MEMORIA DE CALCULOS PAVIMENTO

7/25/2019 MEMORIA DE CALCULOS PAVIMENTO

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MEMORIA DE CÁLCULOS

S C C . P P . N U E V A J U V E N T U D Y L A S P A L M E R A S D E L D I S T R I T O D E P A R A C A S P RPágina 1

DISEÑO ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO

A) MÉTODO DEL INSTITUTO DEL ASFALTO

Basado en las investigaciones realizadas en las pistas de prueba de la

Carretera Experimental AASTHO.

CALCULO DE INDICE DIARIO:

VEHICULOS POR AÑO:

FACTOR CAMION:





1. Bus Gran! B"#:

FactorCamion=( 7080 )4

+(11080 )4

FactorCamion=4.16

#. Ca$%&n C"':

FactorCamion=(97.22

80 )4

+(152.78

151.2 )4





FactorCamion=3.22

P!r%(( ! %s!(:

Periodo de diseño ! años

Tasa ! *r!*%$%!n+( !, +r-%*(:

Tasa de crecimiento del tr"#ico$ %&

Fa*+(r:

Factor=(1+0.05)20−1

0.05

Factor=33.07

MODULO DE RESILENCIA:

'tilizamos para el c"lculo del modulo de (esilencia la siguiente #ormula los

cuales son utilizados para suelos granulares por propia gu)a AASHTO$

*r+ ,-/ ln ,CB(0 1-20

3onde$ realizaremos un relleno con cantera cu4o CB( +25&

*r+ ,-/ ln ,250 1-20 psi + 2%66.-7 psi

*r+7/.75 *pa

INGRESAMOS A LA CARTA DE DISEÑO: A "/





8uente $ Tabla de carta de diseño

3e acuerdo con los valores dados por el instituto 9orteamericano del as#alto

se determina el espesor de la carpeta de rodadura a partir del C'A3(O 3E

CA(TAS 3E 3:SE;O 3E< :9ST:T'TO A TE*PE(AT'(A 3E *AAT 2%.%=C> del

nomograma mencionado> obtenemos un espesor de 8'<< 3EPH + 2%! mm.

9'*E(O EST('CT'(A< 3E 2%!mm 8'<< 3EPH





Concreto As#"ltico ? Considerando un valor de Estabilidad *ars@all de 5!!!

9

El coe#iciente de capa a2 es$ !.6

alor del Coe#iciente Estructural Capa de (odadura ? Concreto As#"ltico

Estabilidad

*A(SHA<<

Coe#iciente

Estructural

,a20

%!!! !>

/!!! !>/

/000 0'2

7!!! !>-2

6!!! !>-

2!!!! !>-%

Calculando el nmero estructural para los 2%! mm.

NS=a1 x h1

ASFALTO

NS=a1 x h1

NS=0.39 x 15

2.54=2.3

Se tendr" una carpeta de rodadura de $

NS .carp . rodadura=0.39 x2=0.78

El nmero estructural restante es$

NS=2.30−0.78=1.52

<a altura eDuivalente de base para un nmero estructural de 2.%> debemostener datos de drenae 4 #actor estructural> como son$







El actual mFtodo de la AASHTO> versiGn 266> describe con

detalle los procedimientos para el diseño de la secciGn estructural de los

pavimentos #lexibles 4 r)gidos de carreteras. En el caso de los

pavimentos #lexibles> el mFtodo establece Due la super#icie de

rodamiento se resuelve solamente con concreto as#"ltico 4

tratamientos super#iciales> pues asume Due tales estructuras

soportar"n niveles signi#icativos de tr"nsito ,ma4ores de %!>!!! ees

eDuivalentes acumulados de 7. ton durante el per)odo de diseño0>

deando #uera pavimentos ligeros para tr"nsitos menores al citado> como

son los caminos revestidos o de terracer)a.

En este trabao nicamente se resume el procedimiento para

pavimentos #lexibles> con el obeto de Due el usuario disponga de unametodolog)a pr"ctica 4 sencilla de uso #recuente en su "mbito de trabao.

M4+(( ! %s!(.

