Base, Subbase, Subrasante Cbr Numero Estructural, Isoyetas

PUENTES IAlcívar Moreira W. Stalin

10mo “A” Ing. Civil

ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO:

Combinación de capas de SUBBASE, BASE y de SUPERFICIE o RODADURA colocadas sobre una SUBRASANTE, para soportar las cargas del tránsito y distribuir los esfuerzos en la PLATAFORMA.

SUBRASANTE:

Superficie superior de la obra básica, preparada como fundación de la estructura de pavimento y de los espaldones. La subrasante es una de las principales capas en la estructura de una obra vial es por esto la importancia que se le da a la misma.

MEJORAMIENTO DE LA SUBRASANTE

Generalidades.- Cuando así se establezca en el proyecto, o lo determine el Fiscalizador, la capa superior del camino, es decir, hasta nivel de subrasante, ya sea en corte o terraplén, se formará con suelo seleccionado, estabilización con cal; estabilización con material pétreo, membranas sintéticas, empalizada, o mezcla de materiales previamente seleccionados y aprobados por el Fiscalizador, en las medidas indicadas en los planos, o en las que ordene el Fiscalizador.

Existen diversos métodos para realizar el mejoramiento de la Subrasante: Mejoramiento con suelo seleccionado.- Subrasante Estabilizada con cal.- Estabilización con material pétreo Empalizada.- Geotextil para Estabilización de Subrasante.- Geomalla biaxial para estabilización de subrasante .- Membranas sintéticas, para estabilización e impermeabilización (encapsulado)

de la subrasante.- Estabilización de Subrasante con Enzimas Orgánicas Estabilización de sub-rasante con otros químicos

SUB - BASES:

Sub-base: Capas, de espesor definido, de materiales que cumplen determinadas especificaciones, las cuales se colocan sobre una subrasante aprobada, para soportar la Capa de Base.

Sub-base de Agregados

Descripción.- Este trabajo consistirá en la construcción de capas de sub-base compuestas por agregados obtenidos por proceso de trituración o de cribado, y deberá cumplir los requerimientos especificados en la Sección 816 (Seccion 816. Sub-bases de agregados). La capa de sub-base se colocará sobre la subrasante previamente preparada y aprobada, de conformidad con las alineaciones, pendientes y sección transversal señaladas en los planos.



Materiales.- Las sub-bases de agregados se clasifican como se indica a continuación, de acuerdo con los materiales a emplearse. La clase de sub-base que deba utilizarse en la obra estará especificada en los documentos contractuales. De todos modos, los agregados que se empleen deberán tener un coeficiente de desgaste máximo de 50%, de acuerdo con el ensayo de abrasión de los Ángeles y la porción que pase el tamiz Nº 40 deberá tener un índice de plasticidad menor que 6 y un límite líquido máximo de 25. La capacidad de soporte corresponderá a un CBR igual o mayor del 30%.

- Clase 1: La sub-base Clase 1 está formada por agregados gruesos provenientes de la trituración de grava o roca, mezclados con arena natural o material finamente triturado para alcanzar la granulometría especificada. Debe cumplir los requerimientos establecidos en la Sección 816, y graduados uniformemente dentro de los límites indicados para la granulometría Clase 1, en la Tabla 403-1.1. Por lo menos el 30 % del agregado preparado deberá obtenerse por proceso de trituración.

- Clase 2: La subbase Clase 2 está formada por agregados gruesos, obtenidos mediante trituración o cribado de gravas o yacimientos cuyas partículas estén fragmentadas naturalmente, mezclados con arena natural o material finamente triturado para alcanzar la granulometría especificada para la granulometría Clase 2, en la Tabla 403-1.1.

- Clase 3: Son sub-bases construidas con agregados naturales y procesados que cumplan los requisitos establecidos en la Sección 816, y que se hallen graduados uniformemente dentro de los límites indicados para la granulometría Clase 3, en la Tabla 403-1.1.

