Diseño flexible método de AASHTO

1. FACULTAD DE INGENIERÍA
DE INGENIERÍA CIVIL
ESCUELAACADÉMICA
DOCENTE: ING. RAUL NEIL RAMIREZ ROLDAN
“DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLES”

2. PROGRAMA DE FORMACION PARA
ADULTOS
INTEGRANTES:
- Aguilar Tarazona José.
Código:7002758346
Teléfono: 947617267
- Moreno Álvarez Homero Emilio.
Código: 7002447875
Teléfono:935933386
- Otiniano Tinoco Cesar Fernando.
Código:7002758416
Teléfono: 925837843
- Trujillo Santisteban Romel.
Código: 7002752024
Telefono:947900213

3. I. INTRODUCCIÓN:
• Pavimentos compuestos por una o varias capas de
mezcla asfáltica en caliente (HMA), o por tratamientos
superficiales; dependiendo del espesor de la capa de
rodadura se clasifican en:
• Tratamientos superficiales: Monocapas (TSM), bicapas
(TSB), tricapas.
Lechadas asfálticas o slurries.
Cape seals.
Micropavimentos.
•
•
•

4. Pavimento como Estructura:
• Estructura
mecánicas
Estructura
“infinito”
multicapa:
diferentes.
Diferentes capas con propiedades
• en faja: Ancho y alto son finitos, mientras que largo
• Cargas de transito: Efecto destructivo variable, previsión de
evolución y vida útil estimada, intemperización y degradación
de capas superiores afectan a la integridad del pavimento.
Clima es un factor preponderante.
•
• Falla de Pavimento: Fatiga causada por efecto del transito
(Cargas cíclicas) e intemperismo.
Vida útil pequeña.
•

5. FASES DEL DISEÑO DE PAVIMENTOS
•
•
•
•
•
•
ESTUDIO DE LA SUBRASANTE
SELECCIÓN DE LOS MATERIALES (TIPO DE PAVIMENTO)
PROPORCIONAMIENTO DE LOS MATERIALES.
ESTUDIO DEL TRÁFICO.
DISEÑO DE LOS ESPESORES DE CADA CAPA.
ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA (INCLUIDO MANTENIMIENTO
YTIPO DE EJECUCIÓN).

6. Pavimento como Estructura:
PAVIMENTO FLEXIBLE

7. II. MÉTODOS DE DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES
II.1. Tipos:
EMPÍRICOS -
empíricos.
MÉTODOS
MECANISTICOS
• Combinación
de Métodos
Mecanisticos y
• Basados en el
análisis de
comportamien to
mecánico
de los
materiales.
• Aplican teoría
de capas
elásticas.
• Realizados en
computadora.
• Modelos
posteriores
incluyen análisis
de fatiga y un
modelo de
diseño
• Primeros en
desarrollarse.
• Basados en
parámetros que
correlacionan
propiedades
físicas de los
materiales.
MÉTODOS
MECANÍSTICOS
MÉTODOS
SEMI
EMPÍRICOS
MÉTODOS
EMPÍRICOS

8. II.2. MÉTODOS MAS USADOS:
EMPÍRICO
MÉTODO
EMPÍRICO -
MECANÍSTICOS
• De Soluciones analíticas
(Westergaard, etc)
• De Soluciones numéricas
(elementos finitos,
probabilística, etc)
MÉTODO
MECANÍSTICOS
• DEL INSTITUTO DEL
ASFAL
TO
• DE SHELL
• DE AASHTO 2002
MÉTODO
• DE AASHTO 1993
• DE C.B.R.
• DE KANSAS
• DE ÍNDICE DE GRUPO

9. MÉTODO
1993
AASHTO

10. 1. Definición:
• Asociación Americana de Oficiales de Carreteras y Transportes (AASHTO) se basa en los
resultados de la pista de prueba ensayada a finales de 1950.
• La primera guía de diseño interina se publica en 1961, revisada en 1972
1981.
y
• En1986 se publica la guía revisada y ampliada.
• En 1993 se publica una nueva versión con pequeñas modificaciones de la
guía de diseño.
• El método se base en ecuaciones empíricas de desempeño del pavimento a
partir de la pista de pruebas y adaptadas para climas distintos al que
originalmente fue ensayada.