<os procedimientos involucrados en el actual mFtodo de diseño> versiGn

266> est"n basados en las ecuaciones originales de la AASHO Due datan

de 26/2> producto de las pruebas en Ottaa> :llinois> con tramos a

escala natural 4 para todo tipo de pavimentos. <a versiGn de 267/ 4 laactual de 266 se @an modi#icado para incluir #actores o par"metros de

diseño Due no @ab)an sido considerados 4 Due son producto de la

experiencia adDuirida por ese organismo entre el mFtodo original 4 su

versiGn m"s moderna> adem"s de incluir experiencias de otras

dependencias 4 consultores independientes.

El diseño est" basado primordialmente en identi#icar o encontrar

un Inmero estructural S9 para el pavimento #lexible Due pueda

soportar el nivel de carga solicitado. Para determinar el nmero

estructural S9 reDuerido> el

mFtodo proporciona la ecuaciGn general> par"metros Due iremos

detallando.

• El tr"nsito en ees eDuivalentes acumulados para el per)odo de diseño

seleccionado> IJ27.• El par"metro de con#iabilidad> I(.• <a desviaciGn est"ndar global> ISo.• El mGdulo de resiliencia e#ectivo> I*r del material usado para la





subrasante.• <a pFrdida o di#erencia entre los )ndices de servicios inicial 4 #inal

deseados> IKPS:.

1. VARIABLES DE DISEÑO:

a) R!s+r%**%(n!s ! +%!$5(

En este se inclu4e la escogencia de los datos de entradas para los

periodos de an"lisis ,periodo de diseño + periodo de an"lisis0 Due

a#ectaran o restringir"n el diseño del pavimento desde el punto de

vista del tiempo.

• Periodo de diseño$ es el tiempo Due dura una estructura

inicial de pavimento antes de Due reDuiera [email protected] se re#iere al lapso entre dos re@abilitaciones

sucesivas. Periodo de an"lisis$ se re#iere al periodo para el

cual se va a adelantar el an"lisis> es decir> el transcurso de

tiempo Due cualDuier estrategia de diseño debe cubrir. El

periodo de an"lisis es an"logo al tFrmino Iperiodo de diseño.

Para nu!s+r( %s!( *(ns%!ra$(s un 5!r%(( ! +

6#0 a(s.7) Trans%+( Nu$!r( ! !8!s !9u%a,!n+!s a ;.# +n

D(n!:

EA< ,7. Tn0$ 9mero de Ees EDuivalentes a 7. tn en el

periodo de diseño. :*3E $ Lndice *edio 3iario de Camiones de ees





:*3E $ Lndice *edio 3iario de Camiones de ees

:*3T4ST $ Lndice *edio 3iario de Camiones de T4ST

83E $ 8actor 3estructivo de Camiones de E

83E $ 8actor 3estructivo de Camiones de E 83T4ST $ 8actor 3estructivo de Camiones de T4ST

: $ Tasa de crecimiento de los ve@)culos

n $ Periodo de 3iseño

Para el c"lculo del tr"nsito> el mFtodo actual contempla

los ees eDuivalentes sencillos de 27>!!! lb ,7. ton0

acumulados durante el per)odo de diseño> por lo Due no @a

@abido grandes cambios con respecto a la metodolog)a original

de AASHTO. Solamente se aconsea Due para #ines de diseño en

Ietapas o #ases se dibue una gr"#ica donde se muestre año

con año> el crecimiento de los ees acumulados

,ESA<0 vs tiempo> en años> @asta llegar al #in del per)odo de

diseño o primera vida til del pavimento. <a ecuaciGn siguiente

puede ser usada para calcular el par"metro del tr"nsito J27 en

el carril de diseño.

xESAL xD DW L D

=18

3onde$• W 27 + Tr"nsito acumulado en el primer año> en ees

eDuivalentes sencillos de 7. ton> en el carril de diseño.

• DD + 8actor de distribuciGn direccionalM se recomienda %!&

para la ma4or)a de las carreteras> pudiendo variar de !.a !.5> dependiendo de en DuF direcciGn va el tr"nsito con

ma4or porcentae de ve@)culos pesados.

• ESAL + Ees eDuivalentes acumulados en ambas

direcciones.

• DL + 8actor de distribuciGn por carril> cuando se tengan dos

o m"s carriles por sentido. Se recomiendan los siguientes

valores$





FACTOR DE DISTRIBUCI3N POR CARRIL.