-Materiales para Capa de Rodadura.- Las capas de sub-base que sirvan como capas de rodadura, cumplirán con las exigencias de las secciones anteriores, de acuerdo al tipo que se haya especificado, con la sola excepción de que la porción de los agregados que pase el tamiz Nº 40 deberá tener un límite líquido menor de 35 y un índice de plasticidad entre 6 y 9.

Cuando en los documentos contractuales se estipulen sub-bases Clases 1 o 2 al menos el 30% de los agregados preparados deberán ser triturados.



Sub-base Modificada con Arena o Limo.

Descripción.- Este trabajo consistirá en la construcción de capas de sub-bases compuestas por agregados obtenidos por proceso de trituración o de cribado, para cumplir los requisitos establecidos en la subsección 816-2, excepto que el límite líquido y el índice plástico sean mayores que los máximos especificados, para reducir los cuales se deberá mezclar los agregados con limo o arena en la proporción establecida por el diseño, añadiendo estos suelos finos no plásticos o eliminando previamente parte o la totalidad de los agregados finos del material, para incorporar limo o arena cuando las condiciones así lo requieran.

Las capas de sub-base se colocarán sobre la subrasante previamente preparada y aprobada, y de conformidad con las alineaciones, pendientes y sección transversal señaladas en los planos contractuales.

Sub-base Modificada con Cal.

Descripción.- Este trabajo consistirá en la construcción de capas de sub-base compuestas por agregados obtenidos por proceso de trituración o de cribado, y que cumplan los requisitos establecidos en la subsección 816-2, excepto el límite líquido y el índice plástico, por lo que deberán ser mejoradas con la adición de cal hidratada en la proporción establecida en el diseño y de acuerdo a la fórmula de trabajo preparada por el Contratista y aprobada por el Fiscalizador. Las capas de sub-base se colocarán sobre la subrasante, previamente preparada y aprobada, que se halle dentro de las alineaciones, pendientes y sección transversal señaladas en los planos contractuales.

BASES:

Generalidades.Capa (o capas), de espesor definido, de materiales sujetos a determinadas especificaciones, colocada sobre la subbase o la subrasante para soportar las capas de Superficie o Rodadura.

Objetivos.- La presente especificación tiene por objeto determinar los requisitos que deben cumplir los agregados que se emplean en la construcción de capas de base de material granular, sea que se obtengan por trituración o provengan de depósitos naturales de arena y grava.

Base de Agregados.

Descripción.- Este trabajo consistirá en la construcción de capas de base compuestas por agregados triturados total o parcialmente o cribados, estabilizados con agregado fino procedente de la trituración, o suelos finos seleccionados, o ambos. La capa de base se colocará sobre una sub-base terminada y aprobada, o en casos especiales sobre una subrasante previamente preparada y aprobada, y de acuerdo con los alineamientos, pendientes y sección transversal establecida en los planos o en las disposiciones especiales.



Materiales.- Las bases de agregados podrán ser de las clases indicadas a continuación, de acuerdo con el tipo de materiales por emplearse.

La clase y tipo de base que deba utilizarse en la obra estará especificada en los documentos contractuales. En todo caso, el límite líquido de la fracción que pase el tamiz Nº 40 deberá ser menor de 25 y el índice de plasticidad menor de 6. El porcentaje de desgaste por abrasión de los agregados será menor del 40% y el valor de soporte de CBR deberá ser igual o mayor al 80%.

Los agregados serán elementos limpios, sólidos y resistentes, excentos de polvo, suciedad, arcilla u otras materias extrañas.

- Clase 1: Son bases constituidas por agregados gruesos y finos, triturados en un 100% de acuerdo con lo establecido en la subsección 814-2 (814-2. Agregados para base clase 1.) y graduados uniformemente dentro de los límites granulométricos indicados para los Tipos A y B en la Tabla 404-1.1.El proceso de trituración que emplee el Contratista será tal que se obtengan los tamaños especificados directamente de la planta de trituración. Sin embargo, si hiciere falta relleno mineral para cumplir las exigencias de graduación se podrá completar con material procedente de una trituración adicional, o con arena fina, que serán mezclados necesariamente en planta.

