Método de diseño de la AASHTO .-86(93) en el diseño de pavimentos fexibles Alane !a apliai"n del Método AASHTO-#$ se mant%vo &asta mediados del año '983 %ando %ando se detemin" detemin" *%e a%n %ando %ando el poedimien poedimiento to *%e se apliaba apliaba alan+ab alan+aba a s%s ob,etivos ob,etivos
bsios bsios pod.an pod.an inopo inopose sele le
al/% al/%no nos s de los adel adelan anto tos s lo/a lo/ado dos s en los anl anlis isis is 0 el
dise diseño ño de de
pavimentos *%e se &ab.an onoido 0 est%diado desde ese año '9#$1 2o 2o esta
a+"n a+"n en el pe.odo pe.odo '98-'98 '98-'984 4 el S%bomité S%bomité de 5iseño 5iseño de
2avimentos ,%nto on %n /%po de n/enieos 7ons%ltoes omen+" a evi evisa sa el 2o 2oed edim imien iento to 2ovi 2ovisio siona nall paa paa el 5iseñ 5iseño o de 2avimen avimento tos s AASHT AASHTO-# O-#$ $ 0 a nal nales es del del año año '986 '986 on onl% l%0e 0e s% tab taba, a,o o on on la p%bliai"n del n%evo Man%al de 5iseño de :st%t%as de 2avimentos AASHTO ;86 0 si/%e %na n%eva evisi"n en el año '993 po lo %al &o0 en d.a el método se onoe omo Método AASHTO-931 :ste :ste Man% Man%al al mant mantie iene ne las las e%a e%ai ion ones es de omp ompo ota tami mien ento to de los los pavimentos pavimentos *%e se estableieon estableieon en el :xpeimento :xpeimento
pavime imentos= tos=
int into od%ien iendo do
sin sin
emb emba/o
los
am ambios ios
ms
impotantes s%edidos en di>eentes eas del diseño inl%0endo las si/%ientes?
'1 nopoai"n nopoai"n de %n @ato @ato de 7onabilidad->%ndamentad 7onabilidad->%ndamentado o en %n posible ambio del to a lo la/o del pe.odo de diseño *%e pemite al n/enieo 2o0etista %tili+a el onepto de anlisis de
ies/o paa los divesos tipos de >ailidades viales a po0eta1 $1 S%sti S%stit% t%i" i"n n del
%ndamentales de
la teo.a teo.a elsti elstia a paa paa la dete detemin minai ai"n "n de los los pop popie iedad dades es de
esistenia de los mateiales1 31 :mpleo de los m"d%los esilientes paa la deteminai"n de los oe oeien ientes tes est% est%t% t%a ales les tanto tanto de los los mate mateial iales es nat% nat%al ales es o
poesados omo de los estabili+ados1 1 :stableimiento de /%.as paa la onst%i"n de sistemas de s%b-d s%b-dena ena,es ,es 0 modia modiai"n i"n de las e%aio e%aiones nes de diseño diseño *%e pem pemite iten n toma toma en %ent %enta a las vent venta,a a,as s *%e *%e es%lta es%ltan n sob sobe el ompot ompotamie amiento nto de los pavimen pavimentos tos omo onse%eni onse%enia a de %n
b%en dena,e1 41 S%st S%stit it% %i" i"n n
del del
@a @ato to
e/io e/iona nal l
-valo valo
ind% ind%da dabl blem emen ente te
basta bastante nte s%b,et s%b,etivo ivo-- po %n en>o* en>o*%e %e ms ms aio aiona nall *%e *%e toma toma en onsideai"n los e>etos de las aate.stias ambientales tales omo omo &%me &%meda dad d 0 temp tempe eat at% %a a sob sobe e las las pop popie ieda dade des s de los los mateiales1
Ecuación de diseño: !a e%ai"n AASHTO-93 toma la si/%iente >oma? 5.19
SN + 1 ¿ ¿ ¿
0.40 +
1094 ¿
log 10 log 10 Wt 18= Z R∗SO + 9.36∗log 10 ( SN + 1 )−0.20 +
[
∆ PSI
4.2−1.5
]
¿
Variables independientes: Wt 18
? CBme CBmeo o de apli apliai aion ones es de a/a a/as s e*%iv e*%ivale alente ntes s de 8D EC
a%m%ladas en el peiodo de diseño ( n) ZR: %ni"n de la
7onabilidad del diseño () o /ado onan+a en *%e las a/as de diseño no sen s%peadas po las a/as eales apliadas sobe el pavimento1 So? 5esviai"n estnda del sistema >%ni"n de posibles vaiaiones en las estimaiones de tnsito (a/as 0 volBmenes) 0 ompotamiento del pavimento a lo la/o de s% vida de seviio1 FPSI? 2édida de Seviiabilidad (7ondii"n de Seviio) pevista en el diseño 0 medida omo la di>eenia ente la Gplanit%d (alidad de aabado) del pavimento al onl%ise s% onst%i"n (Sevieabilidad niial (po) 0 s% planit%d al nal del peiodo de diseño (Seviapaidad @inal (pt)1 MR? M"d%lo esiliente de la s%basante 0 de las apas de bases 0 s%bbases /an%laes obtenido a tavés de e%aiones de oelai"n on la apaidad potante (7I) de los mateiales (s%elos 0 /an%laes)1 Variable dependiente:
SN: CBmeo :st%t%al o apaidad de la est%t%a paa sopota las a/as ba,o las ondiiones (variables independientes) de diseño1 a) Las variables que se tienen que considerar en este mtodo! ser"n las si#uientes: I$% &ariables en 'unción del tiempo$ :xisten dos vaiables *%e deben tomase en %enta 0 son? J :l pe.odo de diseño1 J !a vida Btil del pavimento :l pe.odo de diseño? es el tiempo total paa el %al se diseña %n pavimento en >%ni"n de la po0ei"n del tnsito 0 el tiempo *%e se onsidee apopiado paa *%e las ondiiones del entono se omienen a altea despopoionadamente1 !a vida Btil del pavimento es a*%el tiempo *%e tans%e ente la onst%i"n del mismo 0 el momento en *%e alan+a el m.nimo de Seviiabilidad1
:l pe.odo de diseño p%ede lle/a a se i/%al a la vida Btil de %n pavimento= en los asos en *%e se onsideen eonst%iones " e&abilitaiones a lo la/o del tiempo el pe.odo de diseño ompende vaios pe.odos de vida Btil *%e son? el de pavimento oi/inal 0 el de las e&abilitaiones1 Se eomiendan pe.odos de diseño en la si/%iente >oma? 2eiodos de diseño Tipo de 7aetea A%topista e/ional Tonales s%b%banas Tonales %ales 7oletoas s%b%banas 7oletoas %ales
2eiodo de diseño $D - D años '4 K 3D años 'D K $D años
ii1
@%ente? man%al ento ameiano de nomas paa el diseño /eométio de las aeteas $ DD'1 %ni"n S:7A del tnsito1
II$% &ariables en 'unción del tr"nsito$ :sta vaiable es la al%lada en el ap.t%lo 3 de este man%al *%e es el nBmeo de epetiiones de e,es e*%ivalentes de '8 Eips ( 8D EC ) o :SA! Ls1 !a onvesi"n de %na a/a dada po e,e a e,e e*%ivalente o :SA! L s se &ae a tavés de los >atoes e*%ivalentes de a/a (!:@s)1 III$% (onabilidad *R)$ :ste valo se eee al /ado de se/%idad o veaidad de *%e el diseño de la est%t%a de %n pavimento p%ede lle/a al n de s% pe.odo de diseño en b%enas ondiiones1 1 I&$% Subrasantes e+pansivas$ :n el aso de existi s%basantes expansivas po e>eto de la sat%ai"n es neesaio anali+a la pédida de seviiabilidad (N2S) debido a esta a%sa &aiendo los anlisis de laboatoio a los mateiales existentes en el po0eto1
&$% (riterios para determinar la serviciabilidad$ !a seviiabilidad de %na est%t%a de pavimento es la apaidad *%e tiene éste de sevi al tipo 0 vol%men de tnsito paa el %al >%e diseñado1 :l .ndie de seviiabilidad se alia ente D (malas ondiiones) 0 4 (pe>eto)1 2aa el diseño de pavimentos debe as%mise la seviiabilidad iniial 0 la seviiabilidad nal= la iniial ( po) es >%ni"n dieta del diseño de la est%t%a de pavimento 0 de la alidad on *%e se onst%0e la aetea la nal " teminal (pt ) va en >%ni"n de la ate/o.a del amino 0 se adopta en base a esto 0 al iteio del diseñado= los valoes *%e se eomiendan po expeienia son? Serviciabilidad inicial$ Po 14 paa pavimentos ./idos1 Po 1$ paa pavimentos fexibles1 Serviciabilidad nal ,$ Pt $14 o ms paa aminos pinipales1 Pt $1D paa aminos de tnsito meno1 &I$% Propiedades de los materiales$ :n el ap.t%lo se onsideaon las popiedades de los mateiales *%e son las *%e se valoan paa obtene el m"d%lo de esilienia 0a *%e en >%ni"n de éste se lle/a a los oeientes de los nBmeos est%t%ales (SC)1 &II$% -rena.es$ :n el ap.t%lo 6 se est%dian estos valoes on el método de AASHTO 0 son los oeientes de apa los %ales se a,%stan on >atoes ma0oes
