Metodos de diseño de pavimentos (Metodo AASHTO. Metodo SHELL Metodo INVIAS)

MÉTODOS DE DISEÑO DE PAVIMENTOSGRUPO E: CONTRERAS BEDYA CARINA MAYERLY COD. D7300805 CHAPARRO CHAPARRO ARMANDO COD. D7301503 MALDONADO PENAGOS CIRO ANTONIO COD. D7300537 SANCHEZ SALDAÑA JUDY RUBIETH COD. D7301088 PRESENTADO AL ING. LUIS ANGEL MORENO ANSELMI UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA FACULTAD DE EDUCACIÓN A DISTANCIA PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL PAVIMENTOS AGOSTO DE 2015 MÉTODOS DE DISEÑO DE PAVIMENTOS: 1. Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. Método AASHTO. 1.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. Método AASHTO. La aplicación del Método AASHTO-72 se mantuvo hasta mediados del año 1983, cuando se determinó que, aún cuando el procedimiento que se aplicaba alcanzaba sus objetivos básicos, podían incorporársele algunos de los adelantos logrados en los análisis y el diseño de pavimentos que se habían conocido y estudiado desde ese año 1972. Por esta razón, en el período 1984-1985 el Subcomité de Diseño de Pavimentos junto con un grupo de Ingenieros Consultores comenzó a revisar el "Procedimiento Provisional para el Diseño de Pavimentos AASHTO-72", y a finales del año 1986 concluye su trabajo con la publicación del nuevo "Manual de Diseño de Estructuras de Pavimentos AASHTO '86“en el cual se introdujeron factores de confiabilidad, drenaje y aspectos climáticos, y su correspondiente versión mejorada de 1993, el método AASHTO comenzó a introducir conceptos mecanicistas para adecuar algunos parámetros a condiciones diferentes a las que imperaron en el lugar del ensayo original, esta basado en los resultados AASHO Road Test. El método AASHTO se diferencia de otros métodos, en la manera en que introduce el concepto de serviciabilidad en el diseño de pavimentos como una medida de su capacidad para brindar una superficie lisa y suave al usuario. En el presente se mostraran sus métodos de diseño de pavimentos rígido y flexible.1 1. Corredor G. Experimento Vial de la AASHO y las Guías de Diseño AASHTO. P3-2 Pavimento Rígido: Consiste en una losa de concreto simple o armado.1. La losa tiene como función principal absorber la mayor parte de los esfuerzos a los que es sometida la estructura de pavimento esto se debe a su rigidez y alto modulo de elasticidad. Método AASHTO 93 Para El Diseño De pavimentos Rígidos. Pavimento rígido 2. 2. que se apoya directamente sobre una base o subbase.PDF .1. Método AASHTO.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. Fig. Ecuación fundamental AASHTO para el diseño de pavimentos rígidos . 1. Para el diseño de pavimentos rígidos se hace uso de la siguiente ecuación Ecuación. Método AASHTO.1. Manual de diseño de Pavimentos ASSHTO 1993.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. 1. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. Método AASHTO. Para el diseño de pavimentos rígidos se hace uso de la siguiente ecuación TIPOS DE PAVIMENTO DE CONCRETO Los diversos tipos de pavimentos de concreto pueden ser clasificados, en orden de menor a mayor costo inicial, de la siguiente manera : 3 • Pavimentos de concreto simple. - Sin pasadores. - Con pasadores. • Pavimentos de concreto reforzado con juntas • Pavimentos de concreto con refuerzo continuo. 3. Método AASHTO 93 Para El Diseño De pavimentos Rígidos.PDF 1. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. Método AASHTO. ELEMENTOS QUE CONFORMAN EL PAVIMENTO RÍGIDO a) Subrasante La subrasante es el soporte natural, preparado y compactado, en la cual se puede construir un pavimento. La función de la subrasante es dar un apoyo razonablemente uniforme, sin cambios bruscos en el valor soporte, es decir, mucho más importante es que la subrasante brinde un apoyo estable a que tenga una alta capacidad de soporte. Por lo tanto, se debe tener mucho cuidado con la expansión de suelos. 4 b) Subbase La capa de Subbase es la porción de la estructura del pavimento rígido, que se encuentra entre la subrasante y la losa rígida. Consiste de una o más capas compactas de material granular o estabilizado; la función principal de la Subbase es prevenir el bombeo de los suelos de granos finos. La Subbase es obligatoria cuando la combinación de suelos, agua, y tráfico pueden generar el bombeo. Tales condiciones se presentan con frecuencia en el diseño de pavimentos para vías principales y de tránsito pesado. Entre otras funciones que debe cumplir son: • Proporcionar uniformidad, estabilidad y soporte uniforme. • Incrementar el módulo (K) de reacción de la subrasante. • Minimizar los efectos dañinos de la acción de las heladas. • Proveer drenaje cuando sea necesario. • Proporcionar una plataforma de trabajo para los equipos de construcción. 4. Subrasante y Subbase para pavimentos de concreto de la American Concrete Pavement Association (ACPA) 1. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. Método AASHTO. ELEMENTOS QUE CONFORMAN EL PAVIMENTO RÍGIDO c) Losa La losa es de concreto de cemento portland. El factor mínimo de cemento debe determinarse en base a ensayos de laboratorio y por experiencia previas de resistencia y durabilidad. Se deberá usar concreto con aire incorporado donde sea necesario proporcionar resistencia al deterioro superficial debido al hielo-deshielo, a las sales o para mejorar la trabajabilidad de la mezcla.5 5. Método AASHTO 93 Para El Diseño De pavimentos Rígidos.PDF 2. base y por ultimo la capa de rodamiento . Método AASHTO.1. Pavimento Flexible: Consiste en una serie de capas de material seleccionado. Método AASHTO 93 Para El Diseño De pavimentos Rígidos. En los pavimentos flexibles.PDF . las cuales se ordenan así: Subbase la cual se apoya sobre el material de fundación. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. como se pude apreciar en la figura 2. Pavimento Flexible 6. 6 Fig. que al tener menor rigidez. transmiten los esfuerzos hacia las capas inferiores lo cual trae como consecuencia mayores tensiones en la subrasante. 3. Manual de diseño de Pavimentos ASSHTO 1993. Limitaciones de Tiempo Periodo de Desempeño: Se refiere al tiempo en que la estructura inicial de pavimento se encuentre en buenas condiciones antes de necesitar alguna rehabilitación o el tiempo de desempeño entre las operaciones de rehabilitación. Periodo de Análisis: es el periodo de tiempo que cualquier estrategia de diseño debe cubrir. Representación grafica del periodo de análisis. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. Método AASHTO. debido a limitaciones en el comportamiento del pavimento. 1. se hace necesario contar con planes de rehabilitación del pavimento dentro del periodo de análisis. ASSHTO 1993. 7 Fig.1. Ver figura 3. . 7. Confiabilidad : Es la adición de algún grado de certeza a los procesos de diseño para asegurar que las diferentes alternativas de diseño se desempeñen adecuadamente durante el periodo de diseño. 4. Ibíd.Periodo de Análisis. Fig. Este nivel de confianza debe incrementarse con el volumen de trafico. Manual de diseño de Pavimentos ASSHTO 1993.1. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. ASSHTO-93 9. Nivel de Confiabilidad. 5. Método AASHTO.Trafico: El procedimiento de diseño se basa en la cantidad de ejes simples equivalente cargados con 18 Kips (80KN) esperados durante el periodo de diseño.8 Fig. 2. . ASSHTO-93 3.9 8. Método AASHTO. La perdida debido al Medio Ambiente es la suma de las perdidas debido a cambios volumétricos como heladas. 10 Fig. Manual de diseño de Pavimentos ASSHTO 1993.1. 4. Ejemplo conceptual de la pérdida de servicio del medio ambiente VS tiempo que puede ser desarrollado para una ubicación específica. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. ASSHTO-93 10. . Efectos ambientales: Los efectos a largo plazo de temperatura y contenido de humedad sobre la reducción del servicio no fueron incluidos. [R etapa = (R total)^(1/n)]Donde n es el numero de etapas a considerar. 6. Cuando se considera etapas de construcción la confiabilidad de cada etapa debe ser calculada para lograr la confiabilidad total. el valor típico para pavimentos flexibles es de 4. Servicialidad: Para calcular el cambio en servicialidad se debe establecer los índices de servicialidad inicial y final. Método AASHTO.1. Manual de diseño de Pavimentos ASSHTO 1993. 5. El índice de diseño es función del tipo de pavimento y de la calidad de su construcción.2.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. . 11 11. para así poder obtener un PSI que será usado en las ecuaciones de diseño. El índice de servicialidad final será el índice mas bajo a ser tolerado antes de que la rehabilitación sea necesaria. Para el diseño de pavimentos Flexibles se hace uso de la siguiente ecuación para determinar el numero estructural (SN) Ecuación.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. función de la Confiabilidad del diseño (R) o grado confianza en que las cargas de diseño no serán superadas por las cargas reales aplicadas sobre el pavimento. ΔPSI: Pérdida de Serviciabilidad (Condición de Servicio) prevista en el diseño. So: Desviación estándar del sistema. . obtenido a través de ecuaciones de correlación con la capacidad portante (CBR) de los materiales (suelos y granulares). y medida como la diferencia entre la “planitud” (calidad de acabado) del pavimento al concluirse su construcción (Serviceabilidad Inicial (po) y su planitud al final del periodo de diseño (Servicapacidad Final (pt). función de posibles variaciones en las estimaciones de tránsito (cargas y volúmenes) y comportamiento del pavimento a lo largo de su vida de servicio.2 Ecuación fundamental AASHTO para el diseño de pavimentos Flexibles Donde: Variables Independientes Wt18 : Número de aplicaciones de cargas equivalentes de 80 kN acumuladas en el periodo de diseño (n) ZR : Valor del desviador en una curva de distribución normal. MR: Módulo Resiliente de la subrasante y de las capas de bases y sub-bases granulares. Manual de diseño de Pavimentos ASSHTO 1993. Método AASHTO.12 12. y 5) la pérdida de servicio de diseño.1. 2) la fiabilidad. R (sección 2 1 3). o capacidad de la estructura para soportar las cargas bajo las condiciones (variables independientes) de diseño. Variable dependiente: SN: Número Estructural. incluyendo 1) El W18 estimado futuro de tráfico (sección 2 1 2) para el período de ejecución.pt (sección 2 2 1)13 13. PSI = po . ASSHTO GUIDE FOR DESIGN OF PAVEMENT STRUCTURES. Método AASHTO. MR (sección 2 3 1). presenta el nomograma recomendado para determinar el número estructural de diseño (SN) que se requieren para condiciones específicas. S0 (sección 2 1 3) 4) el módulo resiliente eficaz del material firme. Figura 4. que asume toda la entrada es en valor medio. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. 3) la desviación estándar global. Flexible Pavement Design . dicha ecuación se resuelve mediante el siguiente Nomograma.1. Fig. Ecuación de Diseño Pavimento Flexible: que corresponde al Método de Diseño AASHTO 93. ASSHTO-93. 7 . Nomograma para resolver la Ecuación de pavimento Flexible . Método AASHTO.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. . La desviación estándar del sistema (So). estimado según se indicó en el Aparte B. Experimento Vial de la AASHO y las Guías de Diseño AASHTO.2 AASHTO-93. El valor del Módulo Resiliente Efectivo (Ponderado) del material de subrasante (MR). Método AASHTO. Cargas equivalentes en el período de diseño (Wt18).1.1. estimadas según indica el Aparte B.3. 6.3.1. Corredor G. determinado de acuerdo a lo indicado en el Aparte A.1. La pérdida de servicapacidad en el período de diseño (PSI). 14 14. la cual debe ser determinada de acuerdo a lo señalado en el Aparte B. ya que el factor de ajuste se considera en forma global dentro de este concepto de confiabilidad 3.1. determinada según se establece en el Aparte B. Variables de diseño Los factores de diseño que participan en la ecuación (variables independientes) son los siguientes: 1. AASHTO-93 5. C1.2 AASHTO-93 2. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. .3 AASHTO-93 4. La confiabilidad en el diseño (R). es decir no deben ser ajustadas por el Proyectista hacia valores más conservadores. El valor del Módulo Resiliente de los materiales granulares empleados como base y/o sub-base. AASHTO-93 la cual condiciona que cada una de las otras variables de diseño se correspondan con su valor promedio. y con estos se procede a determinar SN (Numero estructural) de la figura 4 (Nomograma). e. luego se localiza el valor de W18 y se traza una línea partiendo de S0. PSI. Método AASHTO.15 15. c. R. luego se ubica S0 y se traza una línea entre los dos puntos. Corredor G. la cual finalmente interseca SN en un punto de la grafica de donde observamos el valor de SN. a. b. Obtención de los datos W18 = N (Variable de Transito) . Experimento Vial de la AASHO y las Guías de Diseño AASHTO. . M R. a continuación se localiza PSI y se traza una línea partiendo de MR.1. S0. d.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. luego se localiza MR y se traza una línea partiendo de W18. como se muestra en la imagen se localiza el valor de R. f. 16.1 AASHTO-93 han sido introducidas en la ecuación AASHTO '93.Determinación del Número Estructural (SN/i) Una vez que las variables de diseño mencionadas en el Aparte C. C3. . se resuelve la ecuación para obtener el valor de SN. hasta lograr que con un determinado valor de SN se logre obtener un valor para Wt18 igual al que se conoce como variable de diseño.1. lo que es lo mismo que decir que solo se resuelve para materiales a los cuales se les pueda realizar un ensayo del tipo CBR. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. excepto Wt18. Para esto se sustituyen todas las variables de diseño. en vez de despejar el valor de SN. El proceso se simplifica mediante un proceso iterativo. Método AASHTO.16 Es muy importante señalar que esta ecuación RESUELVE LA POTENCIA ESTRUCTURAL SOBRE LA CAPA CUYO MÓDULO RESILIENTE HA SIDO SUSITITUIDO EN LA ECUACIÓN (SN/i). Y NO PUEDE RESOLVERSE PARA MATERIALES CON MÓDULOS MAYORES A 45. y se van dando valores al término SN. Corredor G. Experimento Vial de la AASHO y las Guías de Diseño AASHTO.000 psi. 1. Método AASHTO. AASHTO-93 1. Corredor G. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. Experimento Vial de la AASHO y las Guías de Diseño AASHTO. a saber: Ecuación. C4.3 Espesores de capa. . Determinación de los espesores de cada capa Mediante la aplicación de la ecuación indicada anteriormente para SN/i. o de la Figura 12. entre el coeficiente estructural de esta mezcla (arod). 17 a. Método AASHTO.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. Criterio de Análisis multicapa La estructura de un pavimento flexible es un sistema multicapa. Corredor G. será igual a: (SN©/base) = arod * e©rod ≥ (SNcalculado/base) 17. El espesor mínimo de la mezcla asfáltica de rodamiento resulta al dividir el SNcalculado/base.1. en consecuencia. . resultando. se obtiene el valor de SNcalculado/base -tomando como dato de entrada para la calidad del material el Módulo Elástico de la base-. lo cual es. a.1 Mediante la aplicación de la ecuación de diseño. función de las imposiciones del tráfico. a su vez. que: e©rod ≥ (SN/base) / arod y por lo tanto se tendrá que el valor real (de diseño final o construcción) del Número Estructural sobre la base no tratada (SN©/base). Este valor se ha denominado "e©rod". y debe ser diseñada en forma que cualquier capa de agregado no-tratado reciba esfuerzos verticales que no resulten en deformaciones permanentes. o sea: erod (mínimo) = (SNcalculado/base) / a rod Debe entonces seleccionarse un valor de espesor de rodamiento que sea igual o mayor al así calculado y que sea posible de construir. Experimento Vial de la AASHO y las Guías de Diseño AASHTO. y se debe cumplir que: e©base ≥ [(SNcalculado/subbase) . a. Método AASHTO. resultando un número que será igual al espesor mínimo de capa de base.2 El valor mínimo requerido para espesor de la capa base se determina de una manera similar. Experimento Vial de la AASHO y las Guías de Diseño AASHTO.(SN©/base)] / abase * mbase 18. A este valor se le ha identificado como (e©base). Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. Corredor G. también en función de los espesores mínimos de construcción. . es decir: 18 ebase(mínimo) = [(SNcalculado/subbase) .1. y esta cantidad se divide entre el coeficiente estructural de la base notratada y el coeficiente de ajuste por drenaje (mi). a saber: El valor de (SN©/base) se resta del valor del Número Estructural requerido para proteger la sub-base -el cual ha sido calculado por la misma ecuación de diseño pero con la variable del Módulo Elástico de la sub-base como valor de entrada en la ecuación-.(SN©/base)] / abase * mbase El valor seleccionado definitivamente para el espesor de la base debe ser igual o mayor a este mínimo-calculado. será igual a: SN©/subbase = arod * e©rod + e©base * abase * mBase ≥ SNcalculado/subbase a. se ha calculado el valor de número estructural sobre la subrasante (empleando para ello el valor de Módulo Resiliente Ponderado de la subrasante). y el resultado se divide entre el coeficiente estructural de la subbase y el coeficiente de ajuste por drenaje (mi). en consecuencia. resultando un número que será igual al espesor mínimo de capa de sub-base.4 El espesor de la sub-base se determina de una manera similar a las anteriores: a partir de la ecuación de diseño (o del nomograma de la Figura 12).[(SN©/base) + (SN©base)] / asubbase * msubbase 19. a. . De este valor se resta el de SN©/subbase.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. es decir : 19 esub-base(mínimo) = (SNcalculado/sr) .3 Se tiene. Experimento Vial de la AASHO y las Guías de Diseño AASHTO. Método AASHTO. siendo este valor SNcalculado/sr.1. Corredor G. que el Número Estructural Real (o de construcción) proporcionado por los espesores ya seleccionados de rodamiento y base. Método AASHTO. A este valor se le ha identificado como (e©sub-base). .Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles.1. 8.[(SN©/base) + (SN©base)] / asub-base * msub-base 20. Experimento Vial de la AASHO y las Guías de Diseño AASHTO. y se debe cumplir que 20 e©sub-base ≥ (SNcalculado/sr) . Procedimiento en Método AASHTO-1993 para la determinación de los espesores de las capas de un pavimento flexible El valor seleccionado definitivamente para el espesor de la subbase debe ser igual o mayor a este mínimocalculado. Corredor G. Fig. también en función de los espesores mínimos de construcción. 1. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. Método AASHTO.Guateque Longitud : 45Km Sector: Sisga Guateque Automóviles 57% Buses 12% Camiones 31% TPDS: 1513 Desviación estándar(): 262 INVIAS. Volúmenes de Transito 2010-2011 . Diseño pavimento Flexible Fig. 9 INVIAS. Volúmenes de Transito 2010-2011 Datos Vía: Sisga . Volúmenes de Transito 2010-2011 . Método AASHTO.1. Volúmenes de Transito 20102011 Fig. 11 INVIAS.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. 10 INVIAS. Tipos de vehículos Fig. Cálculos Factor Camión (Fc) ∑ Ejes *1000 / ∑ vehículos pesados ∑ Ejes *1000 / ∑ vehículos pesados Fe Fe 9.2P C . Datos de la vía tomados de INVIAS.16 4.229.39 1.2G C-3 C-5 >C .530 Buses C .2P C .182 16 - - 223 384 71 678 203.554 NUMERO TOTAL DE BUSES Y CAMIONES 1135 1545 356 192 99 3327 Ejes Tándem Carga por eje (Ton) ∑ Ejes Ejes Tridem Carga por eje (Ton) FACTOR CAMIÓN ∑ /1000= ∑ Ejes Tabla 2.5 8 1100 650 85 35 46 1916 575. Calculo Factor Camión Calcular Variable de Transito DATOS % de buses y camiones pequeños 69% % de Camiones Vía de Tasa de crecimiento anual Período de diseño 31% 2 carriles 1 c/d.2G C-3 C-5 >C .62 0.78 Fe * ∑ ejes vehículos pesados * 1000 57.878.0% 10 años a partir del 2011 10 TPD 2011 1513 Tabla 1.33 Fe * ∑ ejes vehículos pesados * 1000 1.458 Buses C .20 311. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles.251.79 1.447 20 - - - - 32 32 9.33 5.88 .2P C .99 5.82 Fe * ∑ ejes vehículos pesados * 1000 8.2G C-3 C-5 >C .5 19 - - - - 67 67 20.14 0.1.28 5.64 3.5 15 - - 133 - 28 161 48. 8.159 9 1170 2440 271 157 53 4091 1.89 2. Volúmenes de Transito 2010-2011 Ejes Simples Carga por eje (Ton) ∑ Ejes ∑ Ejes *1000 / ∑ vehículos pesados Fe Buses C .243. Método AASHTO. 50 x N = 16.717 TPD 1513 X 1. resolvemos la siguiente ecuación de la variable de transito (N) VARIABLE TRANSITO N= A X 100 B X X 100 ( 1 + r ) ^n .1.06 x 365 X 365 x 5. periodo de diseño.88 5. Método AASHTO.1 X Días de un año X Fc Ln ( 1 + r) N= 66 100 X 50 100 X N= 0.513 x 15.1589 0. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles.66 x 0. Calculo Variable de Transito Con los valores de Factor camión.131.0770 X 1. TPD. Factor Carril B. %Vehículos pesados A. crecimiento anual.88 . 1 determinamos que Numero Estructural.1.43 Sw (del estudio 0. Valores Desviación y Varianza. AASHTO-93 . Método AASHTO. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. Nivel de confianza (%) 95% Zr -1. 1. Nivel de Confiabilidad. AASHTO-93 Tabla 1. Determinación SN.21 de tránsito) So 0.645   Desviación estándar total. Confiabilidad Se realizan los cálculos en base al nivel de confianza elegido de la tabla 1.48 Tabla 1. confianza -0.79 y Zr de x So desviación Tabla 1. So SN 0.1.2. 