Calid Ca lidad ad de de Dre Drenaj najee
50% de sa satu tura ració ción n en: en: 80 % de sa satu tura raci ción ón en: en:
Excelente
2 horas
2 horas
Bueno Regular Pobre
1 día 1 semana 1 mes
2 a 5 horas 5 a 10 horas Más de 10 horas
Muy Pobre
El agua no drena
Mucho más de 10 horas
Co e fic i e n t e sd eDr e na j e Elmét odoAASH HT TO pr oponel aut i l i zac i óndec oefic i ent esmodi fic adosdedr enaj e pa r al a sc a pa sde lpa vi me nt o,e nf unc i óndel a sc a r a c t e r í s t i c a sdedr e na j edel os ma t e r i a l e s ,de lma t e r i a le mp mpl e a doydel apos i c i ó ndel ac a pae nl ae s t r uc t ur ade l pavi ment o.Deés t amaner a,l ac al i dad deldr enaj eesdefini daen f unci ón del t i e mp mpoe x i g i dopa r al ar e mo mo c i ó nde la g uade lpa v i me n t o . T a bl a5 . 1Ti e mp mpo sr e q ue r i do spa r adr e n ar Calid Ca lidad ad de de Dre Drenaj najee
50% de sa satu tura ració ción n en: en: 80 % de sa satu tura raci ción ón en: en:
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Muy Pobre
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Fuent e :AASH HT TO Guí adeDi s e ño199 3
Cons i de r a ndol o sda t osdepr e c i pi t a c i one se nl az onadei nflue nc i ade lpr o ye c t os e de fine nl osc o e fic i e nt e sdedr e na j e .La sTa bl a s5. 5y5 . 6i ndi c a nl osc o e fic i e nt e s r e c o me nda do sa nt e di f e r e n t e ss i t ua c i o ne sde dr e n a j e ,e n nue s t r o pr o y e c t ol a c a l i da ddedr e na j edel ae s t r uc t ur adepa vi me nt os e r ár e gul a r ,e sde c i r ,e lt i e mpode r emoci ón delaguadelpavi ment os er áce r c anoal os7dí asy elpor ce nt aj ede t i empoqueelpavi ment oes t ar ásuj et oacondi ci onesdehumedadpr óxi masal a s a t ur a c i ó ns e r áe nt r e5 % a2 5 %. T ab l a5 . 2Coe fic i e nt ededr e na j epa r apa v i me nt ofle x i bl e( mi) Calidad de Drenaje
50% de saturación en: 80 % de saturación en:
Excelente
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Bueno Regular Pobre
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2 a 5 horas 5 a 10 horas Más de 10 horas
Muy Pobre
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Calidad De Drenaje
Porcentaje del Tiempo en que el Pavimento está Sometido a Niveles Cercanos a la Saturación !%
! " 5%
5 " #5%
$ #5%
Excelente
1,40 -1,5
1,5 -1,0
1,0 - 1,20
1,2
Bueno
1,5 -1,25
1,25 -1,15
1,15 - 1,00
1
Regular
1,25 -1,15
1,15 -1,05
1,00 - 0,80
0,!
Pobre
1,15 -1,05
1,05 -0,!0
0,!0 - 0,"0
0,"
Muy Pobre
1,05 -0,#5
0,#5 -0,$5
0,$5 - 0,40
0,4
Fuent e :AASHTO Guí adeDi s e ño199 3
Porl oe x pue s t o,e lv al ora dopt a dopa r ade fini re lc o e fic i e nt ededr e na j e( m i)pa r ae l pr o ye c t oe si gua lami=1.
Lac a l i da dde ldr e na j edel a sc a pa sdema t e r i a lquec ons t i t ui r á nl ae s t r uc t ur ade l pa v i me nt o ,de t e r mi na dadel ama ne r ae x pl i c i t a da ,s er e fle j ae nl ao bt e n c i ó n de l núme r oe s t r uc t ur a l( S N)at r a v é sdeuno sc o e fic i e nt e sdedr e na j em i queaf e c t a n s o l a me nt eal a sc a pa sn ol i ga da s .