- Clase 2: Son bases constituidas por fragmentos de roca o grava trituradas, cuya fracción de agregado grueso será triturada al menos el 50% en peso, y que cumplirán los requisitos establecidos en la subsección 814-4.

Estas bases deberán hallarse graduadas uniformemente dentro de los límites granulométricos indicados en la Tabla 404-1.2.

El proceso de trituración que emplee el Contratista será tal que se obtengan los tamaños especificados directamente de la planta de trituración. Sin embargo, si hace falta relleno mineral para cumplir las exigencias de graduación podrá completarse con material procedente de una trituración adicional, o con arena fina, que serán mezclados preferentemente en planta.

- Clase 3: Son bases constituidas por fragmentos de roca o grava trituradas, cuya fracción de agregado grueso será triturada al menos el 25% en peso, y que cumplirán los requisitos establecidos en la subsección 814-4.

Estas bases deberán hallarse graduadas uniformemente dentro de los límites granulométricos indicados en la Tabla 404-1.3.

Si hace falta relleno mineral para cumplir las exigencias de graduación, se podrá completar con material procedente de trituración adicional, o con arena fina, que podrán ser mezclados en planta o en el camino.



- Clase 4: Son bases constituidas por agregados obtenidos por trituración o cribado de piedras fragmentadas naturalmente o de gravas, de conformidad con lo establecido en la subsección 814-3 y graduadas uniformemente dentro de los límites granulométricos indicados en la Tabla 404-1.4.



De ser necesario para cumplir las exigencias de graduación, se podrá añadir a la grava arena o material proveniente de trituración, que podrán mezclarse en planta o en el camino.

Materiales para Capa de Rodadura.- Las capas de base que sirvan como capas de rodadura cumplirán con las exigencias de las secciones anteriores, de acuerdo al tipo que se haya especificado, con la sola excepción de que la porción de los agregados que pase el tamiz Nº 40 deberá tener un límite líquido menor de 35 y un índice de plasticidad entre 6 y 9.

Base de Agregados Estabilizada con Cemento Portland.

Descripción.- Este trabajo consistirá en la construcción de capas de base compuestas de agregados triturados o cribados, o de una combinación de ambos, cemento Portland y agua, mezclados en una planta central o sobre el camino. Se llevará a cabo para mejorar las características mecánicas de los agregados en caso de que no cumplan los requisitos especificados en el numeral 404-1.02 (materiales de bases), para la base de agregados. La capa de base se colocará sobre una sub-base terminada y aprobada que se halle dentro de las alineaciones, pendientes y sección transversal señaladas en los planos contractuales.

Base de Agregados Estabilizados con Cal.

Descripción.- Este trabajo consistirá en la construcción de capas de base de agregados, estabilizadas con cal hidratada y agua, colocadas sobre una sub-base previamente preparada y aprobada, y de conformidad con los alineamientos y sección transversal especificada en los planos contractuales. Se llevará a cabo para mejorar las características mecánicas de los agregados en caso de que no cumplan con los requisitos especificados en el numeral 404-1.02, para la Base de agregados. Materiales.- Los agregados por emplear serán los especificados para bases clase 3 o clase 4, y deberán cumplir los requisitos de granulometría correspondientes a ellos, según lo indicado en el numeral 404-1.02.

Base de Hormigón Asfáltico Mezclado en Sitio.

Descripción.- Este trabajo consistirá en la construcción de capas de base de hormigón asfáltico mezclado en el camino, colocadas sobre una sub-base previamente preparada y aceptada y de conformidad con los alineamientos, pendientes y sección transversal establecidas en los planos contractuales.



Bases de Hormigón Asfáltico Mezclado en Planta.

Descripción.- Este trabajo consistirá en la construcción de capas de base de hormigón asfáltico mezclado en planta central, colocadas sobre una sub-base previamente preparada y aceptada, y de conformidad con los alineamientos, pendientes y sección transversal establecidas en los planos contractuales.

Base de Suelo - Cemento.

