pavimento flexible 93

8/17/2019 Pavimento Flexible 93

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FACULTAD DE INGENIERÍAS Y ARQUITECTURA

PAVIMENTOS FLEXIBLES

CON METODO AASHTO 93

CURSO: DISEÑO MODERNO DE

PAVIMENTOS

DOCENTE: ING.CASSO VALDIVIA, HUGO

ALUMNOS:

CRUZ QUINTO, JOSÉ FERNANDOALVARO

ESCOBAR RONDINEL, LUIS MIGUEL

HUAMAN HUAMAN, ZILA

CICLO: IX


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ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVILCURSO: DISEÑO MODERNO DE PAVIMENTOS TEMA: PAVIMENTO FLEXIBLE CON METODO 93

!"#$

La aplicación del Método AASHTO-72 se mantuvo hasta mediados del año19!" cuando se dete#minó $ue" a%n cuando el p#ocedimiento $ue se aplica&aalcan'a&a sus o&(etivos &)sicos" pod*an inco#po#)#sele al+unos de losadelantos lo+#ados en los an)lisis , el diseño de pavimentos $ue se ha&*anconocido , estudiado desde ese año 1972 .o# esta #a'ón" en el pe#*odo 19/-190 el Su&omité de iseño de .avimentos (unto con un +#upo de 3n+enie#osonsulto#es comen'ó a #evisa# el 4.#ocedimiento .#ovisional pa#a eliseño de .avimentos AASHTO-724" , a 5inales del año 196 conclu,e sut#a&a(o con la pu&licación del nuevo 4Manual de iseño de st#uctu#as de

.avimentos AASHTO 864" , si+ue una nueva #evisión en el año 199!" po# locual" ho, en d*a" el método se conoce como Método AASHTO-9!ste Manual mantiene las ecuaciones de compo#tamiento de los pavimentos$ue se esta&lecie#on en el pe#imento :ial de la AASHO en 1961" como losmodelos &)sicos $ue de&en se# empleados en el diseño de pavimentos;int#oduciendo" sin em&a#+o" los cam&ios m)s impo#tantes sucedidos endi5e#entes )#eas del diseño" inclu,endo las si+uientes<

Ecuación de diseño:La ecuación AASHTO-9! toma la si+uiente 5o#ma<

Variables independientes:Wt18 < Número de aplicaciones de cargas equivalentes de 80 kN acumuladasen el periodo de diseño ( n )ZR < Valor del desviador en una curva de distribución normal, unción de la!oniabilidad del diseño (") o grado conian#a en que las cargas de diseño noser$n superadas por las cargas reales aplicadas sobre el pavimento%So< &esviación est$ndar del sistema, unción de posibles variaciones en lasestimaciones de tr$nsito (cargas ' volúmenes) ' comportamiento del pavimento a lo largo de su vida de servicio%=PSI< rdida de *erviciabilidad (!ondición de *ervicio) prevista en el diseño,' medida como la dierencia entre la +planitud (calidad de acabado) del pavimento al concluirse su construcción (*erviceabilidad -nicial ( po ) ' su planitud al inal del periodo de diseño

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(*ervicapacidad .inal ( pt )%

MR< /ódulo "esiliente de la subrasante ' de las capas de bases ' subbasesgranulares, obtenido a travs de ecuaciones de correlación con la capacidad portante (!1") de los materiales (suelos ' granulares)%Variable dependiente:

SN: >%me#o st#uctu#al" o capacidad de la est#uctu#a pa#a sopo#ta# las ca#+as&a(o las condiciones (variables independientes) de diseño

Procedimiento de Diseño AASHTO '93

!ri!"#es $ener!#es de DiseñoSe conside#an como 4:a#ia&les ?ene#ales de iseño4 a$uellas $ue de&en se#conside#adas en el diseño , const#ucción de cual$uie# est#uctu#a depavimentos ent#o de esta cate+o#*a se inclu,en< limitaciones de tiempo @talescomo compo#tamiento , pe#*odo de an)lisis" t#)5ico" con5ia&ilidad , e5ectosam&ientales

