4785_diseno pavimentos instituto del asfalto

7/29/2019 4785_Diseno Pavimentos Instituto Del Asfalto

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CONTENIDO

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CAPTULO I INTRODUCCIN...............................................................................

1.01 ALCANCE DEL MANUAL.....................................................................1.02 DEFINICIONES DE TRMINOS............................................................1.03 BASES DEL MANUAL............................................................................1.04 VENTAJAS DE LAS BASES ASFLTICAS..........................................1.05 VENTAJAS DE LOS PAVIMENTOS ASFALTICOS

EN TODO SU ESPESOR......................................................................

CAPITULO II CONSIDERACIONES DE DISEO...............................................

2.01 INTRODUCCIN.....................................................................................

2.02 CLASIFICACIN DE CARRETERAS Y CALLES................................2.03 CONSTRUCCIN DE VARIABLES DE DISEO.................................2.04 CONSTRUCCIN POR ETAPAS............................................................2.05 COMPARACIONES ECONMICAS......................................................

CAPITULO III PRINCIPIOS DE DISEO.............................................................

3.01 BASES PARA EL DISEO......................................................................3.02 CRITERIOS DE DISEO.........................................................................3.03 CARACTERIZACIN DE LOS MATERIALES.....................................

Concreto Asfltico..................................................................................Mezclas con Emulsiones Asflticas......................................................Materiales Granuladores no Tratados....................................................

3.04 CONSIDERACIONES AMBIENTALES.................................................3.05 GRAFICAS DE DISEO..........................................................................

CAPITULO IV ANLISIS DE TRFICO...............................................................

4.01 INTRODUCCIN.....................................................................................4.02 ESTIMACIN DEL VOLUMEN DE TRAFICO.....................................

Perodo de Anlisis.................................................................................

Clasificacin y Nmero de Camiones....................................................Carril del Diseo....................................................................................Perodo de Diseo..................................................................................Capacidad de la Carretera......................................................................Tasa de Crecimiento del Trfico............................................................

4.03 ESTIMACIN DEL ESAL.......................................................................4.04 DETERMINACIN DEL EAL.................................................................4.05 BERMAS Y ZONAS DE PARQUEO.......................................................

Calles Residenciales y Zonas de Parqueo.............................................Bermas....................................................................................................


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CAPTULO V EVALUACIN DE MATERIALES................................................

5.01 GENERAL.................................................................................................A. Suelos de Subrasante.......................................................................

5.02 DEFINICIN.............................................................................................

5.03 SUBRASANTE MEJORADA...................................................................5.04 MTODOS DE EVALUACIN...............................................................5.05 MUESTREO Y ENSAYOS.......................................................................5.06 SELECCIN DEL MDULO DE RESILENCIA DE DISEO

DE LA SUBRASANTE.........................................................................5.07 REQUERIMIENTOS DE COMPACTACIN DE LA

SUBRASANTE......................................................................................B. Concreto Asfltico de Superficie y

Mezcla de Base...............................................................................5.08 REQUERIMIENTOS DE MATERIALES PAR CONCRETO

ASFLTICO..........................................................................................

5.09 CRITERIOS DE COMPACTACIN DEL CONCRETOASFLTICO..........................................................................................C. Mezclas de Base con Emulsiones Asflticas..................................

5.10 REQUERIMIENTOS DE COMPACTACIN PARA MEZCLASCON EMULSIONES ASFLTICAS....................................................

5.11 REQUERIMIENTOS DE COMPACTACIN PARA MEZCLASCON EMULSIONES ASFLTICAS....................................................D. Bases y Subbases de Agregados no Tratados.................................

5.12 REQUERIMIENTOS DE MATERIALES PARA BASE YSUBBASES NO TRATADAS...............................................................

5.13 REQUERIMIENTOS DE COMPACTACIN PARA BASES YSUBBASES DE AGREGADOS NO TRATADOS...............................

CAPTULO VI PROCEDIMIENTO DE DISEO ESTRUCTURAL...................

6.01 INTRODUCCIN.....................................................................................6.02 PROCEDIMIENTO DE DISEO.............................................................6.03 DATOS DE ENTRADA PARA EL DISEO...........................................

TRAFICO, SUBRASANTE Y MATERIALES....................................6.04 FACTORES AMBIENTALES..................................................................6.05 ESPESOR MNIMO DE CONCRETO ASFLTICO..............................

6.06 DETERMINACIN DE ESPESORES DE PAVIMENTOSASFLTICOS EN TODO SU ESPESOR (FULL-DEPTH).................6.07 DETERMINACIN DE ESPESORES DE PAVIMENTOS

CON BASES DE ASFALTOS EMULSIFICADO................................6.08 DETERMINACIN DE ESPESORES DE PAVIMENTOS DE

CONCRETO ASFLTICO SOBRE BASE GRANULAR...................6.09 DETERMINACIN DE ESPESORES DE PAVIMENTOS

CON MEZCLAS ASFLTICAS EMULSIFICADAS SOBREBASES DE AGREGADOS NO TRATADOS......................................


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CAPTULO VII CONSTRUCCIN PLANIFICADA POR ETAPAS..................

7.01 CONSTRUCCIN PLANIFICADA POR ETAPAS................................7.02 VENTAJAS DE LA CONSTRUCCIN EN ETAPAS............................7.03 MTODO DE DISEO.............................................................................

CAPTULO VIII ANLISIS ECONMICO...........................................................

8.01 INTRODUCCIN.....................................................................................8.02 FACTORES BSICOS PARA EL ANLISIS.........................................8.03 DISCUSIN DE LOS FACTORES BSICOS........................................

Perodo de Anlisis.................................................................................Costos de Construccin..........................................................................Tasa de Inters........................................................................................Valor Presente........................................................................................Valor de Rescate.....................................................................................

8.04 VALOR DE RESCATE.............................................................................

APNDICE: CASTAS DE DISEO DE ESPESORES...............................................GLOSARIO...................................................................................................................


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CAPTULO I

INTRODUCCIN

El presente trbajo esta basado en el manual MS-01 del Instituto del Asfalto para el diseo de

espesores.

1.1 ALCANCES DEL MANUAL

Este manual presenta un procedimiento para el diseo estructural de los espesores depavimentos utilizando cemento asfltico o asfalto emulsificado en toda, o parte de laestructura. Se incluyen varias combinaciones de superficie de concreto asfltico, desuperficie de asfalto emulsificado (con tratamiento superficial), de base concretoasfltico, de base del asfalto emulsificado y de bases o subbases de agregados notratados. Se presentan guas para la definicin de las propiedades de la subrasante,

propiedades de los materiales y valores de trfico requeridos para la seleccin de los

espesores apropiados de las capas de pavimento. Adems, se presentanprocedimientos para el diseo dela construccin por etapas y el anlisis econmico.Tambin se incluyen recomendaciones para los requerimientos de compactacin.

1.2 DEFINICIN DE TRMINOS

En la mayor parte del manual se utilizan trminos comunes o estndar, pudiendotambin utilizarse un numero de trminos poco da familiares. As en la mayor parte delos casos se explican los trminos en puntos apropiados del texto. Se acompaa inglosario al final del manual.

1.3 BASES DEL MANUAL

En este manual, el pavimento asfltico est caracterizado como un sistema elsticomulti-capa. Para desarrollar un procedimiento de diseo comprensible, se ha usado lateora establecida, la experiencia, los datos de ensayos y un programa de computoanaltico (DAMA). El procedimiento fue luego simplificado en carta de diseo paraser usado sin la necesidad de la computadora o de complicados procedimientos deensayo. El programa de computo para el anlisis elstico multi-capa, DAMA y el

programa de computo del procedimiento de diseo de espesores aqu presentado(HWY), pueden ser obtenidos en las oficinas del Instituto de Asfalto.

La metodologa considera 2 condiciones especficas de esfuerzo de formacin, segnse ilustra en las FIGURAS I-1 y I-2. En la primera condicin ilustrada en la Figura I-1(a) la carga por rueda W, es transmitida a la superficie del pavimento a travs de lallanta como una presin vertical aproximadamente uniforme, P o. La estructura del

pavimento distribuye luego los esfuerzos de la carga, reduciendo su intensidad hastaque en la superficie de la subrasante, tiene una intensidad mxima P 1. La Figura I-2,donde la carga por rueda W, deflecta la estructura del pavimento causando esfuerzosy deformaciones de tensin y comprensin en la capa asfltica.

Las cartas de diseo presentadas en este manual, han sido desarrolladas utilizando loscriterios de deformaciones verticales comprensivas inducidas en la parte superior de la

subrasante y las deformaciones tensionales mximas inducidas en el fondo de la capaasfltica por las cargas de las ruedas.


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1.4 VENTAJAS DE LAS BASES ASFLTICAS

Este manual incluye cartas de diseo para capas de base de concreto asfltico, capasde base tratadas con asfalto emulsificado y capas de base de agregados no tratados.

Las bases asflticas ofrecen muchas ventajas sobre las bases no tratadas. Una de lasmayores ventajas es que las bases tratadas con asfalto resisten los esfuerzos delpavimento, mucho mejor que las bases de agregados no tratados, las cuales no poseenresistencia a la tensin. Consecuentemente, para las mimas condiciones de carga, las

bases tratadas con asfalto pueden ser construidas con espesores menores que las basesde agregados no tratados.

Otras ventajas importantes de las bases asflticas son:

Bajo una adecuada constitucin; las bases asflticas producen pavimentos de mejorcalidad de circulacin.

Los agregados desechados para las capas asflticas de superficie puedenfrecuentemente ser usados en las capas de base asfltica.

Las bases asflticas son excelentes para construccin por etapas (Captulo VII).Se reducen las demoras en la construccin ocasionadas por el mal tiempo.

Las bases asflticas pueden ser usadas por el trfico de la construccin antes decolocar la capa de superficie, agilizando de esta manera la construccin.

1.5 VENTAJAS DE LOS PAVIMENTOS ASFLTICOS EN TODO SUESPESOR

Un Pavimento Asfltico en Todo su Espesor (Full-Depth Aspahlt Pavement) es unpavimento en el que se utilizan mezclas asflticas para todas las capas encima de lasubrasante natural o mejorada. Adems de las ventajas citadas en 1.01, el PavimentoAsfltico en Todo su Espesor no retiene agua, la cual puede causar fallas en la base yen la subrasante como sucede frecuentemente en el caso de las bases de agregados notratados. De hecho, hay a veces una pequea o ninguna reduccin en la resistencia dela subrasante bajo los Pavimentos Asflticos en Todo su Espesor.

