 35.54 % 17.75 % 23.66 % 8.28 % 100 % Estabilidad Marshall (E.T.G. – MOP) = 1000 libras CBR BASE = 60% EBS = 27000 psi CBR SUBBASE = 25% ESB = 14000 psi CBR SUBRASANTE = 3% MR = 4500 psi
  17. 17. W18 = ESAL SN (asumido) = 4,0 ; Pt = 2.50 RESOLUCION: Extraer factor equivalente de carga para pavimentos flexibles, Pt=2.50 ESALo = 1,043.277 Tipo de vehículo Ejes de carga (Ton) Ejes de carga (kips) Factor de equivalencia Repeticiones diarias Ejes equivalentes (a) (b)= (a)x(2.204) (c) (d) (e)=(c)x(d) B2 7 15.43 0.5165 50 25.825 11 24.24 2.89 50 144.50 c2 7 15.43 0.5165 120 61.50 11 24.24 2.89 120 346.80 c3 7 15.43 0.5165 60 30.99 18 39.67 2.03 60 121.80 c4 7 15.43 0.5165 80 41.32 25 55.1 1.78 80 142.40 T3-S2 7 15.43 0.5165 28 14.462 18 39.67 2.03 28 56.84 18 39.67 2.03 28 56.84 TOTAL 1,043.277 W18 = ESAL SN (asumido) = 4,0 ; Pt = 2.50 RESOLUCION: ESALo = 1,043.27 Calculamos las ejes por año w18 = ESAL0 x 365 = 1,043.27 x 365 = 380´793.55 Afectamos por el factor de direccion y de carril W18 = Dd x Dl x w18 = 0.50 x 1.00 x 380´793.55 = 190,396.77 Calculamos los ejes equivalentes al año horizonte W18 = 190´396.77x{﴾ 1+ 0.04﴿^15-1}/0.04 =3’812,424.90 W18 = ESAL = 3’812,424.90 = 3.812x106
  18. 18. a1 = coeficiente estructural de la carpeta asfáltica (Figura 2.5, si se conoce el Módulo de Elasticidad de la mezcla asfáltica en psi o la Figura 00, si se conoce la Estabilidad Marshall en libras) a1 = 0,3 a2 = coeficiente estructural para la capa base a2 = 0,125
  19. 19. a3 = coeficiente estructural para la capa sub-base a3 = 0,103 Apunte de clase
  20. 20. Método grafico DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE INSTITUTO DEL ASFALTO
  21. 21. Este manual presenta un procedimiento para el diseño estructural de los espesores para pavimentos utilizando cemento asfaltico o asfalto emulsificado en toda, o parte de la estructura. 41 Se incluyen varias combinaciones: De superficie de concreto asfaltico. De superficie de asfalto emulsificado. De bases o subbases de agregado no tratado. De base de asfalto emulsificado. DISTRIBUCION DE CAMINOS EN DISTINTAS CLASES DE CARRETERAS – ESTADOS UNIDOS Tabla Nº 01 OTRAS PRINCIPALES MENOR MAYOR MENOR AUTOPISTAS PRINCIPAL MENOR Caminos de una unidad 2 ejes, 4 llantas 43 60 71 73 80 43-80 52 66 67 84 86 52-86 2 ejes, 6 llantas 8 10 11 10 10 8-10 12 12 15 9 11 9-15 3 ejes o mas 2 3 4 4 2 2-4 2 4 3 2 < 1 <1-4 Todas unidades simples 53 73 86 87 92 53-92 66 82 85 95 97 66-97 Camiones de unidad multiple 4 ejes o menos 5 3 3 2 2 2-5 5 5 3 2 1 1-5 5 ejes 41 23 11 10 6 6-41 28 13 12 3 2 2-28 6 ejes o mas 1 1 < 1 1 < 1 <1-1 1 < 1 < 1 < 1 < 1 Todas las unidades multiples 47 27 14 13 8 8-47 34 18 15 5 3 3-34 Todos los caminos 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 PORCENTAJE DE CAMIONES SISTEMA URBANOS INTERESTATAL INTERVALO OTRAS ARTERIAL COLECTORES Clase de camion OTRAS ARTERIAL INTERESTATAL COLECTORES SISTEMA RURAL INTERVALO 42