%imit!ciones re#!cion!d!s con e# tiem&o !ños( de diseñoLa selección de va#ios pe#*odos de diseño , de niveles de se#vicapacidad Btam&ién denominada Cse#vicea&ilidadD o CidoneidadDB o&li+an al .#o,ectista aconside#a# est#ate+ias de diseño $ue va,an desde una est#uctu#a $ue #e$ue#i#)&a(o nivel de mantenimiento" , $ue p#)cticamente du#a#) todo el pe#*odoseleccionado sin ma,o#es acciones soe él" hasta alte#nativas de const#ucciónpo# etapas" $ue #e$ue#i#)n una est#uctu#a inicial m)s dé&il , un p#o+#ama"p#eviamente esta&lecido" de mantenimiento , #epavimentaciónSe denomina 4&er)odo de com&ort!miento4 al lapso $ue se #e$uie#e pa#a $ueuna est#uctu#a de pavimento nueva -o #eha&ilitada- se dete#io#e de su 4nivel

inicial de se#vicapacidad4" hasta su nivel esta&lecido de 4se#vicapacidad 5inal4"momento en el cual ei+e de una acción de #eha&ilitación l .#o,ectista de&e"en consecuencia" selecciona# los et#emos m)imo , m*nimo dese#vicapacidad l esta&lecimiento de estos et#emos" a su ve'" se ve a5ectadopo# 5acto#es tales como< clasi5icación 5uncional del estado de un pavimento"pe#cepción del p%&lico usua#io de 4cu)nto de&e du#a# una est#uctu#a nueva4"5ondos disponi&les pa#a la const#ucción inicial" costos asociados con el ciclo devida de la est#uctu#a" , ot#as conside#aciones de in+enie#*aSe de5ine como *&er)odo de !n+#isis* al lapso $ue de&e se# cu&ie#to po#cual$uie# est#ate+ia de diseño >o#malmente coincide con el 4pe#*odo decompo#tamiento4; sin em&a#+o limitaciones p#)cticas , #eal*sticas en el

compo#tamiento de cie#tos casos de diseño de pavimentos" pueden hace#necesa#io $ue se conside#en va#ias etapas de const#ucción" o una

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#eha&ilitación p#o+#amada" $ue pe#mita el alcan'a# el pe#*odo de an)lisisdeseadon los métodos AASHTO de 1961 , de 1972 e#a 5#ecuente diseña# lospavimentos pa#a un pe#*odo m)imo de 2E años; ho, en d*a" en el Método

AASHTO 89!" se #ecomienda $ue se estudien los pavimentos pa#a un pe#*odode compo#tamiento ma,o#" ,a $ue ellos pueden da# lu+a# a una me(o#evaluación de las alte#nativas a la#+o pla'o &asadas en an)lisis de costo-tiempo ,n c-!#.-ier c!so/ sin em"!r0o/ se recomiend! .-e e# &er)odo de!n+#isis inc#-! !# menos -n! re2!"i#it!cin de #! estr-ct-r!recomend!d!4

Tr+5ico

l esta&lecimiento de los espeso#es de pavimento mediante el Método AASHTO89!" se 5undamenta en la dete#minación de las 4a#+as $uivalentes Acumuladas en el .e#*odo de iseño @Wt184" calculadas de acue#do alp#ocedimiento esta&lecido pa#a el Método AASHTO 872" , al cual se hace#e5e#encia en el .#ime# :olumen de estos 4Apuntes de .avimentos4" , $ue en esa opo#tunidad 5ue#onde5inidas con el té#mino Wt18 uando se emplea el método AASHTO 89!de&en aplica#se los 45acto#es de e$uivalencia de ca#+as B4Fi4Bde acue#do alp#ocedimiento se+uido en :ene'uela pa#a la estimación de ca#+as

