Metodo Del Aid

 

UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO. FACULTAD FACULT AD DE INGENIE IN GENIERÍA. RÍA. ESCUELA PROFESIONAL PROFESIONAL DE IINGENIERÍA NGENIERÍA CIVIL. CURSO: PAVIMENTOS DOCENTE. DOCEN TE. Ing. Ms. Sc. G. Anaximandro Velásquez Velásquez Díaz. 20 2016 16 - 00

 

METODO MET ODO DEL AID Agencia para el des desarro arrollo llo internacional) 1. PRINCIPIOS GENERALES: El méto método do consi conside derrado par para su análi análisis sis de dise diseño ño,, la relaci relación ón exis existe te entre los parámetros: la resistencia del pavimento vs. la deflexión del mismo; su fundación comprende los enfoques complementarios entre sí.

•   Relación entre las características de deflexión del pavimento vs. Su comport comp ortami amient ento eval alu uado ado sub subjetiv jetivam amen ente te y la rotur otura entre ntre su superficie.

•  Análisis de la relación entre las características de la deflexión vs. los componentes estruc ructurales de un pavimento, incluye el establecimiento de coeficiente estructurales recomendable para cada etapa.

 

2. FACTORES A CONSIDERAR EN EL DISEÑO •  Tráfico inicial y el esperado durante el periodo de diseño. •  Resistencia y otras propiedades de la subrasante preparada. •   Res esis iste ten ncia cia y otr otras car caracte acterí ríst stiicas cas infl influ uyent yentes es de los mate materi riale aless disponibles escogidos para las capas de la estructura.

•  Técnica y equipamiento a emplearse en la construcción y el control de calidad esperados.

 

3. DISEÑO 3.1) 3.1) Aná nális lisis is De Tráf Tráfic ico o A) Carri arrill de Dis iseeño En las calles y carreteras de dos carriles, el diseño puede hacerse para cualquiera de los dos. La siguiente tabla tabla para determi determinar nar la p proporci roporción ón d de e camiones camiones qu que e se espera en el carril d de e diseño diseño.. En la siguiente tabla para determ determinar inar la proporci proporción ón de camio camiones nes que se espera en el carri carrill d de e dise diseño. ño.

TABLA I PORCENTAJE DEL TRAFICO TOTAL DE CAMIONES EN EL CARRIL DE DISEÑO Número de carriles de trafico Dos Direcciones

Porcentaje de camiones en el carril de diseño

2

50%

4

45 (35-48)

6 o mas

40 (25-48)

Fuente: Llorach Vargas Javier (1992)

 

B) Periodo de Diseño El periodo seleccionado en años para que el que se diseña el pavi pa vime ment nto o, es ll llam amad ado o pe peri riod odo o de dise diseño ño,, par para lo cua uall no puede ser confundido con el periodo de análisis, ya que el pavime pavi ment nto o puede puede re renov novar ar su vi vida da úti útill indef indefin inid idam amen ente te po porr aplicac apli cación ión de sobr sobre capas capas u otra otrass me medidas didas de rreha ehabili bilittaci ación. ón.

C) Capac Capacida idad d de Vía Vía Se de debe be con onsi side derrar el núme númerro de carr arriile less reque equeri rido doss par para a acomod aco modar ar el volume volumen n del tráfic tráfico o dur durante ante el perio periodo do de dise diseño. ño.

 

D) Crecimiento Del Tráfico Su estancamiento declinación, deben preverse cuando se determinan los requerimientoso estructurales del pavimento. La historia del tráfico en vías comparables y los planeamientos regionales pueden servir de base para las estimaciones. El crecimiento se cuantifica para el diseño usando los valores de la tabla II o la formula siguiente.

(1 + ) ) −1    =   ,    =  100 Si la tasa anual es cero, el Factor de Crecimiento = Periodo de Diseño. Donde:

FC : Factor de Crecimiento. n : Period eriodo o de Años. Años. R : Tasa de Crecimie Crecimient nto. o.

