Pavimento Articulado

 

UNIVERSID D CENTR L DEL ECU DOR INGENIERÍA INGENIER ÍA CIVIL PAVIMENTOS ARTICULADOS ARTICULADOS    s    o     d    a     l    u    c    i    t    r    A    s    o    t    n    e    m    i    v    a

DANILO CHICAIZA SALGADO RENATO RENA TO CALU CALUÑA ÑA TIPÁN Quito, diciembre 2019

     

HISTORIA DEL PAVIMENTO ARTICULADO •

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 Su uso se remonta hasta 25 siglos atrás cuando con el nacimiento de la vialidad como como ho hoyy la co cono noce cemo moss co come menz nzó ó el augge en la an au anttig igua ua rom oma, a, de es estta es estr truc uctu tura ra mu mult ltic icap apaa qu quee brin brinda daba ba rapidez y duración.   Con Con el cr crec ecim imie ient nto o de tecn tecnol olog ogía íass e industrialización del hormigón, hoy en día es común pensar en adoquines para unaa cap un apaa de rod odad adu ura cuan cuand do las las exigencias del trafico no son altas y se busc bu scaa un unaa co cons nstr truc ucci ción ón rápi rápida da y si sin n necesidad de gran cantidad de maquinaria.

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Ventajas del Pavimento Articulado. •

  Durabilida Durabilidad d y permanenc permanencia ia del color. color.

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  Posibilidades expresivas.

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 Cualidades físicas.

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  Mantenimiento económico.   Facilidad een n las repar reparaciones. aciones.

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  Facilidad de ejecución.

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 Vida útil.

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  Costes.

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Diseño Pav avimen imento to Articu Articulado lado Variables

El di dise seño ño de Pav avim imen ento toss Flex Flexib ible less se segú gún n la AA AASH SHTTO es está tá ba basa sado do en la determinación del Número Estructural “SN”  que debe soportar el nivel de carga exigido en el proyecto. • • •

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  Módulo de Resiliencia de capas a usar usarse. se.  Período de Diseño.  Índice de Serviciabilidad.   Confiabilidad.  Desviación Estándar.   Coeficiente de Drenaje.  Cargas de Tráfico.

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Módulo Mód ulo de Resilie esilienci nciaa •

  El Módulo de Resiliencia en suelos representa la magnitud del esfuerzo desviador repetido en compresión triaxial dividido entre la deformación axial recuperable. Instituto del Asfalto, en base a experimentos en 1982

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Per erío íodo do de Di Dise seño ño •

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  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.

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Índice Índ ice de Servic Serviciab iabililida idad d •

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  Es la condición necesaria de un pavi pa vime ment nto o par para pr prov ovee eerr a lo loss usua us uari rio os un manej anejo o segu segurro y co conf nfort ortabl ablee en un det determ ermina inado do momento.   Estos valores nos pe perrmiten dete de term rmin inar ar la dism dismin inuc ució ión n de dell índice de servicio, o la pérdida de la calidad de servicio de la carretera, originada por el deterioro del pavimento.

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Confiabilidad •

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  Es la probabilidad de que el pavimento diseñado se comporte de manera satis satisfact factoria oria 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.   Para elegir valor desist este parámetro lapas importancia del la conf co nfia iabi bililida dad delde la re resi sten enci cia a de ca cada da se una unconsidera a de la lass ca capa s y el tr trán ánsi sito to camino, de di dise seño ño pronosticado.

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Desvia Des viació ción n Es Está tánda ndarr •

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  Existen errores debido a la falta de coincidencia entre la ecuación de comportamiento propuesta y a la dispersión de la información utilizada en el dimensionamiento del pavimento p avimento..  Por esta razón la AASHTO adoptó un enfoque regresional para ajustar estos errores. De esta forma los errores se representan mediante una desviación estándar So, para compatibilizar los dos comportamientos.  El rango de desviación estándar sugerido por AASHTO se encuentra entre los siguientes valores:

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Coefic Coe ficien iente te de Drena Drenaje je •

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  Depende de dos parámetros parámetros:: la capacidad de drenaje, que se determina en función del tiempo que tarda el agua en ser evacuada del pavimento, y el porcentaje de tiempo en el cual el pavimento está expuesto a niveles de próximos a la saturación, durante el año.

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Coefic Coe ficien iente te de Drena Drenaje je •

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  De ac acue uerrdo a la cap apac acid idad ad de dr dren enaj ajee se es esta tabl blec ecee lo loss fac acto torres de corrección m2 (bases) y m3 (sub-bases granulares sin estabilizar).

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Carga Car gass de Trá ráfico fico Clasificación de Vehículos •

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  Automóviles y camione camionetas. tas.   Buses.   Camiones de dos ejes.   Camiones de m más ás de dos ejes.

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Carga Car gass de Trá ráfico fico Factor de Crecimiento •

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  La AASHTO recomienda calcular el Factor de Crecimiento par paraa el tráfico de todo el periodo de diseño.

Donde: r = Tasa de crecimiento anual en decimales. P = Período de diseño en años.

