CAPITULO II, MARCO TEORICO - DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE

Estudios y Diseño de Ingeniería Definitivos de la Vía que une la Parroquia San Isidro del Cantón Las Lajas, con el Sitio El R ocío, perteneciente a la Parroquia Parroquia El Ingenio del Cantón Cantón Marcabelí de la Provincia Provincia de El Oro CAPÍTULO II –MARCO TEÓRICO – DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE

2.5

DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE.

2.5.1

INTRODUCCIÓN

El estudio de pavimentos es un factor importante en el diseño de una vía ya que mediante éste podemos realizar un diseño óptimo, que cumpla con las normas exigidas en el mismo, por lo que el resultado será un pavimento de buena calidad el cual soportará altas cargas producidas por los vehículos que transitaran por dichas vías. Realizando una serie de observaciones a partir de 1983 a la guía AASHTO/72, aparece luego luego en 1986 la un documento elaborado por la “AASHTO” denominado “Guide forthe of PavimentStructures” con muchas modificaciones con lo relacionado a

su procesadora (se tiene en cuenta la confiabilidad, módulos resiliente de materiales, coeficientes de drenaje y efecto de sub-rasantes expansivas o sometidas a congelación y deshielo). Finalmente en 1993 fue hecha una versión revisada de esta guía, donde no ofrece ningún cambio en lo que respecta al diseño de pavimentos flexibles se refiere.

2.5.2

MÉTODO DE DISEÑO AASHTO/93.

Para realizar el diseño del pavimento de la vía San Isidro – El El Rocíoque se encuentra ubicada en los CantonesLas Lajas - Marbeli, se ha seguido el procedimiento señalado por la American HighwaysTransportationOfficials HighwaysTransportationOfficials (A.A.S.H.T.O. 93) para pavimentos flexibles, entidad especializada que norma la construcción vial en los Estados Unidos y que es adoptada por muchos países que no tienen su propia investigación como es el caso del nuestro. Para llegar al conocimiento de los diferentes parámetros necesarios para el diseño, se ha realizado los estudios que permiten determinar todas las variables de entrada:

2.5.3

VARIABLES DE ENTRADA.

Definiremos cada una de las variables variables que se consideran en el método AASHTO 86 o 93 con la finalidad de realizar el respectivo estudio que se estime conveniente.

2.5.3.1 VARIABLES DEL TIEMPO.

Carlos Fernando Castro Infante - Jonnathan Stalin Rodríguez Quezada

138


Hay dos variables a tener en cuenta: Período de Análisis y Período de Vida útil del Pavimento.

Período de vida útil .- Este media entre la construcción o rehabilitación del pavimento y el el momento en que que este alcanza alcanza un grado de serviciabilidad mínimo.

Período de análisis .- Es el tiempo total que cada estrategia de diseño debe cumplir. Puede ser igual a la vida útil, pero en casos donde se prevé reconstrucciones a lo largo del tiempo, el período de análisis comprende varios períodos de vida útil, el del pavimento original y el de los distintos refuerzos. Los períodos de análisis recomendados recomendados son: CUADRO Nº 2.5.1

TIPO DE CAMINO Gran volumen de tránsito urbano Gran volumen de tránsito rural Bajo volumen pavimentado

PERIODO DE ANALISIS 30 - 50 años 20 - 50 años 15 - 25 años

2.5.3.2 CONFIABILIDAD CONFIABILIDAD Y DESVÍO ESTÁNDAR CONFIABILIDAD .- Es la probabilidad de que el sistema estructural que forma el pavimento cumpla cumpla su función prevista prevista dentro de su vida útil bajo las condiciones condiciones (medio ambiente) que tiene lugar en ese lapso. Cuando el nivel de confiabilidad es alto implica un pavimento más costoso por lo tanto mayores costos iniciales, pero también pasará más tiempo hasta que ese pavimento necesite una reparación y por ende los costos serán menores. En cambio, un nivel de confiabilidad bajo, da pavimentos más económicos, pero con mayor costo de mantenimiento. Basándose en lo citado, hay un nivel de confiabilidad óptimo en el cual la suma de los costos iniciales y de mantenimiento dan un mínimo. En la tabla siguiente de la AASHTO se puede apreciar los valores de los factores indicados, para diferentes porcentajes de confiabilidadque se lo denota con R. CUADRO Nº 2.5.2

R 50% 60% 70%

ZR 0 -0.25 -0.53

R 80% 90% 95%


ZR -0.84 -1.28 -1.65

139


Hay dos variables a tener en cuenta: Período de Análisis y Período de Vida útil del Pavimento.

Período de vida útil .- Este media entre la construcción o rehabilitación del pavimento y el el momento en que que este alcanza alcanza un grado de serviciabilidad mínimo.

Período de análisis .- Es el tiempo total que cada estrategia de diseño debe cumplir. Puede ser igual a la vida útil, pero en casos donde se prevé reconstrucciones a lo largo del tiempo, el período de análisis comprende varios períodos de vida útil, el del pavimento original y el de los distintos refuerzos. Los períodos de análisis recomendados recomendados son: CUADRO Nº 2.5.1

TIPO DE CAMINO Gran volumen de tránsito urbano Gran volumen de tránsito rural Bajo volumen pavimentado

PERIODO DE ANALISIS 30 - 50 años 20 - 50 años 15 - 25 años

2.5.3.2 CONFIABILIDAD CONFIABILIDAD Y DESVÍO ESTÁNDAR CONFIABILIDAD .- Es la probabilidad de que el sistema estructural que forma el pavimento cumpla cumpla su función prevista prevista dentro de su vida útil bajo las condiciones condiciones (medio ambiente) que tiene lugar en ese lapso. Cuando el nivel de confiabilidad es alto implica un pavimento más costoso por lo tanto mayores costos iniciales, pero también pasará más tiempo hasta que ese pavimento necesite una reparación y por ende los costos serán menores. En cambio, un nivel de confiabilidad bajo, da pavimentos más económicos, pero con mayor costo de mantenimiento. Basándose en lo citado, hay un nivel de confiabilidad óptimo en el cual la suma de los costos iniciales y de mantenimiento dan un mínimo. En la tabla siguiente de la AASHTO se puede apreciar los valores de los factores indicados, para diferentes porcentajes de confiabilidadque se lo denota con R. CUADRO Nº 2.5.2

R 50% 60% 70%

ZR 0 -0.25 -0.53

R 80% 90% 95%


ZR -0.84 -1.28 -1.65

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DESVÍO ESTÁNDAR.- Otra variable estadística a tener en cuenta es el desvío estándar. AASHTO recomienda tomar valores de la siguiente tabla. CUADRO Nº 2.5.3