 

E) Factor De Equivalencia De Carga Es el número simple equivalentes 18000 aportados porde el aplicaciones pasaje de un de eje.ele Puede Obtenerse de la atabla III. libras

F) Determinación Del Fac Factor tor Camión El factor camión es el número de aplicaciones de eje simple equivalentes a 18000 libras en una pasada de un vehículo dado. Para el cálculo del factor camión se considera a los camiones cargados en un sentido y descargados en el otr otro, y se usa la tabla de equivalencias Además ysecombis, debe mencionar que se incluye el factor camión (tabla de las III). camionetas por ser influyentes, mas no se incluyen los autos.

 

TABLA TA BLA IV FACTORES CAMIONES MÁS M ÁS USUALES FACTOR FA CTOR CA CAMION MION SIST EMAS URBANO S

TIPO DE VEHICULO

T O T AL DE VIAS

PROM EDIO

RANGO

PROM EDIO

RANG O

0.03 0.26

0.01-0.05 0.18-0.42

0.02 0.21

0.01-0.07 0.15-0.32

1.03

0.52-1.99

0.73

0.29-1.59

0.09

0.04-0.21

0.07

0.02-0.17

0.47 0.89 1.02

0.24-1.02 0.60-1.64 0.69-1.69

0.48 0.73 0.95

0.33-0.78 0.43-1.32 0.63-1.53

1.00

0.72-1.58

0.95

0.71-1.39

0.30

0.15-0.59

0.40

0.27-0.63

UNIDA UNIDADES DES DE EJES EJES SIMPLES SIMPLES 2 EJ EJES,4 ES,4 RUE RUEDA DAS S 2 EJ EJES,4 ES,4 RUE RUEDA DAS S 3 EJ EJES ES O MAS MAS TOTAL UN EJ TOTAL EJE E SI SIMPL MPLE E

     

TRACTOR TRA CTOR SEMITRA SEMITRAILER ILER 3 EJ EJES ES O MAS MAS 4 EJ EJES ES   5 EJ EJES ES O MAS MAS TOTAL TOTA L UN EJ EJE E SI SIMPL MPLE E TOTAL CA CAMIONES MIONES

   

 

Fuente: Llorach Vargas Vargas Javier (1992) (199 2)

 

G) Dete term rmin inac ació ión n del EAL De Dis iseñ eño o El EAL de diseño el número de aplicaciones de cargas equivalentes a

la de un eje simple de 18000 lb. Que se producirá durante el periodo de diseño. Su determinación comprende de los siguientes pasos.

1) Calcular Calcular en núm número ero de vehículos de cada tipo esperados esperados en el carril de diseño diseño dura durante nte el primer año de tr tráfico. áfico.

 

2) Determinar preferentemente a partir de un análisis de pesos por eje (Ver normas de pesos del ministerio de Transporte y comunicaciones).   Seleccionar el factor de crecimiento como se considera apropiado. apropiado. 



  Pa Para ra el aná anális lisis is de pes pesos os des desca carta rtamo moss los auto autoss Ap por no repre represe sent ntar ar una carg carga a significativa para el análisis.





  El factor factor cami camión ón para cam camio iones nes y com combis bis se obti obtiene enen n dire directa ctame mente nte de la tabla IV por  representar cargas pequeñas.   El fac factor tor cam camió ión n para otr otros os ve vehíc hículos, ulos, deberí deberían an ser calc calcula ulados dos nece necesar saria iament mente e por  tratarse de cargas significativ sign ificativas as p para ara el análisis.



  De las tablas de MT MTC C sacaremos los pesos de los ve vehículos hículos cargados cargados según el estudio del tráfico.



  De las tabla tablass de pesos pesos y dim dimensi ensione oness aj ajunta unta,, obtene obtenemo moss los peso pesoss de los vehí vehículos culos descargados.

