Calculo de Pavimentos Flexibles

MEMORIA TECNICA (2) METODO AASHTO 1993CASO CUATRO CAPASINSTRUCCIONES PARA EL DISEO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES EMPLEANDO LAS HOJAS DE CALCULO.

1. Se determina el espectro de carga representativo de los vehculos pesados empleando la hoja 2. Para ello se consideraron mayormente los espectros tpicos por vehculos obtenidos por la asesora israelita al MOP en 1991.Los factores camin-eje (de equivalencia de ejes) correspondientes a esos vehculos son en extremo elevados. Se incluye una figura que permite visualizar la carga de clculo de la va en cuestin, la que usualmente corresponde al percentil 95.

2. Deber calcularse el nmero acumulado de ejes equivalentes de 8,2 ton a lo largo del perodo de diseo que se establezca. Esto se realizar empleando la hoja 3. Con el perodo de diseo (n) y el factor de crecimiento anual del trfico (g) la hoja calcula el factor de crecimiento, segn: n Factor = [(1 + (g/100)) - 1] / (g/100)

En dependencia del nmero de carriles en cada direccin, se asume un porcentaje de vehculos pesados circulando por el carril de diseo. Esto puede evaluarse con ms precisin en estudios de campo previos en vas de similares caractersticas a la diseada. CARRILES% VEHICULOS PESADOSEN EL CARRIL DE DISEO1100280-100360-804 ms50-75

La distribucin direccional del trfico se considera usualmente 50/50, aunque hay casos especiales que llegan hasta 30/70. Entonces:

TRAFICO DE DISEO=TRAFICO DIARIO INICIAL X FACTOR DE CRECIMIENTO X DISTRIBUCION DIRECCIONAL/100 X PESADOS EN CARRIL DISEO/100 X 365

NO. EJES EQUIV.DE 8,2 ton = TRAFICO DE DISEO X FACTOR DE EQUIVALENCIA DE EJES

3. Para el proceso de diseo (hoja 4) se deber seleccionar un nivel de confiabilidad en funcin de la clasificacin funcional de la va.

CLASIFICACION NIVELES RECOMENDADOS FUNCIONALURBANOSRURALESCarreteras interestatales y autopistas85 - 99,980 - 99.9Arterias principales80 - 9975 - 95Vas colectoras80 - 9575 - 95Vas locales50 - 8050 - 80

A partir del valor de confiabilidad asumido, halle el valor de la desviacin normal estndar del nivel de confiabilidad, segn el cuadro siguiente:

CONFIABILIDAD (%) DESVIACION ESTANDAR

70-0.52475-0.67480-0.84185-1.03790-1.28295-1.64598-2.05499-2.32799.9-3.090

4. Asuma un valor representativo del error estndar combinado de la prediccin del trfico y el comportamiento previsto del pavimento. El rango para pavimentos flexibles es de 0,40 a 0,50.

5. Introduzca el mdulo de elasticidad efectivo de la subrasante, determinado segn los criterios de la metodologa AASHTO 1993.

6. Calcule previamente la prdida esperada en el ndice de servicio presente (PSI) del pavimento.

Prdida de PSI = PSI inicial - PSI final

Un pavimento recin construido tendr un PSI inicial entre 4,5 y 4,2. El valor final sugerido para el diseo de vas importantes es de 2,5 a 3,0. Para las restantes podr ser de 2,0.

7. Vare el nmero estructural (SN) hasta lograr que el resultado de la ecuacin de comprobacin sea igual al logaritmo del nmero de ejes acumulados. As obtendr el SN requerido en cada caso.

8. Disee el pavimento que permita cumplir con los nmeros estructurales, de acuerdo al esquema de diseo de la AASHTO 93. Deber considerarse: SN = (a1 D1 + a2 D2 m2 + a3 D3 m3) / 2,54ai : Coeficiente estructural de capa (unidades inglesas).Di : Espesor de la capa (cm).mi : Factor de drenaje.

a- Coeficientes de la capa asfltica en funcin del mdulo elstico.

