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 2.PDF . Método AASHTO.1. Fig. Pavimento rígido 2. Método AASHTO 93 Para El Diseño De pavimentos Rígidos. 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.1.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. que se apoya directamente sobre una base o subbase. Pavimento Rígido: Consiste en una losa de concreto simple o armado. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. Manual de diseño de Pavimentos ASSHTO 1993.1. Ecuación fundamental AASHTO para el diseño de pavimentos rígidos . Para el diseño de pavimentos rígidos se hace uso de la siguiente ecuación Ecuación. Método AASHTO. 1. 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 Método AASHTO. 6 Fig. transmiten los esfuerzos hacia las capas inferiores lo cual trae como consecuencia mayores tensiones en la subrasante.PDF . Pavimento Flexible: Consiste en una serie de capas de material seleccionado. base y por ultimo la capa de rodamiento .1. como se pude apreciar en la figura 2. Método AASHTO 93 Para El Diseño De pavimentos Rígidos. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles.2. las cuales se ordenan así: Subbase la cual se apoya sobre el material de fundación. Pavimento Flexible 6. En los pavimentos flexibles. que al tener menor rigidez. 1.1. Representación grafica del periodo de análisis. 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. . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. ASSHTO 1993. 7. Método AASHTO. se hace necesario contar con planes de rehabilitación del pavimento dentro del periodo de análisis. Ver figura 3. debido a limitaciones en el comportamiento del pavimento.3. 7 Fig. Manual de diseño de Pavimentos ASSHTO 1993. 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. ASSHTO-93 9.1. Manual de diseño de Pavimentos ASSHTO 1993. 4. Nivel de Confiabilidad. Ibíd. Método AASHTO. .Periodo de Análisis. 2. Fig. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. Este nivel de confianza debe incrementarse con el volumen de trafico. ASSHTO-93 3.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. 5.9 8. 10 Fig. ASSHTO-93 10. 4. Cuando se considera etapas de construcción la confiabilidad de cada etapa debe ser calculada para lograr la confiabilidad total. 6. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. Ejemplo conceptual de la pérdida de servicio del medio ambiente VS tiempo que puede ser desarrollado para una ubicación específica. La perdida debido al Medio Ambiente es la suma de las perdidas debido a cambios volumétricos como heladas.1. [R etapa = (R total)^(1/n)]Donde n es el numero de etapas a considerar. Efectos ambientales: Los efectos a largo plazo de temperatura y contenido de humedad sobre la reducción del servicio no fueron incluidos. . Método AASHTO. Manual de diseño de Pavimentos ASSHTO 1993. El índice de diseño es función del tipo de pavimento y de la calidad de su construcción.1. . 11 11. el valor típico para pavimentos flexibles es de 4. Manual de diseño de Pavimentos ASSHTO 1993. Método AASHTO.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. para así poder obtener un PSI que será usado en las ecuaciones de diseño. Servicialidad: Para calcular el cambio en servicialidad se debe establecer los índices de servicialidad inicial y final.2. El índice de servicialidad final será el índice mas bajo a ser tolerado antes de que la rehabilitación sea necesaria. 5. Método AASHTO.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. ΔPSI: Pérdida de Serviciabilidad (Condición de Servicio) prevista en el diseño.12 12. 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). So: Desviación estándar del sistema. obtenido a través de ecuaciones de correlación con la capacidad portante (CBR) de los materiales (suelos y granulares). Manual de diseño de Pavimentos ASSHTO 1993. . función de posibles variaciones en las estimaciones de tránsito (cargas y volúmenes) y comportamiento del pavimento a lo largo de su vida de servicio. 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. 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. o capacidad de la estructura para soportar las cargas bajo las condiciones (variables independientes) de diseño. que asume toda la entrada es en valor medio. presenta el nomograma recomendado para determinar el número estructural de diseño (SN) que se requieren para condiciones específicas. 2) la fiabilidad. S0 (sección 2 1 3) 4) el módulo resiliente eficaz del material firme. R (sección 2 1 3). ASSHTO GUIDE FOR DESIGN OF PAVEMENT STRUCTURES. Figura 4. PSI = po .pt (sección 2 2 1)13 13. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. y 5) la pérdida de servicio de diseño. MR (sección 2 3 1). Variable dependiente: SN: Número Estructural. 3) la desviación estándar global. Flexible Pavement Design .1. Método AASHTO. incluyendo 1) El W18 estimado futuro de tráfico (sección 2 1 2) para el período de ejecución. 1.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. ASSHTO-93. 7 . . Método AASHTO. Fig. Ecuación de Diseño Pavimento Flexible: que corresponde al Método de Diseño AASHTO 93. Nomograma para resolver la Ecuación de pavimento Flexible . dicha ecuación se resuelve mediante el siguiente Nomograma. 1. Corredor G.1.2 AASHTO-93. estimado según se indicó en el Aparte B. Método AASHTO. El valor del Módulo Resiliente de los materiales granulares empleados como base y/o sub-base. C1. determinada según se establece en el Aparte B. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. La pérdida de servicapacidad en el período de diseño (PSI). AASHTO-93 la cual condiciona que cada una de las otras variables de diseño se correspondan con su valor promedio.3.1.3 AASHTO-93 4. ya que el factor de ajuste se considera en forma global dentro de este concepto de confiabilidad 3. . AASHTO-93 5.1.1. 6. determinado de acuerdo a lo indicado en el Aparte A. la cual debe ser determinada de acuerdo a lo señalado en el Aparte B. Experimento Vial de la AASHO y las Guías de Diseño AASHTO. Variables de diseño Los factores de diseño que participan en la ecuación (variables independientes) son los siguientes: 1. 14 14. es decir no deben ser ajustadas por el Proyectista hacia valores más conservadores. El valor del Módulo Resiliente Efectivo (Ponderado) del material de subrasante (MR).2 AASHTO-93 2. La desviación estándar del sistema (So).3. estimadas según indica el Aparte B. La confiabilidad en el diseño (R). Cargas equivalentes en el período de diseño (Wt18). d. M R. a continuación se localiza PSI y se traza una línea partiendo de MR. e. PSI. luego se localiza MR y se traza una línea partiendo de W18. S0. b. Corredor G. f. R. . c. la cual finalmente interseca SN en un punto de la grafica de donde observamos el valor de SN. luego se ubica S0 y se traza una línea entre los dos puntos. Método AASHTO. a.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. luego se localiza el valor de W18 y se traza una línea partiendo de S0.1. como se muestra en la imagen se localiza el valor de R. y con estos se procede a determinar SN (Numero estructural) de la figura 4 (Nomograma). Obtención de los datos W18 = N (Variable de Transito) . Experimento Vial de la AASHO y las Guías de Diseño AASHTO.15 15. 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). 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. 16.1. en vez de despejar el valor de SN. El proceso se simplifica mediante un proceso iterativo. y se van dando valores al término SN. Para esto se sustituyen todas las variables de diseño. Experimento Vial de la AASHO y las Guías de Diseño AASHTO. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. Método AASHTO. .Determinación del Número Estructural (SN/i) Una vez que las variables de diseño mencionadas en el Aparte C. Y NO PUEDE RESOLVERSE PARA MATERIALES CON MÓDULOS MAYORES A 45.000 psi.1 AASHTO-93 han sido introducidas en la ecuación AASHTO '93. 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. Corredor G. excepto Wt18. 3 Espesores de capa. AASHTO-93 1. Determinación de los espesores de cada capa Mediante la aplicación de la ecuación indicada anteriormente para SN/i. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. .1. Método AASHTO. Corredor G. a saber: Ecuación. C4. Experimento Vial de la AASHO y las Guías de Diseño AASHTO. a. será igual a: (SN©/base) = arod * e©rod ≥ (SNcalculado/base) 17. Método AASHTO. . entre el coeficiente estructural de esta mezcla (arod).1 Mediante la aplicación de la ecuación de diseño. o de la Figura 12. se obtiene el valor de SNcalculado/base -tomando como dato de entrada para la calidad del material el Módulo Elástico de la base-. 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 debe ser diseñada en forma que cualquier capa de agregado no-tratado reciba esfuerzos verticales que no resulten en deformaciones permanentes. Criterio de Análisis multicapa La estructura de un pavimento flexible es un sistema multicapa. resultando.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. en consecuencia. Corredor G. Este valor se ha denominado "e©rod". a su vez. lo cual es. 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).1. 17 a. función de las imposiciones del tráfico. El espesor mínimo de la mezcla asfáltica de rodamiento resulta al dividir el SNcalculado/base. (SN©/base)] / abase * mbase 18. Corredor G. es decir: 18 ebase(mínimo) = [(SNcalculado/subbase) . A este valor se le ha identificado como (e©base). a. y se debe cumplir que: e©base ≥ [(SNcalculado/subbase) .(SN©/base)] / abase * mbase El valor seleccionado definitivamente para el espesor de la base debe ser igual o mayor a este mínimo-calculado.1. también en función de los espesores mínimos de construcción.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. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. resultando un número que será igual al espesor mínimo de capa de base. . y esta cantidad se divide entre el coeficiente estructural de la base notratada y el coeficiente de ajuste por drenaje (mi). Método AASHTO. 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-. 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).Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles.[(SN©/base) + (SN©base)] / asubbase * msubbase 19.1. se ha calculado el valor de número estructural sobre la subrasante (empleando para ello el valor de Módulo Resiliente Ponderado de la subrasante). que el Número Estructural Real (o de construcción) proporcionado por los espesores ya seleccionados de rodamiento y base. De este valor se resta el de SN©/subbase. resultando un número que será igual al espesor mínimo de capa de sub-base. Corredor G. siendo este valor SNcalculado/sr. . Método AASHTO.3 Se tiene. es decir : 19 esub-base(mínimo) = (SNcalculado/sr) . a. Experimento Vial de la AASHO y las Guías de Diseño AASHTO. será igual a: SN©/subbase = arod * e©rod + e©base * abase * mBase ≥ SNcalculado/subbase a. y el resultado se divide entre el coeficiente estructural de la subbase y el coeficiente de ajuste por drenaje (mi). en consecuencia. . Método AASHTO. Fig. A este valor se le ha identificado como (e©sub-base). y se debe cumplir que 20 e©sub-base ≥ (SNcalculado/sr) .[(SN©/base) + (SN©base)] / asub-base * msub-base 20. Corredor G. Experimento Vial de la AASHO y las Guías de Diseño AASHTO.1. 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. también en función de los espesores mínimos de construcción. 8.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. Volúmenes de Transito 2010-2011 Datos Vía: Sisga . Diseño pavimento Flexible Fig. Volúmenes de Transito 2010-2011 .Guateque Longitud : 45Km Sector: Sisga Guateque Automóviles 57% Buses 12% Camiones 31% TPDS: 1513 Desviación estándar(): 262 INVIAS. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. 9 INVIAS.1. Método AASHTO. 1. 10 INVIAS. 11 INVIAS.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. Volúmenes de Transito 20102011 Fig. Método AASHTO. Volúmenes de Transito 2010-2011 . Tipos de vehículos Fig. 5 8 1100 650 85 35 46 1916 575.99 5.530 Buses C .2P C .2P C .78 Fe * ∑ ejes vehículos pesados * 1000 57.447 20 - - - - 32 32 9.33 Fe * ∑ ejes vehículos pesados * 1000 1.243.2P C .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. Método AASHTO. Volúmenes de Transito 2010-2011 Ejes Simples Carga por eje (Ton) ∑ Ejes ∑ Ejes *1000 / ∑ vehículos pesados Fe Buses C .28 5.159 9 1170 2440 271 157 53 4091 1.2G C-3 C-5 >C .251.62 0.33 5.878.2G C-3 C-5 >C .229.64 3.458 Buses C .39 1.2G C-3 C-5 >C . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. 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.89 2. 8.14 0.16 4. Cálculos Factor Camión (Fc) ∑ Ejes *1000 / ∑ vehículos pesados ∑ Ejes *1000 / ∑ vehículos pesados Fe Fe 9.5 15 - - 133 - 28 161 48.5 19 - - - - 67 67 20.79 1.20 311. Datos de la vía tomados de INVIAS.182 16 - - 223 384 71 678 203.0% 10 años a partir del 2011 10 TPD 2011 1513 Tabla 1.1.82 Fe * ∑ ejes vehículos pesados * 1000 8.88 . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. Calculo Variable de Transito Con los valores de Factor camión. resolvemos la siguiente ecuación de la variable de transito (N) VARIABLE TRANSITO N= A X 100 B X X 100 ( 1 + r ) ^n . periodo de diseño. %Vehículos pesados A. crecimiento anual.06 x 365 X 365 x 5.1 X Días de un año X Fc Ln ( 1 + r) N= 66 100 X 50 100 X N= 0. Factor Carril B.88 5.717 TPD 1513 X 1.513 x 15.1589 0.1.88 .66 x 0. TPD.131.50 x N = 16. Método AASHTO.0770 X 1. AASHTO-93 . Determinación SN.1 determinamos que Numero Estructural. AASHTO-93 Tabla 1.79 y Zr de x So desviación Tabla 1. Valores Desviación y Varianza.645   Desviación estándar total. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles.43 Sw (del estudio 0. confianza -0. Método AASHTO.1. Confiabilidad Se realizan los cálculos en base al nivel de confianza elegido de la tabla 1. 1. Nivel de Confiabilidad. So SN 0.2.21 de tránsito) So 0. Nivel de confianza (%) 95% Zr -1.1.48 Tabla 1. PSI inicial PSI final Delta de PSI Función Gt 4.1. Niveles de servicio Basados en la tabla 2.1. Valores índice de servicialidad según tipo de vía.00 2.20 -0.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. AASHTO-93 . 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 2.20 2.089 Tabla 2. 2.1. Método AASHTO. Índice de servicialidad del pavimento Tabla 2. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles.1. 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. Drenaje y %de tiempo humedad presente Tabla 3. 3. Método AASHTO. 4. Numero de repeticiones de ejes estándar. Tabla 3.131. AASHTO-93 .208 Tomamos la variable de transito (N) ya calculada y efectuamos su logaritmo base 10 y reemplazamos este valor en la ecuación. Transito Número de repeticiones de ejes del estándar AASHTO de 18 kips para pavimento flexible. Calidad del drenaje Aceptabl e Porcentaje del tiempo de exposición a humedades 10% cercanas a la saturación Tabla 3.2.1.717 log (W18) 7. W18 16. Calidad del drenaje. 4 Factores K en condición de humedad .750 0.1. Factor k1 y k2 para Bases granulares bajo condiciones de humedad. Estado de esfuerzos.3. AASHTO-93 Tabla 5.000 2. Factor k1 y k2 para Subbases granulares bajo condiciones de humedad. Método AASHTO. AASHTO-93 En la Tabla 5.4 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. Características no lineales de los materiales granulares Bases granulares Subbase granulares Tabla 5.2.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. 5.6 0. AASHTO-93 Tabla 5. Modulo resiliente . AASHTO-93 Tabla 5.1.5 Humeda Húmeda Tabla 5. (plg. Estructura del pavimento Asumimos los módulos resiliente para cada capa y calculamos el espesor en pulgadas de cada capa de la estructura.00 granular Tabla 6.342 5.50 asfáltico Base tratada 2 140.182 1.00 5.060 0.281 N.1.971     3. N.) es (psi) granulare capa (a) e (m) D* .000 6.913 4.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles.37 4.379 2. 6.000       1 1. Capas Estructura de Pavimento .51 18.149 5.594     Resumen del diseño de pavimento Fig.000 0.00 con emulsión Subbase 3 8.dispuest (plg. 6.Subrasante Calculo de numero estructural y espesor  de las capas de pavimento 4 7.) o (SN*) s (psi) Concreto 430.163 17.22 6.A.000 0.95 5. 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 . 