De acuerdo a estudios limitados, se ha encontrado que, despus de la construccin, elcontenido de humedad de una subrasante arcillosa puede estabilizarse a un contenidode humedad menor en los Pavimentos Asflticos en Todo su Espesor; fenmenogeneralmente opuesto al que se encuentra cuando se emplean bases de agregados notratados. Sin embargo, el uso de Pavimentos Asflticos en Todo su Espesor noelimina la necesidad de considerar el subdrenaje adecuado. El diseo de una adecuadosistema de drenaje es un espesor esencial a considerar dentro del diseo de

pavimentos. Incluso cuando no se consideren sistemas de subdrenaje bajo lospavimentos, deben requerirse frecuentemente drenes interceptores para desviar lasaguas freticas o subterrneas. El Manual Drenaje de Estructuras de PavimentosAsflticos (MS-15), del Instituto del Asfalto proporciona una discusin profunda de

todos los aspectos del drenaje de pavimentos asflticos. Otras ventajas delPavimento Asfltico en Todo su Espesor son:


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Se reduce el tiempo de construccin.Cuando se construye en capas gruesas 100 mm. 6 mas se pueden extender lasetapas de construccin.Existe una menor interferencia con los sistemas de servicios pblicos durante la

construccin de calles en ciudades, principalmente debido a que el espesor delPavimento Asfltico en Todo su Espesor es menor que las estructuras de pavimentoscon capas de agregados no tratados.Usualmente son menos afectados por la humedad.


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CAPITULO IICONSIDERACIONES DE DISEO

2.1 INTRODUCCIN

En este captulo se discute la seleccin de los factores apropiados para el diseoestructural de pavimentos asflticos. Se presenta informacin sobre la clasificacin devialidades, la seleccin de los tipos de materiales y su relacin con el tipo de trfico, eluso de la construccin por tapas y la comparacin econmica de diferentes alternativasde diseo. Los mtodos para definir detalladamente cada uno de los factores actualesde diseo son presentados en los captulos respectivos.

Generalmente se conoce ms acerca de las caractersticas del trfico, clima ycondiciones de la subrasante, en carreteras de alto volumen de trfico que en caminosde bajo volumen de trafico. Adicionalmente, pueden requerirse estndares msexigentes de materiales y construccin y mejores compartimientos para perodos de

servicio ms largos. En tal sentido, el grado de complejidad aplicado al diseo de unpavimento puede variar dependiendo de la clase de carretera o calle que se considere.

2.2 CLASIFICACIN DE CARRETERAS Y CALLES

La Administracin Federal de Carreteras de los Estados Unidos (FHWA), clasifica alas carreteras y calles con un sistema de clasificacin funcional que puede ser de ayuda

para determinar apropiadamente los factores de trfico y otras variables de diseonecesarias. La clasificacin funcional consiste en organizar las carreteras y calles endiferentes clases, o sistemas, de acuerdo al tipo de servicio que estas proporcionan. Laclasificacin ms importante es:

SISTEMAS RURALES SISTEMAS URBANOSSISTEMA ARTERIAL PRINCIPAL

Interestal Otras arterias principales.

SISTEMA ARTERIAL MENOR Colectoras mayores Colectoras menores

SISTEMA LOCAL

SISTEMA ARTERIAL PRINCIPAL Interestatal Otras autopistas & vas expresas Otras arterias principales.

SISTEMA ARTERIAL MENOR DECALLESSISTEMA COLECTOR DE CALLESSISTEMA LOCAL DE CALLES

2.3 SELECCIN DE VARIABLES DE DISEO

En lo posible, las propiedades de los suelos de subrasante y materiales deconstruccin, los valores de trfico, los factores climticos y otras variables de diseodeben basarse en estudios de datos actuales. Sin embargo, en muchos casos y

particularmente para caminos secundaros y calles, la informacin necesaria no estadisponible. Para estos casos el manual presenta guas apropiadas en los captulosrespectivos.

Las recomendaciones acerca de las variables de diseo varan segn la clasificacinde vialidad o el nivel del trfico de diseo. Para un trfico ms pesado, se seleccionanvalores ms conservadores, resultando en pavimentos de mayor espesor, cuando las


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otras variables se mantienen constantes. Por ejemplo, la resistencia de diseorecomendada para los suelos de subrasante, es ms baja para trfico pesado que aratrfico liviano. Por otro lado, los requerimientos para el diseo de la mezcla asflticason ms estritos para trfico pesado que para trfico liviano. Los requerimientos delespesor mnimo para el concreto asfltico son tambin funcin del nivel del trfico y

del tipo de base.

Si el conocimiento de las propiedades de los suelos de subrasante de los materiales delas capas del pavimento es escaso; y si el control de calidad de la construccin esinadecuado, es probable que el pavimento resultante, vare en calidad ycomportamiento. Cuanto mayor es la variabilidad del pavimento construido, mayorser la probabilidad de fallas prematuras y de mayores o ms elevados costos demantenimiento. Adems, la seleccin del tipo de base puede afectar elcomportamiento del pavimento. Como se vio en el Captulo I, las bases asflticas tieneventajas sobre las bases de agregados no tratados y deberan de emplearse en lo

posible.

2.4 CONSTRUCCIN DE ETAPAS

Existen numerosas situaciones de tipos de trfico donde es apropiado considerar laconstruccin por etapas. Un ejemplo de estas son las calles de una urbanizacin nueva,donde la base asfltica puede ser construida para soportar el trfico de la construcciny la superficie asfltica puede ser aadida como una fase final de la construccin, otroejemplo son las vas en las que se prov un aumento considerable de trfico en elfuturo. Una ventaja importante de la construccin por etapas radica en la posibilidadde corregir las fallas que aparecen en la subrasante o en la base por causa del trfico,antes d proceder a colocar las capas definitivas, asegurando as un mejor acabadosuperficial para perodos de tiempos mayores.Los procedimientos de diseo para el planeamiento de la construccin por etapas se

presentan en el Captulo VII.

2.5 COMPARACIONES ECONMICAS

Frecuentemente, pero no siempre, la seleccin del tipo de base o la decisin de usaruna construccin pone etapas, se basa en un anlisis econmico de las alternativasviables. El procedimiento adoptado para la comparacin de alternativas de costos,utiliza el concepto de Valor Presente. En este procedimiento, los costos iniciales y

futuros se reducen a su valor presente. Un mtodo para hacer ese anlisis se da en elcaptulo VIII. Sin embargo, el menor costo inicial o toral, no es siempre la base mslgica para tomar tales decisiones. Una de las razones fundamentales para utilizar laconstruccin por etapas, por ejemplo, es que las condiciones futuras de trfico puedanser desconocidas.


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CAPTULO IIIPRINCIPIOS DE DISEO

3.1 BASES PARA EL DISEO

En este mtodo de diseo el pavimento se caracteriza como un sistema elsticomulticapa. El material de cada capa est caracterizado por su Mdulo de Elasticidad ysu coeficiente de Poisson. El trfico est expresado en trminos del nmero derepeticiones de un eje simple equivalente de 80 kN (18,000 libras), aplicado al

pavimento en dos juegos de ruedas duales. En el anlisis, cada ruega dual estrepresentada por dos placas circulares con un radio d 115 mm (4,52), espaciales 345mm (13.57) centro a centro, correspondiendo a una carga por eje de 80 kN (18,000lbs) y una presin de contacto de 483 kPa (70 psi). Esta configuracin estndar decarga puede ser modificada fcilmente en el programa de cmputo DAMA.

El mtodo puede ser usado para disear pavimentos asflticos con varias

combinaciones de mezclas asflticas de superficie y base; superficiales de asfaltoemulsificado (con tratamiento superficial) y base; y con bases y subbases de agregadosno tratados. La Figura III-I muestra esquemticamente algunas secciones tpicas de

pavimentos.

Los Pavimentos Asflticos en Todo su Espesor (Full-Depth) son modelados comoun sistema de 3 capas, mientras que los pavimentos con agregados no tratados sonmodelados con un sistema de cuatro capas.

3.2 CRITERIOS DE DISEO

En la metodologa para este manual, se asume que las cargas en la superficie delpavimento producen 2 deformaciones que son consideradas criticas para el diseo (verFigura III-1). Estas deformaciones unitarias son:

(1) La deformacin horizontal de tensin t, en el fondo de la capa asfltica msprofunda, ya sea que se trate de concreto asfltico o de una capa tratada conasfalto.

(2) La deformacin vertical de comprensin c, en la parte superior de la capa desubrasante.

Si la deformacin tensional horizontal t es excesiva, se producirn fisuras en la capaasfltica, mientras que si la deformacin vertical comprensiva c es excesiva, se

producirn deformaciones permanentes en la superficie del pavimento por sobrecargarla subrasante. Las deformaciones excesivas en las capas de materiales tratados secontrolan imponiendo ciertos lmites en las propiedades de los materiales.Para desarrollar los criterios de diseo, se calcularon las deformaciones tensionaleshorizontales t y las deformaciones verticales comprensivas c, usando el programade computo llamado DAMA, el cual est basado en el programa de computo de N-Capas desarrollado por la Chevron para el clculo esfuerzos y deformaciones yconsidera una amplia variedad de parmetros de entada, condiciones de carga ycondiciones ambientales.


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PAVIMENTO ASFLTICO PAVIMENTO ASFLTICOEN TODO SU ESPESOR CON BASE GRANULAR

(a)Pavimentos de Concreto (b) Pavimentos con baseAsfltico en Todo su Espesor y granular.base con asfalto emulsificado.

Figura III-1. Ubicacin de las deformaciones consideradas en el procedimiento de diseo

3.3 CARACTERSTICAS DE LOS MATERIALESTordos los materiales fueron caracterizados por un Mdulo de Elasticidad (tambinllamado Mdulo Dinmico, en el caso de las mezclas asflticas o Mdulo deResilencia en el caso de los suelos y los materiales granulares no tratados) y por uncoeficiente de Poisson. Se seleccionaron valores especficos en base a la experiencia yestudios extensos de datos de ensayos.

