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Diseño de Pavimentos de Concreto HidráulicoDiseño de Pavimentos de Concreto Hidráulico
Método AASHTOMétodo AASHTO
La prueba de pavimentaciónAASHO fue concebida ypromovida gracias a la
AASHTOpara estudiar el
comportamientode estructuras de pavimento deespesores conocidos, bajo cargas móviles de magnitudes
yfrecuencias conocidas.
La prueba de pavimentaciónAASHO fue concebida ypromovida gracias a la
AASHTOpara estudiar el
comportamientode estructuras de pavimento deespesores conocidos, bajo cargas móviles de magnitudes
yfrecuencias conocidas.
Diseño de pavimentos de AASHTODiseño de pavimentos de AASHTO
Croquis del Circuito de la Prueba AASHOCroquis del Circuito de la Prueba AASHO
6 Circuitos
Todos eran tramos de dos carrilesCircuito 1: Medio AmbienteCircuito 2-6: Cargas
Todo el tráfico asignado en los circuitos 5-6 tenía
idénticas configuraciones y combinaciones de carga.
6 Circuitos
Todos eran tramos de dos carrilesCircuito 1: Medio AmbienteCircuito 2-6: Cargas
Todo el tráfico asignado en los circuitos 5-6 tenía
idénticas configuraciones y combinaciones de carga.
Tangente
Prueba AASHOPrueba AASHO
Empezó en nov. 1958Circuitos 3-6
6 veh/línea10veh/línea (enero 60)
Operación18 hr. 40 min.6 días/semana
Cargas Totales1,114,000 Aplicaciones
ESAL´s Prom.-6.2 millones
Empezó en nov. 1958Circuitos 3-6
6 veh/línea10veh/línea (enero 60)
Operación18 hr. 40 min.6 días/semana
Cargas Totales1,114,000 Aplicaciones
ESAL´s Prom.-6.2 millones
Prueba AASHOPrueba AASHO
12 48 10812 48 10822
2 2 42 2 4
2 6 82 6 8
4 12 244 12 24
6 24 546 24 54
6 18 426 18 42
7 32 737 32 73
6 224 5 46 224 5 4
9 40 899 40 89
9 30 699 30 69
11
22
11
22
11
22
11
22
11
22
33
44
55
66
Loop LaneLoop Lane
LOAD LOADLOAD LOAD
FRONT LOADFRONT LOAD
FRONT LOAD LOADFRONT LOAD LOAD
Weight in Weight in
FrontAxle
FrontAxle
LoopAxle
LoopAxle
CrossWightCrossWight
Aplicaciones de carga (miles)Aplicaciones de carga (miles)Aplicaciones de carga (miles)Aplicaciones de carga (miles)
Índ
ice d
e s
erv
icio
Índ
ice d
e s
erv
icio
Índ
ice d
e s
erv
icio
Índ
ice d
e s
erv
icio 55
44
33
22
1.51.500 250250 500500 750750 10001000 12501250
Muy buenoMuy bueno
BuenoBueno
RegularRegular
MaloMalo
Circuito 3Circuito 3Circuito 3Circuito 3
CONCRETOCONCRETO
ASFALTOASFALTO
00 250250 500500 750750 10001000 12501250
Circuito 4Circuito 4Circuito 4Circuito 4
CONCRETOCONCRETO
ASFALTOASFALTO
Prueba AASHOPrueba AASHO
Diseños Repetidos en Circuitos principalesDiseños Repetidos en Circuitos principales
Concreto 20 cm., sub-base 7.5 cm.Concreto 20 cm., sub-base 7.5 cm.Asfalto 10 cm., base 15 cm., sub-base 20 cm.Asfalto 10 cm., base 15 cm., sub-base 20 cm.