0.438   1.000 0.A. Método AASHTO. que son en nuestro país muy cambiantes por su topografía y clima.. esto se debe al mejoramiento capacidad portante de las capas de material granular. El valor de N es de 16 millones de ejes de 8.000 psi. y que su espesor depende de este tipo de variable. Se asumió el módulo resiliente de la subrasante de 8. Que causarían el mismo daño que por 3327 vehículos durante 10 años. El uso del nomograma es en las ecuaciones de diseño nos brinda soluciones en poco tiempo.1. ya que nos brindaba un espesor de capa de 6 pulgadas. se asumió un coeficiente de confianza R del 95% con una desviación estándar So de 0. . el espesor de las capas disminuye al aumentarse el modulo de resiliencia.48. transito etc. El Método AASHTO para el diseño de pavimentos se acerca mas a la realidad implementando factores de confiabilidad. siendo esta una disminución del material granular traduciendo esto a una reducción del factor económico. En condiciones aceptables de drenaje con subrasante húmeda. 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. Como se trata de una vía secundaria. nivel de servicio. pero sus resultados no tienen la precisión que se alcanza al iterar la ecuación mediante un programa de computo. Método AASHTO.2 toneladas. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles. impidiendo que el trafico se movilice rápidamente. Cuando la subrasante no alcanza la capacidad portante necesaria para el diseño es indispensable modificarla con una capa de material granular. 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. . 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. En vías principales y secundarias los pavimentos flexibles brindan una mejor capa de rodadura para altas velocidades por ser superficies continuas. como sucede en los pavimentos flexibles en los que aparecen fallas longitudinales fractura y hundimiento de las capas que terminan en baches. En 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. Método AASHTO. esto por su capa de concreto que distribuye las cargas sobre una mayor área de la base evitando deterioro de las capas inferiores. 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. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos Rígidos y Flexibles.1. Los pavimentos rígidos tienen un tiempo de funcionamiento mayor que los pavimentos flexibles. MÉTODOS DE DISEÑO DE PAVIMENTOS: 2. . Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método Shell. Este método considera la estructura del pavimento en tres capas: Capa Asfáltica. homogéneo y de extensión infinita en sentido horizontal. Subrasante. ( De base y subbase ).Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. los materiales se caracterizan por su módulo de elasticidad de Young (E) y su relación de Poisson (µ).2 toneladas. Capas Granulares. ( Es infinita en el sentido vertical ) Siendo un sistema multicapa linealmente elástico. ( Todas las capas que se encuentran ligados con asfalto). El método Shell está diseñado para ejes de 8. Método Shell. . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. supere ciertos límite admisible. 3. 2.Que la deformación horizontal por tracción (ET) en la fibra inferior de las capas asfálticas.Que la deformación vertical (Ev) por compresión de la subrasante supere el límite admitido por ella. . Método Shell.Deformación permanente de las mezclas asfálticas. al reflexionar ellas bajo la acción de las cargas. El pavimento puede fallar por dos causas: 1. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método Shell. a. esta relación se expresa con la siguiente ecuación: ET = Deformación por tracción en las capas asfálticas. horizontal por tracción (ET) y vertical por compresión (Ev) . Durante estudios realizados se hallaron que (ET) es inversamente proporcional al tránsito (N). . ¿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. permanezcan dentro de límites admisibles durante el período de diseño del pavimento. N = Número de repeticiones de carga.b = Coeficientes determinados por experiencias de campo y laboratorio. de modo que las deformaciones. La determinación de espesores se realiza a través de un módulo del programa Windows SPDM 3. y se representa así: EV = Deformación vertical por compresión. ET es inversamente proporcional al tránsito (N).0 . = Coeficientes determinados de campo y laboratorio.d.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. c. N= Número de repeticiones de carga. 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. Características de la mezcla asfáltica. Método Shell.2 toneladas. La temperatura. Las propiedades de la subrasante. su ecuación es: . El tránsito: Este dato se efectúa a través del numero acumulado de ejes equivalentes de 8. Parámetros que se deben tener en cuenta para el diseño El tránsito. que se espera circulen sobre el pavimento durante el período de diseño. subbase y base. por eje sencillo. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. la cual se define a partir de la temperaturas medias mensuales del aire (MMAT). 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. Método Shell. . pero si influyen en las propiedades de las capas asfálticas a causa de la susceptibilidad térmica del asfalto que las compone. las variaciones diarias y estacionales no influyen en los módulos de elasticidad de las capas granulares. Una mezcla asfáltica de igual composición. es diferente en su comportamiento en clima frío y en clima caliente. Este procedimiento sirve para estimar la temperatura media anual ponderada del aire (w-MAAT) en la región del proyecto. 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 . Con el promedio de los factores de ponderación 1. W. con el fin de obtener la temperatura.  Las propiedades de la subrasante. aplicando la siguiente ecuación: .Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método Shell. se puede hallar en ensayos de laboratorio de tipo triaxial. subbase y base: Se exige conocer el modulo dinámico de elasticidad de la subrasante que es el mismo módulo de resiliencia (MR). Con los ensayos de resistencia (CBR y prueba de placa) se puede determinar en forma indirecta el módulo dinámico. con aplicación dinámica de carga sobre muestras con condiciones apropiadas de humedad y densidad. Las S2. mezclas de baja rigidez. . tienen alta resistencia.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. de baja resistencia y con altos volúmenes de vacios con aire. cantidades moderadas de vacío con aire y de asfalto.  Características de la mezcla asfáltica: La Shell considera dos propiedades fundamentales:  Su módulo de elasticidad dinámico a cortos tiempos de aplicación de carga (Stiffness). mezclas corrientes de cemento asfáltico de lata rigidez y con contenidos normales o promedios de agregados de asfalto y de vacíos con aire. existen dos tipos de mezclas Las F1. abiertas que tienen un alto contenido de vacíos con aire y un bajo contenido de asfalto. Las F2. Método Shell. existen dos tipos de mezclas: Las S1.  Resistencia de la mezcla a la fatiga. para climas cálidos Los de penetración 100 (1/10 mm). El 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.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. . considera dos tipos de cemento asfáltico para las mezclas asfálticas:   Los de penetración 50 (1/100 mm). Método Shell. para climas fríos. De acuerdo a lo anterior se reconoce 8 tipos de mezclas asfálticas y se grafican los diseños para cada una de ellas. . consiste en realizar ensayos que determinen la susceptibilidad térmica a diferentes temperaturas y con la ayuda de la gráfica de Heukelom. El procedimiento consta de los siguientes pasos: 1. el T800 es la temperatura de penetración de 800 décimas de milímetro.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. se halla el índice de penetración (IP). . Método Shell. Determinación del índice de penetración y la temperatura T800 del asfalto. Se emplea la gráfica de Van Deer Poel. velocidad del vehículo de 50-60 km/hora. . recomendable emplear (0.. es necesario contar con: * el Índice de Penetración. Método Shell. 2.02sg). * ΔT = T800 – T mezcla. Determinación del Stiffness del asfalto a la temperatura de trabajo en obra. * Tiempo de aplicación de carga.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Asfalto 10%. 