Descripción.- Este trabajo consistirá en la construcción de capas de base compuestas de una mezcla de suelo, cemento Portland y agua, que pueden ser preparadas en sitio con el suelo de la subrasante, o en una planta central, para ser colocadas sobre la subrasante o una sub-base previamente construida. En todo caso, la capa de base de suelo - cemento será construida de conformidad con los alineamientos, pendientes y sección transversal establecida en los planos contractuales.

Materiales.- Para este trabajo se utilizará el suelo de la subrasante construida directamente de la excavación o con suelos provenientes de préstamos, o suelos provenientes de fuentes aprobadas, según el caso, combinados con cemento Portland y agua, de acuerdo con los requerimientos del diseño.

Los suelos que se utilicen podrán ser limo-arcillosos puros o mezclados con arenas o gravas, que cumplan los requisitos de calidad especificados en la subsección 815-2 y cuya granulometría se hallará dentro de los límites indicados en la Tabla 404-6.1.

El cemento que se utilice para la mezcla será Portland tipo I o tipo II, que cumpla con los requisitos de la Sección 802. El agua que se utilice, tanto para la hidratación de la mezcla, como para mantener la humedad del curado, deberá cumplir con los requisitos señalados en la Sección 804.

CARGA VIVA MÓVIL EN PUENTES:

El código AASHTO LRFD define diversos tipos de cargas móviles que actúan sobre losdiferentes componentes de los puentes: camiones de 3 ejes, camiones tándem de 2 ejes ycargas distribuidas equivalentes al flujo vehicular.

Mientras los camiones de carga idealizados simulan el efecto de la presencia de vehículos sumamente pesados de 2 y 3 ejes, la carga distribuida equivalente simula el efecto de un congestionamiento vehicular sobre el puente.

El MOP recomienda añadir un camión propio de 3 ejes (HS-MOP).

a. Camión de Tres Ejes:El Camión de 3 Ejes tiene 32.7 T de peso que se suele identificar históricamente como HS20-44, y se describe a continuación:



El camión de 3 ejes debe incluir adicionalmente una Carga de Impacto (IM) por acción dinámica, que es un porcentaje de la carga del camión.

b. Camión de Dos Ejes:El Camión Tándem de 2 Ejes tiene un peso total de 22 T, y consiste de un par de ejes de carga de 11 T cada uno (5.5 T en cada llanta), separados apenas 4 pies



(1.20 m) entre sí en la dirección longitudinal, y sus llantas están separadas 6 pies (1.80 m) en la dirección transversal.

c. Carga Distribuida de Carril:La carga de diseño de carril consiste de una carga uniformemente distribuida de 0.95 T/m colocados en dirección longitudinal, ubicados en un ancho de 3 m (como en los camiones, existe un sobreancho de 0.30 m a cada lado para cubrir el carril). La carga distribuida no está sujeta a efecto dinámico de impacto.

De acuerdo a AASHTO, cada carril del puente estará sometido a la acción de uno de los camiones (de 3 ejes o de 2 ejes) combinado con la carga distribuida de carril, ubicando dichas cargas en los sitios que produzcan las máximas solicitaciones y los máximos esfuerzos. La carga distribuida se puede ubicar también en el sector donde actúan las cargas concentradas de los camiones.

La combinación de los camiones de 2 o 3 ejes, y la carga distribuida se identifica como carga vehicular HL-93 (en versiones anteriores del código se utilizaban la carga concentrada y la carga distribuida como condiciones de carga independientes).

El camión tándem con la carga distribuida complementaria es usualmente crítico para puentes de luces extremadamente pequeñas (menores a 6 m); el camión de 3 ejes con su carga distribuida es crítico para luces medianas y grandes (mayores a 15 m).

Para el cálculo de momentos flectores negativos máximos en apoyos intermedios, y para la determinación de reacciones máximas en pilas intermedias, como un estado de carga adicional también se cargará la estructura con el 90% de 2 camiones de 3 ejes con el 90 % de la carga distribuida. Los 2 camiones se considerarán movilizándose en caravana (uno tras otro en la misma dirección), separados al menos 15 m entre ellos.

