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MÉTODO AASHTO (1993)
DISEÑO ESTRUCTURAL
DE PAVIMENTOS
ASFÁLTICOS EJEMPLO
MR ; Módulo de rigidez de la capa de sustentación de las capa(s) analizada(s) (psi)
ISI ; Índice de Servicio esperado en la carretera al inicio de su operación
ISR ; Índice de Servicio de Rechazo, al final de la vida útil de la carretera (criterio de falla funcional)
Caida del Índice de Servicio (ISA), para un periodo de vida dado de un pavimento
tQu ; Coeficiente de student para un nivel de confianza Qu, conforme al tipo de carretera
so ; Desviación estándar global combinado para las predicciones del tránsito y del desempeño del
pavimento
SN ; Número estructural correspondiente a la(s) capa(s) analizada(s)
IS = ISI - ISR ;
L ; Tránsito equivalente, en repeticiones acumuladas de ejes estándar ( 8.2 t de peso en eje
sencillo y presión de inflado de los neumáticos de 5.8 kg/cm2
)
FÓRMULA DE DISEÑO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS (1993)
DERIVADA DE LOS TRAMOS EXPERIMENTALES DE LA AASHTO
VARIABLES A CONSIDERAR:
log L = - tQu x so + 9.36 x log (SN +1) - 0.2 +
log ( IS / 2.7 )
0.40 + 1094 / (SN + 1)5.19
+ 2.32 x log MR - 8.07
MÉTODO AASHTO 1993
CAPTURA DE DATOS DE LA OBRA VIAL
A m 2
CLIMA:
15
r: % D: K:
% % psi
% % psi
% % psi
N kg psi
N kg psi
psi
N kg psi
3
cm
CONDICIONES DE SERVICIO: IRI
3.81
0.58
2.813.0
SERVICIO INICIAL ( I )
IS
CASAAMICROCARPETA TIPO Y ESPESOR:
UMBRAL DE REHABILITACIÓN: ( UR )
4.5 ZONA GEOGRÁFICA
472,200
56
995
3.0
TIPO DE EMULSIÓN ASFÁLTICA:
CARPETA DE CONCRETO ASFÁLTICO ( ca ) E mrsh
TIPO DE CEMENTO ASFÁLTICO:
2.5
AC-20
SERVICIO TERMINAL ( R ) ECM-65
24,700
con polímeros
33,229
54,790 778,600
ASFALTOS RECOMENDABLES PARA LAS MEZCLAS
10,970
Clima templado, subhúmedo. Subtropical
mediterráneo con influencia de monzón,
tipo chino, caluroso medio, con
oscilaciones térmicas sensibles (Cfa)
kg/cm2
2,189
22,983
351,000
kg/cm2
kg/cm2
kg/cm2
kg/cm2
kg/cm2
1,295
10,900
18,400
31,100
326,600
DESV STD. GLOBAL ( S0 )CARRILES POR SENTIDO 0.40
MÓDULOS ( MR )
767
NIVEL DE CONFIANZA ( QU ) 0.90
0.52
COEFICIENTE DE DRENAJE ( m i ):
0.08
2010 años, a partir del año
COMPOSICIÓN DEL TRÁNSITO:
CONDICIONES REGIONALES
lomerío
0.70
TRÁNSITO EN 6,2562008
TRÁNSITO VEHICULAR
MORFOLOGÍA DEL TERRENO:
4.5
%3.36%
0.84%
%
40.26%
26.84%Ac
Ap
C3
B3
%
4.20
7.9
0.00%
0.00%
T3S2R4
3.70%
3.70%
4.90%
T3-S3
CONDICIONES DE CARGA:
T2-S1
T2-S2%20.8T-S
8.50%T3-S2
T3S2R3
20%
Vehículos vacíos:
Sobrecargados:
Sobrecarga:
10%
20%
B2
4.10%
3.80%
CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES DE LOS MATERIALES
kg/cm2
DE DISEÑO
12CAPA SUBRASANTE ( sr )
DE LABPARÁMETRO
TDPA i 2 :
C2
TASAS:
VIDA ÚTIL:
A
B
C
67.10
63
741
109
7068,000
50f ' c ( kg/cm2 )
E mrsh
E mrsh
125
CBR
CBR
12
76
CAPA
CBRSUB-BASE HIDRÁULICA ( sb )
BASE TRATADA CON ASFALTO EN FRÍO ( bta )
BASE DE CONCRETO ASFÁLTICO ( bca )
BASE HIDRÁULICA ( bg )
8,400
BASE TRATADA CON CEMENTO ( btc )
ANCHO DE CORONA:
CAPTURA DE DATOS
21.0TIPO DE OBRA VIAL:
Urbana Rural
85 - 99.9 80 - 99.9
80 - 99 75 - 95
80 - 95 75 - 95
--------- 50 - 80
TABLA Coeficientes de Student ( t ) para diferentes Niveles de Confianza Qu
y Desviación Estándar Global ( s 0 )
Pavimentos de concreto
0.40 - 0.50
( t )
85%
-0.674
-0.841
-1.037
80%
COEFICIENTE DE STUDENT
0.30 - 0.40
DESV. STD. GLOBAL
( s0 )
Pavimentos asfálticos
-2.327
TABLA Niveles de Confianza ( Qu ), para diversos tipos de carreteras
Autopistas y Carreteras Troncales de la Red Federal
Carreteras Alimentadoras Rurales
NIVEL DE CONFIANZA
NIVEL DE CONFIANZA (Qu)
CARRETERA TIPO
75%
Carreteras Secundarias de la Red Federal
Carreteras Estatales
90%
95%
99%
-1.282
-1.645
VALORES RECOMENDADOS POR LA AASHTO
PARA LAS VARIABLES DE SU FÓRMULA DE DISEÑO
MÉTODO AASHTO (1993)
DISEÑO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTO
ASFÁLTICO
ANÁLISIS DEL TRÁNSITO
EQUIVALENTE EN EJES