3. Determinación del Stiffness de la mezcla asfáltica. a partir de este punto se sube hasta interceptar con la curva correspondiente al porcentaje de los agregados = 81 %.2x 10 9 N/m 2. . Se emplea la gráfica de Heukelom. Aire 9% Con el valor del Stiffness del asfalto = 2 x 10 7 N/m 2 en la gráfica. se prolonga horizontalmente hasta interceptar con las curvas del porcentaje del asfalto= 10 %. es necesario conocer la composición volumétrica de la mezcla asfáltica y el Stiffness del asfalto. ejemplo de dosificación: Agregados 81%. Método Shell.. desde este punto trazamos una recta horizontal hasta interceptar la escala vertical del Stiffness de la mezcla con un valor de 2.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. es el tipo de mezcla aceptable para el proyecto..Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. .2 x 10 9 N/m 2. por lo tanto el tipo de mezcla es S 1. se ubica el punto de confluencia del Stiffness del asfalto y del mezcla en una grafica. y con el de la mezcla 2. Método Shell. determinándose que este punto está más cerca de la curva S 1. 4. . 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. Identificación del código de rigidez dela mezcla (tipo S1 o S2). si el punto se halla mas cerca del a curva S2. Para determinar la deformación horizontal por tracción se necesita conocer:  El Módulo de rigidez de la mezcla. Identificación del código de fatiga de la mezcla. Volumen de asfalto de la mezcla y el Número de ejes equivalentes de 18 kips (80KN).Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método Shell. 6. 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). Se adopta el F1. 5. . Determinación de la deformación máxima admisible específica de tracción en la fibra inferior de las capas asfálticas. está más cerca de los ejes equivalentes . Identificación del código total de la mezcla. Hasta este punto se ha determinado que la mezcla es del tipo S1 – F1. en este caso se escoge el de 50 (1/10 mm) a una temperatura de 25 °C. por lo que resta determinar la penetración para completar el código total de la mezcla.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. Como este método sólo permite la elección de dos penetraciones 50 y 100. 7. Código de la mezcla = S1 – F1 – 50 Solución 1. para los siguientes parámetros de diseño: Temperatura w – MAAT = 20°C CBR de la subrasante = 9 % N = 2. Diseñar un pavimento flexible por el método Shell.58 x 106 ejes equivalentes de 80 kN. Método Shell.Determinamos el módulo resiliente de la subrasante con la siguiente fórmula: Mr (N/m2) = 107 x CBR Mr (N/m2) = 9x 107 .Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. . Método Shell. mezcla.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Determinar la gráfica a utilizar que cumpla con los requisitos de temperatura. módulo resiliente y código de la mezcla. 2. en la siguiente gráfica. En este punto se obtienen dos espesores: Alternativa 3: En el punto 3.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método Shell. Alternativa 2: En el punto 2. En este punto se obtienen los siguientes espesores: . se determina el espesor de una capa asfáltica y una granular que tiene un CBR = 20%. y otra que tiene un CBR = 40% . se determina el espesor de una capa asfáltica y una granular que tiene un CBR = 20%. determinándose el espesor de 150 mm para un CBR = 20 %. Alternativa 3: Capa de material granular h2 = 250 mm. este espesor se debe dividir en dos materiales para CBR de 20 y 40%. Los espesores obtenidos son: . El espesor para el material de CBR = 40% será la diferencia 250 – 160 = 90 mm. Para dividir estos dos materiales. Método Shell. 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. 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%. se traza una horizontal desde el punto 4 que cruce por las líneas entrecortadas para dividir los materiales en CBR = 20 %. CBR = 40 % y CBR = 80% determinándose el espesor de 150 mm para un CBR = 20 %. Para dividir estos tres materiales. 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. 40 y 80%. este espesor se debe dividir en dos materiales para CBR de 20. .Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Alternativa 4: En el punto 4. y una granular con CBR de 20%. Método Shell. se determina el espesor de una capa asfáltica. Alternativa 4: Los espesores obtenidos son: . Método Shell.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Capa asfáltica h1 = 50 mm Capa de material granular h2 = 425 mm. Método Shell. 40 y 80%.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. con estas se obtienen las relaciones de sustitución. una base asfáltica y una base negra. Cuando las capas asfálticas están constituidas por una capa de rodadura.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. se calculan los espesores requeridos en las graficas correspondientes a los códigos respectivos.2 toneladas. la temperatura o clima y la cantidad de pasadas de ejes de 8. . Método Shell. Los diseños de pavimentos están en función del tipo de mezcla asfáltica. el modulo de la subrasante. . Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método Instituto de Asfalto.MÉTODOS DE DISEÑO DE PAVIMENTOS: 3. 3. presenta algunos cambios significativos respecto a los métodos anteriores para el diseño de la sección estructural de los pavimentos flexibles. Sin embargo se reconoce que por los avances en la tecnología de los pavimentos asfalticos. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. . 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. editado en 1991 y publicado en 1993. sub . que es el promedio de más direcciones. . se denomina “valor de tránsito para el diseño“ y es determinado en función del “transito diario inicial”. Dicho transito pasado en 20 años y referido a una carga por 18000libras.3. la calidad de los materiales de base.base y capa de rodamiento que empleen. y los procesos de construcción a seguirse. 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. que es la “carga por eje “y considera además el valor portante del terreno de fundación. ). de 20 años referido a su carga por eje sencillo “de 18000 libras ( 8280 Kg aprox. estimado para el año 1 de servicio. 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. así como capas de rodadura asfáltica con base y Subbase granulares. e incluye varias combinaciones de capa de rodadura y bases de concreto asfáltico. Por otro lado. el cual es función del número e intensidad de aplicaciones de carga. .3. el método permite el empleo de concreto asfáltico o emulsiones asfálticas en la totalidad o en parte de la estructura del pavimento. Método del Instituto de Asfalto Este método está basado en el establecimiento de un límite de deflexión a la estructura del pavimento. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. decapa de rodadura y bases con emulsiones asfálticas. 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. 3. los cuales pueden alcanzar valores de hasta 10%. . 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. 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. No obstante. el método incorpora factores de ajuste de los ejes equivalentes de diseño. donde contempla desde cuatro hasta diez pulgadas de espesor . 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). en función de su presión de inflado y de los espesores de la carpeta asfáltica. Tener en cuenta pues.3. que la presión del neumático no siempre es igual a la presión de contacto. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. . Ya teniendo esa información se afecta cada grupo vehicular por un factor de equivalencia de carga. la cual recoja los diferentes datos del volumen vehicular a fin de agruparlos por categorías según las normas propuestas para cada país. es necesario contar con una estación de control. Método del Instituto de Asfalto Para obtener el índice medio diario o tráfico diario promedio. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.3.000lb). 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. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Sin embargo. la obtención del Módulo de Resilencia (Mr) de la subrasante. reconocen que no todos los organismos tienen el equipo adecuado para llevar a cabo tal prueba.3. Método del Instituto de Asfalto Para el diseño de los espesores de una sección estructural del pavimento flexible. . para un diseño preciso. por lo que han establecido factores de correlación entre Mr y la prueba estándar de Valor Relativo de Soporte CBR .Señalan que los resultados son bastante aproximados. considera como parámetro fundamental. sin embargo. dentro de la evaluación de los materiales. el método actual del Instituto del Asfalto. se recomienda llevar a cabo la prueba del Módulo de Resiliencia para la subrasante. el método actual del Instituto del Asfalto. Método del Instituto de Asfalto Para el diseño de los espesores de una sección estructural del pavimento flexible. . reconocen que no todos los organismos tienen el equipo adecuado para llevar a cabo tal prueba. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. sin embargo. para un diseño preciso. por lo que han establecido factores de correlación entre Mr y la prueba estándar de Valor Relativo de Soporte CBR . la obtención del Módulo de Resiliencia (Mr) de la subrasante. Sin embargo. considera como parámetro fundamental.3. dentro de la evaluación de los materiales. se recomienda llevar a cabo la prueba del Módulo de Resiliencia para la subrasante.Señalan que los resultados son bastante aproximados. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Al término de éste. Método del Instituto de Asfalto Un pavimento debe ser diseñado para soportar los efectos acumulados del tránsito para cualquier período de tiempo. se define como “Período de Diseño”. como puede ser una sobre carpeta de refuerzo para restaurar su condición original.3. . se espera que el pavimento requiera alguna rehabilitación mayor. El período seleccionado que dura el pavimento antes que requiera rehabilitación. a través de mejoramientos sucesivos de rehabilitación. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.3. alineamiento geométrico y otros factores. . Método del Instituto de Asfalto Luego de la primera intervención la vida útil del pavimento. puede ser estendido indefinidamente. o “Período de Análisis”. hasta que el pavimento sea obsoleto por cambios significativos en pendientes. 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. Tipo II: Mezcla elaborada con agregados semi-procesados. . se tiene: Tipo I: Mezcla elaborada con agregados procesados de gradación densa. según la clase de agregados utilizados.3. Tipo III: Mezcla elaborada con arenas o arenas limosas. Método del Instituto de Asfalto Las bases estabilizadas con emulsiones asfálticas corresponden a tres tipos de mezcla. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. 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. . sobre bases asfálticas tipo II o III. 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. se requiere un espesor mínimo de 10cm El método más reciente del Instituto del Asfalto. proporciona para el diseño final de los espesores. 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. 18 cartas de diseño en sistema métrico y 18 en sistema inglés. . A continuación ver la tabla. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.3. 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. Método del Instituto de Asfalto Variables de entrada •CBR – Subrasante = 37.5% •ESAL= 7 1.46x10 vehículos/año •Periodo de diseño (n)= 20 años •Taza de crecimiento anual (r) = 2 % .3.23x10 vehículos/año •20%*ESAL= 6 2. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. 50 Mr = 56.250 psi Paso 2: Con el Mr de la subrasante y el ESAL. se ingresa al ábaco 5. Método del Instituto de Asfalto Paso 1: Hallar el Mr de la subrasante Mr =1500*CBR Mr =1500*37. Luego el espesor es 12.5cm o 5pulgadas .18 (espesor de concreto asfáltico). Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.3. Método del Instituto de Asfalto Paso 3: Con el mismo módulo resiliente de la subrasante y el ESAL.19 (Base estabilizada con emulsión Tipo I) Luego el espesor es 16.5 cm o 7 pulgadas Luego: Concreto asfáltico = 5 pulgadas Base estabilizada. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Tipo I = 7 pulgadas Subbase granular = 6 pulgadas . se ingresa al ábaco 5.3. 23x10 vehículos/año 20%*ESAL = 6 2. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.3.5% Mr (Subrasante) = 35250 psi ESAL = 7 1. Método del Instituto de Asfalto Vía colectora secundaria CBR – Subrasante = 23.46x10 vehículos/año El resto de variables de entrada son las mismas así como los pasos a seguir.5 pulgadas . Espesor de concreto asfáltico: 17.20 cm o 7pulgadas Espesor de base estabilizada Tipo I:19 cm o 7. 5 pulgadas Subbase granular = 6. Método del Instituto de Asfalto Luego: Concreto asfáltico = 7.0 pulgadas .3.0 pulgadas Base estabilizada. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Tipo I = 7. Método del Instituto de Asfalto .3. 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.3. 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. Método del Instituto de Asfalto .3. 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. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.3. Método del Instituto de Asfalto . el periodo de diseño en años y la tasa de crecimiento son de valores iguales en la vía principal y en la vía secundaria. • La razón anual de tráfico .5% y en la vía secundaria de 23. Método del Instituto de Asfalto • En los dos diseños de vías se usa el mismo grosor de base. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.5%. • Por la cantidad de trafico de las dos vías se evidencia que hay mayor esfuerzo en la subrasante . Subbase y subrasante para dar un CBR en la vía primaria de 37.3. • En el análisis se toma cuatro muestras donde se usa la vía primaria y la vía secundaria en diferente horario analizando la variable. Instrucción cubrirá las normas AASHTO y ASTM más actuales utilizados en el proceso de diseño de mezcla. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método del Instituto de Asfalto la mezcla básica Técnico de Capacitación (BMT) curso proporciona información detallada. El curso se centra en dar a los estudiantes un conocimiento profundo de cada prueba y los procesos relacionados. mientras que instruir a los estudiantes sobre los procedimientos y técnicas que maximicen la precisión y la repetibilidad de pruebas.3. formación práctica de laboratorio para ambos técnicos con experiencia y sin experiencia para agregados de pruebas y mezclas asfálticas. . para una determinada deflexión Benkelman característica (DB) en milímetros.64*N-0. Método del Instituto de Asfalto Fórmula del Instituto del Asfalto DB = 25.) para EAL = 10 La diferencia entre el espesor total y 75 mm (3 in.2383 N = número admisible de aplicaciones de carga hasta la falla.3.) 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. el espesor mínimo de concreto asfáltico o mezcla de emulsión asfáltica Tipo I con un tratamiento de superficie es 75 mm (3 in. Si el Tipo I es seleccionado. sólo un tratamiento de superficie es requerido. Para el Tipo II o III. a través de obras de rehabilitación. de acuerdo a la importancia de la carretera. 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 vida del pavimento o periodo de análisis puede extenderse indefinidamente.3. hasta que la carretera quede por cambios en su geometría . 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. esperados a ser aplicados al pavimento durante un período de tiempo dado.3. 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) . 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). Típicamente ellos van de ligero (menos de 9 kN [2000 lb]) a pesado (más de los límites legales). 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). Por ejemplo. una aplicación de un eje simple de 89 kN (20000 lb) es igual a 1. Método del Instituto de Asfalto La primera preocupación es el número y pesos de cargas del eje. Recíprocamente. 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. medios y altos volúmenes de transito. . Método INVIAS. 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. El Instituto Nacional Vías INVIAS. hasta vías de primer orden”. Métodos de diseño de Pavimentos:. . desde caminos rurales.4. ha preparado documentos. con los cuales quiere brindar a los Ingenieros bases solidas para realizar el diseño de un pavimento. 2 Tn (80 KN) en el carril de diseño. Métodos de diseño de Pavimentos: Método INVIAS . se adopta un periodo de diseño estructural de 10 años.4. la variable transito se considera como el numero de repeticiones de ejes de 8. Niveles de transito: Al igual que los demás métodos. 