MODULOS ELASTICOSVALORES DE a1psiMPaPulgsCm125,0008750.2200.087150,0001,0500.2500.098175,0001,2250.2800.110200,0001,4000.2950.116225,0001,5750.3200.126250,0001,7500.3300.130275,0001,9250.3500.138300,0002,1000.3600.142325,0002,2750.3750.148350,0002,4500.3850.152375,0002,6250.4050.159400,0002,8000.4200.165425,0002,9750.4350.171450,0003,1500.4400.173

El valor del mdulo elstico de la capa asfltica (E1), en MPa, es aproximadamente :

0,035 (30 - T) E1 = 860 x EM/FL x 10 donde: EM : estabilidad Marshall (KN). NOTA: 1 KN = 100 kgf. FL : flujo o deformacin Marshall (mm). T : temperatura de clculo (oC). Los mdulos en el cuadro anterior corresponden a 21 oC.

Para vas a rehabilitar se considerarn los siguientes criterios:

ESTADO DE LA CAPA ASFALTICA EXISTENTEa1

Pocas o ninguna fisuras de piel de cocodrilo y/o solo0,35 - 0,40 grietas transversales de severidad baja.

10% fisuras de piel de cocodrilo de severidad media y/o0,14 - 0,20 10% grietas transversales de severidad media (y alta).

>10% fisuras de piel de cocodrilo de severidad alta y/o0,08 - 0,15 >10% grietas transversales de severidad alta.

b- Coeficientes de las capas granulares en funcin del CBR.

BASE DE AGREGADOSSUBBASE GRANULARCBR (%)a2CBR (%)a3200.070100.080250.085150.090300.095200.093350.100250.102400.105300.108450.112350.115500.115400.120550.120500.125600.125600.128700.130700.130800.133800.135900.137900.1381000.1401000.140

De conocerse los valores de los mdulos elsticos de la base (E2) y la subbase (E3), entonces los coeficientes de capas pudieran calcularse como:

a2 = 0,249 (log E2) - 0,977 a3 = 0,227 (log E3) - 0,839 Los valores de E2 y E3 estn dados en psi. NOTA: 1 psi = 0,007 MPa.

Para vas a rehabilitar se considerarn los siguientes criterios para los coeficientes de capas de base y subbase.

ESTADO DE BASES Y SUBBASES EXISTENTESa2 y a3

Sin evidencias de degradaciones o contaminaciones de finos0,10 - 0,14

Algunas evidencias de degradaciones o contaminaciones 0,00 - 0,10

c. Factores de drenaje (mi). Primero hay que establecer la calidad del drenaje, lo deber estimarse o bien determinarse con con mayor precisin, realizando estudios de permeabilidad a los materiales de base y subbase, calculando entonces el tiempo requerido para drenar el 50% del agua de la capa, por la expresin:

2 T50 = (nexL ) / [2 x K x (H + L x tan &) ]donde:

T50 : tiempo para drenar el 50% del agua (das), ne : porosidad efectiva (80% de la porosidad absoluta), L : longitud del paso del flujo (pies), H : espesor de la capa (pies), K : coeficiente de permeabilidad (pies/da), y tan &: pendiente de la capa en cuestin. NOTA: 1 pie/da = 0,000353 centmetro/segundo.

CALIDAD DEL DRENAJETIEMPO RECOMENDADO DE SALIDA DEL AGUAEXCELENTE2 HORASBUENO1 DIAREGULAR1 SEMANAMALO1 MESMUY MALONO DRENA

Luego se estimar el porcentaje de tiempo que la estructura estar expuesta a niveles de humedad prximos a la saturacin, obtenindose el factor de drenaje a partir del cuadro que se muestra.

Calidad Porcentaje de tiempo con la estructura expuesta a delniveles de humedad prximos a la saturacindrenajeMenor 1%1 - 5%5 - 25%Mayor 25%Excelente1,40-1,351,35-1,301,30-1,201.2Bueno1,35-1,251,25-1,151,15-1,001.0Regular1,25-1,151,15-1,051,00-0,800.8Pobre1,15-1,051,05-0,800,80-0,600.6Muy pobre1,05-0,950,95-0,750,75-0,400.4

Los valores de ai y mi debern seleccionarse segn los criterios expuestos e insertarse en la hoja 4. Se recomienda concluir el diseo realizando algunas observaciones constructivas.

d. Espesores mnimos recomendados (en centmetros).

