Unefm Tecnología Ingeniería Civil - Pavimento

1. 1
EJERCICIO METODO AASTHO
Se requiere diseñar la estructura de pavimento flexible para un período de 20 años, con una Tc =
4%, para una vía interurbana, ubicada en la zona VI. El proyectista cuenta con los siguientes datos
estadísticos de transito:
Año Tc % PDT % VP
1998 5 1205 20
Número de canales: 4, dos por sentido. La vía tiene una pendiente longitudinal del 3%. El año
inicial del período de diseño es el 2002.
Rango de carga
(Ton)
E. Simple E.
TANDEN
E. TRIPLE
4 - 8 560 - -
8 - 12 130 82
12 -16 42 5
18 -22 20
20 - 25 12
Considere el transito desbalanceado, con 70 % circula en el canal critico. En cuanto al estudio de
suelos se obtuvieron los siguientes resultados:
CBR 6.5 % para períodos secos;
CBR 4 % para los períodos húmedos
CBR 3.5 % para períodos saturados.
Igualmente se dispone de la siguiente información: mezcla asfáltica de concreto asfaltico tipo IV
(alta estabilidad), una mezcla densamente gradada con una estabilidad Marshall aproximada de
2.000 lbs, una piedra picada con un CBR 90 %, una arena arcillosa con un CBR 25 %.
La calidad del drenaje es buena para la base y regular para sub-base.
DESARROLLO
Necesitamos determinar los valores de los parámetros involucrados en el Abaco para obtener los
SN. Es decir: R, So, W18 (REE), Mr (sr, sb, y b) y ∆PSI.
Se comienza mediante el Calculo de REE
REE = EEo [(1+ r)n
– 1] (debe dar x 106
); y EEo = (PDTo % VP Fd Fc FC ) Nd (1er Procedim.)
Ln (1 + r)

2. 2
PARA DETERMINAR EL FACTOR CAMION (FC)
1- Conversión de rangos:
1 ton x 1000kg x 2.2046 lbs x 1 kips = 2.2046 Kips aprox.
1 ton 1 kg 1000 lbs
Rango de carga (Ton) Rango de carga (Kips)
4 - 8 14
8 – 12 22
12 – 16 32
18 – 22 44
20 – 25 50
2.- Determinación Pf
3. Se asume SN para el calculo del Factor Camión (Se debe escoger para Venezuela entre 3 – 4,
asume un SN= 3) Por ser una vía interurbana se asume Pf=2.5, en Tablas B1, B2 y B3 ( Pag. 38, 39 y 40.).
Rango
Kips
E.S E.D E.T FEs FEd FEt Es*FEs Ed*FEd Et*FEt
SNa=
3
SNd SNa=3 SNd SNa=3 SNd ES*FES Et*FED Etr*FET
14 560 0.39
9
223.44
22 130 82 0.229 0.060 29.77 4.92
32 42 5 0.889 0.247 37.338 1.235
44 20 0.781 15.62
50 12 1.24 14.88
∑1 223.44 ∑2 67.158 ∑3 36.655
FC = ∑1 +∑2+∑3
NC

3. 3
4. Determino el PDT o (PDT inicial de diseño):
PDT 2002 = PDT 1998 (1+tc)n
PDT 2002 = 1205 (1+0.05)4
PDT 2002 = 1464.69 veh
5. Determino el FC (Factor Camión):
FC = ∑ Cij x Fij  FC = ∑1 +∑2+∑3
NC NC
Opciones del % VP: usar la tabla ó asumir que se mantiene el % determinado en años anteriores.
VTP o=NC = PDTo * % VP/100 = 1464.69 * 0.20 = 292.94
FC= 223,44 + 67,158 + 36,655 = 327.253  FC= 1,12
293 293
6. Determinación de Fd
2 canales por sentido con 70 % el canal crítico (Dato) Fd=0,70
7. Determinación de Fc
Nº Canales por sentido Fc
1 1
2 0.8 -1
3 0.6 - 0.8
+3 0.5 - 0.8
Factor canal 2 por sentido según tabla Pag. 46 el valor esta entre 0.8 y 1 se usa promedio 0.90
Fc=0,90