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. Transito: Suma de todos los vehículos que pasan por una vía durante un tiempo determinado. sin embargo este método clasifica el transito en dos niveles así: . Transito Normal: Corresponde al que circulara por la red así no se realice el proyecto.Métodos de diseño de Pavimentos:. y que actualmente transita por otro corredor. . Transito generado: Es el transito nuevo por efecto al desarrollo del área de influencia. Método INVIAS.4. Transito atraído: Es el que utilizará el proyecto por las ventajas del miso. se puede determinar con una serie histórica o un conteo vehicular. para este método se tiene establecidos los factores de daño. Factor Daño FD: Teniendo en cuenta la discriminación de vehículos por tipo. efectuados por el INVIAS en las vías a su cargo entre el 2000-2006: .4. Métodos de diseño de Pavimentos: Método INVIAS. con los cuales se debe determinar la conversión de vehículos a ejes equivalentes de 80KN. y surgieron del análisis de cargas por eje de aproximadamente 300 mil vehículos . Métodos de diseño de Pavimentos: Método INVIAS. Factor Direccional Fd: Al igual que los demás métodos aquí se diseña usando el carril mas cargado o carril de diseño.4. sin embrago el transito por adoptar para el diseño según el ancho de calzada es el siguiente: . Periodo de diseño estructural: En este manual se considera un periodo de diseño de 20 años para todos los análisis estructurales. Método INVIAS. .4. el cual bajo premisas teóricas debe coincidir como mínimo con la vida útil del pavimento.Métodos de diseño de Pavimentos:. 1.4. el tránsito atraído y el generado: 1. para determinar el diseño de la estructura.1. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Caso 2: En el tramo de vía no existe serie histórica de transito ( vías que no están a cargo del INVIAS) . Para el diseño de pavimentos se debe tener en cuenta las siguientes variables: Transito.1 Pronostico del Transito normal. 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). TRANSITO: Se debe determinar el tránsito normal. clima y suelo de subrasante. Método INVIAS. Caso 1. b. Determinación del transito Normal cuando se tiene serie histórica: a. . Se convierte la serie histórica del tránsito a E.1.4. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.S. Tener identificada la serie histórica del transito para la estación seleccionada. Método INVIAS.E de 80 KN. Análisis estadístico de la serie histórica: Se realiza un análisis estadístico para establecer modelos de crecimiento factibles . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Para el calculo de los E. TPDS año i= TPD semanal en cada año i de la serie histórica (ambas direcciones).S.S. Método INVIAS. %V k año i = Porcentaje de cada vehículo K en cada año i.1.E de la serie histórica.E de 80 KN en cada año i de la serie histórica (ambas direcciones). descartando de l serie histórica los valores de los años con condiciones anormales.4. (tanto por uno). . se tiene: N80 KN diario años i= Numero de E. FD k año i= Factor daño del tipo de vehículo k para cada año i c. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Selección del modelo factible de crecimiento del transito en función de los coeficientes estadísticos: r. Estimación del transito proyectado para el periodo de diseño.1. r 2. Método INVIAS.4. 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 : . d. e. σ. 4. Calculo del error estándar σ en la predicción del y transito. error de pronostico (año a año). Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. . en el año i n`= Numero de años analizados de la serie histórica i= Varia de 1 a n`. Donde: σ= Error estándar del modelo seleccionado. Yi modelo: Valor calculado con el modelo. Yi= Valor observado en el año i.1. Método INVIAS. σ= Error estándar del modelos seleccionado. J= Años de proyección en el periodo de diseño σ pronostico j= Error estándar de la estimación del tránsito. 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.4. Método INVIAS. en el año j del periodo de diseño.1 . Donde: i= años de la serie histórica. Xj= Cada uno de los años del periodo de diseño. Xi: Cada año de la serie histórica. X = Año medio de la serie histórica n`= Numero de años analizados de la serie histórica. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. . Método INVIAS.E de 80 KN corregidos por confiabilidad.S.4. Donde: N`j: Ejes equivalentes diarios corregidos para el año j del periodo de diseño . Calculo del numero de E. en cada uno de los años del periodo de diseño (N`j). Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.1. Calculo del numero de E. en ejes equivalentes. por concepto del la componente normal del transito.E de 80 KN acumulados durante el periodo de diseño (en ambas direcciones) Calculo del numero de E.1. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Donde: Fd: Factor de distribución direccional .4. para el año j Cj: Corrección para el año j.S. Donde: Nj: Ejes equivalentes diarios calculados por el modelo seleccionado. que permite asegurar el nivel de confianza deseado. Método INVIAS.E de 80 KN acumulados en el carril de diseño durante el periodo de diseño.S. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Tasa de crecimiento anual (r ).S. Factor direccional (Fd).E en el carril de diseño (transito normal). Se define los demás parámetros del diseño como: Periodo de diseño (n). Método INVIAS.1. Factor daño (FD) y confiabilidad del pronostico. Se calcula el número de E. Los resultados de dicho conteo se corrigen por estacionalidad. en el año: . La componente de transito normal se estima mediante la ejecución de conteos de tránsito. b. Caso 2.4. Ancho de la calzada. Determinación del transito Normal cuando NO existe serie histórica: a. c. composición de los vehículos comerciales. d. Se calcula el número de E.E en el carril de diseño (transito normal). Se calcula el número acumulado de E. durante el periodo de diseño (n) con el nivel de confianza dado: .S.4.1.S. Método INVIAS. para el periodo de diseño (n): e. Caso 2. Determinación del transito Normal cuando NO existe serie histórica: d.E en el carril de diseño (transito normal). Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Se requiere de los siguientes métodos para estimar el transito atraído: Estudios de origen – destino.2 Pronostico del Transito atraído: a.4.1. 1. 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.3 Pronostico del Transito generado: a. 1. Método INVIAS. estudio de utilización del proyecto por usuarios potenciales. el drenaje de las capas asfálticas. la infiltración de la estructura. factores internos como la susceptibilidad de los materiales a la humedad.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. 2 . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. definen la manera en la cual el pavimento reaccionara a la aplicación de las condiciones ambientales externas. 2. Método INVIAS. el INVIAS adopta los siguientes valores: .1. CLIMA: Esta variable tiene gran efecto en el desempeño de los pavimentos.4. 3. Dentro del proceso de estudio de la capacidad de soporte de la subrasante se debe tener en cuenta lo siguiente: .4.1. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método INVIAS. 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. Determinación de las propiedades físicas del suelo. c. e. Selección de unidades homogéneas de suelo.4. Categorías de subrasante: Se utilizan para establecer los tipos de estructura de pavimento mas compatibles con la capacidad de soporte de la subrasante: . Método INVIAS. a.1. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. d. b. Definir la resistencia característica del suelo de la unidad homogénea. Determinación del perfil estratigráfico. Método INVIAS.4. DISEÑO DE LA ESTRUCTURA: El método presenta varias alternativas estructurales compuestas por las siguientes capas: . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.1. 4. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.4. Dichas estructuras también varan teniendo en cuenta dos situaciones: a.1. Método INVIAS. Alternativas estructurales en donde no existe o no es posible utilizar el afirmado existente: . Método INVIAS. b. Alternativas estructurales que involucran el afirmado existente. 