00 2. Índice de servicialidad del pavimento Tabla 2.20 2. PSI inicial PSI final Delta de PSI Función Gt 4. Niveles de servicio Basados en la tabla 2. AASHTO-93 .1.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles.20 -0. 2.1. Método AASHTO. y asumiendo como vía secundaria determinamos el Índice de servicialidad los cuales usamos para obtener los valores de las variables que se consignan en la tabla 2.089 Tabla 2.1. Valores índice de servicialidad según tipo de vía. Calidad del drenaje. Drenaje y %de tiempo humedad presente Tabla 3. Método AASHTO. Numero de repeticiones de ejes estándar. Efecto del agua en las capas granulares de la estructura Se elige la calidad de drenaje y el porcentaje del tipo de exposición cuando el terreno tiende a estar saturado.2. Calidad del drenaje Aceptabl e Porcentaje del tiempo de exposición a humedades 10% cercanas a la saturación Tabla 3.717 log (W18) 7.1. AASHTO-93 . Transito Número de repeticiones de ejes del estándar AASHTO de 18 kips para pavimento flexible.208 Tomamos la variable de transito (N) ya calculada y efectuamos su logaritmo base 10 y reemplazamos este valor en la ecuación.131. W18 16.1. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. 3. Tabla 3. 4. 3.2. AASHTO-93 En la Tabla 5. AASHTO-93 Tabla 5. Características no lineales de los materiales granulares Bases granulares Subbase granulares Tabla 5.5 Humeda Húmeda Tabla 5.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. AASHTO-93 Tabla 5.4 Factores K en condición de humedad . Método AASHTO.1. Modulo resiliente .4 se consignan los valores k obtenidos de acuerdo a la condición de humedad de los materiales de cada una de las capas granulares     Base granular Subbase granular K1 k2 Condición 3.750 0.000 2.1. AASHTO-93 Tabla 5. 5. Factor k1 y k2 para Bases granulares bajo condiciones de humedad.6 0. Factor k1 y k2 para Subbases granulares bajo condiciones de humedad. Estado de esfuerzos. A.A.281 N.000       1 1. Cap a Tipo Mr Coeficie Coefici Espesor Número Espesor θ en las movilizad Módulo nte ente Número redondead estructu calculad capas o en las resilient estructu de estructu oo ral o (D) granular capas e (psi) ral de drenaj ral (SN) mínimo .50 asfáltico Base tratada 2 140.149 5.00 granular Tabla 6.000 0.000 0. N.594     Resumen del diseño de pavimento Fig.342 5. Estructura del pavimento Asumimos los módulos resiliente para cada capa y calculamos el espesor en pulgadas de cada capa de la estructura. 6.(plg. 0.1. 6.000 0.51 18.) es (psi) granulare capa (a) e (m) D* .37 4.971     3.913 4.95 5. Método AASHTO.000 6.00 5.182 1.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles.22 6.379 2. Capas Estructura de Pavimento .163 17.dispuest (plg.438   1.) o (SN*) s (psi) Concreto 430.00 con emulsión Subbase 3 8.Subrasante Calculo de numero estructural y espesor  de las capas de pavimento 4 7.060 0. se asumió un coeficiente de confianza R del 95% con una desviación estándar So de 0. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles.. pero sus resultados no tienen la precisión que se alcanza al iterar la ecuación mediante un programa de computo. es por esto que en el diseño final podemos encontrar que las capas de la estructura de pavimento tienen módulos resiliente muy diferentes y cambiantes según las condiciones de humedad. . transito etc. Que causarían el mismo daño que por 3327 vehículos durante 10 años. En condiciones aceptables de drenaje con subrasante húmeda. ya que nos brindaba un espesor de capa de 6 pulgadas. Se asumió el módulo resiliente de la subrasante de 8. esto se debe al mejoramiento capacidad portante de las capas de material granular. siendo esta una disminución del material granular traduciendo esto a una reducción del factor económico. Método AASHTO. Como se trata de una vía secundaria.48. nivel de servicio. el espesor de las capas disminuye al aumentarse el modulo de resiliencia. El Método AASHTO para el diseño de pavimentos se acerca mas a la realidad implementando factores de confiabilidad. que son en nuestro país muy cambiantes por su topografía y clima.1. El valor de N es de 16 millones de ejes de 8. y que su espesor depende de este tipo de variable. El uso del nomograma es en las ecuaciones de diseño nos brinda soluciones en poco tiempo.2 toneladas.000 psi. . impidiendo que el trafico se movilice rápidamente. Método AASHTO. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. los esfuerzos a los que son sometidas la capas superiores se transmiten a las capas inferiores en áreas puntuales debido a que su función es presentar una superficie continua caso diferente a los pavimentos rígidos en los que se encuentran juntas de dilatación entre las losas. en vías rurales y urbanas los pavimentos rígidos son mas usuales debido a las bajas velocidades y la duración de la aplicación de las cargas del trafico. En vías principales y secundarias los pavimentos flexibles brindan una mejor capa de rodadura para altas velocidades por ser superficies continuas. Cuando la subrasante no alcanza la capacidad portante necesaria para el diseño es indispensable modificarla con una capa de material granular. En los pavimentos flexibles. Los pavimentos rígidos tienen un tiempo de funcionamiento mayor que los pavimentos flexibles. lo que trasmite las cargas puntuales sobre la losa en cagas distribuidas sobre toda el área en la que se soporta la losa. Se considera que el número estructural es la variable mas importante en el diseño de pavimentos debido a que de esta se pueden obtener los espesores de las capas las cuales transmiten los esfuerzos producidos por las cargas. como sucede en los pavimentos flexibles en los que aparecen fallas longitudinales fractura y hundimiento de las capas que terminan en baches. esto por su capa de concreto que distribuye las cargas sobre una mayor área de la base evitando deterioro de las capas inferiores.1. Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.MÉTODOS DE DISEÑO DE PAVIMENTOS: 2. . Método Shell. ( De base y subbase ). ( Todas las capas que se encuentran ligados con asfalto). Este método considera la estructura del pavimento en tres capas: Capa Asfáltica. ( Es infinita en el sentido vertical ) Siendo un sistema multicapa linealmente elástico. homogéneo y de extensión infinita en sentido horizontal. El método Shell está diseñado para ejes de 8. Capas Granulares. Subrasante. Método Shell.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.2 toneladas. los materiales se caracterizan por su módulo de elasticidad de Young (E) y su relación de Poisson (µ). . 2. El pavimento puede fallar por dos causas: 1. . 3. supere ciertos límite admisible. al reflexionar ellas bajo la acción de las cargas.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.Que la deformación horizontal por tracción (ET) en la fibra inferior de las capas asfálticas. Método Shell.Que la deformación vertical (Ev) por compresión de la subrasante supere el límite admitido por ella.Deformación permanente de las mezclas asfálticas. N = Número de repeticiones de carga. esta relación se expresa con la siguiente ecuación: ET = Deformación por tracción en las capas asfálticas.b = Coeficientes determinados por experiencias de campo y laboratorio. permanezcan dentro de límites admisibles durante el período de diseño del pavimento. . Durante estudios realizados se hallaron que (ET) es inversamente proporcional al tránsito (N). horizontal por tracción (ET) y vertical por compresión (Ev) . Método Shell. a. ¿En qué consiste este método? Consiste en elegir la combinación de espesores y características de los materiales (E y µ) de las diversas capas del pavimento.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. de modo que las deformaciones. d. Los cálculos de esfuerzos y deformaciones se realizan con el programa BISAR. Método Shell.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. La determinación de espesores se realiza a través de un módulo del programa Windows SPDM 3. c. ET es inversamente proporcional al tránsito (N). N= Número de repeticiones de carga. y se representa así: EV = Deformación vertical por compresión.0 . = Coeficientes determinados de campo y laboratorio. 2 toneladas. Las propiedades de la subrasante. El tránsito: Este dato se efectúa a través del numero acumulado de ejes equivalentes de 8. que se espera circulen sobre el pavimento durante el período de diseño. La temperatura.. subbase y base. su ecuación es: .Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Características de la mezcla asfáltica. Método Shell. Parámetros que se deben tener en cuenta para el diseño El tránsito. por eje sencillo. Método Shell. las variaciones diarias y estacionales no influyen en los módulos de elasticidad de las capas granulares. . pero si influyen en las propiedades de las capas asfálticas a causa de la susceptibilidad térmica del asfalto que las compone. es diferente en su comportamiento en clima frío y en clima caliente. Una mezcla asfáltica de igual composición. Este procedimiento sirve para estimar la temperatura media anual ponderada del aire (w-MAAT) en la región del proyecto.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Parámetros que se deben tener en cuenta para el diseño : La temperatura Se tiene en cuenta la temperatura de la zona donde se construirá el pavimento. la cual se define a partir de la temperaturas medias mensuales del aire (MMAT). 09 se entra en la ordenada.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método Shell.MAAT = 21°C CURVA DE PONDERACION DE TEMPERATURA . W. con el fin de obtener la temperatura. Con el promedio de los factores de ponderación 1.  Las propiedades de la subrasante. Con los ensayos de resistencia (CBR y prueba de placa) se puede determinar en forma indirecta el módulo dinámico. aplicando la siguiente ecuación: . se puede hallar en ensayos de laboratorio de tipo triaxial. con aplicación dinámica de carga sobre muestras con condiciones apropiadas de humedad y densidad. subbase y base: Se exige conocer el modulo dinámico de elasticidad de la subrasante que es el mismo módulo de resiliencia (MR). Método Shell.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. cantidades moderadas de vacío con aire y de asfalto.  Resistencia de la mezcla a la fatiga.  Características de la mezcla asfáltica: La Shell considera dos propiedades fundamentales:  Su módulo de elasticidad dinámico a cortos tiempos de aplicación de carga (Stiffness). existen dos tipos de mezclas Las F1.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. existen dos tipos de mezclas: Las S1. Las F2. mezclas de baja rigidez. abiertas que tienen un alto contenido de vacíos con aire y un bajo contenido de asfalto. . Las S2. de baja resistencia y con altos volúmenes de vacios con aire. mezclas corrientes de cemento asfáltico de lata rigidez y con contenidos normales o promedios de agregados de asfalto y de vacíos con aire. Método Shell. tienen alta resistencia. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método Shell. así: Para determinar la tipo de mezcla asfáltica o código la Shell realizó una serie de gráficas en función de ensayos de laboratorio. . De acuerdo a lo anterior se reconoce 8 tipos de mezclas asfálticas y se grafican los diseños para cada una de ellas. para climas cálidos Los de penetración 100 (1/10 mm). El método Shell. considera dos tipos de cemento asfáltico para las mezclas asfálticas:   Los de penetración 50 (1/100 mm). para climas fríos. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. El procedimiento consta de los siguientes pasos: 1. . se halla el índice de penetración (IP). Método Shell.. consiste en realizar ensayos que determinen la susceptibilidad térmica a diferentes temperaturas y con la ayuda de la gráfica de Heukelom. Determinación del índice de penetración y la temperatura T800 del asfalto. el T800 es la temperatura de penetración de 800 décimas de milímetro. Método Shell. es necesario contar con: * el Índice de Penetración. 2. recomendable emplear (0..Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. * ΔT = T800 – T mezcla. velocidad del vehículo de 50-60 km/hora. * Tiempo de aplicación de carga. Determinación del Stiffness del asfalto a la temperatura de trabajo en obra. . Se emplea la gráfica de Van Deer Poel.02sg). Se emplea la gráfica de Heukelom. a partir de este punto se sube hasta interceptar con la curva correspondiente al porcentaje de los agregados = 81 %. se prolonga horizontalmente hasta interceptar con las curvas del porcentaje del asfalto= 10 %. Determinación del Stiffness de la mezcla asfáltica. ejemplo de dosificación: Agregados 81%. es necesario conocer la composición volumétrica de la mezcla asfáltica y el Stiffness del asfalto.2x 10 9 N/m 2. 3. . desde este punto trazamos una recta horizontal hasta interceptar la escala vertical del Stiffness de la mezcla con un valor de 2. Aire 9% Con el valor del Stiffness del asfalto = 2 x 10 7 N/m 2 en la gráfica. Método Shell.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Asfalto 10%.. por lo tanto el tipo de mezcla es S 1. . .2 x 10 9 N/m 2.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.. Identificación del código de rigidez dela mezcla (tipo S1 o S2). 4. Método Shell. Determinamos el punto de fluencia con el Stiffness del asfalto 2 x 10 Determinamos 7 el punto de fluencia con el Stiffness del asfalto 2 x 10 N/m 2. es el tipo de mezcla aceptable para el proyecto. y con el de la mezcla 2. se ubica el punto de confluencia del Stiffness del asfalto y del mezcla en una grafica. si el punto se halla mas cerca del a curva S2. determinándose que este punto está más cerca de la curva S 1. Para determinar la deformación horizontal por tracción se necesita conocer:  El Módulo de rigidez de la mezcla. 5. 6. Método Shell. Volumen de asfalto de la mezcla y el Número de ejes equivalentes de 18 kips (80KN). En la siguiente gráfica se busca el punto de confluencia entre el Stiffness de la mezcla (7 x 10^8 N/m2) y la deformación por tracción ET (4x10^4). está más cerca de los ejes equivalentes . .Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Se adopta el F1. Determinación de la deformación máxima admisible específica de tracción en la fibra inferior de las capas asfálticas. Identificación del código de fatiga de la mezcla. Como este método sólo permite la elección de dos penetraciones 50 y 100. .Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Por lo tanto el código total de la mezcla es: S 1 – F 1 – 50 Una vez determinado el código total de la mezcla se procede a determinar los espesores de las capas del pavimento. Método Shell. por lo que resta determinar la penetración para completar el código total de la mezcla. Identificación del código total de la mezcla. . 7. en este caso se escoge el de 50 (1/10 mm) a una temperatura de 25 °C. Hasta este punto se ha determinado que la mezcla es del tipo S1 – F1. para los siguientes parámetros de diseño: Temperatura w – MAAT = 20°C CBR de la subrasante = 9 % N = 2.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Diseñar un pavimento flexible por el método Shell. Código de la mezcla = S1 – F1 – 50 Solución 1.Determinamos el módulo resiliente de la subrasante con la siguiente fórmula: Mr (N/m2) = 107 x CBR Mr (N/m2) = 9x 107 . Método Shell.58 x 106 ejes equivalentes de 80 kN. Método Shell.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. mezcla. módulo resiliente y código de la mezcla. en la siguiente gráfica. Determinar la gráfica a utilizar que cumpla con los requisitos de temperatura. 2. . En este punto se obtienen los siguientes espesores: .Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. se determina el espesor de una capa asfáltica y una granular que tiene un CBR = 20%. Alternativa 2: En el punto 2. Método Shell. En este punto se obtienen dos espesores: Alternativa 3: En el punto 3. y otra que tiene un CBR = 40% . se determina el espesor de una capa asfáltica y una granular que tiene un CBR = 20%. Método Shell. Los espesores obtenidos son: . este espesor se debe dividir en dos materiales para CBR de 20 y 40%. determinándose el espesor de 150 mm para un CBR = 20 %. se traza una horizontal desde el punto 3 que cruce por las líneas entrecortadas para dividir los materiales en CBR = 20 % y CBR = 40 %.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Para dividir estos dos materiales. Alternativa 3: Capa de material granular h2 = 250 mm. El espesor para el material de CBR = 40% será la diferencia 250 – 160 = 90 mm. se determina el espesor de una capa asfáltica. CBR = 40 % y CBR = 80% determinándose el espesor de 150 mm para un CBR = 20 %. se traza una horizontal desde el punto 4 que cruce por las líneas entrecortadas para dividir los materiales en CBR = 20 %. Se parte desde este punto sobre la curva de tránsito y se obtiene los siguientes espesores: Capa asfáltica h1 = 50 mm Capa de material granular h2 = 425 mm. 40 y 80%.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. y una granular con CBR de 20%. . Para dividir estos tres materiales. 40% y 80%. El espesor para el material de CBR = 40% será la diferencia 225 – 150 = 75 mm y el espesor de la capa con CBR = 80% será la diferencia entre 425 ‐ 225 = 200 mm. Alternativa 4: En el punto 4. este espesor se debe dividir en dos materiales para CBR de 20. Método Shell. Método Shell. Alternativa 4: Los espesores obtenidos son: .Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. este espesor se debe dividir en dos materiales para CBR de 20. Capa asfáltica h1 = 50 mm Capa de material granular h2 = 425 mm. 40 y 80%. Método Shell. .Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método Shell. en las que se tienen diferencias de Stiffness muy grandes.2 toneladas. se calculan los espesores requeridos en las graficas correspondientes a los códigos respectivos. una base asfáltica y una base negra. la temperatura o clima y la cantidad de pasadas de ejes de 8. el modulo de la subrasante. . Los diseños de pavimentos están en función del tipo de mezcla asfáltica. con estas se obtienen las relaciones de sustitución. Cuando las capas asfálticas están constituidas por una capa de rodadura. MÉTODOS DE DISEÑO DE PAVIMENTOS: 3. . Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método Instituto de Asfalto. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. presenta algunos cambios significativos respecto a los métodos anteriores para el diseño de la sección estructural de los pavimentos flexibles. . El método se basa principalmente en la aplicación de la teoría elástica en multicapas que utiliza resultado de investigación reciente por parte de ese organismo. Método del Instituto de Asfalto El método más eficiente del instituto de asfalto de los estados unidos. se requieren más conocimientos sobre las propiedades de los materiales para las necesidades actuales de los sistemas carreteros por lo que el método vigente probablemente requiera revisión e implementación futura.3. Sin embargo se reconoce que por los avances en la tecnología de los pavimentos asfalticos. editado en 1991 y publicado en 1993. sub . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método del Instituto de Asfalto El sistema se basa en un tráfico probable durante un periodo de Diseño.base y capa de rodamiento que empleen. se denomina “valor de tránsito para el diseño“ y es determinado en función del “transito diario inicial”. estimado para el año 1 de servicio. de 20 años referido a su carga por eje sencillo “de 18000 libras ( 8280 Kg aprox. que es el promedio de más direcciones. Dicho transito pasado en 20 años y referido a una carga por 18000libras. que es la “carga por eje “y considera además el valor portante del terreno de fundación. la calidad de los materiales de base. y los procesos de construcción a seguirse.3. . ). así como capas de rodadura asfáltica con base y Subbase granulares. .3. Método del Instituto de Asfalto Este método está basado en el establecimiento de un límite de deflexión a la estructura del pavimento. Por otro lado. decapa de rodadura y bases con emulsiones asfálticas. el cual es función del número e intensidad de aplicaciones de carga. e incluye varias combinaciones de capa de rodadura y bases de concreto asfáltico. El primer paso para la aplicación del método del Instituto Norteamericano del Asfalto consiste en determinar el número de tránsito para el periodo de diseño. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. el método permite el empleo de concreto asfáltico o emulsiones asfálticas en la totalidad o en parte de la estructura del pavimento. 3. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método del Instituto de Asfalto Carril del diseño. Para calles y carreteras de 2 carriles, el carril de diseño puede ser cualquiera de los carriles de la vía, mientras que para calles y carreteras de carriles múltiples, generalmente es el carril externo. Entonces para el cálculo del porcentaje de camiones en el flujo vehicular sobre el carril de diseño, el actual método recomienda los siguientes valores: 3. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método del Instituto de Asfalto A continuación se visualiza la tabla, para la conversión de cualquier carga y/o combinación de ejes y de neumáticos en un número total de pasadas del eje estándar. 3. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método del Instituto de Asfalto se presenta la relación entre la taza de crecimiento anual. Afectando el índice medio diario anual por la taza de crecimiento se estima el crecimiento del volumen vehicular proyectado para los años que se diseño el pavimento. los cuales pueden alcanzar valores de hasta 10%. Método del Instituto de Asfalto La tasa de crecimiento para diferentes tipos de vehículos puede ser estimada variando el crecimiento normal entre 3 y 5% por año.3. . carreteras nuevas o nuevos desarrollos pueden generar incrementos de mayor magnitud. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. No obstante. que la presión del neumático no siempre es igual a la presión de contacto. Tener en cuenta pues. en función de su presión de inflado y de los espesores de la carpeta asfáltica. el método incorpora factores de ajuste de los ejes equivalentes de diseño. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. para diferentes presiones de contacto de las llantas sobre el pavimento. Método del Instituto de Asfalto Es sabido que la carga puede causar mas daño si la presión del neumático es alta (por la menor área de contacto). donde contempla desde cuatro hasta diez pulgadas de espesor .3. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. la cual recoja los diferentes datos del volumen vehicular a fin de agruparlos por categorías según las normas propuestas para cada país.3. . Ya teniendo esa información se afecta cada grupo vehicular por un factor de equivalencia de carga. es necesario contar con una estación de control. El número de repeticiones para producir igual daño se basa en factores de equivalencia entre la carga real (volumen vehicular) y la carga estándar (eje simple 18. Método del Instituto de Asfalto Para obtener el índice medio diario o tráfico diario promedio.000lb). Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. considera como parámetro fundamental. el método actual del Instituto del Asfalto.3. Método del Instituto de Asfalto Para el diseño de los espesores de una sección estructural del pavimento flexible.Señalan que los resultados son bastante aproximados. para un diseño preciso. se recomienda llevar a cabo la prueba del Módulo de Resiliencia para la subrasante. reconocen que no todos los organismos tienen el equipo adecuado para llevar a cabo tal prueba. dentro de la evaluación de los materiales. por lo que han establecido factores de correlación entre Mr y la prueba estándar de Valor Relativo de Soporte CBR . . Sin embargo. sin embargo. la obtención del Módulo de Resilencia (Mr) de la subrasante. Método del Instituto de Asfalto Para el diseño de los espesores de una sección estructural del pavimento flexible. la obtención del Módulo de Resiliencia (Mr) de la subrasante. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Sin embargo. para un diseño preciso. . sin embargo.Señalan que los resultados son bastante aproximados. dentro de la evaluación de los materiales.3. considera como parámetro fundamental. se recomienda llevar a cabo la prueba del Módulo de Resiliencia para la subrasante. reconocen que no todos los organismos tienen el equipo adecuado para llevar a cabo tal prueba. el método actual del Instituto del Asfalto. por lo que han establecido factores de correlación entre Mr y la prueba estándar de Valor Relativo de Soporte CBR . se espera que el pavimento requiera alguna rehabilitación mayor. Método del Instituto de Asfalto Un pavimento debe ser diseñado para soportar los efectos acumulados del tránsito para cualquier período de tiempo. . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. como puede ser una sobre carpeta de refuerzo para restaurar su condición original. El período seleccionado que dura el pavimento antes que requiera rehabilitación. Al término de éste. se define como “Período de Diseño”.3. Método del Instituto de Asfalto Luego de la primera intervención la vida útil del pavimento. a través de mejoramientos sucesivos de rehabilitación. . hasta que el pavimento sea obsoleto por cambios significativos en pendientes. o “Período de Análisis”. alineamiento geométrico y otros factores.3. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. puede ser estendido indefinidamente. 3. Método del Instituto de Asfalto recomienda los siguientes valores para las diferentes pruebas a realizarse con materiales de bases y subbases . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. 3. se tiene: Tipo I: Mezcla elaborada con agregados procesados de gradación densa. según la clase de agregados utilizados. Tipo II: Mezcla elaborada con agregados semi-procesados. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. . Método del Instituto de Asfalto Las bases estabilizadas con emulsiones asfálticas corresponden a tres tipos de mezcla. Tipo III: Mezcla elaborada con arenas o arenas limosas. sobre bases asfálticas tipo II o III. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. .3. Método del Instituto de Asfalto Para superficies de concreto asfáltico construidas sobre bases estabilizadas con emulsión asfáltica: *Podrá usarse concreto asfáltico o mezclas asfálticas emulsificadas Tipo I con un tratamiento superficial. 3. . se requiere un espesor mínimo de 10cm El método más reciente del Instituto del Asfalto. Método del Instituto de Asfalto Para superficies de concreto asfáltico construido sobre bases granulares sin estabilizar: Para pavimentos con espesor pleno de concreto asfáltico o con base estabilizada con emulsión asfáltica. proporciona para el diseño final de los espesores. 18 cartas de diseño en sistema métrico y 18 en sistema inglés. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. .3. A continuación ver la tabla. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método del Instituto de Asfalto Es importante hacer notar que el método contempla factores de medio ambiente y varios tipos o clases de asfalto según las necesidades particulares del diseño. 23x10 vehículos/año •20%*ESAL= 6 2.46x10 vehículos/año •Periodo de diseño (n)= 20 años •Taza de crecimiento anual (r) = 2 % . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.5% •ESAL= 7 1. Método del Instituto de Asfalto Variables de entrada •CBR – Subrasante = 37.3. 250 psi Paso 2: Con el Mr de la subrasante y el ESAL. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.3. Luego el espesor es 12. se ingresa al ábaco 5.50 Mr = 56.18 (espesor de concreto asfáltico). Método del Instituto de Asfalto Paso 1: Hallar el Mr de la subrasante Mr =1500*CBR Mr =1500*37.5cm o 5pulgadas . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. se ingresa al ábaco 5. Método del Instituto de Asfalto Paso 3: Con el mismo módulo resiliente de la subrasante y el ESAL.3.5 cm o 7 pulgadas Luego: Concreto asfáltico = 5 pulgadas Base estabilizada.19 (Base estabilizada con emulsión Tipo I) Luego el espesor es 16. Tipo I = 7 pulgadas Subbase granular = 6 pulgadas . 46x10 vehículos/año El resto de variables de entrada son las mismas así como los pasos a seguir. Espesor de concreto asfáltico: 17.20 cm o 7pulgadas Espesor de base estabilizada Tipo I:19 cm o 7. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.5 pulgadas .3. Método del Instituto de Asfalto Vía colectora secundaria CBR – Subrasante = 23.5% Mr (Subrasante) = 35250 psi ESAL = 7 1.23x10 vehículos/año 20%*ESAL = 6 2. 3.0 pulgadas Base estabilizada.5 pulgadas Subbase granular = 6.0 pulgadas . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método del Instituto de Asfalto Luego: Concreto asfáltico = 7. Tipo I = 7. 3. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método del Instituto de Asfalto . 3. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método del Instituto de Asfalto . 3. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método del Instituto de Asfalto . 3. Método del Instituto de Asfalto . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método del Instituto de Asfalto . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.3. Método del Instituto de Asfalto . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.3. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.3. Método del Instituto de Asfalto . 5% y en la vía secundaria de 23. Subbase y subrasante para dar un CBR en la vía primaria de 37. el periodo de diseño en años y la tasa de crecimiento son de valores iguales en la vía principal y en la vía secundaria.3. • En el análisis se toma cuatro muestras donde se usa la vía primaria y la vía secundaria en diferente horario analizando la variable. Método del Instituto de Asfalto • En los dos diseños de vías se usa el mismo grosor de base. • La razón anual de tráfico . • Por la cantidad de trafico de las dos vías se evidencia que hay mayor esfuerzo en la subrasante . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.5%. mientras que instruir a los estudiantes sobre los procedimientos y técnicas que maximicen la precisión y la repetibilidad de pruebas. formación práctica de laboratorio para ambos técnicos con experiencia y sin experiencia para agregados de pruebas y mezclas asfálticas. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.3. El curso se centra en dar a los estudiantes un conocimiento profundo de cada prueba y los procesos relacionados. Instrucción cubrirá las normas AASHTO y ASTM más actuales utilizados en el proceso de diseño de mezcla. . Método del Instituto de Asfalto la mezcla básica Técnico de Capacitación (BMT) curso proporciona información detallada. Si el Tipo I es seleccionado.3. Para el Tipo II o III. Método del Instituto de Asfalto Fórmula del Instituto del Asfalto DB = 25. el espesor mínimo de concreto asfáltico o mezcla de emulsión asfáltica Tipo I con un tratamiento de superficie es 75 mm (3 in. sólo un tratamiento de superficie es requerido.2383 N = número admisible de aplicaciones de carga hasta la falla.64*N-0.) para EAL = 10 La diferencia entre el espesor total y 75 mm (3 in.) determina el espesor de la base de emulsión asfáltica . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. para una determinada deflexión Benkelman característica (DB) en milímetros. La vida del pavimento o periodo de análisis puede extenderse indefinidamente. a través de obras de rehabilitación.3. de acuerdo a la importancia de la carretera. hasta que la carretera quede por cambios en su geometría . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método del Instituto de Asfalto Tipo I 240 mm del Ábaco A-8 Tipo II 290 mm del Ábaco A-9 Tipo III 370 mm del Ábaco A-1 Al inicio del proyecto se define un Periodo de Análisis. la confiabilidad de las proyecciones de tráfico y la disponibilidad de recursos. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.5aplicaciones de un eje simple de 80 kN (18000 lb).3. Investigaciones han mostrado que el efecto en el rendimiento del pavimento de una carga del eje de cualquier masa puede representarse por el número de aplicaciones de carga de eje equivalente a 80 kN (18000 lb)(EAL). toma casi cuatro aplicaciones de un eje simple de 58 kN (13000 lb) para igualar una aplicación de un eje simple de 80 kN (18000 lb) . Típicamente ellos van de ligero (menos de 9 kN [2000 lb]) a pesado (más de los límites legales). una aplicación de un eje simple de 89 kN (20000 lb) es igual a 1. esperados a ser aplicados al pavimento durante un período de tiempo dado. Método del Instituto de Asfalto La primera preocupación es el número y pesos de cargas del eje. Recíprocamente. Por ejemplo. medios y altos volúmenes de transito.2 Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. .MÉTODOS DE DISEÑO DE PAVIMENTOS: 4. 4.1 Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método INVIAS : 4. El Instituto Nacional Vías INVIAS. desde caminos rurales. ha preparado documentos. . En primera instancia se tiene un manual para el diseño de pavimentos asfalticos para vías rurales con escasos volúmenes de tránsito pesado y un segundo manual para el diseño de pavimentos en concreto para carreteras “de diversa índole.4. Métodos de diseño de Pavimentos:. Método INVIAS. con los cuales quiere brindar a los Ingenieros bases solidas para realizar el diseño de un pavimento. hasta vías de primer orden”. 2 Tn (80 KN) en el carril de diseño. la variable transito se considera como el numero de repeticiones de ejes de 8. sin embargo este método clasifica el transito en dos niveles así: .4. Periodo de diseño estructural: Teniendo en cuenta que este método va dirigido vías rurales y considerando las limitaciones de tipo operativo que puedan presentar las entidades encargadas de su construcción y mantenimiento. Niveles de transito: Al igual que los demás métodos. Transito: Suma de todos los vehículos que pasan por una vía durante un tiempo determinado. Métodos de diseño de Pavimentos: Método INVIAS . se adopta un periodo de diseño estructural de 10 años. Métodos de diseño de Pavimentos:. . Transito atraído: Es el que utilizará el proyecto por las ventajas del miso. Transito generado: Es el transito nuevo por efecto al desarrollo del área de influencia.4. se puede determinar con una serie histórica o un conteo vehicular. y que actualmente transita por otro corredor. Método INVIAS. Transito Normal: Corresponde al que circulara por la red así no se realice el proyecto. y surgieron del análisis de cargas por eje de aproximadamente 300 mil vehículos . con los cuales se debe determinar la conversión de vehículos a ejes equivalentes de 80KN. Factor Daño FD: Teniendo en cuenta la discriminación de vehículos por tipo. Métodos de diseño de Pavimentos: Método INVIAS. para este método se tiene establecidos los factores de daño.4. efectuados por el INVIAS en las vías a su cargo entre el 2000-2006: . 4. Factor Direccional Fd: Al igual que los demás métodos aquí se diseña usando el carril mas cargado o carril de diseño.Métodos de diseño de Pavimentos: Método INVIAS. sin embrago el transito por adoptar para el diseño según el ancho de calzada es el siguiente: . Métodos de diseño de Pavimentos:. Periodo de diseño estructural: En este manual se considera un periodo de diseño de 20 años para todos los análisis estructurales. el cual bajo premisas teóricas debe coincidir como mínimo con la vida útil del pavimento. .4. Método INVIAS. Método INVIAS. 1. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. para determinar el diseño de la estructura. el tránsito atraído y el generado: 1. clima y suelo de subrasante. Caso 2: En el tramo de vía no existe serie histórica de transito ( vías que no están a cargo del INVIAS) . durante el periodo de diseño: Se presentan dos casos: Caso 1: En el tramo de vía existe estación de conteo con serie histórica de transito ( vías a cargo del INVIAS). Para el diseño de pavimentos se debe tener en cuenta las siguientes variables: Transito.1.4.1 Pronostico del Transito normal. TRANSITO: Se debe determinar el tránsito normal. .S. b.E de 80 KN. Determinación del transito Normal cuando se tiene serie histórica: a.4. Tener identificada la serie histórica del transito para la estación seleccionada. Se convierte la serie histórica del tránsito a E. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Caso 1. Método INVIAS.1. E de la serie histórica. .S. Método INVIAS.1. se tiene: N80 KN diario años i= Numero de E. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. %V k año i = Porcentaje de cada vehículo K en cada año i.4. TPDS año i= TPD semanal en cada año i de la serie histórica (ambas direcciones). descartando de l serie histórica los valores de los años con condiciones anormales. (tanto por uno). Análisis estadístico de la serie histórica: Se realiza un análisis estadístico para establecer modelos de crecimiento factibles .S. Para el calculo de los E. FD k año i= Factor daño del tipo de vehículo k para cada año i c.E de 80 KN en cada año i de la serie histórica (ambas direcciones). d. Estimación del transito proyectado para el periodo de diseño.1. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método INVIAS. Selección del modelo factible de crecimiento del transito en función de los coeficientes estadísticos: r. r 2. σ. e. en el carril de diseño y considerando un nivel de confianza predeterminado: Se estima el transito futuro en cada uno de los años del periodo de diseño: Calculo del error estándar σ del modelo de crecimiento del transito seleccionado : .4. en el año i n`= Numero de años analizados de la serie histórica i= Varia de 1 a n`. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.1. Donde: σ= Error estándar del modelo seleccionado. Yi modelo: Valor calculado con el modelo. error de pronostico (año a año). Método INVIAS. .4. Calculo del error estándar σ en la predicción del y transito. Yi= Valor observado en el año i. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. . con base ene le nivel de confianza deseado. Calculo de los valores de corrección Cj por el transito equivalente proyectado en cada uno de los años del periodo de diseño Nj. Donde: i= años de la serie histórica.4. en el año j del periodo de diseño. Xj= Cada uno de los años del periodo de diseño. J= Años de proyección en el periodo de diseño σ pronostico j= Error estándar de la estimación del tránsito. Método INVIAS. σ= Error estándar del modelos seleccionado. X = Año medio de la serie histórica n`= Numero de años analizados de la serie histórica. Xi: Cada año de la serie histórica.1 . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. en cada uno de los años del periodo de diseño (N`j).1. Donde: N`j: Ejes equivalentes diarios corregidos para el año j del periodo de diseño . Calculo del numero de E.S.E de 80 KN corregidos por confiabilidad. Método INVIAS.4. en ejes equivalentes. por concepto del la componente normal del transito. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método INVIAS. para el año j Cj: Corrección para el año j. Donde: Nj: Ejes equivalentes diarios calculados por el modelo seleccionado.E de 80 KN acumulados durante el periodo de diseño (en ambas direcciones) Calculo del numero de E.4. que permite asegurar el nivel de confianza deseado. Donde: Fd: Factor de distribución direccional .E de 80 KN acumulados en el carril de diseño durante el periodo de diseño. Calculo del numero de E.S.S.1. c. Factor direccional (Fd). Tasa de crecimiento anual (r ). Determinación del transito Normal cuando NO existe serie histórica: a. b. Se calcula el número de E.1.E en el carril de diseño (transito normal). en el año: . Los resultados de dicho conteo se corrigen por estacionalidad. Se define los demás parámetros del diseño como: Periodo de diseño (n). d. La componente de transito normal se estima mediante la ejecución de conteos de tránsito. Caso 2.4. Ancho de la calzada. composición de los vehículos comerciales. Método INVIAS. Factor daño (FD) y confiabilidad del pronostico. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.S. S. Se calcula el número acumulado de E. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. para el periodo de diseño (n): e.1.S. Determinación del transito Normal cuando NO existe serie histórica: d. Método INVIAS. durante el periodo de diseño (n) con el nivel de confianza dado: .E en el carril de diseño (transito normal).4. Se calcula el número de E. Caso 2.E en el carril de diseño (transito normal). 2 Pronostico del Transito atraído: a. 1. estudio de utilización del proyecto por usuarios potenciales. Método INVIAS. Se requiere realizar un detallado análisis de la producción y la necesidad de transporte que se requiere así como el incremento que se presenta debido al mejoramiento en la calidad de vida de los habitantes del área de influencia directa. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. .4. 1. Se requiere de los siguientes métodos para estimar el transito atraído: Estudios de origen – destino.3 Pronostico del Transito generado: a.1. Método INVIAS.4. el INVIAS adopta los siguientes valores: . factores internos como la susceptibilidad de los materiales a la humedad. 2. el drenaje de las capas asfálticas. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. la infiltración de la estructura.1. CLIMA: Esta variable tiene gran efecto en el desempeño de los pavimentos.1 Categoría del clima por temperatura: Criterios de evaluación: Se basa en la temperatura media diaria del aire de los siete (7) días consecutivos mas calientes del año T7 días. definen la manera en la cual el pavimento reaccionara a la aplicación de las condiciones ambientales externas. 2 . Dentro del proceso de estudio de la capacidad de soporte de la subrasante se debe tener en cuenta lo siguiente: . Método INVIAS. 3. SUBRASANTE: En vías de bajo volúmenes de transito se puede presentar dos situaciones generales: El mejoramiento de una vi existente (esta en afirmado) o la construcción completa del corredor desde el principio.1. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.4. 4. Determinación del perfil estratigráfico. Definir la resistencia característica del suelo de la unidad homogénea. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. d. b. a.1. c. Determinación de las propiedades físicas del suelo. Método INVIAS. Selección de unidades homogéneas de suelo. e. Categorías de subrasante: Se utilizan para establecer los tipos de estructura de pavimento mas compatibles con la capacidad de soporte de la subrasante: . 1. Método INVIAS.4. 4. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. DISEÑO DE LA ESTRUCTURA: El método presenta varias alternativas estructurales compuestas por las siguientes capas: . Dichas estructuras también varan teniendo en cuenta dos situaciones: a.1. Alternativas estructurales en donde no existe o no es posible utilizar el afirmado existente: . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método INVIAS.4. 4. b. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.1. ya que cumple con las condiciones para que haga parte de la estructura: . Método INVIAS. Alternativas estructurales que involucran el afirmado existente. Mr. Zr.1. el cual hace los cálculos del espesor de la capas teniendo en cuenta el algoritmo del Método AASHTO-93.4.2. Método INVIAS. Algoritmo de diseño: Este método utiliza un programa de computador denominado PAV-NT1.: Modulo resiliente de la subrasante. Se toma 2. So: Parámetros de confiabilidad en el diseño: Para vías de bajo transito se sugiere adoptar un nivel de confiabilidad en el diseño del 70%. en Psi. SN: Numero estructural. ∆PSI: Perdida de serviciabilidad. y el programa maneja una incertidumbre So= 0.44. . c. que es el siguiente: Donde: N80 KN : Numero acumulado de ejes equivalentes de 80KN en el carril de diseño durante el periodo de diseño. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. . Vía en firmado: ancho de 5m Periodo de diseño: 10 años a partir del 2015. localizado en el departamento de Boyacá. Se tiene un tramo de vía correspondiente al tramo Samacá-El Infierno. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Clima: Frio. Temperaturas entre 12 ºC – 16 ºC.4. Presenta datos históricos de TPD hasta el año 2006 . Método INVIAS.1. se va a utilizar la composición típica de la tabla 2. Determinación del transito en el carril de diseño: teniendo en cuenta los datos de la serie histórica se tiene: Dicho tramo no cuenta con discriminacion del porcentaje de camiones .2 de INVIAS. y con estos datos se va a extrapolar la distribucion de camiones.1. Método INVIAS. .4. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. con la expresión.en ambas direcciones.1. Ahora se va a realizar la conversión de la serie histórica del transito a ESE de 80KN. Método INVIAS. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.4. . Se continua con el análisis estadístico de la serie histórica.4. Método INVIAS. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. mediante una regresión para obtener una ecuación lineal o una ecuación exponencial: Se utilizó el método de mínimos cuadrados.1. Gráficamente el comportamiento de transito se ve de la siguiente manera: . 4.1. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método INVIAS. Inicialmente con los diez datos se realizó la regresión y se obtuvo una ecuación lineal y exponencial: Ecuación lineal Y= 79,22+6,17 X; R= 0,51 4.1. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método INVIAS. Ecuación exponencial Y= 86,90*(1,05^X), R= 0,45 Posteriormente se tomo la ecuación lineal para la continuación del ejercicio, como modelo factible de crecimiento del transito : Ecuación lineal Y= 79,22+6,17X; y con ella se pasó a calcular el error estándar 4.1. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método INVIAS. σ = 33,67 Ahora se calcula el error estándar en la predicción el transito, error de pronostico, para cada año del periodo de diseño: luego Zr= 0. para cada uno de los años de diseño (N`j). Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. en este caso se asume 70%.Asi mismo se hace el calculo del número de ESE de 80 KN diarios. corregidos por confiabilidad. Ahora se procede con el calculo de los valores de corrección (Cj) para el transito equivalente proyectado en cada uno de los años del periodo de diseño (Ni).1. . Método INVIAS.524.4. con el nivel de confianza deseado. 48 * 0.4.1. De esta manera ya se conoce el transito a para para el periodo de diseño. ahora se calcula el número de ESE de 80 KN acumulados durante el periodo de diseño.75. afectando el valor de ∑N`j. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.75 = 794006 ESE de 80 KN= 7.94x105 . en el carril de diseño. Método INVIAS. por los 365 días de un año y el factor direccional de 0. ya que la calzada presente se indico de 5m. N80 KN acumulados carril de diseño = 365 * 2900. 19x105 En el caso del tránsito generado. N80 KN atraído= 794006 ESE de 80 KN * 0. como tampoco se dispone de información.4.15 = 119101 ESE de 80 KN = 1. Método INVIAS. Para el caso del tránsito atraído. Hasta el momento solo se ha determinado el tránsito normal de la vía durante el periodo de diseño. se va a utilizar el Criterio del Instituto de Ingenieros de Estados Unidos que se señala “el tránsito atraído se le asignan porcentajes entre el cinco (5%) y el veinticinco (25%) del transito normal. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.” En este caso se va a tomar un promedio del 15%. siembro se debe tener en cuenta el transito atraído y el generado.1. como no se cuenta con un estudio de origen –destino. se va hacer uso de los factores de la siguiente tabla: . Método INVIAS.03+0. El municipio de Samacá dentro de sus actividades principales tiene la explotación de carbón y a la producción agrícola de productos como papa. .56x105 ESE de 80KN. para el caso de la subrasante. en el carril de diseño. se va asumir con un CBR de 4.025) = 43670 ESE de 80 KN = 4. Continuando con el diseño.1. arveja.36x104 Por lo tanto el transito final de diseño será la suma del tránsito normal . maíz. N esta por encima de T2. el atraído y el generado así: N80 KN total = (794006 + 119101 + 794006) ESE de 80 KN = 956777 ESE de 80 KN = 9. por lo tanto se va a sumir los siguientes factores N80 KN generado= 794006 ESE de 80 KN * (0. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Ahora retomando la variable transito al compararla con el nivel de transito que aplica para el manual de bajos volúmenes. luego es una subrasante regular cuya categoría será S2. cebolla.4. la que mejor se ajusta. Luego no se podría diseñar una estructura bajo estos criterios. Pero si se hiciera solo como ejercicio académico y N se colocara en el rango de T2.1. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.4. teniendo en cuenta que además el afirmado existente va hacer parte de la estructura corresponde a: Convención MDC-2 BG SBG AFR CRS Capa Mezcla densa en caliente Tipo 2 Base Granular Subbase granular Afirmado Capa subrasante Espesor (mm) 75 200 200 existente existente . Método INVIAS. teniendo en cuenta las alternativas estructurales que ofrece el manual. 000 camiones. Para el diseño de pavimentos en concreto se debe tener en cuenta las siguientes variables: Transito. medios y altos volúmenes de transito. Método INVIAS. clima y suelo de subrasante. para el diseño de pavimentos en concreto. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. TRANSITO: Las categorías de tránsito. en diferentes estaciones de peaje en el país. para determinar el diseño de la estructura. 1. se obtuvieron a partir de los espectros de carga obtenidos con la distribución de pesos para los diferentes tipos de eje por cada 1. y son los siguientes: .4. afectados por los respectivos factores de equivalencia establecidos por la AASHTO.2. 4. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. . medios y altos volúmenes de transito. Método INVIAS.2. 2.4. medios y altos volúmenes de transito. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. SUBRASANTE: Para el proceso de diseño se contemplan cinco (5) tipos de suelo. clasificados de acuerdo a su capacidad de soporte CBR y correlacionados con el modulo de reacción de la subrasante :    . 2. Método INVIAS. 4. .2. DISEÑO DE LA ESTRUCTURA: Inicialmente se debe definir la capa de soporte de las placas de concreto. medios y altos volúmenes de transito. conforme a su resistencia a la flexión a los 28 días medido mediante el ensayo de flexión en vigas simplemente cargadas en los tercios de la luz. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. Método INVIAS.Tipo de concreto para el pavimento: En este manual se tiene en cuenta cuatro (4) categorías. se tienen en cuenta tres (3) tipos: 3. 3.1. cambios de temperatura y humedad.2. 3. medios y altos volúmenes de transito.3. .6 y 5.3.Dimensiones de las losas: Ancho: corresponde al ancho del carril.0 m.4.2. Método INVIAS. Longitud: Debe estar entre 3. Relación largo/ ancho: entre 1 y 1. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. entre la cara superficial y la de soporte de la losa. 3.Juntas: Su función es controlar los esfuerzos internos que se presentan en el concreto debido a los procesos de contracción y dilatación del material . 4. los bordillos o los andenes. medios y altos volúmenes de transito.Espesor de la losa: Dos factores influyen en la determinación del espesor de las losas de concreto: 1. . INVIAS presenta este diseño para losas. diámetro mayor a 15mm) y las barras de anclaje (acero corrugado. La presencia de pasadores de carga (dovelas) en las juntas transversales y 2. diámetro menor de 15mm). los confinamientos laterales del pavimento. (acero liso. solo tiene en cuenta el acero de las dovelas en las juntas transversales. 3. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. Método INVIAS.2. sin refuerzo estructural.4. como son las bermas. medios y altos volúmenes de transito. .Resumen de las variables presentes en el diseño: INVIAS resume las variables necesarias para realizar el diseño de un pavimento rígido en el presente cuadro. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos.5.2. 3. Método INVIAS.4. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. Método INVIAS.4.2. medios y altos volúmenes de transito. el INVIAS dispone de siete (7) tablas con las cuales se hallan los espesores requeridos: . Tablas de espesores de losa de concreto (cm) de acuerdo con la combinación de variables y el tránsito como factor principal: Luego de definir las variables anteriores. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos.2. Método INVIAS. . medios y altos volúmenes de transito.4. Método INVIAS. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos.4.2. medios y altos volúmenes de transito. . Método INVIAS.4. . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. medios y altos volúmenes de transito.2. 2. medios y altos volúmenes de transito. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos.4. Método INVIAS. . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. . medios y altos volúmenes de transito. Método INVIAS.2.4. 2. medios y altos volúmenes de transito.4. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. Método INVIAS. . medios y altos volúmenes de transito.4. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. .2. Método INVIAS. 