 

3) Seleccionar un factor de crecimiento para p ara cada tipo de vehículo.

TABLA TA BLA V PROCEDIMIENTO SIM SIMPLIFI PLIFICADO CADO PARA EAL DE DISEÑO Número de camione camioness Clas e

EAL

Tipo de ca calle o car r e tera

esp erados durante period periodo o de dise ño rangos aproximad aproximados os

Zonade parques,accesos Callles es de trafic o liviano

I

5x 103

Zona residencial

7000

Caminos trafico livian liviano o Granjas (rural) Calles residenciales

II

104

7000 a 15000

Caminos a granjas y Residenciales rurales Calles urbanas colectoras menores menores

III

105

Caminos rurales

70000 a 150000

colectores menores menores Ví Vías as

urba urbana nass

arteri rterial ale ess

menores y calles de industrias IV

106

ligeras

700000 a 1500000

 Autopista rurale ruraless

colectoras colectoras

mayores y arteriales menores  Autopistas expre expresa sass

V

3x 106

rurale rurales, s, y

otra otrass

vías arte arteri rias as

principales

2000000 a 4500000

Rurale ess interestatales es y otras

VI

107

interestatales

zonas

resid residenc encia ialeso leso ru rura ralles y en ot otra rass qu quee no se esperaen esperaen vol volúm úmen enes es de tr tráf áfic ico o im impo port rtan antes tes.. So Solo lo debe debe em empl plear earsse co com mo refer referenc encia ia si

principales  Autopistas

Nota: Es aplicable en el caso de nuev as vías e

urbana urbanas, s, 7000000 a 15000000

EA EAL L

 Algunos caminos nos industria ales les

10 10000 00000 00..

 

4) Multiplicar el número de vehículos de cada tipo esperado durante el primer volumen por el factor de crecimiento por los pasos 2 y 3 la suma de estos valores determina el EAL del diseño. NOTA: En ausencia de información del EAL, se estimara el volumen la tabla V.

de

esta

con

 

DISEÑO ESTRUCTURAL DE LOS ESPESORES A) CO COEFI EFICIE CIENTE NTE EST ESTRU RUCTU CTURA RAL L La relación relación entre deflex deflexión ión y resistencia resistencia proporcio proporciona na los requi requisito sitoss básico básicoss para el méto método do de diseño estruct est ructural ural de pav pavim imento entoss asf asfalti alticos cos.. Pa Para ra estab establece lecerr dicha relaci relación ón se requiri requirió ó la me medici dición ón del espesor de capas estructurales individuales y la evaluación de la resistencia de cada componte. La medición de la resistencia se obtuvo mediante el CBR, el parámetro de resistencia proporciona un índice de la capacidad de la carga para transferir la carga de rueda a la capacidad inmediatamente interior a un nivel de esfuerzo menor. Los coeficientes estructurales se han calculado para relacionar  las características carga – distribución de cada con respecto a su CBR y a su posición en la estructura del pavimento. Los Los coe coefic ficiente ientess est estruct ructurale uraless so son n aplica aplicable bless para varias arias prof profundi undida dades des ba bajo jo la su superf perfici icie e del pavimento, que no necesariamente coinciden con la l a capa del mismo. mismo.

 

B) COEFICIENTE C OEFICIENTE DE VARIACION VARIACION El estud studio io de la lass de deflflex exio ione ness prop propor orci cion ona a, ad adem emá ás la ev eval alua uació ción n de la uniformidad estructural estructural de ccada ada tramo del pav pavimento, imento, medida por su coeficien coeficiente te de variación. Coeficiente de variación=Desviación variación=Des viación Estándar/ Deflex Deflexión ión Prom Promedio=∂ edio=∂ / Dprom.

Un ejemplo de hallar el Coeficiente de variación se muestra a continuación.

