MÉTODO AID PARA DISEÑO DE PAVIMENTOS

1. INTRODUCCIÓN2. OBJETIVOS3. MARCO TEÓRICO4. DISEÑO DE PAVIMENTO

Se desarrolla a partir del estudio del comportamiento del pavimento bajo condiciones de servicio reales, incidiendo en la determinación de relaciones entre la resistencia de un pavimento vs la deflexión del mismo.

Coeficiente variación= SD prom

Donde:S, desviación estándar Dprom, deflexión promedio

La desviación estándar se calcula con la siguiente expresión:

Donde:N, número de pruebas individuales D, valor de deflexión individualDprom, promedio de deflexiones individuales

La deflexión representativa se determina por la fórmula:

Donde:Dprom, deflexión promedioFc, factor de corrección a las condiciones del clima y a la temperatura de referencia (21°C)S, desviación estándar

COEFICIENTES ESTRUCTURALES La relación entre deflexión y resistencia es básica para diseño estructural de pavimentos asfalticos.

Para establecer esta relación se requiere medir el espesor de capas estructurales individuales y la evaluación de la resistencia de cada componente.

Los coeficientes estructurales son aplicables para varias profundidades bajo la superficie del pavimento, que no necesariamente coincide con la capas del mismo.

El índice estructural se calcula hasta una profundidad de 90 cm, que es hasta donde llegan los esfuerzos mensurables debidos a las cargas de rueda.

El índice estructural está relacionado con la deflexión mediante las ecuaciones:

En milímetros

En pulgadas

Donde:

RD= deflexión medida con la viga benkelman

El índice estructural es un número sin dimensión igual al valor numérico dela reciproca de la deflexión elástica de rebote medida en mm o en pulg. Y reducida mediante el factor de conversión 0.039.Esta propiedad permite, verificar la suficiencia de los supuestos de diseño incluyendo los coeficientes estructurales.

ESPESOR MINIMO DE COBERTURA SOBRE CADA TIPO DE MATERIAL

Los coeficientes máximos y mínimos en los diversos componentes del pavimento, representan dos principios fundamentales de la distribución de presión bajo un pavimento asfaltico. Estos principios han sido resumidos por Housel e Ito, en la forma siguiente:Existe un Angulo máximo definido de distribución lateral que limita el cono de compresión, fuera del cual no existe presión vertical mensurable de la carga aplicada.En cargas incrementadas que exceden la resistencia al corte del suelo se desarrolla concentración de presión vertical en la columna central del cono de compresión.

ESPESORES RECOMENDADOS PARA CADA SUPERFICIAL

Los espesores de capa superficial de concreto asfáltico están en función del CBR de las capas de base y el tránsito vehicular de diseño (Figura.), son los mínimos recomendables para no exceder la deformación critica en función de Tg φ, de acuerdo al criterio que tolera cierto grado de roturas en la superficie durante el periodo de diseño.

CURVAS DE DISEÑO ESTRUCTURAL

Se desarrollan a partir de:1.- las relaciones entre deflexión y tránsito vehicular durante el estudio del comportamiento del pavimento, para varios coeficientes de variación.2.- Las ecuaciones (1) y (2) que permiten calcular la deflexión de un tramo de pavimento.La relación entre las deflexiones calculadas y las deflexiones medidas.Los valores ajustados dan relación más conservadora para propósitos de diseño.

El índice estructural representa la resistencia mínima requerida para una sección de pavimento standard de 90 cm y una vez determinado forma la base para el diseño de un pavimento asfáltico.

Las ecuaciones de diseño estructural son:

(1)

(2)

Donde:

SI, índice estructurala1, a2,… an , Coeficiente estructural en unidades sin dimensiónt1, t2,… tn, Espesores de los componentes, cm.

DISEÑO DEL PAVIMENTO CON CAPA SUPERFICIAL DE ESPESOR MINIMO

La capa superficial de espesor mínimo es un tratamiento superficial doble.Puede necesitar más de un tanteo diseñar un pavimento por este método. Los pasos a seguir son:1.-Determinar el periodo del diseño, que puede ser reformulado durante el procedimiento, si resulta conveniente (construcción por etapas).2.-Asumir el coeficiente de variación de construcción de acuerdo a la evaluación del proyectista.3.-Estimar el EAL total en el carril de diseño.4.-Calcular la resistencia de la sub-razante.5.-Determinar las propiedades mecánicas de los materiales que se van a utilizar en las capas estructurales.6.-Determinar el tipo de espesor de la superficie de rodadura en la Tabla 6.57 en función del CBR de la base y el tránsito vehicular de diseño.7.-Predimensionar el espesor combinado de las capas estructurales libres (base y sub-base).8.-Obtener el índice estructural requerido en función del EAL total de diseño.9.-Verificar la suficiencia de este primer tanteo de diseño calculando el índice estructural total (SI) provisto con la ecuación (1) y comparándolo con el índice estructural (SI) requerido que se obtuvo en el paso 8º.

LIMITACIONES DE DISEÑO

Se ha demostrado que el comportamiento del pavimento no está regulado únicamente por el total de cargas de eje sino también por el número de cargas aplicadas durante un periodo de tiempo dado.

Figura. Resistencia combinada de sección de pavimentos de asfalto y capas de suelo libre.

CONDICIONES DE DRENAJE

Es muy importante considerar la eliminación o la intercepción del agua antes de su ingreso dentro de la sección del pavimento. Con las cunetas laterales se conduce el escurrimiento fuera de la sección del pavimento y se han diseñado sistemas para eliminar el agua infiltrada de la sección de pavimento. Se usan zanjas con tubos perforados para interceptar la filtración lateral y para bajar el nivel freático.Por lo general, el agua que se filtra en el pavimento es subestimada; se ha comprobado que un alto porcentaje de agua de lluvia puede penetrar en las capas de suelo subyacente a través de la superficie pavimentada.La capa subyacente se diseñara con la Ley de Darcy.Dónde: Q=infiltración de diseño K=permeabilidad i= gradiente hidráulico A=espesor de la base

La interrelación entre capas continuas es:

a) Para prevenir la contaminación del material de filtro:

b) Para asegurar capacidad adecuada: