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INTRODUCCION
En El Salvador, el diseño de pavimentos se
realiza de acuerdo a los lineamientos
establecidos en la guía para el diseño de
estructuras de pavimento AASHTO. Dicha Guía
promueve el uso de un método de diseño
basado en correlaciones empíricas, entre el
espesor del pavimento y la aplicación de
cargas de tráfico, obtenidas durante el AASHO
Road Test, realizado entre 1958 y 1960 en
Ottawa, Illinois. Al cabo de varias
modificaciones, la Guía más reciente fue
publicada en 1993 y se conoce comúnmente
como la Guía AASHTO-93.

OBJETIVO
El protocolo de diseño de pavimentos flexibles
tiene como objetivo predecir el desempeño de
un pavimento respecto de ciertos deterioros y
no precisamente el enfoque tradicional que es
calcular espesores, que para la técnica
mecanicista, son parte de las variables de
entrada para el diseño.

JUSTIFICACION
EMPIRICO
MECANICO
EMPIRICO
MECANICO
PRACTICA
ACTUAL
ESTADO DE
LA PRACTICA
ESTADO DE
LA PRACTICA
BASADO EN RESULTADOS
EXPERIMENTALES O
EXPERIENCIAS
BASADO EN EL
DESEMPEÑO
ESTRUCTURAL DEL
PAVIMENTO ANTE LA
CARGA APLICADA
MECANICO:
DETERMINACION DE LA
RESPUESTA MECANICA
DEL PAVIMENTO DEBIDO
A LA CARGA A TRAVES DE
MODELOS
MATEMATICOS.
EMPIRICO: RELACIONA
LAS RESPUESTAS DEL
PAVIMENTO CON EL
DESEMPEÑO.

1er ETAPA:
Pre-diseñar la estructura de
pavimentos según AASHTO
‘93
2da ETAPA:
Calcular los esfuerzos y
deformaciones utilizando
análisis de multicapas
elásticas
3er ETAPA:
Definir el deterioro del
pavimento según las
ecuaciones propuesta por
AAI.

DEFINICION DE SERVICIABILIDAD (SIECA)
El índice de serviciabilidad de un pavimento, es un valor de apreciación con el cual se valúan las
condiciones de deterioro o confort de la superficie de rodadura de un pavimento; actualmente para medir
este deterioro se utiliza el IRI, Índice Internacional de Rugosidad (International Roughness Index), para lo
cual se utiliza un equipo sofisticado montado en un vehículo, el que al pasar sobre la superficie de una
carretera, va midiendo los altibajos y los suma, por lo que al final se obtiene un valor acumulado en
metros por kilometro (m/Km) o pulgadas por milla (plg/milla).
Para correlacionar el Índice de serviciabilidad y el IRI, se utiliza la siguiente formula:
Es de tomar en cuenta, que en esta formula y con estos valores, lo que se obtiene es pulgadas por milla.
𝑷𝑺𝑰 = 𝟓 ∙ 𝒆 −𝟎.𝟎𝟎𝟒𝟏∙𝑰𝑹𝑰

DEFINICION DE SERVICIABILIDAD (PROTOCOLO)
Al momento de diseñar la estructura de pavimento, debe existir consistencia entre el valor de regularidad
superficial considerado en diseño, en términos de PSI, con el valor de regularidad superficial obtenido en
el pavimento recién construido, en términos de IRI. Dentro de este contexto, varias correlaciones han sido
desarrolladas entre PSI e IRI, para el protocolo, se retoma la recomendada por Al-Omari y Darter, en el
documento “Relationship between International Roughness Index and Present Serviciability Rating,
Transportation Research Record 1435:
Estas correlaciones deberán de aplicarse para la determinación de los Índices de Serviciabilidad Inicial y
Final, en función de los valores de IRI inicial y final que el diseñador considere. Además, deben obtenerse
al momento de la construcción y al final de su vida de servicio respectivamente.
𝑷𝑺𝑰 = 𝟓 ∙ 𝒆 −𝟎.𝟐𝟒∙𝑰𝑹𝑰