4. 4
8. Determinación de Cargas Equivalente del año inicial:
EEo = (PDTo % VP Fd Fc FC ) Nd
EEo = (1464.69* 0.2 * 0.7 *0.9* 1.12) 365; se asume el % VP del 2002 el mismo de VP 1998 (En
caso de no disponer de este valor uso la Tabla Pag. 50)
EEo = 75.444,42
9. Determinación de Cargas Equivalente del periodo de diseño:
REE = EEo [(1+ r)n
– 1] (debe dar x 106
) =
Ln (1 + r)
r= 4% = 0.04; n = 20años (periodo de diseño) ambos son datos.
REE = 75.444,42 [(1+ 0.04)20
– 1] =  REE = 2.29 x 106
Ln (1 + 0.04)
REE=2.29 x 10 6
10. Determinación del Mr de la subrasante:
Para el calculo del daño relativo, Dato zona VI Figura D1 Pagina 70 (Obtengo la cantidad de meses
secos, húmedos y saturados del total de 12 meses del año.
Uf = 5.05 CBR -2.32
Calculo del Uf para cada periodo:
Uf (seco)= 5.05 x 6.5 -2.32
= 0.066; 0.066 x 5.5 meses = 0.363
Uf (húmedo)= 5.05 x 4.0 -2.32
= 0.203; 0.203 x 3.0 meses = 0.609
Uf (saturado)= 5.05 x 3.5 -2.32
= 0.276; 0.276 x 3.5 meses = 0.966
__
Calculo del Uf (Uf ponderado):
__ __
Uf = (0.363+0.609+0.966) = 1.938  Uf = 0.162
12 12

5. 5
Mr sr = 3005 Uf -0.431
Mr sr = 3005 (0.162 -0.431
) = 6.584.81 psi
Mr sr = 6.584,81 PSI  Mr sr = 6.6 x 10 3
11. Determinación del Mr de la Sub-base y base
Mr = 4326 x ln CBR + 241  Mr sb= 4326 x ln 25 + 241 = 14165,86 => Mr Sb= 14.2 x 103
 Mr b= 4326 x ln 90 + 241 = 19707.18 => Mr b = 19.71 x10
12. Determinación de la Perdida de Serviciabilidad (Ver Pag. 1)
∆PSI = Po – Pf
Po se asume 4 por ser pav. Flexible y Pf = 2.5 por ser una vía interurbana (vía secundaria según la
tabla) Pag. 48 y 58 (cualquiera de las dos tablas).
∆PSI = 4 - 2.5 = 1.5  ∆PSI = 1.50.
13. Determinación de la Confiabilidad R
T
TI
IP
PO
O D
DE
E V
VI
IA
A U
UR
RB
BA
AN
NA
AS
S R
RU
UR
RA
AL
LE
ES
S
A
AU
UT
TO
OP
PI
IS
ST
TA
AS
S 8
85
5%
% 8
80
0%
% -
- 9
99
9.
.9
9%
%
T
TR
RO
ON
NC
CA
AL
LE
ES
S 9
90
0%
% 7
75
5%
% -
- 9
95
5%
%
L
LO
OC
CA
AL
LE
ES
S 8
80
0%
% -
- 9
95
5%
% 7
75
5%
% -
- 9
95
5%
%
R
RA
AM
MA
AL
LE
ES
S Y
Y V
VI
IA
AS
S A
AG
GR
R.
. 5
50
0%
% -
- 8
80
0%
% 5
50
0%
% -
- 8
80
0%
%
La Confiabilidad se asume R= 95 %
14. Determinación de la Desviación Estándar del error combinado (So):
So = 0.45 por ser pavimento Flexibles (0.4+0.5)/2 = 0.45 So = 0.45
15. Determinación del SN de diseño:
Se obtiene el SN de la Subrasante con el Mr sr (obtengo el SNd: SN de diseño), con los parámetros
calculados y asumidos (según rangos), utilizando el Abaco AASHTO (Figura 1 Pagina 15)