Ciertas solicitaciones de diseño requieren que simultáneamente se carguen varios o todos los carriles de un puente (v.g.r. reacciones máximas en estribos, reacciones máximas en pilas). Mientras mayor es el número de carriles cargados, menor es la probabilidad de que todos ellos tengan simultáneamente las cargas máximas. El código AASHTO recomienda los siguientes factores multiplicadores de carga viva vehicular que dependen del número de carriles cargados, los que se detallan en la siguiente tabla:



Con el propósito de determinar el número de carriles cargados, cuando se incluye la carga peatonal, esta última puede ser considerada como un carril adicional cargado.

En general cada carril tiene un ancho de 3.60 m, pero cuando el ancho efectivo vehicular (descontado el ancho peatonal) de un puente está entre 6 m y 7.20 m se asumirá excepcionalmente que dispone de dos carriles vehiculares. Con anchos menores a 6 m se asume que se dispone de un solo carril vehicular.

Los factores anteriores no se utilizan cuando se emplean los factores de distribución aproximados especificados en 4.6.2.2 y 4.6.2.3 de AASHTO (factores de distribución de carga viva vehicular hacia vigas longitudinales).

d. Camión HS-MOP:El Ministerio de Obras Públicas del Ecuador ha establecido como norma de diseño dentro del país, un camión de 3 ejes que es aproximadamente un 35% mayor que el HS20-44 de AASHTO, denominado HS-MOP, con un peso total de 45 T, cuyas cargas de rueda en los dos ejes posteriores son de 10,000 Kg, y en el eje anterior son de 2,500 Kg.



El camión HS-MOP es generalmente crítico cuando se tiene puentes de luz pequeña (entre 6 y 15 m).

EL ENSAYO CBR:

El Ensayo CBR (California Bearing Ratio: Ensayo de Relación de Soporte de California) mide la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo y para poder evaluar la calidad del terreno para subrasante, sub. base y base de pavimentos.

Se efectúa bajo condiciones controladas de humedad y densidad. Este es uno de los parámetros necesarios obtenidos en los estudios geotécnicos previos a la construcción, como también lo son el Ensayo Proctor y los análisis granulométricos del terreno.

GeneralidadesNo basta con especificar el grado de compactación de un suelo. Dos suelos diferentes alcanzarán no solo densidades secas y humedades óptimas diferentes en el ensayo de compactación, sino que el material al estar constituído por partículas diferentes, tendrá un comportamiento en términos de ingeniería diferente. Por ello, se hace necesario un parámetro adicional que considere la capacidad de soporte del suelo en sí mismo para esas condiciones de compactación.

El ensayo de soporte de California se desarrolló por parte de la División de Carreteras de California en 1929 como una forma de clasificar la capacidad de un suelo para ser utilizado como subrasante o material de base en construcción de carreteras.

El ensayo CBR (la ASTM denomina el ensayo simplemente un ensayo de relación de soporte) mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y



densidad controladas. El ensayo permite obtener un número asociado a la capacidad de soporte.

DefinicionesEl CBR se obtiene como la relación de la carga unitaria (por pulgada cuadrada) necesaria para lograr una cierta profundidad de penetración dentro de la muestra de suelo compactada a un contenido de humedad y densidad dadas con respecto a la carga unitaria patrón requerida para obtener la misma profundidad de penetración en una muestra estándar de material triturado. En forma de ecuación, esto se puede expresar como:

Los ensayos de CBR se hacen usualmente sobre muestras compactadas al contenido de humedad óptimo para el suelo determinado utilizando el ensayo de compactación estándar (o modificado).

A menudo se compactan dos moldes de suelo: uno para penetración inmediata y otro para penetración después de dejarlo saturar por un periodo de 96 horas; este último se sobrecarga con un peso similar al del pavimento pero en ningún caso menor que 4.5 kg. Es necesario durante este periodo tomar registros de expansión para instantes escogidos arbitrariamente.