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Carga Car gass de Trá ráfico fico Factores de Distribución Factores •

Factor Fac tor Direcciona Direccionall

Se considera una distribución del 50% del tránsito para cada dirección, a menos que existan consideraciones especiales. •

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Facto actorr de Ca Carr rril il

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Carga Car gass de Trá ráfico fico Tránsito Equivalente ESAL •

  Los resultados obtenidos por la AASHTO 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 kip que producirá un daño similar a toda la composición del tráfico. 6  5.11

5

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  e    l   c    i    h 4   e    V   r   e 3   p   s    L    A 2    S    E

1.85 1.35

1

0

0.0007 

0.10

Ca r

Delive ry Tr Truck

Loaded 18 18-Whe e le r

Loade d 40 40' Bu Bus

Loa ded 60 60' Articulated Bus

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Carga Car gass de Trá ráfico fico Factor Camión •

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 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 FFactor actor de Camión, que se define como el número de ESAL’s   por número de vehículos. Este factor puede ser calculado para cada tipo de camiones, o para todos los vehículos como un promedio de una determinada configurac configuración ión de tráfic tráfico. o.

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Carga Car gass de Trá ráfico fico Total Ejes Equivalentes ESAL’s Se calcula para el carril de diseño, y período de diseño utilizando la siguiente ecuación: ESALs = TPDA * TF * FCT * DD * DL * 365 Donde:   TP TPD DA

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Trán ánsi sitto pr prom omed edio io di diar ario io..

  TF   FCT FCT   DD

Factor camión. Fac acto torr de crec crecim imie ient nto o pa para ra un pe perí ríod odo o de di dise seño ño en añ años os.. Factor direccional.

  DL

Factor de distribución por carril.

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Núme Nú merro Es Estr truc uctu turral SN

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Espesores de Capas •

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  Obtenido el Número Estructural Estructural SN para la sección estructural estructural del pavimento, pavimento, se requieree determinar una sección multicapa, que provea requier provea una suficiente suficiente capacidad de soporte, equivalente al número estructural de diseño.   Para esto esto se utiliza la siguiente siguiente ecuación que permite obtener obtener los espesores de la capa de rodadura, base y subbase:

Donde: •

  a1, a2 y a3 a3 =

Coeficientes Coeficientes estructural estructurales es de capa de carpeta, carpeta, base y sub-base sub-base respectivam respectivamente. ente. (En el caso del coeficiente a1, al tratarse de adoquines se recomienda el uso de un coeficiente de entre 0.33 y 0.4)

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  D1, D2 D2 y D3 =   m2 y m3 =

Espesor de la carpeta, carpeta, base y sub-base sub-base respectivam respectivamente, ente, en pulgadas. pulgadas. Coeficientes Coeficientes de drenaje para base y subbase granulares granulares,, respectivam respectivamente. ente.

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Espesores de Capas •

 En el control de los espesores, a través del SN, se busca dar protección a las capas granulares no tratadas, de las tensiones verticales excesivas que producirían deformaciones permanentes.

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  Los materiales son seleccionados par paraa cada capa, por tanto se conocen los módulos resilientes (y/o CBRs) de cada capa.

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DISEÑO DISEÑ O DE UN PAVIME VIMENT NTO O ARTI ARTICUL CULADO ADO DATOS: • • • • •

  ADO ADOQUI QUIN) N) Met Metodo odo AASH AASHTTO 93 93

  Periodo de Diseño = 20 años   Número de Ejes Equivalentes = 862188 por carril de diseño   Confiabilidad (%) R = 80 %   Desviacion Estandar So = 0.45   Servicialidad Inicial Po = 4.2

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 Servicialidad Final = 2.0 Δpsi =Pt2.2   CBR Subrasante (%) = 47 %  Mr ((4326 * ln(CBR) + 241) = 16896.74 PSI   CBR Base (%) = 80 %  Mr (Nomograma) = 28500 PSI

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  Drenaje (mi) = 1.00

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Coefic Coe ficien iente te Estru Estructu ctura rall •

Adoqui Ado quin n (a1): (a1): Se usara un

valor de 0.45 empleado en un ejercicio de diseño de pavimento de adoquin por metodo ASSHTO 93.

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Base Granular (a2): Usado el

nomograma para Bases Granulares Granular es no trat tratadas adas de la ASSHTO 93.

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Calcu Ca lculo lo del N Num umer ero o Estru Estructu cturral SN) de la Sub Subra rasa sant ntee y Base Base

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Calc Ca lcul ulo o de Espe Espeso sorres de Capa Capass D) •

El espeso espesorr del Adoq Adoquin uin es estandar estandar de 4”. Por lo cu cual al SN1 SN1 ya ya es estta dado dado:: •

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El espesor espesor de la Base: •

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 D1* = 4 pulgadas   SN1 = D1* x a1  SN1* = (4 x 0.45)  SN1* = 1.8   SN = SN2* - SN1*   SN = 2.4 2.4 – 1.8  SN = 0.6  D2 = SN / (a2 x m)  D2* = 0.6 / (0.135 x 1)  4.44 pulgadas

Verificación: •

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  SN = a1 x D1 + a2 x D2 x m2  SN = (0.45 x 4) + (0.135 x 4.44 x 1.00)  SN = 1.8 + 0.60  SN = 2.4  SN* + SN2 >= SN  (1.80 + 0.60) >= 2.4  2.4 >= 2.4 Correcto

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Criteri Crit erio o de Est Estab abilid ilidad ad y P Posi osibili bilidad dad de C Con ontru trucci cción ón Segun la ASSHTO 93 los espesores minimos sugeridos en funcion del transito.

De acuerdo con las especificaciones de la ASSHTO 93, no cumple con los espesores minimos requeridos. Para esto tomamos 15 cm (6 pulgadas) como lo indica la ASSHTO 93.    s    o     d    a     l    u    c    i    t    r    A    s    o    t    n    e    m    i

Espesores del Pavimento: Pavimento:

- Capa de Rodamiento (Adoquin) = 4” (10 cm) - Capa de Arena = 2” (5 cm) - Base = 6” (15 cm)