 

D esviación

Desviación 2

2

0.10

0.010

1.5

-0.50

0.250

1.89

0.39

0.152

2

0.11

0.012

Total

9.29

0.10

0.424

Promedio

1.858

Deformacion (mm) 1.9

0.106

Entonces: 0.106 = 0.326 Coeficiente de Variación:

. .5

   100 = 18%

 

A) INDICE ES ESTRUC TRUCTURAL TURAL D DEL EL P PA AVIMENTO Se calcula media mediante nte la fórm fórmula: ula: Índice Estructural Estructural (SI (SI)= )= a1t1+a2t2+…+antn Donde: a1, a2…an: Coeficientes estructurales t1, t2…tn   : Espesor del componente en centíme centímetros tros t1, t2…tn   = 90 cm. El índice estructural del pavimento se calculara hasta una profundidad de 90 cm. Que es hasta donde llegan los esfuerzos mensurables debidos a las cargas de las ruedas. El diseño de pavimento con concreto asfaltico es más complejo porque las capas de concreto asfaltico, además de proporcionar su propia resistencia y características carga-distribución, mejoran estas propiedades en las capas de suelos libres subyacentes, en consecuencia, el componente de resistencia de las capas inferiores no tiene que ser muy alto.

 

INDICE IND ICE ESTR ESTRUC UCTUR TURAL AL REQ REQUER UERIDO IDO El ín índice dice estructura estructurall requerido se p prese resenta nta en la l a figura I y se represe representa nta la resi resistencia stencia míni mínima ma requerida para una sección de pavimento de 90 cm. Y una vez determinado forma la base para el diseño de un pavimento asfaltico.

ESPESO ESP ESORE RES S DE CA CAP PAS SU SUPER PERFIC FICIAL IALES ES Los espesores de las capas superficiales de concreto asfaltico esta en función de los valores de CBR de la capa de base y el tránsito vehicular de diseño (EAL), como se muestra en la tabla VII.

ESPESO ESP ESOR R MINI MINIMO MO DE CO COBE BERT RTUR URA A En la figura II se muestra como espesor de cubierta (capas estructurales de los pavimentos) varia inversamente con los CBR de la subrazante.

 

DISEÑO DE UN P PA AVIM VIMENTO ENTO POR EL M METODO ETODO DEL AID Para el diseño de un pavi p avimento mento se ha tomado los sigu siguientes ientes datos: El tráfico en el carril de diseño d iseño se muestra a continuación:  Autos (Ap)

155 vehículos/día

Camionetas (Ac) Camión (C2)

107 vehículos/día 5 vehículos/día

Camión (C3)

6 vehículos/día

Camión Remolque (C2R2) Tractor Remolque (T2S2)

5 vehículos/día 7 vehículos/día

Tractor Remolque (T3S2)

13 vehículos/día

Total

298 vehículos/día

 

Determinación Determinació nd del el Factor Camión: Pe Peso so (Lib (Libra ras) s)

Fac acto torr de Eq Equi uivalen lenci cia a de Ca Carg rga a (Ve (Ver

Camión C2

tabla) Cargado

Descargado

Cargado

Descargado

Eje delantero simple

13200

3300

0.28320

0.00113

1er eje posterior simple

24200

5940

3.13000

0.01104

TOTAL

37400

9240

3.41320

0.01217

PROMEDIO (cargado y descargado) 23320

1.711269

Pe Peso so (Lib (Libra ras) s)

Fac acto torr de Eq Equi uivalen lenci cia a de Ca Carg rga a (Ve (Ver

Camión C3

tabla) Cargado

Descargado

Cargado

Descargado

Eje delantero simple

13200

3740

0.28320

0.00173

1er eje posterior simple

39600

11440

1.99200

0.01197

TOTAL

52800

15180

2.27520

0.01370

PROMEDIO (cargado y descargado)

33990

1.14445

 

Pe Peso so (Lib (Libra ras) s)

Fact cto or de Eq Equ uiv iva alen enci cia a de Ca Carg rga a (Ve (Ver tabl tabla)