1961 Guía AASHTO para Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles.
1972 Guía AASHTO para Diseño de Estructuras de Pavimento–1972.
1981 Revisión Capítulo III del Diseño de Pavimentos de Concreto con Cemento Portland.
1986 Guía para el Diseño de Estructuras de Pavimento.
1993 Revisión del Diseño de Sobrecarpetas.
1998 Método Alternativo de Diseño Pavimentos Rígidos.
1961 Guía AASHTO para Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles.
1972 Guía AASHTO para Diseño de Estructuras de Pavimento–1972.
1981 Revisión Capítulo III del Diseño de Pavimentos de Concreto con Cemento Portland.
1986 Guía para el Diseño de Estructuras de Pavimento.
1993 Revisión del Diseño de Sobrecarpetas.
1998 Método Alternativo de Diseño Pavimentos Rígidos.
Procedimientos y CambiosProcedimientos y CambiosAASHTOAASHTO
1993 Ecuación de Diseño de Pavimentos Rígidos1993 Ecuación de Diseño de Pavimentos Rígidos
Error Estándard Combinado
Error Estándard Combinado
log10 ( E18 ) =log10 ( E18 ) =log10 ( E18 ) =log10 ( E18 ) =
Zr x So + 7.35 x log10 (D+1)-0.06 + Zr x So + 7.35 x log10 (D+1)-0.06 + Zr x So + 7.35 x log10 (D+1)-0.06 + Zr x So + 7.35 x log10 (D+1)-0.06 + log10log10log10log10
PSIPSIPSIPSI
4.5-1.54.5-1.54.5-1.54.5-1.5
1.624 x 101.624 x 101.624 x 101.624 x 10 7777
1+1+1+1+(D+1)(D+1)(D+1)(D+1) 8.468.468.468.46
+ (4.22-0.32 x pt) x log10+ (4.22-0.32 x pt) x log10+ (4.22-0.32 x pt) x log10+ (4.22-0.32 x pt) x log10S´c x Cd x ( D -1.132)S´c x Cd x ( D -1.132)S´c x Cd x ( D -1.132)S´c x Cd x ( D -1.132)0.750.750.750.75
215.63 x J215.63 x J215.63 x J215.63 x J D -D -D -D -0.750.750.750.75 18.4218.4218.4218.42
(Ec/k)(Ec/k)(Ec/k)(Ec/k) 0.250.250.250.25
Desviación Estándar Normal
Desviación Estándar Normal
EspesorEspesor
Diferencia de ServiciabilidadDiferencia de
Serviciabilidad
Serviciabilidad Final
Serviciabilidad Final
Módulo de
Ruptura
Módulo de
Ruptura
Coeficiente de
Drenaje
Coeficiente de
Drenaje
Coeficiente de
Transferencia de Carga
Coeficiente de
Transferencia de Carga
Módulo de ElasticidadMódulo de Elasticidad
Módulo de Reacció
n
Módulo de Reacció
n
TráficoTráfico
EspesorServiciabilidad (po , pt)Tráfico (ESALs, E-18s)Transferencia de Carga (J)Propiedades del Concreto (S´c, Ec)
Resistencia de la Subrasante (k)Drenaje (Cd)Confiabilidad (R, So)
EspesorServiciabilidad (po , pt)Tráfico (ESALs, E-18s)Transferencia de Carga (J)Propiedades del Concreto (S´c, Ec)
Resistencia de la Subrasante (k)Drenaje (Cd)Confiabilidad (R, So)
Método AASHTOMétodo AASHTO
Factores que Afectan a los Pavimentos RígidosFactores que Afectan a los Pavimentos Rígidos
EspesorServiciabilidad (po , pt)Tráfico (ESALs, E-18s)Transferencia de Carga (J)Propiedades del Concreto (S´c, Ec) Resistencia de la Subrasante (k)Drenaje (Cd)Confiabilidad (R, So)
EspesorServiciabilidad (po , pt)Tráfico (ESALs, E-18s)Transferencia de Carga (J)Propiedades del Concreto (S´c, Ec) Resistencia de la Subrasante (k)Drenaje (Cd)Confiabilidad (R, So)
Factores que Afectan a los Pavimentos RígidosFactores que Afectan a los Pavimentos Rígidos
Método AASHTOMétodo AASHTO
ServiciabilidadServiciabilidad
La habilidad del pavimento de servir al tipo de tráfico (autos y camiones) que circulan en la vía.
La habilidad del pavimento de servir al tipo de tráfico (autos y camiones) que circulan en la vía.
Indice de Servicio
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
Muy Bueno
Bueno
Regular
Pobre
Muy Pobre
Muy Bueno
Bueno
Regular
Pobre
Muy Pobre
El procedimiento de Diseño AASHTO predice el porcentaje de pérdida de serviciabilidad (D PSI) para varios niveles de tráfico y cargas de ejes.Entre mayor sea el D PSI, mayor será la capacidad de carga del pavimento antes de fallar.
El procedimiento de Diseño AASHTO predice el porcentaje de pérdida de serviciabilidad (D PSI) para varios niveles de tráfico y cargas de ejes.Entre mayor sea el D PSI, mayor será la capacidad de carga del pavimento antes de fallar.
Capacidad OriginalCapacidad Original
Capacidad finalCapacidad final
ESALSESALS
Serv
icia
bili
dad
Serv
icia
bili
dad
PSIPSI
ServiciabilidadServiciabilidad
EspesorServiciabilidad (po , pt)Tráfico (ESALs, E-18s)Transferencia de Carga (J)Propiedades del Concreto (S´c, Ec)
Resistencia de la Subrasante (k)Drenaje (Cd)Confiabilidad (R, So)
EspesorServiciabilidad (po , pt)Tráfico (ESALs, E-18s)Transferencia de Carga (J)Propiedades del Concreto (S´c, Ec)
Resistencia de la Subrasante (k)Drenaje (Cd)Confiabilidad (R, So)
Factores que Afectan a los Pavimentos RígidosFactores que Afectan a los Pavimentos Rígidos
Método AASHTOMétodo AASHTO
T3-S3T3-S3Tractor de tres ejes conTractor de tres ejes con
semirremolque de tres ejessemirremolque de tres ejes
Tráfico de Diseño AASHTOTráfico de Diseño AASHTO
FEC3FEC3
FEC2FEC2
FEC1FEC1
ESALS ESALS
P1P1 P2
P2 P3P3
P = 18 KIPSP = 18 KIPS
Traducción a Ejes Sencillos EquivalentesTraducción a Ejes Sencillos Equivalentes
Los factores de equivalencia de carga se pueden basar en:Los factores de equivalencia de carga se pueden basar en:
Tráfico de Diseño AASHTOTráfico de Diseño AASHTO
Esfuerzos equivalentes en un cierto punto
Deflexión equivalente en un cierto punto
Pérdida de Serviciavilidad (AASHTO)
Esfuerzos equivalentes en un cierto punto
Deflexión equivalente en un cierto punto
Pérdida de Serviciavilidad (AASHTO)
Respuesta Respuesta del Concreto del Asfalto
Respuesta Respuesta del Concreto del Asfalto
Como la respuesta de los pavimentos es diferente, el factor de equivalencia (FEC) es diferente. Cuando multiplicas el tráfico por las diferentes equivalencias, obtienes
ESALs diferentes.
Como la respuesta de los pavimentos es diferente, el factor de equivalencia (FEC) es diferente. Cuando multiplicas el tráfico por las diferentes equivalencias, obtienes
ESALs diferentes.
Tráfico de Diseño AASHTOTráfico de Diseño AASHTO
Factor de equivalencia de carga para una estructura dada de pavimentoFactor de equivalencia de carga para una estructura dada de pavimento
DAÑOS EN LOS PAVIMENTOS DAÑOS EN LOS PAVIMENTOS
El daño producido a un pavimento por un camión semiremolque de 36 Ton. equivale a 9,523 automóviles.
En las décadas de los 50s y 60s, el porcentaje de camiones pesados era del 6% respecto al tráfico total.
Actualmente, la concentración de camiones pesados es del 25 al 40%.
En México el coeficiente de daño medido de camiones pesados es 4 veces mayor a los Estados Unidos.
El daño producido a un pavimento por un camión semiremolque de 36 Ton. equivale a 9,523 automóviles.
En las décadas de los 50s y 60s, el porcentaje de camiones pesados era del 6% respecto al tráfico total.
Actualmente, la concentración de camiones pesados es del 25 al 40%.
En México el coeficiente de daño medido de camiones pesados es 4 veces mayor a los Estados Unidos.
Tráfico de Diseño AASHTOTráfico de Diseño AASHTO
CARGA = PCARGA = P
Tráfico de Diseño AASHTOTráfico de Diseño AASHTO
CARGA = 2x PCARGA = 2x P
DAÑO DAÑO
DAÑO DAÑO
DAÑO DAÑO
DAÑO DAÑO
DAÑO DAÑO
DAÑO DAÑO
DAÑO DAÑO
DAÑO DAÑO
DAÑO DAÑO
DAÑO DAÑO
DAÑO DAÑO
DAÑO DAÑO
DAÑO DAÑO
DAÑO DAÑO
DAÑO DAÑO
DAÑO DAÑO
DAÑO DAÑO
DAÑOS EN LOS PAVIMENTOS DAÑOS EN LOS PAVIMENTOS
EspesorServiciabilidad (po , pt)Tráfico (ESALs, E-18s)Transferencia de Carga (J)Propiedades del Concreto (S´c, Ec)
Resistencia de la Subrasante (k)Drenaje (Cd)Confiabilidad (R, So)
EspesorServiciabilidad (po , pt)Tráfico (ESALs, E-18s)Transferencia de Carga (J)Propiedades del Concreto (S´c, Ec)
Resistencia de la Subrasante (k)Drenaje (Cd)Confiabilidad (R, So)
Factores que Afectan a los Pavimentos RígidosFactores que Afectan a los Pavimentos Rígidos
Método AASHTOMétodo AASHTO
Se puede lograr Mediante:
Trabazón de Agregados
Barras Pasajuntas
Se puede lograr Mediante:
Trabazón de Agregados
Barras Pasajuntas
Transferencia de CargaTransferencia de Carga
AL= x / 2 mm AL= x / 2 mm Carga de llantaCarga de llanta AU= x/2 mmAU= x/2 mm
AL= x mm AL= x mm Carga de llantaCarga de llantaAU= 0 mmAU= 0 mm
Junta 100 % efectivaJunta 100 % efectiva
Junta 0 % efectivaJunta 0 % efectiva
Efectividad En Transferencia De CargaEfectividad En Transferencia De Carga
Transferencia de CargaTransferencia de Carga
EspesorServiciabilidad (po , pt)Tráfico (ESALs, E-18s)Transferencia de Carga (J)Propiedades del Concreto (S´c, Ec)
Resistencia de la Subrasante (k)Drenaje (Cd)Confiabilidad (R, So)
EspesorServiciabilidad (po , pt)Tráfico (ESALs, E-18s)Transferencia de Carga (J)Propiedades del Concreto (S´c, Ec)
Resistencia de la Subrasante (k)Drenaje (Cd)Confiabilidad (R, So)
Factores que Afectan a los Pavimentos RígidosFactores que Afectan a los Pavimentos Rígidos
Método AASHTOMétodo AASHTO
Esfuerzo a la Flexión (Módulo de Ruptura) S´c Con la Carga al Tercio
Esfuerzo a la Flexión (Módulo de Ruptura) S´c Con la Carga al Tercio
L/3L/3
LONGITUD DE LA VIGA = L
LONGITUD DE LA VIGA = L
d=L/3d=L/3
Cabeza de Máquina UniversalCabeza de Máquina Universal
L/3L/3 L/3L/3
Propiedades del Concreto (S´c, Ec) Propiedades del Concreto (S´c, Ec)
Módulo de Elasticidad
Ec = 6750 S’c
Ec = 26,454 S’c 0.77
Módulo de Elasticidad
Ec = 6750 S’c
Ec = 26,454 S’c 0.77
Esfuerzo a la Flexión
600 psi
650 psi
700 psi
Esfuerzo a la Flexión
600 psi
650 psi
700 psi
Módulo de Elasticidad
3,900,000 psi
4,200,000 psi
4,600,000 psi
Módulo de Elasticidad
3,900,000 psi
4,200,000 psi
4,600,000 psi
Propiedades del Concreto (S´c, Ec) Propiedades del Concreto (S´c, Ec)
EspesorServiciabilidad (po , pt)Tráfico (ESALs, E-18s)Transferencia de Carga (J)Propiedades del Concreto (S´c, Ec)
Resistencia de la Subrasante (k)Drenaje (Cd)Confiabilidad (R, So)
EspesorServiciabilidad (po , pt)Tráfico (ESALs, E-18s)Transferencia de Carga (J)Propiedades del Concreto (S´c, Ec)
Resistencia de la Subrasante (k)Drenaje (Cd)Confiabilidad (R, So)
Factores que Afectan a los Pavimentos RígidosFactores que Afectan a los Pavimentos Rígidos
Método AASHTOMétodo AASHTO
La Propiedad de la Subrasante que influye en el diseño de los pavimentos de concreto es:
Módulo de Reacción, valor k
La Propiedad de la Subrasante que influye en el diseño de los pavimentos de concreto es:
Módulo de Reacción, valor k
Resistencia de la Subrasante (k)Resistencia de la Subrasante (k)
Gato HidráulicoGato Hidráulico
Placas ApiladasPlacas Apiladas
ReacciónReacciónIndicador de
PresiónIndicador de
Presión
Carátula de Deflexión Carátula de Deflexión
Receptor de Reacción
Receptor de Reacción
k (psi/in) = carga unitaria por placa / deflexión de la placa
k (psi/in) = carga unitaria por placa / deflexión de la placa
Prueba de PlacaPrueba de Placa
Resistencia de la Subrasante (k)Resistencia de la Subrasante (k)
EspesorServiciabilidad (po , pt)Tráfico (ESALs, E-18s)Transferencia de Carga (J)Propiedades del Concreto (S´c, Ec)
Resistencia de la Subrasante (k)Drenaje (Cd)Confiabilidad (R, So)
EspesorServiciabilidad (po , pt)Tráfico (ESALs, E-18s)Transferencia de Carga (J)Propiedades del Concreto (S´c, Ec)
Resistencia de la Subrasante (k)Drenaje (Cd)Confiabilidad (R, So)
Factores que Afectan a los Pavimentos RígidosFactores que Afectan a los Pavimentos Rígidos
Método AASHTOMétodo AASHTO
1. Reduce la Resistencia de materiales
granulares no ligados.