ESTÁNDAR ACUMULADOS
MÉTODO AASHTO 1993
ANÁLISIS DEL TRÁNSITO DATOS BÁSICOS
A. DATOS:
2,008 : 6,256 10% TDAPn CAT Lcl
D = 0.52 20% 0 2009 3,400 - - 641 B
2,010 20% 1 2010 3,552 365 2,135 670 B
TDPAi (1) HORIZ LANES COMPOSICIÓN (%) 2 2011 3,712 746 4,367 700 B
(vehículos) (años) /SENT Ap+Ac B2+B3 C2+C3 T-S 3 2012 3,879 1,145 6,698 732 B
3,552 15 2 67.10 4.20 7.90 20.80 4 2013 4,054 1,562 9,135 765 B
5 2014 4,236 1,997 11,682 799 B
B. EJES EQUIVALENTES PROPORCIONALES 6 2015 4,427 2,452 14,343 835 B
VEHICULO %/DSLN FECv FECl FECsc FECLp FECCp 7 2016 4,626 2,927 17,123 873 B
Ap 0% 0.00002 0.00132 0.0014 0.000 0.000 8 2017 4,834 3,424 20,029 912 C
Ac 50% 0.00226 0.06207 0.0806 0.008 0.008 9 2018 5,052 3,943 23,066 953 C
B2 60% 0.60762 4.28237 6.1772 0.086 0.087 10 2019 5,279 4,485 26,239 996 C
B3 60% 0.17414 3.47947 5.1974 0.018 0.018 11 2020 5,765 5,052 29,555 1,087 C
C2 80% 0.18491 4.28237 7.7611 0.140 0.150 12 2021 6,296 5,644 33,020 1,188 C
C3 80% 0.08600 3.47947 4.8528 0.106 0.104 13 2022 6,875 6,263 36,642 1,297 C
T2-S1 80% 0.10685 6.77595 11.9059 14 2023 7,508 6,910 40,426 1,416 D
T2-S2 80% 0.12467 6.40491 11.5746 15 2024 8,199 7,586 44,380 1,546 D
T3-S2 80% 0.09055 5.60201 9.4851 0.381 0.396 16 2025 8,953 8,293 48,513 1,689 D
T3-S3 80% 0.08735 4.68669 8.7184 0.139 0.149 17 2026 9,777 9,031 52,831 1,844 E
T3S2R3 100% 0.13770 14.8855 26.4761 0.551 0.582 18 2027 10,677 9,802 57,344 2,014 E
T3S2R4 100% 0.10092 4.44763 8.1349 0.218 0.233 19 2028 11,659 10,608 62,059 2,199 E
Sumas 1.647 1.494 20 2029 12,732 11,451 66,987 2,402 E
FÓRMULAS: TDAPn = TDAPn-1 x ( 1 + r )
FECCp = %DSLN x COMPOS x ( V v x FECv + ( 1 - V v - V sc) x FECl + V sc x FECsc ) CAT = 365 x ( ( 1+ r )n - 1 ) / r
L = TDAPi x CAT x FECp
r
(%)
4.5
Lcc% vehículos vacíos (V v):
sobrecarga máxima:
% vehíc. c/sobrecarga (V sc):
TDPA(2) en el año AÑONS
C. TRÁNSITO EN MILES DE EJES ACUMULADOS (L)THMD2
15,533
1,937
8,287
6,076
3,961
36,670
23,802
33,238
-
29,953
18,169
20,923
26,810
10,596
13,010
56,294
60,765
40,257
44,006
47,923
52,017
3.80%
Año incial de operaciones:
4.90%
0.84%
COMPOS
40.26%
4.10%
26.84%
3.36%
8.50%
3.70%
3.70%
100.0%
A. DATOS:
2,008 : 6,256 10% TDAPn CAT Lcl
D = 0.52 20% 0 2009 3,400 - - 641 B
2,010 20% 1 2010 3,552 365 2,135 670 B
TDPAi (1) HORIZ LANES COMPOSICIÓN (%) 2 2011 3,712 746 4,367 700 B
(vehículos) (años) /SENT Ap+Ac B2+B3 C2+C3 T-S 3 2012 3,879 1,145 6,698 732 B
3,552 15 2 67.10 4.20 7.90 20.80 4 2013 4,054 1,562 9,135 765 B
5 2014 4,236 1,997 11,682 799 B
B. EJES EQUIVALENTES PROPORCIONALES 6 2015 4,427 2,452 14,343 835 B
VEHICULO %/DSLN FECv FECl FECsc FECLp FECCp 7 2016 4,626 2,927 17,123 873 B
Ap 0% 0.00002 0.00132 0.0014 0.000 0.000 8 2017 4,834 3,424 20,029 912 C
Ac 50% 0.00226 0.06207 0.0806 0.008 0.008 9 2018 5,052 3,943 23,066 953 C
B2 60% 0.60762 4.28237 6.1772 0.086 0.087 10 2019 5,279 4,485 26,239 996 C
B3 60% 0.17414 3.47947 5.1974 0.018 0.018 11 2020 5,765 5,052 29,555 1,087 C
C2 80% 0.18491 4.28237 7.7611 0.140 0.150 12 2021 6,296 5,644 33,020 1,188 C
C3 80% 0.08600 3.47947 4.8528 0.106 0.104 13 2022 6,875 6,263 36,642 1,297 C
T2-S1 80% 0.10685 6.77595 11.9059 14 2023 7,508 6,910 40,426 1,416 D
T2-S2 80% 0.12467 6.40491 11.5746 15 2024 8,199 7,586 44,380 1,546 D
T3-S2 80% 0.09055 5.60201 9.4851 0.381 0.396 16 2025 8,953 8,293 48,513 1,689 D
T3-S3 80% 0.08735 4.68669 8.7184 0.139 0.149 17 2026 9,777 9,031 52,831 1,844 E
T3S2R3 100% 0.13770 14.8855 26.4761 0.551 0.582 18 2027 10,677 9,802 57,344 2,014 E
T3S2R4 100% 0.10092 4.44763 8.1349 0.218 0.233 19 2028 11,659 10,608 62,059 2,199 E
Sumas 1.647 1.494 20 2029 12,732 11,451 66,987 2,402 E
FÓRMULAS: TDAPn = TDAPn-1 x ( 1 + r )
FECCp = %DSLN x COMPOS x ( V v x FECv + ( 1 - V v - V sc) x FECl + V sc x FECsc ) CAT = 365 x ( ( 1+ r )n - 1 ) / r
L = TDAPi x CAT x FECp
r
(%)
4.5
Lcc% vehículos vacíos (V v):
sobrecarga máxima:
% vehíc. c/sobrecarga (V sc):
TDPA(2) en el año AÑONS
C. TRÁNSITO EN MILES DE EJES ACUMULADOS (L)THMD2
15,533
1,937
8,287
6,076
3,961
36,670
23,802
33,238
-
29,953
18,169
20,923
26,810
10,596
13,010
56,294
60,765
40,257
44,006
47,923
52,017
3.80%
Año incial de operaciones:
4.90%
0.84%
COMPOS
40.26%
4.10%
26.84%
3.36%
8.50%
3.70%
3.70%
100.0%
MÉTODO AASHTO 1993
ANÁLISIS DEL TRÁNSITO CÁLCULO DEL TRÁNSITO EN EJES ESTÁNDAR ACUMULADOS ( L )
MÉTODO AASHTO 1993
ANÁLISIS DEL TRÁNSITO TDPA EQUIVALENTE EN LA HORA DE MÁXIMA DEMANDA (THMD)
Y NIVEL DE SERVICIO (NS)
A. DATOS:
2,008 : 6,256 TDAPn THMD2 NS
D = 0.52 K = lomerío 0 2009 3,400 641 B
2,010 1 2010 3,552 670 B
TDPAi (1) HORIZ LANES COMPOSICIÓN (%) 2 2011 3,712 700 B
(vehículos) (años) /SENT Ap+Ac B2+B3 C2+C3 T-S 3 2012 3,879 732 B
3,552 15 2 67.10 4.20 7.90 20.80 4 2013 4,054 765 B
5 2014 4,236 799 B
B. TRÁNSITO EQUIVALENTE EN LA HORA DE MÁXIMA DEMANDA 6 2015 4,427 835 B
VEHICULO %/DSLN COMP/DSGL TDPA ( 1 ) RELATIVO TEHMD1 7 2016 4,626 873 B
Ap 0% 0.000% 0 0.000% 0 8 2017 4,834 912 C
Ac 50% 13.420% 477 33.030% 38 9 2018 5,052 953 C
B2 60% 2.016% 72 4.990% 18 10 2019 5,279 996 C
B3 60% 0.504% 18 1.250% 3 11 2020 5,765 1,087 C
C2 80% 3.280% 117 8.100% 36 12 2021 6,296 1,188 C
C3 80% 3.040% 108 7.480% 36 13 2022 6,875 1,297 C
T2-S1 80% 14 2023 7,508 1,416 D
T2-S2 80% 15 2024 8,199 1,546 D
T3-S2 80% 6.800% 242 16.760% 76 16 2025 8,953 1,689 D
T3-S3 80% 2.960% 105 7.270% 32 17 2026 9,777 1,844 E
T3S2R3 100% 3.700% 131 9.070% 40 18 2027 10,677 2,014 E
T3S2R4 100% 4.900% 174 12.050% 56 19 2028 11,659 2,199 E
Sumas 40.62% 1,444 100.00% 335 20 2029 12,732 2,402 E100.0%
8.50%
3.70%
3.70%
3.80%
Año incial de operaciones:
4.90%
0.84%
COMPOS
40.26%
4.10%
26.84%
3.36%
TDPA(2) en el año AÑO
C. NIVEL DE SERVICIO
r
(%)
4.5
0.08 Tipo de terreno:
MÉTODO AASHTO (1993)
DISEÑO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTO
ASFÁLTICO
ANÁLISIS DE
ALTERNATIVAS DE
ESTRUCTURACIÓN
METODOLOGÍA
SN1 c
b
sb
sr
Valores mínimos
Donde:
a n ;
c, b, sb ;
m n ;
SN1
a1
SN2 - SN*1
a2 m2
n*, SN*n espesor de capa o número estructural real, el cual debe ser igual o mayor al valor requerido
a1 c* + a2 m2 b* > SN2
INEGUALDADES PROPUESTAS POR AASHTO (1993)
SN3
SN2
Espesores de carpeta, base y sub-base, respectivamente (cm)
Coeficientes de drenaje para capas de agregados sin estabilizar
SN*1 =
SN3 - (SN*1 + SN*2)
a3 m3
> b
> sb
Coeficientes estructurales experimentales, de cada capa (1/cm)
SN3 = a1 c + a2 b m2 + a3 sb m3
ANÁLISIS DE DISEÑO POR CAPAS
c* > > c
b* >
SN*1 + SN*2 =
sb* >
a1 c* > SN1
SN1 c
b
sb
sr
Valores mínimos
Donde:
a n ;
c, b, sb ;
m n ;
SN1
a1
SN2 - SN*1
a2 m2
n*, SN*n espesor de capa o número estructural real, el cual debe ser igual o mayor al valor requerido
a1 c* + a2 m2 b* > SN2
INEGUALDADES PROPUESTAS POR AASHTO (1993)
SN3
SN2
Espesores de carpeta, base y sub-base, respectivamente (cm)
Coeficientes de drenaje para capas de agregados sin estabilizar
SN*1 =
SN3 - (SN*1 + SN*2)
a3 m3
> b
> sb
Coeficientes estructurales experimentales, de cada capa (1/cm)
SN3 = a1 c + a2 b m2 + a3 sb m3
ANÁLISIS DE DISEÑO POR CAPAS
c* > > c
b* >
SN*1 + SN*2 =
sb* >
a1 c* > SN1
n* espesor de capa o SN*n Número Estructural reales,
los cuales deben ser iguales o mayores que los
requeridos
Donde:
CORRELACIONES ESTRUCTURALES (MR y an) DERIVADAS DE LOS TRAMOS EXPERIMENTALES DE LA AASHTO
(1993)
MÍN MÁX MÍN MÁX
0.122 0.182 212,100 522,600
0.120 0.178 212,100 450,000
0.118 0.164 206,900 378,000
0.052 0.059 28,500 31,700
0.040 0.060 30,500 105,000
0.083 0.126 206,900 378,000
0.120 0.178 212,100 386,900
0.055 0.100 560,000 925,000
0.049 0.053 18,100 19,800
-------- -------- 5,700 15,000
Donde:
CBR ;
f'c ;
E mrs ;
MR ;
bases (b, a2):
asfáltica, mezcla en frío (bta)
tratada con cemento (btc)
asfáltica, concreto asfáltico (bca)
agregados triturados (bg)
Módulo de rigidez elástica (psi)