CONDICION DE DISEÑO Variación en la predicción del comportamiento del pavimento sin errores de tránsito Variación en la predicción del comportamiento del pavimento con errores de tránsito

DESVIO STANDARD (So) 0,34 ( PAV. RIGIDO) 0,44 (PAV. FLEXIBLE) 0,39 (PAV. RIGIDO) 0,49 (PAV. FLEXIBLE)

2.5.3.3 NIVELES DE SERVICIABILIDAD SERVICIABILIDAD Es la capacidad de servir al tipo de tránsito para el cual ha sido diseñado. Para el diseño de pavimento se eligen la serviciabilidad inicial y final. La serviciabilidad inicial se la conoce con la letra Po, se encuentra en función del diseño de pavimento y la calidad de construcción. La serviciabilidad final o terminal Pt, está en función del camino. Los valores recomendados son: CUADRO Nº 2.5.4

Serviciabilidad inicial Po = 4,5 para pavimentos rígidos Po = 4,2 para pavimentos flexibles

Serviciabilidad final Pt = 2,5 o más para caminos muy importantes Pt = 2,0 para caminos de menor tránsito

2.5.3.4 PROPIEDADES DE LOS MATERIALES En el método AASHTO/93 se reemplaza el CBR de la sub-rasante, de sub-base y base por el módulo resiliente que es un módulo de deformación dinámico que tiene en cuenta solo las deformaciones recuperables, no las permanentes o plásticas, se lo representa con la letra M R . CORPECUADOR sugiere las siguientes fórmulas para determinar el módulo resiliente en función del valor del CBR. CUADRO Nº 2.5.5

CBR < 10% CBR 10 - 20% CBR > 20%

2.5.4

Mr = 1500 (CBR) Mr = 3000 (CBR) 0,65 Mr = 4326 * ln (CBR) + 241

COEFICIENTE DE DRENAJE (BASE Y SUB-BASE)


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El factor regional (FR) se elimina para ser reemplazado por el coeficiente de drenaje, mayores o menores que la unidad, para tener en cuenta el drenaje y el tiempo en que las capas granulares están sometidas a niveles de humedad próximos a la saturación. Este coeficiente es aplicado a base y sub-bases no tratadas. Disponemos de la. Cuadro2.5.6. la cual nos señala la calidad del drenaje en función del tiempo indispensable para que el material de base alcance el 50% o el 85% del grado de saturación. CUADRO Nº 2.5.6

CALIDAD DEL DRENAJE

50% 85% SATURACION SATURACION

EXCELENTE BUENO REGULAR

2 HORAS 1 DIA 1 SEMANA

POBRE

1 MES

2 HORAS 2 - 5 HORAS 5 - 10 HORAS MAS DE 10 HORAS

MUY POBRE

EL AGUA NO DRENA

MUCHO MAS DE 10 HORAS

Esta calidad de drenaje se expresa en la fórmula de dimensionado (número estructural) a través de uno de los coeficientes de drenaje m1. Ver tabla siguiente. CUADRO Nº 2.5.7

Calidad del drenaje Excelente Bueno Regular Pobre Muy pobre

2.5.5

% de tiempo en que el pavimento esta expuesto a niveles de humedad próximos a la saturación <1% 1-5% 5 - 25 % > 25 % 1,40-1,35 1,35-1,3 1,30-1,20 1.20 1,35-1,25 1,25-1,15 1,15-1,0 1.00 1,25-1,15 1,15-1,05 1,0-0,8 0.80 1,15-1,05 1,05-0,80 0,8-0,6 0.60 1,05-0,95 0,95-0,75 0,75-0,4 0.40

DESARROLLO DEL MÉTODO AASHTO/93

A medida que se va desarrollando los cálculos de diseño por el método AASHTO 93 se describen las variables a considerar en el mismo.

2.5.5.1 DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE CARGAS DE 18 KIPS (80KN) PREVISTA W18 Realizando el censo volumétrico de tráfico de los ejes principalesque unen a las parroquias de San Isidro y El Ingenio tomandoen consideración el área de influencia Carlos Fernando Castro Infante - Jonnathan Stalin Rodríguez Quezada

141


del proyecto, la vía se proyecta para una vida útil estimada en 20 años, el tráfico promedio diario (TPD) es: CUADRO Nº 2.5.8

conteovehicularclasificado EST: N° 1, N° 2, N°3

TRÁFICO VehículosLivianos: autosy camionetas Camionesde2ejes: Furgón,camión pequeño : 2D-A Buses,camiónmediano: 2D-B Camión grande :1ejesimpley 1 eje tandem:3A Camión grande :1ejesimpley 1 eje tridem:4C Traylers :3 ejessimples:2S1 :2 eje simple y1 ejedoble: 2S2 :1 ejesimple,1ejedoble,1ejesimple: 3S1 :1 eje simple,2ejesdobles: 3S2 :1 ejesimple,1ejedoble,1ejetridem: 3S3 Total Livianos Total Pesados Totalvehículos:

2.5.5.1.1

34 11 9 3 0 0 0 0 0 0 34 23 57

TPD

ESPECTROS DE CARGA DE LA ZONA

Mediante el censo realizado por el Ministerio de Obras Públicas para la zona de Piñas, sus parroquias y sitios aledaños se ha determinado el siguiente espectro de cargas: CUADRO Nº 2.5.9

< 2.5 Tn < 2.5-6.5 Tn < 6.5-9 Tn

2.5.5.1.2

51.75 16.67 31.58 100

% % % %

DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE EJES CUADRO Nº 2.5.10

VEHICULOS

Autos, camionetas Camiones TOTAL

ESQUEMA DE EJES

CANTIDAD

1.1 1.1

34 23 57

Ejes comerciales: 114 -

EJES SIMPLES POR VEHICULO

Nº DE EJES SIMPLES

2 2

68 46 114

68 = 46 ejes


142


2.5.5.1.3

CÁLCULO A 8,2 Tn DEL MÉTODO AASHTO

Cálculo de vehículos y ejes durante la vida útil prevista para el pavimento (20 años). Ejes comerciales simples por trocha:

0,6 * 110 =

66

Automóviles diarios por trocha:

0,6 * 108 =

64.8

La tasas de crecimiento que se adoptan de acuerdo al manual de diseño de carreteras del MOP son las siguientes: CUADRO Nº 2.5.11

TIPO DE VEHÍCULOS

TASA DE CRECIMIENTO

AUTOMOVILES

3.65%

VEHICULO COMERCIAL

1.87%

Las predicciones del tráfico se hacen

para un período conveniente con el

propósito deestablecer la capacidad de diseño, es decir, el período de análisis comprende el tiempo total que cada estrategia de diseño debe cubrir. Con el método AASHTO 93 puede utilizarse cualquier período, porque el tráfico se expresa como aplicaciones diarias o totales de la carga equivalente sobre un eje sencillo de 18 Kips. en nuestro caso consideraremos que es igual a la vida útil por tratarse de un camino vecinal de tránsito rural que debe proyectarse con un bajo volumen pavimentado. El período de análisis para nuestro proyecto según la tabla 6.1 está comprendido entre 15 – 25 años, por lo que adoptamos 20 años.

