Modulo II Pavimentos

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD FACULTA D DE INGENIERIA E.A.P. ING.CIVIL.

PAVIMENTOS MODULO II

2014 ING. LUZ E. ALVAREZ ASTO

S E M A N A 7

Análisis de Tráfico. Ejercicios y Problemas.

Propósito: Conocer cómo se obtiene el tránsito, aplicar una Metodología para el estudio de la demanda de tránsito, conocer la clasificación vial en el Perú.

I.- CLASIFICACION DE LA RED VIAL EN EL ÁMBITO NACIONAL Según el manual de Diseño Geométrico de Carreteras (DG 2001) aprobado por el MTC, se clasifica la Red Vial Nacional según su función, de acuerdo a la demanda o según sus condiciones orográficas, es así que: a) Según su función, la Red Vial Nacional se clasifica en tres grandes Rubros: está conformada por carreteras que unen las  Red Vial Primaria o Red Vial Nacional , que está principales ciudades de la nación con puertos y fronteras;  Red Vial Secundaria o Red Vial Departamental,  que está constituida por la red vial circunscrita principalmente en la zona de un departamento, división política de la nación o en zonas de influencia económica, estas constituyen redes troncales departamentales; está compuesta por caminos troncales troncales vecinales  Red Vial Terciaria o Red Vecinal,  que está que unen pequeñas poblaciones. b) De acuerdo a la Demanda, tenemos: Autopistas,  carreteras con un un IMDA superior superior a 4000 veh/día, de calzadas separadas,  Autopistas,  con uno o más carriles, con control total de accesos (ingreso y salida) que proporcional flujo vehicular completamente continuo. multicarril,   carreteras con un IMDA superior a 4000 veh/día, de  Carreteras Duales o multicarril,  calzadas separadas, con uno, dos o más carriles; con control parcial de accesos. Clase, son aquellas con con un IMDA IMDA entre 4000 a 2001 veh/dia de una  Carreteras de1ra Clase, calzada de dos carriles (DC) Clase, son aquellas de una una calzada de dos carriles (DC) que soportan  Carreteras de 2da Clase, un IMDA de 2000 a 401 veh/día. Clase, son aquellas de una una calzada que que soportan un IMDA IMDA menor a  Carreteras de 3ra Clase, 400 veh/día carrozables,  es la categoría mas baja de camino transitable para vehículos  Trochas carrozables,  automotores, construido construido con un mínimo movimiento de tierras, tierras, que el permite el paso de un solo vehículo. c) Según su condiciones Orográficas, Orográ ficas, se subdividen en cuatro  Tipo 1, permite a los vehículos pesados mantener aproximadamente la misma velocidad

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Análisis de Tráfico. Ejercicios y Problemas.

Propósito: Conocer cómo se obtiene el tránsito, aplicar una Metodología para el estudio de la demanda de tránsito, conocer la clasificación vial en el Perú.

I.- CLASIFICACION DE LA RED VIAL EN EL ÁMBITO NACIONAL Según el manual de Diseño Geométrico de Carreteras (DG 2001) aprobado por el MTC, se clasifica la Red Vial Nacional según su función, de acuerdo a la demanda o según sus condiciones orográficas, es así que: a) Según su función, la Red Vial Nacional se clasifica en tres grandes Rubros: está conformada por carreteras que unen las  Red Vial Primaria o Red Vial Nacional , que está principales ciudades de la nación con puertos y fronteras;  Red Vial Secundaria o Red Vial Departamental,  que está constituida por la red vial circunscrita principalmente en la zona de un departamento, división política de la nación o en zonas de influencia económica, estas constituyen redes troncales departamentales; está compuesta por caminos troncales troncales vecinales  Red Vial Terciaria o Red Vecinal,  que está que unen pequeñas poblaciones. b) De acuerdo a la Demanda, tenemos: Autopistas,  carreteras con un un IMDA superior superior a 4000 veh/día, de calzadas separadas,  Autopistas,  con uno o más carriles, con control total de accesos (ingreso y salida) que proporcional flujo vehicular completamente continuo. multicarril,   carreteras con un IMDA superior a 4000 veh/día, de  Carreteras Duales o multicarril,  calzadas separadas, con uno, dos o más carriles; con control parcial de accesos. Clase, son aquellas con con un IMDA IMDA entre 4000 a 2001 veh/dia de una  Carreteras de1ra Clase, calzada de dos carriles (DC) Clase, son aquellas de una una calzada de dos carriles (DC) que soportan  Carreteras de 2da Clase, un IMDA de 2000 a 401 veh/día. Clase, son aquellas de una una calzada que que soportan un IMDA IMDA menor a  Carreteras de 3ra Clase, 400 veh/día carrozables,  es la categoría mas baja de camino transitable para vehículos  Trochas carrozables,  automotores, construido construido con un mínimo movimiento de tierras, tierras, que el permite el paso de un solo vehículo. c) Según su condiciones Orográficas, Orográ ficas, se subdividen en cuatro  Tipo 1, permite a los vehículos pesados mantener aproximadamente la misma velocidad

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que los vehículos ligeros. La inclinación transversal transversal del terreno, normal al eje de la vía, es menor o igual a 10% Tipo 2, es la combinación de alineamiento horizontal y vertical que obliga a los vehículos pesados a reducir velocidades significativamente por debajo de las de los vehículos de pasajeros, sin ocasionar el que aquellos operen operen a velocidades sostenidas en rampa por un intervalo de tiempo largo. La inclinación transversal transversal del terreno normal al eje de la vía, varía entre 10 y 50%. Tipo 3, es la combinación de alineamiento horizontal y vertical que obliga a los vehículos pesados a reducir a velocidad sostenida en rampa durante distancias considerables o a intervalos frecuentes. La inclinación transversal del terreno, normal al eje de la vía, varía entre 50 y 100%. Tipo 4, es la combinación de alineamiento horizontal y vertical que obliga a los vehículos pesados a operar a menores velocidades sostenidas en rampa que aquellas a las que operan en terreno montañoso, para distancias significativas o a intervalos muy frecuentes. La inclinación transversal del del terreno, normal al eje de la vía, es mayor de 100%.