Estabilidad Marshall, en mezclas asfálticas, kg
Resistencia a la compresión simple (kg/cm2)
------------ subrasantes (sr)
468.63 (Emrs ) + 4028.7
Valor Relativo de Soporte (valor absoluto)
tratada con cal (btl)
sub-bases hidráulicas (sb, a3)
0.0009 x f'c + 0.037
0.0086 LN(CBR) + 0.0158
0.0665 LN(MR)-0.6937
0.0098 x LN(CBR) + 0.0095
0.0665 LN(MR)-0.6937
0.1301log (Emrs) - 0.2526
0.0009 x f'c + 0.037
VALORES LÍMITE
COEFICIENTES ESTRUCTURALES (a) Y MÓDULOS DE RIGIDEZ ELÁSTICA (MR )
0.0665 LN(MR)-0.6937
a (1/cm) MR (psi) VALORES LÍMITE
477.74 (Emrs ) - 2916.8
ELEMENTO ESTRUCTURAL
477.74 (Emrs ) - 2916.8
mezcla en frío (ml)
concreto asfáltico (ca)
carpetas (c, a1):
concreto asfáltico con polímeros (ca+p) 0.0665 LN(MR)-0.6937
-1.3125 (CBR)2 + 244.43 (CBR) + 8546.7
-15.673 (CBR)2 +1011.8 (CBR) + 1059.6
-0.9696 (CBR)2 + 272.39 (CBR) + 12947
15185 (f'c)-76941
468.63 (Emrs ) + 4028.7
477.74 (Emrs ) - 2916.8
7448.4 (f´c) + 403682
FACTORES ( mi ) DE CORRECCIÓN POR DRENAJE
A LOS COEFICIENTES ESTRUCTURALES a2 Y a3
CALIDAD DEL
DRENAJE
REMOCION
DEL AGUADRENAJE DEL AGUA < 1% 1 - 5% 5 - 25% >25%
Excelente 2 horas 1.40 - 1.35 1.35 - 1.30 1.30 - 1.20 1.20
Buena 1 dia 1.35 - 1.25 1.25 - 1.15 1.15 - 1.00 1.00
Regular 1 semana 1.25 - 1.15 1.15 - 1.05 1.00 - 0.80 0.80
Pobre 1 mes 1.15 - 1.05 1.05 - 0.80 0.80 - 0.60 0.60
Muy pobre > 1 mes 1.05 - 0.95 0.95 - 0.75 0.75 - 0.40 0.40
Tiempo de saturación del pavimento
ALTERNATIVA “A” SUB-BASE Y BASE HIDRÁULICAS
DATOS BÁSICOS
Tránsito: L = ISA IRI CBR = 12%
0.90 4.5 0.58 CBR = 63% m3 = 0.70
0.40 3.0 2.81 CBR = 109% m2 = 0.70
2.5 3.81 995
2.0
M R d a n SN n L (miles) años
ca 472,200 21.0 0.181 3.806 69,188 21.77
bg 31,100 17.0 0.055 4.466 60,871 20.02
sb 18,400 24.0 0.051 5.330 64,751 20.86
sr 10,900 62.0 V.U. 61,000 20.0
1.282
IS =
Carpeta ca
con polímeros
5.330
SOLUCIÓN
Números Estructurales (SN r) requeridos al nivel de cada capa
4.466
3.806
DATOS:
Emrs (kg) =
Subrasante
Sub-base
6.1E+07
QU =
so =
t QU =
CONDICIONES DE SERVICIO CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES
Inicial (ISI):
Umbral de Rehabilitación (ISUR):
Terminal (ISR):
Base tipo: bg
ALTERNATIVA “A” SUB-BASE Y BASE HIDRÁULICAS
DATOS COMPLEMENTARIOS
Tránsito: L = ISA IRI CBR = 12%
0.90 4.5 0.58 CBR = 63% m3 = 0.70
0.40 3.0 2.81 CBR = 109% m2 = 0.70
2.5 3.81 995
2.0
M R d a n SN n L (miles) años
ca 472,200 21.0 0.181 3.806 69,188 21.77
bg 31,100 17.0 0.055 4.466 60,871 20.02
sb 18,400 24.0 0.051 5.330 64,751 20.86
sr 10,900 62.0 V.U. 61,000 20.0
1.282
IS =
Carpeta ca
con polímeros
5.330
SOLUCIÓN
Números Estructurales (SN r) requeridos al nivel de cada capa
4.466
3.806
DATOS:
Emrs (kg) =
Subrasante
Sub-base
6.1E+07
QU =
so =
t QU =
CONDICIONES DE SERVICIO CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES
Inicial (ISI):
Umbral de Rehabilitación (ISUR):
Terminal (ISR):
Base tipo: bg
ALTERNATIVA “A” SUB-BASE Y BASE HIDRÁULICAS
CÁLCULO DEL ESPESOR DE CARPETA POR ITERACIONES
Tránsito: L = ISA IRI CBR = 12%
0.90 4.5 0.58 CBR = 63% m3 = 0.70
0.40 3.0 2.81 CBR = 109% m2 = 0.70
2.5 3.81 995
2.0
M R d a n SN n L (miles) años
ca 472,200 21.0 0.181 3.806 69,188 21.77
bg 31,100 17.0 0.055 4.466 60,871 20.02
sb 18,400 24.0 0.051 5.330 64,751 20.86
sr 10,900 62.0 V.U. 61,000 20.0
1.282
IS =
Carpeta ca
con polímeros
5.330
SOLUCIÓN
Números Estructurales (SN r) requeridos al nivel de cada capa
4.466
3.806
DATOS:
Emrs (kg) =
Subrasante
Sub-base
6.1E+07
QU =
so =
t QU =
CONDICIONES DE SERVICIO CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES
Inicial (ISI):
Umbral de Rehabilitación (ISUR):
Terminal (ISR):
Base tipo: bg
ALTERNATIVA “A” SUB-BASE Y BASE HIDRÁULICAS
CÁLCULO DE ESPESORES DE SUB-BASE Y BASE
Tránsito: L = ISA IRI CBR = 12%
0.90 4.5 0.58 CBR = 63% m3 = 0.70
0.40 3.0 2.81 CBR = 109% m2 = 0.70
2.5 3.81 995
2.0
M R d a n SN n L (miles) años
ca 472,200 21.0 0.181 3.806 69,188 21.77
