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INTRODUCCION

En El Salvador, el diseño de pavimentos se

realiza de acuerdo a los lineamientos

establecidos en la guía para el diseño de

estructuras de pavimento AASHTO. Dicha Guía

promueve el uso de un método de diseño

basado en correlaciones empíricas, entre el

espesor del pavimento y la aplicación de

cargas de tráfico, obtenidas durante el AASHO

Road Test, realizado entre 1958 y 1960 en

Ottawa, Illinois. Al cabo de varias

modificaciones, la Guía más reciente fue

publicada en 1993 y se conoce comúnmente

como la Guía AASHTO-93.

OBJETIVO

El protocolo de diseño de pavimentos flexibles

tiene como objetivo predecir el desempeño de

un pavimento respecto de ciertos deterioros y

no precisamente el enfoque tradicional que es

calcular espesores, que para la técnica

mecanicista, son parte de las variables de

entrada para el diseño.

PROBLEMATICA

JUSTIFICACION

EMPIRICOMECANICO

EMPIRICOMECANICO

PRACTICA

ACTUAL

ESTADO DE

LA PRACTICA

ESTADO DE

LA PRACTICA

BASADO EN RESULTADOS

EXPERIMENTALES O

EXPERIENCIAS

BASADO EN EL

DESEMPEÑO

ESTRUCTURAL DEL

PAVIMENTO ANTE LA

CARGA APLICADA

MECANICO:

DETERMINACION DE LA

RESPUESTA MECANICA

DEL PAVIMENTO DEBIDO

A LA CARGA A TRAVES DE

MODELOS

MATEMATICOS.

EMPIRICO: RELACIONA

LAS RESPUESTAS DEL

PAVIMENTO CON EL

DESEMPEÑO.

1er ETAPA:

Pre-diseñar la estructura de

pavimentos según AASHTO

‘93

2da ETAPA:

Calcular los esfuerzos y

deformaciones utilizando

análisis de multicapas

elásticas

3er ETAPA:

Definir el deterioro del

pavimento según las

ecuaciones propuesta por

AAI.

DEFINICION DE SERVICIABILIDAD (SIECA)

El índice de serviciabilidad de un pavimento, es un valor de apreciación con el cual se valúan las

condiciones de deterioro o confort de la superficie de rodadura de un pavimento; actualmente para medir

este deterioro se utiliza el IRI, Índice Internacional de Rugosidad (International Roughness Index), para lo

cual se utiliza un equipo sofisticado montado en un vehículo, el que al pasar sobre la superficie de una

carretera, va midiendo los altibajos y los suma, por lo que al final se obtiene un valor acumulado en

metros por kilometro (m/Km) o pulgadas por milla (plg/milla).

Para correlacionar el Índice de serviciabilidad y el IRI, se utiliza la siguiente formula:

Es de tomar en cuenta, que en esta formula y con estos valores, lo que se obtiene es pulgadas por milla.

𝑷𝑺𝑰 = 𝟓 ∙ 𝒆 −𝟎.𝟎𝟎𝟒𝟏∙𝑰𝑹𝑰

DEFINICION DE SERVICIABILIDAD (PROTOCOLO)

Al momento de diseñar la estructura de pavimento, debe existir consistencia entre el valor de regularidad

superficial considerado en diseño, en términos de PSI, con el valor de regularidad superficial obtenido en

el pavimento recién construido, en términos de IRI. Dentro de este contexto, varias correlaciones han sido

desarrolladas entre PSI e IRI, para el protocolo, se retoma la recomendada por Al-Omari y Darter, en el

documento “Relationship between International Roughness Index and Present Serviciability Rating,

Transportation Research Record 1435:

Estas correlaciones deberán de aplicarse para la determinacion de los Indices de Serviciabilidad Inicial y

Final, en funcion de los valores de IRI inicial y final que el diseñador considere. Además, deben obtenerse

al momento de la construccion y al final de su vida de servicio respectivamente.

