1° Clase Diplomado 15.07.21.pdf

DISEÑO DE
PAVIMENTOS
MSc. Ing. Marco
Montalvo Farfán

DESARROLLO HISTORICO DEL DISEÑO
DE PAVIMENTOS
ENSAYOS EN CARRETERAS
Maryland
Road Test
WASHO Road
Test (Idaho) AASHO Road Test
(Ottawa Illinois)
Long Term Pavement
Perfomance
1941 1953-1954
1958-1960
1987-Actualidad
Fuente: Elaboración propia

DESARROLLO HISTORICO DEL DISEÑO DE
PAVIMENTOS
Experimento Vial AASHO
1951 a 1954
Etapas de
Planificación
Desde la selección del
sitio hasta el
establecimiento de
objetivos
1955 a 1958
Etapa de
Construcción
Octubre de 1958 se
Inicio el periodo de
operación

PISTA DE PRUEBA AASHO
OTAWA - ILLINOIS
Fuente: AASHTO

DESARROLLO HISTORICO DEL
DISEÑO DE PAVIMENTOS
El Ensayo tuvo por finalidad estudiar el comportamiento de
diferentes tipos de pavimentos de espesores conocidos bajo
el transito de cargas conocidas
Fuente: AASHTO

TIPOS DE CARGA UTILIZADOS EN LA PRUEBA AASHO
Fuente: AASHTO
Se construyeron 468
secciones de
pavimentos asfalticos
Se construyeron 368
secciones de pavimento
rígido

PAVIMENTOS ASFALTICOS
• Se presentaban mayores agrietamientos en la
estación fría
• Las mayores deflexiones se presentaban al
comienzo de la primavera
• La velocidad reducía la magnitud de las
deflexiones
• Se estableció la «Ley de la cuarta potencia»
sobre equivalencias en el efecto de las diferentes
cargas por eje.
PRINCIPALES HALLAZGOS DE LA AASHO ROAD TEST
Fuente: AASHTO

PAVIMENTOS RIGIDOS
• El escalonamiento se produjo en las juntas sin
varillas de transferencia de carga
• El «bombeo» es un importante factor de falla y se
presento con mayor frecuencia a lo largo de los
bordes del pavimento
• Los pavimentos de concreto simple con juntas se
deflactan menos que los de concreto reforzado
con juntas.
• El aumento de la velocidad se tradujo en
disminuciones de deformaciones y deflexiones
PRINCIPALES HALLAZGOS DE LA AASHO ROAD TEST
Fuente: AASHTO

FENOMENO DE «BOMBEO» EN PAVIMENTOS
RIGIDOS

Fuente: Federal Highway Administration Washington, DC

Federal Highway Administration Washington, DC
Fuente: Federal Highway Administration Washington, DC

Federal Highway Administration Washington, DC

La caracterización de los suelos de subrasante
comprende las siguientes etapas:
—Evaluación Topográfica
—Exploración de la subrasante
—Definición del perfil y delimitación de áreas
homogéneas
—Ejecución de ensayos de resistencia sobre los
suelos predominantes
—Determinación del valor de resistencia o de
respuesta de diseño para cada área homogénea
SUBRASANTE

Se debe adelantar una investigación a lo largo
del alineamiento aprobado, con el fin de
identificar la extensión y la condición de los
diferentes depósitos de suelos que se
encuentren
La investigación se realiza mediante
perforaciones a intervalos definidos de acuerdo
con la variabilidad del terreno, la longitud y la
importancia del proyecto y los recursos técnicos
y económicos disponibles
Las perforaciones deberán alcanzar, cuando
menos, 1.5 m bajo la cota proyectada de
subrasante
EXPLORACION DE SUBRASANTE

NUMERO DE CALICATAS PARA EXPLORACION DE SUELOS
Fuente: Manual de Suelos y Pavimentos MTC

Efecto de la carga por rueda y de la presión de contacto sobre los esfuerzos
verticales en un pavimento asfáltico
PORQUE SE REALIZA LOS SONDAJES A 1.50 m

PERFIL Y GRANULOMETRIA

PERFIL ESTRATIGRAFICO

MOLDE DE CBR
PRENSA DE CBR
ENSAYO DE CBR

NUMERO DE ENSAYOS Mr y CBR
Fuente: Manual de Suelos y pavimentos MTC

ESTADOS DE ESFUERZOS PRODUCIDOS EN LA
SUBRASANTE POR EFECTOS DE UN VEHÍCULO

MODULO DE RESILENCIA
El ensayo se determina mediante la Cámara triaxial dinámico

DEFORMACIONES BAJO CARGAS
REPETIDAS
Guía de Diseño AASHTO 2002
Mr= 2555 x CBR0.64

Se considerarán como materiales aptos para las capas de la
subrasante suelos con CBR ≥ 6%. En caso de ser menor
(subrasante pobre o subrasante inadecuada), se efectuara lo
siguiente:
• Estabilización mecánica,
• Reemplazo del suelo de cimentación,
• Estabilización con productos o aditivos que mejoran las
propiedades del suelo,
• Estabilización con geosintéticos (geotextiles, geomallas u
otros), Pedraplenes, Capas de arena,
• Elevar la rasante o cambiar el trazo vial sí las alternativas
analizadas resultan ser demasiado costosas y complejas.
CRITERIOS GEOTECNICOS PARA ESTABLECER LA
ESTABILIZACIÓN DE LOS SUELOS
(Manual de Suelos y Pavimentos 2013)

En caso necesario, se colocarán subdrenes o capas
anticontaminantes y/o drenantes o se elevará la rasante
hasta el nivel necesario.
0,6 m Subrasante
extraordinaria
y muy buena 0,8 m
Subrasante
buena y
regular 1,0 m Subrasante
pobre
1,20 m
Subrasante
Inadecuada
Nivel de Subrasante
Nivel
Freático
Nivel
Freático
Nivel
Freático
Nivel
Freático
NIVEL DE SUBRASANTE CUANDO HAY
PRESENCIA DE NAPA FREATICO (Manual de
Suelos y Pavimentos 2013)