bg 31,100 17.0 0.055 4.466 60,871 20.02
sb 18,400 24.0 0.051 5.330 64,751 20.86
sr 10,900 62.0 V.U. 61,000 20.0
DATOS:
Emrs (kg) =
Subrasante
Sub-base
6.1E+07
QU =
so =
t QU =
CONDICIONES DE SERVICIO CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES
5.330
SOLUCIÓN
Números Estructurales (SN r) requeridos al nivel de cada capa
4.466
3.806
IS =
Carpeta ca
con polímeros
Terminal (ISR):1.282
Inicial (ISI):
Umbral de Rehabilitación (ISUR): Base tipo: bg
ALTERNATIVA “B” BASE HIDRÁULICA
Tránsito: L = ISA IRI CBR = 12%
0.90 4.5 0.58 CBR = 63% m3 = 0.70
0.40 3.0 2.81 CBR = 109% m2 = 0.70
2.5 3.81 995
2.0
M R d a n SN n L (miles) años
ca 472,200 21.0 0.181 3.806 69,188 21.77
bg 31,100 38.0 0.055 5.282 60,542 19.95
sr 10,900 59.0 V.U. 61,000 20.0
Umbral de Rehabilitación (ISUR):
Terminal (ISR): Emrs (kg) =
6.1E+07 Subrasante
DATOS: CONDICIONES DE SERVICIO CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES
QU = Sub-baseInicial (ISI):
so = Base tipo: bg
t QU = 1.282 Carpeta ca
IS = con polímeros
SOLUCIÓN
Números Estructurales (SN r) requeridos al nivel de cada capa
5.282
3.806
ALTERNATIVA “C” BASE ASFÁLTICA (MEZCLA EN FRÍO)
Y SUB-BASE HIDRÁULICA
Tránsito: L = ISA IRI CBR = 12%
0.90 4.5 0.58 CBR = 63% m3 = 0.70
0.40 3.0 2.81 706
2.5 3.81 995
2.0
M R d a n SN n L (miles) años
ca 472,200 9.0 0.181 1.631 84,129 24.61
bta 326,600 24.0 0.118 4.463 60,585 19.96
sb 18,400 24.0 0.051 5.327 64,481 20.80
sr 10,900 57.0 V.U. 61,000 20.0
IS = con polímeros
so =
t QU = 1.282
5.327
SOLUCIÓN
Números Estructurales (SN r) requeridos al nivel de cada capa
4.463
1.631
Sub-base
Subrasante
CONDICIONES DE SERVICIO
Umbral de Rehabilitación (ISUR):
Terminal (ISR):
CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES
Emrs (kg) =Carpeta ca
Base tipo: bta
6.1E+07
Emrs (kg) =
Inicial (ISI):
DATOS:
QU =
ALTERNATIVA “D” BASE ASFÁLTICA (MEZCLA EN FRÍO)
Y BASE HIDRÁULICA
Tránsito: L = ISA IRI CBR = 12%
0.90 4.5 0.58 CBR = 109% m3 = 0.70
0.40 3.0 2.81 706
2.5 3.81 995
2.0
M R d a n SN n L (miles) años
ca 472,200 9.0 0.181 1.631 84,129 24.61
bta 326,600 18.0 0.118 3.755 63,260 20.54
bg 31,100 39.0 0.056 5.288 61,054 20.06
sr 10,900 66.0 V.U. 61,000 20.0
Subrasante
CONDICIONES DE SERVICIO CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES
Emrs (kg) =
IS =
Emrs (kg) =Carpeta ca
QU =
so =
con polímeros
t QU =
Base tipo: bta
Base tipo: bg
SOLUCIÓN
Números Estructurales (SN r) requeridos al nivel de cada capa
3.755
1.631
5.288
Inicial (ISI):
Umbral de Rehabilitación (ISUR):
Terminal (ISR):1.282
DATOS:
6.1E+07
ALTERNATIVA “E” BASE DE CONCRETO ASFÁLTICO
Y SUB-BASE HIDRÁULICA
Tránsito: L = ISA IRI CBR = 12%
0.90 4.5 0.58 CBR = 63% m3 = 0.70
0.40 3.0 2.81 741
2.5 3.81 995
2.0
M R d a n SN n L (miles) años
ca 472,200 9.0 0.181 1.631 99,435 27.19
bca 351,000 19.0 0.155 4.584 73,112 22.55
sb 18,400 20.0 0.051 5.304 62,439 20.36
sr 10,900 48.0 V.U. 62,000 20.0
Carpeta ca
CONDICIONES DE SERVICIO
Emrs (kg) =
4.584
1.631
Emrs (kg) =1.282
IS =
SOLUCIÓN
con polímeros
5.304
Números Estructurales (SN r) requeridos al nivel de cada capa
Umbral de Rehabilitación (ISUR):
t QU =
6.1E+07
QU =
so =
Terminal (ISR):
Base tipo: bca
DATOS:
Subrasante
CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES
Sub-baseInicial (ISI):
ALTERNATIVA “F” BASE DE CONCRETO ASFÁLTICO
Y BASE HIDRÁULICA
Tránsito: L = ISA IRI CBR = 12%
0.90 4.5 0.58 CBR = 109% m3 = 0.70
0.40 3.0 2.81 741
2.5 3.81 995
2.0
M R d a n SN n L (miles) años
ca 472,200 9.0 0.181 1.631 99,435 27.19
bca 351,000 14.0 0.155 3.807 69,309 21.80
bg 31,100 38.0 0.056 5.301 62,177 20.31
sr 10,900 61.0 V.U. 62,000 20.0
SOLUCIÓN
Números Estructurales (SN r) requeridos al nivel de cada capa
3.807
1.631
con polímeros
6.1E+07
CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES
Subrasante
Emrs (kg) =
Emrs (kg) =
Carpeta ca
CONDICIONES DE SERVICIO
Base hidráulica:
Base tipo bca:so =