Ejes equivalentes HormignBase dede 8,2 tonasflticoagregadosMenos de 50.0003 T.S.A.1050.001 - 150.000510150.001 - 500.000610500.001 - 2'000.0007.5152'000.000 - 7'000.000915Ms de 7'000.0001015

&"Lucida Console,Regular"HOJA MEOMORIA TECNICA

EJES EQUIVALENTES

DISEO DE ESPESORES DE PAVIMENTO

PROYECCION DEL TRAFICO Y CALCULO DE EJES EQUIVALENTESMETODO AASHTO 1993PROYECTO:UBICACIN:FECHA:

DATOS DE DISEOPERIODO DE DISEO :10.00AosCRECIMIENTO ANUAL DE BUSES :3.00%2.6522CRECIMIENTO ANUAL DE CAMIONES :2.00%FACTOR DE CRECIMIENTO DE BUSES :11.46FACTOR DE CRECIMIENTO DE CAMIONES :10.95% DISTRIBUCION DIRECCIONAL :50.00%% VEH. PESADOS EN CARRIL DE DISEO : 50.00%

TIPOS DE VEHICULOSTRAFICO DIARIOTRAFICO DE DISEOFACTOR DE EJES EQUIV.NO. DE EJES EQUIV. 8,2 ton.TRAFICODIAR. FIN

PANELES Y CAMIONETAS3029,9750.28858,6482150.2885BUSES6062,7650.454128,5016882760.4541CAMION DE 2 EJES21,9982.25604,508222422.256CAMION DE 3 EJES002.516000242.516CAMION 2 E+SEMIREMOLQUE 2 E002.5821001212.5821CAMION 3 E+SEMIREMOLQUE 2 E003.987000973.987CAMION 3 E+SEMIREMOLQUE 3 E00000

TOTAL DE VEHICULOS:92TOTAL DE EJES:41,65782EJES EQUIVALENTES vs TIEMPONUMERO DE AOSEJES ACUMULADOS

141,657284,4203128,3164173,3775219,6326267,1157315,8578365,8919417,25310469,97611524,09812579,65613636,68714695,23015755,32616817,01617880,34218945,348191,012,078201,080,577

ESPESORES

DISEO DE ESPESORES DE PAVIMENTO

PROYECCION DEL NUMERO ESTRUCTURAL REQUERIDOMETODO AASHTO 1993PROYECTO:UBICACIN:CALCULADO:FECHA:

DATOS :AJUSTE DEL SN1 (Adoquin)CONFIABILIDAD (%)DESVIACION STANDARD (Zr)PERIODO DE DISEO10.00NUMERO ESTRUCT REQUERIDO :1.400CRECIMIENTO ANUAL DE BUSES :3.00LOG (EJES ACUMULADOS) :5.67500.000CRECIMIENTO ANUAL DE CAMIONES :2.00ECUACION DE COMPROBACION :5.0960-0.253EJES ACUMULADOS DE 8.2 Tn469,976AJUSTE DEL SN2 (CAMA DE ARENA)70-0.524CONFIABILIDAD (%)90NUMERO ESTRUCT REQUERIDO :1.86075-0.674DESVIACION ESTANDAR-1.282LOG (EJES ACUMULADOS) :5.6780-0.841ERROR ESTANDAR COMBINADO0.45ECUACION DE COMPROBACION :5.0985-1.037INDICE DE SERVICIO INICIAL4.5AJUSTE DEL SN3 (SUB-BASE GRANULAR)90-1.282INDICE DE SERVICIO FINAL2.5NUMERO ESTRUCT REQUERIDO :2.03091-1.340PERDIDA TOTAL DE P S I 2.0LOG (EJES ACUMULADOS) :5.6792-1.405MODULOS DE REACCION DE LOS MATERIALESECUACION DE COMPROBACION :5.0993-1.476MODULO DE LA BASE (p.s.i.)30,000AJUSTE DEL SN4 (MEJORAMIENTO)94-1.555MODULO DE LA SUBBASE (p.s.i.)15,000NUMERO ESTRUCT REQUERIDO :3.00095-1.645MODULO DEL MEJORAMIENTO12,000LOG (EJES ACUMULADOS) :5.6796-1.751MODULO DE SUBRASANTE4,200ECUACION DE COMPROBACION :5.0997-1.88198-2.054ai : Coeficiente estructural de capa.99-2.327mi : Factor de Drenaje99.9-3.09099.99-3.750CAPAaimiESPESOR CALCULADOESPESOR ADOPTADOSN CORR.