INFLUENCIA DE LA SERVICIABILIDAD
Variables de entrada para el método de diseño AASHTO ’93
• Periodo: 20 años
• Confiabilidad: 90.0%
• Error estándar: 0.45
• Mr (Sub-rasante): 15,000 psi
• ESAL’s: 16,470,000
• Serviciabilidad inicial: 4.2
• Serviciabilidad final: 2.0
• Numero Estructural: 3.9578

• IRI inicial: 2.0 m/Km Serviciabilidad inicial: 3.1
• IRI final: 4.5 m/Km Serviciabilidad final: 1.7
𝑷𝑺𝑰 = 𝟓 ∙ 𝒆 −𝟎.𝟐𝟒∙𝑰𝑹𝑰

• ESAL’s: 16,470,000
• Numero Estructural: 4.4380 SN anterior: 3.9578

ESALs: 16,470,000 IRI: 2.0 m/ Km
AÑOS DE SERVICIO: 20.0
0
4,000,000
8,000,000
12,000,000
16,000,000
20,000,000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
EJES
EQUIVALENTES
AÑO
PROYECCIONES DE EJES EQUIVALENTES
ESALs: 15,030,000 IRI: 2.1 m/ Km
0
4,000,000
8,000,000
12,000,000
16,000,000
20,000,000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
EJES
EQUIVALENTES
AÑO
ESALs: 13,650,000 IRI: 2.2 m/ Km
0
4,000,000
8,000,000
12,000,000
16,000,000
20,000,000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
EJES
EQUIVALENTES
AÑO
ESALs: 12,330,000 IRI: 2.3 m/ Km
0
4,000,000
8,000,000
12,000,000
16,000,000
20,000,000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
EJES
EQUIVALENTES
AÑO
ESALs: 11,070,000 IRI: 2.4 m/ Km
0
4,000,000
8,000,000
12,000,000
16,000,000
20,000,000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
EJES
EQUIVALENTES
AÑO
ESALs: 9,870,000 IRI: 2.5 m/ Km
0
4,000,000
8,000,000
12,000,000
16,000,000
20,000,000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
EJES
EQUIVALENTES
AÑO

2. ANALISIS MECANICISTA
PROPIEDADES DE
LOS MATERIALES

log E *
( )= 3.750063+0.02932ir200
-0.001767 r200
( )
2
-0.002841ir4
-0.058097iuA
-0.802208i
ubeff
uA
+ubeff
æ
è
ç
ö
ø
÷
......................................... +
3.871977-0.0021ir4
+0.003958ir38
-0.000017 r4
( )
2
+0.005470ir34
1+e
-0.603313-0.313351i f
( )-0.393532i
log h
( )
( )
MODULO ELASTICO DEL
CONCRETO ASFALTICO

ESTADO DE
LA PRACTICA
ESTADO
DEL ARTE
WESLEA
BISAR
EVERSTRESS
3D–MOVE
ANALISIS DE ESFUERZOS
Y DEFORMACIONES

CARGAS DE TRANSITO
DE DISEÑO
EJES EQUIVALENTES

ESFUERZOS
DE TRACCION
ESFUERZOS
DE COMPRESION

DEFINICION
El análisis racional utiliza los resultados del análisis mecanicista (esfuerzos y deformaciones) y los vincula a
un nivel de daño esperado en el periodo de diseño para diferentes tipos de deterioro que se pudiesen
presentar. Los principales criterios utilizados para determinar los espesores necesarios para alcanzar la
vida de diseño son:
• La deformación unitaria en compresión en la superficie de la sub-rasante, esta controla la deformación
permanente a nivel de sub-rasante.
• Agrietamiento por fatiga en las capas asfálticas, el cual es controlado por la deformación unitaria en
tensión horizontal en la capa de concreto asfaltico, generalmente en la parte inferior de dicha capa.