FUENTE: <$anua, AASHTO)

P!r%(( ! %s!(:

Periodo de diseño ! años

Tasa ! *r!*%$%!n+( !, +r-%*(:

Tasa de crecimiento del tr"#ico$ %&

Fa*+(r:

Factor=(1+0.05)20−1

0.05

Factor=33.07

Asumimos un ESA<+ %2%.56 + !.%x2!/

Para nuestro diseño> asumimos un %!& 33 + !.%.Para nuestro diseño> vamos a Tener 2 carril en cada

Sentido> por ende vamos a tener un porcentae de

#actor de distribuciGn 2!!& 3<+ !.2

9= CA((:<ES E9

CA3A SE9T:3O

PO(CE9TANE 3E J27

E9

E< CA((:< 3E

3:SE;O2 2!! 7! ? 2!! /! ? 7!

- O m"s %! ? 5%





*) C(n%a7%,%a

Con el par"metro de Con#iabilidad I(> se trata de llegar a cierto

grado de certeza en el mFtodo de diseño> para asegurar Due las

diversas alternativas de la secciGn estructural Due se obtengan>

durar"n como m)nimo el per)odo de diseño. Se consideran posibles

variaciones en las predicciones del tr"nsito en ees acumulados 4 en

el comportamiento de la secciGn diseñada.

El actual mFtodo AASHTO para el diseño de la secciGn estructural de

pavimentos #lexibles> recomienda valores desde %! 4 @asta 66.6

para el par"metro I( de con#iabilidad> con di#erentes clasi#icaciones

#uncionales> not"ndose Due los niveles m"s altos corresponden a

obras Due estar"n suetas a un uso intensivo> mientras Due losniveles m"s baos corresponden a obras o caminos locales 4

secundarios.

alores de ( de con#iabilidad con di#erentes clasi#icaciones

#uncionales

FUENTE: <$anua, AASHTO)Para nuestro diseño> vamos a considerar una

con#iabilidad de 7!& correspondiente a una red

secundaria.

Sin embargo el nivel de con#ianza se mide en #unciGn de dos #actores

,SO>(0

SO+ es la desviaciGn est"ndar de la poblaciGn de valores obtenidos

AASHTO Due involucra la variabilidad in@erente a los materiales 4 a

su proceso constructivo. <os valores de SO desarrollados en el

AASHTO (OA3 TEST no inclu4eron error por el tr"nsito.

El rango t)pico sugerido por AASHTO se encuentra entre 0.'0 =

SO=0.>?Va,(r!s r!*($!na(s 5ara SO





8'E9TE$ ,manual

AASHTO0

Para nuestro diseño> vamos a considerar una desviaciGn

est"ndar de S! + !.%

(+ (epresenta a la desviaciGn normal est"ndar de la #unciGn Due

representa a la poblaciGn trans#ormada a una variable ponderada

con el obeto disminuir su sesgo 4 acercarse a una distribuciGn

normal o de A'SS.

TAB<A $ alores 3e r Para di#erentesvalores 3e con#ianza

9ivel de

con#ianza

( 9ivel de

con#ianza

(

%! !.!!! 6 ?2.-5//! ?!.% 6- ?2.%%%5! ?!.%- ?2./-%5% ?!./5- 6% ?2.5%27! ?!.7-2 6/ ?2.772

7% ?2.!5 65 ?.!%-6! ?2.7 67 ?.562 ?2.-! 66.6 ?.!6!

6

?2.-!%

66.66

?.5%!FUENTE: <$anua, AASHTO)

Para nuestro diseño> #actor de con#iabilidad ,(0 es 7%&>

entonces ( + ?!.7-2) E!*+(s a$7%!n+a,!s

El mFtodo del AASHTO para el diseño de pavimentos #lexibles> toma

en cuenta los e#ectos Due sobre el comportamiento de un pavimento

tienen los #actores ambientales. <os cambios de temperatura 4

@umedad> por eemplo> pueden tener e#ecto sobre la resistencia> la

durabilidad 4 la capacidad de resistir cargas de los materiales> del

pavimento 4 de la subrasante. Otro impacto ambiental importante>

es el e#ecto directo Due la expansiGn de la subrasante puede tener

sobre la pFrdida de calidad de la rodadura 4 la servicialidad.