EN EL ÁMBITO URBANO

Un sistema vial completamente completamente funcional provee para una serie de movimientos de distintas características dentro dentro de un viaje. Hay seis etapas etapas dentro de la mayoría de los viajes: movimiento principal, transición, distribución, colección, acceso y final. La jerarquía de movimientos en áreas urbanas se ilustra en la Figura 1. Sin embargo, la clasificación de vialidades es un poco complicada en áreas urbanas, ya que debido a la alta densidad y usos de suelo, suelo, los centros específicos específicos de generación de viajes son muy difíciles de identificar; por lo tanto se deben tomar tomar en cuenta consideraciones adicionales, tales como continuidad de las vialidades, distancia distancia entre intersecciones, accesibilidad, de manera de poder definir una red lógica y eficiente

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Clasificación Funcional de Sistemas Viales Urbanos Los cuatro sistemas funcionales funcionales de vialidades para áreas urbanas son las arterias principales y las arterias menores (vialidad primaria), los colectores (vialidad secundaria) y las calles locales. a) Sistema de Arterias Urbanas Principales Este tipo de sistema sirve a los mayores centros centros de actividad en áreas urbanas, los corredores con los más altos volúmenes vehiculares, vehiculares, los deseos de de viaje más largos y lleva una proporción alta de la totalidad de los viajes urbanos urbanos a pesar de que constituyen un pequeño porcentaje de la red vial total de la ciudad. Este tipo de sistemas incluyen autopistas y arterias principales principales con control de acceso parcial o sin control de acceso. b) Sistema de Arterias Urbanas Menores Este sistema se interconecta y complementa al sistema sistema anterior. Incluye a todas todas las arterias no clasificadas como principales. principales. Este sistema pone más énfasis en en acceso y ofrece menos movilidad de tránsito que que el sistema inmediatamente superior. Este Este sistema puede servir servir a rutas de autobuses autobuses locales y proveer proveer continuidad entre entre comunidades, pero idealmente, no debería penetrar vecindarios. c) Sistema de Colectores Urbanos Este sistema provee provee acceso y circulación circulación de tránsito dentro de vecindarios residenciales, áreas comerciales e industriales. Este Este sistema colecta tránsito de calles locales y los canaliza hacia el sistema de vialidades primarias. d) Sistema de Calles Locales Este sistema permite acceso directo a generadores generadores de viajes, conectándolos conectándolos con los sistemas de vialidades superiores. Ofrece el nivel nivel más bajo de movilidad y por lo general, no debiera llevar rutas de autobuses autobuses (por deficiencias en los sistemas viales de nuestras ciudades, esto muchas veces no se cumple).

Longitud de la Red Vial por Tipo de Superficie de Rodadura La red vial en el Perú está compuesta por más de 78.000 km de carreteras, organizada en tres grandes grupos: las carreteras longitudinales, las carreteras de penetración y las carreteras de enlace. La categorización de las carreteras corre a cargo del Ministerio de Transportes y Comunicaciones del Perú (MTC). Por la calidad y el tipo de vehículos que las recorre podemos clasificar las vías peruanas en 3 categorías: autopistas, carreteras asfaltadas y caminos afirmados: autopistas cuentan con dos carriles principales y uno de seguridad en cada sentido  Las autopistas cuentan de circulación, separados por una berma y poseen buena señalización. En el Perú existen cerca de 300 km de autopistas que corresponden a los tramos de acceso norte y sur a Lima a través de la Carretera Panamericana. Gracias a la concesión a empresas privadas de varias rutas, el número de kilómetros superará los 1,000 km en pocos años. asfaltadas sólo cuentan con un carril principal y una berma de seguridad  Las carreteras asfaltadas sólo en cada sentido de circulación, separadas por un interlineado. En este tipo de vía la señalización y los servicios básicos varían en relación a la cercanía de las ciudades principales.

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La mayor parte de las vías peruanas son caminos afirmados construidos en base a tierra y ripio. Existen 3 tipos de caminos afirmados en el Perú: los que pertenecen a la red nacional, los caminos secundarios y vecinales y las trochas carrozables

II- DEFINICIONES Las siguientes definiciones son comúnmente usadas en Ingeniería de Tránsito: Volumen:  Cantidad de vehículos que pasa sobre una sección de vía durante un periodo de tiempo. TPDA ó VDPA ó IMDA: Volumen diario promedio anual VDPA = (Volumen Anual Total)/365 TPDS o VDPS: volumen promedio diario semanal VDPS = (Volumen semanal)/7 VDP: Volumen diario promedio VDP = Volumen Total en “N” días/ N Volumen en Hora de Máxima Demanda:  Es la cantidad de vehículos que pasa sobre una sección de vía durante 60 minutos consecutivos. VHDD: Volumen Horario Direccional de Diseño VHDD = VDPA x K x D Donde, K = % de VDPA en la hora de máxima demanda D = % de volumen en la hora de máxima demanda en la dirección mas marcada. Tasa de Flujo: Expresión horaria del de la cantidad de vehículos que pasa por una sección de vía por un periodo menor a una hora Factor de la Hora de Máxima Demanda: relación del volumen de la hora de máxima demanda a la tasa de volumen máxima dentro de la hora pico. FHMD = (Volumen en la Hora de Máxima Demanda) / (4 x Vol. Max. 15 min.) Velocidad: Tasa de movimiento del tránsito Velocidad de Punto: Velocidad a la cual un vehículo pasa un punto en la vía. Velocidad de Marcha: Distancia total recorrida dividida por el tiempo requerido en recorrerla. Velocidad de Marcha Promedio: Distancia total recorrida por todos los vehículos en el volumen de tránsito, dividida por el tiempo de viaje total para todos los vehículos. Velocidad de Proyecto: Es la velocidad máxima (segura) que se puede mantener sobre un tramo especifico de vía cuando las condiciones son lo suficientemente favorables para que las características de diseño de la vía gobiernen la operación del vehículo. Densidad: Cantidad de vehículos ocupando un tramo de vía en un instante dado (VPK)

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AFORO VEHICULAR (CONTEO) Definiciones  Transito Anual (TA), es el número de vehículos que pasan durante un año  Transito Mensual (TM ), es el número de vehículos que pasan durante un mes  Transito Semanal (TS), es el número de vehículos que pasan durante una semana  Tránsito Diario (TD), es el número total de vehículos que pasan durante un día  Tránsito Horario (TH), es el número de vehículos que pasan durante una hora.  Volúmenes de Tránsito: Es el número de vehículos que pasa un punto determinado durante un periodo específico de tiempo.  Densidad de Tránsito: Es el número de vehículos que ocupan una unidad de longitud de carretera en un instante dado. Por lo general se expresa en vehículos por kilómetro.  Intensidad o Volumen Medio Diario (VMD): Es el volumen total que pasa por una sección transversal o por un segmento de una carretera, en ambos sentidos, durante un año, dividido entre el número de días en el año. Se puede obtener también para un solo sentido  Volumen Horario de Diseño (VHD): Es el volumen horario futuro utilizado para diseño.  Relación entre el Volumen Horario de Diseño (VHD) y el Volumen Medio Diario  (VMD): El volumen horario de diseño se expresa a menudo como un porcentaje del volumen medio diario. El rango normal está entre un 12% y un 18 % para ambos sentidos, y un 16% a un 24% para un solo sentido.  Distribución Direccional: Es el volumen durante una hora en particular en el sentido predominante expresado como un porcentaje del volumen en ambos sentidos durante la misma hora.  Composición del Tránsito: Vehículos pesados o de transporte público expresados (excluyendo vehículos livianos, con una relación peso/potencia similar a vehículos privados) como un porcentaje del volumen horario de diseño.  Volumen Horario: Es el número de vehículos que pasan por un punto en un periodo de tiempo de una hora. El volumen horario de máxima demanda es el máximo número de vehículos que transcurren durante 60 minutos consecutivos, denominados también "Horas Punta". Estos volúmenes proyectados se emplean para planificar obras, proyectar los detalles geométricos de las vías, determinar su posible deficiencia en capacidad y planear programas para regular el tránsito, de acuerdo al nivel de servicio que se le asigne.  Composición de los Volúmenes: Los volúmenes de tránsito están compuestos por unidades muy heterogéneas, cuyas características afectan al flujo de tránsito e intervienen en el diseño geométrico y estructural de las vías.  Tramo homogéneo: sección de la carretera con características geométricas o volumen de tránsito similar.