Concreto Asfltico

El Mdulo Dinmico de las mezclas de concreto asfltico depende en gran medida dela temperatura del pavimento. En el desarrollo de las curvas de diseo para este

manual, se utiliz la relacin mdulo-temperatura de una mezcla tpica de concretoasfltico de alta calidad. Para simular el efecto de la temperatura y sus variaciones


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durante el ao, se utilizaron tres distribuciones tpicas de la temperatura y susvariaciones durante el ao, se utilizaron tres distribuciones tpicas de la temperatura

promedio mensual del aire, que representan tres regiones climticas tpicas de losEstados Unidos de Norteamrica. Los valores apropiados de los mdulos dinmicosfueron seleccionados luego de un sentido exhaustivo de las relaciones mdulo-

temperatura y de las propiedades de los asfaltos.

Mezclas de Asfalto Emulsificado

Las mezclas de asfalto emulsificado incluida en este manual estn caracterizadas por 3tipos de mezcla, dependiendo del tipo de agregado empleado.

Tipo I Mezclas producidas con agregados procesados de gradacin densa.Tipo II Mezclas producidas con agregados semiprocesados.Tipo III Mezclas producidas con arenas o arenas-limosa.

Los valores del Mdulo Dinmico fueron seleccionados para los 3 tipos de mezcla

luego de un exhaustivo estudio de datos.EL modulo dinmico es funcin del tiempo de curando, considerndose en la

preparacin de las cartas de diseo, un perodo de curado de 6 meses. Tiempos decurado de hasta 24 meses no influyen mayormente en los espesores mostrados en lascartas de diseo.

Materiales Granulares no tratados

Los Mdulos de Resilencia de los materiales granulares no tratados varan con lascondiciones de esfuerzos en el pavimento. Los valores utilizados en el desarrollo delas cartas de diseo y varan al menos entre 15,000 psi (300 Mpa) hasta mas de50,000 psi (345 Mpa).

3.4 CONSIDERACIONES AMBIENTALES

Adicionalmente a los efectos de las variaciones mensuales de temperatura a lo largodel ao, sobre los mdulos dinmicos de las mezclas de concreto asfltico y de asfaltoemulsificado, las curvas de diseo tambin toman en consideracin los efectos de latemperatura sobre los mdulos de resilencia de la subrasante y de los materialesgranulares de la base. En el caso de la subrasante, este se corrigi utilizando unmdulo resiliente incrementad para representar la poca de helada en el invierno y unmdulo resiliente reducido para representar la poca de descongelamiento. Estavariacin se ilustra esquemticamente en la Figura III-2. La misma tcnica se utiliz

para representar los efectos ambientales den las bases granulares.


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Figura III-2 Variaciones del Mtodo de Subrasante en condicin de hielo y deshielo

3.5 CARTAS DE DISEO

El programa de cmputo DAMA fue utilizado para determinar los espesores enfuncin de los dos criterios de deformacin descritos en el numeral 3.02 paradiferentes condiciones seleccionadas. Se obtuvieron dos espesores para cadacondicin, uno para cada valor de deformacin crtica, emplendose el mayor de losdos para preparar las cartas de diseo. Por esta razn, varias de las curvas de diseo

presentan formas asociadas con 2 criterios diferentes.Se muestran los espesores mnimos para ciertos niveles de trfico. En aquellos casosdonde estos espesores mnimos no fueron obtenidos directamente de los clculos conel programa DAMA, fueron seleccionados basados en la experiencia, incluyendo losCaminos DE Ensayo AASHO, otros estudios y ediciones anteriores de este manual.Para el desarrollo de ste manual se seleccionaron tres grupos de condicionesambientales, representativas del rango de condiciones para las que debiera aplicarse elmanual:

Temperatura Media Anual del Aire Efecto de la Helada24C (75F) No

Se us la Temperatura Media Anual del Aire (MAAT) para caracterizar lascondiciones ambientales aplicables a cada regin, seleccionndose las caractersticasde los materiales segn esto.


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CAPTULO IVANLISIS DE TRFICO

4.1 INTRODUCCINEl propsito de este captulo es proporcionar mtodos para la determinacin de datos

de trfico que sirvan a los mtodos de diseo estructural presentados en el captulo VI.

Se consideran de primordial importancia al nmero y cargas por eje espectadas en unperodo de tiempo determinado. Las cargas por eje varan tpicamente de ligeras[menos de 2,000 lb (9 kN)] a pesadas (ms all de los lmites legales). Lasinvestigaciones han demostrado que es posible representar el efecto de cualquier ejecargado con cualquier masa, sobre el comportamiento de un pavimento, por medio delnmero de aplicaciones de carga por eje simple, equivalentes a un pavimento, pormedio de nmero de aplicaciones de carga por eje simple, equivalentes a 18,000 lb (80kN), EAL (Equivalente Axle Load). Por ejemplo, una aplicacin de un eje simple de20,000 lb (89 kN) es igual a 1.5 aplicaciones de un eje simple de 18,000 lb (80 kN). Al

contrario, se requieren casi cuatro aplicaciones de un eje de 13,000 lb (58 kN) paraigualar una aplicacin del eje simple de 18,000 lb (80 kN).El procedimiento para el anlisis del trfico presentado en este captulo incorpora elconcepto de cargas por eje simple de 18,000 lb (80 kN). Por consiguiente, se requiereconocer el nmero de vehculos, o el nmero y la masa de las cargas por eje, esperadosen la vialidad. La mayor parte de los estados de los Estados Unidos, en colaboracincon la U.S. Federal Highway Administration (FHWA), recolectan estos datos cada unoo dos aos. Los datos de los pesos de camiones y del conteo vehicular estnnormalmente disponibles en los departamentos locales de carreteras. Muchos otros

pases tambin coleccionan ste tipo de informacin. Todos los procedimientos deanlisis de trfico presentado en este manual, fueron derivados de estudios especficosde conteos de camiones y datos de pesos, o tomados de esos datos disponibles.

4.2 ESTIMACIN DEL VOLUMEN DE TRAFICOLa estimacin de los volmenes de trfico inicial y futuro para el diseo estructural de

pavimentos, requiere de un estudio y anlisis exhaustivo. La informacin presentadaen este captulo puede ser usada con este propsito.

Perodo de Anlisis

Para comparar diferentes alternativas de diseo, es preciso seleccionar un perodo detiempo para el cual se hace el anlisis de esas alternativas. Esto se reconoce como el

Perodo de Anlisis, el cual es discutido en detalle en el captulo VIII AnlisisEconmico.

Clasificacin y Nmero de Camiones

El procedimiento de anlisis del trfico usado en este manual requiere un estimado delnmero de vehculos de los diferentes tipos, tales como automviles, buses, camionessimples y camiones acoplados de diferentes tipos que se prevean en la va propuesta.En los Estado Unidos, se hacen peridicamente conteos de clasificacin del trfico porlas agencias estatales de carreteras y otras agencias y esa informacin esta disponible

para su empleo en el diseo estructural de pavimentos.

Cuando no hay disponibilidad de los datos de conteo y clasificacin de trfico, sepueden obtener estimados de los datos presentados en la Tabla IV-1, Distribucin de


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Camiones en Diferentes Clases de Carreteras-U.S.A.. Esta tabla es la compilacin dedatos de conteos de camiones obtenidos por varios estados con la colaboracin de laFHA. El margen de porcentajes en la Tabla IV-1 indica el rango probable en losEstados Unidos. Algunos casos individuales se pueden presentar con valores mayoreso menores en el rango indicado.

Los datos estadsticos para el ao 1986, indican que el volumen de camiones pesados(ver Glosario) promedio, en todos los tipos de carreteras de los Estados Unidos fuealrededor del 7% del volumen de trfico total. Regionalmente puede esperarse unrango entre 2 y ms del 25%. Un 10% de camiones pesados es comn en autopistasurbanas, con una variacin entre 5 y 15%. Durante las horas-pico, el porcentaje decamiones es normalmente menor que el promedio diario. En la hora-pico, el nmerode camiones pesados es alrededor de la mitad del porcentaje diario promedio decamiones en arterias urbanas y varia de un medio a dos tercios en carreteras rurales.

Se recomienda el uso de la informacin de trfico local, sin embargo, el trfico local

esta sujeto a variaciones y por lo tanto deben tomarse precauciones en la recoleccin yanlisis de datos.

Carril del Diseo

Para calles y carreteras de 2 carriles, el Carril de Diseo puede ser cualquiera de loscarriles de la va, mientras que para calles y carreteras de carriles mltiples,generalmente es el carril extremo. Bajo ciertas condiciones es probable que haya unmayor trfico de camiones en un sentido que el otro. En muchas localidades, loscamiones circulan cargados en un sentido y vacos en el otro. A falta de informacin

precisa puede usarse la gua presentada en la Tabla IV-2, para determinar laproporcin de camiones en el Carril de Diseo.

Tabla IV-2 PORCENTAJE DEL TRAFICO TOTAL DE CAMIONES EN ELCARRIL DE DISEO

NMERO DE CARRILES(DOS DIRECCIONES)

PORCENTAJE DE CAMIONES EN ELCARRIL DE DISEO

14

6 ms

5045 (35-18)*40 (25-48)*

* Rango probable

Perodo de DiseoUn pavimento pude ser diseado para soportar el efecto acumulativo del trficodurante cualquier perodo de tiempo. El perodo seleccionado, en aos, para el cual sedisea el pavimento se denomina Perodo de Diseo. Al trmino de este perodo puedeesperarse que el pavimento requiere de trabajos de rehabilitacin, usualmente a travsde una sobrecarga asfltica, para devolverle su adecuado nivel de transitabilidad. ElPerodo de Diseo sin embargo, no debe confundirse con la vida del pavimento con elPerodo de Anlisis. La vida del pavimento puede extenderse indefinidamente pormedio de sobrecapas u otras medidas de rehabilitacin, hasta que la va sea se torneobsoleta, por cambios de rasante, alineamiento y otros factores.


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Tabal IV-1 DISTRIBUCION DE CAMIONES SOBRE DIFERENTES CLASES DE CARRETERAS ESTADOS UNIDOS

Clase de Camion

PORCENTAJE DE CAMIONES

SISTEMAS RURALES SISTEMAS URBANOS

Inter.

Estatal

Otras

Princ.

Meno

rArte.

Colectoras Rango Inter.

Estatal

Otras

Princ.

Meno

rArte.

Colectoras Rango

May. Men. May. Men.