o menoes *%e la %nidad paa toma en %enta el dena,e 0 el tiempo en *%e las apas /an%laes estn sometidas a niveles de &%medad ea de la sat%ai"n1 b) -eterminación de espesores$ :n el iniso a) se pesent" la >"m%la de diseño paa pavimentos fexibles 0 las vaiables (n%meales del a <) *%e intevienen en ella= ésta >"m%la p%ede esolvese en >oma man%al lo %al es%lta bastante ompliado1 2o medio elet"nio de l%lo se lo/a exatit%d 0 apide+ paa la obteni"n de es%ltados1 :n los pavimentos de me+las as>ltias po medio de la >"m%la de diseño se obtiene el nBmeo est%t%al (SC) 0 en >%ni"n del mismo se deteminan los distintos espesoes de las apas *%e on>oman el pa*%ete est%t%al= el diseño est basado en la identiai"n del nBmeo est%t%al del pavimento fexible 0 la antidad de e,es de a/a tansitando
I$% -eterminación del n/mero estructural requerido$ :n la /%a #-' se pesenta la /%a del bao po medio del %al se obtiene el nBmeo est%t%al1 !as vaiables paa detemina el nBmeo est%t%al de diseño e*%eido son las si/%ientes? !a antidad estimada de e,es e*%ivalentes (:SA! Ls) po ail paa el pe.odo de diseño1 !a onabilidad () omo se india en a) 1
:l on,%nto total de las desviaiones estnda (So) se eomienda %tili+a los
valoes ompendidos
dento
de los
intevalos
si/%ientes? 2aa pavimentos fexibles
D1D K D14D
:n onst%i"n n%eva
D134 K D1D
:n sobe-apas
D14D
•
:l m"d%lo de esilienia e>etivo (*%e tome en %enta las
•
vaiaiones a lo la/o del año) de la s%basante (M)1 !a pédida de seviiabilidad P2S 2o K 2t
A ontin%ai"n se da %n e,emplo en la %al se aplian deteminadas ondiiones espe.as paa el diseño de %n pavimento= %ando se tienen " as%men estos valoes el nBmeo est%t%al obtenido es a*%el *%e es neesaio paa las ondiiones espe.as *%e on>oman %n pa*%ete est%t%al1
:sta
>"m%la tiene
m%&as sol%iones en >%ni"n
de las
di>eentes
ombinaiones de espesoes= no obstante existen nomativas *%e tienden a da espesoes de apas *%e deben se onst%idas 0 pote/idas de de>omaiones pemanentes po e>eto de las apas s%peioes de ma0o esistenia1 !as nomas *%e se deben onsidea son las si/%ientes? II$% Estabilidad 0 'actibilidad de la construcción$ :n la ptia no deben oloase apas on espesoes menoes *%e los m.nimos e*%eidos 0a *%e las apas on espesoes ma0oes *%e el m.nimo son ms estables1 @e%entemente se espeia %n valo ma0o en el espeso de apas on el ob,eto de mantene la est%t%a de pavimento en me,oes ondiiones paa absobe los e>etos *%e pod%en los s%elos expansivos1 7%ando se %tilien omo apa de odad%a tatamientos s%peiales no se debe onsidea apote est%t%al de esta apa= peo tiene %n /an e>eto en la base 0 la s%bbase 0a *%e impemeabili+a la s%peie 0 no pemite la entada de a/%a a la est%t%a de pavimento1 :n la si/%iente tabla se dan valoes de los espesoes m.nimos s%/eidos paa apas as>ltias 0 base /an%la en >%ni"n del tnsito1
Tales m.nimos dependen de las ptias loales 0 est ondiionado el %salos= diseñadoes p%eden enonta neesaio modia &aia aiba los espesoes m.nimos po s% expeienia obtenida= estos valoes son s%/eidos 0 se onsidea s% %so tomando en %enta *%e son apas as>ltias sobe bases /an%laes sin tata1 III$% Espesores m1nimos en 'unción del n/mero estructural$ :l ob,eto de este onepto est basado en *%e las apas /an%laes no tatadas deben de esta pe>etamente pote/idas de pesiones vetiales
exesivas
*%e
lle/%en
a
pod%i
de>omaiones
pemanentes1
2aa evita las de>omaiones exesivas los mateiales son seleionados
paa ada apa as.? S%peie de odad%a base /an%la 0 s%bbase on b%en 7I l.mites et1 2aa ada %no de los mateiales se deben onoe los m"d%los de esilienia1 Qtili+ando el bao se p%eden enonta los nBmeos est%t%ales e*%eidos paa pote/e ada apa no tatada eempla+ando el m"d%lo de esilienia de la apa s%peio po el m"d%lo de esilienia de la apa *%e esta inmediatamente aba,o= as. paa detemina el espeso 5' de la apa as>ltia se s%pone %n M i/%al al de la base 0 as. se obtiene el SC' *%e debe se absobido po di&a apa1 :l espeso de 5' debe se?