En ambos ensayos, se coloca una sobrecarga sobre la muestra de la misma magnitud de la que se utiliza durante el ensayo de expansión. El ensayo sobre la muestra saturada cumple dos propósitos:

1. Dar información sobre la expansión esperada en el suelo bajo la estructura de pavimento cuando el suelo se satura.2. Dar indicación de la pérdida de resistencia debida a la saturación en el campo.

El ensayo de penetración se lleva a cabo en una máquina de compresión utilizando una velocidad de deformación unitaria de 1.27 mm/min. Se toman lecturas de carga versus penetración cada 0.64 mm de penetración hasta llegar a un valor de 5.0 mm a partir del cual se toman lecturas con velocidades de penetración de 2.5 mm/min hasta obtener una penetración total de 12.7 mm.

El valor del CBR se utiliza para establecer una relación entre el comportamiento de los suelos, principalmente con fines de utilización como base y subrasante bajo pavimentos de carreteras y aeropistas.

Equipo

Equipo de CBR:Molde de compactación (con collar y base)Disco espaciador

Martillo de compactación Aparato para medir la expansión con deformímetro de carátula con precisión de

mm



Pesos para sobrecarga Máquina de compresión equipada con pistón de penetración CBR capaz de

penetrar a una velocidad de 1.27 mm/min

Procedimiento1. Preparar una muestra de suelo de grano fino (en cantidad suficiente para hacer 6 probetas) menor que el tamiz # 4, al contenido de humedad óptima del suelo determinado con el ensayo de Proctor Modificado.

2. Antes de compactar el suelo en los moldes, tomar una muestra representativa para determinar su contenido de humedad (por lo menos 100 g si el suelo es de grano fino).

3. Pesar los moldes sin su base ni el collar.

4. Para cada molde ajustar el molde a la base, insertar el disco espaciador en el molde y cubrirlo con un disco de papel filtro.

5. Fabricar 6 probetas de 5 capas cada una: 2 de 12 golpes por capa, 2 de 26 golpes por capa y 2 de 56 golpes por capa; dejar saturando una muestra de 12, de 26 y de 56 golpes por capa.

6. Para cada molde retirar la base, el collar y el disco espaciador, pesar el molde con el suelo compactado y determinara el peso unitario total del suelo.

7. Colocar un disco de papel filtro sobre la base, invertir la muestra y asegurar el molde a la base de forma que el suelo quede en contacto con el papel filtro.

Para muestras no saturadas, llevar a cabo los pasos 8 a 10:

8. Colocar suficientes pesas ranuradas (no menos de 4.5 kg) sobre la muestra de suelo para simular la presión de sobrecarga requerida.

9. Colocar la muestra en la máquina de compresión y sentar el pistón sobre la superficie de suelo utilizando una carga inicial no mayor de 4.5 kg. Fijar el cero en los deformímetros de medida de carga y de penetración (o deformación).

10. Hacer lecturas de deformación o penetración y tomar las respectivas lecturas del deformímetro de carga. Extruir la muestra del molde y tomar dos muestras representativas adicionales para contenido de humedad.

Para muestras no saturadas:

11. Colocar la placa perforada con el vástago ajustable sobre el suelo compactado y aplicar suficientes pesas para obtener la sobrecarga deseada, cuidando que no sea inferior a 4.5 kg. Asegurarse de usar un disco de papel filtro entre la base perforada del vástago y el suelo para evitar que el suelo se pegue a la base del vástago.

12. Sumergir el molde y las pesas en un recipiente de agua de forma que el agua tenga acceso tanto a la parte superior como a la parte inferior de la muestra y ajustar el deformímetro de carátula (con lecturas al 0.01 mm) en su respectivo soporte; marcar



sobre el molde los puntos donde se apoya el soporte de forma que pueda removerse y volver a colocarlo sobre el molde en el mismo sitio cuando se desee hacer una lectura.

13. Ajustar el cero del deformímetro de expansión y registrar el tiempo de comienzo del ensayo. Tomar las lecturas a 0, 1, 2, 4, 8, 12, 24, 36, 48, 72 y 96 horas de tiempo transcurrido; el ensayo de expansión puede terminarse después de 48 horas si las lecturas en el deformímetro de expansión se mantienen constantes por lo menos durante 24 horas.