Unidades Simples deCamiones2 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 8-11 12 12 15 9 11 9-15

3 ejes o mas 2 3 4 4 2 2-4 2 4 3 2


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Capacidad de la Carretera

Es necesario considerar el nmero de carriles necesarios para satisfacer los volmenesde trfico inicial y durante el Perodo de Diseo.

Crecimiento del TrficoEl pavimento debe ser diseado para servir adecuadamente la demanda del trficodurante un perodo de aos. El crecimiento del trfico (positivo o negativo) debe portanto ser anticipado cuando se determinen los requerimientos estructurales de

pavimento. Los registros histricos de trfico en vialidades similares a aquella bajoestudio, as como los programas de planeamiento comunal o regional, pueden servircomo base para la estimacin del crecimiento del trfico. El crecimiento globalaparentemente no difiere grandemente en zonas urbanas o rurales; sin embargo, debidoa que las tasas de crecimiento promedio estn basadas en el total de kilmetro viajados

por los vehculos, es aconsejable, en lo posible, determinar separadamente las tasas decrecimiento para camiones y para vehculos de pasajeros.

El crecimiento normal compuesto en los Estados Unidos vara entre 3 y 5% por ao,sin embargo, carreteras nuevas o nuevos desarrollos pueden generar incrementos demayor magnitud. En Estados Unidos se han sugerido tasas de crecimiento entre 4 y9% para carreteras rurales y de 8 a ms del 10% para algunas autopistas interestatales.Al aplicar los factores de crecimiento hay que evitar exceder la capacidad de losvehculos sobre la va, ya que esto acarreara un diseo innecesariamente conservador.

El crecimiento puede tomarse en cuenta en el diseo empleando los Factores deCrecimiento mostrados en la Tabla IV-3. Estos factores, multiplicados por el volumende trfico estimado del primer ao (EAL), proporcionan el nmero total derepeticiones de carga esperadas durante el Perodo de Diseo.


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4.3 ESTIMACIN DEL EALEl anlisis de trfico recomendado permite determinar el nmero de aplicaciones decargas equivalente a un eje simple de 18,000 lb (80 kN) (EAL), a ser usado en aldeterminacin de los espesores del pavimento. La siguiente terminologa es utilizada:Factor comn. Es el nmero de aplicaciones equivalentes a una carga por eje simple

de 80 kN (18,000 lb), en una pasada de un vehculo dado.Factor de Equivalencia de Carga. Es el nmero de aplicaciones equivalentes a unacarga por eje simple de 80 kN (18,000 lb) en una pasada de un eje dado.

Nmero de vehculos. Es el nmero total de vehculos considerados.

El EAL se calcula multiplicando, el nmero de vehculos en cada clase de peso, por elFactor Camin apropiado y sumando los productos:

Los Factores Camin se determinan de los datos de distribucin de los grupos de cargade los ejes usando los Factores de Equivalencia de Carga (Tabla IV-4). Un factor

Camin se calcula multiplicando el nmero de ejes de cada rango de peso, por elFactor de Equivalencia de Carga apropiado, dividiendo la suma de los productos por elnmero total de vehculos involucrados.

Los Factores de Equivalencia de Carga, pueden obtenerse de la Tabla IV-4. La FiguraIV-1(a) presenta un ejemplo de calculo de EAL para varios tipos de cargas por eje y laFigura IV-1(b) ilustra el calculo del factor camin para un camin simple, empleandolos factores de equivalencia de carga de la Tabla IV-4. El procedimiento para calcularlos Factores Camin se muestra en una Figura IV-2.Los Factores Camin pueden calcularse para camiones individuales de cualquier tipo,o para combinaciones de diferentes tipos de camiones (es decir, unidades simples dedos ejes, unidades simples de 3 ejes, unidades de tractor y trailer de 5 ejes).

La Tabla IV-5 presentan Factores Camin Tpicos para una variedad de clasificacionesde camiones y carreteras en los Estados Unidos de Norteamrica. Estos FactoresCamin fueron calculados de los datos recolectados individualmente por diferentesestados y recopilaos por la FHWA, a partir de estudios realizados en ms de 600localidades en los Estados Unidos durante 1985. Es necesario enfatizar que estos datos

son promedios de un estudio y que deber usarse la informacin detallada de losconteos de trfico locales, cuando estn disponibles.

Las caractersticas de la flota actual de vehculos esta cambiando gradualmente amedida que los vehculos antiguos son reemplazados por otros de tecnologas msmodernas. Los neumticos de faja estn siendo reemplazados por los neumticosradiales, lo que a su vez cambia la presin de contacto aplicadas al pavimento. Lossistemas de suspensin estn mejorando, el nmero de suspensiones basadas en bolsasde aire est aumentando y los antiguos sistemas basados en hojas de muelle, estndisminuyendo en nmero. Todos estos cambios en la industria automotor ha generadomuchos esfuerzos de investigacin para evaluar el impacto global de estos cambios en

la vida de los pavimentos, creando la posibilidad de establecer nuevos factores decarga equivalente en un futuro.

= )CaminFactor*ClasecadadeVehculosdeNmero(EAL

VehiculosdeNmero

)aargCdeiaEquivalencdeFactor*EjesdeNmero(omedioPrCaminFactor

=


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El mayor Factor Camin promedio mostrado en la Tabla IV-5 es de 2.21, pero encaminos sujetos a elevados volmenes de camiones extremadamente cargados se hanreportado mayores factores Camin. Bajo ciertas circunstancias, tales como caminosde acceso a zonas de operaciones comerciales pesadas, zonas de operaciones mineraso zonas de extraccin maderera, los Factores Camin para camiones cargados pueden

exceden el valor de 5.0. Datos limitados indican que en algunos casos un flujo decamiones con tractor y semi-trailer de 5 ejes, extremadamente cargados, puedenconsistir de dos tercios en exceso a 329 kN (74,000 lb) de peso bruto. Se pueden usarcon fines de diseo, varias combinaciones de trfico normal mezclado, ms cierto

porcentaje de esos vehculos extremadamente cargados, para determinar FactoresCamin promedio mayores de 2.0.


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4.4 DETERMINACIN DEL EAL DE DISEOLos siguientes pasos indican el procedimiento a seguir para determinar el EAL dediseo:(1) Determine el nmero promedio de cada tipo de vehculo anticipado en el Carril

de Diseo Durante el primero ao de servicio.

(2) Determine, de los datos de pesos por eje, o seleccione la Tabla IV-5, un FactorCamin para cada tipo de vehculo identificado en el paso (1).(3) Seleccione, de la Tabla IV-3, un Factor de Crecimiento para todos los

vehculos, o factores de Crecimiento separados para cada tipo de vehculo,segn sea apropiado en el perodo de diseo.

(4) Multiplique el nmero de vehculos de cada tipo de vehculo por el FactorCamin y el Factor (o Factores) de Crecimiento determinados en los pasos (2)y (3).

(5) Sume los valores obtenidos para obtener el EAL de Diseo.

La Figura IV-3 muestra un ejemplo de determinacin de EAL de Diseo para una

carretera rural de 4 carriles siguiendo el procedimiento ya indicado.Otro factor que debera tenerse en consideracin para la determinacin del EAL es elefecto perjudicial de las presiones de contacto elevadas. Si las medidas actuales de la

presin de inflado de los neumticos indican valores significativamente por encima delvalor de la condicin de carga estndar (70 psi), entonces los factores de ajuste de laFigura IV-4 deberan de emplearse para modificar el trfico de diseo debido a esteincremento adicional de los esfuerzos. Este ajuste se hace multiplicando el EAL inicialde diseo, por el Factor de Ajuste del AEL (de la lnea apropiada de espesores deconcreto asfltico) para cada tipo de vehculo individual o para la condicin de camin

promedio. Normalmente la presin de contacto de los neumticos es igual al 90% de lapresin de inflado.

FIGURA IV-3 EJEMPLO DE HOJA DE TRABAJO PARA EL ANLISIS DE TRAFICO


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4.5 BERMAS Y ZONAS DE PARQUEOLas carreteras y calles que transportan grandes volmenes de trfico de automviles,con un bajo nmero de camiones, requieren una atencin especial, colocndoles

bermas. A continuacin se presentan las guas para determinar el EAL de Diseo paraesas vas.

Calles Residenciales y Zonas de Parqueo

La mayor parte de esas vas cuentan con relativamente altos volmenes (casi un100%) de trfico de automviles y relativamente pocos camiones. Un diseo de

pavimentos basados en los factores de Equivalencia de Carga para ejes ligeros dadosen la Tabla IV-4, puede resultar en un pavimento que es muy dbil para soportartrfico pesado ocasional como limpiadores de nieve, camiones de mantenimiento,concreteras, omnibuses, etc. Por consiguiente se recomienda tratar de hacer unestimado realita del trfico futuro de camiones en calles residenciales yestacionamientos. En caso contrario, deben usarse las recomendaciones de espesoresmnimos dadas en el Captulo VI-PROCEDIMIENTO PARA EL DISEO

ESTRUCTURAL.

Bermas

Las bermas asflticas se construyen para aumentar la seguridad y acomodar a losvehculos durante las paradas de emergencia. Las bermas deben permanecer libre deltrfico normal de vehculos en movimiento y a menudo deben servir como carrilestemporales de conduccin durante las actividades de construccin o mantenimiento. Aveces, las bermas se emplean como carriles de trfico lento. Por esas razones, ycuando sea posible estimar el trfico futuro que las usar, se recomienda que las

bermas se diseen usando los principios y procedimientos de diseo adoptados en estemanual para los carriles principales de circulacin. Como una proteccin mnimacontra los efectos dainos de los vehculos pesados ocasionales, se recomienda que elEAL, de Diseo para las bermas sea al menos 2% del EAL de Diseo para el Carril deDiseo.

Figura IV-4 Factor de Ajuste del EAL por las Presiones de la llantas.


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CAPITULO VEVALUACION DE MATERIALES

5.01 GENERAL

Para un trafico dado, el diseo de un pavimento implica tres pasos:

Seleccin de los materiales a ser empleados en la construccin.Requerimientos de espesores para cada tipo de material a ser usado.requerimientos constructivos incluyendo factores tales como el diseo de mezclas y lacompactacin.

Un elemento clave en cada uno de los pasos mencionados es la evaluacin de losmateriales que conformaran las diferentes capas del pavimento: concreto asfaltico,mezclas de asfalto emulsificado, agregados para bases y subbases y materiales desubrasante.