ESTABILIZACIÓN POR SUSTITUCIÓN DE LOS SUELOS
Mejoramiento
La Capa se construye directamente
El suelo existente se deberá escarificar,
conformar y compactar a la densidad
especificada, en una profundidad de quince
centímetros.
Colocación de los materiales, en espesores
que garanticen la obtención del nivel de
subrasante y densidad exigidos.
Los materiales se humedecerán o airearán,
para alcanzar la humedad de compactación,
procediéndose luego a su densificación

Determinación de Necesidad
de Efectuar Mejoramientos
Control de Calidad de
Materiales a emplearse en
Mejoramientos
ENSAYO FRECUENCIA
GRANULOMETRIA Cada 500 m3
LIMITES DE CONSISTENCIA Cada 500 m3
CONT. MATERIA ORGANICA Cada 500 m3
CBR Cada 500 m3
DENSIDAD INSITU / CONO DE ARENA O NUCLEAR Cada 500 m3
MEDIDA DE DEFLEXION EN PAVIMENTO Cada 40m
ENSAYO FRECUENCIA
GRANULOMETRIA Cada 750 m3
LIMITES DE CONSISTENCIA Cada 750 m3
CBR Cada 500 m3
RELACION DE HUMEDAD PROCTOR MODIFICADO Cada 500 m3
CALIDAD DE CAL Cada 20 TN
Control de Calidad de Mejoramiento Construido
Densidad In situ
Frecuencia : Cada 250 m2
Medida de Deflexión en Pavimento
Frecuencia : Cada 40 m.
La obra deberá contar con un estricto
sistema de control Topográfico y de calidad
en todas sus fases, que debe ser
monitoreado permanentemente por el
Supervisor
LA CAPA DEBE EXCAVARSE PREVIAMENTE

Objetivos Específicos
• Factor de Carga
• Presión de Contacto
• Ejes equivalente (EAL)
Actividades para cumplir los objetivos
• Mediciones continuas de Flujo Vehicular durante 7 días x
24 horas
• Encuestas de origen-destino de viajes a vehículos livianos
y vehículos pesados durante 4 días x 24 horas
• Medición de peso por ejes y presión de inflado de los
vehículos pesados (camiones y ómnibus) durante 4 días x
24 horas
ESTUDIO DE TRAFICO

DECRETO
SUPREMO
Nº
058-2003-MTC

DECRETO SUPREMO N° 058-2003-MTC

T3S3 – CONFIGURACIÓN DE EJES
Vehículos T3S3, con neumáticos de banda ancha, transporte de
concentrado minero

Se debe recoger la información estadística
disponible acerca de la situación actual y
evolución en los últimos años de las variables
más influyentes en el fenómeno de la movilidad
en el ámbito de estudio.
Las variables que se consideran son las
siguientes:
- Población.
- Producto Bruto Interno.
- Parque automotor.
CARACTERIZACIÓN SOCIOECONÓMICA

TRABAJOS DE CAMPO AFORO VEHICULAR

Los Aforos o Conteos Vehiculares, también se utiliza la aplicación de la
Metodología de Censos Electrónicos, la cual consiste en la utilización de
videocámaras, las cuales registran de manera continua los volúmenes
vehiculares en cada una de las estaciones establecidas en el tramo en estudio.

Tramo evaluado en el estudio de tránsito y carga

ESTUDIO DE TRÁNSITO: CONTEO VEHICULAR

Auto
Station
Wagon
Pick Up Panel Rural Micro B2 B3 B4 C2 C3 C4 2S1 2S2 2S3 3S1 3S2 3S3 2T2 2T3 3T2 3T3
Entrada 547 80 462 29 81 81 69 197 40 217 179 27 2 6 26 1 23 482 2 0 3 4 2558
Salida 689 86 410 27 149 122 57 248 46 244 216 38 2 7 46 0 21 548 1 0 9 4 2970
Ambos 1236 166 872 56 230 203 126 445 86 461 395 65 4 13 72 1 44 1030 3 0 12 8 5528
Entrada 552 80 532 26 94 88 45 201 47 327 262 41 2 12 43 0 36 615 3 1 6 13 3026
Salida 549 79 360 22 146 94 54 208 46 266 192 34 3 3 51 0 17 593 1 1 4 12 2735
Ambos 1101 159 892 48 240 182 99 409 93 593 454 75 5 15 94 0 53 1208 4 2 10 25 5761
Entrada 493 82 499 28 118 79 57 185 43 312 254 41 0 9 45 0 35 660 0 0 8 15 2963
Salida 437 86 402 30 96 95 61 183 43 302 219 49 7 6 53 0 36 556 3 0 6 18 2688
Ambos 930 168 901 58 214 174 118 368 86 614 473 90 7 15 98 0 71 1216 3 0 14 33 5651
Entrada 581 70 446 27 110 57 53 196 43 317 247 44 1 9 53 0 31 633 1 0 9 11 2939
Salida 534 70 424 27 98 63 63 163 35 305 262 51 1 4 36 0 24 647 2 1 6 12 2828
Ambos 1115 140 870 54 208 120 116 359 78 622 509 95 2 13 89 0 55 1280 3 1 15 23 5767
Entrada 698 86 531 32 117 88 62 169 38 313 243 46 1 1 47 0 28 566 1 0 6 11 3084
Salida 594 82 508 28 131 55 110 201 47 324 294 54 6 6 45 0 31 629 2 0 4 17 3168
Ambos 1292 168 1039 60 248 143 172 370 85 637 537 100 7 7 92 0 59 1195 3 0 10 28 6252
Entrada 727 93 544 36 143 106 62 208 55 329 258 47 3 6 41 1 45 543 3 0 9 16 3275
Salida 655 74 340 27 132 75 127 194 52 286 214 35 1 3 35 0 44 569 1 0 5 5 2874
Ambos 1382 167 884 63 275 181 189 402 107 615 472 82 4 9 76 1 89 1112 4 0 14 21 6149
Entrada 705 79 441 34 136 57 87 192 40 157 136 20 0 2 14 5 83 324 1 0 6 14 2533
Salida 910 102 474 33 104 102 137 177 41 232 193 32 3 4 42 0 21 499 1 0 11 4 3122
Ambos 1615 181 915 67 240 159 224 369 81 389 329 52 3 6 56 5 104 823 2 0 17 18 5655
Trailer
Total
Camiones
Domingo
Bus
Jueves
Ligero Semi Trailer
Martes
Viernes
Sábado
Lunes
Días Sentido
Miércoles
RESULTADOS DEL CONTEO VEHICULAR POR DÍA DE AMBOS SENTIDOS
TRAMO: PTE. RICARDO PALMA – SAN MATEO
Fuente: Conteo de tráfico – Agosto 2014
Elaboración: El Consultor

