apuntes

1. 18/10/2021
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Diseño de pavimentos flexibles, método
AASHTO, parámetros de diseño
Mgtr. Jose Luis Benites Zuñiga
Logro
Al finalizar la unidad el estudiante interpreta la normatividad peruana vigente para el diseño
de pavimentos haciendo uso de los conceptos básicos de ingeniería.

2. 18/10/2021
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Datos/Observaciones
Contenido
1. Diseño de pavimento flexible – AASHTO 93
2. ROAD TEST DE ASSHO (1958 – 1960)
3. CARGAS DE TRÁFICO EN EL ROAD TEST ASSHO
4. ECUACIÓN DE DISEÑO PARA PAVIMENTO FLEXIBLE 93
• El Trafico
• Suelo Fundación
• Serviciabilidad
• Confiabilidad
• Error Estándar Combinado
• Número Estructural
• Coeficiente de drenaje
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
Diseño de pavimento flexible – AASHTO 93
• El método de diseño AASHTO, originalmente conocido como AASHO, fue desarrollado
en los Estados Unidos en la década de los 60, basándose en un ensayo a escala real
realizado durante 2 años en el Estado de Illinois. A partir de los deterioros que
experimentan representar las relaciones deterioro - solicitación para todas las
condiciones ensayadas.
• Los modelos matemáticos respectivos también requieren de una calibración para las
condiciones locales del área donde se pretenden aplicar.

3. 18/10/2021
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Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
• Se realizaron 6 circuitos de prueba, todos eran
tramos de dos carriles y tenían la mitad del tramo
en pavimento de concreto y la otra en pavimento
flexible.
• El Circuito 1 se dejo sin cargas para evaluar el
impacto del Medio Ambiente en los pavimentos. El
Circuito 2 se utilizó con aplicaciones de cargas de
camiones ligero. En los Circuitos de 3 al 6 se
realizaron aplicaciones de carga con camiones
pesados. Los circuitos 5 y 6 tuvieron idénticas
configuraciones y combinaciones de carga.
Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
ROAD TEST DE ASSHO (1958 – 1960)
Último gran ensayo realizado en EEUU
Introdujo el concepto de serviciabilidad
como medida de calidad de servicio al
usuario
Se estudiaron pavimentos rígidos y
flexibles
Se dedujeron ecuaciones en base a
relaciones empíricas de estados de
solicitación

4. 18/10/2021
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Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
Picture from: Highway Research Board Special Report 61A-G
Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
CARGAS DE TRÁFICO EN EL ROAD TEST ASSHO
• Inicio en Nov. 1958
• Loops 3-6:
• 6 veh/carril
• 10 veh/carril (Ene 1960)
• Operación:
• 18 hr. 40 min.
• 6 días/semana
• Total Carga
• 1,114,000 Aplicaciones
• EAL Promedio: 6.2 millones
• Máximo EAL: 10 millones
(Flexible)

5. 18/10/2021
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Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
AASHO Road Test
Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
TRAFICO EN EL ROAD TEST AASHO

6. 18/10/2021
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Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
ECUACIÓN DE DISEÑO PARA PAVIMENTO FLEXIBLE 93
El modelo de ecuación de diseño está basado en la pérdida del índice de
servicialidad (ΔPSI) durante la vida de servicio del pavimento; siendo éste un
parámetro que representa las bondades de la superficie de rodadura para circular
sobre ella.
Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
A) EL TRAFICO
Esta basado en las cargas esperadas y acumulativas de un eje equivalente a 18,000 lbs.
durante el periodo de análisis. Para cualquier situación de diseño donde la estructura inicial
del pavimento se espera que dure todo el periodo de análisis sin ninguna obra de
rehabilitación todo lo que se requiere es el ESAL acumulado en todo el periodo de análisis.

7. 18/10/2021
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Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
B) SUELO FUNDACIÓN
El comportamiento de los Suelos de Subrasante (suelos de fundación) tiene una gran
influencia en los pavimentos por que sobre ellos descansan y reciben todas las cargas que
son transmitidas por el mismos pavimento.
La representación del suelo de fundación en el diseño de estructuras es por medio del
Modulo de Resilencia (Mr) y por este factor se puede definir el tipo de pavimento que se
colocara en la vía proyectada.
0.64
MR = 2555 * CBR
El valor resultante de estas correlaciones se mide en unidades de lb/pulg2 - psi.
Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
• Calculo del CBR de diseño de la sub rasante mediante el
método del Instituto del asfalto
• Calculo del CBR de diseño de la sub rasante mediante el método Aashto
Para determinar el CBR de sdiseño se suma todos los CBR y se divide entre la cantidad de CBR
(Promedio)

8. 18/10/2021
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Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
C) SERVICIABILIDAD
La serviciabilidad se define como la habilidad del
pavimento de servir al tipo de tráfico (autos y
camiones) que circulan en la vía, se mide en una
escala del 0 al 5 en donde 0 (cero) significa una
calificación para pavimento intransitable y 5 (cinco)
para un pavimento excelente.
La serviciabilidad es una medida subjetiva de la
calificación del pavimento, sin embargo la tendencia
es poder definirla con parámetros medibles como los
son: el índice de perfil, índice de rugosidad
internacional, coeficiente de fricción, distancias de
frenado, visibilidad, etc.