Camión Remolque C2-R2 Cargado

Des cargado

Cargado

Descargado

Eje delantero s imple

13200

3300

0.28320

0.00113

1er eje posterior simple

24200

5940

3.13000

0.01010

2do eje posterior simple

24200

7920

3.13000

0.03312

3er eje posterior simple

24200

20020

3.13000

1.51640

TOTAL

85800

37180

9.67320

1.56076

PROMEDIO (cargado y descargado)

61490

5.61698

Pe Peso so (Lib (Libra ras) s)

Fa Fact cto or de Eq Equ uivalen lenci cia a de Ca Carg rga a (Ve (Ver tab tabla) la)

Tractor Remolque T2-S2 Cargado

Descargado

Cargado

Descargado

Eje delantero s imple

13200

7700

0.28320

0.02989

1er eje posterior simple

24200

8800

3.13000

0.05182

2do eje posterior s imple

39600

8360

1.99200

0.00000

TOTAL

77000

24860

5.40520

0.08171

PROMEDIO (cargado y descargado) 50930

2.74346

 

Peso (Li (Libras) ras)

Facto ctor de Equivalenci cia a de Ca Carrga (Ve (Ver tabla)

Tractor Remolque T3-S2

Cargado

Descargado

Cargado

Descargado

Eje delantero simple

13200

7700

0.28320

0.02989

1er eje posterior simple

39600

11880

1.99200

0.01388

2do eje posterior simple

39600

11000

1.99200

0.01006

TOTAL

92400

30580

4.26720

0.05383

PROMEDIO (cargado y descargado) 61490

2.16052

 

Cua uadr dro o De Res esum umeen Del Fa Fact ctor or Cam amió ión n CONT E EO O EN EL CARRIL DE DE DISEÑO

T IIP PO DE VEHICULO S

PERIO DO DE DISEÑO FACT O OR R DE CRECIMIENTO

TR RA AFICO DIARIO A AL L 50 50% %

FACT OR COM UN

Camionetas, combis

54

72.97

0.002

Camión 2 ejes

3

4.05

1.71

Camión 3 ejes

3

4.05

1.14

C2-R2

3

4.05

5.62

T2-S2

4

5.41

2.73

T3-S3

7

9.46

2.16

TOTAL

74

100.00

NOT NO TA: El tráfico se ha tomado un 50% por ser una vía de dos carriles de ida y vuelta.

 

Cal alcu culo lo Del EA EAL L De Diseñ iseño o Factor Camión

Factor Crecim Cre cimiento iento

EAL (A)(B) (C) (D)

T ipo de v e hículo

Camione s (A)

Días (B)

(C)

(D)

Camionetas, combis

54

365

0.002

33.06

1303.2252

Camión 2 ejes

3

365

1.71

33.06

61903.197

Camión 3 ejes

3

365

1.14

33.06

41268.798

C2-R2

3

365

5.62

33.06

203447.934

T2-S2

4

365

2.73

33.06

131770.548

T3-S2

7

365

2.16

33.06

182451.528

TOTAL

 

74

EAL DE DISEÑO TOTAL TO TAL ∑

 

622145.2302

 

Diseño Del Pavimento -Periodo de Diseño: 20 años -Coeficiente -Coefici ente de V Variació ariación: n: 35% Por lo tanto el índice estructural es de = 53 cm. -Análisis de Tráfico da d a un u n EAL de 622145 622145.23 .23 -CBR de Diseño: 110% Para la Base. 110% Para lla a Sub-base. 110% Para el Terreno de Fu Fundación ndación y/o sub-rasante. -Para un tráfico de diseño 622145.23 EAL y CBR de la capa de la base de 110% la capa de rodadura recomendada en la tabla VII es un tratamiento superficial doble, pero se coloca un carpeta de concreto asfaltico (AC) de 5 cm. De espesor, debido a que los tratamientos superficiales tienden a deteriorarse

rápidamente, rápidam ente, para lo cu cual al se requerirá de un constante mantenimie mantenimiento. nto.  