Factor de Corrección Estacional (FCE)
Los volúmenes de tráfico varían cada mes dependiendo
de las épocas de cosecha, lluvias, estaciones del año,
festividades, vacaciones, etc.; siendo necesario para
obtener el Índice Medio Diario Anual (IMDA), hacer uso
de un factor de corrección. El factor de corrección se ha
determinado sobre la base de información de la estación
de Peaje mas cercano
Factor de Corrección Agosto
Peaje Corcona
Ligeros Pesados
Factor Promedio 2008 al 2012 0.871272 0.931920

Auto
Station
Wagon
PickUp Panel Rural Micro B2 B3 B4 C2 C3 C4 2S1 2S2 2S3 3S1 3S2 3S3 2T2 2T3 3T2 3T3
Entrada 615 81 494 30 114 79 62 193 44 282 226 38 1 6 38 1 40 546 2 0 7 12 2911
Salida 624 83 417 28 122 87 87 196 44 280 227 42 3 5 44 0 28 577 2 0 6 10 2912
Ambos 1239 164 910 58 236 166 149 389 88 562 453 80 5 11 82 1 68 1123 3 0 13 22 5823
Camiones
Sentido
Bus
Total
Trailer
SemiTrailer
Ligero
TRÁFICO VEHICULAR PROMEDIO DIARIO SEMANAL
TRAMO: PTE. RICARDO PALMA – SAN MATEO
Auto
Station
Wagon
PickUp Panel Rural Micro B2 B3 B4 C2 C3 C4 2S1 2S2 2S3 3S1 3S2 3S3 2T2 2T3 3T2 3T3
Entrada 536 71 430 26 99 69 58 179 41 263 210 35 1 6 36 1 37 509 1 0 6 11 2627
0.8713 Salida 544 72 363 24 107 75 81 183 41 261 212 39 3 4 41 0 26 538 1 0 6 10 2631
0.9319 Ambos 1079 143 793 51 206 145 139 362 82 523 422 74 4 10 77 1 63 1047 3 0 12 21 5259
% 54.0
46.0
SemiTrailer Trailer
Total
Ligero
Factorde
Correccion
Sentido
Bus Camiones
El IMDA, aplicando el factor de Corrección del Peaje Corcona para el mes de
agosto (Lig = 0.871272; Pes = 0.931920), alcanza la cifra de 5,259 vehículos
diarios, compuesto por 46.0% de vehículos ligeros y 54.0% de vehículos
pesados

46.0%
11.1%
42.9% Veh. Ligeros
Buses
Camiones y
Articulados
COMPOSICIÓN DEL TRÁFICO
Fuente: Base de datos del aforo vehicular

La variación horaria semanal muestra que entre las 03 hasta las 01 horas del
día siguiente se presenta el mayor volumen de tráfico y el menor volumen
desde las 01 horas hasta las 03 horas, tal como se muestra en el siguiente
Gráfico.
0
25
50
75
100
125
150
175
200
225
250
275
300
325
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Vehículo
/
Hora
Horas
ENTRADA
SALIDA
AMBOS
VARIACIÓN HORARIA

El mayor volumen de tráfico por día en este tramo, se presenta el día viernes
con 6252 vehículos, de los cuales el 47.2% corresponde a vehículos ligeros y el
52.8% a vehículos pesados. El día de menor volumen de tráfico es el lunes con
5528 vehículos, de los cuales el 50.0% son vehículos ligeros, y el 50.0% a
vehículos pesados.
VARIACIÓN DIARIA
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Sábado Domingo
5528 5761 5651 5767
6252 6149
5655
N°
de
Vehiculos
Veh. Ligeros Veh. Pesados Total

La encuesta de Origen – Destino, tiene como objetivo identificar las características del
tráfico vehicular de la carretera: Puente Ricardo Palma – San Mateo, como: tipo de
vehículo, marcas y modelos, tipo de carga, origen y destino de la carga y de los
pasajeros.
ENCUESTA ORIGEN / DESTINO
Origen/Destino según Dpto. Camiones y Articulados
Huancavelica 1.36%
Huánuco 5.69%
Junín 32.92%
Lima 49.88%
Pasco 5.20%
San Martin 1.11%
Ucayali 3.84%
Total
100.00
Información base: Encuesta Origen/destino

Los principales productos que transportan los vehículos de carga son: materiales
de construcción 25.3%, abarrotes 19.8%, minerales 10.6%, combustibles 4.0%, y
40.3% restante corresponde a otros productos. La mayoría de productos
transportados son productos o insumos para la minería.
CARGA TRANSPORTADA
(Kg) (Ton) %
Abarrotes 939,220 939.2 19.8%
Abono 124,400 124.4 2.6%
Vehiculos 42,000 42.0 0.9%
Cervezas y Gaseosas 186,000 186.0 3.9%
Combustible 191,000 191.0 4.0%
Ganado 29,000 29.0 0.6%
Maquinaria 126,000 126.0 2.7%
Material de Construcción 1,200,428 1200.4 25.3%
Minerales 504,546 504.5 10.6%
Pollos 51,000 51.0 1.1%
Frutas 463,100 463.1 9.8%
Madera 458,100 458.1 9.6%
Varios 434,008 434.0 9.1%
Total 4,748,802 4,748.8 100%
Producto
Carga total
Fuente: Encuesta O-D Carga. Estación: Matucana

La antigüedad de los vehículos de carga que transitan por la carretera en
estudio fluctúa entre los 37 y 7 año. El 51.0 % de los vehículos tiene 7
años de antigüedad, y el segundo grupo que representa el 24.0% están
por los 23 años.
ANTIGÜEDAD DEL PARQUE AUTOMOTOR
Rango de Antigüedad
(Años)
Antigüedad (Años)
Nº de
Vehículos
%de
Vehículos
1975 - 1980 37 3 0.7%
1981 - 1988 31 17 4.2%
1989 - 1996 23 97 24.0%
1997 - 2004 15 81 20.0%
2005 - 2012 7 206 51.0%
404 100.0%
Total

La marca de los vehículos de carga en la zona son: Volvo (36.4%), el 23.5%
son Nissan, y el 40.1% es para otras marcas (Chevrolet, Hino, Mitsubishi,
International y otros).
PARQUE AUTOMOTOR POR MARCAS
Marca Tipo de Vehículo Nº Vehículos Composición %
Chevrolet C2 5 1.2%
Freightliner 3S3 14 3.5%
Hino C2,C3,3S3 36 8.9%
Hyundai C2,3S3 7 1.7%
International C3,3S2,3S3 24 5.9%
Isuzu C2 18 4.5%
Mercedes Benz C3 4 1.0%
Mitsubishi C2,C3,C4 19 4.7%
Nissan C2,C3 95 23.5%
Scania C3,3S3 11 2.7%
Volksw agen C2,2S1,3S3 4 1.0%
Volvo
C2,C3,C4,2S2,2S3,3S2,3
S3,3T2,3T3
147 36.4%
Otros C2 20 5.0%
404 100.0%
Total

ENCUESTA ORIGEN/DESTINO DE VEHÍCULOS DE
PASAJEROS MATUCANA
De manera similar que en la matriz origen/destino de carga, se presenta
la estructura de la matriz de los vehículos de pasajeros:
Origen/Destino Autos
Pick Up, Cmta.
Rural
Bus
Huánuco 5.24% 1.14% 1.25%
Junín 37.90% 38.64% 38.75%
Lima 55.24% 50.00% 50.00%
Pasco 1.21% 10.23% 2.50%
Ucayali 0.40% 0.00% 7.50%
Total
100.0% 100.0% 100.0%
Matriz Origen / Destino de vehículos de pasajero Estructura porcentual
Información base: Encuesta Origen/destino

De acuerdo a la información obtenida, los motivos de viaje de los pasajeros de
los vehículos que circulan por la carretera responden a la siguiente estructura
porcentual: (i) Trabajo: 36.1%; (ii) Paseo: 35.8%; Estudios: 9.8%, Salud: 4.1%
y otros: 14.2%
MOTIVOS DE VIAJE
Tipo Vehículo Trabajo Paseo Estudios Salud Otros Total
Auto 52 58 2 3 9 124
Pick Up 10 9 0 0 0 19
Camioneta Rural 14 8 1 0 2 25
Bus 2 Ejes 13 12 10 2 12 49
Bus 3 Ejes 16 17 14 6 17 70
Bus 4 Ejes 2 2 2 1 2 9
Total 107 106 29 12 42 296
% 36.1 35.8 9.8 4.1 14.2 100.0
Fuente: Encuesta O-D Carga. Estación: Matucana.

Se determina el porcentaje de ocupabilidad de los vehículos de transporte
de pasajeros por tipo de vehículos, donde se observa que los vehículos
que circulan por la vía alcanzan una ocupabilidad promedio del 79%.
OCUPABILIDAD DE VEHÍCULOS
Tipo Vehículo N° de Asientos
N° de
Ocupantes
% de
Ocupabilidad
Auto 604 437 72%
Pick Up 85 53 62%
Camioneta Rural 319 261 82%
Bus 2 Ejes 665 504 76%
Bus 3 Ejes 1296 1079 83%
Bus 4 Ejes 190 158 83%
Total 3159 2492 79%

De acuerdo a los resultados de la encuesta origen - destino, el flujo de
transporte de carga y de pasajeros de la carretera tiene un alcance a dos
ámbitos geográficos: intra y extra regional. El flujo vehicular se caracteriza por
involucrar como origen y/o destino los departamentos de Lima, Junín, Pasco,
Huánuco, Ucayali, San Martin y Huancavelica, según alcance de los tramos
viales.
PROYECCIONES DE TRÁFICO
Para la proyección del tráfico de la carretera Puente Ricardo Palma – San
Mateo, se tomó en cuenta los resultados del conteo de tráfico, así como de la
encuesta origen /destino.
Para la proyección del tráfico, se ha considerado el tráfico normal, y se
considera que impacto del proyecto no tendrá mayor incidencia en un tráfico
generado, por ser una carretera consolidada. El impacto estará en la
diminución de accidentes por la topografía del tramo vial (accidentado) y en la
reducción de tiempo.

Existen dos procedimientos que son utilizados para proyectar el tráfico
normal en vías de características similares a la carretera en estudio:
• Con información histórica de los Índices Medios Diarios Anuales (IMDA)
del tráfico existente en la carretera en estudio.
• Con indicadores macroeconómicos, expresados en tasas de crecimiento
y otros parámetros relacionados que permiten determinar las tasas de
crecimiento del tráfico.
METODOLOGÍA
Respecto del primer procedimiento, no existe información estadística del
tráfico referente a data histórica de varios años de la carretera. Por esta
razón, para las proyecciones de tráfico se ha utilizado el segundo
procedimiento que es el método de aplicación de tasas de generación de
viajes en función a las tasas de crecimiento de las variables
macroeconómicas como el Producto Bruto Interno (PBI), la población y el
PBI por habitante.

En el presente estudio se ha actualizado y analizado la estadística de la
evolución histórica de las variables macroeconómicas (PBI, población, PBI
per cápita) del período 2001 - 2010, información recientemente publicada por
el Instituto Nacional de Estadística e Informática - INEI referente a población
(tasa intercensal) y del PBI Nacional y Regional/departamental hasta el
2010.
VARIABLES MACROECONÓMICAS
Departamento
Tasa
PBI
Tasa
POB
Tasa
PBI/hab
Huanuco 3.9% 1.1% 2.9%
Huancavelica 2.6% 1.2% 1.7%
Junin 4.6% 1.3% 3.7%
Lima 6.6% 2.0% 5.0%
Pasco 2.9% 1.5% 2.1%
San Martín 6.6% 2.0% 4.9%
Ucayali 5.0% 2.3% 3.6%

Las elasticidades de tráfico se calculan relacionando las estadísticas de parque
vehicular de las regiones identificadas en la matriz origen / destino, y el PBI de
servicios y el PBI total, de cada región que interviene. En este caso para el
cálculo de las elasticidades de los vehículos de pasajeros (autos, camionetas,
micros y ómnibus), se relaciona el parque automotor de las Regiones de Lima,
Junín, Huánuco, Pasco, Ucayali, San Martín y Huancavelica, con el PBI de
servicios; y para la determinación de las elasticidades de los vehículos de
carga, se relaciona el parque automotor con el PBI total de las Regiones
señalados.
ELASTICIDAD
Vehículo Elasticidad
Automoviles 1.0267
Camionetas 1.0459
Bus 1.0392
Camiones 1.0239
Articulados 1.0897

La estructura porcentual del flujo vehicular corresponde en mayor proporción
al nivel intra-regional y en menor medida al flujo extra-regional, teniendo como
origen y/o destino las regiones de Lima, Junín, Huánuco, Pasco, Ucayali,
Huancavelica y San Martín, entre las principales.
ESTRUCTURA PORCENTUAL MATRIZ ORIGEN- DESTINO
Dpto. Autos Cmta. Micro Bus Camiones Articulado
Huanuco 5.24 1.14 1.25 7.18 3.99
Huancavelica 0.00 0.00 0.00 1.39 1.33
Junin 37.90 38.64 38.75 34.95 30.05
Lima 55.24 50.00 50.00 50.23 50.00
Pasco 1.21 10.22 2.50 4.86 5.59
San Martín 0.00 0.00 0.00 1.16 1.06
Ucayali 0.41 0.00 7.50 0.23 7.98
Total 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
Estación Corcona
Fuente: Encuesta O-D Carga. Estación: Corcona

Tasas de crecimiento del tráfico
Las tasas por tipo de vehículo son el resultado del promedio ponderado de las tasas
de generación de viajes entre pares de zonas identificadas en la matriz origen/destino
de carga y de pasajeros. Para su estimación, se realizó una asignación de los tráficos
registrados en las encuestas origen-destino, obteniéndose los promedios ponderados
por tipo de vehículo que luego fueron multiplicados por las elasticidades
correspondientes. Las tasas de crecimiento del tráfico, se calcularon para cada tipo de
vehículo, considerando las variables macroeconómicas, la elasticidad del tráfico y la
estructura de la generación del tráfico obtenida de la encuesta origen – destino.
Autos
La tasa de generación de viajes se estimó con la relación:
Ra = Rpbi/h x Ea
Donde:
Ra = Tasa de generación de viajes en autos.
Rpbi/h = Tasa de crecimiento del PBI por habitante de la zona i.
Ea = Elasticidad del tráfico en autos.
Camioneta
La tasa de generación de viajes se estimó con la relación:
Rcta = Rpbi x Ecta
Donde:
Rcta = Tasa de generación de viajes en camioneta.
Rpbi/h = Tasa de crecimiento del PBI por habitante de la zona i.
Ecta = Elasticidad del tráfico en camionetas.

Las tasas de crecimiento del tráfico, se calcularon para cada tipo de vehículo,
considerando las variables macroeconómicas, la elasticidad del tráfico y la
estructura de la generación del tráfico obtenida de la encuesta origen –
destino.
TASAS DE CRECIMIENTO DEL TRÁFICO
Tipo de Vehículo
Tasas de crecimiento promedio anual
(%)
Pte. R. Palma - La Oroya
Autos
4.5%
Cmtas.
4.4%
Bus
1.3%
Camiones
3.1%
Articulados
6.1%
Fuente: Encuesta O-D Carga. Estación: Corcona

La proyección del tráfico normal, tanto de carga como de pasajeros para los
tramos homogéneos definidos, para el horizonte de análisis, se obtuvo
aplicando las tasas de crecimiento de generación de tráfico, tomando los datos
del IMD anual del año 2014.
Para el estudio de factibilidad, el año base del tráfico normal corresponde el
IMD anual del año 2014 (Año Base).
Proyección del Tráfico
Años Auto
Station
Wagon
PickUp Panel Rural Micros B2 B3 C2 C3 C4 2S1 2S2 2S3 3S1 3S2 3S3 2T2 2T3 3T2 3T3
Total
IMDA
2014 1,079 143 793 51 206 145 139 444 523 422 74 4 10 77 1 63 1,047 3 0 12 21 5,259
2018 1,286 170 941 60 244 172 147 469 592 477 84 5 13 97 1 80 1,326 4 1 16 26 6,211
2022 1,532 203 1,117 71 290 204 154 494 669 539 95 7 17 123 1 101 1,680 5 1 20 33 7,357
2026 1,825 242 1,326 84 344 242 163 521 756 610 108 9 21 156 2 129 2,128 6 1 25 42 8,738
2030 2,174 288 1,574 100 409 287 172 549 855 689 122 11 27 198 2 163 2,696 8 1 32 53 10,408
2034 2,589 343 1,868 119 485 341 181 579 966 779 137 14 34 251 3 206 3,415 10 1 40 68 12,429
TRAMO1:RicardoPalma-SanMateo
Carretera:Pte.RicardoPalma-SanMateo.
InformaciónBase:ConteodeTráficoAgosto2014
Elaboración:ElConsultor
TráficoNormal

El censo de carga se realizó en la localidad de Matucana (Km
76+700), por 4 días con un total de 48 horas. El censo de carga
consistió en pesar a través de una balanza electrónica el peso de los
ejes de cada vehículo pesado: de pasajeros (buses) y carga
(camiones y articulados) y medir la presión de los neumáticos. La
información recopilada sirvió para calcular la presión de contacto de
las llantas, los factores de carga, los factores destructivos y los ejes
equivalentes.
CENSO DE CARGA (PESAJE)

Ómnibus tipo B2 ingresando
a la estación de pesaje.
Camión tipo C3 ingresando a la
estación de pesaje

Tipo Cantidad %
8x4 1 0.1%
B2 48 6.2%
B3 32 4.1%
B4 9 1.2%
C2 141 18.2%
C2R2 2 0.3%
C3 118 15.3%
C3R2 7 0.9%
C3R3 14 1.8%
C4 23 3.0%
T2S2 7 0.9%
T2S3 46 6.0%
T3S2 69 8.9%
T3S3 256 33.1%
Total 773 100.0%
C2R2 = 2T2
C3R2 = 3T2
C3R3 = 3T3
Censo de Carga Matucana
Vehículos Controlados
La medición de peso de vehículos, en esta estación registro un total de 773
vehículos que ingresaron a la balanza durante los cuatro turnos de 12 horas
cada uno. Los principales vehículos controlados fueron del tipo C2, C3 y
T3S3, el resumen se muestra en el siguiente cuadro.

Factor de Eje Equivalente Ecuaciones Reducidas del MTC 2014

FACTORES DE EQUIVALENCIA PARA PAVIMENTO FLEXIBLE Y
RIGIDO
E3 E2 E1
Ejes E1 E2 E3
Carga en Ton 7 16 23
Tipo de Eje
Simple Tándem Trídem Total T3S3
Factor de EE (PF)
1.265 1.261 1.232 3.758
Factor de EE (PR)
1.273 2.134 2.984 6.390

MAGNITUDES DE LOS EJES EQUIVALENTES
0.000
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
Estación de Censo de Carga Matucana
Valores de Factor de Carga Equivalente
FCE C/FCLL

Cálculo del ESAL
Considerando el Factor de Carga o Factor Destructivo ,
el IMDA calculado en la sección anterior y las tasas de
crecimiento del tráfico para los 10 o 20 años se calcula
el número de ejes equivalentes utilizando la siguiente
fórmula:

Cálculo del ESAL
D= Factor de Distribución Direccional
L= Factor de Distribución de carril
El valor de D generalmente es de 0.5 (50%) para carreteras cuando
el mayor peso de los vehículos se mueve en una sola dirección, la
Guía AASHTO recomienda que el valor de D puede variar entre 0.3 y
0.7 dependiendo en que dirección esta cargada y en que no lo esta.
Para el Factor L , la siguiente tabla puede ser usada como Guía:

EJES EQUIVALENTES CON FACTOR
DE CARGA
AÑOS
Pte Ricardo Palma-San Mateo
Trafico Acumulado Formato Científico
2014 2617373.7 2.62 E+06
2018 14321133.4 1.43 E+07
2022 28335843.1 2.83 E+07
2026 45199576.4 4.52 E+07
2030 65585200.4 6.56 E+07
2034 90335271.5 9.03 E+07

DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES METODO AASHTO
93
Published by the American Association of State highway and
transportation Officials

La Guía de Diseño AASHTO versión 1993, presenta los conceptos básicos
para el diseño de pavimentos flexibles y rígidos
Parámetros para el diseño de pavimentos flexibles:
• Modulo de Resilencia
• Ejes Equivalentes de diseño
• Serviciabilidad Inicial y Final
• Confiabilidad
• Desviación Estándar
• Numero Estructural

PROCEDIMIENTO DE DISEÑO
El método AASHTO 1993 utiliza el número estructural SN para cuantificar la
resistencia estructural que el pavimento requiere para determinada capacidad
de soporte del suelo, tráfico esperado y pérdida de serviciabilidad. Con la
ecuación de diseño empírica usada en AASHTO 93 se busca el número
estructural requerido por el proyecto:
Donde:
SN : número estructural requerido por la sección de carretera
W18 : número de ejes equivalentes de 80 kN (18,000 lb), en el período de diseño.
ZR : desviación estándar normal (depende de la confiabilidad, R, de diseño)
So : Error estándar por efecto de todas las variable.
ΔPSI : Variación del índice de serviciabilidad.
MR : Módulo resiliente de la subrasante medido en psi

El número estructural requerido por el proyecto, SN, se
convierte en espesores de carpeta asfáltica, base y sub
base, mediante coeficientes de capa que representan la
resistencia relativa de los materiales de cada capa. La
ecuación de diseño es la siguiente:
SN = a1 D1 + a2 D2 m2 + a3 D3 m3 (7.2)
Donde:
ai: coeficiente de la capa i (1/pulg.)
Di:espesor de la capa i (pulg.)
mi: coeficiente de drenaje de la capa i (adimensional)
Los subíndices 1,2 y 3 se refieren a las capas de carpeta
asfáltica, base y sub base (si se aplica) respectivamente.
Los coeficientes de capa dependen del módulo resiliente
(MR), se determinan empleando los conceptos esfuerzo-
deformación de un sistema multicapa.