QU =
5.301
t QU =
Inicial (ISI):
Umbral de Rehabilitación (ISUR):
Terminal (ISR):1.282
IS =
DATOS:
ALTERNATIVA “G” BASE ESTABILIZADA CON CEMENTO PORTLAND
Y SUB-BASE HIDRÁULICA
Tránsito: L = ISA IRI CBR = 12%
0.90 4.5 0.58 CBR = 63% m3 = 0.70
0.40 3.0 2.81 f 'c = 50 kg/cm2
2.5 3.81 995
2.0
M R d a n SN n L (miles) años
ca 472,200 16.0 0.181 2.899 20,841,342 140.50
btc 778,600 20.0 0.082 4.545 68,839 21.70
sb 18,400 20.0 0.051 5.265 59,112 19.64
sr 10,900 56.0 V.U. 59,000 20.0
con polímeros
CONDICIONES DE SERVICIO
IS =
QU =
so =
Inicial (ISI):
Umbral de Rehabilitación (ISUR):
Terminal (ISR):
SOLUCIÓN
Números Estructurales (SN r) requeridos al nivel de cada capa
4.545
2.899
5.265
t QU =
6.1E+07
CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALESDATOS:
Subrasante
1.282 Emrs (kg) =
Sub-base
Base tipo: btc
Carpeta ca
MÉTODO AASHTO (1993)
DISEÑO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTO
ASFÁLTICO
ANÁLISIS DE COSTOS
RELATIVOS
COSTOS DE CONSTRUCCIÓN
DE LAS ALTERNATIVAS DE
ESTRUCTURACIÓN DEL
PAVIMENTO
3
9
24
G
14
m3
Sub-base hidráulica
3,511.55$
m3
60
20
( $/m2 )
993.71$
1.025
365.28$
110.98$
128.95$
293.08$
6.82$
24
4,071.11$
2. ALTERNATIVAS DE ESTRUCTURACIÓN Y COSTOS DE CONSTRUCCIÓN ( m2 )
3
Carpeta
3
Riego de impregnación (1.6 l/m2)
D
ca-bg-sb
m3
487.53$
Base tratada con emulsión asfáltica ( 8% en peso)
m3
Riego de liga (1.0 l/m2)
m3
Base estabilizada con cemento ( 6% en peso)
m3
872.55$
Base hidráulica
3,907.11$
l
l
1,590.32$
F
3
UNIDAD Capa
Subrasante natural
1. PRECIOS UNITARIOS. FECHA BASE:
m3
Abr-09
m3
434.01$
P.U. ( $ )
229.69$
834.13$
89.70$
358.46$
388.50$
Costo comparativo.
191.28$ 104.16$ Sub-base hidráulica
1.000
971.77$
1.209 1.224
1,156.94$
Carpeta de graduación abierta
20
Suma
Base
834.13$
( $/m2 )
128.95$
207.28$
Carpeta concreto asfáltico
COSTOS
6.1.E+07 6.1.E+07
24
128.95$ 128.95$
( $/m2 )
20 20
21 921
6965 62
17
9
Vida estimada L
años
6.1.E+07 6.1.E+07
18
39
38
128.95$
51
20
( $/m2 )
128.95$
59
5.9.E+07
20
1.072
1,193.13$
1.250
( $/m2 )
1,035.86$
86.80$
638.78$
181.33$ 498.44$
358.46$
1.320
64
20
1,255.04$
358.46$
674.01$
( $/m2 )
6.2.E+07 6.2.E+07
128.95$
93.62$ 207.28$
B
Carpeta de graduación abierta
A
ca-bta-sb
19
3
9
Elemento
3 cm
Carpeta de concreto asfáltico
3820
EC
ca-bca-bgca-bca-sb ca-btc-sb
Geotextil de calidad drenante m2
15.20$
ca-bta-bg
Base de concreto asfáltico ( 5% en peso)
Carpeta asfáltica de graduación abierta:
ALTERNATIVAS DE PAVIMENTACIÓN
6.82$
Costo total del pavimento MDP (aprox.) 1,461.88$ 1,480.20$
ca-bg
3
Espesor total del pavimento
Base
Sub-base hidráulica
( $/m2 )
1,170.36$
1,296.60$ 1,239.07$ 1,209.12$ 1,595.79$ 1,511.28$
3
16
20
20
SUB-BASE HIDRÁULICA
BASE CEMENTADA CON CEMENTO PORTLAND
BASE ASFÁLTICA (MEZCLA EN FRÍO)
BASE DE CONCRETO ASFÁLTICO
ELEMENTO ESTRUCTURAL
BASE HIDRÁULICA
CARPETA DE CONCRETO ASFÁLTICO
COMPARACIÓN DE
COSTOS DE
CONSTRUCCIÓN EN
LAS ALTERNATIVAS
DE ESTRUCTURACIÓN
DEL PAVIMENTO
COMPARACIÓN DE COSTOS RELATIVOS DE CONSTRUCCIÓN
90%
95%
100%
105%
110%
115%
120%
125%
130%
135%
A B C D E F G
ALTERNATIVAS DE PAVIMENTACIÓN
PO
RC
EN
TA
JE
RE
LA
TIV
O
c
btc
sb
30
50
capa subrasante
capa subyacente
cuerpo de terraplén
Cun
eta
Talud de corte
Talud de
terraplén
Cama de
corte
Terreno
natural Riego de impregnación
(RI)
Riego de liga (RL)
Microcarpeta drenante
(MC)
SECCIÓN ESTRUCTURAL SELECCIONADA
ESTRUCTURACIÓN CON BASE ESTABILIZADA CON CEMENTO PORTLAND
MC: Microcarpeta drenante altamente adherida (CASAA) de 0.04 m de espesor, elaborada en planta y en caliente
c:
Carpeta de concreto asfáltico de 0.10 m de espesor, compactada al 95% de la MVM Marshall, elaborando los especímenes con 75 golpes
por cara
RL: Riego de liga con emulsión asfáltica catiónica, de rompimiento rápido (ECR-60), a razón de 0.6 Lt / m2
RI: Riego de liga con emulsión asfáltica catiónica, de rompimiento medio (ECI-45), a razón de 1.7 Lt / m2