Adoquin0.17318.095.000.87CAMA DE ARENA0.0550.920.1015.000.74SUB-BASE GRANULAR0.0550.98.5415.000.74MEJORAMIENTO0.0360.822.5720.000.58TOTAL=55.002.93

5.00AdoquinNUMERO ESTRUCTURAL REQUERIDO3.0015.00CAMA DE ARENA

15.00SUB-BASE GRANULARNUMERO ESTRUCTURAL OBTENIDO2.9320.00MEJORAMIENTO

SUB RASANTE

FECFACTORES DE EQUIVALENCIA DE CARGA PARA PAVIMENTOS FLEXIBLESWPeso del Eje en TNWSPeso Standard de un ejeEje Simple8.20 TnEje Tanden14.50 TnEje Triden22.00 TnPESO (Tn)EJESSIMPLETANDENTRIDEN10.00020.00000.000020.00350.00040.000130.01790.00180.000340.05660.00580.001150.13820.01410.002760.28660.02930.005570.53110.05430.010280.90600.09270.01758.21.00000.10230.019391.45120.14840.0280102.21180.22620.0427113.23830.33120.0625124.58640.46910.0885136.31710.64610.1219148.49680.86900.164014.59.77721.00000.18871511.19721.14520.21611614.49521.48250.27981718.47311.88940.35651823.21852.37480.44811928.82432.94810.55632035.38873.61950.68302143.01524.39950.83022251.81265.29931.00002361.89516.33051.19462473.38207.50541.41632586.39828.83671.667526101.073710.33761.950827117.543812.02222.268628135.949213.90472.623929156.436016.00003.019330179.155318.32373.457831204.263820.89173.942432231.923423.72074.476233262.301226.82775.062534295.569930.23045.704635331.907333.94696.405936371.496437.99607.170037414.525742.39708.000538461.189047.16968.901139511.685452.33439.875740566.219257.911910.928241625.000063.923912.062742688.242970.392313.283343756.168277.339614.594344829.001584.788816.000045906.973692.763717.504946990.3208101.288319.1135471079.2847110.387420.8305481174.1120120.086222.6607491275.0550130.410424.6090501382.3710141.386526.6802

Hoja1TABLA 5-A.2 FACTORES EQUIVALENTES DE CARGA PARA PAVIMENTOS FLEXIBLESPT=2EJES SIMPLES

CARGA/EJESN Pulg mm.Tn(Kips)(KN)1.0(25.4)2.0(50.8) 3.0(76.2)4.0(101.6)5.0(127.0) 6.0(152.4)

0.90728.90.00020.00020.00020.00020.00020.00021.0002.2059.80.00040.00050.00040.00040.00040.00041.814417.80.0020.0030.0020.0020.0020.0022.0004.4119.60.00340.00480.00380.00360.00340.00342.721626.70.0090.0120.0110.010.0090.0093.0006.61529.40.01550.01910.01870.01710.01580.01523.628835.60.030.0350.0360.0330.0310.0294.0008.8239.20.04850.05550.05810.05430.34220.04834.5351044.50.0750.0850.090.0850.790.0765.00011.025490.12110.13220.14070.13520.47430.12325.4421253.40.1650.1770.1890.1830.1740.1686.00013.2358.80.26340.27600.29050.28570.27490.26826.3491462.30.3250.3380.3540.350.3380.3317.00015.43568.60.51440.52460.53980.53800.52810.52117.2561671.20.5890.5980.6130.6120.6030.5968.00017.6478.40.92608.16318801111119.00019.84588.21.56279.07020891.611.591.561.551371.599.9772297.92.492.442J52J12352.4110.00022.05982.520510.88424106.83.713.623.433.333.43.5111.00024.255107.871.577011.79126115.75365.214.884.684.774.9612.00026.46117.6414.454212.69828124.67.547JI6.786.426.526.8313.00028.665127.48.491013.60530133.510.410918.68.79.114.00030.87137.211.966014.51232142.41413.512.411.511.512.115.00033.07514716.418815.42034151.318.517.916315014.915.616.00035.28156.822.148016.3273616024.223.321.219.31919.917.00037.485166.629.323317.23438169.131.129.927.124.62425.118.00039.69176.438.282518.1414017839.63834.330.93031.219.00041.895186.249.169819.04842186.949.747.74338.637.238.519.95544195.861.859J53.447.645.747.120.00044.119662.515020.86246204.776.17365.658.355.75721.00046.305205.878.662021.76948213.692.989.18070.967368.622.00048.51215.698.025522.67650222J11310897868182