SERVICIABILIDAD
La serviciabilidad se define como la calidad de servicio del
pavimento. La primera medida de la serviciabilidad es el Indice de
Serviciabilidad Presente, PSI, que varía de 0 (carretera imposibles
de transitar) a 5 (carretera perfecta). El PSI se obtiene midiendo la
rugosidad y daño (agrietamiento, parchado y deformación
permanente) en un tiempo en particular durante la vida de servicio
del pavimento.
La guía AASHTO 93 usa la variación total del índice de
serviciabilidad (ΔPSI) como criterio de diseño, que se define como:
ΔPSI = p0 − pt
Donde:
p0 = índice de serviciabilidad inicial
pt = índice de serviciabilidad final, que es el más bajo índice tolerable
antes de la rehabilitación.

ΔPSI = Po - Pt
Fuente AASHTO 93

CONFIABILIDAD
El Nivel de Confiabilidad ( R ) es seleccionado en función de
la clasificación funcional de la carretera y si esta en zona
urbana o rural. La confiabilidad es la probabilidad de que el
pavimento tendrá una duración para el periodo de diseño
sin fallar. Un mayor valor de confiabilidad asegura un mejor
comportamiento, pero se requerirá mayores espesores de
cada capa,
Fuente AASHTO 93

La Confiabilidad es básicamente un medio para introducir cierto grado de
certeza en el procedimiento de diseño, para asegurar que las diferentes
alternativas de diseño duraran todo el período de análisis
Fuente: Guía de Diseño AAHTO 93

Valores de la Desviación Estándar Normal (ZR) Correspondiente a Niveles
seleccionados de Confiabilidad
Confiabilidad R (%) Desviación Estándar Normal ZR
50 -0.000
60 -0.253
70 -0.524
75 -0.674
80 -0.841
85 -1.037
90 -1.282
91 -1.340
92 -1.405
93 -1.476
94 -1.555
95 -1.645
96 -1.751
97 -1.881
98 -2.054
99 -2.327
99.9 -3.090
99.99 -3.750

Periodo de Análisis:
Es equivalente al tiempo transcurrido hasta que una
estructura nueva, reconstruida o rehabilitada se deteriore
desde su serviciabilidad inicial hasta su serviciabilidad
final
Guidelines for length of analysis period (AASHTO, 1993).
Fuente AASHTO 93

COEFICIENTES DE DRENAJE (mi)
El método AASHTO asume que la resistencia de la subrasante y
base permanecerá constante durante la vida de servicio del
pavimento. Para que esto sea cierto, la estructura de pavimento
debe tener drenaje apropiado. La calidad de drenaje se incorpora al
diseño, modificando los coeficientes de capa. El posible efecto del
drenaje en el concreto asfáltico no se considera. La siguiente tabla
presenta las definiciones generales correspondientes a los
diferentes niveles de drenaje.

COEFICIENTES DE DRENAJE PARA PAVIMENTOS
FLEXIBLES
La siguiente tabla muestra los coeficientes recomendados
dependiendo de la calidad de drenaje y el porcentaje de tiempo
anual en que la estructura del pavimento podría estar expuesta
a niveles de humedad cercanos a la saturación.

Figura 7.3.- Carta para calcular el coeficiente estructural de
Concreto asfáltico de gradación densa

Figura 7.4.- Variación de coeficiente de capa de base granular (a2)
con la variación de los parámetros de resistencia

Figura 7.7.- Variación de coeficiente de capa de sub base granular (a3)
con la variación de los parámetros de resistencia

Figura 7.5.- Variación de coeficiente de capa de
bases tratadas con cemento (a2)
₅
10

Figura 7.5.- Variación de coeficiente de capa de bases
tratadas con asfalto (a2)
₅
10

Carta de Diseño de Pavimentos Flexibles AASHTO
1993 Nomograma 7.2

Ejemplo:
Efectúe el diseño de un pavimento flexible para un
período de diseño de 10 años, considerando una
serviciabilidad inicial de 4 y final de 2. El módulo
resiliente de la subrasante es 15,000 psi. Asuma que
el tráfico acumulado proyectado es de 3.28x10^6
ESAL en el carril de diseño. Considere que se trata
de una vía interestatal y que se va a construir en
zona rural. La carretera se ubica en la zona de Selva
y tiene una calidad de drenaje catalogado como
bueno

Solución:
Período de diseño, n = 10 años
Mód. resiliente subrasante, = 15,000 psi
ESAL de diseño, W18 = 3.28x10^6
Po = 4.0
Pt = 2.0
Confiabilidad, R = 90% promedio de
80 a 99.9%
Desv. Est. Normal, ZR = -1.282 Tabla 7.6
Error Estándar, So = 0.45 *
*AASHTO 1993 recomienda 0.45 para pavimentos
flexibles

Cálculo del Número Estructural
Este valor debe ser ajustado aplicando la ecuación 7.1 de
cuyo resultado se obtuvo que:
SNrequerido = 3.17
Condiciones de drenaje
Las condiciones de drenaje asumidas para el proyecto son
buenas y el porcentaje de tiempo en que la estructura del
pavimento es expuesta a niveles de humedad próximos a la
saturación es durante el periodo de estacionalidad (>25%)
para las capas de base granular y sub base granular:
Drenaje de base granular m2=1.0
Drenaje de sub base granular m3=1.0

Coeficientes de Capas:
Carpeta asfáltica E=450,000 psi a1 = 0.44 pulg-1 (figura 7.3)
Base granular CBR=100% a2 = 0.14 pulg-1 (figura 7.4)
MR = 30,000 psi
Sub base granular CBR=25% a3 = 0.10 pulg-1 (figura 7.7)
MR = 13,600 psi
AASHTO 1993 propone dos metodologías para determinar los
espesores de las capas que compondrán la estructura del
pavimento. El primer método es por espesores mínimos y la
segunda donde los espesores mínimos son referenciales.