2. Método INVIAS. longitud 7 Km. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. los datos de transito son los siguientes: . Datos de entrada: Vía: Territorial Cundinamarca: Estación No5 Sector Calle 232. medios y altos volúmenes de transito.La Caro.4. . •Periodo de diseño 20 años a partir del 2015 •Tipo de suelo: Lacustre A: Arcillas limosas muy blandas.4. los datos de transito son los siguientes: • Vía de 6 carriles: 3 por sentido. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos.La Caro.2. Datos de entrada: Vía: Territorial Cundinamarca: Estación No5 Sector Calle 232. longitud 7 Km. Método INVIAS. medios y altos volúmenes de transito. • Clima: Promedio 14ºC. 2. Método INVIAS. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. para el año cero 2015 mediante una regresión. Inicialmente se va a calcular el TPD. se usará el método de mínimos cuadrados. además se calculará con un nivel de confianza del 95%. medios y altos volúmenes de transito. La grafica muestra el comportamiento del tránsito en la serie histórica.4. . medios y altos volúmenes de transito.2.4. Se escogió para representar el modelo la ecuación lineal. . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. Método INVIAS. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos.52 σ = 11709.25 X. R= 0. Método INVIAS. medios y altos volúmenes de transito. Ecuación lineal Y= 45356.67+1550.4.2.8 . Ecuación lineal Y= 45356. R= 0. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos.4.25 X.67+1550.52 . Método INVIAS. medios y altos volúmenes de transito.2. medios y altos volúmenes de transito.187 y corresponde a una vía tipo. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos.4. año 2015 es 88. .2. Método INVIAS. De lo anterior se obtiene un TPD para el año cero . 4. pero no su capacidad de soporte. Para la distribución del transito se va a utilizar la correspondiente al año 2011. •Tipo de suelo: Lacustre A: Arcillas limosas muy blandas. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos.2. de la información del INVIAS Ahora para la variable subrasante se conoce el tipo de suelo. medios y altos volúmenes de transito. Método INVIAS. se va a utilizar la siguiente tabla donde se correlaciona el tipo de suelo con el CBR y el Modulo de Reacción de la Subrasante. Además teniendo en cuenta el tipo de suelo se hace necesario colocar las losas sobre una capa de base granular. . medios y altos volúmenes de transito.4. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. CBR = 5% MR subrasante = 40 Mpa/m Le corresponde un tipo de suelo S2 .2. Método INVIAS. medios y altos volúmenes de transito. Método INVIAS.7. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. Se decide usar un concreto MR45 y el uso de dovelas y berma.4. para garantizar un mejor comportamiento de la estructura. ahora se procede a utilizar la tabla 4. donde indica: .2. pero también se puede tener la opción de usar una base granular estabilizada donde el espesor de la losa se reduce a 25 cm. El espesor de la losa para un MR45. con el uso de dovelas y berma. . Método INVIAS. así como de una capa de base granular. será de 28 cm.2. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. Por lo tanto se debe pasar a un análisis de costos par determinar la alternativa más factible. medios y altos volúmenes de transito.4. Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método PCA .MÉTODOS DE DISEÑO DE PAVIMENTOS: 5. es utilizado para el diseño de espesores en calles y carreteras con pavimentos de concreto.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Este método fue publicado en 1984. el procedimiento PCA es aplicable al diseño de pavimentos de concreto con juntas. consiste en hallar los espesores mínimos de pavimento que se traduzcan en menores costos anuales. formulada por dicho investigador en 1945. También es conocido como mecanicista. Método PCA. Cada pavimento tiene una cierta resistencia a la fatiga frente a las tensiones de tipo mecánico provocadas por las distintas cargas. La filosofía básica del método de la PCA es la de la denominada "Ley de Miner"..  . Los pavimentos de refuerzo continuo. Método PCA TIPOS DE PAVIMENTOS RIGIDOS a.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. c.Los pavimentos reforzados contienen acero de refuerzo y pasadores en las juntas de construcción. . debido a su relativamente pesado y continuo refuerzo en dirección longitudinal.Los pavimentos de concreto simple con varillas de transferencia de carga (pasadores).Los pavimentos de concreto simple se construyen sin acero de refuerzo o varillas de transferencia de carga en las juntas. se construyen con separaciones entre juntas superiores a las utilizadas en pavimentos convencionales. b. se construyen sin juntas de construcción. se construyen sin acero de refuerzo. d. CONDICIONES QUE ANTES NO SE HABIAN CUBIERTO POR OTRO MÉTODO El grado de transferencia de carga proporcionado en las juntas transversales. proporciona un soporte considerable cuando los camiones pasan sobre las juntas y además proporción resistencia a la erosión que se produce en la subbase a causa de las deflexiones repetidas del pavimento.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. las cuales reducen los esfuerzos de flexión y las deflexiones producidas por las cargas de los vehículos. la cual reduce los esfuerzos y las deflexiones. adyacentes al pavimento. Método Shell.  El efecto de usar bermas de concreto. .  El efecto de usar una subbase de concreto pobre. por los diferentes tipos de pavimentos descritos. CRITERIOS DE DISEÑO a.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método Shell.La resistencia a la fatiga se basa en la relación de esfuerzos: Esfuerzo producido por la carga por eje Módulo de rotura del concreto. para proteger al pavimento contra la acción de los esfuerzos producidos por la acción repetida de las cargas.Fatiga. Se considera que la resistencia a fatiga no consumida por una carga queda disponible para ser consumida por las repeticiones de otras cargas (Ley de Miner) . Erosión. Método Shell. para limitar los efectos de la deflexión del pavimento en los bordes de las losas. La deflexión en la esquina de la losa se reduce si la berma está anclada al pavimento o si la losa es lo suficientemente ancha como para que las llantas circulen lejos del borde de la losa El análisis de erosión controla el diseño de los pavimentos espesos para tránsito medio y pesado cuando la transferencia de carga es por trabazón de agregados y controla el diseño para tránsito pesado cuando la transferencia es por varillas . b.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. juntas y esquinas y controlar así la erosión de la fundación y de los materiales de las bermas. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método Shell. FACTORES DE DISEÑO Después de elegir el tipo de pavimento, la subbase y el tipo de berma , el diseño se realiza a partir de los siguientes factores: Resistencia a la flexión del concreto (MR) Resistencia de la subrasante o del conjunto subrasante subbase (K). Los tipos, frecuencias y magnitudes de las cargas por eje esperadas. El período de diseño, que usualmente se toca como 20 años, puede ser mayor o menor. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método Shell. FACTORES DE DISEÑO DEL PAVIMENTO Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método Shell. CONSIDERACIONES DE DISEÑO – Soporte del pavimento La resistencia de cada suelo se debe expresar en términos del módulo de reacción (k). No se requiere realizar correcciones de “k” por efectos estacionales. Se permite la determinación de “k” por correlación con el CBR. PROYECCION DEL TRÁNSITO Para obtener el dato necesario de transito para el diseño. Método Shell.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. EL TRÁNSITO Los principales factores que inciden en el diseño de un pavimento rígido son el numero y la magnitud de las cargas por eje mas pesadas. consiste en el empleo de tasas de crecimiento anual y factores de proyección. estos valores se obtienen a partir de estimativos de: •TPD •TPDVC •Cargas por eje de los vehículos comerciales. . Para tránsito medio. Para tránsito bajo.  Factores de seguridad de carga.2.C = 1.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.S.C. F.C.S. = 1. Método Shell.S.0.1. F. . F. = 1. Para tránsito pesado. Método Shell. .Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. 800 camiones por las cargas por eje para 1.569 x 0.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. k = 125 lb.16 = 251 ► Cada carril : 251/2 = 126 ► Para el periodo de diseño : 126 x 365 x 20 = 919. Esto usualmente hace innecesario emplear las categorías de cargas bajas en los cálculos. Empezando con las categorías de cargas mas pesadas.800 En la Tabla 9. Proyecto y Datos de Tráfico Camino local de 2 carriles (Tabla W-4 disponible.4. La Tabla 10 muestra el cálculo del Factor de Fatiga. El Total es redondeado para obtener el Factor de Fatiga de 268.569 Tráfico de Camiones = 1. Tabla 8) SueloCemento granular Suelo de fundación débil. se calcula el número esperado de cargas por eje multiplicando 919.5 = 1.5 Tráfico de Camiones12 = 16 por ciento del TPD Cálculos del Tráfico TPD de diseño = 1.046 Factor de proyección = 1. se observa que los efectos de fatiga disminuyen rápidamente cuando las cargas decrecen. y Tabla 8.046 x 1. . Método Shell./pulg3 Periodo de diseño = 20 años TPD actual = 1.000 vehículos dadas en la Tabla W.000. Método Shell.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. . Método Shell. .Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. . Método Shell. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. . Método Shell. una base asfáltica y una base negra. El análisis de la fatiga del método de la PCA se basa en modelos teóricos haciendo uso del método de los elementos finitos. se calculan los espesores requeridos en las graficas correspondientes a los códigos respectivos. Método Shell. Este método PCA sirve para evaluar la resistencia frente a la erosión de un pavimento o de la superficie de apoyo de las losas de concreto.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. . en las que se tienen diferencias de Stiffness muy grandes. Cuando las capas asfálticas están constituidas por una capa de rodadura. con estas se obtienen las relaciones de sustitución. por la que su utilización no presenta ningún tipo de restricciones. [Consulta web agosto 12 de 2015] https://habib00ugm. ASSHTO GUIDE FOR DESIGN OF PAVEMENT STRUCTURES.. Experimento Vial de la AASHO y las Guías de Diseño AASHTO. PDF. https://sjnavarro.pdf [Consulta web agosto 13 de 2015]. 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