2. AASHTO-93 Asfalto.pdf

Curso: INGENIERA DE CAMINOS

Parte 2:DISEO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOS

Profesor:Guillermo Thenoux Z

Pontificia Universidad Catlica de Chile Facultad de IngenieraDepartamento de Ingeniera y Gestin de la Construccin

Curso: DISEO ESTRUCTURAL Y CONSTRUCCIN DE PAVIMENTOS(PAVEMENT STRUCTURAL DESIGN AND CONSTRUCTION)

Profesor:Guillermo Thenoux Z

Pontificia Universidad Catlica de Chile Facultad de IngenieraDepartamento de Ingeniera y Gestin de la Construccin

Captulo 2REPASO MTODO AASHTO

1820 Utilizacin del MacAdam en Inglaterra.

1848 Se descubre el petrleo.

1850 Invencin del automvil.

1. Historia

1854 Primer proyecto pavimentacin asfltica. Paris

1876 Primer proyecto pavimentacin en USA. (Pen)

1939 Uso Mtodo Marshall de Diseo

1986 Inicio del Programa SHRP en USA

Asfalto Natural. Lago Trinidad (1880)Depsitos de petrleo que han quedado expuestos en la superficie (lake asphalt).

Contiene de 35 a 50 % filler.

Asfalto de Petrleo

2. Origen del Asfalto

3. Produccin del Asfalto

ALMACENAMIENTO ESTACION DE BOMBEO

DESTILADOS LIVIANOS

DESTILADOS PESADOS

CEMENTO ASFALTICO

Store

Torre de Destilacin

RESIDUO(Pitch)GAS

PETROLEO

Condensador y Enfriador

Calentador

DESTILADOS MEDIOS

3.1 Refinacin

ASFALTO POR REDUCCIN DIRECTA

ASFALTO POR REDUCCIN AIR BLOWING

CALENTAMIENTO110 C 150C

CEMENTO ASFALTICO

ASFALTO CORTADO

DILUCIN50 a 80% Asfalto

ENFRIAMIENTO

EMULSION ASFALTICA

EMULSIFICADOAprox 40% w y 60C+ QUIEBRE y EVAPORACIN

ASFALTO ESPUMADO

EXPANDIDO1-2% w y 180C+ ENFRIAMIENTO INSTANTNEO

EVAPORACIN

4. Formas de Empleo

Ejemplo Construccin Mezclas en Caliente

Base granular

Subbase granular

1 Capa Asfltica

2 Capas Asfltica

3 Capas Asfltica

Base granular

Subbase granular

Base granular

Subbase granular

5.1 Aplicaciones en Capas Estructurales

5. Aplicaciones en Pavimentos

G. Thenoux Z.

5.1 Aplicaciones de Mezclas Asflticas en Capas Estructurales (Continuacin)

PAVIMENTO CON BASE CEMENTADA

PAVIMENTO TIPO FULL DEPTH

Capa Asfltica

Base Estabilizada con Asfalto o Cemento

Subbase Granular

Capa Asfltica

Base Asfltica de Gran Espesor

PAVIMENTO CON SUB- BASE CEMENTADA

Capa Asfltica

Base Granular

Subbase Estabilizada

+++

+++=

19.5

10

101810

)1(

109440.0

5.12.4log

20.0)1(log36.9)(log

SN

pp

SNSZW

fi

oR

[ ] 07.8log32.2 10 + RM

6. Diseo AASHTO4.1 Clculo Nmero Estructural SN (NE)

Sub-Rasante

Sub-Base

BaseSNTotal

W18= Ejes equivalentes de diseo

SN = Numero Estructural (in)

pi = ndice de serviciabilidad inicial

pf = ndice de serviciabilidad final

Mr = Mdulo Resiliente (psi)

Zr = Nivel de Confiabilidad

So = Desviacin Estndar Comb.