En el capitulo III se describieron brevemente los principios de diseo empleados en eldesarrollo de este manual. Se menciono que los materiales de la seccin estructural yde la subrasante, estan carqacterizados por las constantes elasticas apropiadas. Elinstituto del asfalto ha investigado para la preparacin de este manual, las propiedades

posibles de los materiales a emplearse en la estructura del pavimento, es decir,concrero asfaltico, mezclas de asfalto emulsificado y agregados para base y sbase.Las cartas de diseo del Apndice, fueron preparadas utilizando los valores apropiadosde las constantes elasticas; asi que no sera necesario que el usuario la determine.

La propiedad determinante de la subrasante es el Modulo de Resilencia (Mr). Elprocedimiento recomendadopara determinar Mr se describe en el Manual de Suelos(MS-01) del Instituto del Asfalto. Se reconoce sin embargo, que numerosas agenciasno disponen del equipo necesario para efectuar el ensayo de mu=odulo de Resilencia,

por eso, se han establecido factores apropiados para establecer Mr a partir de losensayos de CBR y del valor-R. Sin embargo, los resultados son aproximados y de ser

posible, se recomienda la adquisicin del equipo necesario para efectuar el ensayo deModulo de Resilencia.

Se advierte a las agencias interesadas en medir el valor de Mr de los suelos de lasubrasante, que este valor depende de la magnitud del esfuerzo bajo la carga de diseo.

Los espesores mostrados en las graficas de diseo de Apndice, dependen a su vez delos valores de Mr de los suelos de subrasante. En tal sentido, debe ponerse especialcuidado en que la presion de confinamiento y el esfuerzo desviador usados durante elensayo, esten lo mas cercanos posibles a las condiciones de esfuerzos anticipadas en elcampo. El metodo de ensayo recomienda una presion de confinamiento y un esfuerzodesviador que son razonables para la mayoria de ensayos.

A. Suelos de Subrasante5.02 DEFINICION

La subrasante se define como el suelo preparado y compactado para soportar la

estructura del pavimento. Es la cimentacin de la estructura del pavimento. El suelo omaterial de subrasnte es llamado tambien suelo de cimentacin.


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5.03 SUBRASANTE MEJORADA

Una subrasnte mejorada es cualquier capa o capas de material mejorado entre el suelonatural y la estructura de pavimento. Puede consistir de un material tratado en sitio o

de un material importado.

5.04 METODOS DE EVALUACIN

Las cartas de diseo de este manual requieren de un Moduklo de Resilencia de lasubrasante que puede determinarse a traves de ensayos en laboratorio, de acuerdo conlos procedimientos descritos en el Manual de Suelos (MS 10) del Instituto del Asfalto.

Para facilitar el uso de las cartas de diseo con otros ensayos ampliamente usados, sehan establecido correlaciones del Mr con el CBR y con los valores-R. Estos ensayosestan detallados en el Manual de Suelos (MS 10) del Instituto del Asfalto y en los

siguientes metodos de ensayo ASTM/AASHTO:

CBR de Suelos Compactados ASTM D 1883 ( ASSHTO T 193)Valor de Resilencia-R ASTM D 2844 (ASSHTO Metodo T 190).

El modulo de Resilencia puede estimarse a partir del valor del CBR de acuerdo a lasiguiente relacion:

Mr (Mpa) = 10.3*CBRMr (psi) = 1500*CBR

El Modulo de Resilencia puede tambien estimarse a partir del valor R usando larelacin:Es aplicable para suelos del tipo CL, CH, ML, SC, SM y SP segn el sistema SUCS, oA-7, A-6, A-5,A-4 y A-2 segn el sistema ASSHTO.o aquello materiales que seestima tendran un Mr de 30 000 psi (207 Mpa) o menor. Estas correlaciones no sonaplicables a materiales de base o sbase granulares no tratadas. Se requiere conducirensayos de laboratorio directos para obtener valores de Mr de la subrasante.

5.05 MUESTREO Y ENSAYOSUn plan de muestreo y ensayos debe ser preparado como un paso preliminar en el

proceso de diseo. Las guias generales para la seleccin de las zonas de muestreo a lolargo de un proyecto se describen en el apndice B del Manual de Suelos (MS 10) delInstituto del Asfalto. Dicho manual tambien proporciona guies para el desarrollo de

perfiles de suelos y para la clasificacion de los suelos de subrasante.

La Tabla V-I ofrece guias para la preparacin de muestras y ensayos de duelos desubrasante.


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Tabla V.I ENSAYOS SOBRE LOS SUELOS DE SUBRASANTE Y TAMAOS DELAS MUESTRAS.


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5.06 SELECCIN DEL MODULO DE RESILENCIA DE DISEO DE LASUBRASANTE.Los valores de ensayos individuales de los suelos de subrasnte ( de 6 a 8 ensayos), sonutilizados para determinar el modulo de Resilencia de Diseo de la Subrasante (Mr).Para cda grupo de valores, Mr debe ser seleccuionado en funcion del trafico; cuanto

mayor es el trafico menor es el valor de diseo de Mr. Esto se hace para asegurar undiseo mas conservador en una via con mayores volmenes de trafico.

El Modulo de Resilencia de Diseo de la subrasante, se define como el valor delModulo de Resilencia que es menor que el 60%, el 75% o el 87.5% del total de losvalores analizados en la seccion. Estos porcentajes se conocen como ValoresPercentiles y estan relacionados con el trafico como se indica en la Tabla V-2.

Tabla V-2 Limites de diseo para subrasantes.

Nivel del Trafico(EAL)

Percentil de diseo(%)

104 o menos 60Entre 104 y 106 75

106 o mas 87.5

El procedimiento grafico para determinar el Modulo de Resilencia de la Subrasante deDiseo Mr, es como sigue:

Selecciones el Trafico de Diseo EAL de acuerdo al procedimiento descrito en elcapitulo IV.Ensaye de 6 a 8 muestras de subrasante de acuerdo a las secciones 5.04 y 5.05.Convierta los CBR o valores-R a valores de Mr segn se indico.Disponga los valores de Mr en secuencia numrica descendente.Para cada valor diferente de Mr, empezando con el menor valor de Mr, compute elnumero de valores que son iguales o mayores que aquel. Compute luego el porcentajede cada uno de los valore scon respecto al total de valores analizados.Plotee en un grafico los resultados obtenidos, en el eje de abcisas los valores de Mr yen el eje de coordenadas los Porcentajes de Valores mayores o Iguales.Trace una curva suave, que mejor se adpte a los puntos ploteados en la graficas, (Nota:

si los resultados estan bien distribuidos esta curva debe tener la forma de una Sdonde el 50% percentil deberia de estar cerca del valor promedio de datos analizados.Lea de la curva el valor de resistencia de la subrasante para el valor percnetilapropiado. Este ees el valor de Modulo de Resilencia de la Subrasante de Diseo Mr.

Ejemplo:

Determine el Modulo de Resilencia de la Subrasante de Diseo para las siguientescondiciones:

Trafico de Diseo EAL = 104 , 105 y 106.

Los ,resultados de 7 ensayos produjeron los siguientes valores de modulo deresilencia: 6500; 8500; 9800; 9900; 11 600; 15 500.


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Los valores percentiles de Mr se calculan como se indica a continuacin:

Mr(psi)

Numero de Valores Mayoreso Iguales a Mri

Porcentaje de ValoresMayores o Iguales

15.500 1 (1/7) 100 = 1411.600 2 (2/7) 100 = 299.9009.900 4 (4/7) 100 = 579.800 5 (5/7) 100 = 718.500 6 (6/7) 100 = 866.500 7 (7/7) 100 = 100

Dibjense los valores de Mr y % obtenidos, como se indico anteriormente.

Los valores del Modulo de Resilencia de la Subrasante de Diseo, Mr, para los tres

niveles de trafico dado, se obtienen de la curva y son:

EAL PERCENTIL (%) Mr (psi)104 60 10 000105 75 9 300106 87.5 8 200


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5.07 REQUERIMIENTOS DE COMPACTACION DE LA SUBRASANTE

Los ensayos de compactacion deben ser hechos en el laboratorio para cada tipo desuelo a ser usado en la construccin, con el objeto de determinar la mxima densidad

practica que ser alcanzada en obra. Para los suelos de subrasante dichas densidades

compactadas de laboratorio deben ser determinadas empleando el metodo AASHTOT180. Los siguientes criterios de compactacion son recomendados para los suelos desubrasante o subrasantes mejoradas en la construccin de pavimentos asfalticos:

Subrasantes Cohesivas.

Un minimo del 95% de la densidad obtenida con ASTM Metodo 1557 (AASHTOT180) Metodo D para los 300 mm superiores y un minimo de 90% para todos losrellenos por debajo de la capa de 300 mm. El contenido de humedad para lacompactacion de suelos cohesivos debe seleccionarse de manera tal que produzca la

mayor resistencia remoldeada con las caractersticas de expansion. Generalmente, lossuelos cohesivos no expansivos deberan ser compactados uno o dos puntos

porcentuales sobre el lado seco del contenido de humedad optimo de laboratorio. Enalgunos casos puede ser necesario reducir los requerimientos del porcentaje decompactacion requerido, para prevenir excesos de expansin.

Suelos sin Cohesin

Un minimo de 100% de la densidad ASTM Metodo 1557 (AASHTO T180), MetodoD para los 300 mm superiores y un minimo de 95% para todos los rellenos por debajode la capa de 300 mm. SE clasifica como suelos sin cohesin a las arenas limpias ygravas que tienen un Indice de Plasticidad por debajo del 6% y que no se pegancuando estan secos. Estos suelos se pueden densificar con cargas vibratorias.

Concreto Asfaltico de Superficie y Mezclas de Base

5.08 REQUERIMIENTOS DE MATERIALES PARA CONCRETO ASFALTICO

Las propiedades del concreto asfaltico usadas en este manual estan basadas en

exhaustivos de la relacion Modulo Dinamico Temperatura para las mezclas deconcreto asfaltico de gradacin densaq. En general, no es neceasario realizar ensayossobre el concreto asfaltico para poder usar las cartas de diseo, siempre y cuando sesatisfagan los siguientes requerimientos:

1. La granulometria de los agregados debe cumplir con los requerimientos paraconcreto asfaltico del Model Construction Specification for Asphalt Concreteand other Plant Mix types (SS 1) del instituto del asfalto, cuando sonensayados de acuerdo a los procedimientos detallados en el Mix DesignMethods for Asphalt Concrete and other Hot- Mix types (MS - 2), del instituto

del asfalto.