  22. 22. Tabla Nº 02 43 Factor de Camión El LEF da una manera de expresar los niveles equivalentes de daño entre ejes, pero también es conveniente expresar el daño en termino de deterioro producido por un vehiculo en particular, es decir los daños producidos por cada eje de un vehiculo son sumados para determinar el daño producido por el vehículo total. Así nace el concepto de Factor de Camión (FC) que se define como el numero de ESALs por vehículo. Este tipo de camión puede ser computado para cada clasificación general de camiones o para todos los vehículos comerciales como un promedio para una configuración de transito dada. Es más exacto considerar factores de camión para cada clasificación general de camiones. Factor camión = Σ(Cantidades de ejes x factor de equivalencia de carga) cantidad de vehículos 44
  23. 23. OTRAS PRINCIPALES MENOR MAYOR MENOR AUTOPISTAS PRINCIPAL MENOR Caminos de una unidad 2 ejes, 4 llantas 0.003 0.003 0.003 0.017 0.003 0.003-0.017 0.0002 0.015 0.002 0.006 - 0.006-0.015 2 ejes, 6 llantas 0.21 0.25 0.28 0.41 0.19 0.19-0.41 0.17 0.13 0.24 0.23 0.13 0.13-0.24 3 ejes o mas 0.61 0.86 1.06 1.26 0.45 0.45-1.26 0.61 0.74 1.02 0.76 0.72 0.61-1.02 Todas unidades simples 0.06 0.08 0.08 0.12 0.03 0.03-0.12 0.05 0.06 0.09 0.04 0.16 0.04-0.16 Camiones de unidad multiple 4 ejes o menos 0.62 0.92 0.62 0.37 0.91 0.37-0.91 0.98 0.48 0.71 0.46 0.4 0.40-0.98 5 ejes 1.09 1.25 1.05 1.67 1.11 1.05-1.67 1.07 1.17 0.97 0.77 0.63 0.63-1.17 6 ejes o mas 1.23 1.54 1.04 2.21 1.35 1.04-2.21 1.05 1.19 0.9 0.64 - 0.64-1.19 Todas las unidades multiples 1.04 1.21 0.97 1.52 1.08 0.97-1.52 1.05 0.96 0.91 0.67 0.53 0.53-1.05 Todos los caminos 0.52 0.38 0.21 0.3 0.12 0.12-0.52 0.39 0.23 0.21 0.07 0.24 0.07-0.39 COLECTORES INTERVALO FACTORES DE CAMION Clase de camion SISTEMA RURAL SISTEMA URBANOS INTERESTATAL OTRAS ARTERIAL COLECTORES INTERVALO INTERESTATAL OTRAS ARTERIAL DISTRIBUCION DE FACTORES DE CAMION (fi) PARA DISTINTAS CLASES DE CARRETERAS Y VEHICULOS Tabla Nº 03 45 ESTIMACIÓN DEL EAL El análisis de trafico recomendado permite determinar el numero de aplicaciones de cargas equivalentes a un eje simple de 18,000 lb (EAL), a ser usado en la determinación de los espesores del pavimento. Factor Equivalencia de Carga.- Es el numero de aplicaciones equivalentes a una carga por eje simple de 18,000 lb en una pasada de un eje dado. ESAL0= ΣIMDi. Fei ESAL= ESAL0 . 365 . Dd . Dl . Gj Factor Camión.- Es el numero de aplicaciones equivalente a una carga por eje simple de 18,000 lb en una pasada de un vehículo dado. ESAL0= ΣIMDi. fi ESAL= ESAL0 . 365 . Dl . Gj Donde: ESAL : Carga equivalente acumulada de 18,000 lb por eje IMD : transito anual medio diario durante el primer año. Fei : factor equivalente de carga. Dd : Factor de dirección. Dl : Factor de carril. Gi : Factor de crecimiento. fi : factor camión. 46
  24. 24. MATERIALES PARA LA CONSTRUCCION DE PAVIMENTOS. En cuanto a la rodadura, el método considera la utilización de mezcla asfáltica del tipo concreto asfaltico y en uno de sus casos, tratamiento superficial doble. Las bases pueden ser en concreto asfaltico, estabilizadas con emulsión asfáltica o granulares. Las bases estabilizadas con emulsión asfáltica corresponden a tres tipos de mezcla, según la clase de agregado utilizado. 47 Tipo I Mezcla de emulsión asfáltica con agregado procesado, densamente graduado Tipo II Mezcla de emulsión asfáltica con agregado semiprocesado, de trituración, de banco o carretera. Tipo III Mezcla de emulsión con arena o arenas limosas • Se usó la Temperatura Media Anual del Aire (MAAT) para caracterizar las condiciones ambientales aplicables a cada región, seleccionándose las características de los materiales según esto. 48