La Prueba AASHTO

+++

+++=

19.5

10

101810

)1(

109440.0

5.12.4log

20.0)1(log36.9)(log

SN

pp

SNSZW

fi

oR

[ ] 07.8log32.2 10 + RM

4. Aplicaciones en Pavimentos4.1 Clculo Nmero Estructural SN (NE)

Sub-Rasante

Sub-Base

BaseSNTotal 33322211 mDamDaDaSN ++=

Carpeta de Rodado

Base Granular

Subbase Granular

Estructuracin tradicional sin verificacin por capa

Di = Espesor de Capa

ai = Coeficiente Estructural

mi = Coeficiente de drenaje

33322211 mDamDaDaSN ++=

321 SNSNSNSN ++=

Subrasante

SNd= Numero Estructural de Diseo

Se debe cumplir que: SNr < SNd

SNiSN2 = h2 a2 m2SN2 = h2 a2 m2

SN1 = h1 a1

Donde:

SN2 = h2 a2 m2

SN2 = h2 a2 m2

Sub-Rasante

Sub-Base

Base SNTotal

SN1.1 = h1.1 a1.1SN1.2 = h1.2 a1.2SN1.3 = h1.3 a1.3

SN = h1.1 a1.1 + h1.2 a1.2 + h1.3 a1.3 + h2 m2 a2 + h3 m3 a3

SN = SN1.1 + SN1.2 + SN1.3 + SN2 + SN3


SNi

SN2 = h2 a2 m2

SN2 = h2 a2 m2

Sub-Rasante

Sub-Base

Base SNTotal

SN1.1 = h1.1 a1.1SN1.2 = h1.2 a1.2SN1.3 = h1.3 a1.3

SN = h1.1 a1.1 + h1.2 a1.2 + h1.3 a1.3 + h2 m2 a2 + h3 m3 a3

SN = SN1.1 + SN1.2 + SN1.3 + SN2 + SN3


SN2 = h2 a2 m2

SN2 = h2 a2 m2

SN1.1 = h1.1 a1.1SN1.2 = h1.2 a1.2

Sub-Rasante

Sub-Base

Base SNTotal

SN1.3 = h1.3 a1.3

SNAsfalto = SN1.1 + SN1.2 + SN1.3 > SNRequerido Asfalto

Estructuracin tradicional CON verificacin por capa

SN DIS > SN REQ

SN DIS > SN REQ

SNEstructura = SN1.1 + SN1.2 + SN1.3 + SN2 + SN3 > SN Requerido Estructura

D1

D2

SN1SN

Estructuracin con verificacin por capa (mtodo simplificado)

33322211 mDamDaDaSN ++=

Carpeta de Rodado

Base Granular

Subbase Granular

Subrasante

Se debe cumplir que:

SN1r < SN1d

SNr < SNd

111 DaSN =

Donde SN1r se determina calculando la capa asfltica apoyada sobre la base granular compuesta

Donde SNr se determina =

ANEXO: VARIABLES y PARMETROS AASHTO

Confiabilidad y Variabilidad

ndice de Serviciabilidad Presente

Variables de Diseo

Datos de Diseo

Los datos de diseo se pueden clasificar de la siguiente forma.

Cargas de Trnsito

Valor Soporte SueloDatos de Diseo

Parmetros de Diseo

Datos de Proyecto del Dueo

Propiedad de los Materiales

Coeficiente de DrenajeDatos de Proyecto del Ingeniero

ASFALTO

HORMIGN

Donde:Lx = Peso eje x (simple, doble o tridem) en kipsL2 = Cdigo del tipo de eje (1, 2 y 3 respectivamente)pt = ndice de serviciabilidad finalSN = Nmero estructural del pavimento asfltico (in)D = Espesor de la losa de hormign (in)

Log(1/FEE) = 4.79 log (18 + 1 ) 4.79 log (Lx +L2) + 4.33 log L2 + Gt/bx - Gt/b18

Gt = log (4.2 pt)

(4.2 1.5)bx =

0.081(Lx + L2)3.23

(SN + 1)5.19L23.230.40 +

Log(1/FEE) = 4.62 log (18 + 1 ) 4.62 log (Lx +L2) + 3.28 log L2 + Gt/bx - Gt/b18

Gt = log (4.5 pt)