6. 6
Se obtiene SNd= SNsr = 4.8 como el SNasumido fue de 3.
4.8 - 3 = 1.3 > ó = 0.5 no cumple calculo con SNdiseño = 5 los factores de daño para FC
16. Calculo el FC nuevamente con SNd=5
Rango
Kips
E.S E.T E.TR FEs FEd FEt Es*FEs Ed*FEd ETr*FEt
SN=3 SN=5 SN=3 SN=5 SN=3 SN=5 ES*FEs ES*FEd Et*SN3 Et*SN5 Etr*SN3 Etr*SN5
14 560 0.399 0.360 223.44 201.6
22 130 82 0.229 0.18 0.060 0.04 29.77 23.4 4.92 3.28
32 42 5 0.889 0.857 0.247 0.191 37.338 35.994 1.235 0.955
44 20 0.781 0.723 15.62 14.46
50 12 1.24 1.22 14.88 14.64
∑ 223.44 201.6 67.158 59.394 36.655 33.335
FC= 201.6+59.394+33.335 = 294.33  FC= 1,00
293 293
17. Determinación de Cargas Equivalente del año inicial con el nuevo FC:
EEo = (PDTo % VP Fd Fc FC ) Nd
EEo = (1464.69* 0.2* 0.7*0.9* 1.00 ) 365 = EEo = 67.361.09
18. Determinación de Cargas Equivalente del periodo de diseño con el EEo (Recalculado):
REE = EEo [(1+ r)n
– 1] (debe dar x 106
) =
Ln (1 + r)
R= 4% = 0.04; n = 20años (periodo de diseño) ambos son datos.
REE = 67.361,09 [(1+ 0.04)20
– 1] =  REE = 2.05 x 106
Ln (1 + 0.04) REE=2.05 x 10 6

7. 7
19. Determino si el SN diseño y el SN asumido cumplen:
Se obtiene el SN de la Subrasante con el Mr sr (SNd: SN de diseño), con los parámetros obtenidos y
REE recalculado utilizando el Abaco AASHTO. (Por la apreciación de la escala REE no sufre
modificación, por lo tanto el SNd se mantiene en 4.8) y se obtiene SNd= SNsr = 4.8 como el
SNasumido fue de 5.
5 – 4.8 = 0.2 < ó = 0.5 cumple
20. Determinación de los SN2 y SN1
Obtengo en el abaco los SN 2 y SN1; es decir con el Mr de la sub-base y Mr de la base, y resultan
los valores SN 2 = 3.4 y SN1 = 2.95.

8. 8
21. Determinación de los Coeficientes estructurales
Coeficientes estructurales s /Tabla E-6 (Pagina 76)
a1 = 0.44 (alta densidad)
a2 = 0.14 (p.picada)
a3 = (0.05+0.1)/2 = 0.075 == 0.08 (arena arcillosa)
22. Coeficientes de drenaje mi , dato: Zona VI s/Tabla (Pagina 77)
CALIDAD DE
DRENAJE
1% 1 - 5% 5 - 25% +25%
REGION DEL PAIS
XII IX
II-VII-
VIII-X-XI
I-III-IV-V-
VI
EXCELENTE 1.20 1.20 1.20 1.20
BUENO 1.20 1.20 1.10 1.00
REGULAR 1.20 1.10 0.90 0.80
MALO 1.10 0.90 0.80 0.80
MUY MALO 1.10 0.85 0.80 0.80
m1 = 1,00 (bueno ) base es dato
m2 = 0.80 (regular) sub-base (dato)