NÚMERO ESTRUCTURAL El número estructural (SN) se usa para cuantificar la resistencia estructural de un pavimento requerida para una combinación de soporte suelo, tráfico total, confiabilidad y nivel de serviciabilidad. El SN requerido es convertido en espesores de concreto asfáltico, base y sub-base a travs de coeficientes que representan la resistencia relativa (a i) de los materiales de construcción y asi!na a todas las capas deba"o de la capa de rodadura un coeficiente de drena"e (mi) que representa la prdida relativa de resistencia debido a sus caracter#sticas de drena"e y tiempo total de e$posición a condiciones de %umedad pró$imas a la saturación. El número estructural está definido por la ecuación& SN = a1 D1 + a 2 D2 m 2 + a 3 D3 m3
'onde& ai coeficiente estructural de la capa mi coeficiente de drena"e 'i espesor de la capa COEFICIENTE ESTRUCTURAL DE LAS CAPAS El coeficiente estructural de una capa representa la relación emp#rica entre el número estructural SN y el espesor de dic%a capa, siendo una medida de la capacidad relativa del material para actuar como componente estructural de un pavimento. El mtodo S*+ presenta diversas formas de obtener el valor del coeficiente estructural, en !eneral a travs de correlaciones con otras propiedades mecánicas de los materiales (/, módulo resiliente, módulo elástico, etc.). Estos coeficientes son posibles de determinar a travs de ábacos o e$presiones matemáticas. continuación se presenta
en la +abla 0.1 valores referenciales de los coeficientes estructurales para los materiales empleados en la pavimentación. +abla 0.2 3alores recomendados para el coeficiente estructural 4a5 Característica del material empleado CARPETA AC: a1 6e7cla en 8lanta (alta estabilidad) 6e7cla en 8lanta (arena ; asfalto) 6e7cla en 3#a (ba"a estabilidad) CAPA BASE: a2 =rava ; rena 8iedra +riturada =rava con emento qu 1 d#as& :0.0 ?!@cm< qu 1 d#as&
1.1.1
Valor 9,:: 9,:9 9,<9 9,91 9,>: 9,<2 9,<9 9,>0 9,2: 9,29 9,>0 ; 9,29 9,>> 9,90 ; 9,>9
Mecla ! coe"icie#te estr$ct$ral del Co#creto as"%ltico
Bas me7clas de *6 (%i!% matri$ asp%alt) difieren unas de las otras principalmente por el tamaCo má$imo del a!re!ado, la !radación del mismo y el contenido@tipo de li!a7ón (imprimación) de asfalto. Bas me7clas más comunes son& >) *6 !radación-densa, <) matri7 asfalto-piedra (S6) y 2) *6 de !radación-abierta. Dna me7cla de !radación-densa *6 es una me7cla bien !radada para uso !eneral. Son definidas por el tamaCo má$imo nominal del a!re!ado y pueden ser lue!o clasificadas en !radación fina y !radación !ruesa. Son adecuadas para todo pavimento y condiciones de tráfico. +raba"an bien para las necesidades& estructurales, de fricción, nivelación y parc%ado. Ba +abla 0.A muestra, de manera referencial, las recomendaciones de !radación para una me7clas de concreto asfáltico reali7adas por la sociación Nacional de 8avimentos sfálticos de los estados Dnidos. +abla 0.: 'efiniciones de !radación del *6
uente& National ssociation of 8avement sp%alts N8 E.D., <99>
'e acuerdo con el Fnstituto del sfalto, el tami7 NG A (<,2H mm) define la te$tura de la me7cla. En caso de desear que la carpeta de rodamiento ten!a te$tura fina el pasante por dic%o tami7 debe apro$imarse al l#mite superior. 8or el contrario, si la intención es lo!rar te$tura !ruesa se debe acercar al l#mite inferior. 8ara el presente proyecto se recomienda la e"ecución de carpetas de rodamiento con te$tura !ruesa, que presentan mayor ad%erencia neumático ; pavimento. 8ara ello en las Especificaciones se debe indicar que la me7cla debe tender a valores entre el 29 y 20I en el mencionado tami7. on relación al tipo de asfalto a utili7ar en las me7clas en caliente, se recomienda que cumplan los requerimientos de la Norma y optar por el A0->99 con viscosidades absolutas entre <.:99 y 2.H99 poises. on relación al contenido de asfalto, y considerando los a!re!ados ptreos que se utili7arán en esta obra, se considera importante limitar el porcenta"e m#nimo al :,JI en carpeta. En cuanto a las e$i!encias del ensayo 6ars%all, se recomienda complementar la especificación de la Norma incorporando lo si!uiente& •
Estabilidad& 6#nimo A99 ?! - 6á$imo >.999 ?!