(4.5 1.5)bx =

3.63(Lx + L2)5.20

(D + 1)8.46L23.521.00 +

Trnsito Ejes Equivalente (W18)

p rT

d

Mr = dr

Mr = 17.6*CBR0.64 Mr en MPa, CBR en %, 2

Seleccin Confiabilidad AASHTO

Umbral de ServiciabilidadUmbral de ServiciabilidadUmbral de ServiciabilidadUmbral de Serviciabilidad

PSI

5

1

4

3

2

Zr > 0

Cmara Chilena de la Construccin

Trnsito en Pista de Diseo

Nivel de Confianza

Factor Factor So

(Mill. EE) R (%) * Zr Asfalto Hormign

< 5 50 60 0.000 0.253 0.45 0.35

5 15 50 70 0.000 0.524 0.45 0.35

15 30 60 75 0.253 0.674 0.45 0.35

30 50 70 80 0.524 0.841 0.44 0.34

50 70 70 85 0.524 1.037 0.42 0.32

70 - 90 70 - 90 0.524 1.282 0.40 0.30

* Para pavimentos flexibles usar el mayor valor del rango si los suelos son dbiles y el drenaje es pobre

Otros criterios en Chile

AOS

Muy Bueno

Bueno

Normal

Deficiente

Psimo

17% del tiempo

75% del tiempo

Aqu la rehabilitacin cuesta $1.00

Ac cuesta $5.00!!

Umbral de ServiciabilidadUmbral de ServiciabilidadUmbral de ServiciabilidadUmbral de Serviciabilidad

PSI

5

1

4

3

2

Serviciabilidad (p)

Coeficientes Estructurales ai

Tipo de Capa ai

Subbase Granular (CBR>40%) 0.12

Base Granular (CBR>80%) 0.13

Base Asfltica Graduacin Gruesa (6.000 a 9.000 N) 0.33

Base Asfltica Graduacin Abierta 0.28

Grava Emulsin 0.30

Concreto Asfltico Capa Intermedia (8.000 a 12.000 N) 0.41

Concreto Asfltico de Superficie (9.000 a 14.000 N) 0.43

Coeficientes Estructurales Tpicos (MOP)

Subbase Cementada

Bases estabilizadas con cemento

SN = a1 * D1 + a2 * D2 * m2 + a3 * D3 * m3

Calidad

Drenaje

< 1% 1 5 % 5 25 % > 25 %

Excelente 1.40 1.35 1.35 1.30 1.30 1.20 1.20

Bueno 1.35 1.25 1.25 1.15 1.15 1.00 1.00

Regular 1.25 1.15 1.15 1.00 1.00 0.80 0.80

Malo 1.15 1.05 1.05 0.80 0.80 0.60 0.60

Muy Malo 1.05 0.95 0.95 0.75 0.75 0.40 0.40

Tiempo de Saturacin

Coeficientes de Drenaje (MOP)

Coeficiente de Drenaje mi Tabla MOP (Junio 2002) - Chile

ANEXOSensibilizacin AASHTO 93

CONCLUSIONES

Ejes Equivalentes Acumulados

E

s

p

e

s

o

r

d

e

E

s

t

r

u

c

t

u

r

a

Los resultados de la prueba emprica AASHTO, demuestra que las estructuras depavimentos de menores espesores son muy sensibles en su comportamiento a lavariacin de Ejes Equivalentes.

Del mismo modo si se lleva a cabo unanlisis por mtodos analticos sedemuestra que las estructuras de bajosespesores no solo son ms sensibles alas cargas de trnsito si no que a sucomportamiento a la fatiga.

Las estructuras delgadas trabajan amayores niveles de tensin por lo cualson ms susceptibles a fallar debido alefecto combinado de mayores tensionesde trabajo y mayor variabilidad en suspropiedades.

eHormign vs CBR

Asfalto

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