2.5.5.1.4

CÁLCULO DEL NÚMERO ACUMULADO DE EJES EN FUNCIÓN DE LA TASA DE CRECIMIENTO

No. ejes acumulados 

No.actual * (1  i) No.años



1

i

Siendo:

Nº actual i Nº años

= número de ejes por vehículo actual. = índice de crecimiento de tráfico. = período de análisis adoptado.


143


64 .8 * (1  0.0365 ) 20  1 Automóvile s   1861 0.0365 66 * (1  0.0187 ) 20  1 Ejes simples comerciale s   1583 0.0187 Para obtener los factores de equivalencia utilizamos la Tabla 5.10 con los datos de espectro de carga, para una serviciabilidad final p t = 2.0 y con diferentes números estructurales (SN) asumidos; se transforman estos ejes en ejes de tipo de 8.2 tn. Posteriormente calculamos el tránsito esperado para el final de la vida útil (W18). Factores de equivalencia para pavimentos flexibles, y para una serviciabilidad final Pt = 2,0 CUADRO Nº 2.5.12 Carga por eje Kips 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

Para un

1 0.0002 0.0020 0.0090 0.0300 0.0800 0.1600 0.3200 0.5890 1.0000 1.6100 2.4900 3.7100 5.3600 7.5400 10.3800 14.0000 18.5500 24.2000 31.1400 39.5700 SN =

Número estructural para pavimentos (SN) 2 3 4 0.0002 0.0002 0.0002 0.0030 0.0020 0.0020 0.0120 0.0110 0.0100 0.0350 0.0360 0.0330 0.0800 0.0900 0.0800 0.1800 0.1900 0.1800 0.3400 0.3500 0.3500 0.5980 0.6130 0.6120 1.0000 1.0000 1.0000 1.5900 1.5600 1.5500 2.4400 2.3500 2.3100 3.6200 3.4300 3.3300 5.2100 4.8800 4.6800 7.3100 6.7800 6.4200 10.0300 9.2400 8.6500 13.5100 12.3700 11.4600 17.8700 16.3000 14.9700 23.3000 21.1600 19.2800 29.9500 27.1200 24.5500 38.0200 34.3400 30.9200

5

6 0.0002

0.0002

0.0020

0.0020

0.0090

0.0090

0.0310

0.0290

0.0800

0.0800

0.1700

0.1700

0.3400

0.3300

0.6030

0.5960

1.0000

1.0000

1.5700

1.5900

2.3500

2.4100

3.4000

3.5100

4.7700

4.9600

6.5200

6.8300

8.7300

9.1700

11.4800

12.1700

14.8700

15.6300

19.0200

19.9300

24.0300

25.1000

30.0400

31.2500

3, tenemos una carga de 5.43Kips (Se transforma las toneladas a

Kips), como en el cuadro de factores de equivalencia no existe una carga de 5.43Kips, procedemos a interpolar. Valores leídos para 4 y 6Kips


144


4 = 0.0020

;

6 = 0.0110

Luego.

0,0110 - 0,0020 = 0,009 6 - 4 =2 6 - 5.43 = 0,57 Se plantea una regla de tres para hallar el valor correspondiente para 7,7 kips 2 kips……………. 0,009

0,57..………… X X = 0,00257 0,0110 - 0,00257 = 0,008457 EJES SIMPLES < 2.5 Tn < 2.5-6.5 Tn < 6.5-9 Tn AUTOS TOTAL

% 0.5175 0.1667 0.3158 1861

KIPS

SN = 3 F.EQUIV. 1583 5.43 0.008457 6.93 14.13 0.367152 96.89 19.57 1.438261 719.02 0.0002 0.37 823.21 230,87 * 365 300469.91 W18 =300469.91

SN = 4 F.EQUIV. 1583 0.007739 6.34 0.367087 96.87 1.430435 715.10 0.0002 0.37 818.69 229,32 * 365 298821.09 W18 =298821.09

SN = 5 F.EQUIV. 1583 0.007022 5.75 0.357152 94.25 1.446087 722.93 0.0002 0.37 823.30 229,94 * 365 300505.72 W18 =300505.72

SN = 6 F.EQUIV. 1583 0.007022 5.75 0.347348 91.66 1.461739 730.75 0.0002 0.37 828.54 231,09 * 365 302417.44 W18 =302417.44

2.5.5.2 DETERMINACIÓN DEL CBR DE DISEÑO Determinada la resistencia del suelo se calcula un CBR de diseño, el cual es reemplazado por el módulo resiliente, que es un módulo de deformaciones dinámico que tiene en cuenta sólo las deformaciones recuperables, no las permanentes o plásticas; se lo denomina con las letras Mr. En nuestro proyecto se han obtenido sobre el suelo de sub-rasante valores de CBR iguales a los detallados en el siguiente cuadro:

MÉTODO INSTITUTO DEL ASFALTO 

Se ordena los valores de CBR. obtenidos de menor a mayor.



Para cada valor de CBR comenzando del menor se calcula su porcentaje.