6on5i!"i#id!dLa 4on5ia&ilidad del iseño @G4 se #e5ie#e al +#ado de ce#tidume @se+u#idadde $ue una dete#minada alte#nativa de diseño alcance a du#a#" en #! re!#id!d"el tiempo esta&lecido en el pe#*odo seleccionado La con5ia&ilidad tam&iénpuede se# de5inida como la p#o&a&ilidad de $ue el n%me#o de #epeticiones deca#+as @>t $ue un pavimento pueda sopo#ta# pa#a alcan'a# un dete#minadonivel de se#vicapacidad de se#vicio" no sea ecedida po# el n%me#o de ca#+as$ue #ealmente estén siendo aplicadas @Tsoe ese pavimento4

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Si se ha de5inido a 4Wt184 como las ca#+as e$uivalentes de diseño , a 4WT4como las ca#+as actuantes #eales" se tend#) en la Fi+u#a 4I4" $ue el )#ea en&lanco #ep#esenta la p#o&a&ilidad de éito del diseño" es deci# $ue >t J >Tcuando p J pt sta p#o&a&ilidad se de5ine como el 4>ivel de on5ia&ilidad @G4del p#oceso de

diseño-compo#tamiento" , se ep#esa<

G K 1EE .#o&a&ilidad @>t J >T K 1EE .#o& @d J E

.a#a un nivel dete#minado de on5ia&ilidad" @G" ha) un Facto# deon5ia&ilidad-@FG- $ue es 5unción de la desviación estanda# @So" , la cual" a su ve'" tomaen conside#ación la va#iación espe#ada en los mate#iales , el p#ocesoconst#uctivo $ue p#edomina#)n en el pavimento $ue se diseña" la posi&ilidad deva#iación en la p#edicción del t#)5ico a lo la#+o del pe#*odo de diseño" , la

va#ia&ilidad no#mal en el compo#tamiento del pavimento pa#a un valo# de t18ste valo# de 4FG4" a su ve'" multiplica a las ca#+as e$uivalentes totales @t1ó >8t -o&tenidas se+%n se indicó en el Apa#te I12" , se lo+#a" enconsecuencia" el ve#dade#o valo# de a#+as $uivalentes Totales @Wt18" elcual se#) int#oducido en la cuación de iseñoLa con5ia&ilidad @G" en el Método AASHTO 89!" se esta&lece mediante laco##ecta selección de este 4Facto# de on5ia&ilidad en el iseño @7R4" , pa#acu,a dete#minación es necesa#io t#ans5o#ma# la cu#va del p#oceso de diseño auna4cu#va no#mali'ada4" mediante la #elación

K @ NE - NE SE K @ NE - lo+ FG SE

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n esta cu#va no#mali'ada" en el punto donde NE K o" el valo# de K G esdeci#<

G K @- lo+ FG SE

.a#a un nivel dete#minado de con5ia&ilidad" po# e(emplo G K 70P" el valo# deG puede se# o&tenido de las cu#vas de dist#i&ución no#mal @u#vas de ?auss", co##esponde al )#ea en el secto# $ue va desde @- Q hasta @1EE-G 1EE nuna cu#va de ?auss se tiene $ue pa#a G K 70P" el valo# de G K @-E"67/La ecuación ante#io# tam&ién puede se# esc#ita como<

lo+ FG K G SE

ó tam&ién como<FG K 1E-G SE

Efecto del nivel de confiabilidad

l e5ecto com&inado de la con5ia&ilidad , de la desviación est)nda# del sistema@G so es el de un C5acto# de se+u#idadD" ,a $ue" siendo siemp#e G un valo#numé#ico de si+no ne+ativo" pasa al ot#o lado de la ecuación AASHTO-9!" endonde est) ep#esado el lo+a#itmo de la ca#+a @lo+t1" como un sumadopositivo; es deci# inc#ementa la Cca#+a de diseñoD.o# e(emplo" si la ca#+a de diseño es de 0E millones de #epeticiones" ello+a#itmo de este n%me#o @7699 es int#oducido en la ecuación" , si el diseñodel pavimento 5uese pa#a una v*a inte#u#&ana @#u#al de mucho t#)nsito" comoes com%n en:ene'uela" CGD se#*a seleccionado" de acue#do a la Ta&la 3" como un valo#m)imo de 999P" pa#a lo cual co##esponde" de acue#do a la Ta&la 3-3" un valo#deG de B!E9ES*" po# ot#a pa#te" el valo# de la desviación est)nda# del sistema @Ta&la 33"tam&ién como el Método lo su+ie#e" es seleccionado cómo CE/0D" el té#mino

