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pavimentos
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09/05/2015
TIPOLOGÍA DE PAVIMENTOS
PARÁMETROS DE DISEÑO AASHTO 93
CLASE No. 4
ESCUELA DE ESTUDIOS DE POSTGRADO
MAESTRÍA EN INGENIERÍA VIAL
TIPOLOGÍA DE PAVIMENTOS
ING. Msc. CARLOS A. MORALES ROSALES
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PARÁMETROS DE DISEÑO AASHTO 93
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Cargas del tránsito Ejes equivalentes a 18,000 libras (ESAL).
1. Peso por eje.
2. Tipo de eje.
1. Las diferentes cargas del tránsito producen diferentes
tensiones y deformaciones en un pavimento, las fallas serán
distintas.
2. Diferentes espesores de un pavimento y diferentes materiales
responden de diferente manera a una misma carga.
CARACTERIZACIÓN DEL TRÁNSITO:
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CARACTERIZACIÓN DEL TRÁNSITO:
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3. Los factores equivalentes de carga (LEF), son un valor
numérico que expresan la relación entre:
La perdida de serviceabilidad causada por una carga dada
de un tipo de eje y la producida por el eje estándar de
18,000 libras.
4. En base a su comportamiento bajo cargas los pavimentos
asfálticos manejan LEF distintos a los pavimentos hidráulicos.
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PROCESO SIMPLIFICADO DE CÁLCULO DE ESAL:
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ESAL = ADT x GF x 365 x TF x DD x LD
Donde:
ADT = Tránsito diario inicial promedio (average daily traffic).
GF = Factor de crecimiento (growth factor).
DD = Factor de distribución direccional.
LD = Factor de distribución por carril.
TF = Sumatoria de Factor Equivalentes de carga.
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Factor de
Crecimiento de
tránsito
(método simplificado
AASHTO)
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PROCESO SIMPLIFICADO DE CÁLCULO DE ESAL:
1automoviles,
paneles y jeep
2 pick-ups
3
3
3
4
4
5 microbuses
6 buses
7Vehiculos de 4
ejes o más
ESAL De
Diseño
(E)
camiones
medianos
(2 ejes)
Clasificación Tipo de vehiculo
No.
Vehiculos
(A)
Factor de
Crecimiento
(B)
Tránsito de
Diseño
( C )
Factor
Camión
(D)
Ejes simples equivalentes a 18,000 libras (ESAL´S):
vehiculos de
(3 ejes)
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PROCESO SIMPLIFICADO DE CÁLCULO DE ESAL:
La columna A es el volumen diario contado para cada vehículo
tipo.
La columna B corresponde al factor de crecimiento para cada tipo
de vehículo.
La columna C es el tránsito de diseño y es el producto de las
columnas A y B por 365 días.
La columna D es el factor de camión determinado por medio de la
carga y tipo de eje de cada vehículo.
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PROCESO SIMPLIFICADO DE CÁLCULO DE ESAL:
La columna E es el producto de las columnas D y C.
La suma de E es el número total de ESAL a usar para el diseño
de pavimento, el cual debe ser afectado por los factores de
distribución direccional y de carril.
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LEF’s PARA AHUELLAMIENTO:
Carpenter (1992) determino LEF´s para ahuellamiento así:
Para ejes simples:
LEF = 1.83x10-5 x (RD)0.3854 x (SW)3.89
Para ejes tándem:
LEF = 1,113x10-4 x (RD)0.0279 x (TW)2.778
RD = Ahuellamiento final (pulg).
SW = carga eje simple (kips).
TW = carga eje tándem (kips).
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Factor de Distribución por Dirección:
Por lo regular se utiliza 0.5 lo que significa que del total del
flujo vehicular, la mitad va en cada dirección.
Es más importante determinar la diferencia de pesos entre
los vehículos que van en una y otra dirección.
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Factor de Distribución por Carril:
El carril de diseño es aquel por donde se estima soportará el
mayor número de ESAL’s, y por lo regular se considera al carril
externo para carreteras multi carriles considerando que los
vehículos pesados transitan por este.
# de carriles en cada dirección LD
1 1.00
2 0.80 – 1.00
3 0.60 – 0.80
4 0.50 – 0.75
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VARIABLES DE TIEMPO:
Vida útil: Es el comprendido entre la construcción o
rehabilitación del pavimento y el momento en que este
alcanza un grado de serviceabilidad mínimo.
Período de Análisis: Es el tiempo total que cada estrategia
de diseño debe cumplir.
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Tipo de camino Período de Análisis
Gran volumen de tránsito urbano 30 – 50 años
Gran volumen de tránsito rural 20 – 50 años
Bajo volumen pavimentado 15 – 25 años
Período de Análisis:
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Confiabilidad:
Probabilidad de que la estructura de pavimento cumpla su
función prevista dentro de su vida útil, bajo las condiciones
de carga y climáticas que se presenten durante ese
período de tiempo.
Tipo de camino Confiabilidad recomendada
Zona urbana Zona rural
Rutas interestatales y autopistas 85 – 99.9 80 – 99.9
Arterias principales 80 - 99 75 – 99
Colectoras 80 - 95 75 – 95
Locales 50 - 80 50 - 80
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Características de sub rasante:
Ensayos que miden la resistencia de la sub rasante:
Relación valor soporte california (CBR)
Valor de resistencia de Hveem (valor R)
Ensayo de plato de carga (valor k)
Penetración dinámica con cono
Módulo Resiliente
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Módulo de Resilencia de sub rasante:
En el método AASHTO 93 el MR sustituye al valor de CBR para
caracterizar a los materiales de sub rasantes, sub bases y bases.
Equivalencia entre C.B.R Y MÓDULO DE RESILENCIA:
AASHTO 93: MR = B X CBR
SI CBR < 10% B = 1500 750 – 3600.