  25. 25. 49 Determinar el valor del ESAL Determinar el valor del Mr Seleccionar Materiales Determinar las Combinaciones del espesor de diseño Construcción por etapas Construcción sin etapas Análisis económico Diseño Final Ejemplo: 50 Requisitos de calidad de las capas granulares Ensayo Requisitos de los ensayos Sub base granular Base granular CBR mínimo R mínimo 20 55 50 78 LL máximo 25 25 IP máximo 6 NP Equivalente de arena, minimo 25 35 % Nº 200, maximo 12 7 diseñar un pavimento en una carretera principal rural de dos carriles, si su IMD= 12,000, su tasa de crecimiento es de 4% y el periodo de diseño es 20 años. el suelo de subrasante es una arena arcillosa cuyo CBR es de 9% Automóviles = 55% Caminos de eje simple: de 2 ejes y 4 ruedas = 33% (10,000 lb) de 3 ejes o mas = 17% (16,000 lb) Tractores semiremolques y combinacion. de 4 ejes o menos = 4%
  26. 26. 51 Solución: 1. Calculo del numero acumulado de ejes equivalente de 8.2 toneladas en el carril de diseño y durante un periodo de diseño de 20 años. ESAL = 5’908,605 = 5.9 x 106 ( valor extraído del problema anterior sobre ejes equivalentes) ) 2. Determinación del modulo de resiliencia del suelo típico de subrasante a partir del CBR. Mr = 100 x 9 = 900 kg/cm2 52 Solución: 3. Determinación de los espesores en función de diseño en función de los parámetros calculados anteriormente. i. Alternativa en espesor pleno de concreto asfaltico – full deph A partir de los datos básicos y utilizando la tablas , se tiene que el espesor del pavimento, en concreto asfaltico es de 29.00 cm 9x102 kg/cm2 5.9x106
  27. 27. 53 ii. Alternativa con base estabilizada con emulsión tipo I, II y III. Si se desea usar base estabilizada con emulsión asfáltica del tipo I su espesor debe de ser 30.00 cm – 2.50cm = 27.50, cubiertos por un tratamiento superficial. 9x102 kg/cm2 5.9x106 54 ii. Alternativa con base estabilizada con emulsión tipo I, II y III. Si se desea utilizar base estabilizada del tipo II el espesor total del pavimento debe de ser 35cm, como el espesor mínimo de concreto asfaltico, según tabla debe de ser de 7.5 cm o 3”, la base estabilizada tendrá 35- 7.5 = 27.50 cm. 9x102 kg/cm2 5.9x106
  28. 28. 55 ii. Alternativa con base estabilizada con emulsión tipo I, II y III. Si se desea utilizar base estabilizada del tipo III el espesor total del pavimento debe de ser 43 cm, como el espesor mínimo de concreto asfaltico, según tabla debe de ser de 7.5 cm o 3”, la base estabilizada tendrá 43-7.5 = 35.50cm. 9x102 kg/cm2 5.9x106 56 ii. Alternativa con base no tratadas. Si se desea usar capas granulares de 15 cm de espesor, se debe colocar 26.0 cm. 9x102 kg/cm2 5.9x106
  29. 29. 57 ii. Alternativa con base no tratadas. Si se desea usar capas granulares de 30 cm de espesor, se debe colocar 23.0 cm en concreto asfaltico. En este caso, 15 de los 30 cm de capas granulares podrán constituirse con material que presente las características de base y el resto con material apto para subbase. 9x102 kg/cm2 5.9x106

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