Uso de datos de Volúmenes de tránsito La información sobre volúmenes de tránsito es de gran utilidad en la planeación del transporte, diseño vial, operación del tránsito e investigación. Varios tipos de estudios de volúmenes y sus aplicaciones se ilustran en la siguiente tabla.

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Métodos de Muestreo A continuación se enumeran las modalidades más comúnmente usadas para aforos de tránsito. a) Aforos Manuales: Son aquellos que registran a vehículos haciendo trazos en un papel o con contadores manuales. Mediante éstos es posible conseguir datos que no pueden ser obtenidos por otros procedimientos, como clasificar a los vehículos por tipo, número de ellos que giran u ocupantes de los mismos. Los recuentos pueden dividirse en 30 minutos e incluso 15 cuando el tránsito es muy denso. Para hacer los recuentos se deben preparar hojas de campo.    

Se usan por lo general para contabilizar volúmenes de giro y volúmenes clasificados. La duración del aforo varía con el propósito del aforo. Algunos aforos clasificados pueden durar hasta 24 horas. El equipo usado es variado; desde hojas de papel marcando cada vehículo hasta contadores electrónicos con teclados. Ambos métodos son manuales. Durante periodos de tránsito alto, es necesaria más de una persona para efectuar los aforos. La exactitud y confiabilidad de los aforos depende del tipo y cantidad del personal, instrucciones, supervisión y la cantidad de información a ser obtenida por cada persona.

b) Contadores Mecánicos: Son aquellos que emplean instrumentos para realizar el registro de vehículos, sin que se requiera de personal permanente. Estos instrumentos se basan en principios como el de la célula fotoeléctrica, presiones en planchas especiales o por medio de detectores magnéticos o hidráulicos. Atendiendo a su movilidad los contadores pueden ser fijos o portátiles. Los fijos se usan para hacer recuentos continuos en ciertos lugares, mientras que los portátiles son más ligeros y se utilizan para hacer recuentos parciales durante periodos de tiempo limitados Contadores permanentes son usados para aforar el tránsito continuamente. Es usado a menudo para estudios de tendencias. Pueden ser actuados por células fotoeléctricas, detectores magnéticos y detectores de lazo.

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c) Contadores Portátiles: Toman nota de los volúmenes aforados cada hora y 15 minutos, dependiendo del modelo. Pueden ser tubos neumáticos u otro tipo de detector portátil. Entre sus ventajas se cuentan: una sola persona puede mantener varios contadores y, además, proveen aforos permanentes de todas las variaciones del tránsito durante el periodo del aforo. Entre sus desventajas se cuentan: no permiten clasificar los volúmenes por tipo de vehículo y movimientos de giro y muchas veces se necesitan aforos manuales ya que muchos contadores (en particular los de tubo neumático) cuentan más de un vehículo cuando son accionados por vehículos de más de un eje o por vehículos que viajen a velocidades bajas.

d) Método del Vehículo en Movimiento: Este método se emplea para obtener volúmenes de tránsito en un tramo de la vía urbana, sirviendo además para determinar tiempos y velocidades de recorrido medias. Para aplicar este método se emplea un vehículo con su conductor, que recorre el tramo de vía considerado a la velocidad media de la corriente de tránsito, acompañado de uno o más observadores que deben registrar el tiempo que tarda el tramo de la vía considerado, los vehículos que se cruzan con él y están en sentido contrario, los vehículos pasados y los que se adelantan a él, en el mismo sentido. Estudios sobre Volúmenes de Tránsito: Estos estudios se realizan para conocer los volúmenes de tránsito que circulan por una vía, por parte de ella, o por un sistema de ellas y constituyen la fuente primaria de información para distribuir y proyectar volúmenes de tránsito. Existen diferentes tipos de estudios según el lugar donde se realicen y el objeto de estudio, tales como: estudios en lugares aislados, estudios en sistemas de vías rurales, urbanas y estudios en cordones. Estudios en lugares aislados: Se realizan para obtener información sobre volúmenes de tránsito en un lugar específico. Sus resultados se pueden usar para proyectar vías, hacer análisis sobre su capacidad, establecer las fases de semáforos y para muchos otros fines. Estos estudios se llevan a cabo en los lugares donde se necesite la información y su duración suele ser de 48 horas a una semana si se utilizan contadores automáticos y solamente durante las horas que interesen (como las de volúmenes máximos) cuando los recuentos se efectúan en forma manual, se acostumbra emplear recuentos manuales de 15 minutos

El Índice Medio Diario Anual de Tránsito (IMDA). El Índice Medio Diario Anual de Transito (IMDA) representa el promedio aritmético de los volúmenes diarios para todos los días del año previsible o existente en una Sección dada de la vía. Su conocimiento da una idea cuantitativa de la importancia de la vía en la sección considerada y permite realizar los cálculos de factibilidad económica

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Volumen y composición o clasificación de los vehículos (carreteras existentes)

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Variaciones horarias de la demanda

Variaciones diarias de la demanda

Variaciones estaciónales (mensuales)

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Diseño de Pavimentos Flexibles, Método de AASHTO 1993-2002 Propósito: Conocer los conceptos y fundamentos tecnológicos básicos de los pavimentos para aplicarlos en las prácticas y/ o trabajos a realiz ar.

Reseña Histórica A lo largo del tiempo el diseño de pavimento flexible según el método de la AASHTO ha sufrido constantes modificaciones, según las nuevas condiciones en las que trataban al pavimento asfáltico, Los primeros métodos de Diseño de Pavimentos se remontan a tiempos anteriores a la década del 20. En ese tiempo los diseños se hacían en base a la experiencia y al sentido común del proyectista, por lo que eran métodos poco confiables. Este método está desarrollado en la publicación AASHTO “Guide for Desing of Pavement Structures”. En la guía se incluye el diseño  para pavimentos flexibles y de concreto. Esta

primera guía fue editada en 1962, fue evaluada y revisada en 1972 y 1981. Entre 1984 y 1985, el Subcomité en Diseño de Pavimentos y consultores revisaron la guía en vigencia, dando como resultado nacimiento de la “AASHTO” (1986) con muchas variaciones con respecto a las versiones anteriores. En 1993 se publica una nueva versión de la guía, pero sin cambios en lo que concierne el diseño de pavimentos rígidos. En el año 2004, después de varios años de investigación en los Estados Unidos como parte del proyecto NCHRP 1-37ª “Development for the 2002 Guide for Design of New and Rehabilitated Pavement Structures” fueron publicados inicialmente manuales y

reportes (habiendo sido revisados y mejorados antes de ser utilizados con fines prácticos) y en el 2008, AASHTO publicó un manual del MEPDG, La Nueva Guía de Diseño de Pavimentos Mecanístico-Empírico (Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide - MEPDG) para el uso práctico en el diseño de pavimentos. Utilizando el MEPDG, las alternativas de las estructuras de pavimento son evaluadas para verificar su desempeño a lo largo de su vida en servicio. Los modelos de comportamiento son basados en las propiedades de los materiales para evaluar la probabilidad de falla. Como podemos ver a lo largo de la historia la asshto ha ido modificando su método de diseño, y en nuestro país este último método está en una etapa de adaptación y es por ello que actualmente se utiliza el método aashto 93.