11. 2. VARIABLES DE DISEÑO:
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6.
TRANSITO
SERVICIABILIDAD
CONFIABILIDAD
PROPIEDAD DE LOS MATERIALES
DRENAJE
SUB RASANTE

12. 3. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO:
DE LA CARPETA ,
ESTABLECER
COEFICIENTES DE
NUMERO
SERVICIABILIDAD
DISEÑO
DISEÑO
FINAL
CALCULAR ESPESORES DE
D1, D2 Y D3
ANÁLISIS
ECONÓMICO
DETERMINAR
INICIALY FINAL
Po y Pi
ESTABLECER LA
CONFIABILIDAD
(ZR) Y LA
DESVIACIÓN
ESTÁNDAR (So)
CALCULAR
ESTRUCTURAL
SN
DETERMINAR
DRENAJE m2 y m3
MEDIR PROPIEDADES
BASE Y SUB BASE, Y
COEFICIENTES DE
CAPA
a1, a2 y a3
DETERMINACIÓN DE
TRAFICO DE DISEÑO
W18
MEDIR O ESTIMAR
MODULO RESILENTE
EFECTIVO DE LA SUB
RASANTE
Mr

13. 5. Determinación de Espesores
Flexibles
5.1. Formula Básica Pavimentos
5.2. Estimacióndel ESAL
5.2.1.
5.2.2.
Tránsito
Ejes Equivalentes y Espesores
-
-
-
-
-
-
-
-
Tipo de Vehículo
Cantidad de Vehículos (IMD)
Factor de Crecimiento
Transito de Diseño
Factor ESAL
ESAL de diseño
Factor distribución direccional
Factor Carril

14. 4. Variables
diseño
a considerar en este
4.1. Variables en función del tiempo
•
•
Periodo de tiempo para el diseño
Vida útil del pavimento
4.2. Variables en función del tránsito
• ESAL
4.3. Confiabilidad
4.4. Calidad de la Sub Rasante
• Perdida de Serviciabilidad
4.5. Calidad o Índice de Serviciabilidad
• Serviciabilidad Inicial
• Serviciabilidad Final
4.6. Propiedad de los materiales
• Módulo Resilente
4.7. Clima - Drenaje

15. 5. Determinación de Espesores
Flexibles
5.1. Formula Básica Pavimentos
5.2. Estimacióndel ESAL
5.2.1.
5.2.2.
Tránsito
Ejes Equivalentes y Espesores
-
-
-
-
-
-
-
-
Tipo de Vehículo
Cantidad de Vehículos (IMD)
Factor de Crecimiento
Transito de Diseño
Factor ESAL
ESAL de diseño
Factor distribución direccional
Factor Carril

16. 5.1. ECUACIÓN DE DISEÑO
Donde:
•
•
W18= Número estimado de ejes simples equivalentes de 8.2 toneladas
ZR = Área bajo la curva de distribución estandarizada para una
confiabilidad R
•
•
•
•
S0
ΔPSI
MR
SN
=Desviación estándar de las variables
= Pérdida de la serviciabilidad prevista en el diseño
= Módulo resilente.
= Numero Estructural

17. Diseñe la estructura en pavimento flexible para las
condiciones:
 Autopista interurbana nueva, de primera importancia.
 8.000.000 de ejes equivalentes de 8.2 ton.
 Suelo de subrasante con CBR = 7%.
 Temperatura media anual promedio, T = 23.5°C.
 Días promedio en los que llueve en el año = 107.
 Velocidad media de circulación de vehículos pesados de 30 Km/h.
 Calidad del drenaje.

18. PASO 1: Determinación de parámetros de
confiabilidad.
R = 90 % Zr = -1.282 So = 0.45

19. PASO 2: Cálculo del índice de servicio.
∆PSI = Po − Pf ∆PSI = 4.2 − 2.5 = 1.7

20. PASO 3: Cálculo del módulo resilente de la
subrasante.

21. PASO 04: Cálculo del módulo resiliente y el coeficiente
estructural de la base y la sub . base

22. PASO 5: Cálculo del módulo resiliente de la mezcla
asfáltica
𝑓 =
𝑣
2𝜋 𝑓 =
40
2𝜋
𝑓 = 4.78 𝐻𝑧 = 5𝐻𝑧

23. PASO 5: Cálculo del módulo resiliente de la mezcla
asfáltica

24. PASO 6: Cálculo de los coeficientes de drenaje
% 𝑑𝑖𝑎𝑠 𝑙𝑙𝑢𝑣𝑖𝑎𝑠 =
55
365
% 𝑑𝑖𝑎𝑠 𝑙𝑙𝑢𝑣𝑖𝑎𝑠 = 29%
𝑚2 = 𝑚3 = 0.8

25. PASO 7: Cálculo de Número Estructural.

26. PASO 8: Cálculo del espesor de la
capa asfáltica.

27. PASO 9: Cálculo del número estructural
requerido por la base granular.

28. PASO 10: Cálculo del espesor de la
base granular.

29. PASO 11: Cálculo del número estructural
requerido por la sub-base granulado.

30. PASO 12: Cálculo del espesor de la sub - base granular
ℎ3 =
𝑆𝑁3 − 𝑆𝑁2
∗
𝑎3 ∙ 𝑚3
ℎ3 =
4.272 − 3.59
0.12 ∙ 0.8
= 7.1" ≈ 7.5"