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2. La mezcla del cemento asfaltico y agregados debe ser diseada para satisfacerlos criterios sugeridos en el manual SS-1, y:

3. El concreto asfaltico debe compactarse a la densidad indicada en la seccion5.09.

Las cartas de diseo estas referida a 2 capas de concreto asfltico; capa de superficiey capa de base. Es necesario que ambas capas satisfagan los 3 requerimientos yamencionados. El agregado en la capa de base puede consistir de piedra trituada o sintriturar o una combinacin de ambas; sin embargo, el agregado grueso en la capa desuperficie debe poseer un mnimo de 50% de agregados triturados.

5.09 CRITERIOS DE COMPACTACION DEL CONCRETO ASFALTICO

A fin de establecer una densidad de referencia ms realista, las muestras de mezclaproducida en planta, deben ser compactadas a pie de la obra o en el laboratorio. El

Instituto de Asfalto recomienda el siguiente procedimiento :

Divida la mezcla producida en lotes, con cada uno de ellos igual a la mezcla producidadurante un da, peor que no exceda de 3,000 toneladas.

Determinar la densidad de referencia para cada lote, midiendo la densidadpromedio en especimenes preparados en el laboratorio representativos de sub-muestrastomadas al azar, de los camiones que transportan la mezcla al sitio de trabajo.

La densidad del pavimiento compactado deber ser determinada a partir de ensayoscon densmetro nuclear o de testigos diamantinos. Esto debe ser hecho en las seccionesdel pavimento construidas con las mismas mezclas de los camiones a partir de lascuales se obtuvieron las muestras para la densidad de referencia. Se recomiendadeterminar 5 valores de densidad en el campo para cada lote de base y capasuperficial. El promedio de esas cinco determinaciones de la densidad deber ser:Igual maque que el 96% de la densidad promedio de los especimenes preparados en ellaboratorio, sin que ningn valor individual sea menor que el 94%, oIgual o mayor que el 92% de la mxima gravedad especfica terica, sin que ningnvalor individual sea menor que el 90%

Para la determinacin de la densidad referencial y la densidad relativa, referirse a la

especificacin PM 1 Aceptance Requirements del Model ConstructionSpecifications for asphalt Concrete and Other Plant Mix Types (SS-1) del Institutodel Asfalto.

C. Mezclas de Base Asfltica Emulsificada

5.10 REQUERIMIENTOS DE MATERIALES PARA MEZCLAS CON ASFALTOEMULSIFICADO

Las mezclas con asfalto emulsificado incluidas en este manual estncaracterizadas por 3 tipos:

Tipo I Mezclas producidas con agregados procesados de granulometra densa.


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Tipo II Mezclas producidas con agregados semiprocesadosTipo III Mezclas producidas con arenas o arenas limosas.

Los agregados y emulsiones asflticas usados en esos tres tipos de mezcla,deben satisfacer los requerimientos especificados en el captulo VII del documento A

Basic Asphalt Emulsion Manual (MS 19) del Instituto de Asfalto. El diseo de lasmezclas de asfalto emulsificado debera de realizarse empleando los procedimientos ycriterios presentados en el MS 19 . Se utilizaron las proipiedades tpicas demateriales de esos tres tipos de mezclas para desarrollar las curvas de espesores dediseo del presente manual.

Se requiere que la mezcla se haga en planta para producir mezclas de asfaltoemulsificado de alta calidad, de gradacin densa Tipo I, a fin de tener los controlesnecesarios para lograr un mezclado uniforme del agregado, el asfalto emulsificado yen algunos casos, agua, durante el proceso de mezclado. Se pueden usar el mezcladoen planta o en el camino, para producir mezclas de asfalto emulsificado de los Tipos

II, o III.

5.11 REQUERIMIENTOS DE COMPACTACION PARA MEZCLASASFLTICAS EMULSIFICADAS

No existe un procedimiento estandar para determinar la densidad decampo de y mezclas asflticas emulsificafdas .Mientras no se adopte un procedimientoestandar , el Instituto del Asfalto recomienda lo siguiente :Divida la produccin de la mezcla con asfalto emulsificado en lotes , con cada loteigual a la mezcla producida durante un dia . Determine la densidad patron o dereferencia para cada lote , promediando la densidad de 6 muestras preparadas en ellaboratorio , con dos sub muestras tomadas al azar de los camiones que transportanla mezcla al sitio de trabajo .Las recomendaciones para los procedimientos de compactacion de la mezcla dellaboratorio estan dadas en el manual MS-19 del Instituto del Asfalto .La densidad dereferencia debera ser reportada como densidad seca .Determine la densidad compactada en el campo en 5 puntos localizados al azar paracada lote de mezcla compactada .La densidad del material recien compactado puededeterminarse por medio de un aparato nuclear debidamente calibrado u otro

procedimiento .Las determinaciones de la densidad despus de un periodo de curado , puedendeterminarse de muestras obtenidas del material compactado , utilizando una

Tcnica apropiada para la extraccin de testigos .Todos los valores de densidadcompactada deben compartirse en valores de densidad seca .Informacin adicional sobre la compactacion de mezclas asflticas emulsificadas

puede obtenerse del documento A Basic Asphalt Emulsion Manual(MS 19) del Instituto del Asfalto .

5.12 REQUERLMIENTOS DE MATERIALES PARA BASE Y SBBASENO TRATADOS

En los casos en el que el diseo incorpore bases y subbases de agregados notratados ,es recomendable que estan satisfagan los requerimientos de laEspecificacin ASTM D 2940 Graded Aggregate Material for Bases or Subbases

For Highways and Airports , excepto cuando sea apropiado emplear losrequerimientos dados en la Tabla V-3.


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TABLA V-3 REQUERIMIENTOS DE LA CALIDAD PARA BASEY SBASES DE AGREGADOS NO TRATADOS

5.13 REQUERIMIENTOS DE COMPACTACION PARA BASES Y SUBBASESDE AGREGADOS NO TRATADOS

Las bases y subba36se de agregados no tratados deben compactarseA un contenido de humedad optimo , con una tolerancia del 1.5%, a fin de alcanzarun minimo del 100% de la densidad mxima de laboratorio determinada usando elmetodo ASTM D 1557, Metodo D ( AASHTO T 180 metodo D ) .36.La carga de compactacion y la presion de contacto deben ser tan altas que elMaterial que esta siendo compactado las pueda soportar sin causar desplazamientos

de las capas de sbase o base o daos en la subrasante . Cuanto mas fuerte sea la capacolocada , puede aumentarse la carga y la presion para obtener densidad decompactacion final .Debera hacerse un minimo de 3 densidades de campo por cada3,000 toneladas de material.


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CAPITULO VI

PROCEDIMIENTO DE DISEO ESTRUCTURAL

6.01 INTRODUCCION

En este capitulo se presentan los procedimientos para la determinacin de los espesorde estructuras de pavimento con superficies de concreto asfltico ,deAsfalto emulsificado (con tratamiento superficial) ,bases de concreto asfltico, basescon asfalto emulsificado y bases o sub-bases de agregados no tratados.Como se explico en el capitulo lll - Principios de Diseo ,los espesores resultantesSatisfacen dos criterios diferentes de deformacin de tensin horizontal en el fondo dela capa asfltica ms profunda.Los espesores de diseo presentados en las Cartas de Diseo A-1 a A-36 delApndice, representan los mayores espesores asociados con ambos criterios. El

programa de cmputo HWY del Instituto de Asfalto, provee la solucin computarizadaal procedimiento de diseo de espesores presentados en este manual.

Las cartas de diseo incluyen niveles de trfico desde EAL = 5* 103 hasta EALsuperior de la subrasante y la deformacin de tensin horizontal en el fondo de lacapa asfltica ms profunda.Los espesores de diseo presentados en las Cartas de Diseo A-1 a A-36 delApndice , representan mayores espesores asociados con ambos criterios. El programade cmputo HWY del Instituto de Asfalto, provee la solucin computarizada al

procedimiento de diseo de espesores presentados en este manual.

Las cartas de diseo incluyen niveles de trfico desde EAL = 5* 103. Los diseos depavimentos con trficos mayores a los mostrados en las cartas de diseo constituyencasos especiales y sus diseos debern ser efectuados (o verificados), con el programade cmputo DAMA. Los diseos con EAL mayores de 3* 106, deben considerarsecomo firmes candidatos para futuras sobrecapas o para la construccin por etapas.

6.02 PROCEDIMIENTO DE DISEO

Los pasos involucrados en el procedimiento de diseo estn esquemticamenteilustrados en el Diagrama de Flujo de la Figura VI-1, Estos pasos son:Seleccione o determine los datos de entrada:Valor del trfico EAL

Mdulo de Resistencia de las Subrasante, MTipos de base y de superficieDetermine los espesores de diseo para las condiciones especficas de los datos deentrada.Prepare el diseo de la construccin por etapas, de ser apropiadoEfecte un anlisis econmico de las diferentes alternativas de diseoSeleccione el diseo finalLos pasos 1 a 3 determinan automticamente el programa de cmputo HWY, en tantoque la evaluacin econmica (paso 4) puede ser desarrollado empleando el programade computo LCCOST. Ambos programas estn disponibles en el Instituto del Asfalto.


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6.03 DATOS DE ENTRADA PARA EL DISEO:TRAFICO, SUBRASANTE Y MATERIALES

Los datos de ingreso comunes a los procedimientos de diseo para los tres tipos depavimento son:

Determinacin del trfico EAL expresado como el nmero total de aplicaciones decarga por eje equivalente a 80 KN (18,000) esperadas durante el periodo de diseo Vercaptulo IV ANLISIS DEL TRAFICO , para la determinacin de EAL.Mdulo de Resitencia de la Subrasante, M Ver captulo V Evaluacin de Materiales.Tipos de bases asflticas a considerar, concreto asfltico, mezclas, con asfaltoemulsificado, Tipos I, II o III, o base o sbase no tratadas.- Ver Capitulo V Evalucinde Materiales.

Las consideraciones involucradas en la seleccin de un tipo particular de base sediscuten en el Captul II Consideraciones de Diseo.

6.04 FACTORES AMBIENTALESTal como se explic en el Captulo III, las cartas de diseo presentadas en este manualestn basadas en tres tipos de condiciones ambientales tpicos en la mayor parte de

Norteamrica. El programa DAMA, puede ser usado para el diseo de pavimentosbajo condiciones diferentes.

En las zonas donde existan suelos altamente susceptibles al fenmeno de heladas ydonde se encuentren severas condiciones de temperatura bajas, es necesario remover yreemplazar tales sueles o tomar ciertas precauciones antes de inicio de la construccindel pavimento. En climas extremadamente clidos , las mezclas asflticas deben serdiseadas para resistir el ahuellamiento y mantener una adecuada rigidez a altastemperaturas.

Debido a que las mezclas asflticas son susceptibles a la temperatura, es aconsejableutilizar diferentes grados de asfaltos de acuerdo a las condiciones de temperatura

prevalencientes. La tabla VI- I recomienda grado de asfalto para diferentescondiciones de temparatura.

TABLA VI.1 CRITERIOS DE SELECCIN DE GRADO DE ASFALTO

CONDICION DE TEMPERATURA GRADO DE ASFALTOFro temperatura promedio anual a7C

AC-5AR-2000Pen120/150

AC-10KAR-4000Pen 85/100

Fro temperatura promedio annualentre 7C y 24C

AC-10AR-

4000Pen

AC-20AR-8000Pen 60/70


37/45

85/100

Clido, temperatura promedio anual 24C

AC-20AR-

8000Pen60/70

AC-40AR-16000Pen 40/50

6.05 ESPESOR MINIMO DE CONCRETO ASFALTICO

Todas las cartas de diseo del presente manual fueron preparadas considerando capasde concreto asfltico de superficie y base que cumplen con todos requerimientos delItem 5.08, o mezclas de asfalto emulsificado que cumplan con los requerimientosestipulados en el Item 5.10

Cuando se use una capa de concreto asfltico sobre una base con asfalto emulsificadoTipo II o II, es posible obtener los espesores mnimos de concreto asflticorecomendados a partir de la tabla VI, 2. Se pueden hacer sustituciones con mezclasasflticas emulsificadas Tipo I, como se indica en la Tabla VI-2.

Cuando se use capa de base de mezcla asfltica emulsificada Tipo, se requiere untratamiento superficial.

TABLA VI-2 ESPESORES MINIMOS DE CONCRETO ASFALTICOSOBRE BASES CON ASFALTO EMULSIFICADO

TRAFICODEDISEO(EAL)

TIPO II Y IIIMILIMETROS PULGADAS

104105106107> 107

505075100130

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6.06 DETERMINACIN DE ESPESORES PARA PAVIMENTOS ASFALTICOSEN TODO SU ESPESOR (FULL- DEPTH)

La seleccin del espesor de un Pavimento Asfltico en todo su espesor, puedehacerse empleando las cartas de diseo A-1, A-7 o A-13 del Anexo 1, para el sistemade unidades internaciones o las cartas A-19, A-25 o A-31 para el sistema de unidadesamericanas. Hay que entrar a esas cartas con los valores apropiados del trfico EAL ylos valores de M, de diseo de la subrasante previamente seleccionados. Los espesoresde los Pavimentos Asflticos en todo su espesor puede leerse directamente con una

precisin de 25 mm o menos.


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6.07 DETERMINACIN DE ESPESORES PARA PAVIMENTOS CON BASEASFLTICA EMULSIFICADA

Las cartas de diseo A-2 a A-4, A-8 a A-10 y A-14 a A-16 para el sistema de

unidades internacionales o las grficas, pueden usarse para el diseo de pavimentoscon los tres tipos de capas de bases de asfalto emulsificado.

Las cartas de diseo estan basadas en periodos de curado asumidos en 6 meses.Periodos de curado de hasta 24 meses no tienen influencia significativa en losrequerimientos de los diseos de espesores. O de superficies de asfalto emulsificadocon un tratamiento superficial. Los espesores de concreto asfltico (o base asflticaemulsificada. Tipo I con tratamiento superficial ) a ser empleada sobre bases deasfalto emulsificado (sobre bases Tipos II y III), pueden obtenerse de la Tabla VI-2.

6.08 DETERMINACIN DE ESPESORES PARA PAVIMENTOS CON

CONCRETO ASFALTICO SORBE BASE DE AGREGADOS NO TRATADOS

Las cartas de diseo A-5, A-6, A-11, A-12, A-17, A-18, A-23, A-24, A-29, A-30, A-35 y A-36 fueron desarrolladas para disear pavimentos usando concreto asflticosobre bases de agregados no tratados. Se pueden usar bases y subbases con agregadosde calidad (Tabla V-3). Sin embargo, un espesor mnimo de 150 mm del materiall de

base de mejor calidad debera ser colocado sobre el material sbase de calidad inferior.El presente manual incluye cartas de diseo para agregados no tratados de 150 y 300mm de espesor (6 y 12)

Los espesores de superficie y de base de concreto asfltico requeridos sobre el espesorde base granular, se pueden leer directamente de las cartas. Los espesores mnimosrecomendados de concreto asfltico recomendado sobre bases de agregados notratados, estn relacionados con el trfico EAL segn se indica en la Tabla VI-3. Losespesores mnimos no deben extrapolarse a las regiones de trficos mayores en lascartas de diseo.

Algunas agencias emplean mayores espesores de base granular con el propsito deminimizar el potencial de daos por fenmeno de heladas en el pavimento. Si bienespesores mayores a 300 mm han sido empleados para tal propsito, los estudios deanlisis de pavimentos muestran que la adicin de estos espesores en poco, o nada,

benefician el comportamiento ante heladas y otro para deterioro estructural,debindose definir la estructura final la base del juicio del ingeniero o de laexperiencias adquiridas. La prctica de reducir los espesores de concreto asfltico

para incrementar el espesor de la base granular, es rechazada por el Instituto deAsfalto y por otros diseadores de pavimentos, debido a que se incrementa el potencialde otros problemas en el pavimento.


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6.09 DETERMINACIN DE ESPESORES PARA PAVIMENTOS CON MEZCLASDE ASFALTO EMULSIFICADO SOBRE BASES DE AGREGADOS NOTRATADOS

No se han preparado cartas para el diseo de espesores de pavimentos con mezclas deasfalto emulsificado a ser usadas en parte o totalmente sobre bases de agregados notratados. Hasta que se disponga de esas grficas se propone el siguiente mtodo:Disee un Pavimento de Concreto Asfltico en Todo su espesor (Espesor = TA-50mm). Disee un pavimento para las mismas condiciones de clima, trfico y subrasanteusando el tipo seleccionado de mezcla con emulsin asfltica (Espesor = TE). Asumauna capa de superficie de 50 mm (2 pulg) y calcule el espesor de base como (TE=-50). Disee un pavimento para las mismas condiciones de clima, trafico y subrasanteusando concreto asfltico(AC) = Tu). Seleccione la porcin del espesor de concretoasfltico obtenido en el paso (3), que ser reemplazada por la mezcla con emulsinasfltica (TU= ACmin) Nota : mantenga el mnimo espesor de concreto asflticoobtenido de la tabla VI-2Multiplique este espesor (TU-ACmin) por el cociente del paso (2) al Paso (1), para

obtener el espesor de la base con asfalto emulsificado a utilizar (TEB)La siguiente ecuacin sumariza lo expuesto en los pasos 1 a 5:

TE= (TU AC)*

( ))50(

50

A

E

T

T

Donde:TEU= Espesor de la base con asfalto emulsificado (paso 5)TU= Espesor de concreto asfltico empleando el diseo con base de agregados notratados (paso 3)ACmin= Espesor mnimo de concreto asfltico (paso 4)TE-50= Espesor de base con emulsin asfltica empleando el diseo de base con

asfalto emulsificado (paso 2)TA-50 = Espesor de la base de concreto asfltico empleando el diseo de Pavimento


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Nota: Los espesores estn expresado en milmetrosCAPITULO VII

CONSTRUCCIN PLANIFICADA POR ETAPAS

7.01 CONSTRUCCIN PLANIFICADA POR ETAPAS

La construccin planificada por etapas es la construccin de caminos y callesaplicando capas sucesivas de concreto asfltico de acuerdo a un diseo y a un

programa de tiempo preestablecido.No debe confundirse la construccin por etapas con mantenimiento peridico o larehabilitacin de pavimentos existentes. El procedimiento, tal cual se aplica en estemanual, presupone que la segunda etapa ser construida antes que la primera etapa demuestras daos considerables. El procedimiento ya ha sido aplicado en la evaluacinde pavimentos para el diseo de capas de refuerzo, pero no es usado con ese propsitoen este manual.

7.02 VENTAJAS DE LA CONSTRUCCIN POR ETAPAS

Existen varias circunstancias en que la construccin por etapas es ventajosa :Cuando no existen fondos suficientes para construir de diseo total (digamos para 20aos), el pavimento puede ser diseado parea construirse en 2 etapas, con la primeraetapa diseada para un perodo ms corto. Es importante sin embargo que se haganoportunamente planes para la disponibilidad de fondos para la segunda etapa.

Cuando las dificultades en la estimacin del trfico para perodos de 20 o 25 aos,especialmente para calles y caminos rurales de bajo volumen de trafico, hacen que laconstruccin en etapas sean particularmente atractiva. Un camino puede disearse paraun periodo de diseo menor (es decir para un trfico menor), realizndose los conteode trfico con el camino en servicio, mejorando de esta manera los estimados detrfico futuro.

La experiencia de la Carretera Experimental AASHO, indica que los pavimentosreforzados, despus de someterse al trfico, brindaron un mejor comportamiento enservicio que los pavimentos nuevos con iguales diseos.

Las zonas dbiles que se desarrollan durante la primera etapa pueden ser reparadas,

disponindose de informacin actualizada del trfico. Pueden conseguirse ahorrosevaluando cuidadosamente la condicin actual del pavimento cerca del final previstopara la primera etapa, reduciendo el espesor del pavimento o extendiendo la vida delpavimento original.

7.03 METODO DE DISEO

El mtodo de diseo recomendado involucra tres pasos: (1) Diseo de la primeraetapa, (2) diseo preliminar de refuerzo para la segunda etapa, (3) diseo final delrefuerzo para la segunda etapa.

