parametros de diseño pavimentos

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09/05/2015

TIPOLOGÍA DE PAVIMENTOS

PARÁMETROS DE DISEÑO AASHTO 93

CLASE No. 4

ESCUELA DE ESTUDIOS DE POSTGRADO

MAESTRÍA EN INGENIERÍA VIAL


ING. Msc. CARLOS A. MORALES ROSALES

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Cargas del tránsito Ejes equivalentes a 18,000 libras (ESAL).

1. Peso por eje.

2. Tipo de eje.

1. Las diferentes cargas del tránsito producen diferentes

tensiones y deformaciones en un pavimento, las fallas serán

distintas.

2. Diferentes espesores de un pavimento y diferentes materiales

responden de diferente manera a una misma carga.

CARACTERIZACIÓN DEL TRÁNSITO:

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CARACTERIZACIÓN DEL TRÁNSITO:





3. Los factores equivalentes de carga (LEF), son un valor

numérico que expresan la relación entre:

La perdida de serviceabilidad causada por una carga dada

de un tipo de eje y la producida por el eje estándar de

18,000 libras.

4. En base a su comportamiento bajo cargas los pavimentos

asfálticos manejan LEF distintos a los pavimentos hidráulicos.

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PROCESO SIMPLIFICADO DE CÁLCULO DE ESAL:





ESAL = ADT x GF x 365 x TF x DD x LD

Donde:

ADT = Tránsito diario inicial promedio (average daily traffic).

GF = Factor de crecimiento (growth factor).

DD = Factor de distribución direccional.

LD = Factor de distribución por carril.

TF = Sumatoria de Factor Equivalentes de carga.

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Factor de

Crecimiento de

tránsito

(método simplificado

AASHTO)

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1automoviles,

paneles y jeep

2 pick-ups

3

3

3

4

4

5 microbuses

6 buses

7Vehiculos de 4

ejes o más

ESAL De

Diseño

(E)

camiones

medianos

(2 ejes)

Clasificación Tipo de vehiculo

No.

Vehiculos

(A)

Factor de

Crecimiento

(B)

Tránsito de

Diseño

( C )

Factor

Camión

(D)

Ejes simples equivalentes a 18,000 libras (ESAL´S):

vehiculos de

(3 ejes)

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La columna A es el volumen diario contado para cada vehículo

tipo.

La columna B corresponde al factor de crecimiento para cada tipo

de vehículo.

La columna C es el tránsito de diseño y es el producto de las

columnas A y B por 365 días.

La columna D es el factor de camión determinado por medio de la

carga y tipo de eje de cada vehículo.

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La columna E es el producto de las columnas D y C.

La suma de E es el número total de ESAL a usar para el diseño

de pavimento, el cual debe ser afectado por los factores de

distribución direccional y de carril.

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LEF’s PARA AHUELLAMIENTO:

Carpenter (1992) determino LEF´s para ahuellamiento así:

Para ejes simples:

LEF = 1.83x10-5 x (RD)0.3854 x (SW)3.89

Para ejes tándem:

LEF = 1,113x10-4 x (RD)0.0279 x (TW)2.778

RD = Ahuellamiento final (pulg).

SW = carga eje simple (kips).

TW = carga eje tándem (kips).

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Factor de Distribución por Dirección:

Por lo regular se utiliza 0.5 lo que significa que del total del

flujo vehicular, la mitad va en cada dirección.

Es más importante determinar la diferencia de pesos entre

los vehículos que van en una y otra dirección.

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Factor de Distribución por Carril:

El carril de diseño es aquel por donde se estima soportará el

mayor número de ESAL’s, y por lo regular se considera al carril

externo para carreteras multi carriles considerando que los

vehículos pesados transitan por este.

# de carriles en cada dirección LD

1 1.00

2 0.80 – 1.00

3 0.60 – 0.80

4 0.50 – 0.75

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VARIABLES DE TIEMPO:

Vida útil: Es el comprendido entre la construcción o

rehabilitación del pavimento y el momento en que este

alcanza un grado de serviceabilidad mínimo.

Período de Análisis: Es el tiempo total que cada estrategia

de diseño debe cumplir.

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Tipo de camino Período de Análisis

Gran volumen de tránsito urbano 30 – 50 años

Gran volumen de tránsito rural 20 – 50 años

Bajo volumen pavimentado 15 – 25 años

Período de Análisis:

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Confiabilidad:

Probabilidad de que la estructura de pavimento cumpla su

función prevista dentro de su vida útil, bajo las condiciones

de carga y climáticas que se presenten durante ese

período de tiempo.

Tipo de camino Confiabilidad recomendada

Zona urbana Zona rural

Rutas interestatales y autopistas 85 – 99.9 80 – 99.9

Arterias principales 80 - 99 75 – 99

Colectoras 80 - 95 75 – 95

Locales 50 - 80 50 - 80

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Características de sub rasante:

Ensayos que miden la resistencia de la sub rasante:

Relación valor soporte california (CBR)

Valor de resistencia de Hveem (valor R)

Ensayo de plato de carga (valor k)

Penetración dinámica con cono

Módulo Resiliente

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Módulo de Resilencia de sub rasante:

En el método AASHTO 93 el MR sustituye al valor de CBR para

caracterizar a los materiales de sub rasantes, sub bases y bases.

Equivalencia entre C.B.R Y MÓDULO DE RESILENCIA:

AASHTO 93: MR = B X CBR

SI CBR < 10% B = 1500 750 – 3600.