CONSIDERACIONES
Para el uso del análisis racional se deben considerar las siguientes hipótesis:
• Sistema lineal de multicapas elásticas.
• Material caracterizado por el modulo de elasticidad y relación de Poisson
• Materiales homogéneo e isotrópicos.
• Capas horizontalmente infinitas
• Sub-rasante verticalmente semi-infinita
• Se considera que existe adherencia total entre capas.
Para el analisis racional se debe utilizar como datos de entrada las caracteristicas de los material que
permitan diferenciar cuando se introduce material nuevos, ademas, de representar los efectos del clima
de la zona donde se aplique.

CRITERIO DE EVALUACION – AGRIETAMIENTO POR FATIGA
El criterio por fatiga de las capas de concreto asfaltico se basa en la determinación de la deformación
unitaria permisible en función del numero de repeticiones de carga y el modulo de la mezcla asfáltica. El
método del Instituto del Asfalto utiliza el concepto de energía disipada, se asume que la energía total
disipada en el proceso de fatiga esta en función del número de repeticiones de carga necesarias para
alcanzar la vida de diseño.

CRITERIO DE EVALUACION – DEFORMACION PERMANENTE
El procedimiento de evaluación se basa en determinar la deformación unitaria en compresión sobre la
sub-rasante y su relación entre el numero de repeticiones de carga, causada por una carga de diseño
estándar. La expresión seleccionada para el protocolo describe la falla del pavimento por ahuellamiento
excesivo, para ello, considera la deformación vertical en la parte superior de la sub-rasante, definida por el
método de capas elásticas.
El numero de aplicaciones de carga permisibles equivale al total de aplicaciones de cargas necesarias para
generar ½ pulgada de ahuellamiento durante el AASHTO Road Test.

CRITERIO DE ACEPTACION
El criterio de aceptación del diseño se define mediante la hipótesis de Miner, que define la acumulación
del daño como la relación entre las cargas aplicadas y las cargas permisibles, tal y como se demuestra en
la ecuación. Se establece que un relación inferior a 85.0% es aceptable.

COMO MEJORAR EL DESEMPEÑO
DE LAS ESTRUCTURAS DE PAVIMENTOS
ESTIMACION
DE TRANSITO
SUB-RASANTE SECA
MAYORES
ESPESORES
MATERIALES
RESISTENTES A
LA HUMEDAD
MATERIALES RESILIENTES

1. PRE-DISEÑO AASHTO ‘93
• Confiabilidad: 90.0% Desviación estándar: -1.282
• Error estándar: 0.45 Factor de confiabilidad: 3.77
• ESAL’s: 16,470,000

1. PRE-DISEÑO AASHTO ‘93
MODULO ELASTICO DEL
CONCRETO ASFALTICO
TMN: 1/2 TIPO DEPETREO: b CONFIABILIDAD: 90.0%
LATITUD: 13.5° ESPESOR: 100.0mm. DESV. ESTAND.: 1.282 Sair: 2.255°C
P34: 0.00% P38: 17.50% P4: 37.00% P200: 5.50%
Va: 8.00% LIGANTE: AC30 Pbeff: 4.9% Vbeff: 10.4%
51.2 kph
9.089 Hz.
0.0547xE6
(psi): 414,000.0
(M pa): 2,850.0
DATOS GENERALES DE M EZCLAS ASFALTICA
LABORATORIO DE INVESTIGACION & DESARROLLO DE ASFALCA S.A. DE C.V.
DETERM INACION DE M ODULO DE ELASTICIDAD DE M EZCLAS ASFALTICAS
DEFINICION DE M ODULOS DE ELASTICIDAD DE M EZCLAS ASFATICAS - M ODELO DE WITCZAK 1-37A
VELOCIDAD:
FRECUENCIA:
VISCOSIDAD (η):
TEM PERATURA DE PAVIM ENTO: 48.7°C
M ODULO E*
TEM PERATURA M INIM A PROM EDIO: 28.4°C

EXPECTATIVA METODOLOGICA
CONDICION EXISTENTE
1er ETAPA PROTOCOLO
2da ETAPA PROTOCOLO
3er ETAPA PROTOCOLO

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