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Método De Diseño El diseño del pavimento, utilizando el Método AASHTO, basado en las ecuaciones originales de la AASHO actualmente AASHTO Road Test, datan de 1961, producto de las pruebas en Ottawa, Illinois, con tramos a escala natural y para todo tipo de pavimentos. La versión de 1986 y la de 1993(GUIDE FOR DESIGN OF PAVEMENT STRUCTURE 1993); así como la del 2008 se han modificado para incluir factores o parámetros de diseño que no habían sido considerados y que son producto de la experiencia adquirida por ese organismo entre el método original y su versión más moderna. Para este informe de investigación se ha va a utilizar el Método AASHTO, versión 1993 (GUIDE FOR DESIGN OF PAVEMENT STRUCTURE 1993). El cual consiste en determinar el Número Estructural (SN) para el pavimento flexible que pueda soportar el nivel de carga solicitado, en función del Módulo Resiliente de la subrasante (Mr), número de ejes standard anticipado (W18), Confiabilidad (R%), Desviación Standard total (S0), pérdida de serviciabilidad (  PSI) e índices estructurales del pavimento. Los valores del número estructural se determinan mediante la aplicación de la ecuación de diseño indicada en la Grafica N0 05 del método de diseño. Grafica N O01: Valores Del Número Estructural

FUENT E: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures, 1993. Antes de entrar en la descripción detallada interesa presentar los conceptos básicos del método AASHTO de dimensionamiento de firmes. 1. Transito. Las cargas de los vehículos son transmitidas al pavimento mediante dispositivos de apoyo multiruedas para determinar la carga total sobre una superficie mayor, con el fin de reducir las tensiones y deformaciones que se producen al interior de la superestructura.

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El tráfico es uno de los parámetros más importantes para el diseño de pavimentos. Para obtener este dato es necesario determinar el número de repeticiones de cada tipo de eje durante el periodo de diseño, a partir de un tráfico inicial medido en el campo a través de aforos. El número y composición de los ejes se determina a partir de la siguiente información:        

Periodo de diseño.

Distribución de ejes solicitantes en cada rango de Cargas. Tránsito medio diario anual de todos los vehículos TMDA o TPDA. Tasas de crecimiento anuales de cada tipo de vehículo. Sentido del tráfico. Número de carriles por sentido de tráfico. Porcentaje del tránsito sobre el carril más solicitado. Índice de serviciabilidad. Factores de equivalencia de carga.

Para el cálculo del tránsito, el método contempla los ejes equivalentes sencillos de 18,000 lb (8.2 ton) acumulados durante el período de diseño, por lo que no ha habido grandes cambios con respecto a la metodología original de AASHTO. La ecuación siguiente puede ser usada para calcular el parámetro del tránsito W18 en el carril de diseño.

Dónde: W18  = Tránsito acumulado en el primer año, en ejes equivalentes sencillos de 8.2 ton, en el carril de diseño. DD = Factor de distribución direccional; se recomienda 50% para la mayoría de las carreteras, pudiendo variar de 0.3 a 0.7, dependiendo de en qué dirección va el tránsito con mayor porcentaje de vehículos pesados. w18  = Ejes equivalentes acumulados en ambas direcciones. DL = Factor de distribución por carril, cuando se tengan dos o más carriles por sentido.

a. Tránsito Medio Diario Anual: El TMDA representa el promedio aritmético de los volúmenes diarios de tránsito aforados durante un año, en forma diferenciada para cada tipo de vehículo. b. Tasa De Crecimiento Representa el crecimiento promedio anual del TMDA. Generalmente las tasas de crecimiento son diferentes para cada tipo de vehículo. c. Proyección Del Tránsito El tránsito puede proyectarse en el tiempo en forma aritmética con un crecimiento constante o exponencial mediante incrementos anuales. d. Modelos De Crecimiento En la Grafica N O02, se observa que la proyección aritmética supone un crecimiento más rápido en el corto plazo y se subestima el tránsito en el largo plazo. En base a las estadísticas es conveniente definir que curva se ajusta mejor al tránsito generado por una carretera.

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Grafica N O02: Modelos De Crecimiento Del Transito

FUENTE: Metodologías De Diseño De Pavimentos Flexibles: Tendencias,  Alcances Y Limitaciones

e. Factor De Crecimiento Una forma sencilla de encontrar el factor de crecimiento es adoptar una tasa de crecimiento anual y utilizar el promedio del tráfico al principio y al final del periodo diseño. La AASHTO recomienda calcular el factor de crecimiento para el tráfico de todo el periodo de diseño:

Donde: r = tasa de crecimiento anual en decimales P = periodo de diseño en años. Los valores del factor de crecimiento para diferentes tasas anuales y periodos de diseño se muestran en la tabla siguiente, de acuerdo al criterio de la AASHTO: Tabla N 01: Factor de Crecimiento

Fuente: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures, 1993

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Donde r = tasa/100 y no debe ser nula. Si ésta es nula, el factor es igual al período de análisis.

f. Distribución Direccional A menos que existan consideraciones especiales, se considera una distribución del 50% del tránsito para cada dirección. En algunos casos puede variar de 0,3 a 0,7 dependiendo de la dirección que acumula mayor porcentaje de vehículos cargados. g. Factor De Distribución Por Carril En una carretera de dos carriles, uno en cada dirección, el carril de diseño es uno de ellos, por lo tanto el factor de distribución por carril es 100%. Para autopistas multicarriles el carril de diseño es el carril exterior y el factor de distribución depende del número de carriles en cada dirección que tenga la autopista. En la tabla siguiente se muestran los valores utilizados por la AASHTO. Tabla N 02: Factor De Distribución Por Carril.

FUENT E: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures, 1993. h. Tránsito Equivalente Los resultados obtenidos por la AASHTO en sus tramos de prueba mostraron que el daño que producen distintas configuraciones de ejes y cargas, puede representarse por un número equivalente de pasadas de un eje simple patrón de rueda doble de 18 kips (80 kN u 8,2 Ton.) que producirá un daño similar a toda la composición del tráfico. i. Factores Equivalentes De Carga (Lef) La conversión del tráfico a un número de ESAL’s de 18 kips (Equivalent Single Axis  Loads) se realiza utilizando factores equivalentes de carga LEFs (Load Equivalent Factor). Estos factores fueron determinados por la AASHTO en sus tramos de prueba, donde pavimentos similares se sometieron a diferentes configuraciones de ejes y cargas, para analizar el daño producido y la relación existente entre estas configuraciones y cargas a través del daño que producen.El factor equivalente de carga LEF es un valor numérico que expresa la relación entre la pérdida de serviciabilidad ocasionada por una determinada carga de un tipo de eje y la producida por el eje patrón de 18 kips.

Los factores equivalentes de carga de la AASHTO están tabulados en función de cuatro parámetros: tipo de eje (simple, tandem, tridem), índice de serviciabilidad final (2, 2,5 y 3), carga por eje, y número estructural SN del pavimento (de 1 a 6”).