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Se dibujan en Excel los resultados ( CBR vs. % ), tal como se presentan en los siguientes cuadros. C.B.R DE DI SEÑO

# C.B.R 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

ABSCISA 12 + 480 0 + 050 4 + 120 5 + 090 0 + 650 3 + 650 6 + 510 4 + 540 7 + 540 1 + 110 10 + 005 7 + 010 8 + 990 10 + 510 6 + 175 11 + 020 9 + 510 8 + 510 1 + 600 2 + 150 12 + 060 11 + 540 2 + 600 8 + 020 3 + 130 5 + 520

C.B.R % 3.2 3.4 5 5.3 5.4 6.05 6.2 7.1 7.15 7.7 8.2 9.6 12.2 12.75 13.3 13.7 14.6 15.8 16.25 16.35 16.6 17.4 17.6 18.5 19.1 20.05


(%) 100 96.15 92.31 88.46 84.62 80.77 76.92 73.08 69.23 65.38 61.54 57.69 53.85 50 46.15 42.31 38.46 34.62 30.77 26.92 23.08 19.23 15.38 11.54 7.69 3.85

146


El CBR de diseño es el que alcanza un valor en las ordenadas de entre 60%, 75% u 80%, según si el tránsito de la vía objeto de estudio se espera que sea liviano, medio o pesado, respectivamente. En este estudio el CBR de diseño es el correspondiente a un valor en las ordenadas del 80 %. Para un CBR de diseño de 5.70 % correspondiente a nuestra vía, según las normas de CORPECUADOR. Obtenemos un Mr de la sub-rasante = 8550 psi

2.5.5.3 COMPROBACIÓN DEL NÚMERO ESTRUCTURAL (SN) ASUMIDO Con los diferentes valores de confiabilidad para cada SN asumido en la tabla de factores equivalentes, con las variables de entrada, el módulo resiliente de la subrasante de la vía y el numero de carga, vamos al programa Ecuación AASTHO 93 ( Fig. 2.5.1) y obtenemos los valores de SN. Confiabilidad R = 90 % Desvío estándar So = 0,49 Serviciabilidad inicial Po = 4,2


147


Serviciabilidad final Pt =2,0 Pérdida de serviciabilidad APSI = Po - Pt = 2,2 Mr de la sub-rasante = 8550 psi N8.2 numero de carga = 302417.44 FIGURA Nº 2.5.1

El numero estructural calculado es SN = 2.70

2.5.5.4 CÁLCULO DEL COEFICIENTE DE DRENAJE PARA SUB-BASE (m3) Los datos a considerar para el análisis correspondiente son los siguientes:

Datos de Entrada: Pendiente longitudinal:

S = 12 % = 0.12

(representativa de la vía)

Pendiente transversal:

Sx = 2.5% = 0.025

(bombeo de la vía)

Espesor de la capa drenante: H = 0.15 m. Ancho de la base permeable:

2.5.5.4.1

(espesor para sub-base asumido)

W = 3.6 m.

(ancho de vía 6 m) 1/2 ancho

PARÁMETROS A CONSIDERAR EN EL TIEMPO DE DRENAJE


148


Parámetros a considerar en el tiempo de drenaje:



Longitud resultante de la base (LR):

LR  W S / Sx

Pendiente resultante de la base (SR):

SR  S 2

Factor de pendiente (St):

St = LR * SR/H

2







1

1/ 2

Sx 2 

1/ 2

Cálculos realizados por medio de una hoja electrónica. ANCHO BASE PERMEABLE W(m)

PENDIENTE LONGITUDINAL S (%)

PENDIENTE TRANSVERSAL Sx (%)

LONG. RESULTANTE DE LA BASE LR (m)

PENDIENTE DE LA RESULTANTE SR

3.6

0.12

0.025

17.65

0.1226


PENDIENTE RESULTANTE SR

ESPESOR DE CAPA DRENANTE H (m)

FACTOR DE PENDIENTE St

17.65

0.1226

0.15

14.42

Con el valor de St = 14.42. Obtenemos el factor de tiempo T en la figuradel

Anexo2.5.1 . T = 0.025 2.5.5.4.2

DETERMINAR LAS PROPIEDADES DEL PAVIMENTO

Las propiedades del material a considerarse en la sub-base drenante del pavimento tenemos: El material de la cantera del Río Saracay (los ensayos constan en la sección de anexos). DATOS DE INGRESO: PASANTE TAMIZ # 200:

F 200 =

3.94

TAMAÑO EFECT. DE LA PARTÍCULA:

D 10 =

0,21

COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD:

Cu

=

27.62

COEFICIENTE DE CURVATURA:

Cc

=

2.66

LIMITE LIQUIDO:

LL

ÍNDICE DE PLASTICIDAD:

IP

=

2.19%

DENSIDAD SECA MÁXIMA:

gd

=

2,073 g/cm3


=

%

22.38%

149


GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SÓLIDOS:

Gs

=

2,541 g/cm3

PESO DEL SUELO SECO:

Ws

=

4960

g

VOLUMEN DE LA MUESTRA:

Vt

=

2390

cm3

2.5.5.4.3

CÁLCULO DE LAS PROPIEDADES DRENANTES

Con la ayuda de una hoja electrónica se calcula el volumen de solido, volumen de vacío y porosidad. GRAVEDAD ESPECIFICA DE LOS SOLIDOS Gs (cm3)

PESO DEL SUELO SECO Ws (g)

2.541

VOLUMEN DE SOLIDOS Vs (cm3)

4960

VOLUMEN TOTAL Vt (cm3)

1952

VOLUMEN DE VACIOS Vv (cm3)

POROSIDAD Ne máx

438

0.1833

2390

VOLUMEN DE SOLIDOS:

Vs

=

1952

cm3

VOLUMEN DE VACIOS:

Vv

=

438

cm3

POROSIDAD :

Ne max =

0.1833 cm3

Con la siguiente tabla se relaciona la pérdida de agua C, donde de acuerdo a las características del material la relación pérdida de agua es C = 60 porque tenemos un suelo en que predomina la grava y la cantidad de finos es menor al 3.94% CUADRO Nº 2.5.13 CANTIDAD DE AGUA QUE PUEDE DRENAR POR GRAVEDAD CANTIDAD DE FINOS MATERIAL PREDOMINANTE

< 2.5 %

5%

10%

Tipos de finos

Tipos de finos

Tipos de finos

Filler

Limo

Arcilla

Filler

Limo

Arcilla

Filler

Limo Arcilla

Grava

70

60

40

60

40

20

40

30

10

Arena

57

50

35

50

35

15

25

18

8

Cálculo de la Porosidad efectiva: Ne = (Ne máx.x C) / 100 = 0.110 Se define como porosidad efectiva a la relación entre el volumen de agua que drena de un material bajo la sección de gravedad y el volumen total del mismo.