CGSoD #esulta en< B!E9E E/0 K B1!91

S*" el valo# @B1!91 es pasado al ot#o lado de la ecuación" pasa son si+noaho#a positivo @R" , po# lo tanto se suma al valo# de lo+t1;

n nuest#o c)lculo se#*a<

7699 K @B!E9E E/0 R 9!6 lo+@S>R1 R " es deci#<7699 R 1!91 K 9!6 lo+ @S>R1 R " $ue es lo mismo $ue<9E9E K 9!6 lo+ @S>R1 R

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U po# lo tanto" el antilo+a#itmo de 9E9E es i+ual a< 12!E269 e(es e$uivalentes"es deci# $ue se esta#*a diseñando pa#a unas ca#+as 2/6 veces ma,o#es a las$ue han #esultado como p#oducto de la estimación de ca#+asn #esumen" el té#mino CGSoD act%a en la ecuación como un CFacto# de

se+u#idadD" $ue en este e(emplo #esulta #ealmente mu, alto @2/6" pa#a unaest#uctu#a $ue no CcolapsaD" sino $ue se va dete#io#ando p#o+#esivamente" ,soe la cual ha, tiempo de actua# pa#a #ecupe#a# su estado o condición dese#vicio

An)lisis como los ante#io#es" $ue pa#a nuest#a in5o#mación 5ue#on po# p#ime#ave' señalados a la comunidad de 3n+enie#os de .avimentos po# el 3n+enie#ovene'olano Au+usto Vu+o du#ante la celeación del 3W on+#eso3&e#olatinoame#icano del As5alto @3W 3LA" celeado en .e#% en el año 199/"ha llevado a la p#oposición de nuevos c#ite#ios pa#a la selección del valo# deon5ia&ilidad" , los $ue se muest#an en las dos ta&las si+uientes<

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6riterio de se#eccin de# nie# de con5i!"i#id!dLa selección de un nivel ap#opiado de con5ia&ilidad pa#a una 5acilidad vial enpa#ticula#" depende#) 5undamentalmente del +#ado de uso -tipo , volumen de

t#)5ico $ue la se#vi#)- , de las consecuencias" es deci# el #ies+o" $uep#ovend#)n de esco+e# un pavimento de espeso#es mu, #educidos Si la v*atiene altos vol%menes de t#)5ico se#) inconveniente el $ue se cie##e5#ecuentemente en un 5utu#o" de&ido a #epa#aciones $ue soe élla se#e$uie#an" como consecuencia de 5allas #esultantes de un diseño conespeso#es #educidosl en5o$ue co##ecto pa#a la selección del >ivel de on5ia&ilidad @G" de&e#*a se# el #ep#esentado en la Fi+u#a I-1" , la dete#minación del nivel de con5ian'a de&ese# el $ue co##esponde a la solución de meno# costo" entendiendo como tal aa$uella solución $ue conside#e tanto el costo inicial de const#ucción como elcosto 5utu#o" $ue a su ve' es el #esultante del costo de mantenimiento ,#eha&ilitación" , el costo soe el usua#io @tiempo de via(e" consumo decom&usti&le , cauchos" #epa#aciones" etc