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 j. Factor De Camión Para expresar el daño que produce el tráfico, en términos del deterioro que produce un vehículo en particular, hay que considerar la suma de los daños producidos por cada eje de ese tipo de vehículo. De este criterio nace el concepto de Factor de Camión, que se define como el número de ESAL’s por número de vehículo. Este factor puede ser calculado para cada tipo de

camiones, o para todos los vehículos como un promedio de una determinada configuración de tráfico.

Se ha demostrado que el eje delantero tiene una mínima influencia en el daño producido en el pavimento, por ejemplo en el ahuellamiento, la fisuración y la pérdida de serviciabilidad su participación varía de 0,13 al 2,1 %. Por esta razón el eje delantero no está incluido en los factores de equivalencia de carga, lo cual no afecta a la exactitud del cálculo. k. Periodo De Diseño Se define como el tiempo elegido al iniciar el diseño, para el cual se determinan las características del pavimento, evaluando su comportamiento para distintas alternativas a largo plazo, con el fin de satisfacer las exigencias del servicio durante el periodo de diseño elegido, a un costo razonable. Generalmente el periodo de diseño será mayor al de la vida útil del pavimento, porque incluye en el análisis al menos una rehabilitación o recrecimiento, por lo tanto éste será superior a 20 años. Los periodos de diseño recomendados por la AASHTO se muestran en la Tabla N07 Tabla N 03: Periodos de Diseño en Función del Tipo de Carretera

FUENT E: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures, 1993. 2. Confiabilidad “R” El nivel de confianza

o Confiabilidad “R” es uno de los parámetros importantes

introducidos por la AASHTO al diseño de pavimentos, porque establece un criterio que está relacionado con el desempeño del pavimento frente a las solicitaciones exteriores. La confiabilidad se define como la probabilidad de que el pavimento diseñado se comporte de manera satisfactoria durante toda su vida de proyecto, bajo las solicitaciones de carga e intemperismo, o la probabilidad de que los problemas de deformación y fallas estén por debajo de los niveles permisibles. En otras palabras con este parámetro, se trata de llegar a cierto grado de certeza en el método de diseño, para asegurar que las diversas alternativas de la sección estructural que

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se obtengan, durarán como mínimo el período de diseño. Para elegir el valor de este parámetro se considera la importancia del camino, la confiabilidad de la resistencia de cada una de las capas y el tránsito de diseño pronosticado. Tabla N 04: Valores Del Nivel De Confianza De Acuerdo Al Tipo De Camino.

FUENT E: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures, 1993.

3. Desviación Estándar normal “Zr”. Este parámetro está ligado directamente con la Confiabilidad (R), descrita en el ítem 2. La esquematización del comportamiento real del pavimento y la curva de diseño propuesta por la AASHTO tienen la misma forma pero no coinciden. La falta de coincidencia se debe a los errores asociados a la ecuación de comportamiento propuesta y a la dispersión de la información utilizada en el dimensionamiento del pavimento. Por esta razón la AASHTO adoptó un enfoque regresional para ajustar estas dos curvas. De esta forma los errores se representan mediante una desviación estándar So, para compatibilizar los dos comportamientos. El factor de ajuste entre las dos curvas se define como el producto de la desviación normal ZR, por la desviación estándar So. Los factores de desviación normal ZR se muestran en la siguiente tabla: Tabla N 05: Factores de Desviación Normal

FUENTE: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures, 1993.

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Si la construcción se va a realizar por etapas, la vida útil ha de ser menor al periodo de análisis (vida útil < periodo de análisis), en este saco se deben considerar las confiabilidades de todo el periodo de diseño, de donde resulta que:

Dónde: n = número de etapas prevista 4. Desviación Estándar global o total “So”. Una vez elegido un nivel de confianza y obtenidos los resultados del diseño, éstos deberán ser corregidos por dos tipos de incertidumbre: la confiabilidad de los parámetros de entrada, y de las propias ecuaciones de diseño basadas en los tramos de prueba. Para este fin, se considera un factor de corrección que representa la desviación estándar, de manera reducida y simple, este factor evalúa los datos dispersos que configuran la curva real de comportamiento del pavimento. La desviación estándar global es la desviación de la población de valores obtenidos por AASHTO que involucra la variabilidad inherente a los materiales y a su proceso constructivo. En este paso deberá seleccionarse un valor So “Desviación Estándar Global”, representativo de condiciones locales particulares, que

considera posibles variaciones en el comportamiento del pavimento y en la predicción del tránsito. El rango de desviación estándar sugerido por AASHTO se encuentra entre los siguientes valores: (So = desviación estándar) En la tabla 6,, se muestran valores para la desviación estándar. 0,40 ≤ So ≥ 0,50

Tabla N 06: Valores Para La Desviación Estándar CONDICIÓN DE DISEÑO DESVIACIÓN ESTÁNDAR (S0) Pav. rígido Pav. flexible Variación en la predicción del comportamiento 0.30 0.40 del pavimento sin errores en el tránsito. Variación en la predicción del comportamiento 0.45 0.50 del pavimento con errores en el tránsito. FUENTE: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures, 1993. 5. Pérdida o Diferencia entre Índices de Servicio Inicial y Terminal. Se define el Índice de Serviciabilidad como la condición necesaria de un pavimento para proveer a los usuarios un manejo seguro y confortable en un determinado momento. La disminución del índice de servicio, representa una pérdida gradual de la calidad de servicio de la carretera, originada por el deterioro del pavimento. Inicialmente se cuantificó la servicialidad a través de la opinión de los conductores, en otras palabras, un pavimento en perfecto estado se le asigna un valor de servicialidad inicial que depende del diseño de pavimento y de la calidad de la construcción, de 5 ( perfecto); y un pavimento en franco deterioro o con índice de Serviciabilidad final que depende de la categoría del camino y se adopta en base a esto y al criterio del proyectista, con un valor de 0(pésimas

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condiciones) a la diferencia entre estos valores se les conoce como la perdida de Serviciabilidad o sea el índice de Serviciabilidad presente. Tabla N 07 : Valores Para El Índice De Serviciabilidad

FUENTE: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures, 1993. Actualmente, El cambio o pérdida en la calidad de servicio que la carretera proporciona al usuario, se define en el método con la siguiente ecuación:

Donde: PSI = Índice de Servicio Presente ∆PSI = Diferencia entre los índices de servicio inicial u Original y el final o terminal deseado. po = Índice de servicio inicial Pt = Índice de servicio terminal  Índice De Serviciabilidad Inicial (po)

Se establece como la condición original del pavimento inmediatamente después de su construcción o rehabilitación. El índice de Serviciabilidad inicial se basa en función directa del diseño de la estructura de pavimento y de la calidad con que se construye la carretera. AASHTO’93 estableció (si no se tiene información disponible para diseño) los siguientes valores: Tabla N 08 : Valores Para El Índice De Serviciabilidad Inicial Índice De Serviciabilidad Inicial (po) Tipo De Pavimento Valor Inicial Deseable (Po) Pavimentos Rígidos 4,5 Pavimentos Flexibles 4,2 Fuente: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures, 1993