Cálculo del coeficiente de permeabilidad (K) K  (6.214  10 5  D101.478



n 6.654 )

F 200 0.597


; pies/días 150


Calculado en la siguiente tabla: PASANTE TAMIZ 200 F200

POROSIDAD Ne máx

0.1870

D10

0.0394

PERMEABILIDAD K pies/dïa

PERMEABILIDAD K m/dïa

6.102

1.860

0.21

Resultado de K: K = 1.86m/días

Cálculo de la pendiente de drenaje (m) y del tiempo de drenaje (t) Calcular la pendiente de drenaje:

m   Ne  LR 2 

Calcular el tiempo de drenaje :

t = T * m * 24


POROSIDAD EFECTICA Ne

0.11

 H  K 



0.15

1.860

17.65

PENDIENTE DE DRENAJE m (dïa)

FACTOR DE TIEMPO T

TIEMPO DE DRENAJE t(horas)

0.025

73.68

123

= 123 días m t = 73.68 horas. Cálculo del grado de saturación (S). S = ( Vw / Vv ) * 100 Con los valores de St y T se encuentra el valor de grado de drenaje U, en el ábaco del anexo 2.5.2: El valor de grado de drenaje U = 0.65 U

0.65

VOLUMEN DE VACIOS Vv

438.013

POROSIDAD EFECTIVA Ne

0.11

VOLUMEN DE AGUA Vw=Vv-Ne*U

GRADO DE SATURACION S (%)

437.941

61.000


73.68

POROSIDAD Ne máx

0.1833

El tiempo de drenaje es de 73.68 horas ó 3.07 días que de acuerdo a las especificaciones de el cuadro Nº 2.5.6 tenemos un material con la clasificación de REGULAR. S (%) 61.000

t (horas) 73.68


t(días) 3.07

151


En la temporada invernal que comprende los meses de enero, febrero, marzo y abril se obtiene que llueva cada2 días que será el tiempo en que el pavimento se encuentra en los niveles próximos a la saturación. En un mes llueve 15 días, en los 4 meses tendremos: 60 días de lluvia al año. R = 60 días * t (donde se multiplica por t en días porque el tiempo de drenaje es mayor a 24 horas) R = t (días) * 60 = 184.2 días. El porcentaje de tiempo en que el pavimento permanece en niveles próximos a la saturación responde a esta expresión:

P = ( S + R ) * 100 / 365 Donde:

S = días de deshielo en primavera R = días con lluvias En nuestro medio no se considera S debido a que existen solo dos estaciones climatológicas en el año que son: invierno y verano, por lo que la expresión se reduce a:

P = R x 100 / 365

P = 184.2 x 100 / 365 = 50.47 % Con el valor de 50.47 % y la calidad de drenaje REGULAR vamos a la tabla Nº 2.5.7 y obtenemos el coeficiente dedrenaje

m3 = 0.8 2.5.5.5 CÁLCULO DEL COEFICIENTE DE DRENAJE PARA BASE (m2) Los datos a considerar para el análisis correspondiente son los siguientes:


152


Datos de Entrada:

Pendiente longitudinal:

S = 12 % = 0.12

(representativa de la vía)

Pendiente transversal:

Sx = 2.5% = 0.025

(bombeo de la vía)

Espesor de la capa drenante:

H = 0.15 m.

(espesor para base asumido)

Ancho de la base permeable:

W = 3.6 m.

(ancho de vía 6 m) 1/2 ancho

2.5.5.5.1

PARÁMETROS A CONSIDERAR EN EL TIEMPO DE DRENAJE

Parámetros a considerar en el tiempo de drenaje:



Longitud resultante de la base (LR):

LR  W S / Sx

Pendiente resultante de la base (SR):

SR  S 2

Factor de pendiente (St):

St = LR * SR/H

2







1

1/ 2

Sx 2 

1/ 2

Cálculos realizados por medio de una hoja electrónica. ANCHO BASE PERMEABLE W(m)

PENDIENTE LONGITUDINAL S (%)

PENDIENTE TRANSVERSAL Sx (%)


PENDIENTE DE LA RESULTANTE SR

3.6

0.12

0.025

17.65

0.1226


PENDIENTE RESULTANTE SR


FACTOR DE PENDIENTE St

17.65

0.1226

0.15

14.424

Con el valor de St = 14.42. Obtenemos el factor de tiempo T en la figuradel

Anexo2.5.1 . T = 0.025 2.5.5.5.2

DETERMINAR LAS PROPIEDADES DEL PAVIMENTO

Las propiedades del material a considerarse en la sub-base drenante del pavimento tenemos: El material de la cantera del Río Saracay (los ensayos constan en la sección de anexos). DATOS DE INGRESO: PASANTE TAMIZ # 200:

F 200 =


2.15

% 153


TAMAÑO EFECT. DE LA PARTÍCULA:

D 10 =

0,42

COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD:

Cu

=

24.76

COEFICIENTE DE CURVATURA:

Cc

=

2.97

LIMITE LIQUIDO:

LL

ÍNDICE DE PLASTICIDAD:

IP

=

3.29%

DENSIDAD SECA MÁXIMA:

gd

=

2,145 g/cm3

GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SÓLIDOS:

Gs

=

2,502 g/cm3

PESO DEL SUELO SECO:

Ws

=

4502

g

VOLUMEN DE LA MUESTRA:

Vt

=

2264

cm3

2.5.5.5.3

=

20.55%

CÁLCULO DE LAS PROPIEDADES DRENANTES

Con la ayuda de una hoja electrónica se calcula el volumen de solido, volumen de vacío y porosidad. GRAVEDAD ESPECIFICA DE LOS SOLIDOS Gs (cm3)

PESO DEL SUELO SECO Ws (g)

2.502

VOLUMEN DE SOLIDOS Vs (cm3)

4502

VOLUMEN TOTAL Vt (cm3)

1799

VOLUMEN DE VACIOS Vv (cm3)

POROSIDAD Ne máx

465

0.2052

2264

VOLUMEN DE SOLIDOS:

Vs

=

1799

cm3

VOLUMEN DE VACIOS:

Vv

=

465

cm3

POROSIDAD :

Ne max =

0.2052 cm3

Con la siguiente tabla se relaciona la pérdida de agua C, donde de acuerdo a las características del material la relación pérdida de agua es C = 70 porque tenemos un suelo en que predomina la grava y la cantidad de finos es menor al 2.15%.

CUADRO Nº 2.5.13 CANTIDAD DE AGUA QUE PUEDE DRENAR POR GRAVEDAD CANTIDAD DE FINOS MATERIAL PREDOMINANTE

< 2.5 %

5%

10%

Tipos de finos

Tipos de finos

Tipos de finos

Filler

Limo

Arcilla

Filler

Limo

Arcilla

Filler

Grava

70

60

40

60

40

20

40

30

10

Arena

57

50

35

50

35

15

25

18

8


Limo Arcilla

154


Cálculo de la Porosidad efectiva: Ne = (Ne máx. x C) / 100 = 0.14 Se define como porosidad efectiva a la relación entre el volumen de agua que drena de un material bajo la sección de gravedad y el volumen total del mismo.