#. CRITERIOS DE COMPORTAMIENTO

PAVIMENTO S0

R@%(s !.- Q !.%!As-,+%*(s !. Q !.-!





n%*! ! s!r%*%a,%aa) n%*! ! s!r%*%a,%a a*+ua, <PSI):

El principal #actor de seguridad 4 con#iabilidad al usuario> resulta

ser la calidad del rodamientoM el agarre de la llanta al piso sin

excesivo vibrado> cali#ica a la super#icie del pavimento de acuerdoa una escala Due va de ! a %.<a variaciGn de estos elementos de#ine el concepto de )ndice de

servicio actual ,PS:0 IPresent Serviciabilit4 :ndex

INDICE DE SERVICO ACTUAL

<PSI)Cali#icaciGn intervalo Concepto

! :ntransitable!.2 Q 2.! *u4 malo

2.2 Q .! *alo.2 Q -.! (egular-.2 Q -.6 *u4 bueno

% Excelente8'E9TE$ ,manual AASHTO0

Para nuestro diseño> vamos a considerar un servicio

inicial,P!0 de P! + -.!> correspondiente a la buenas

condiciones de super#icie de rodadura en su etapa inicial

de operaciGn7) n%*! ! s!r%*%a,%a T!r$%na, <PT):

INDICE DE SERVICO TERMINAL <P+)Pt Clasi#icaciGn

.!! Autopistas.%! Colectores.% Calles comerciales e industriales.!! Calles residenciales 4 estacionamientos

8'E9TE$ ,manual AASHTO0

Para nuestro diseño> vamos a considerar un servicio

terminal ,Pt0 de Pt + > correspondiente a

(ES:3E9C:A<ES.

*) P!r%a ! S!r%*%a7%,%a





'. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

a) M&u,( r!s%,%!n+! ! ,a su7rasan+!

<a base para la caracterizaciGn de los materiales de subrasante en

este mFtodo> es el modulo resiliente o el"stico. Este modulo se

determina con un eDuipo especial Due no es de #"cil adDuisiciGn 4 por

tal motivo se @an establecido correlaciones para determinarlo a

partir de otros ensa4os. HeuRelom 4 lomp> @an encontrado una

relaciGn entre el *r medio en el campo 4 el CB( de laboratorio para

la misma densidad.

Para suelos granulares> la siguiente ecuaciGn desarrollada por

AASHTO> o#rece una buena correlaciGn.

aashto xorecomendad granulares suelo s parar LnCBR M .....

..2414326 +=

'SA*OS$

7) Cara*+!r@s+%*as !, ,(s $a+!r%a,!s !, 5a%$!n+(

<a caracterizaciGn de las diversas capas de nuestro pavimento se

e#ecta a travFs de sus mGdulos de elasticidad> obtenidos por

ensa4os normalizados de laboratorio.





En relaciGn con la base> esta podr" ser granular o estabilizada 4 los

reDuisitos de calidad deben ser> superiores a los sub base. El material

estar" representado por un *(!%*%!n+! <a#) Due permite convertir

su espesor real a su nmero estructural.

(especto a la carpeta de rodadura> consistir" en una mezcla de

agregados pFtreos 4 un producto bituminoso.

<a mezcla se deber" diseñar 4 construir de modo Due solo presente

una #unciGn estructural. Sino Due adem"s resista la #uerza abrasiva

del tr"nsito> proporciona una #uerza antideslizante 4 uni#orme> 4

prevenga la penetraciGn de agua super#icial.

El mFtodo asigna a cada capa del pavimento un *(!%*%!n+! <a%) los

cuales son reDueridos para el diseño estructural normal de lospavimentos #lexibles. Estos coe#icientes permiten convertir los

espesores reales a n$!r(s !s+ru*+ura,!s <SN) siendo cada

coe#iciente una medida de la capacidad relativa de cada material para

#uncionar como parte de las estructura del pavimento. El mFtodo

presenta % categor)as de estos coe#icientes> de acuerdo con el tipo 4

#unciGn de la capa considerada$ concreto as#"ltico> base granular>

sub base granular> base tratada con cemento 4 base as#"ltica. Seconsignan solo los gr"#icos necesarios para el diseño.

Nu$!r( ! !8!s !9u%a,!n+!s a ;.# +n

D(n!:

EA<,7. Tn0 $ 9mero de Ees EDuivalentes a 7. tn en el

periodo de diseño.



:*3T4ST $ Lndice *edio 3iario de Camiones de T4ST



83T4ST $ 8actor 3estructivo de Camiones de T4ST





i $ Tasa de crecimiento de los ve@)culos

n $ Periodo de 3iseño

C(n*r!+( as-,+%*(: la #igura siguiente proporciona un

gra#ico Due puede emplearse para estimar el coe#iciente

,a20 de la capa estructural de rodadura d concreto

as#"ltico de gradaciGn densa> con base en su $(u,(

!,-s+%*( <r!s%,%!n+!) a #0C <;F).