𝑷𝑺𝑰 = 𝟓 ∙ 𝒆 −𝟎.𝟐𝟒∙𝑰𝑹𝑰

INFLUENCIA DE LA SERVICIABILIDAD

Variables de entrada para el método de diseño AASHTO ’93

• Periodo: 20 años

• Confiabilidad: 90.0%

• Error estándar: 0.45

• Mr (Sub-rasante): 15,000 psi

• ESAL’s: 16,470,000

• Serviciabilidad inicial: 4.2

• Serviciabilidad final: 2.0

• Numero Estructural: 3.9578








• IRI inicial: 2.0 m/Km Serviciabilidad inicial: 3.1

• IRI final: 4.5 m/Km Serviciabilidad final: 1.7

𝑷𝑺𝑰 = 𝟓 ∙ 𝒆 −𝟎.𝟐𝟒∙𝑰𝑹𝑰







• ESAL’s: 16,470,000



• Numero Estructural: 4.4380 SN anterior: 3.9578


ESALs: 16,470,000 IRI: 2.0 m/ Km

AÑOS DE SERVICIO: 20.00

4,000,000

8,000,000

12,000,000

16,000,000

20,000,000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

EJES

EQ

UIV

ALEN

TES

AÑO

PROYECCIONES DE EJES EQUIVALENTES

ESALs: 15,030,000 IRI: 2.1 m/ Km


4,000,000

8,000,000

12,000,000

16,000,000

20,000,000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

EJES

EQ

UIV

ALEN

TES

AÑO


ESALs: 13,650,000 IRI: 2.2 m/ Km


4,000,000

8,000,000

12,000,000

16,000,000

20,000,000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

EJES

EQ

UIV

ALEN

TES

AÑO


ESALs: 12,330,000 IRI: 2.3 m/ Km


4,000,000

8,000,000

12,000,000

16,000,000

20,000,000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

EJES

EQ

UIV

ALEN

TES

AÑO


ESALs: 11,070,000 IRI: 2.4 m/ Km


4,000,000

8,000,000

12,000,000

16,000,000

20,000,000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

EJES

EQ

UIV

ALEN

TES

AÑO


ESALs: 9,870,000 IRI: 2.5 m/ Km


4,000,000

8,000,000

12,000,000

16,000,000

20,000,000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

EJES

EQ

UIV

ALEN

TES

AÑO


2. ANALISIS MECANICISTA


PROPIEDADES DE

LOS MATERIALES


log E *( ) =3.750063+0.02932ir200

-0.001767 r200( )

2

-0.002841ir4-0.058097iu

A-0.802208i

ubeff

uA+u

beff

æ

èç

ö

ø÷

.........................................+3.871977-0.0021ir

4+0.003958ir

38-0.000017 r

4( )2

+0.005470ir34

1+ e-0.603313-0.313351i f( )-0.393532ilog h( )( )

MODULO ELASTICO DEL

CONCRETO ASFALTICO


ESTADO DE

LA PRACTICA

ESTADO

DEL ARTE

WESLEA

BISAR

EVERSTRESS

3D–MOVE

ANALISIS DE ESFUERZOS

Y DEFORMACIONES


CARGAS DE TRANSITO

DE DISEÑO

EJES EQUIVALENTES


ESFUERZOS

DE TRACCION

ESFUERZOS

DE COMPRESION

DEFINICION

El análisis racional utiliza los resultados del análisis mecanicista (esfuerzos y deformaciones) y los vincula a

un nivel de daño esperado en el periodo de diseño para diferentes tipos de deterioro que se pudiesen

presentar. Los principales criterios utilizados para determinar los espesores necesarios para alcanzar la

vida de diseño son:

• La deformación unitaria en compresión en la superficie de la sub-rasante, esta controla la deformación

permanente a nivel de sub-rasante.

• Agrietamiento por fatiga en las capas asfálticas, el cual es controlado por la deformación unitaria en

tensión horizontal en la capa de concreto asfaltico, generalmente en la parte inferior de dicha capa.

CONSIDERACIONES

Para el uso del análisis racional se deben considerar las siguientes hipótesis:

• Sistema lineal de multicapas elásticas.

