manual de diseño simplificado de pavimentos de bajo volumen edgar camacho g
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Manual de diseño simplificado de pavimentos de bajo volumen
Edgar Camacho G.
¿Por qué diseño simplificado?
• La simplificación mediante gráficos y hojas de cálculo permitirá, a ingenieros no especialistas, diseñar debidamente estructuras para rutas de bajo volumen.
• El diseño simplificado se basa en fijar algunas variables de diseño y así aprovechar las variables de mayor importancia.
• El manual es un reflejo de la información científica aplicable en la actualidad.
Objetivo general
Guiar a las municipalidades de Costa Rica en el proceso de diseño
estructural de pavimentos para rutas de bajo volumen vehicular
Motivación principal
• Las carreteras como herramienta para el desarrollo de los países, particularmente de los pueblos más pequeños.
Esquema general
1.Objetivo de la intervención
2.Evaluación de condiciones
3.Recopilación de información e insumos
4.Aplicación de la metodología simplificada
Esquema de diseño actualmente utilizado por las Administraciones en Costa Rica
AASHTO 1993
Esquema de diseño simplificado
Dos conceptos en
tres gráficos
Ejes equivalentes
Número
estructural
Capa de ruedo•Tratamiento superficial.•Mezcla asfáltica.Capas base•Granulares (base granular, subbase granular).•Capas estabilizadas.
Terreno•Capacidad de soporte del terreno.•Estabilización química.
Capa de ruedo• Tratamiento superficial.• Mezcla asfáltica.
Capas base• Granulares (base granular, subbase
granular).• Capas estabilizadas.
Terreno• Capacidad de soporte del terreno.• Estabilización química.
Ejes equivalente
s
Número estructural.
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
4,000
4,500
5,000
0 10 20 30 40 50 60 70
Aporte al SN
Espesor de la capa (cm)
Estimación del número estructural (SN)Mezcla Asfáltica (Nueva)
Base estabilizada con cemento 25kg/cm2
Base Granular (Buena) CBR 95-85(MR:204a199 Mpa)
Base Granular (Regular) CBR 85-75(MR:199a193 Mpa)
Base granular(Mala) CBR 75-65(MR:193a184 Mpa)
Base granular(Muy mala) CBR <65
Subbase (Buena) CBR 95-70(MR:139a128 Mpa)
Subbase (Regular) CBR 70-45(MR:128a119 Mpa)
Subbase (Mala) CBR 45-30(MR:119a102 Mpa)
Subbase (Muy Mala) CBR <30
0,000
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
7,000
10.000 100.000 1.000.000
Núm
ero estructural requerido (SN)
Ejes Equivalentes (8,2 ton)
Número estructural requerido sobre Subrasantes (Para varios niveles de confianza) CBR 1, 95%
CBR 1, 90%
CBR 1, 80%
CBR 2, 95%
CBR 2, 90%
CBR 2, 80%
CBR 3, 95%
CBR 3, 90%
CBR 3, 80%
CBR 5, 95%
CBR 5, 90%
CBR 5, 80%
CBR 7, 95%
CBR 7, 90%
CBR 7, 80%
CBR 11, 95%
CBR 11, 90%
CBR 11, 80%
CBR 15, 95%
CBR 15, 90%
CBR 15, 80%
CBR 20, 95%
CBR 20, 90%
CBR 20, 80%
Variable
6
0,000
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
7,000
10.000 100.000 1.000.000
Núm
ero estructural requerido (SN)
Ejes Equivalentes (8,2 ton)
Número estructural requerido sobre Subrasantes (Para varios niveles de confianza) CBR 1, 95%
CBR 1, 90%
CBR 1, 80%
CBR 2, 95%
CBR 2, 90%
CBR 2, 80%
CBR 3, 95%
CBR 3, 90%
CBR 3, 80%
CBR 5, 95%
CBR 5, 90%
CBR 5, 80%
CBR 7, 95%
CBR 7, 90%
CBR 7, 80%
CBR 11, 95%
CBR 11, 90%
CBR 11, 80%
CBR 15, 95%
CBR 15, 90%
CBR 15, 80%
CBR 20, 95%
CBR 20, 90%
CBR 20, 80%
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
4,000
4,500
5,000
0 10 20 30 40 50 60 70
Aporte al SN
Espesor de la capa (cm)
Estimación del número estructural (SN)Mezcla Asfáltica (Nueva)
Base estabilizada con cemento 25kg/cm2
Base Granular (Buena) CBR 95-85(MR:204a199 Mpa)
Base Granular (Regular) CBR 85-75(MR:199a193 Mpa)
Base granular(Mala) CBR 75-65(MR:193a184 Mpa)
Base granular(Muy mala) CBR <65
Subbase (Buena) CBR 95-70(MR:139a128 Mpa)
Subbase (Regular) CBR 70-45(MR:128a119 Mpa)
Subbase (Mala) CBR 45-30(MR:119a102 Mpa)
Subbase (Muy Mala) CBR <30
Módulos resilientes
¿Como aportar ese número estructural de
3?