9. 18/10/2021
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Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
ΔPSI = diferencia entre el índice de servicialidad inicial, po, y
el índice de servicialidad terminal de diseño, pt
Servicialidad es la condición de un
pavimento para proveer un manejo
seguro y confortable a los usuarios en un
determinado momento. Inicialmente se
cuantificó la servicialidad de una
carretera pidiendo la opinión de los
conductores, estableciendo el índice de
servicialidad p de acuerdo a la siguiente
calificación:
Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
D) CONFIABILIDAD
La Confiabilidad se refiere al nivel de probabilidad que tiene una estructura
de pavimento diseñada para durar a través de análisis.
La confiabilidad del diseño toma en cuenta las posibles variaciones de trafico
previstas, así como en las variaciones del modelo de comportamiento
AASHTO, proporcionando un nivel de confiabilidad (R) que asegure que las
secciones del pavimento duren el periodo para el cual fueron diseñadas.

10. 18/10/2021
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Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
ZR = DESVIACIÓN ESTÁNDAR NORMAL
El
Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
E) ERROR ESTÁNDAR COMBINADO So
Representa la desviación estándar conjunta que conjuga la desviación estándar de la ley
de predicción del transito en el periodo de diseño con la desviación estándar de la ley de
predicción de comportamiento del pavimento, es decir, del numero de ejes que puede
soportar el pavimento hasta que su índice descienda por debajo de un determinado valor
Pt.

11. 18/10/2021
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Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
F) SN = Número estructural indicativo del espesor total
Número abstracto que expresa la capacidad estructural requerida por el pavimento
para condiciones dadas de calidad de suelo, condiciones de tráfico, variación de
serviciabilidad durante la vida útil del pavimento y condiciones ambientales.
El número estructural se convierte a una combinación de espesores de capa,
combinando coeficientes que representan la capacidad estructural relativa del
material de cada capa.
Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
SN = Número estructural indicativo del espesor total
requerido de pavimento

12. 18/10/2021
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Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
mi = coeficientes de drenaje
Tradicionalmente las capas de base y sub – base granular del pavimento fueron diseñadas
solamente por aspectos de resistencia dando escasa importancia al drenaje.
Una buena base granular debe ser diseñada para drenar rápidamente el agua del pavimento
La drenabilidad del material o calidad de drenaje es función de varios aspectos incluyendo
la permeabilidad del material, su distribución granulométrica, el porcentaje de material fino
(pasante la malla Nº200) y las condiciones geométricas de la superficie y subrasante del
pavimento.
365 días 100%
29 días x
X= 7.95%
Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
Coeficientes estructurales
Los materiales usados en cada una de las capas de la estructura de un pavimento flexible,
de acuerdo a sus características ingenieriles, tienen un coeficiente estructural "ai ". Este
coeficiente representa la capacidad estructural del material para resistir las cargas
solicitantes.
Estos coeficientes están basados en correlaciones obtenidas a partir de la prueba AASHO
de 1958-60 y ensayos posteriores que se han extendido a otros materiales y otras
condiciones para generalizar la aplicación del método

13. 18/10/2021
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Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
Numero estructural
• Capa de Rodadura Asfáltica
– “a1” para el AASHO Road Test
• Bases sin/con tratamiento
– Se pueden usar las graficas previamente mostradas
– También se puede usar la siguiente ecuación (E2 es MR para bases)
– En el AASHO Road Test, “a2”
• Subbase Granular
– La relación entre E3 (MR respectivo) y a3 es la siguiente
– Valor típico de a3
Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
Ábacos
Carta para calcular el coeficiente estructural de Concreto asfáltico de gradación densa

14. 18/10/2021
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Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
Ábacos
Variación de coeficiente de capa de base granular (a2) con la variación de los parámetros de
resistencia
Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
Ábacos
Variación de coeficiente de capa de sub base granular (a3) con la variación de los parámetros
de resistencia

15. 18/10/2021
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Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
Ábacos
Carta de Diseño de
Pavimentos Flexibles
AASHTO 1993
Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
Determinación de espesores
Determinado el Número Estructural:
a) Se realizan Tanteos para diferentes espesores
b) Se asignan dimensiones a cada una de las capas consideradas
c) Se determina calidad de materiales empleados a través de un Coeficiente Estructural
d) Con “b” y “c” se determinan los Números Estructurales Parciales; sumados deben satisfacer el valor
total requerido
NOTA: Los espesores de las capas finales deben cumplir con determinados valores
mínimos por razones constructivas, de tráfico y de tipo estructural