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 Índice De Serviciabilidad Final (Pt)

Se establece como la condición de la superficie del pavimento que no cumple con las expectativas de comodidad y seguridad exigidas por el usuario, representa al valor más bajo capaz de ser tolerado por el pavimento, antes de que sea necesario rehabilitar mediante un refuerzo o reconstrucción del pavimento. Este índice (pt) está en función de la categoría del camino (el valor asumido depende de la importancia de la carretera), y del criterio del proyectista, los valores que se recomiendan por experiencia son: Tabla N 09: Valores Para El Índice De Serviciabilidad Final

Tipo de carretera Principales Secundarias

Índice De Serviciabilidad final(pt) Tipo de Valor final transito (Pt) Transito 2,5 o mas mayor Transito 2,0 menor

Fuente: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures, 1993 6. Módulo De La Resiliencia Es una medida de la propiedad elástica del suelo, reconociéndole ciertas características no lineales. El módulo resiliente es un parámetro que se utiliza para comprobar el estado de una capa de firme. Nos da una idea de la calidad de la capa y de la durabilidad, ya que se obtiene al aplicar cargas cíclicas, lo cual origina un estado tensional similar al de servicio. El módulo de Resiliencia se puede usar directamente en el diseño de pavimentos flexibles. Este ensayo fue desarrollado a los efectos de estudiar una propiedad del material que describa mejor el comportamiento del suelo bajo cargas dinámicas de ruedas. Una rueda que se mueve imparte un pulso dinámico a todas las capas de pavimento y a la Subrasante. Como respuesta a este pulso dinámico, cada capa de pavimento sufre una deflexión. El pulso solicitante varía desde un valor muy bajo hasta un máximo en un breve periodo en función de la velocidad del vehículo. Este no es un ensayo a rotura y las muestras no fallan durante la ejecución del mismo, el ensayo provee una indicación del comportamiento del material bajo cargas repetidas. A medida que el material está sujeto a la acción de la carga, se deforma y recupera cuando se quita la carga, sin embargo, el material nunca se recupera a su forma original y alguna deformación permanente ocurre. Esta deformación se denomina plástica, mientras que la deformación recuperable es la deformación resiliente. La magnitud relativa de las deformaciones plástica y resiliente influencian el comportamiento del material. Las muestras son cilíndricas y se confinan en una cámara triaxial que permite una gran variedad de presiones de confinamiento a aplicar a la probeta. Mediante un dispositivo especial se puede aplicar cargas pulsantes de distinta magnitud y duración. En el ensayo se registra la deformación sufrida por la probeta.

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PAVIMENTOS

En el ensayo se registra:

a. La carga aplicada mediante una célula de carga electrónica. b. La presión de confinamiento mediante el medidor de presiones. c. La deformación que sufre la probeta. Para suelos finos interesa conocer la tensión desviante σd = σ1 - σ3 Para los suelos granulares la tensión volumétrica θ3 = σ1 + σ2 + σ3 Las cargas dinámicas repetidas producen en la probeta una deformación vertical, que tiene dos componentes: εP  = Deformación permanente, que no se recupera cuando cesa la carga. εR = Deformación Resiliente, que es recuperable cuando deja de actuar la carga

La relación entre las deformaciones verticales y la carga siguiente:

desviante se muestra en la figura

Grafica N O03: Relación Entre Deformación Vertical Y Carga Desviante.

Fuente: Ayllón Acosta Jaime, Guía para el Diseño de Pavimentos de Concreto Asfáltico.

Para determinar el módulo resiliente se registra toda la deformación axial de la probeta a lo largo del ensayo y se calcula con la siguiente expresión: MR = σd / εR εR  tiene la misma definición del módulo de Young, aplicada a solicitaciones transilientes de corta duración.

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PAVIMENTOS

Para el diseño de pavimentos flexibles deben utilizarse valores medios resultantes de los ensayos de laboratorio, las diferencias que se puedan presentar están consideradas en el nivel de confiabilidad R. Durante el año se presentan variaciones en el contenido de humedad de la Subrasante, las cuales producen alteraciones en la resistencia del suelo, para evaluar esta situación es necesario establecer los cambios que produce la humedad en el módulo Resiliente. Con este fin se obtienen módulos resilientes para diferentes contenidos de humedad que simulen las condiciones que se presentan en el transcurso del año, en base a los resultados se divide el año en periodos en los cuales el MR es constante. Para cada valor de MR se determina el valor del daño relativo, utilizando el ábaco de la Figura N O 1. Figura N O 1: Ábaco Para La Determinación Del Daño Relativo

Fuente: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures 1993 Con los resultados de los daños relativos se obtiene el valor promedio anual. El módulo de resiliencia que corresponda al Uf promedio es el valor que se debe utilizar para el diseño. Si no

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PAVIMENTOS

se tiene la posibilidad de obtener esta información se puede estimar el valor del MR en función del CBR. Tabla N 010: Valores Del MR En Función Del CBR

Fuente: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures, 1993

Para el método de la AASHTO, la parte fundamental para caracterizar debidamente a los materiales, consiste en la obtención del Módulo de Resiliencia, con base en pruebas de laboratorio, realizadas en materiales a utilizar en la capa Subrasante (Método AASHTO T-274), con muestras representativas (esfuerzo y humedad) que simulen las estaciones del año respectivas. El módulo de resiliencia “estacional” será obtenido alternadamente por

correlaciones con propiedades del suelo, tales como el contenido de arcilla, humedad, índice plástico, etc. Finalmente, deberá obtenerse un “módulo de resiliencia efectivo”, que es

equivalente al efecto combinado de todos los valores de módulos estacionales.

Se puede utilizar la siguiente ecuación:

Donde: Uf = Daño relativo en cada estación (por mes o quincenal). MR = Módulo de Resiliencia de la capa subrasante, obtenido en laboratorio o con deflexiones cada quincena o mes. Y por último:

Por lo que el MR efectivo, será el que corresponda al Uf promedio. 7. Capacidad De Soporte De La Subrasante La subrasante es el suelo que sirve como fundación para todo el paquete estructural. En la década del 50 se puso más énfasis en las propiedades fundamentales de la subrasante y se idearon ensayos para caracterizar mejor a estos suelos. Ensayos usando cargas estáticas o de baja velocidad de deformaciones tales como el CBR, compresión simple son

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PAVIMENTOS

reemplazados por ensayos dinámicos y de repetición de cargas tales como el ensayo del módulo resiliente, que representan mucho mejor lo que sucede bajo un pavimento en lo concerniente a tensiones y deformaciones. Las propiedades de los suelos pueden dividirse en dos categorías. -Propiedades físicas:  son usadas para selección de materiales especificaciones constructivas y control de calidad. -Propiedades ingenieriles: dan una estimación de la calidad de los materiales para caminos. La calidad de los suelos para subrasantes se puede relacionar con el módulo resiliente, el módulo de Poisson, el valor soporte del suelo y el módulo de reacción de la subrasante. La capacidad de soporte de la subrasante está representada por los valores de CBR determinados mediante los ensayos de laboratorio realizados con las muestras de suelos obtenidas en el campo.El Método AASHTO 1993 requiere el uso del Módulo de Resiliencia, el cual se obtiene de la correlación con los CBR mediante las siguientes formulas:  Para los CBR< 10%