btc:
Base cementada f'c = 50 kg/cm2 de 0.20 m de espesor compactada al 100% de la masa volumétrica seca máxima (MVSM) de la prueba
AASHTO modificada
sb: Sub-base hidráulica de 0.14 m de espesor, compactada al 100% de la MVSM, de la prueba AASHTO modificada
sr: Subrasante (30 cm), compactada al 100% de la MVSM, de la prueba AASHTO estándar
sy: Subyacente (50 cm), compactada al 95% de la MVSM, de la prueba AASHTO estándar
ct: Cuerpo de terraplén, compactado al 90% de la MVSM, de la prueba AASHTO estándar
tn: en los 20 cm superiores
C
A
R
R
E
T
E
R
A
O
A
X
A
C
A
-
IS
T
M
O
D
E
T
E
H
U
A
N
T
E
P
E
C
c:
RL:
bta:
RI:
bg:
gtx:
sr:
sy:
ct:
tn:
Subyacente (0.50 m), compactada al 95% de la MVSM, de la prueba AASHTO estándar
Cuerpo de terraplén, compactado al 90% de la MVSM, de la prueba AASHTO estándar
Terreno natural compactado desde la superficie descubierta, después del despalme o apertura de cama de corte, al 90% de la MVSM AASHTO estándar,
Carpeta de concreto asfáltico de 0.09 m de espesor, compactada al 95% de la MVM Marshall, elaborando los especímenes con 75 golpes por cara
Riego de impregnación con emulsión asfáltica catiónica, de rompimiento medio (ECI-60), a razón de 1.7 Lt / m2
ESTRUCTURACIÓN CON BASE TRATADA CON EMULSIÓN ASFÁLTICA (MEZCLA EN FRÍO) Y SUB-BASE HIDRÁULICA
CARRETERA OAXACA - ISTMO DE TEHUANTEPEC
en los 20 cm superiores
Base hidráulica de 0.39 m de espesor, compactada al 100% de la MVSM, de la prueba AASHTO modificada
Subrasante (0.30 m), compactada al 100% de la MVSM, de la prueba AASHTO estándar
Base tratada con emulsión asfáltica catiónica de rompimiento lento (ECS-60) de 0.18 m de espesor, mezcla en planta en frio, compactada al 95% de la masa
volumétrica máxima (MVM) Marshall, elaborando los especimenes con 75 golpes por cara
Riego de liga con emulsión asfáltica catiónica, de rompimiento rápido (ECR-60), a razón de 0.6 Lt / m2
Microcarpeta drenante altamente adherida (CASAA) de 0.02 m de espesor, elaborada en planta y en calienteMC:
Geotextil no tejido, termosoldado, de polipropileno de 275 gr/m2.
c
bta
bg
30
50
capa subrasante
capa subyacente
cuerpo de terraplén
Cuneta
Talud de corte
Talud de terraplén
Cama de corte
Terreno natural
Riego de impregnación (RI)
Riego de liga (RL)
Microcarpeta drenante (MC)
SECCIÓN ESTRUCTURAL SELECCIONADA
Geotextil no tejido ( gtx )
MÉTODO AASHTO (1993)
DISEÑO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTO
ASFÁLTICO
ANÁLISIS DE CONSTRUCCIÓN
POR ETAPAS DE LA
ALTERNATIVA SELECCIONADA
ALTERNATIVA “D” BASE TRATADA CON EMULSIÓN ASFÁLTICA
PRIMERA ETAPA. VIDA ÚTIL DE 9 AÑOS
Tránsito: L = ISA IRI CBR = 12%
0.90 4.5 0.58 CBR = 109% m3 = 0.70
0.40 3.0 2.81 706
2.5 3.81 995
1.5
M R d a n SN n L (miles) años
ca 472,200 7.0 0.181 1.269 21,103 9.06
bta 326,600 18.0 0.118 3.393 23,687 9.96
bg 31,100 39.0 0.056 4.926 20,575 8.88
sr 10,900 64.0 V.U. 21,000 9.0
Subrasante
CONDICIONES DE SERVICIODATOS:
6.1E+07
QU =
so =
SOLUCIÓN
Números Estructurales (SN r) requeridos al nivel de cada capa
3.393
1.269
4.926
con polímeros
t QU =
Base tipo: bta
Base tipo: bg
Terminal (ISR):1.282
Umbral de Rehabilitación (ISUR):
Inicial (ISI):
CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES
Emrs (kg) =
IS =
Emrs (kg) =Carpeta ca
ALTERNATIVA “D” BASE TRATADA CON EMULSIÓN ASFÁLTICA
ANÁLISIS DEL TRÁNSITO PARA LA SEGUNDA ETAPA
A. DATOS:
2,008 : 6,256 10% TDAPn CAT Lcl
D = 0.52 20% 0 2018 5,052 - - 970 C
2,019 20% 1 2019 5,279 365 3,173 1,014 C
TDPAi (1) HORIZ LANES COMPOSICIÓN (%) 2 2020 5,517 746 6,490 1,060 C
(vehículos) (años) /SENT Ap+Ac B2+B3 C2+C3 T-S 3 2021 5,765 1,145 9,955 1,107 C
5,279 20 2 67.10 4.20 7.90 20.80 4 2022 6,025 1,562 13,577 1,157 C
5 2023 6,296 1,997 17,361 1,209 C
B. EJES EQUIVALENTES PROPORCIONALES 6 2024 6,579 2,452 21,316 1,264 C
VEHICULO %/DSLN FECv FECl FECsc FECLp FECCp 7 2025 6,875 2,927 25,449 1,321 C