3el monograma adunto abao> se determino el

coe#iciente de capa

a2 +!.%> correspondiente a la carpeta de rodadura> a

partir del modulo el"stico del concreto as#"ltico

,!!!!psi0

8uente $ 9omograma para coe#iciente estructural





8uente $ 9omograma para coe#iciente estructural

Bas!s ranu,ar!s: la #igura siguiente muestra una

gra#ico Due puede emplearse para estimar el coe#iciente

estructural ,a0> a partir de uno de cuatro resultados de

ensa4os di#erentes de laboratorio sobre un material

granular de base> inclu4endo el modulo resiliente de la

base.

3el mismo modo Due el caso anterior 4 a partir del

nomograma entramos con el modulo resiliente de la base

granular eDuivalente a %%!! psi> para determinar un

coe#iciente de capa a+!.22





Fu!n+! : N($(ra$a 5ara a,,ar a#.

Su7 7as! esta capa del pavimento #lexible se esta

inclu4endo una sub base de 2!cm para el meoramiento

del suelo.

CARACTERISTICAS ESTRUCTURALES DEL PAVIMENTO

a) Dr!na8!:

el termino drenae a Due se re#iere el mFtodo AASHTO 6 es la

propiedad con Due cuentan las capas Due constitu4en la estructura

del pavimento para liberar el agua libre entre sus granos> en #unciGn

del tiempo durante el cual la estructura del pavimento est"

normalmente expuesta a niveles de @umedad prGximos a la

saturaciGn.

El tratamiento para el nivel esperado de drenae de un pavimento

#lexible se logra a travFs del empleo de coe#icientes de capa e#ectivo





m"s alto para meorar las condiciones de drenae. El #actor de

modi#icaciGn del coe#iciente de capa se denomina Imi 4 @a sido

integrado dentro la ecuaciGn del numero estructural ,S90> a partir del

coe#iciente de capa ,ai0 4 el espesor ,di0

En la tabla siguiente se tabulan los valores recomendados por la

AASHTO aplicables a pavimentos #lexibles

Capacidad de drenae para remover la @umedad


VALORES PARA $%


Se @a considerado una pobre calidad de drenae.

3el mismo modo> 4 a partir de la calidad de drenae

considerada se estima un valor de debido a las

condiciones de la zona en la cual se nota la ausencia de

lluvias correspondiendo el nico #actor para la

sustracciGn del suelo. <$%) !

P(7r!: $# 6 0.;0





8uente $ 9omograma para @allar el S9

J27 + !.22!/

( + 7!&

S! + !.%*( + %%!! psi

KPS:+

SoluciGn$

S9 + 2.5

D!+!r$%na*%&n ! !s5!s(r!s 5(r *a5as.

'na vez Due el diseñador @a obtenido el 9mero Estructural S9para la secciGn estructural del pavimento> utilizando el gr"#ico o

la ecuaciGn general b"sica de diseño> ,8igura -.20 donde se

involucraron los par"metros anteriormente descritos

,tr"nsito> (> So> *( > KPSI 0> se reDuiere a@ora determinar una

secciGn multicapa Due en conunto provea de su#iciente

capacidad de soporte eDuivalente al nmero estructural de

diseño original. <a siguiente ecuaciGn puede utilizarse para obtenerlos espesores de cada capa> para la super#icie de rodamiento




S C C P P N U E V A J U V E N T U D Y L A S P A L M E R A S D E L D I S T R I T O D E P A R A C A S P RPá i 5

o carpeta> base 4 sub base> @aciFndose notar Due el actual

mFtodo de AASHTO> versiGn 266> 4a involucra coe#icientes de

drenae particulares 5ara ,a 7as! su7 7as!.

3onde$

ai + Coe#iciente de la capa

3i + Espesor de la capa ,pulgadas0 Ii

mi + Coe#iciente de drenae de la capa Ii

a2 + !.% a + !.2 a+!.2

32 + 3 +U Asumimos un 3 + 2!

m + !.7!

Como el espesor hallado para la base granular es menor al

mínimo valor para dicha capa, se procederá adoptar el valor

mínimo recomendado ue es un D2 = 8”.

En el gra!ico se incluira la sub base de "# cm $

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