14. Al final de las 96 horas de inmersión, sacar la muestra y dejarla drenar por espacio de 15 min; secar completamente la superficie superior de la muestra con toallas de papel.

15. Pesar la muestra sumergida incluyendo el molde.

16. Realizar los pasos 8 al 10 para cada muestra.

17. Tomar muestras para contenido de humedad de las muestras saturadas de la siguiente forma:

2 dentro de los 3 cm superiores del suelo2 dentro de los 3 cm inferiores del suelo2 en el centro de la muestra de suelo.

Cálculos1. Dibujar una curva de resistencia a la penetración en libras por pulgada cuadrada (psi) kPa versus la penetración en pulgadas o mm. En un mismo gráfico las muestras secas y en otro las muestras saturadas. Dibujar posteriormente estas curvas en un mismo gráfico comparando las resistencias secas y saturadas.

2. Calcular el CBR para una penetración de 0.01 pulgadas (carga patrón 3000 psi) para los 6 ensayos; dibujar en un mismo gráfico la curva CBR (%) versus densidad seca (kg/cm3), una curva para las muestras secas y otro para las muestras saturadas. Realizar otro gráfico con las mismas características para una penetración de 0.02 pulgadas (cargapatrón 4500 psi).



NUMERO ESTRUCTURAL:Es el número que expresa la resistencia del pavimento en términos del valor de soporte del suelo, del equivalente diario de 18 kips de carga por eje, del índice de utilidad y del factor regional. Los coeficientes adecuados convierten el valor SN en el espesor real de la carpeta, de la base y de la sub-base.

El número estructural se denominara SN "structural number".

Determinación del número estructural:El método está basado en el cálculo del Número Estructural "SN" sobre la capa subrasante o cuerpo del terraplén. Para esto se dispone de siguiente figura y de la ecuación:

DISEÑO DEL PAVIMENTO:

Para el dimensionamiento del pavimento flexible se determinaron los espesores utilizando los métodos AASHTO 93 y verificación elástica por método RACIONAL. DIMENSIONAMIENTO DE LA ESTRUCTURA. Determinación de la estructura del pavimento “METODO AASHTO 93” Con base en la información general y los parámetros de resistencia y tránsito anteriormente consignados se determina el número estructural requerido, y con los parámetros de diseño se obtuvo el dimensionamiento de la estructura de pavimento, respetando los criterios de espesor mínimo planteados por el método de diseño AASTHO. De acuerdo con la AASHTO, si bien el coeficiente estructural de un concreto asfáltico de alta calidad para un pavimento nuevo puede ser de 0.44, se utiliza un coeficiente reducido para el mismo material. Se sugiere un valor de 0.35 (ver tabla 7.1). Esto equivale decir a un módulo de elasticidad de 1869 Mpa o su equivalente a 18966 kg/cm2



El sistema de diseño AASHTO, calcula el espesor del recubrimiento requerido para proporcionar una vida de servicio de 10 años, que satisface los criterios elásticos de diseño a la tensión y la deformación.

De acuerdo con el objetivo planteado, el diseño estructural de la alternativa seleccionada debería abarcar un periodo de vida útil no menor de 10 años y capaz de soportar las exigencias de tráfico que le implican al proyectarse durante este tiempo de operación.

Determinación del número estructural requerido. Las variables de entrada son:

Tránsito estimado, W 18 Confiabilidad, R, la cual asume que todos los valores de entrada son promedios. Desviación estándar total, So. Módulo resiliente de la subrasante, MR. Pérdida de serviciabilidad de diseño, PSI.

Donde: W18: Número predicho de repeticiones de ejes equivalentes de carga de 18 kips (80 N). ZR: Desviación normal estándar. (ver tabla 4 y 5) S0: Error estándar combinado de la predicción del tránsito y la predicción del desempeño. ΔPSI: Diferencia entre el índice de diseño inicial de serviciabilidad, p0, y el índice de diseño final de serviciabilidad, pt. (ver criterio de desempeño). MR: Módulo resiliente (psi). SN es igual al número estructural indicativo del espesor total requerido de pavimento: En la gráfico 10 se presenta el nomograma de diseño para resolver la Ecuación 8.1 y obtener el número estructural SNef.