AASHTO 2002: MR = 2555 X CBR0.64
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Desviación estándar (SD):
La varianza (SD)2 del comportamiento del pavimento y el
tránsito estimado en el período de diseño, pueden ser
determinados si se dispone de suficiente información.
Condiciones de diseño Desvío estándar
Variación en la predicción del comportamiento del pavimento, sin errores en el tránsito
0.44
Variación en la predicción del comportamiento del pavimento, con errores en el tránsito
0.49
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Serviceabilidad:
Capacidad de un pavimento de servir al tipo de tránsito
para el cual ha sido diseñado. Índice de serviceabilidad
presente PSI.
Calificación de un pavimento en pésimas condiciones = 0
Calificación de un pavimento en perfectas condiciones = 5
Inicial: Po = 4.2,
Final: Pf = 2.5 carreteras importantes,
Pf = 2.0 para carreteras de menor tránsito.
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Drenaje (mi):
Un buen drenaje aumenta la capacidad portante de la
subrasante (el módulo de resilencia aumenta cuando baja
el contenido de humedad).
Calidad de drenaje 50% de saturación en 85% de saturación en
Excelente 2 horas 2 horas
Bueno 1 día 2 a 5 horas
Regular 1 semana 5 a 10 horas
Pobre 1 mes + de 10 horas
Muy pobre No drena Mucho más de 10 hr.
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Coeficiente de Drenaje (mi):
Calidad de drenaje
% de tiempo en el que el pavimento esta expuesto a niveles de humedad próximos a la saturación
< 1% 1 – 5 % 5 – 25% > 25%
Excelente 1.25 – 1.2 1.20 – 1.15 1.15 – 1.10 1.10
Bueno 1.2 – 1.15 1.15 – 1.10 1.10 – 1.0 1.0
Regular 1.15 – 1.10 1.10 – 1.0 1.0 – 0.9 0.9
Pobre 1.1 – 1.0 1.0 – 0.9 0.9 – 0.8 0.8
Muy pobre 1.00 – 0.9 0.9 – 0.8 0.8 – 0.7 0.7
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Propiedades de los materiales:
Coeficiente de capa
asfáltica (a1).
Módulo de Resilencia
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Propiedades de los materiales:
Coeficiente de capa
asfáltica (a1).
Estabilidad Marshall
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Propiedades de los materiales:
Coeficiente de capa de
base (a2).
CBR
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Propiedades de los materiales:
Coeficiente de capa
estabilizada con
cemento (a2).
Resistencia a la
compresión 7 días
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Propiedades de los materiales:
Coeficiente de capa de
sub base (a3).
CBR
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Determinación de espesores:
SN = a1D1 + a2m2D2 + a3m3D3
Donde:
a1,a2,a3 = Coeficientes estructurales o de capa
m2,m3 = Coeficientes de drenaje
D1,D2,D3 = espesores de capas pulgadas o cm
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Espesores mínimos de concreto asfáltico y base granular:
# ESAL Concreto Asfáltico Base Granular
Menos de 50,000 2.5 cm. 10 cm.
50,000 – 150,000 5.0 cm. 10 cm.
150,000 – 500,000 6.5 cm. 10 cm.
500,000 – 2,000,000 7.5 cm. 15 cm.
2,000,000 – 7,000,000 9.0 cm. 15 cm.
Más de 7,000,000 10.0 cm. 15 cm.
PRIMER EXAMEN PARCIAL
21 DE JUNIO DE 2014.
CONTENIDO:
1 TP GENERALIDADES Y DESEMPEÑO
2 TP METODOLOGÍAS DE DISEÑO
TAREAS 1 Y 2
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Bibliografía
1. American Association of state Highway and transportation Officials
AASHTO. (1993): Guide for design of pavement structures .
2. Crespo Villalaz, C. (2005): Vías de Comunicación (3ª. Edición), 717
págs., Limusa (ISBN 968-18-4849-7).
3. Department of the army corps of engineers, Office of the chief og
engineers (1984): Engineering and design flexible pavement for
roads, streets, walks and open storage areas.
4. Garnica A, P. et al. (2002): Mecánica de materiales para pavimentos
Publicación Técnica 197, Secretaria de Comunicación y Transporte,
Instituto Mexicano del Transporte SCT, 211 págs., (ISSN 0188-
7297). 30
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Bibliografía
5. Garnica A, P. et al. (2004): Conceptos Mecanicistas de Pavimentos
Publicación Técnica 258, Secretaria de Comunicación y Transporte,
Instituto Mexicano del Transporte SCT, 49 págs., (ISSN 0188-7297).
6. Kraemer C. et al. (2004): Ingeniería de Carreteras vol II, 537 págs.,
Mc Graw Hill (ISBN 84-481-3998-4).
7. Orozco J. M. et al. (2004): Sistema de Evaluación de Pavimentos
Publicación Técnica 245, Secretaria de Comunicación y Transporte,
Instituto Mexicano del Transporte SCT, 63 págs., (ISSN 0188-7297).
8. Posso H. et al. (2008): Guía metodológica para el diseño de obras de
rehabilitación de pavimentos asfálticos de carreteras (2ª. Edición),
485 págs., Ministerio de Transporte, Instituto Nacional de vías de
Colombia. 31
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Bibliografía
9. Yang H. Huang. (2004): Pavement Analysis and Design (2ª. Edición),
Prentice Hall, 767 págs., (ISBN 0-13-142473-4).
10. Tecnológico de Monterrey, Asoasfaltos, Diplomado en Pavimentos
Asfálticos, Módulo 8 y 9 impartido por el Dr. Carlos H. Fonseca
Rodríguez en la Universidad Rafael Landívar, Guatemala.
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