Mr = 1500 * CBR (psi)  Para los CBR

de 10% a 20% Mr = 3000 * CBR0.65  (psi)

 Para los CBR > 20%

Mr = 4326 * lnCBR+241 (psi) El Método AASHTO 2002 propone una fórmula de correlación del Módulo de Resiliencia con el CBR que rige para todos los casos: Mr = 2555 * CBR0.64  (psi) Consideramos que los valores de los Módulos de Resiliencia obtenidos mediante la fórmula propuesta por el Método AASHTO 2002 son más afines a las propiedades de los suelos, por lo que en el presente estudio usaremos esta última correlación. 8. Determinación De Espesores Por Capas Una vez que se ha calculado el Número Estructural SN para la sección estructural del pavimento, utilizando el gráfico o la ecuación general básica de diseño, donde se involucraron los parámetros anteriormente descritos (tránsito, R, So, MR, PSI), el siguiente paso es definir las diferentes capas de la estructura del pavimento, las que de acuerdo a sus características estructurales satisfagan el NE, es decir que en conjunto provea de suficiente capacidad de soporte equivalente al número estructural de diseño original. La siguiente ecuación puede utilizarse para obtener los espesores de cada capa, para la superficie de rodamiento o carpeta, base y subbase, haciéndose notar que el método de

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PAVIMENTOS

AASHTO, versión 1993, involucra coeficientes de drenaje particulares para la base y subbase.

Dónde: a1, a2 y a3 = Coeficientes de capa representativos de carpeta, base y subbase respectivamente. D1, D2 y D3 = Espesor de la carpeta, base y subbase Respectivamente. m2 y m3 = Coeficientes de drenaje para base y subbase respectivamente. La estructuración no tiene una solución única, se pueden establecer variadas combinaciones de capas que satisfacen la ecuación del N.E. En la elección de las capas se deben considerar los materiales disponibles y su costo. Figura N O 2: Espesores Por Capas

FUENTE: Elaboración Propia

 A) Coeficientes De Capa Para la obtención de los coeficientes de capa a1, a2 y a3 deberán utilizarse las Figuras A1, A2 y A3, en donde se representan valores de correlaciones hasta de cinco diferentes pruebas de laboratorio: Módulo Elástico, Texas Triaxial, R - valor, VRS y Estabilidad Marshall. Para carpeta asfáltica (a1) Fig. A-1 Para bases granulares (a2) Fig. A-2 Para subbases granulares (a3) Fig. A-3 B) Coeficientes de Drenaje Por las condiciones de humedad en el terreno, se considerará la construcción de sistemas de subdrenaje adecuados en los diseños, que mejoren la calidad del drenaje en la estructura del pavimento. El valor de estos coeficientes depende de dos parámetros:  La

capacidad del drenaje, que se determina de acuerdo al tiempo que tarda el agua en ser evacuada del pavimento, y

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PAVIMENTOS

 El

porcentaje de tiempo durante el cual el pavimento está expuesto a niveles de humedad próximos a la saturación, en el transcurso del año. Dicho porcentaje depende de la precipitación media anual y de las condiciones de drenaje, la AASHTO define cinco capacidades de drenaje, (que se muestran en la Tabla N011) Tabla 11: Capacidad Del Drenaje Para Remover La Humedad

Fuente: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures, 1993 Los coeficientes de drenaje Aashto son: valores menores, iguales o mayores a la unidad, esto depende de la capacidad percolante de las capas de drenaje: al tener capas de drenaje con valores mayores que al unidad, entonces es factible la posibilidad de diseñar paquetes estructurales con espesores menores en el caso de drenajes no es bueno, el coeficiente es menor que la unidad lo que obligara a diseñar un paquete estructural con mayor espesor, que permita resistir en igual de condiciones el tránsito para el que fue diseñado; un mayor espesor de paquete estructural, no garantiza el tener un buen drenaje. Para los coeficientes de drenaje, m2 y m3, correspondientes a las capas de base y subbase respectivamente, el método de AASHTO se basa en la capacidad del drenaje para remover la humedad interna del pavimento, definiendo lo siguiente: Tabla N 012: Valores Recomendados Para Modificar Los Coeficientes Estructurales De Capa De Bases Y Sub bases Sin Tratamiento, En Pavimentos Flexibles.

Fuente: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures, 1993

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PAVIMENTOS

C) Espesores D1, D2 Y D3 Para el cálculo de los espesores D1, D2 y D3 (en pulgadas), el método sugiere respetar los siguientes valores mínimos, en función del tránsito en ejes equiv alentes sencillos acumulado. Tabla N 013: Espesores Mínimos, En Pulgadas, En Función De Equivalentes

Los Ejes

Fuente: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures, 1993 TS= tramiento superficial con sellos

EJEMPLO DE APLICACION

Se Desea Realizar La Pavimentación De La Vía De Acceso Santa  – Costanera, Mediante El Método de la Aashto para la estructuración de Pavimentos Flexibles. Se cuenta con los siguientes datos: Ubicación: Departamento Provincia Ubicación

: : :

Ancash santa santa- costanera

Además se sabe que es una zona Rural dedicada al cultivo de productos agrícolas y crianza de ganado lechero donde diariamente transportan sus productos al mercado local e interdistrital y nacional. ( interurbana de transito elevado)

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PAVIMENTOS

a. ESTUDIO DE SUELOS:

Estudio del Terreno de Fundación CALICATA C – 01 PROGRESIVA 0+300 CANTERA

METODO DE COMPACTACION ASTM-D1557

RESULTADOS

   E   N    D    O    O   I    N   C    E   A    R   D    R   N    E   U    T   F

Max. Densidad Seca( gr/cm ) Optimo Contenido de Humedad (% C.B.R. al 100 % M.D.S. (%) C.B.R. al 95 % M.D.S. (%) AASHTO:A-2-4 (0) SUCS: ML Peso especifico L.L: 21.90% L.P. : 17.39% I.P :4.51% % ABRACION: ---Absorción: 0.1 % EXPANSION MAT. ORG.:N/P FINOS (%): 1.13 SALES SOLUBLES (%): LIMO INORGANICO Y ARENA MAL GRADUADA SUELOS FORMADOS POR PARTICULAS FINO RENOSAS

1.93 9.97 6.33 3.04 2.21 ------N/P -------------------

CALICATA C – 03 PROGRESIVA 1+720 CANTERA

   E   N    D    O    O   I    N   C    E   A    R   D    R   N    E   U    T   F

METODO DE COMPACTACION ASTM-D1557

RESULTADOS

Max. Densidad Seca( gr/cm ) Optimo Contenido de Humedad (% C.B.R. al 100 % M.D.S. (%) C.B.R. al 95 % M.D.S. (%)

1.734 14.47 25.72 13.94 1.66

AASHTO:A-2-4 (0)

SUCS: SP -SM

Peso especifico

L.L: N/P L.P. : N/P I.P : N/P % ABRACION: ---Absorción: 0.1 % EXPANSION MAT. ORG.:N/P FINOS (%): 1.13 SALES SOLUBLES (%): LIMO INORGANICO Y ARENA MAL GRADUADA SUELOS FORMADOS POR PARTICULAS FINO RENOSAS