9. 9
23. Calculo de espesores
e1 (rod)= SN1 = 2.95 = 6.70 ” =17.02cm
a1 0.44
e2 (b)= SN2 – SN1 = 3.4 – 2.95 = 3.21”=8.15 cm
a2 x m1 0.14 x 1.00
e3 (sub)= SN3 – SN2 = 4.8 – 3.4 = 21.88”=55.56 cm
a3x m2 0.08 *0.8
24. Reviso que cumpla con los espesores mínimos AASHTO:
Espesores Calculados (paso 23) Espesor Mínimo Tabla 7-2 (AASHTO)
e1=17.02 cm e carpeta asfáltica= 9 cm cumple
e2= 8.15 cm e base = 15 cm no cumple
24. Reviso que cumpla con los espesores máximos y mínimos usados en Venezuela (Ver guía de
Pavimento Teoría Unidad I, de la cual se extrajo esta información)
Espesor que cumple con mínimos de AASHTO Esperores usados en Vzla.
e1=17.02 cm máximo 12.5 cm (5” Aprox.)
e2= 15 cm

10. 10
TABLA DE ESPESORES MINIMOS Y MAXIMOS
Tipo de Capa
ESPESOR (cm)
MINIMO MAXIMO
MACADAN DE PENETRACION 6 15
MEZCLAS ASFALTICAS EN SITIO
TIPO ABIERTO O DENSO
4 7.5
MEZCLAS DE PLANTAS COLOCADAS
EN FRIO
5 - 9 15
MEZCLAS EN CALIENTE DE
GRADACION DENSA
2.5 12.5
FUENTE: GUIA UNIDAD I CONCEPTOS BÁSICOS INGº ZENON BECERRIT D.
OBTENGO EL NUEVO SN1 (CON EL ESPESOR MAXIMO)
e1 = SN1 / a1 ---} SN1* = 0.44 * 5”= 2.20
e2 (b)= 3.4 - 2.20= 8.57” = 21.77 cm
0.14 x 1.0
e3 (sub)= 4.8 – 3.4 = 21.88” =27.34 cm
0.08 *0.8
25.- Reviso que la suma de los espesores este dentro de la norma (espesor total entre 50 -90 cm).
e1=12.5 cm
e2= 22 cm
e3=27.5 cm
∑ = 62 cm CUMPLE CON EL ESPESOR TOTAL DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO ENTRE 50-90 CM
26. Diseño Definitivo
Capa de asfáltica: 12.5 cm
Capa Base : 22 cm
Capa Sub-base: 27.5 cm
∑ = 62 cm

11. 11
27.- Presento los resultados del Diseño de Pavimento Flexible (Estructura del Pavimento)
e= 12.5 cm
e= 22 cm
e= 27.5cm
SN3=4.80 =3.40
*= 2.20

12. 12
TABLA DE ESPESORES MINIMOS Y MAXIMOS
Tipo de Capa
ESPESOR (cm)
MINIMO MAXIMO
MACADAN DE PENETRACION 6 15
MEZCLAS ASFALTICAS EN SITIO
TIPO ABIERTO O DENSO
4 7.5
MEZCLAS DE PLANTAS COLOCADAS EN FRIO 5 - 9 15
MEZCLAS EN CALIENTE DE GRADACION DENSA 2.5 12.5
FUENTE: GUIA UNIDAD I CONCEPTOS BÁSICOS INGº ZENON BECERRIT D.
NOTA IMPORTANTE:
 SI LOS ESPESORES SE EXPRESAN EN PULGADAS ESTAS DEBEN SER EXPRESADAS EN
DIMENSIONES DE CONSTRUCCION TALES COMO ¼”, ½”, 3/4”, 5/8”, 7/8”, ETC.
 SI LOS ESPESORES SE EXPRESAN EN CENTIMETROS REDONDEAR A 0.5 COMO MINIMO.

13. 13