•
/elación pasante K <99 sobre contenido de asfalto, menor o i!ual a >,>
•
/elación Estabilidad ; luencia entre >.H99 y <.999 ?!.cm
Se aconse"a que no deban establecerse diferencias de calidad entre base y carpeta asfáltica. Ba e$periencia indica que el ensayo 6ars%all tiene dispersiones importantes en sus valores de estabilidad y fluencia, que no se condicen con la posible variación de calidad de la me7cla ensayada, ya que estas dispersiones e$isten aún con cada una de las probetas del "ue!o de tres.
tento a la e$istencia de tales dispersiones, resulta aleatorio e$i!ir un nivel de calidad y uniformidad en este ensayo, por lo que se estima conveniente circunscribirse al entorno de valores má$imos y m#nimos requeridos. 8or otra parte se considera que lo importante en este caso, es que la me7cla colocada presente estabilidades y fluencias que se encuadren dentro de los l#mites fi"ados, y no que sean un porcenta"e de los valores de la órmula. Ba +abla 0.J es una referencia para seleccionar una adecuada me7cla asfáltica en función del flu"o de tráfico e$istente y proyectado. 'e la +abla se %a adoptado para el proyecto la me7cla *6 !radación-densa (i.e., A0->99).
+abla 0.0 =u#a !eneral para tipos de me7cla apropiados para capas asfálticas
propiado., 6.. 6oderadamente apropiado, 3ac#o No apropiado. uente& National ssociation of 8avement sp%alts N8 E.D., <99>
onsiderando al concreto de !radación densa (*6 o A0->99) como favorable para el presente proyecto y se %a determinado su aporte estructural (coeficiente a >) de las i!uras 0.< y 0.2 recomendadas en la =u#a S*+ J2.
i!ura 0.> Nomo!rama del oeficiente estructural de la capa de rodadura de relacionada a diferentes ensayos de sfalto (3an +il et al. >J1<)
oeficient e estructura l de capa a> para el concreto asfáltico
6ódulo Elástico E (psi) del oncreto sfáltico a <9G
i!ura 0.< arta para estimar el coeficiente estructural del oncreto sfáltico 'ensamente !radado en función del módulo elástico (resiliente)
'e las i!uras 0.< y 0.2 anterior se %a determinado el aporte unitario estructural con una estabilidad 6ars%all m#nima de A99 ?! (>1HH lb.)L lo que corresponde a un coeficiente de aporte estructural en el concreto asfáltico i!ual a 9,:>@pul!. (9,>H>@cm), y un módulo resiliente de :99.999 psi (<1H9 68a). No obstante, se adopta un valor de 9,>1@cm que es de uso !enerali7ado en nuestro pa#s, lo que corresponde a un valor de a > i!ual a 9.:22@pul!. Este valor de coeficiente estructural representa apro$imadamente :<9999 psi de acuerdo con la i!ura 0.2. Ba +abla 0.>9 presenta los coeficientes estructurales adoptados en el proyecto para los materiales de la estructura del pavimento.
+abla 0.H oeficientes estructurales adoptados Capas
C&di'o
oncreto asfáltico
/evestimiento ase Subbase
+S' S S
Material 6atri7 asfáltica densamente !radada (valores caracter#sticos tomados a <9G) +ratamiento Superficial 'oble =ranular triturado =ranular
CBR (
M&d$lo el%stico & MR )psi*
ai
N..
:<9999,99
9,:22@pul!.
N.. A9,9 :9,9
N.. H>JJ,9J
9,99> 9,>20@pul!. 9,>>1@pul!.
uente& Elaboración propia
CÁLCULO DE ESPESORES DE CAPAS DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTOS Dna de las normativas, S*+ recomienda al!unos espesores m#nimos para las capas de revestimiento y capas base en función del número de e"es equivalentes acumulados (Sección FF-20L S*+@J2 =uide for 'esi!n of 8avement Structures). Sin embar!o, los espesores de las capas deberán ser determinados a travs de los si!uientes pasos& >. 'eterminación de los números estructurales necesarios sobre la subrasante (SN2), sobre la subbase (SN<) y sobre la base (SN>), conforme lo indicado en la i!ura 0.>. Ba ecuación indicada anteriormente deberá ser utili7ada para la determinación de los números estructurales requeridos para cada capa.
i!ura 0.2 'eterminación de los Espesores de 8avimento uente& Elaboración propia
<. El espesor del revestimiento es calculado por la e$presión&
%
H 1 ≥
SN 1 a1
2. El espesor de la base es calculado por la e$presión& %
%
%
SN 2 − SN 1
SN 1 = a1 H 1 ≥ SN 1
%
H 2 ≥
a 2 × m2
:. El espesor de la subbase es calculado por la e$presión& %
SN 1 + SN 2
%
H ≥
(
%
≥ SN 2
%
SN − SN 1 + SN 2
%
a × m
Si los espesores obtenidos a travs de las e$presiones matemáticas resultan inferiores a los espesores m#nimos definidos en el mtodo S*+, dic%os valores m#nimos deberán ser adoptados, lo que obli!a a la definición nuevos valores de SN > y SN <, con base en los espesores adoptados. En el ne$o 2 se pueden apreciar las planillas iterativas de cálculo para el diseCo de la estructura de pavimento.