Cálculo del coeficiente de permeabilidad (K) K  (6.214  10 5  D101.478



n 6.654 )

; pies/días

F 200 0.597

Calculado en la siguiente tabla: POROSIDAD Ne máx

PASANTE TAMIZ 200 F200

0.2052

D10

0.0215

PERMEABILIDAD K pies/dïa


45.260

13.795

0.42

Resultado de K: K = 13.80m/días

Cálculo de la pendiente de drenaje (m) y del tiempo de drenaje (t) Calcular la pendiente de drenaje:

m   Ne  LR 2 

Calcular el tiempo de drenaje :

t = T * m * 24

POROSIDAD EFECTICA Ne


0.14

17.65

 H  K 



0.15

13.795

PENDIENTE DE DRENAJE m (dïa)

22

FACTOR DE TIEMPO T


0.025

12.98

= 22 días m t = 12.98 horas. Cálculo del grado de saturación (S). S = ( Vw / Vv ) * 100 Con los valores de St y T se encuentra el valor de grado de drenaje U, en el ábaco del anexo 2.5.2:


155


El valor de grado de drenaje U = 0.65 VOLUMEN DE VACIOS Vv

U

0.65

POROSIDAD EFECTIVA Ne

464.639

VOLUMEN DE AGUA Vw=Vv-Ne*U

GRADO DE SATURACION S (%)


POROSIDAD Ne máx

464.546

54.500

12.98

0.2052

0.14

El tiempo de drenaje es de 12.98 horas ó 0.54 días que de acuerdo a las especificaciones de el cuadro Nº 2.5.6 tenemosun material con la clasificación de BUENO. S (%) 54.500

t (horas) 12.98

t(días) 0.541

En la temporada invernal que comprende los meses de enero, febrero, marzo y abril se obtiene que llueva cada2 días que será el tiempo en que el pavimento se encuentra en los niveles próximos a la saturación. En un mes llueve 15 días, en los 4 meses tendremos: 60 días de lluvia al año. R = 60 días * t (donde se multiplica por t en días porque el tiempo de drenaje es mayor a 24 horas) R = t (días) * 60 = 32.45 días. El porcentaje de tiempo en que el pavimento permanece en niveles próximos a la saturación responde a estaexpresión:

P = ( S + R ) * 100 / 365 Donde:

S = días de deshielo en primavera R = días con lluvias En nuestro medio no se considera S debido a que existen solo dos estaciones climatológicas en el año que son: invierno y verano, por lo que la expresión se reduce a:

P = R x 100 / 365


156


P = 32.45 x 100 / 365 = 16.44 % Con el valor de 50.47 % y la calidad de drenajeBUENOvamos a la tabla Nº 2.5.7 y obtenemos el coeficiente dedrenaje

m3 = 1.15 2.5.5.6 DETERMINACIÓN DE LOS ESPESORES El cálculo de los espesores de la capa que conforman el paquete estructural se obtiene mediante la siguiente expresión que liga al número estructural (SN)

SN = a1. D1 + a2 .D2 . m2 + a3 .D3 . m3 Donde :

a1, a2, a3, son los coeficientes estructurales o de capa, en pulgadas m2, m3, son los coeficientes de drenaje D1 , D2 , D3 , son los espesores de las capas del pavimento, expresado en pulgadas. No es práctico ni económico colocar capas con espesores menores que el mínimo requerido. TABLA Nº 6.12 ESPESORES MÍNIMOS DE CONCRETO ASFÁLTICO Y BASE GRANULAR CONCRETO NUMERO DE ESALs 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 - 2000 000 7,5 cm 15 cm 2000 000 - 7000 000 9,0 cm 15 cm Más de 7000 000 10,0 cm 15 cm

2.5.5.6.1 CÁLCULO DE LOS ESPESORES DE LAS CAPAS DEL PAVIMENTO Confiabilidad R = 90% SN = 2.7 CBR de Sub-rasante = 5.70 % Carlos Fernando Castro Infante - Jonnathan Stalin Rodríguez Quezada

157


CBR de Sub-base = 38.25 % (CanteraBeltrán) CBR de base

= 81.24 % (Cantera Beltrán)

Módulos Resilientes (Mr) Con los valores de CBR de la Sub-base y Base entramos en losAnexos 2.5.3 y 2.5.4, y determinamos los respectivos módulos resilientes. Mr sub-base = 16500 psi Mr base

= 28000 psi

Para determinar el valor del Mr de sub-rasante recurrimos a la fórmula: CBR <10 ;Mr = 1500* CBR (CORPECUADOR) Mr sub-rasante = 8550 psi Mediante la utilización de una hoja electrónica, y con los datos expuestos, determinamos los espesores de la capas del pavimento, estos resultados se adjuntan a continuación.

VARIABLES DE ENTRADA Confiabilidad Desv. Estándar Serviciabilidadinic. Serv. Final Pérdida de servc. Cap. De soporte Módulo resiliente

R Zr So po pt Dpsi CBR Mr

N8.2

Numero estructural

SN

90% -1.28 0.49 4.2 2 2.2 5.7 8550 302417.44 2.7

En función de N8.2 e importancia de la vía del valor de R Por variaciones en el tráfico Por ser PAF Dpsi = pt-po Del 60% de la curva de frecuencias Mr = 1500*CBR si es menor a 10% Del cálculo en base al conteo Del programa ECUACION AASHTO 93

Para capa de rodadura Doble Tratamiento Superficial Bituminoso (DTSB) E. Marshall libras 2280 Módulo resiliente Mr 440000 Coef. Estructural 0.171 a1 (cm-1 ) Numero estructural SN1 0.38 Del programa ECUACION AASHTO 93


158


Para Base se considera un material de las siguientes características CBR Límite líquido Indice de plasticidad Desgaste Los Angeles Coef. Estructural Coef. De drenaje Módulo resiliente Numero estructural

% % % % a2 (cm-1)

m2 Mr SN2

81.24 20.55 3.29 12.72 0.052 1.15 28000 1.73

mayor de 80% menor de 25% NP o menor de 6% menor de 30%

Del programa ECUACION AASHTO 93

Para sub base se considera un material de las siguientes características CBR

Límite líquido Indice de plasticidad Desgaste Los Angeles Coef. Estructural Coef. De drenaje Módulo resiliente Numero estructural

% % % % a3 (cm-1 )

m3 Mr SN3

38.25 22.38% 2.19% 22.72 0.047 0.8 16500 2.12

mayor de 30% menor de 25% NP o menor de 6% menor de 40%

Del programa ECUACION AASHTO 93

Mejoramiento El material de mejoramiento tendrá un CBR mínimo de 20% CBR = 23.3 MR = 13861 El SN3 tendrá un valor de = 2.26 a4 (cm-1 ) = 0.035 m4 = 0.6