a 5 m 0 SC estn denidos en el texto 0 son los valoes m.nimos e*%eidos1 J :l asteiso GR en 5 o SC india 0 epesenta el valo at%almente %sado *%e debe se i/%al o ma0o al valo e*%eido1 Se adopta %n espeso 5'R li/eamente ma0o 0 el nBmeo est%t%al absobido po esta apa es? SC'R a' x 5'R 2aa detemina el espeso m.nimo de la base se enta al bao on el M de la s%bbase 0 entones se obtiene el SC$ a se absobido po el oneto as>ltio 0
la base1 As.?
Se adopta %n espeso li/eamente ma0o 5$R 0 el nBmeo est%t%al absobido se?
2o Bltimo paa la s%bbase se enta on el M oespondiente a la s%basante 0 se obtiene SC3 SC paa todo el pa*%ete est%t%al al%lado o sea la apa as>ltia base 0 s%bbase1 :n este aso el espeso es?
Se adopta %n espeso li/eamente ma0o 53R 0 se obtiene el nBmeo est%t%al absobido po
la s%bbase1
7omo
tenemos?
veiai"n
7on el es%ltado *%e se obtiene en la >"m%la (#-8) de *%e el nBmeo est%t%al total debe se omo m.nimo i/%al " ma0o a la s%ma de los nBmeos est%t%ales de ada apa el iteio es *%e ada apa del pa*%ete est%t%al *%eda pote/ida de los es>%e+os a los %ales va a se sometida1 :ste poedimiento no es apliable paa detemina espesoes de apas *%e estén sobe otas *%e ten/an %n m"d%lo de esilienia ma0o de $8D M2a (DDDD 2S)= en estos asos el espeso de la apa oloada sobe ota *%e ten/a estas aate.stias debe se denida po el osto-eienia de la misma o %tili+a espesoes m.nimos desde el p%nto de vista onst%tivo= esto *%iee dei *%e omo la apa de aba,o tiene %n m"d%lo de esilienia alto la apa *%e se olo*%e enima de ella debe tene omo m.nimo %n m"d%lo de esilienia i/%al " ma0o 0 se deidi si es neesaio oloala o se %tili+a el m.nimo espeiado1
E.emplo? 7al%la el pa*%ete est%t%al %tili+ando los si/%ientes valoes1
5e a%edo a los M"d%los de esilienia (M) se obtienen los nBmeos est%t%ales de diseño (SC) %tili+ando el bao de la /%a #-' de la si/%iente >oma? '1 7omen+ando en el lado i+*%iedo del bao en donde die G7onabilidad () se sale on valo de D1941 $1 :n la si/%iente l.nea inlinada *%e die G5esviai"n Standad So se pone el valo de So D134 0 %niendo este p%nto on el de D194 del p%nto anteio se ta+a %na l.nea *%e inteepte la si/%iente l.nea T! en %n p%nto *%e va a sevi de pivote1 31 :n la si/%iente l.nea vetial die GCo1 Total de :SA! Ls apliados '8 (millones) en esta enontamos el valo de 4 x 'D 6 :SA! Ls 4DDDDDD 4 en el bao= entones %niendo el p%nto de pivote de la l.nea anteio on este n%evo p%nto se en%enta oto p%nto pivote en la si/%iente l.nea vetial T!1 1 :n la si/%iente l.nea vetial *%e die GM"d%lo esiliente e>etivo de la s%basante (Esi) se en%enta el valo de M (Mpa-psi) 4DDD 4 *%e est en la tabla paa la s%basante se %ne el Bltimo p%nto pivote enontado anteiomente 0 el valo de 4 en esta l.nea &asta enonta la pimea l.nea vetial i+*%ieda del %ado sit%ado a la extema dee&a1