16. 18/10/2021
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Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
DISEÑO DE ESPESORES DE CAPAS DEL PAVIMENTO
CONCEPTO DE ANÁLISIS DE CAPAS
D1 >= D*1 = SN1/a1
SN*1 = a1 x D1 >= SN1
D2 >= D*2 = (SN2 – SN*1)/a2 x m2
SN*1 + SN*2 = a1 x D1 + a2 x m2 x D2 >=SN2
D3 >= D*3 = {SN3 – (SN*1 + SN*2)/(a3 x m3)
SN*1 + SN*2 + SN*3 = a1 x D1 + a2 x m2 x D2 + a3 x m3 x D3 >= SN3
Los valores de SN se obtienen de la ecuación AASHTO. Los valores de “ a “ y “ m “ se
seleccionan de las recomendaciones AASHTO.
El asterisco (*) mostrado en D indican los valores mínimos obtenidos de las ecuaciones mostradas mientras, que los asteriscos
para el caso de los valores de SN indican el Nº estructural para los espesores de capas adoptadas y coeficientes AASHTO
seleccionados.
Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
Ejemplo 01
Efectúe el diseño de un pavimento flexible nuevo para un período de diseño de 10 años, considerando un nivel de serviciabilidad inicial y
final. El CBR de diseño de la subrasante es 9.78 %. El tráfico acumulado proyectado es de 2`500,250.00 EE en el carril de diseño. La
calidad de drenaje del material de base y sub base es buenas y las precipitaciones pluviales en la zona es de 29 días al año. Considere
que se trata de una Calle en una zona urbana. Adopte los parámetros que crea conveniente para la solución del problema.
Datos:
• Estabilidad Marshall = 1700lb
• CBR Base = 100%
• CBR Sub base = 50%
Solución:
• W18 = Esal = 2´500,250.00 EE
• R = 80%
• ZR = -0.841
• Po = 4.2
• Pt = 2.5
• ∆PSI = 4.2-2.5 = 1.7
• So = 0.45
• Estab. Marshall = 1700 lb
• a1 = 0.4/pulg
• E1 = 370,000.00psi
• CBR Base = 100%
• E Base = 30000 psi
• a2 = 0.138/pulg
• CBR Sub Base = 50%
• E Sub Base =18000 psi
• a3 = 0.127/pulg
• CBR SR = 9.78 %
• MR SR = 10995.32 psi
• m2 = 1.00
• m3 = 1.00

17. 18/10/2021
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Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
Ecuación 01
• Calculo del SN 1
 E Base = 30000 psi
Reemplazando las variables en la ecuación Aashto, entonces el SN 1 = 2.20
Ecuación 03
• Calculo del SN 3
 MR = 10995.32 psi
Reemplazando las variables en la ecuación Aashto, entonces el SN 3 = 3.24
Ecuación 02
• Calculo del SN 2
 E Sub Base = 18000 psi
Reemplazando las variables en la ecuación Aashto, entonces el SN 2 = 2.68
Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga

18. 18/10/2021
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Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
Calculo de espesores de cada capa del pavimento
Espesor de la C.A.
D1 >= D*1 = SN1/a1= 2.20 = 5.5 pulg. (por lo tanto: D1 = 5.50”)
0.4
SN*1 = a1 x D1 >= SN1
SN*1 = 0.4*5.50 = 2.20 >= SN1………. Si Cumple.
Espesor de la Base
D2 >= D*2 = (SN2 – SN*1)/a2 x m2 = (2.68 – 2.20) = 3.48 pulg (por lo tanto: D2 = 3.48”)
0.138 * 1.0
SN*1 + SN*2 = a1 x D1 + a2 x m2 x D2 >=SN2
SN*1 + SN*2 = 2.20 + 0.138*1*3.48 >= SN2
SN*1 + SN*2 = 2.20 + 0.480 >= SN2………… Si cumple
Espesor de la Sub Base
D3 >= D*3 = {SN3 – (SN*1 + SN*2)/(a3 x m3) = 3.24 – (2.2+0.480) = 4.41 pulg (por lo tanto: D3 = 4.41”)
0.127 * 1.0
SN*1 + SN*2 + SN*3 = a1 x D1 + a2 x m2 x D2 + a3 x m3 x D3 >= SN3
SN*1 + SN*2 + SN*3 = 2.20 + 0.480 + 0.127*1*4.41 >= SN3
SN*1 + SN*2 + SN*3 = 2.20 + 0.480 + 0.560 >= SN3 ………… Si cumple
Datos/Observaciones
Ing. Jose Luis
Benites Zuñiga
D1 = 5.50”
D2 = 3.48”
D3 = 4.41”

19. 18/10/2021
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