-De la figura II observamos que los espesores mínimos de cobertura de acuerdo a los va valores lores del CBR de la base, sub-base y el terreno de fund fundació ación n son los siguientes: Para un CBR de 19%en la; l a; el espesor de cobertura sobre la sub-rasant sub-rasante e es = 23cm. 23cm. Para un CBR de 85% en la sub-base; el espesor mínimo de cobertura sobre sub-base = 10cm. Luego los espesores del primer tanteo son:  AC

5 cm.

Base (10 – 5 = 5)

5 cm.

Sub-base Sub-ba se (23 – 10 = 13)

13 cm.

Sub-rasant Sub-ra sante e (90 – 23 = 67)

67 cm.

 

Redondeo Práctico:  AC

5 cm.

Base

10 cm.

Sub-base

10 cm.

Sub-rasante

65 cm.

-Para un tráfico de diseño de d e 622145.23 622145.23 de EAL y un coeficiente de variación d de e 35% en la figura I se obtiene el índice estructural estructu ral igual a 5 51 1 cm. -El índice estructural estructural de diseño, se calcula con ayuda co con n lla a tabla V VI. I. -Determinación del índice índice estructu estructural ral por capas (tabla VI). VI).

 

Profundidad de 0 – 25 cm.

CBR

Espe sor (cm)

Coe ficiente

Índice Estructural

Capa de Rodadura Bas e

0 110

5 10

Sub-base

85

10

0 1.394

0 13.94 11.67

25

Total Profundidad de 25 – 50 cm. Sub-rasante

19

25

0

0

0.4562

18.248

25

Total Profundidad de 50 – 90 cm.

Sub-rasante Total T O T AL DE LOS ESPESORES

19

40 40 90

43.858

El índice estructural del pavimento según el primer tanteo es 43.858 y es menor al índice estructural estructur al requerido de la se sección cción de p pavi avimento mento estándar qu que e sale 5 53 3 cm.

 

Profundidad de 0 – 25 cm.

CBR

Espe sor (cm)

Coe ficie nte

Índice Estructural

0

5

0

0

Base

110

15

1.394

20.91

Sub-base

85

5

1.167

5.835

Capa de Rodadura

25

Total

Profundidad de 25 – 50 cm. Sub-bas e

85

15

0.576

8.64

Sub-rasante

19

10

0

0

0.4562

18.248

25

Total

Profundidad de 50 – 90 cm. Sub-rasante T OT AL DE LOS ESPESORES

19

40 90

53.633

 

Por lo tanto tant o los espesores finales de los pavimentos pavimentos de la zona en estudio serán: -Superficie de rodadura

5 cm.

-Base -Sub-base -Sub-rasante TOTAL

15 cm. 20 cm. 50 cm. 90 cm.

 

ESPECIFIC ESPE CIFICAC ACION IONES ES DEL AID Clasificación Clasifica ción de la base Test

Sub-base I

II

III

IV

V

VI

LL. máximo

100 6

90 9

80 9

70 9

60 12

50 12

25 - 40 16

IP. máximo

2

4

4

4

6

6

8

490

525

550

580

600

615

630

CBR de diseño

Modulo Mod ulo granulométrico máximo m áximo

Modulo granulométrico: granulométrico: Porcentajes acu acumulados mulados de material que p pasa asa las mallas mallas 1 ”, ¾”, ½” ½”,, 3/8”, #4,

#10, #40 y #200. #20 0.

REQUISITOS DE LA COMPACTACION DE SUBRAZANTE Espesore s sobre la subrazante (cm)

Compactación

0 - 25

100% AASHO Mod

25 - 45

90% AASHO Mod

45 - 60

100% AASHO Mod

60 - 90

90% AASHO Mod