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Im&!cto de# Am"ienteLos cam&ios en la tempe#atu#a , en la humedad tiene una ma#cada in5luenciaen la #esistencia" du#a&ilidad , capacidad de sopo#te de los mate#iales ,ome'clas del pavimento" as* como del mate#ial de 5undación" a t#avés de va#ios

mecanismos" especialmente en nuest#o clima t#opical po# el 5enómeno dehinchamienton el caso de $ue eista un suelo epansivo" , el diseño de pavimento no lotome en cuenta como pa#a p#eveni# sus e5ectos adve#sos" la pé#dida dese#vicapacidad a lo la#+o del pe#*odo de an)lisis de&e se# estimada , sumada ala pé#dida de&ido a la #epetición de las ca#+as acumuladas

La Fi+u#a 1 muest#a" de una mane#a conceptual" la pé#dida de se#vicapacidadcont#a el tiempo" en este caso po# una com&inación de hinchamiento , dehelada @caso induda&lemente no aplica&le en nuest#o pa*s

6riterio de 6om&ort!mientoLa se#vicapacidad de un pavimento se ha de5inido como su ha&ilidad de se#vi#al tipo de t#)5ico $ue utili'a la 5acilidad vial La medida 5undamental de lase#vicapacidad" tal como 5ue esta&lecida en el pe#imento :ial de la AASHO"es el 3ndice de Se#vicapacidad

Actual @.S3" , $ue puede va#ia# ent#e los #an+os de ce#o @E -v*a int#a5ica&le- acinco @0 -v*a con un pavimento pe#5ecto-

Los *ndices de se#vicapacidad inicial @&o , 5inal -o te#minal- @&t" de&en se#esta&lecidos pa#a calcula# el cam&io total en se#vicapacidad $ue se#)inco#po#ado en la ecuación de diseñol Xndice de Se#vicapacidad 3nicial @&o es 5unción del diseño de pavimentos ,del +#ado de calidad du#ante la const#ucción l valo# esta&lecido en elpe#imento:ial de la AASHO pa#a los pavimentos 5lei&les 5ue de /"2l Xndice de Se#vicapacidad Final @&t" es el valo# m)s &a(o $ue puede se#tole#ado po# los usua#ios de la v*a antes de $ue sea necesa#io el toma#acciones de #eha&ilitación" #econst#ucción o #epavimentación" , +ene#almente

va#*a con la impo#tancia o clasi5icación 5uncional de la v*a cu,o pavimento sediseña" , son no#malmente los si+uientes<

Y .a#a v*as con ca#acte#*sticas de autopistas u#&anas , t#oncales de muchot#)5ico<

&t ;4< 34=

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Y .a#a v*as con ca#acte#*sticas de autopistas u#&anas , t#oncales de intensidadde t#)5ico no#mal" as* como pa#a autopistas 3nte#u#&anas"

&t ;4=;4<

.a#a v*as locales" #amales" secunda#ias , a+#*colas se toma un valo# de

&t 148;4=

Se #ecomienda $ue" no#malmente el valo# de pt nunca sea meno# de 1" a%ncuando las ca#acte#*sticas de t#)5ico de la v*a sean mu, #educidasDe ser ese el caso, lo que se recomienda es disminuir el período dediseño.

Los c#ite#ios de aceptación po# el p%&lico usua#io de una v*a" en 5-ncin de #!condicin de sericio/ .-e &-eden serir como indic!dores &!r! #!!dec-!d! se#eccin de# !#or de se#vicapacidad 5inal @pt" son de acue#do alo indicado en la ?u*a de iseño AASHTO-9! son<

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Determin!cin de #!s &ro&ied!des de #os m!teri!#es &!r! e# &roceso de

diseño de &!imentos 5#e>i"#es4

La &ase del Método AASHTO 89!" pa#a la ca#acte#i'ación de los mate#iales"tanto de la suasante como los $ue con5o#ma#)n las di5e#entes capas de laest#uctu#a" es la dete#minación del módulo el)stico o #esiliente

