Diseño de Pavimentos Flexible Para Las Alas

Universidad Alas Peruanas Filial Fili al Ayacu Ayacucho cho INGENIERIA CIVIL DISEÑO AVANZADO DE PAVIMENTOS I ng ng.. CAR CARL L OS H UAM ANCAYO QUI QUI N

DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

ECUACIÓN DE LA GUIA AASHTO 1993

 P SI  log  PSI 

log W 18

  Z  R S o  9.36 log( SN   1)  0.20 

4.2  1.5 1094

0.40 

 2.32 log M  R  8.07

( SN   1)5.19

W18 : número de aplicaciones de carga de 18 kips ZR 

: área bajo la curva de distribución estandarizada para una confiabilidad R

So

: desviación estándar de las variables

SN

: número estructural

prevista en el diseño ΔPSI : pérdida de la serviciabilidad prevista MR  : módulo resiliente de la subrasante

DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES •

Variables de diseño: •

Variables de tiempo

•

Tránsito

•

Serviciabilidad

•

Confiabilidad

•

Propiedades de los materiales

•

Drenaje

•

Subrasantes expansivas o sometidas a expansión por congelamiento

Variables de ti empo •

Periodo de diseño o de vida útil Tiempo entre la construcción del pavimento y el momento en que éste alcanza la serviciabilidad mínima

•

Periodo de análisis Tiempo total que cada estrategia de diseño debe cubrir. Puede comprender varios periodos de vida útil

Periodos de análisis recomendados 

Volumen de tránsito

Periodo de análisis

Gran volumen de tránsito urbano

30  –  50 años

Gran volumen de tránsito rural

20  –  50 años

Bajo volumen en vía pavimentada

15  –  25 años

  Tránsito •

Estudios de Capacidad vial y Nivel de Servicio: •

Análisis operacional

•

Análisis de proyecto

•

Indispensable para definir características geométricas

•

Crecimiento del tránsito futuro

  Tránsito •

Definición de carril de diseño

•

Estudio de tránsito para evaluar la posibilidad que camiones cargados viajen en una dirección y descargados en la otra

•

En ausencia de datos: Carriles en dos direcciones

% de camiones en el carril de diseño

2

50

4

45 (35  –  48)

6 ó más

40 (25  –  48)

  Tránsito •

•

 Número de repeticiones de ejes equivalente Configuración de ejes de la Norma Peruana: Ejes

Tn

Kips

Simple

7

16

Simple

11

25

Doble

18

40

Triple

25

56

  Tránsito •

Ejemplo. •

Carretera de cuatro carriles, dos en cada dirección, separadas por una mediana, diseñada para un periodo de diseño de 20 años.

•

El TMDA es de 8,000 vehículos por día.

•

De la clasificación vehicular, Se ha determinado que 4 % del volumen son camiones, compuesto de la siguiente manera: 20 % son C2, 30 % son T2S2, 30 % son T3S2 y 20 % son C3R3.

•

Se estima que el porcentaje de camiones en el carril de diseño es de 40 %.

•

Se ha estimado una tasa de crecimiento total de 2.5 %.

  Serviciabilidad •

Elegir serviciabilidad inicial ( ρo ) y final ( ρt )

•

ρo  es función del diseño del pavimento y de la calidad de la construcción

•

ρt es función de la categoría del camino y adoptada con criterio por el proyectista

•

Analizar pérdida de serviciabilidad por subrasantes expansivas

  Serviciabilidad •

Valores recomendados Serviciabilidad inicial: ρo = 4.5 para pavimentos rígidos ρo = 4.2 para pavimentos flexibles

Serviciabilidad final: ρt = 2.5 para caminos muy importantes ρt = 2.0 para caminos de menor tránsito

  Confiabilidad •

Definir nivel de confiabilidad

•

Si la construcción es por etapas: vida útil < periodo de análisis Descomponer confiabilidad de cada etapa para tener la confiabilidad en todo el periodo de diseño R etapa = ( R total )1/n n : número de etapas previstas

NIVELES DE CONFIABILIDAD RECOMENDADOS POR AASHTO

Tipo de camino

Confiabilidad recomendada Zona urbana

Zona rural

85  –  99.99

80  –  99.9

Arterias principales

80  –  99

75  – 99

Colectoras

80  –  95

75  –  95

Locales

50  –  80

50  –  80

Rutas interestatales y autopistas

Pr opiedades de los mater iales: Subr asante •

MR   del suelo y materiales de base para obtener coeficientes estructurales

•

Se utilizan ensayos individuales

•

Se selecciona de acuerdo a las características del tránsito: Límites de diseño de la subrasante  Nivel de tránsito EAL

Valor percentil de diseño

1e4 ó menos

60

Entre 1e4 y 1e6

75

Más de 1e6

87.5

Pr opiedades de los mater iales: Bases •

La base es una capa de alta densidad y estabilidad

•

Distribuye los esfuerzos creados por las cargas de tránsito

•

Se especifica su granulometría y otros parámetros

•

Especificaciones EG 2000

•

DEFINIR COEFICIENTES DE CAPA, a i

Pr opiedades de los mater iales: Subbases •

La resistencia no es tan importante como en la base

•

Está a mayor profundidad y por tanto, la influencia de las cargas es menos

•

La mezcla de materiales no debe ser necesariamente densa

•

Sin embargo, se debe evitar capas de gradación abierta que pueda contaminarse por intrusión de finos

•

Se esepecifican requerimientos de permeabilidad y erosión interna:

D15 Subbase / D15 Subrasante > 5

D15 Subbase / D85 Subrasante < 4

Propiedades de los mater iales: Asfalto Propiedades de la mezcla asfáltica: •

ESTABILIDAD. Capacidad para resistir desplazamiento y deformación

•

DURABILIDAD: Habilidad para resistir acción del tránsito y del clima (polimerización, oxidación o desintegración)

•

IMPERMEABILIDAD. R esistencia al paso del aire y agua

Propiedades de los mater iales: Asfalto •

TRABAJABILIDAD. Facilidad para colocar y compactar la mezcla

•

FLEXIBILIDAD. Capacidad de deformarse sin agrietarse

•

RESISTENCIA A LA FATIGA.  Resistencia a carga repetida

•

RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO.  Calidad superficial

  Drenaje •

Determinar la calidad del drenaje

•

Tiempo en que las capas granulares están sometidas a niveles de humedad próximos a la saturación

•

Selección de coeficientes m i

Determi nación de espesor es •

Usando ábacos

•

Usando Software

•

Primero se obtiene el número estructural requerido, SN req

•

Luego: SN = a1 D1 + a2 m2 D2 + a3 m3 D3 ai : coeficiente de capa en pulg -1 mi : coeficiente de drenaje Di : espesor de capa en pulgadas

•

 No hay solución única

SN ≥ SNreq