UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO DE TOPOGRAFIA Y VIAS DE TRANSPORTE
CURSO DE TITULACIÓN PROFESIONAL POR ACTUALIZACIÓN DE CONOCIMIENTOS
EMA : DISEÑO Y EVALUACION DE PAVIMENTOS FLEXIBL
Ing. José Melchor A.
[email protected]
PRESENTACION I Parte.
DISEÑO DE PAVIMENTOS
II Parte.
EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS
DISEÑO DE PAVIMENTOS
PARAMETROS PRINCIPALES EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS 1.- Suelos 2.- Tráfico 3. Materiales
1.0 ESTUDIO DE SUELOS 1.1 Exploración 1.2 Caracterización 1.3 Propiedades 1.4 Capacidad de Soporte
1.- EXPLORACIÓN DEL SUELO DE FUNDA h
Tiene por finalidad definir el tipo y capacid soporte de los suelos de fundación. Se deben efectuar : - Calicatas como mínimo cada 250 m. - Profundidad mínima de 1.50m
INFLUENCIA DE LAS CARGAS EN PAVIMENTO FLEXIBLE
1.50 m
1.2 CARACTERIZACION DE LOS SUELOS
Visualmente se clasifica a los suelos en grupo básicos tales como: grava, arena, limos y arci Observación Directa propiedades en campo
h
h
Textura Forma de los granos Granulometría Plasticidad
1.3 PROPIEDADES FISICO - -MECANICAS M ECANICAS
Análisis granulométrico
Constantes
Físicas
Clasificación Capacidad
ASTM D-422 ASTM D-4318
de los suelos SUCS y AASHT
de Soporte (CBR)
PERFIL ESTATIGRÁFICO ESTATIGRÁFICO
El perfil Estratigráfico es confeccionado con los que se obtiene de los análisis granulométricos.
1.4 VALOR DE SOPORTE DEL SUELO DE FUNDA a. Ensa Ensayo yo de Calif Californ ornia ia Beari Bearing ng Rat Ratio io (CBR) (CBR) b. Norma ASTM D-1883
c. Actualmente se viene remplazando al CBR Módul Mó dulo o Res Resililen ente te (M (MR) R) es espe peci cifi fica cado do en en la la AASHTO T-274.
2.- ESTUDIO DE TRAFICO TRAFIC 2.1 Composición 2.2 Estadística 2.3 Proyección
2.1 COMPOSICIÓN DEL TRÁNSITO La Norma establece:peso bruto máximo total por vehículo < 48,000Kg TIPO TIPO DE EJE Y PESO MAXIMO
E je s
N e u m á tic o s
K ilo g ra m o s
imple
02
6,000
imple
04
11,000
Doble (Tandem (Tandem )
06
15,000
Doble (Tandem (Tandem )
08
18,000
Doble (no
08
16,000
andem)
10
23,000
2.2 ESTADÍSTICA DE TRÁFICO Esta basado en el conteo de tráfico El tráfico que recibirá la carretera puede ser:
h
h
Tráf Tr áfic ico o De Deri riva vado do .El Tráfico Inducido.-
2.3 PROYECCION DEL TRAFICO
La metodología para encontrar la tasa de crecim para el tráfico está basada en: Crecimiento poblacional Crecimiento Bruto Interno Producto Bruto Interno Per-Capital por hab
h
Para el calculo del tráfico futuro se emp siguiente fórmula:
h
Tn = To(1+r)n
La tasa de crecimiento sé calcula de la siguien forma:
h
r vp = (1 + r PBIh x Evp) x (1+r h) - 1
3.- ESTUDIO DE MATERIALES
La búsqueda de materiales es una labor fundam dentro del diseño de pavimentos por lo demanda mucha rigurosidad.
Identificación de la Cantera
Reconocimiento en planos topográficos c propósito de orientar la búsqueda.
h
Prospecciones
h
que
aseguren
los
volúm
DISEÑO DE PAVIMENTOS 1. 2. 3.
Metodologías Clásicas Metodologías Actuales Nuevas Tendencias
1.0 Metodologías Clásicas Clásica
Método del CBR - CBR de la Subrasante - Tráfico
Método del Índice de Grupo - Índice de Grupo del Suelos
2.0 Metodologías Actuales Actuale 2.1 Método de la AASHTO 2.2 Método del Instituto del Asfalto
2.1 METODO AASHTO - 93
Desde la publicación de la primera guía AASH 1961, se han efectuado modificaciones en la ec de diseño con la finalidad de mejorar su uso confiabilidad
h
El método AASHTO para diseño de pavimentos fl publicada en 1993 incluye importantes modifica dirigidas a mejorar la confiabilidad del método
h
Parámetros de Diseño W 18
=
Número esperado de repeticiones de ejes equivalentes tn en el periodo de diseño.