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: .4. Método INVIAS. el cual hace los cálculos del espesor de la capas teniendo en cuenta el algoritmo del Método AASHTO-93. c. So: Parámetros de confiabilidad en el diseño: Para vías de bajo transito se sugiere adoptar un nivel de confiabilidad en el diseño del 70%. y el programa maneja una incertidumbre So= 0. SN: Numero estructural. . Mr. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Zr.: Modulo resiliente de la subrasante. Se toma 2.2.1. ∆PSI: Perdida de serviciabilidad. Algoritmo de diseño: Este método utiliza un programa de computador denominado PAV-NT1.4. en Psi.44. que es el siguiente: Donde: N80 KN : Numero acumulado de ejes equivalentes de 80KN en el carril de diseño durante el periodo de diseño. Presenta datos históricos de TPD hasta el año 2006 .4. 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. .1. Vía en firmado: ancho de 5m Periodo de diseño: 10 años a partir del 2015. Método INVIAS. Temperaturas entre 12 ºC – 16 ºC. Clima: Frio. localizado en el departamento de Boyacá. Método INVIAS.4.1. 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 . y con estos datos se va a extrapolar la distribucion de camiones. se va a utilizar la composición típica de la tabla 2. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.2 de INVIAS. . Método INVIAS.en ambas direcciones. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. .4. Ahora se va a realizar la conversión de la serie histórica del transito a ESE de 80KN. con la expresión.1. 4. Método INVIAS. Se continua con el análisis estadístico de la serie histórica. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Gráficamente el comportamiento de transito se ve de la siguiente manera: .1. mediante una regresión para obtener una ecuación lineal o una ecuación exponencial: Se utilizó el método de mínimos cuadrados. 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: Método INVIAS. en este caso se asume 70%.524.Asi mismo se hace el calculo del número de ESE de 80 KN diarios. 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). Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.4. corregidos por confiabilidad. luego Zr= 0.1. para cada uno de los años de diseño (N`j). . con el nivel de confianza deseado. por los 365 días de un año y el factor direccional de 0. N80 KN acumulados carril de diseño = 365 * 2900. ya que la calzada presente se indico de 5m. en el carril de diseño.4. afectando el valor de ∑N`j. Método INVIAS. De esta manera ya se conoce el transito a para para el periodo de diseño. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.1.48 * 0. ahora se calcula el número de ESE de 80 KN acumulados durante el periodo de diseño.75 = 794006 ESE de 80 KN= 7.75.94x105 . Método INVIAS. N80 KN atraído= 794006 ESE de 80 KN * 0.1.15 = 119101 ESE de 80 KN = 1.” En este caso se va a tomar un promedio del 15%. siembro se debe tener en cuenta el transito atraído y el generado. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Hasta el momento solo se ha determinado el tránsito normal de la vía durante el periodo de diseño.19x105 En el caso del tránsito generado.4. como tampoco se dispone de información. como no se cuenta con un estudio de origen –destino. 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. Para el caso del tránsito atraído. se va hacer uso de los factores de la siguiente tabla: . en el carril de diseño. cebolla. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito.56x105 ESE de 80KN. por lo tanto se va a sumir los siguientes factores N80 KN generado= 794006 ESE de 80 KN * (0. N esta por encima de T2. El municipio de Samacá dentro de sus actividades principales tiene la explotación de carbón y a la producción agrícola de productos como papa. arveja. Ahora retomando la variable transito al compararla con el nivel de transito que aplica para el manual de bajos volúmenes. para el caso de la subrasante. Método INVIAS. Continuando con el diseño.03+0. . el atraído y el generado así: N80 KN total = (794006 + 119101 + 794006) ESE de 80 KN = 956777 ESE de 80 KN = 9.025) = 43670 ESE de 80 KN = 4. luego es una subrasante regular cuya categoría será S2. se va asumir con un CBR de 4.36x104 Por lo tanto el transito final de diseño será la suma del tránsito normal .4.1. maíz. teniendo en cuenta las alternativas estructurales que ofrece el manual. Pero si se hiciera solo como ejercicio académico y N se colocara en el rango de T2. Método INVIAS.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 . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. la que mejor se ajusta. Luego no se podría diseñar una estructura bajo estos criterios.1. clima y suelo de subrasante. Método INVIAS.2. medios y altos volúmenes de transito. afectados por los respectivos factores de equivalencia establecidos por la AASHTO. TRANSITO: Las categorías de tránsito.4. 1. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. en diferentes estaciones de peaje en el país. para determinar el diseño de la estructura. y son los siguientes: . para el diseño de pavimentos en concreto. Para el diseño de pavimentos en concreto se debe tener en cuenta las siguientes variables: Transito. se obtuvieron a partir de los espectros de carga obtenidos con la distribución de pesos para los diferentes tipos de eje por cada 1.000 camiones. .4.2. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. medios y altos volúmenes de transito. Método INVIAS. Método INVIAS.4.2. clasificados de acuerdo a su capacidad de soporte CBR y correlacionados con el modulo de reacción de la subrasante :    . 2. SUBRASANTE: Para el proceso de diseño se contemplan cinco (5) tipos de suelo. medios y altos volúmenes de transito. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. 2. se tienen en cuenta tres (3) tipos: 3. 3. Método INVIAS.4. 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.Tipo de concreto para el pavimento: En este manual se tiene en cuenta cuatro (4) categorías. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos.1. . medios y altos volúmenes de transito. DISEÑO DE LA ESTRUCTURA: Inicialmente se debe definir la capa de soporte de las placas de concreto. cambios de temperatura y humedad.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 . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos.4. entre la cara superficial y la de soporte de la losa.Dimensiones de las losas: Ancho: corresponde al ancho del carril. Longitud: Debe estar entre 3.0 m. Método INVIAS. 3. .2.6 y 5.3. medios y altos volúmenes de transito.2. 3. Relación largo/ ancho: entre 1 y 1. . sin refuerzo estructural. 3.Espesor de la losa: Dos factores influyen en la determinación del espesor de las losas de concreto: 1. diámetro mayor a 15mm) y las barras de anclaje (acero corrugado.4. Método INVIAS.2. diámetro menor de 15mm). como son las bermas. medios y altos volúmenes de transito. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. INVIAS presenta este diseño para losas. solo tiene en cuenta el acero de las dovelas en las juntas transversales. los bordillos o los andenes. (acero liso.4. los confinamientos laterales del pavimento. La presencia de pasadores de carga (dovelas) en las juntas transversales y 2. 5. Método INVIAS. . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos.2. medios y altos volúmenes de transito. 3.4.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. el INVIAS dispone de siete (7) tablas con las cuales se hallan los espesores requeridos: . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. 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.4. Método INVIAS. medios y altos volúmenes de transito.2. Método INVIAS.2. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. medios y altos volúmenes de transito.4. . . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos.4. medios y altos volúmenes de transito.2. Método INVIAS. 4.2. . Método INVIAS. medios y altos volúmenes de transito. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. 2. medios y altos volúmenes de transito. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. . Método INVIAS.4. .4.2. medios y altos volúmenes de transito. Método INVIAS. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. medios y altos volúmenes de transito. Método INVIAS. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos.2.4. . 4. medios y altos volúmenes de transito. . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos.2. Método INVIAS. los datos de transito son los siguientes: . Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. Método INVIAS.La Caro. medios y altos volúmenes de transito. longitud 7 Km. Datos de entrada: Vía: Territorial Cundinamarca: Estación No5 Sector Calle 232.2.4. medios y altos volúmenes de transito. Método INVIAS. Datos de entrada: Vía: Territorial Cundinamarca: Estación No5 Sector Calle 232. •Periodo de diseño 20 años a partir del 2015 •Tipo de suelo: Lacustre A: Arcillas limosas muy blandas.2.La Caro. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. • Clima: Promedio 14ºC.4. los datos de transito son los siguientes: • Vía de 6 carriles: 3 por sentido. . longitud 7 Km. . La grafica muestra el comportamiento del tránsito en la serie histórica. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. se usará el método de mínimos cuadrados.2. Inicialmente se va a calcular el TPD. para el año cero 2015 mediante una regresión.4. además se calculará con un nivel de confianza del 95%. Método INVIAS. medios y altos volúmenes de transito. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. Método INVIAS.4. . medios y altos volúmenes de transito. Se escogió para representar el modelo la ecuación lineal.2. R= 0. medios y altos volúmenes de transito. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos.2. Método INVIAS.67+1550.52 σ = 11709. Ecuación lineal Y= 45356.8 .4.25 X. 2. medios y altos volúmenes de transito.25 X. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. R= 0. Método INVIAS.67+1550.52 .4. Ecuación lineal Y= 45356. . año 2015 es 88.187 y corresponde a una vía tipo. medios y altos volúmenes de transito. De lo anterior se obtiene un TPD para el año cero .4. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos.2. Método INVIAS. de la información del INVIAS Ahora para la variable subrasante se conoce el tipo de suelo. 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. •Tipo de suelo: Lacustre A: Arcillas limosas muy blandas. pero no su capacidad de soporte. Para la distribución del transito se va a utilizar la correspondiente al año 2011. .2. 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.4. Método INVIAS. 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 . Método INVIAS. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. medios y altos volúmenes de transito.4.2. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. medios y altos volúmenes de transito. para garantizar un mejor comportamiento de la estructura.2.4. Método INVIAS. donde indica: . Se decide usar un concreto MR45 y el uso de dovelas y berma. ahora se procede a utilizar la tabla 4.7. El espesor de la losa para un MR45. medios y altos volúmenes de transito. así como de una capa de base granular. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos. Método INVIAS.4. será de 28 cm. . pero también se puede tener la opción de usar una base granular estabilizada donde el espesor de la losa se reduce a 25 cm. con el uso de dovelas y berma.2. Por lo tanto se debe pasar a un análisis de costos par determinar la alternativa más factible. MÉTODOS DE DISEÑO DE PAVIMENTOS: 5. Método PCA . Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Este método fue publicado en 1984. es utilizado para el diseño de espesores en calles y carreteras con pavimentos de concreto. el procedimiento PCA es aplicable al diseño de pavimentos de concreto con juntas. 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". formulada por dicho investigador en 1945. También es conocido como mecanicista.. consiste en hallar los espesores mínimos de pavimento que se traduzcan en menores costos anuales.  . Método PCA.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Los pavimentos de concreto simple se construyen sin acero de refuerzo o varillas de transferencia de carga en las juntas. debido a su relativamente pesado y continuo refuerzo en dirección longitudinal. b.Los pavimentos reforzados contienen acero de refuerzo y pasadores en las juntas de construcción. se construyen sin juntas de construcción.Los pavimentos de concreto simple con varillas de transferencia de carga (pasadores).Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. se construyen con separaciones entre juntas superiores a las utilizadas en pavimentos convencionales. se construyen sin acero de refuerzo.Los pavimentos de refuerzo continuo. . d. Método PCA TIPOS DE PAVIMENTOS RIGIDOS a. c.  El efecto de usar una subbase de concreto pobre. Método Shell. CONDICIONES QUE ANTES NO SE HABIAN CUBIERTO POR OTRO MÉTODO El grado de transferencia de carga proporcionado en las juntas transversales.  El efecto de usar bermas de concreto.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. 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. adyacentes al pavimento. por los diferentes tipos de pavimentos descritos. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. CRITERIOS DE DISEÑO a.Fatiga.La resistencia a la fatiga se basa en la relación de esfuerzos: Esfuerzo producido por la carga por eje Módulo de rotura del concreto. 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) . Método Shell. para proteger al pavimento contra la acción de los esfuerzos producidos por la acción repetida de las cargas. 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. Erosión. 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. para limitar los efectos de la deflexión del pavimento en los bordes de las losas. 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. Método Shell. 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. estos valores se obtienen a partir de estimativos de: •TPD •TPDVC •Cargas por eje de los vehículos comerciales.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. PROYECCION DEL TRÁNSITO Para obtener el dato necesario de transito para el diseño. . consiste en el empleo de tasas de crecimiento anual y factores de proyección. .C.  Factores de seguridad de carga.S.2.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. F.C = 1. = 1.0. F. = 1.S.C. F. Para tránsito bajo.S. Para tránsito medio.1. Método Shell. Para tránsito pesado. .Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método Shell. El Total es redondeado para obtener el Factor de Fatiga de 268. Proyecto y Datos de Tráfico Camino local de 2 carriles (Tabla W-4 disponible.000. se observa que los efectos de fatiga disminuyen rápidamente cuando las cargas decrecen.569 x 0. y Tabla 8. Método Shell./pulg3 Periodo de diseño = 20 años TPD actual = 1.000 vehículos dadas en la Tabla W.16 = 251 ► Cada carril : 251/2 = 126 ► Para el periodo de diseño : 126 x 365 x 20 = 919.046 x 1.046 Factor de proyección = 1.800 En la Tabla 9.800 camiones por las cargas por eje para 1. Esto usualmente hace innecesario emplear las categorías de cargas bajas en los cálculos. Tabla 8) SueloCemento granular Suelo de fundación débil. k = 125 lb.5 = 1. se calcula el número esperado de cargas por eje multiplicando 919. Empezando con las categorías de cargas mas pesadas.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. .569 Tráfico de Camiones = 1.5 Tráfico de Camiones12 = 16 por ciento del TPD Cálculos del Tráfico TPD de diseño = 1.4. La Tabla 10 muestra el cálculo del Factor de Fatiga. Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. Método Shell. . . 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. . Método Shell.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. una base asfáltica y una base negra.Métodos de diseño de Pavimentos: Diseño de Pavimentos asfalticos para vías con bajos volúmenes de transito. por la que su utilización no presenta ningún tipo de restricciones. con estas se obtienen las relaciones de sustitución. . se calculan los espesores requeridos en las graficas correspondientes a los códigos respectivos. 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. Cuando las capas asfálticas están constituidas por una capa de rodadura. El análisis de la fatiga del método de la PCA se basa en modelos teóricos haciendo uso del método de los elementos finitos. PDF.wordpress.files._DISE %C3%91O_DEL_PAVIMENTO_-M%C3%89TODO_SHELL .pdf Corredor G. Diseño del pavimentométodo Shell.wordpress. ASSHTO GUIDE FOR DESIGN OF PAVEMENT STRUCTURES. https://sjnavarro. 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