2. Reduce la Resistencia de la Subrasante.
3. Expulsión de Finos.
4. Levantamientos Diferenciales de Suelos
Expansivos.
5. Expansión por Congelamiento.
1. Reduce la Resistencia de materiales
granulares no ligados.
2. Reduce la Resistencia de la Subrasante.
3. Expulsión de Finos.
4. Levantamientos Diferenciales de Suelos
Expansivos.
5. Expansión por Congelamiento.
Drenaje (Cd)Drenaje (Cd)
Efectos del Agua Atrapada en la Estructura del Pavimento Efectos del Agua Atrapada en la Estructura del Pavimento
EspesorServiciabilidad (po , pt)Tráfico (ESALs, E-18s)Transferencia de Carga (J)Propiedades del Concreto (S´c, Ec)
Resistencia de la Subrasante (k)Drenaje (Cd)Confiabilidad (R, So)
EspesorServiciabilidad (po , pt)Tráfico (ESALs, E-18s)Transferencia de Carga (J)Propiedades del Concreto (S´c, Ec)
Resistencia de la Subrasante (k)Drenaje (Cd)Confiabilidad (R, So)
Factores que Afectan a los Pavimentos RígidosFactores que Afectan a los Pavimentos Rígidos
Método AASHTOMétodo AASHTO
ConfiabilidadConfiabilidad
Los factores estadísticos que influyen el comportamiento de los pavimentos son:Los factores estadísticos que influyen el comportamiento de los pavimentos son:
CONFIABILIDAD, R-
La probabilidad estadística de que un pavimento llegue a su vida de diseño.
DESVIACION ESTANDAR, So-
La cantidad de error estadístico presente en la ecuación de diseño resultando de la variación en los materiales, construcción, tráfico, etc.
CONFIABILIDAD, R-
La probabilidad estadística de que un pavimento llegue a su vida de diseño.
DESVIACION ESTANDAR, So-
La cantidad de error estadístico presente en la ecuación de diseño resultando de la variación en los materiales, construcción, tráfico, etc.
Sobrecarpetas de Concreto Sobre AsfaltoSobrecarpetas de Concreto Sobre Asfalto
Para el diseño de estas las únicas variaciones que existen son que se tome en cuenta el valor de So = 0.39 y se tiene que calcular el módulo de reacción de la estructura de pavimento existente.
Esto se hace con las gráficas que se anexan a continuación.
Para el diseño de estas las únicas variaciones que existen son que se tome en cuenta el valor de So = 0.39 y se tiene que calcular el módulo de reacción de la estructura de pavimento existente.
Esto se hace con las gráficas que se anexan a continuación.
Whitetopping ConvencionalWhitetopping Convencional
k Efectivo en la Subbase (psi/in.)k Efectivo en la Subbase (psi/in.)
Sobrecarpetas de Concreto Sobre AsfaltoSobrecarpetas de Concreto Sobre Asfalto
Espesor de la Subbase (in.)Espesor de la Subbase (in.)
Subrasante k
= 25Subrasante k
= 25
k =
50k =
50
k =
100k =
100
k =
150k =
150
k =
200k =
200
252550507575
100100125125150150175175200200225225250250275275300300325325350350375375400400425425450450475475500500
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 500 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
t = 12
in t
= 10 in
t = 8
int = 6 in
t = 4 in
t = 2 in
t = 12
in t
= 10 in
t = 8
int = 6 in
t = 4 in
t = 2 in
00
100100
200200
300300
400400
500500
600600
700700
8008005
05
0
70
70
90
90
11
01
10
13
01
30
15
01
50
17
01
70
19
01
90
21
02
10
23
02
30
25
02
50
27
02
70
29
02
90
30
03
00
Capa asfalticaCapa asfaltica
Módulo de Soporet de la Estructura
Módulo de Soporet de la Estructura
K efectivo a nivel de base
K efectivo a nivel de base
tt
k efectivo a nivel de base, (psi/in)k efectivo a nivel de base, (psi/in)
Sobrecarpetas de Concreto Sobre AsfaltoSobrecarpetas de Concreto Sobre Asfalto