¿Cuánto aportan los materiales existentes al
número estructural?
¿Cuál es el objetivo de la intervención que se
va a realizar?
¿Qué intervención vamos a diseñar?
Condición ObjetivoDeterioros
asociados
Intervención
característica
Buena Preservación Agrietamientos muy leves.
Sellos.
Sobrecapas no
estructurales.
Regular Rehabilitación Agrietamientos leves.
Irregularidades.
Sobrecapas
estructurales.
Deficiente Reconstrucción parcial Agrietamientos medios.
Baches abiertos.
Bases estabilizadas o
bases mejoradas y
sobrecapas.
Mala Reconstrucción total
Grandes deflexiones,
baches e irregularidades.
Agrietamientos intensos.
Sustitución total de las
estructuras.
SN sobre diferentes materiales
Se diseñan las capas de arriba hacia abajo
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
10.000 100.000 1.000.000
Núm
ero estructural requerido (SN)
Ejes Equivalentes (8,2 ton)
Número estructural requerido sobre una base estabilizada nueva (Para varios niveles de confianza)
BE 25kg/cm2, 95%
BE 25kg/cm2, 90%
BE 25kg/cm2, 80%
0,700
0,900
1,100
1,300
1,500
1,700
1,900
2,100
2,300
2,500
2,700
10.000 100.000 1.000.000
Núm
ero estructural requerido (SN)
Ejes Equivalentes (8,2 ton)
Número estructural requerido sobre Bases Granulares Nuevas(Para varios niveles de confianza)
MR:184 MPa, 95%
MR:184 MPa, 90%
MR:184 MPa, 80%
MR:193 MPa, 95%
MR:193 MPa, 90%
MR:193 MPa, 80%
MR:199 MPa, 95%
MR:199 MPa, 90%
MR:199 MPa, 80%
MR:204 MPa, 95%
MR:204 MPa, 90%
MR:204 MPa, 80%
0,800
1,300
1,800
2,300
2,800
3,300
10.000 100.000 1.000.000
Núm
ero estructural requerido (SN)
Ejes Equivalentes (8,2 ton)
Número estructural requerido sobre Subbases Granulares Nuevas(Para varios niveles de confianza)
MR:102 MPa, 95%
MR:102 MPa, 90%
MR:102 MPa, 80%
MR:119 MPa, 95%
MR:119 MPa, 90%
MR:119 MPa, 80%
MR:128 MPa, 95%
MR:128 MPa, 90%
MR:128 MPa, 80%
MR:139 MPa, 95%
MR:139 MPa, 90%
MR:139 MPa, 80%
0,000
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
7,000
10.000 100.000 1.000.000
Núm
ero estructural requerido (SN)
Ejes Equivalentes (8,2 ton)
Número estructural requerido sobre Subrasantes (Para varios niveles de confianza) CBR 1, 95%
CBR 1, 90%
CBR 1, 80%
CBR 2, 95%
CBR 2, 90%
CBR 2, 80%
CBR 3, 95%
CBR 3, 90%
CBR 3, 80%
CBR 5, 95%
CBR 5, 90%
CBR 5, 80%
CBR 7, 95%
CBR 7, 90%
CBR 7, 80%
CBR 11, 95%
CBR 11, 90%
CBR 11, 80%
CBR 15, 95%
CBR 15, 90%
CBR 15, 80%
CBR 20, 95%
CBR 20, 90%
CBR 20, 80%
0,700
0,900
1,100
1,300
1,500
1,700
1,900
2,100
2,300
2,500
2,700
10.000 100.000 1.000.000
Núm
ero estructural requerido (SN)
Ejes Equivalentes (8,2 ton)
Número estructural requerido sobre Bases Granulares Nuevas(Para varios niveles de confianza)
MR:184 MPa, 95%
MR:184 MPa, 90%
MR:184 MPa, 80%
MR:193 MPa, 95%
MR:193 MPa, 90%
MR:193 MPa, 80%
MR:199 MPa, 95%
MR:199 MPa, 90%
MR:199 MPa, 80%
MR:204 MPa, 95%
MR:204 MPa, 90%
MR:204 MPa, 80%
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
4,000
4,500
5,000
0 10 20 30 40 50 60 70
Aporte al SN
Espesor de la capa (cm)
Estimación del número estructural (SN)Mezcla Asfáltica (Nueva)
Base estabilizada con cemento 25kg/cm2
Base Granular (Buena) CBR 95-85(MR:204a199 Mpa)
Base Granular (Regular) CBR 85-75(MR:199a193 Mpa)
Base granular(Mala) CBR 75-65(MR:193a184 Mpa)
Base granular(Muy mala) CBR <65
Subbase (Buena) CBR 95-70(MR:139a128 Mpa)
Subbase (Regular) CBR 70-45(MR:128a119 Mpa)
Subbase (Mala) CBR 45-30(MR:119a102 Mpa)
Subbase (Muy Mala) CBR <30
0,700
0,900
1,100
1,300
1,500
1,700
1,900
2,100
2,300
2,500
2,700
10.000 100.000 1.000.000
Número estructural requerido (SN)
Ejes Equivalentes (8,2 ton)
Número estructural requerido sobre Bases Granulares Nuevas(Para varios niveles de confianza)
MR:184 MPa, 95%
MR:184 MPa, 90%
MR:184 MPa, 80%
MR:193 MPa, 95%
MR:193 MPa, 90%
MR:193 MPa, 80%
MR:199 MPa, 95%
MR:199 MPa, 90%
MR:199 MPa, 80%
MR:204 MPa, 95%
MR:204 MPa, 90%
MR:204 MPa, 80%
7 a 9
Algunas limitaciones de uso
• Un máximo de tres millones de ejes equivalentes (8,2 ton). Tránsito bajo a intermedio.
• El uso de sobrecapas asfálticas se limita a cuando los materiales existentes tengan capacidad estructural remanente.
• Las reconstrucciones parciales se plantean mediante el uso de bases estabilizadas con cemento.
Próximos pasos
• Capacitar a las municipalidades en el uso
del manual.
• Muestreo y ensayo de materiales
específicos disponibles.
• Ajuste del gráfico de aporte estructural
específico de los materiales.
• Ensayo de estructuras a escala natural.
¿Qué es el LanammeUCR?
LanammeUCR es un laboratorio de la Universidad de Costa Rica dedicado a:
• Investigación aplicada• Docencia• Transferencia tecnológica• Cooperación técnica
• Primer laboratorio del ramo ACREDITADO ISO 17025 – 2002 en la región latinoamericana
• 80 ensayos acreditados
Áreas de Especialidad• Ingeniería Sísmica y Gestión del
Riesgo.
• Ingeniería de Suelos y Rocas (Geotecnia).
• Ingeniería Estructural.
• Ingeniería de Materiales de Construcción.
• Ingeniería Vial (Programa PITRA –
Ley 8114 y 8603).
• LEY 7099: Laboratorio nacional de referencia
•LEY 8603: Garantizarla máxima Eficiencia de Inversión Pública en Reconstrucción y
Conservación de la Red Vial Costarricense
• LEY 8114: Fiscalización, investigación, transferencia de Tecnología, apoyo a municipios,
evaluación de redes viales y puente especificación vial
costarricense 1.0% Impuesto al combustible