Zr
=
Desviación Estándar del error combinado en la predi del tráfico y comportamiento estructural.
So
=
Desviación Estándar Total
∆PSI
=
Diferencia entre la Serviciabilidad Inicial (Po) y Final (P
Mr
=
Módulo Resilente de la Sub-rasante (psi)
SN
=
Número Estructural, Estructural , indicador de la Capacidad Estruc requerida (materiales y espesores).
ai
=
Coeficiente Estructural de la capa i
Parámetro W 18
Para la guía AASHTO corresponde al EAL afec por coeficientes que representan el sentido número de carriles que tendrá la vía
h
W18 = DDxDLxEAL
EAL = Nu EAL Num mer ero o de de eje ejess equ equiv ival alen ente tess a 8.2 8.2 tn periodo de diseño. DD = Es un factor de distri distribución bución direc direccion cion
FACTOR CARRIL NUMERO DE LÍNEAS EN CADA DIRECCIÓN 1
PORCENTAJE PARA EJ 8.2 TN EN CADA DIREC 100
2
80 – 100
3
60 – 80
4
50 - 75
Fuente : AASHTO
NUMERO DE EJES EQUIVALENTES A 8.2 T
EAL(8.2 tn)=365(IMD2E*FD2E + IMD3E*FD3E + IMDTYS*FDTYS)[(1 Donde : EAL AL(8 (8.2 .2 Tn Tn)) : Núme Númerro de de Eje Ejess Eq Equi uiva vale len nte tess a 8. 8.22 tn tn en periodo de diseño. IMD2E : Índice Medio Diario de Camiones de 2 ej IMD3E : Índice Medio Diario de Camiones de 3 ej IMDTyST : Índice Medio Diario de Camiones de TyS FD2E : Factor Destructivo de Camiones de 2E FD3E : Factor Destructivo de Camiones de 3E
CONFIABILIDAD CLASIFICACION CLASIFICACION GENERAL
AUTOPISTA Y CARRETERAS
NIVEL DE CONFIA
RECOMENDA URBANO
R
85-99.9
8
INTERESTATALES OTRAS ARTERIAS PRINCIPALES
80-99
COLECTORAS
80-95
LOCALES
50-80
Confiabilidad R (%) 50 60 70 75 80 85 90 .
Desviación Estándar Normal (Zr ) 0.00 - 0.253 - 0.524 - 0.674 - 0.841 - 1.037 - 1.282 . -
Desviación Estándar Total (So) 0.30 - 0.45 Pavimentos Rígidos 0.40 - 0.45 Pavimentos Flexibles
Índice de Serviciabilidad Present PSI inicial = Inicio del Periodo PSI Final = Fin del Periodo ∆
PSI = PSI Final – PSI inicial
Módulo Resilente de la Subrasante
La guía AASHTO reconoce que muchas agenci poseen posee n los equipos para deter determinar minar el Mr Mr y pro el uso de la conocida correlación con el CBR
h
Mr (psi) = 1500xCBR
Mr = 1500xCBR para CBR < 10% sugerida por AAS Mr = 3000xCBR 0.65 para CBR de 7.2% a 20% esta ecuación fué desarrollada en Sudáfrica
En el año de 1972 Van Till Et ef Ti efec ectu tuó ó un un monograma de correlación entre el Módulo Resilente con el CBR
Cálculo de Número Estructural
h
PSI log log [ ---------- ] 4.2 - 1.5 log W 18 = Zr x So + 9.36 x log log (SN+1) (SN+1) - 0.20 + ------------- ------------------ + 2.32 x lo log MR - 8. 1094 0.40 + ------------------------------ (SN+1)5.19 ∆
CARTA DE DISEÑO AASHTO 1993
ESTRUCTURACIÓN DEL PAVIMENTO SN=a1xD1+a2xD2xm2+a3xD3xm3
COEFICIENTE DE DRENAJE
AGUA CARACTERISTICAS DE DRENAJE
ELIMINADA
Porcentaje de tiempo en el año, que la estruc Pavimento está expuesta a un nivel de humedad saturación
EN
Excelente Bueno Regular Pobre
< 1%
1% - 5%
5% - 25%
2 horas
1.40-1.35
1.35-1.30
1.30-1.20
1 día
1.35-1.25
1.25-1.15
1.15-1.00
1 semana
1.25-1.15
1.15-1.05
1.00-0.80
1 mes
1.15-1.05
1.05-0.80
0.80-0.60