AASHTO 2002: MR = 2555 X CBR0.64

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Desviación estándar (SD):

La varianza (SD)2 del comportamiento del pavimento y el

tránsito estimado en el período de diseño, pueden ser

determinados si se dispone de suficiente información.

Condiciones de diseño Desvío estándar

Variación en la predicción del comportamiento del pavimento, sin errores en el tránsito

0.44

Variación en la predicción del comportamiento del pavimento, con errores en el tránsito

0.49

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Serviceabilidad:

Capacidad de un pavimento de servir al tipo de tránsito

para el cual ha sido diseñado. Índice de serviceabilidad

presente PSI.

Calificación de un pavimento en pésimas condiciones = 0

Calificación de un pavimento en perfectas condiciones = 5

Inicial: Po = 4.2,

Final: Pf = 2.5 carreteras importantes,

Pf = 2.0 para carreteras de menor tránsito.

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Drenaje (mi):

Un buen drenaje aumenta la capacidad portante de la

subrasante (el módulo de resilencia aumenta cuando baja

el contenido de humedad).

Calidad de drenaje 50% de saturación en 85% de saturación en

Excelente 2 horas 2 horas

Bueno 1 día 2 a 5 horas

Regular 1 semana 5 a 10 horas

Pobre 1 mes + de 10 horas

Muy pobre No drena Mucho más de 10 hr.

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Coeficiente de Drenaje (mi):

Calidad de drenaje

% de tiempo en el que el pavimento esta expuesto a niveles de humedad próximos a la saturación

< 1% 1 – 5 % 5 – 25% > 25%

Excelente 1.25 – 1.2 1.20 – 1.15 1.15 – 1.10 1.10

Bueno 1.2 – 1.15 1.15 – 1.10 1.10 – 1.0 1.0

Regular 1.15 – 1.10 1.10 – 1.0 1.0 – 0.9 0.9

Pobre 1.1 – 1.0 1.0 – 0.9 0.9 – 0.8 0.8

Muy pobre 1.00 – 0.9 0.9 – 0.8 0.8 – 0.7 0.7

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Propiedades de los materiales:

Coeficiente de capa

asfáltica (a1).

Módulo de Resilencia

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Coeficiente de capa

asfáltica (a1).

Estabilidad Marshall

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Coeficiente de capa de

base (a2).

CBR

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Coeficiente de capa

estabilizada con

cemento (a2).

Resistencia a la

compresión 7 días

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Coeficiente de capa de

sub base (a3).

CBR

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Determinación de espesores:

SN = a1D1 + a2m2D2 + a3m3D3

Donde:

a1,a2,a3 = Coeficientes estructurales o de capa

m2,m3 = Coeficientes de drenaje

D1,D2,D3 = espesores de capas pulgadas o cm

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Espesores mínimos de concreto asfáltico y base granular:

# ESAL Concreto Asfáltico Base Granular

Menos de 50,000 2.5 cm. 10 cm.

50,000 – 150,000 5.0 cm. 10 cm.

150,000 – 500,000 6.5 cm. 10 cm.

500,000 – 2,000,000 7.5 cm. 15 cm.

2,000,000 – 7,000,000 9.0 cm. 15 cm.

Más de 7,000,000 10.0 cm. 15 cm.

PRIMER EXAMEN PARCIAL

21 DE JUNIO DE 2014.

CONTENIDO:

1 TP GENERALIDADES Y DESEMPEÑO

2 TP METODOLOGÍAS DE DISEÑO

TAREAS 1 Y 2

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Bibliografía

1. American Association of state Highway and transportation Officials

AASHTO. (1993): Guide for design of pavement structures .

2. Crespo Villalaz, C. (2005): Vías de Comunicación (3ª. Edición), 717

págs., Limusa (ISBN 968-18-4849-7).

3. Department of the army corps of engineers, Office of the chief og

engineers (1984): Engineering and design flexible pavement for

roads, streets, walks and open storage areas.

4. Garnica A, P. et al. (2002): Mecánica de materiales para pavimentos

Publicación Técnica 197, Secretaria de Comunicación y Transporte,

Instituto Mexicano del Transporte SCT, 211 págs., (ISSN 0188-

7297). 30





Bibliografía

5. Garnica A, P. et al. (2004): Conceptos Mecanicistas de Pavimentos


Instituto Mexicano del Transporte SCT, 49 págs., (ISSN 0188-7297).

6. Kraemer C. et al. (2004): Ingeniería de Carreteras vol II, 537 págs.,

Mc Graw Hill (ISBN 84-481-3998-4).

7. Orozco J. M. et al. (2004): Sistema de Evaluación de Pavimentos


Instituto Mexicano del Transporte SCT, 63 págs., (ISSN 0188-7297).

8. Posso H. et al. (2008): Guía metodológica para el diseño de obras de

rehabilitación de pavimentos asfálticos de carreteras (2ª. Edición),

485 págs., Ministerio de Transporte, Instituto Nacional de vías de

Colombia. 31





32

Bibliografía

9. Yang H. Huang. (2004): Pavement Analysis and Design (2ª. Edición),

Prentice Hall, 767 págs., (ISBN 0-13-142473-4).

10. Tecnológico de Monterrey, Asoasfaltos, Diplomado en Pavimentos

Asfálticos, Módulo 8 y 9 impartido por el Dr. Carlos H. Fonseca

Rodríguez en la Universidad Rafael Landívar, Guatemala.





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