Cálculo de espesores del paquete estructural: SN = a1*D1 + a2*m2*D2 + a3*m3*D3 + .... SN1 = a1 * D1


159


D1 = SN1/a1

2.22 cm

SN1 = a1 * D1

0.856

D2 = (SN2-SN1)/(a2*m2)

14.62 cm

SN2 = a2*m2*D2

0.90

D3 = (SN3-(SN1+SN2)/(a3*m3)

9.80 cm

SN3 = a3*m3*D3

1.69

Utilizo 5.00 cm para capa de rodadura



SN = a1*D1 + a2*m2*D2 + a3*m3*D3+a4*m4*D4

SN= 3.439

Se comprueba con la ecuación de la AASHTO: psi log

--------------

(4.2 - 1.5) Log (N8.2) = Zr (So) + 9.36 log (Sn + 1) - 0.2 + ------------------------ + 2.32 log (Mr) - 8.07 1094 0.4 + --------------(SN + 1) 5.19

Zr (So) 9.36 log (Sn + 1) log [ psi / (4.2-1.5) ] 0.4+ [ 1094 / (SN+1)5.19] 2.32 log (Mr)

-0.62720 6.05892 -0.08894 0.87799 9.12216 5.481 es aproximadamente igual


6.183

160


2.5.5.6.2

ESQUEMA DEL PAQUETE ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO PERIODO DE DISEÑO (años)

CAPAS DEL PAVIMENTO

EQUIVALENCIA MODULO EJES C.B.R. RESILIENTE DE 8.180 KGS % (MR)

ESPESORES DE LAS CAPAS DEL PAVIMENTO (CM.)

SUBRASANTE MEJORAMIENTO

23.3

13861

30.00

SUBABSE CLASE II

38.25

16500

15.00

81.24

28000

15.00

440000

5.00

20

302417.44

BASE CLASE I TIPO A

DOBLE RIEGO ASFALTICO

SECCION TIPO CARRETERA CLASE IV MOP - SECCION TIPICA C.V.7

2.5.6

MEZCLAS ASFÁLTICAS

2.5.6.1 INTRODUCCIÓN El diseño de mezcla asfáltica consiste en determinar las proporciones en que se deben combinar los agregados gruesos, agregados finos, llenante mineral y asfalto con el fin de cumplir las especificaciones determinadas en cuanto a las propiedades del concreto asfáltico descritas anteriormente. La discusión previa proporciona una visión general sobre el significado del diseño de mezclas asfálticas de pavimentación consiste, en gran parte, seleccionar y proporcionar Carlos Fernando Castro Infante - Jonnathan Stalin Rodríguez Quezada

161


materiales para obtener las propiedades deseadas en el pavimento terminado. El objetivo general del procedimiento del diseño consiste en determinar una combinación y graduación económica de agregados (dentro de los límites de las especificaciones del proyecto) y asfalto que produzca una mezcla con: Suficiente estabilidad como para satisfacer las exigencias del servicio sin desplazamientos o distorsiones. Suficiente asfalto para asegurar la obtención de un pavimento durable que resulte del recubrimiento completo de las partículas de agregado pétreo, impermeabilizando y ligando las mismas entre si, bajo una compactación adecuada. Suficiente trabajabilidad para permitir una eficiente colocación de la mezcla con que se pavimentará, sin que se produzca segregación. Suficientes vacíos con aire en la mezcla compactada, para proveer una reserva de espacio que impida exudaciones y pérdidas de estabilidad al producirse una pequeña compactación adicional bajo las cargas de tránsito, como los posibles aumentos de volumen del asfalto a altas temperaturas.

2.5.6.2 MÉTODO MARSHALL El método Marshall es el más utilizado para el diseño de mezcla asfáltica. De ante mano se debe conocer las especificaciones sobre la granulometría de los agregados o si esta no esta determinada se ensaya con una o varias de acuerdo a los materiales disponibles y que se presuman son aptas para cumplir las demás especificaciones. El método puede utilizarse tanto para diseños en laboratorio como para controles de campo. El objetivo del diseño de una mezcla asfáltica es determinar la proporción adecuada de cemento asfáltico en la mezcla.

2.5.6.2.1

PROPÓSITO

Es determinar el contenido óptimo de asfalto para una combinación específica de agregados. El método también provee información sobre propiedades de la mezcla


162


asfáltica en caliente, y se establece densidades y contenidos óptimos de vacío que deben ser cumplidos durante la construcción del pavimento. El método Marshall, como se presenta en esta sección, solo se aplica en mezclas asfálticas (en caliente) de pavimentación que usan cemento asfáltico con viscosidad o penetración. Una amplia variedad de problemas graves que van desde una mala trabajabilidad de la mezcla hasta una falla prematura del pavimento, son los resultados histórico de variaciones ocurridas entre los materiales ensayados en laboratorio y los materiales usados en la realidad. Generalmente los productos de la trituración y clasificación se separan en tres o cuatro rangos de tamaños y por los métodos normales de cálculo de combinación de agregados se obtienen las proporciones de cada rango para obtener la granulometría deseada. Una vez que se tenga el material seleccionado se inicia el diseño elaborando briquetas cilíndricas de 10 cm de diámetro y 6.5 cm de altura a una temperatura entre 120 y 130 ºC y con 50 o 75 golpes por cara según se especifique, para contenidos de asfalto variables entre 4.55 y 7.55 de 0.5% en 0.55. Se deben elaborar tres briquetas como mínimo por cada contenido de asfalto y a cada una de ellas se le determinarán las siguientes propiedades: 

Densidad.



Estabilidad MARSHALL.



Flujo.



Porcentaje de vacíos en la mezcla total.



Porcentaje de vacíos en los agregados.



Porcentaje de vacíos llenos de asfalto.



Densidad máxima teórica.


163


El valor de una propiedad es el promedio de las obtenidas para cada porcentaje de asfalto. Cada una de las propiedades varía a medida que aumenta el contenido de asfalto de la mezcla. El contenido de asfalto óptimo a seleccionar el cual está muy cerca de los puntos de máxima de las curvas de estabilidad y densidad será el valor más alto posible con el cual se cumpla de una forma segura las especificaciones .