Md-#o Resi#iente ,5ectio Ponder!do( de# m!teri!# de s-"r!s!nteMR(

P!so 1 l método ei+e $ue el valo# de módulo el)stico del mate#ial de5undación $ue se int#odu'ca en la ecuación de diseño" #ep#esente el e5ectocom&inado de los di5e#entes módulos de ese mate#ial a lo la#+o del año" el cual

se modi5ica en 5unción de las condiciones am&ientales a los cuales est)sometido du#ante ese tiempo ste valo#" po# ot#a pa#te" cuanti5ica el daño#elativo al cual est) sometido un pavimento du#ante cada época del año" ,ponde#a este daño en una 5o#ma +lo&al pa#a cual$uie# momento del año A este e5ecto la dete#minación del valo# de MG puede lo+#a#se po# al+uno delos p#ocedimientos si+uientes<

a 5ectuando ensa,os de módulo #esiliente en la&o#ato#io @Método AASHTO T-27/ soe muest#as #ep#esentativas" &a(o condiciones de es5ue#'o, humedad simila#es )$uellas de las épocas p#edominantes en el año" es deci#las estaciones climatoló+icas du#ante las cuales se o&tend#)n valo#es

si+ni5icativamente di5e#entes stos #esultados pe#miti#)n esta&lece# #elacionesent#e di5e#entes módulos #esilientes , contenidos de humedad" $ue puedan se#utili'adas con(untamente con estimaciones de 4humedades en sitio4 &a(o elpavimento" pa#a esta&lece# valo#es de módulo #esiliente pa#a las dive#sasestaciones climatoló+icas

l 4Md-#o Resi#iente MR(4" es el #esultado de un ensa,o din)mico" , sede5ine como la #elación ent#e el es5ue#'o #epetido masivo @Z , la de5o#maciónaial #ecupe#a&le @[a

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6!r!cteri?!cin de #os m!teri!#es me?c#!s .-e con5orm!n #! estr-ct-r!de# &!imento

A%n cuando el concepto de 4coe5icientes est#uctu#ales84 si+ue siendo un c#ite#io

cent#al en el Método AASHTO pa#a el iseño de .avimentos" el p#ocedimiento AASHTO 89! se apo,a 5unda-mentalmente en la dete#minación de lasp#opiedades de los mate#iales ,o me'clas" pa#a as* lo+#a# una estimación m)scient*5ica de los coe5icientes est#uctu#ales

Los métodos de ensa,o #ecomendados son los si+uientes<

a .a#a mate#iales ,o me'clas de su&-&ase , &ases no t#atadas<Método de nsa,o AASHTO T-27/" el cual pe#mite dete#mina# el valo# delMódulo de lasticidad in)mico

& .a#a me'clas as5)lticas , suelos esta&ili'ados<Métodos de nsa,o ASTM /12! ó ASTM /69" $ue pe#miten dete#mina# elvalo# del Módulo l)sticoTal como es el caso de los mate#iales de su&-#asante" no es 5)cil dispone# deestos e$uipos de la&o#ato#io en :ene'uela" , de&e #ecu##i#se a métodos deestimación po# co##elación" o 5undament)ndose en 5ó#mulas sencillas

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Las m)s comunes , #ecomendadas son<

!4 P!r! m!teri!#es de s-""!ses "!ses no tr!t!d!s

\ Módulo de lasticidad en las su&-&ases +#anula#es< 4Md-#o de ,#!sticid!dDin+mico ,s"( o Md-#o Resi#iente

"@ Md-#o de ,#!sticid!d en #!s "!ses 0r!n-#!res: *Md-#o de ,#!sticid!dDin+mico ,( o Md-#o Resi#iente*n el caso de &ases +#anula#es" el Módulo de lasticidad in)mico @,"" tienela misma ep#esión $ue pa#a las su&-&ases" es deci#<

," 1 B;l coe5iciente 1" 5unción de la humedad del mate#ial de &ase" va#*a ent#e unvalo# de EEE cuando est) seco" 9EEE cuando est) h%medo" hasta !2EEcuando se encuent#a satu#ado l coe5iciente ;" po# su pa#te va#*a ent#e =/

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