Primer Método: por Espesores Mínimos
La guía recomienda los siguientes espesores en función
del tránsito en pulgadas Tabla 7.8.

Según la tabla 7.8 los espesores mínimos recomendados,
para el tránsito son:
D1=3.5 pulg. Espesor de carpeta asfáltica
D2=6.0 pulg. Espesor de base granular
Reemplazando estos valores en la ecuación 7.2:
SN = a1 D1 + a2 D2 m2 + a3 D3 m3
3.17 = 0.44 × 3.5 + 0.14 × 6.0×1.0+ 0.10×D3 ×1.0
D3 = 7.9 pulg
D3 = 8 pulg
Carpeta Asfáltica
Base Granular
Sub Base Granular
Subrasante
3.5”
6.0”
D3”

Segundo Método: donde los espesores mínimos son
referenciales
a) Se asume que la carpeta asfáltica se cimentará sobre la base
granular con módulo resiliente de 30,000 psi:
Aplicando el programa AASHTO 93 se obtuvo que:
SNreque 1= 2.46
SNreque 1=a1D1
D1= SNreque1/a1
D1= 2.46/0.44 = 5.59 plg = 6.00 plg
Carpeta Asfáltica
Base Granular Mr = 30,000 psi

b) Ahora se asume que la base granular se cimienta sobre la sub
base granular con módulo resiliente de 13,600 psi:
Según el programa AAHSTO 93; SNrequerido2 = 3.28
SNrequerido2 = a1D1 + a2D2m2
3.28 = 0.44 x 6.00 + 0.14xD2x 1.0
D2= 4.57 plg se estima en 5.0 plg
Base Granular
Carpeta Asfáltica
Sub base Granular Mr= 13,600 psi

c) Ahora se asume que la sub base granular se
cimienta sobre la subrasante con módulo resiliente de
15,000 psi:
Aplicando el programa AASHTO se obtuvo:
SNrequerido3 = 3.17
3.17 = 0.44 x 6.0 + 0.14 x 5 x 1.0 +0.10 x D3 x 1.0
D3 =(3.17-3.34)/0.10= -1.7
D3 = 0 plg
Subrasante Mr= 15,000 psi
Carpeta Asfáltica
Base Granular
Sub base Granular

PROCEDIMIENTO PARA DETERMINAR EL ESPESOR DE
REEMPLAZO EN FUNCIÓN AL VALOR SOPORTE O
RESISTENCIA DEL SUELO
En general, se recomienda que cuando se
presenten subrasantes clasificadas como muy
pobre y pobre (CBR < 6%), se proceda a eliminar el
material inadecuado y a colocar un material granular
de reemplazo con CBR mayor a 10% e IP menor a
10; con lo cual se permite el uso de una amplia
gama de materiales naturales locales de bajo costo,
que cumplan la condición. La función principal de
esta capa mejorada será dar resistencia a la
estructura del pavimento.
Manual de Suelos y Pavimentos MTC

Calculo del espesor es como sigue:
Calculo de SN de subrasante inadecuada SNi
Calculo de SN de subrasante de diseño SNd
Calculo del SN Diferencial ΔSN = SNi - SNd
Se añade a la ecuación SN la capa de subrasante
mejorada, expresada en términos de a4 x D4x m4, donde:
D4: Espesor de la capa de subrasante mejorada (cm).
m4: Coeficiente que refleja el drenaje de la capa 4, según el
cuadro 5.7.1 se determina el valor de m4.
Finalmente se calcula el espesor de mejoramiento:
D4= ΔSN /a4xm4

Calcular el espesor de mejoramiento de una carretera en donde se ha
encontrado en un sub tramo un valor de CBR de 3%. Para tal efecto el
suelo inadecuado deberá remplazarlo por un material de cantera cuyo
CBR es de 10%. Tomar en cuenta que el diseño de los espesores de
las capas del pavimento del Proyecto fue de 8%. Para el calculo tomar
una Confiabilidad de 90%. La serviciabilidad Inicial y Final de diseño
es de 4 y 2 respectivamente. El trafico estimado es de 6.5 x 10⁶
El proyecto indica un valor de 1 para el coeficiente de drenaje.

Numero Estructural de Subrasante Inadecuada
Mr= 2555 (CBR)^ 0.64 ; Para CBR=3%

Numero Estructural de Subrasante de diseño
Mr= 2555 (CBR)^ 0.64; Para CBR=8%

Figura 7. Coeficiente de capa de sub base granular (a3)
Para un material de CBR=10

DISEÑO DE ESPESOR MEJORAMIENTO
Periodo de Diseño 20 años
Numero de Ejes Equivalentes 6.5 x10⁶
CBR de Subrasante (%) (Mr) 3 ( 5,161 psi)
MEJORAMIENTO DE SUBRASANTE
SN Subrasante de diseño CBR=8% (9,670 psi) 4.10
SN Subrasante Inadecuada CBR=3% (5,161psi) 5.04
Diferencial SN Requerido 0.94
Coeficiente estructural Granular (CBR=10%) 0.08
Mejoramiento Granular (plg) 11.75
Espesor adoptado (plg) 12
ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO RECOMENDADO
Superficie de Rodadura: Carpeta Asfáltica en caliente 4 plg.
Base Granular 10 plg.
Subbase Granular 10 plg.
Reemplazo de material CBR= 10% 12 plg.
Total (plg) 36 plg.

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