• Material caracterizado por el modulo de elasticidad y relación de Poisson

• Materiales homogéneo e isotrópicos.

• Capas horizontalmente infinitas

• Sub-rasante verticalmente semi-infinita

• Se considera que existe adherencia total entre capas.

Para el analisis racional se debe utilizar como datos de entrada las caracteristicas de los material que

permitan diferenciar cuando se introduce material nuevos, ademas, de representar los efectos del clima

de la zona donde se aplique.

CRITERIO DE EVALUACION – AGRIETAMIENTO POR FATIGA

El criterio por fatiga de las capas de concreto asfaltico se basa en la determinación de la deformación

unitaria permisible en función del numero de repeticiones de carga y el modulo de la mezcla asfáltica. El

método del Instituto del Asfalto utiliza el concepto de energía disipada, se asume que la energía total

disipada en el proceso de fatiga esta en función del número de repeticiones de carga necesarias para

alcanzar la vida de diseño.

CRITERIO DE EVALUACION – DEFORMACION PERMANENTE

El procedimiento de evaluacion se basa en determinar la deformacion unitaria en compresion sobre la

sub-rasante y su relacion entre el numero de repeticiones de carga, causada por una carga de diseño

estándar. La expresion seleccionada para el protocolo describe la falla del pavimento por ahuellamiento

excesivo, para ello, considera la deformacion vertical en la parte superior de la sub-rasante, definida por el

método de capas elásticas.

El numero de aplicaciones de carga permisibles equivale al total de aplicaciones de cargas necesarias para

generar ½ pulgada de ahuellamiento durante el AASHTO Road Test.

CRITERIO DE ACEPTACION

El criterio de aceptación del diseño se define mediante la hipótesis de Miner, que define la acumulación

del daño como la relación entre las cargas aplicadas y las cargas permisibles, tal y como se demuestra en

la ecuación. Se establece que un relación inferior a 85.0% es aceptable.

COMO MEJORAR EL DESEMPEÑO

DE LAS ESTRUCTURAS DE PAVIMENTOS

ESTIMACION

DE TRANSITO

SUB-RASANTE SECA

MAYORES

ESPESORES

MATERIALES

RESISTENTES A

LA HUMEDAD

MATERIALES RESILIENTES

1. PRE-DISEÑO AASHTO ‘93



• Confiabilidad: 90.0% Desviación estándar: -1.282

• Error estándar: 0.45 Factor de confiabilidad: 3.77


• ESAL’s: 16,470,000





MODULO ELASTICO DEL

CONCRETO ASFALTICO

TMN: 1/2 TIPO DE PETREO: b CONFIABILIDAD: 90.0%

LATITUD: 13.5° ESPESOR: 100.0mm. DESV. ESTAND.: 1.282 Sair: 2.255°C

P34: 0.00% P38: 17.50% P4: 37.00% P200: 5.50%

Va: 8.00% LIGANTE: AC30 Pbeff: 4.9% Vbeff: 10.4%

51.2 kph

9.089 Hz.

0.0547xE6

(psi): 414,000.0

(M pa): 2,850.0

DATOS GENERALES DE M EZCLAS ASFALTICA

LABORATORIO DE INVESTIGACION & DESARROLLO DE ASFALCA S.A. DE C.V.

DETERM INACION DE M ODULO DE ELASTICIDAD DE M EZCLAS ASFALTICAS

DEFINICION DE M ODULOS DE ELASTICIDAD DE M EZCLAS ASFATICAS - M ODELO DE WITCZAK 1-37A

VELOCIDAD:

FRECUENCIA:

VISCOSIDAD (η):

TEM PERATURA DE PAVIM ENTO: 48.7°C

M ODULO E*

TEM PERATURA M INIM A PROM EDIO: 28.4°C

2. ANALISIS MECANICO

3. ANALISIS RACIONAL

EXPECTATIVA METODOLOGICA

CONDICION EXISTENTE

1er ETAPA PROTOCOLO

2da ETAPA PROTOCOLO

3er ETAPA PROTOCOLO

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