------N/P -------------------

Estudio de la cantera de Guadalupito CANTERA

   O    T    I    P    U    L    A    D    A    U    G

METODO DE COMPACTACION ASTM-D1557

Max. Densidad Seca( gr/cm ) Optimo Contenido de Humedad (% C.B.R. al 100 % M.D.S. (%) (C.B.R. DE DISEñO) C.B.R. al 95 % M.D.S. (%) SUCS: G.P AASHTO:A-1-a (0) Peso especifico L.L: N/P L.P. : N/P I.P % ABRACION: 19.8 Absorción: 0.1 % EXPANSION MAT. ORG. : ACEPTABLE FINOS (%): 3.13 SALES SOLUBLES (%) MEZCLA DE GRAVAMAL GRADUADA Y ARENA CON POCOS FINOS/GRAVAS CON PARTICULAS FINAS DE GRANULOMETRIAS BIEN DEFINIDAS

RESULTADOS

2.243 6.25 58.37 22.48 2.92 N/P N/P 0.038 ABRASION; 17.00 %

Estudio de la cantera de Cambio Puente CANTERA

METODO DE COMPACTACION ASTM-D1557 3

   E    T    N    E    U    P    O    I    B    M    A    C

RESULTADOS

Max. Densidad Seca( gr/cm ) Optimo Contenido de Humedad (%

2.158 7.40

C.B.R. al 100 % M.D.S. (%) C.B.R. al 95 % M.D.S. (%) SUCS: G.P AASHTO:A-1-a (0) Peso especifico L.L: N/P L.P. : N/P I.P % BRACION: Absorción: 0.2 % EXPANSION 17.10 MAT. ORG.: SALES SOLUBLES (%): FINOS (%): 1.13  N/P MEZCLA DE GRAVAMAL GRADUADA Y ARENA CON POCOS FINOS/GRAVAS CON

73.09 37.00 2.15 N/P

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N/P ----------ABRASION

PAVIMENTOS

PARTICULAS FINAS DE GRANULOMETRIAS BIEN DEFINIDAS

11.40 %

b. ANALISIS DE TRAFICO

SOLUCION

Debemos encontramos los Parámetros que intervienen en el diseño:

Periodo De Diseño De la tabla 3:

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PAVIMENTOS

Calculo Del Factor Camión( FC) Para la determinación del factor camión resulta conveniente elaborar un cuadro como el que se muestra (Cuadro.), donde se clasifico el tipo del vehículo lo cual nos permitió encontrar las cargas en función de sus ejes, utilizando para ello la Tabla de Dimensiones y Carga del MTC.

FACTOR CAMION = 41.07

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PAVIMENTOS



Calculo del Factor de crecimiento (F.C.) F.C = (1 + r)n / r

F.C. =(1 + 0.08)25 /0.08

Donde: r = 0.08 n = 25



F.C. = 85.60

Calculo del EAL

El método AASHTO utiliza en su formulación el número de repeticiones esperadas de carga de Ejes Equivalentes, es decir, que antes de entrar a las fórmulas de diseño, debemos transformar los Ejes de Pesos Normales de los vehículos que circularán por el camino, en Ejes Sencillos Equivalentes de18 kips (8.2 Ton) también conocidos como ESAL’s CALCULO DEL EAL TIPO DE VEHICULO

IMDA

PRIMER AñO

FACTOR CRECIMIENTO TRAFICO VEHICULAR

FACTOR CAMION

EAL DE DISEñO

Vehículos Ligeros Vehículos Custer (C-2) Camión 2E Buses (C-3) Camión 3E T2s1 T2s2 T2s3 T3s1 T3s2 C2-R2 C2-R3

156 38

-------13870

---------85.6

-------45.73

-------54291574

128

46720

85.6

45.73

182876881

66 16 14 12 8 8 2 6

24090 5840 5110 4380 2920 2920 730 2190

85.6 85.6 85.6 85.6 85.6 85.6 85.6 85.6

45.73 45.73 45.73 45.73 45.73 45.73 45.73 45.73

94295892 22859610 20002159 17144708 11429805 11429805 2857451 8572354

TOTAL

425760238

EALDISEñO  = 4.2 x E8 

Calculo del Transito W18 = DD x DL x EAL Donde: EAL = 4.2 X 10 8 DD = 0.5 DL = 1 Remplazando valores:

Se obtiene:

W18 = 0.5 x 1x 4.2x 10 8 W18 = 2E+08

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PAVIMENTOS



Calculo del Módulo de Resiliencia Para el cálculo del módulo de resiliencia se utilizó la siguiente fórmula: Mr = 2555 * CBR0.64  (psi) De La Subrasante. Para CBR =6.33 Remplazando MR = 2555 * (6.33)0.64 = 8323.18 Para CBR =3.04 Remplazando MR = 2555 * (3.04)0.64 = 5205.11

De La Base Granular Cantera Cambio Puente Para CBR =75.09 Remplazando MR = 2555 * (75.09)0.64 = 40497.68 Para CBR =37.00 Remplazando MR = 2555 *(37)0.64 =25765.59 Cantera Guadalupito Para CBR =58.37 Remplazando MR = 2555 * (58.37)0.64 = 34494.69 Para CBR =22.48 Remplazando MR = 2555 * (22.48)0.64 = 18730.12  Calculo De los Coeficientes De Capa

Carpeta Asfáltica: Se utilizó de la figura A-1, del Abaco de la AASHTO donde el espesor depende de la relación CBR – módulo de resiliencia. a1 =0.44/pulg. ≡ 1.12/cm Base Granular: Para el cálculo del coeficiente de la base granular se utilizó la figura A-2, al igual que para la carpeta asfáltica también está en relación CBR- MR , obtenido el módulo Resiliente se procedió a encontrar el valor de la capa en el abaco de la figura mencionada arrojándonos como valor : a2 = 0.12/pulg ≡ 0.30/cm Subbase Granular: Con la ayuda dl abaco de la figura A-3 se procedió a calcular el coeficiente de la base granular obteniéndose el siguiente resultado: a3 = 0.13/pulg ≡ 0.33/cm

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PAVIMENTOS

: Tabla Tabla A-1 

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de Dimensiones y Carga

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PAVIMENTOS

Fuente: Reglamento Nacional de Vehículos, Decreto Supremo Nº 034-2001-MTC, publicado en El Peruano, el 25 de julio del 2001, Pág. 207450

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PAVIMENTOS

 Factores De Equivalencia De Tabla A-2: 

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Carga.

PAVIMENTOS

F i g u r a A - 1:

Ábaco Para Estimar El Número Estructural De La

Carpeta Asfáltica “A1”.

 AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures, 1993. FUENTE: 

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PAVIMENTOS

F i g u r a A - 2 :  Ábaco

para estimar el número estructural de la capa base granular “a2”.

 AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures, 1993. FUENTE: 

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PAVIMENTOS

Figura A-3:

Ábaco para estimar el número estructural de la sub-base granular “a3”.

FUENTE:   AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures, 1993.

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