El mtodo de diseo de la primera etapa se basa en el concepto de Vida Remanente .Reporte de Investigacin RR-82-2, Captulo V, del Instituto del Asfalto). Bajo este


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concepto, la primera etapa se disea para un periodo de diseo menor que aquel queproducir la falta de fatiga. Algunos estudios han mostrado que un periodo de diseode la primera etapa equivalente a un 60% del periodo de diseo que representa aldiseo en una sola etapa , producir un espesor econmicamente aceptable para eldiseo de la primera etapa. Para emplear este concepto, el EAL para el periodo de

diseo de esta primera etapa debe de ajustarse para proveer la vida remanentenecesaria del 40% (100-60) al final del perido de la primera etapa.

El diseo preliminar de refuerzo para la segunda etapa es tambin seleccionado sobrela base del concepto de vida remanente. La idea de estimar, al momento de preparar eldiseo original, un espesor de refuerzo, que asegure que la estructura final del

pavimento pueda durar el periodo de diseo completo (suma de dos periodos de diseode la primera y segunda etapa). Esto es efectuado primeramente ajustando el trficoEAL2 estimado para el periodo de diseo de la segunda etapa, de tal modo que se

pueda usar la vida remanente que provee el diseo de la primera etapa. En esteprocedimiento la vida remanente es 100-60 = 40%

Trfico preliminar ajustado para el periodo de diseo de la segunda etapa

TRAFICO 2= = 100/40*EAL2 = 2.5*EAL2

El concepto de vida remanente en la construccin por etapas, est basado en lasuposicin de que la segunda etapa ser colocado antes que la primera etapa presenteserios sntomas de deterioro.El diseo preliminar de la segunda etapa se hace al momento de disear la primeraetapa y puede ser utilizado para anlisis econmicos que impliquen futurosdesembolsos. Sin embargo, debido a la naturaleza errtica del comportamiento de los

pavimentos, el pavimento puede actualmente encontrarse en una mejor o peorcondicin que al finalizar el perodo de diseo de la primera etapa. Por esta razn , el

procedimiento para desarrollar el diseo de la etapa final, puede ser algo diferente. Elprocedimiento indicado a continuacin es recomendado:Un ao antes del trmino del perodo de diseo de la primera etapa, efectuar uninventario de condicin del proyecto construido por etapas. Los procedimientos paraevaluar la condicin del pavimento son discutidos en el manual MS-17 Instituto delAsfalto, asphalt Overlays for Highway and Street Rehabilitation, Captulo II.Si el pavimento aparenta estar en excelente o buena condicin (por ejemplo, un PSI dems o menos 3.5 y el pavimento muestra pocos daos, con pocas o no visibles grietaso distorsiones), programar inventarios de condicin adicionales para el prximo ao.}

Cuando el pavimento aparenta llegar a una condicin de inicio de deterioro, pero semantiene en una buena condicin de acuerdo a los procedimientos indicados en elmanual NS-17, entonces se aplica el refuerzo preliminar como fue originalmentediseado o se disea una nueva sobrecapa usando cualquiera de los procedimientosindicados en el manual MS-17.


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CAPITULO VIII

ANLISIS ECONOMICO

8.01 INTRODUCCION

En este captulo se presenta un procedimiento para efectuar comparacioneseconmicas entre diseos alternativos de pavimentos. Se incorpora el concepto deValor Presente para evaluar los gatos futuros. El procedimiento ha sido adaptado del

procedimiento desarrollado por R.H. Baldock, Determination of the Annual Cost ofHighways, Highway Research Board Record 12, 1963.

Baldock considera un camino como una inversin de capital e incluye en su anlisismuchos factores que afectan el costo del camino durante un periodo extenso. Paraevitar la obsolescencia debido a los cambios tecnolgicos que afectan los sistemas de

transporte, se seleccion un periodo de anlisis de 40 aos. Se considera que lainversin total es amortizada durante este periodo, aunque el camino continuara

prestando servicio como parte del sistema original u otro de menor categora, porperodo de tiempo mayor. Este procedimiento sigue la prctica general usualmenteaplicada a las inversiones de capital.

Mas recientemente se ha propuesto que tambin deberan incluirse los costos de losusuarios, tanto directos como indirectos, causados por demoras asociadas a lasactividades de mantenimiento, recapado o reconstruccin. Estos factores adicionalesvienen a ser especialmente importantes cuando se consideran refuerzos oreconstrucciones futuros en autopistas urbanas.

El procedimiento presentado en este manual, es til para el anlisis econmico dealtlernativas de pavimentos, sobre la base de los costos de construccin inicial y de loscostos futuros de sobrecapas. Sin embargo, cualquier costo futuro cuantificable puedeincluirse fcilmente en el anlisis. Por ejemplo, cualquier costo futuro cuantificable

puede incluirse fcilmente en el anlisis. Por ejemplo, los costos en que incurren losusuarios debido a recapados futuros, pueden ser incluidos simplemente como unaactividad futura en la frmula que se presenta ms adelante.Todos los elementos para el anlisis de costos de pavimentos estan incorporados en el

programa de computadora Life Cicle Cost Anlisis (LCCOST), del Instituto del

Asfalto.8.02 FACTORES BSICOS PARA EL ANLISISLos factores bsicos requeridos para el anlisis econmico son:El costo de inversin inicial de la estructura del pavimentoEl costo de sobrecapas futuras, mantenimiento mayor, reconstruccin u otra actividadEl tiempo, en aos, desde la construccin inicial hasta la actividad mayorEl valor de rescate de la ltima actividad mayorLa tasa de intersLos factores del valor presenteEl periodo de anlisis


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Los costos de mantenimiento anual rutinario son despreciaddos, pero pueden serincluidos si desea.La frmula bsica para el anlisis es:

Valor Presente: A +E1*PWFn1* PWFn2 * PWFnk S* PWFnDonde :

A = costos de construccin inicialE1, E2.....Ek= costos de recapados futuros u otras actividades mayoresPWFn1, PWFn2......PWFn=

Factor valor presente par a un pago simple = ( ) ( )21

1

1,

1

1nn

rr ++

r= tasa de intersn= perido de anlisisn1, n2,....nk = El nmero de aos despus de la construccin cuando se ejecutan lostrabajos mayores.S = Valor de rescate

8.03 DISCUSIN DE LOS FACTORES BASICOSLa presente discusin puede servir de ayuda en la determinacin de los factoresrequerido para un anlisis econmico de las alternativas de diseo de pavimentos.

Periodo de AnlisisEl periodo de tiempo usado para el anlisis econmico debe ser suficiente duracin

para incluir al menos una actividad de rehabilitacin mayor para todas las alternativas.Ver discusin en el item 8.01

Costos de Construccin

Generalmente, todos los costos de inversin inicial del pavimento, incluyendo bermasy obras de drenaje, deben ser incluidos en el anlisis en alguna unidad de rea olongitud bsica; por ejemplo; por metro cuadrado de pavimento o por kilmetro decamino. Las recomendaciones para calcular los costos de pavimentos se discuten en la

publicacin IS 174 Calculating Pavement Costs del Instituto del Asfalto.Tasa de IntersEl inters est incluido en el anlisis debido a que el dinero tiene un valor definido derenta con el tiempo. El inters de las inversiones viales debe ser considerado, de modode permitir la evaluacin econmica de todos los costos del proyecto durante l el

periodo de anlisis l. Si el camino es construido con fondos provenientes deprestamos, los pagos con intereses son necesarios para la seguridad del prestamista. Si

por otro lado, los fondos provienen del propietario del proyecto, el inters esconsiderado en forma de un cargo fijo contra el proyecto para compensar la prdidade ganancias por tener congelado el dinero en el proyecto.

Valor PresenteEl concepto de Valor Presente es el de mayor uso en los anlisis econmicos. El valor

presente neto puede ser definido como la cantidad de dinero que tendra que haber sidoempleado al inicio de la construccin , para cubrir con intereses la cantidad de dinerorequerida para la construccin inicial as como para todas las actividades futuras.En forma abstracta el mismo concepto es empleado para definir los costos futurosincurridos por los usuarios como resultado de las demoras causadas por los refuerzosasfticos , por ejemplo. Los Factores del Valor Presente pueden ser calculados comose indic anteriormente o ser obtenidos de trabajos estandar de referencia.


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Valor de RescateEl valor de rescate es considerado en el anlisis, puesto que es muy probable que notodo el valor de los trabajos futuros de cada alternativa ser usado, dentro del perodo

de anlisis. Por ejemplo los esquemas de las alternativas de recapados futuros a serconsiderados, pueden incluir algunas sobrecapas delgada o sobrecapa gruesa. No seraprctico considerar que la vida de diseo de cada una de estas alternativas seanexactamente iguales al periodo de anlisis. El uso del valor de rescate ayuda en laconsideracin de este problema y es discutido en mayor detalle en el item 8.04.

8.04 VALOR DE RESCATEEl trmino S en la ecuacin del Valor Presente, representa el valor de rescate o valorterminal del ltimo refuerzo asfltico u otro trabajo mayor en el pavimento. Esteconcepto est basado en la suposicin de que la ltima actividad mayor, deberaextender la vida del pavimento ms all del Periodo de Anlisis . El valor de rescate

puede ser calculado como una lnea recta proporcional a la vida esperada de la ltimaactividad efectuada en el pavimento . En este caso:

kEX

YS *1

=

Donde:Y = Nmero de aos entre el ltimo refuerzo o activida y el final del periodo

de anlisisX = vida de servicio estimada del ltimo refuerzo o actividad, en aosEk= Costo del refuerzo futuro

Ejemplo:Una sobre capa que cuesta $ 50,000 es colocada 7 aos antes del trmino del

Perodo de Anlisis.- Se espera que la duracin de esta alternativa sea de 15 aos.Calcular el valor de rescate.

Y = 7 aosX = 15 aosEk= $ 50,000S = Valor Salvable = (1-7/15)* 50,000 = $ 26,500Tambin es posible calcular el valor de rescate en trminos de material remanente .

Por ejemplo; un pavimento a ser reconstruido puede tener un valor de rescate comomaterial para reciclado, ya sea en el mismo proyecto o en otro. En estos casos el valorS es calculado en forma diferente, es decir, dlares por tonelada en vez de un valor

basado en la proporcin de vida no usada.


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4785_diseno pavimentos instituto del asfalto

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