Ap 0% 0.00002 0.00132 0.0014 0.000 0.000 8 2026 7,184 3,424 29,767 1,380 C
Ac 50% 0.00226 0.06207 0.0806 0.008 0.008 9 2027 7,508 3,943 34,280 1,442 D
B2 60% 0.60762 4.28237 6.1772 0.086 0.087 10 2028 7,846 4,485 38,997 1,507 D
B3 60% 0.17414 3.47947 5.1974 0.018 0.018 11 2029 8,568 5,052 43,925 1,646 D
C2 80% 0.18491 4.28237 7.7611 0.140 0.150 12 2030 9,356 5,644 49,075 1,797 E
C3 80% 0.08600 3.47947 4.8528 0.106 0.104 13 2031 10,217 6,263 54,457 1,963 E
T2-S1 80% 0.10685 6.77595 11.9059 14 2032 11,157 6,910 60,081 2,143 E
T2-S2 80% 0.12467 6.40491 11.5746 15 2033 12,184 7,586 65,958 2,340 E
T3-S2 80% 0.09055 5.60201 9.4851 0.381 0.396 16 2034 13,305 8,293 72,100 2,556 E
T3-S3 80% 0.08735 4.68669 8.7184 0.139 0.149 17 2035 14,530 9,031 78,518 2,791 E
T3S2R3 100% 0.13770 14.8855 26.4761 0.551 0.582 18 2036 15,867 9,802 85,225 3,048 E
T3S2R4 100% 0.10092 4.44763 8.1349 0.218 0.233 19 2037 17,327 10,608 92,233 3,328 E
Sumas 1.647 1.494 20 2038 18,921 11,451 99,557 3,634 E
r
(%)
4.5
Lcc% vehículos vacíos (V v):
sobrecarga máxima:
% vehíc. c/sobrecarga (V sc):
TDPA(2) en el año AÑONS
C. TRÁNSITO EN MILES DE EJES ACUMULADOS (L)THMD2
23,085
2,879
12,316
9,031
5,887
54,500
35,374
49,398
-
44,516
27,002
31,096
39,844
15,748
19,336
83,665
90,309
59,831
65,402
71,224
77,308
3.80%
Año incial de la 2a etapa:
4.90%
0.84%
COMPOS
40.26%
4.10%
26.84%
3.36%
8.50%
3.70%
3.70%
100.0%
ALTERNATIVA “D” BASE TRATADA CON EMULSIÓN ASFÁLTICA
SEGUNDA ETAPA. VIDA ÚTIL TOTAL HASTA EL AÑO 24
Tránsito: L = ISA IRI CBR = 12%
0.90 4.2 0.96 CBR = 109% m3 = 0.70
0.40 3.0 2.81 706
2.5 3.81 995
1.7
M R d a n SN n L (miles) años
ca 472,200 9.0 0.181 1.631 82,354 24.29
bta 326,600 18.0 0.118 3.755 50,705 17.68
bg 31,100 39.0 0.056 5.288 43,471 15.86
sr 10,900 66.0 V.U. 43,000 16.0
Subrasante
CONDICIONES DE SERVICIO CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES
Emrs (kg) =
IS =
Emrs (kg) =Carpeta ca
QU =
so =
con polímeros
t QU =
Base tipo: bta
Base tipo: bg
Terminal (ISR):1.282
SOLUCIÓN
Números Estructurales (SN r) requeridos al nivel de cada capa
3.755
1.631
5.288
Inicial (ISI):
Umbral de Rehabilitación (ISUR):
DATOS:
4.0E+07
ALTERNATIVA “D” CURVAS DE DEGRADACIÓN EN UNA Y DOS ETAPAS
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
PRONÓSTICO DE DEGRADACIÓN
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
AÑO
ÍND
ICE
DE
SE
RV
ICIO
Const Inic
Rehab 1
Const una etapa
ÍNDICE DE RECHAZO (ISR), IRI = 3.81
UMBRAL DE REHABILITACIÓN (UR), IRI = 2.81
ESTRATEGIA DE CONSERVACIÓN, EN UNA SOLA ETAPA DE CONSTRUCCIÓN
ETAPA AÑO(S) ACCIÓN
ÚNICA 0 Construcción del pavimento estructurándolo con una base hidráulica de 39 cm, una base estabilizada con emulsión asfáltica
del tipo ECM-65, de 18 cm y una carpeta de concreto asfáltico de 9 cm. Vida útil de 20 años o al alcanzar un IRI = 3.81.
Riegos de sello con material pétreo premezclado 3-E y emulsión asfáltica catiónica del tipo ECR-65, en los años 5, 12, 15 y 20.
Fresado de 2 a 3 cm en los años 9 y 17 y construcción de microcarpeta tipo CASAA de 3 cm de espesor.
ESTRATEGIA DE CONSERVACIÓN, EN DOS ETAPAS DE CONSTRUCCIÓN
1a 0 Construcción del pavimento estructurándolo con una base hidráulica de 39 cm, una base estabilizada con emulsión asfáltica
del tipo ECM-65, de 18 cm y una carpeta de concreto asfáltico de 7 cm; vida útil de 8 años y/o hasta alcanzar un IRI = 2.81.
Riego de sello con material pétreo premezclado 3-E y emulsión asfáltica catiónica del tipo ECR-65, en el año 4.
2a 8 Fresado total de la carpeta existente ( 7 cm ), en el año 8. Construcción de nueva carpeta de concreto asfáltico de 9 cm, con
vida útil de 16 años adicionales y/o hasta alcanzar un IRI = 3.81.
Riego de sello con material pétreo premezclado 3-E y emulsión asfáltica catiónica del tipo ECR-65, en los años 12, 15 y 18.
Fresado de 2 a 3 cm en el año 20 y construcción de microcarpeta tipo CASAA de 3 cm de espesor.