Criterio de desempeño: Para el diseño de pavimento flexible se aplica el criterio de “pérdida de serviciabilidad”. Se recuerda que los pavimentos flexibles del Ensayo Vial AASHO tenían una serviciabilidad inicial, p0, de 4.2, mientras que la serviciabilidad terminal, pt, debe establecerse en consideración al tipo de vía, por ejemplo, 2 a 2.5 para grandes autopistas y menores a 2.0 para carreteras con un tránsito menos pesado.



Para efectos de diseño se aplica la Ecuación 8.2

El desempeño funcional del pavimento trata sobre lo bien que se sirve al usuario. En este contexto la característica dominante es el confort al viajar. Para cuantificar el confort del viaje se desarrolló el concepto de serviciabilidad – desempeño, el cual se usa como medida de desempeño en la ecuación de diseño.

Determinación del Número estructural efectivo.

Donde: ai = Coeficiente de capa. Di = Espesor de cada capa del pavimento. mi = Efecto de drenaje. Los coeficientes de drenaje son solo para los materiales de base y subbase. Este mismo efecto no aplica para la carpeta asfáltica.

El coeficiente de capa no refleja únicamente la capacidad del material de distribuir esfuerzos sino que también se constituye, de cierta forma, en una medida de la resistencia de dicho material. Asimismo, la posición del material en la estructura y el modo de daño (mecanismo de falla) pueden influir la relación entre el coeficiente de capa y el módulo elástico.

Determinación del Número estructural de la capa asfáltica nueva.

Donde: SNol: Número estructural requerido de la carpeta asfáltica nueva. aol: Coeficiente estructural de la carpeta de concreto asfáltico. Dol: Espesor de carpeta asfáltica de diseño requerido en pulgadas. SNf: Número estructural requerido para el tránsito futuro. SNef: Número estructural efectivo del pavimento existente.

MÉTODO DE LAS ISOYETAS:

Este es uno de los métodos más precisos, pero es subjetivo y dependiente del criterio de algún hidrólogo que tenga buen conocimiento de las características de la lluvia en la región estudiada. Permite incorporar los mecanismos físicos que explican la variabilidad de la lluvia dentro de la cuenca. El método consiste en trazar líneas de igual precipitación llamadas isoyetas a partir de los datos puntuales reportados por las estaciones meteorológicas (Figura 2). Al área entre dos isoyetas sucesivas, se le asigna el valor de precipitación promedio entre tales isoyetas. Conociendo el área encerrada entre pares sucesivos de isoyetas, obtenemos la precipitación regional. El método requiere hacer supuestos en "cimas" y "hoyos".



Al trazar las isoyetas para lluvias mensuales o anuales, podemos incorporar los efectos topográficos sobre la distribución espacial de la precipitación, tomando en cuenta factores tales como la altura y la exposición de la estación. También se recomienda este método para calcular promedios espaciales en el caso de eventos individuales localizados.

Ejemplo de estudio de una cuenca: Cuenca del Río MátapeLa Cuenca del Río Mátape, ubicada en la Región Hidrológica No. 9 al centro del Estado de Sonora, México, cuenta con 11 estaciones climatológicas de las que se tomaron datos de precipitación total anual (mm) del año de 1993. Determine la precipitación media de la cuenca utilizando el método de las isoyetas.



Precipitación en Manabí:La precipitación en la provincia de Manabí es variable debido a la diversidad de ecosistemas que la conforman, los cuales se diferencian por la orografía, hidrografía, y condiciones naturales que influyen en el régimen pluviométrico de cada sector.

MAPA DE ISOYETAS DE LA PROVINCIA DE MANABÍ

Elaborado por: DINAREN INAHMI, 2000

Documents

Base, Subbase, Subrasante Cbr Numero Estructural, Isoyetas