2.5.6.2.2

PREPARACIÓN DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE

Las mezclas en caliente se preparan en plantas especialmente diseñadas para el efecto y que son de dos tipos básicos. a.- Contin uo.- son aquellas en las cuales la mezcla de agregados y asfalto se realiza

en forma continua y por volumen. b.- Discontinuo o por Bachadas.- en este caso la mezcla se hace por peso

completando la cantidad de materiales necesarios para una cantidad determinada de mezcla por ejemplo 1000 Kg. Las capacidades teóricas de producción de las plantas varían generalmente entre 50 y 250 toneladas por hora pero la capacidad práctica está limitada por muchos factores entre los cuales es muy importante mencionar el de la humedad de los agregados que retarda el secado disminuyendo el rendimiento de la máquina. Aparte de las unidades explotación, transporte, trituración y clasificación que debe tener toda instalación para mezclas asfálticas, la planta en sí consta de los siguientes elementos: a.- Sistema de alimentación y dosificación de los agregados en frío. b.- Tambor secador de los agregados. c.- Colector de polvo. d.- Elevador de los agregados calientes. e.- Instalación de tamizado de los agregados calientes. f.- Tolvas de almacenamiento de los agregados calientes. g.- Sistema de alimentación del llenante mineral o filler. h.- Sistema de almacenamiento, calefacción y alimentación del asfalto. Carlos Fernando Castro Infante - Jonnathan Stalin Rodríguez Quezada

164


i.- Sistema de dosificación de agregados, llenante mineral y asfalto. j.- Mezclador. k.- Sistema de descarga de la mezcla. Las plantas asfálticas son estacionarias o camineras siendo estas las instalaciones cuyos componentes pueden ser enganchados a un tracto mula facilitando así el rápido desplazamiento de un sitio a otro. En la preparación de la mezcla deben tenerse en cuenta los siguientes aspectos: 1. La tolerancia en el contenido de asfalto será de +- 0.4% del que se obtuvo para la fórmula de trabajo. 2. La temperatura de mezclado de los agregados y el asfalto debe estar comprendida entre 135º y 170ºC. La tolerancia de la temperatura es +- 8ºC con respecto al diseño. 3. La diferencia de temperatura entre agregados y asfalto no debe ser mayor de 10ºC pues ello dificulta el proceso de mezclado. 4. En las plantas por bachadas se mezclan primero los agregados adicionando por último el asfalto y continuando la mezcla por el tiempo necesario para obtener la mezcla íntima y homogénea que se pretende. El tiempo máximo de mezclado será 60 segundos.

2.5.6.2.3

VERIFICACIÓN DE LA MEZCLA

La mezcla asfáltica debe ser transportada a la obra en volquetas, de donde debe ser limpiado cuidadosamente de todo material extraño y debe cubrirse con lonas par preservar la temperatura y protegerla en caso de lluvia. Los controles de campo a realizar en la mezcla y que pueden descubrir defectos en la misma son las siguientes:

a.- Temperatura.- Si la temperatura de la mezcla es alta, esta desprende un humo azulado y si es baja presenta un aspecto de poca fluidez y con mal cubrimiento de los agregados. En estos casos se comprueba la temperatura con el termómetro para determinar su rechazo definitivo. La temperatura de llegada de la mezcla a la obra debe oscilar entre 120º y 160ºC.


165


b.- Contenido de asfalto.- Si la mezcla tiene exceso de ligante se observan una fluidez y un brillo mayores de los normales. Cuando hay falta de ligante, esta aparece opaca y con aspecto suelto que da idea del cubrimiento deficiente de los agregados. En cualquiera de los dos casos se puede, autorizar la aplicación de la mezcla marcando el área cubierta por la misma para ser levantada en caso de que se confirme que hay exceso o defecto de asfalto.

c.- Uniformidad.- Cuando el aspecto sea muy diferente en distintas zonas de la mezcla puede ser rechazada por falta de uniformidad.

d.- Contenido de agregado grueso.- Una textura más abierta de lo normal la cual produce un brillo excesivo como si la mezcla tuviera demasiado asfalto, indica que la granulometría esta por fuera de los límites. Puede autorizarse la extensión de la mezcla y levantarse en caso de verificar el defecto.

e.- Contenido de finos.- Si hay exceso de finos se ve como si la mezcla tuviera poco asfalto. Se procede como en el caso anterior.

f.- Humedad.- Si la mezcla tiene exceso de humedad, desprenderá vapor de agua al ser descargada. Esta mezcla debe ser rechazada pues el asfalto en presencia de humedad no tiene el poder cementante requerido.

g.- Segregación.- La segregación excesiva de una mezcla al ser extendida, es motivo de rechazo definitivo.

h.- Contaminación.- También será causa de rechazo la contaminación de la mezcla con elementos extraños tales como combustibles, vegetales, etc. De la mezcla llegada a la obra se toman muestras representativas y se elaboran en forma inmediata briquetas para ensayar a estabilidad, fluencia, densidad y porcentaje de vacíos. La cantidad de mezcla de cada muestra debe ser suficiente para verificar además granulometría y contenido de asfalto. El número de muestras se especifica según la cantidad de mezcla a aplicar.


166


CUADRO Nº 2.5.13

CRITERIO DE DISEÑO SUGERIDO POR EL INSTITUTO DEL ASFALTO PARA EL ENSAYO MARSHALL

TRÁNSITO Nº de golpes por cara Estabilidad mínima (libras) Flujo (1/100plg) % de vacíos con aire: Concreto asfáltico para rodadura Concreto asfáltico para base (1) Arena asfalto para rodadura Arena asfalto para base (1) (2) % de vacíos en agregados minerales 

PESADO

MEDIO

LIVIANO

DTN > 100

DTN = 10 A 100

DTN < 10

75 750 8 - 16

50 500 8 - 18

35 500 8 - 20

3-5 3-8 5-8

3-5 3-8 5-8 3 - 18

3-5 3-8 5-8

VER TABLA 5.4

Las bases asfálticas mezcladas en caliente que se coloquen 10 o más centímetros por debajo de la superficie final y que no cumplan el criterio de la Tabla cuando se ensayan a 60ºC pueden emplearse si los cumplen al ensayarse a 38ºC.



Los materiales para bases de arena asfalto mezcladas en caliente, se compactarán con 50 golpes por cara independientemente del tipo de tránsito y además del requisito de vacíos con aire deberán presentar una estabilidad mayor a 200 libras y un flujo menor a 20. Además, no tienen requisito en cuanto a vacíos en los agregados minerales. CUADRO Nº 2.5.14

MINIMO PORCENTAJE ADMISIBLE DE VAC OS EN LOS AGREGADOS MINERALES TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL DE LAS PARTÍCULAS DEL AGREGADO

% MÍNIMO DE VACÍOS EN LOS AGREGADOS MINERALES

Nº 16 Nº 8 Nº4 3/8" 1/2" 3/4" 1" 1 1/2" 2"

23,5 21 18 16 15 14 13 12 11,5


167

CAPITULO II, MARCO TEORICO - DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE

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