41 5e este p%nto de intesei"n se ontinBa &oi+ontalmente &asta enonta la l.nea inlinada *%e oesponde a %n valo de N2S $D *%e es G2édida de seviiabilidad de diseño " N2S de este p%nto se ba,a a la l.nea in>eio del %ado en donde se en%enta el GCBmeo est%t%al de diseño SC *%e paa el aso es 41D (paa pote/e la s%basante) *%e es el CBmeo :st%t%al e*%eido paa pote/e toda la est%t%a del pavimento1 61 2aa los si/%ientes valoes de M 'DDD ' el valo de SC$ es 316D (paa pote/e la s%bbase /an%la) 0 paa M 3DDDD 3D el valo de SC' es de $164 (paa pote/e la base tit%ada)1 #1 Se/%idamente paa enonta los valoes de los oeientes est%t%ales de apa ( a x ) se &ae %so de las /%as si/%ientes en >%ni"n del m"d%lo elstio del oneto as>ltio 0 los m"d%los de esilienia de la base 0 la s%bbase paa lo %al se poede as.? #1') 7on el valo del m"d%lo elstio del oneto as>ltio (M2a DDDDD ) se en%enta el oeiente est%t%al de apa a' &aiendo %so de la /%a #-3= paa el aso saliendo del valo de DDDDD en la /%a &aia aiba a inteepta la l.nea de pivote 0 de all. &oi+ontalmente &aia la i+*%ieda paa enonta el valo oespondiente de a ' D1$1 7%ando no se ten/a el valo del m"d%lo de elastiidad del oneto as>ltio el oeiente est%t%al se p%ede al%la on base en la estabilidad Mas&all
#1$ #1$ #1$ 2aa enonta el valo de oeiente de apa a$ de las bases tit%adas o /an%laes se %sa la /%a
0 on el M"d%lo de
esilienia M 3DDDD " 3D (2S) en la l.nea vetial del lado extemo dee&o &oi+ontalmente se ta+a %na l.nea &asta enonta la l.nea vetial del extemo i+*%iedo lo %al da %n valo de a$ D1'1
7%ando se %tilien bases estabili+adas el oeiente est%t%al se al%la on>ome a la si/%iente /%a1
#13
2aa
enonta el valo del oeiente de apa a3 en la s%bbase se %sa la /%a #-# 0 on el M"d%lo de esilienia M 'DDD " ' (2S) (Tabla #3) en la l.nea vetial del lado extemo dee&o &oi+ontalmente se ta+a %na l.nea &asta enonta la l.nea vetial del extemo i+*%iedo lo %al da %n valo de a 3 D1'D1
81Se/%idamente on>ome lo estip%lado en el ap.t%lo 61'14 (método del a%dal onstante) se al%la el 7oeiente de 5ena,e (mi) *%e paa el aso son los valoes *%e apaeen en la ol%mna de la extema dee&a de la tabla1 91- Se al%la el espeso de apa as>ltia s%poniendo %n M i/%al al de la base= as. se al%la el SC' *%e debe se absobido po el oneto as>ltio on>ome la >"m%la #-$ en >%ni"n de?
:ntones el SC'R absobido po el 7oneto As>ltio on>ome la >"m%la #-6 es?
5esp%és se al%la el espeso m.nimo de la apa de base1
:ntones el SC$R absobido po la base1
5esp%és se al%la el espeso de la s%bbase1
Siendo el SC3R absobido po la s%bbase1
2aa veiai"n tenemos la >"m%la *%e es la s%ma de los valoes1
2o
lo
tanto
los
espesoes
de
espeiaiones de los mateiales son?
diseño
*%e
%mplan
on
las
Si el es%ltado de la s%ma de los nBmeos est%t%ales es meno al nBmeo est%t%al e*%eido es neesaio evisa los espesoes as%midos en el iniio inementndolos paa obtene %n nBmeo est%t%al ma0o1 Se deben onsidea otos >atoes *%e p%eden modiase paa obtene el nBmeo est%t%al e*%eido (mateiales dena,es pe.odos de diseño et)1
