5 2 pavimentos

DISEÑO DE PAVIMENTOS
DISEÑO DEL PAVIMENTO
El pavimento se diseñará empleando la metodología AASHTO, y se efectuará un diseño
comparativo con el método del Instituto del Asfalto.
Respecto a la “Estructuración del Pavimento” esta se realizará de acuerdo a lo sugerido en los
TDRs la estructuración del pavimento tendrá las siguientes características:
• Pavimento de Carpeta Asfáltica y granulares
• Pavimento con TSB y granulares
A este requerimiento cabe el siguiente comentario:
• La solución con TSB no es aplicable bajo el criterio AASHTO-93 a este proyecto por los
valores de tráfico encontrados.
• La solución de TSB no es aplicable bajo el criterio The Asphalt Institute.
En consecuencia las estructuras a proponer deben estar compuesta por suelos granulares y
mezclas asfálticas en caliente. Sin embargo como ejercicio se ha realizado una estructuración con
pavimento con TSB y suelos granulares para una construcción por etapas siendo la primera a 10
años y un refuerzo para 20 con Carpeta Asfáltica.
En tal sentido se efectuará el diseño con una carpeta asfáltica en caliente y para un periodo de
diseño de 20 años y para una construcción por etapas la primera a 10 años y la segunda hasta 20
años.
Para esta sección las características de materiales son las siguientes:
Estudio de Factibilidad y Definitivo del Proyecto Mejoramiento de la Carretera Mala – Calango – La Capilla

Sub-rasante
Definida bajos los criterios de diseño de rasante la capa de afirmado/lastrado existente podrán
constituir en algunos casos el material de Subrasante y en otros el material constituyente de la
segunda capa o estrato.
Sub Base
Como lo indican las Especificaciones Técnicas EG-2000 y las características de Canteras la sub-
base granular será compactada hasta el 100% de la MDS para alcanzar el CBR mínimo de 40%.
Base Granular
De similar modo la base granular será construida con materiales granulares de cantera
procesados para obtener las características que satisfagan las Especificaciones Técnicas con un
CBR mínimo de 100% para el 100% de la MDS.
Carpeta Asfáltica
Dadas las condiciones climáticas del proyecto el concreto asfáltico será constituido con asfalto
PEN 60-70 y agregados competentes para obtener características que satisfagan las
Especificaciones Técnicas EG-2000.
La elección hecha del PEN a emplear se realizo en base a los materiales reales de obra mediante
diseño por el Método Marshall.
La experiencia observada en proyectos viales de PROVIAS en similares carreteras en zona de
selva ha mostrado el empleo preferente del PEN 60-70, recomendándose su empleo para el
presente proyecto.
Método AASHTO
Descripción Del Método
La metodología AASHTO es reconocida a nivel mundial porque se basa en valiosa información
experimental. Consiste en determinar un Número Estructural (SN) requerido por el pavimento a fin
de soportar el volumen de tránsito satisfactoriamente durante su periodo de diseño. El
procedimiento desarrollado es conforme con lo expuesto en Guide for Desingn of Pavement
Structures 1993.
Dentro de las consideraciones del método están:
• El Módulo de Resilente (Mr) es una medida de las propiedades elásticas de los suelos.
Debido a la escasa información local, este parámetro se ha establecido en función a
algoritmos reconocidos internacionalmente.
• El Coeficiente de Drenaje toma en cuanta los efectos de los distintos niveles de eficiencia del
drenaje en el comportamiento de la estructura. Este parámetro modifica el coeficiente
estructural de las capas granulares (subbase y base granular).

• El método incorpora la estadística para establecer un cierto grado de confiabilidad en el
proceso de diseño, este aspecto es incorporado mediante el Nivel de Confiabilidad (R) que
este a su vez se basa en la distribución normal y es función de la desviación estándar (S0)
que se ubica entre 0.4 y 0.5.
• El Índice de Serviciabilidad Final deberá ser tal que culminado el periodo de diseño, la vía
(superficie de rotura) ofrezca una adecuada serviciabilidad.
Los números estructurales SN, del pavimento son obtenidos mediante la siguiente expresión:
( )
( )
07.8log32.2
1
1094
40.0
5.12.4
log
20.01log36.9log
19.5
018 −+
+
+






−
∆
+−++= RR M
SN
PSI
SNSZW
La expresión que relaciona el número estructural con los espesores de capa es:
32321211 DmaDmaDaSN ++=
Donde:
321 ,, aaa = Coeficientes estructurales o de capa
21 , mm = Coeficientes de drenaje
321 ,, DDD
= Espesor de capa
En el siguiente cuadro se resumen los resultados de los ensayos CBR de laboratorio y los
módulos resilentes de diseño, para cada sector, tomando en cuenta la presencia de reemplazos
de suelos inadecuados y rellenos de acuerdo al perfil del proyecto.

AASHTO SUCS 100% 95%
17/03/10 030 0+000 Der C - 1 0.00 - 0.70 M - 1 Plataforma Estudio A-4 (8) ML 10.3 8.6 0.60 0.80 0.70 0.60 9.16 8.62
17/03/10 031 0+000 Der C - 1 0.70-1.50 M - 2 Plataforma Estudio A-4 (8) ML 11.5 9.2
17/03/10 045 2+000 Der C - 9 0.00-0.80 M - 1 Plataforma Estudio A-4 (1) SM 20.7 17.9 0.60 0.70 0.80 0.60 9.96 17.94
17/03/10 046 2+000 Der C - 9 0.80-1.50 M - 2 Plataforma Estudio A-4 (5) ML 12.8 10.0
17/03/10 057 4+000 Der C - 17 0.00-0.60 M - 1 Plataforma Estudio A-4 (2) SM 16.3 14.3 0.60 0.60 0.90 0.60 7.67 14.27
17/03/10 058 4+000 Der C - 17 0.60-1.50 M - 2 Plataforma Estudio A-4 (4) CL-ML 9.7 7.7
17/03/10 069 6+000 Der C - 25 0.00-1.50 M - 1 Plataforma Estudio A-2-4 (0) GM 44.6 36.5 1.50 36.46
17/03/10 077 8+000 Der C - 33 0.00-1.50 M - 1 Plataforma Estudio A-2-4 (0) GM 39.3 31.9 1.50 31.88
17/03/10 087 10+000 Der C - 41 0.00-1.50 M - 1 Plataforma Estudio A-1-a (0) GP-GM 36.5 20.3 1.50 20.28
17/03/10 096 12+000 Izq C - 49 0.00-1.50 M - 1 Plataforma Estudio A-1-b (0) GM 42.6 35.6 1.50 35.56
17/03/10 104 14+000 Izq C - 57 0.00-0.30 M - 1 Plataforma Estudio A-1-a (0) GP-GM 77.4 56.0 1.20 0.30 56.51 56.02
17/03/10 105 14+000 Izq C - 57 0.30-1.50 M - 2 Plataforma Estudio A-1-b (0) GM 77.9 56.5
17/03/10 113 16+000 Der C - 65 0.00-0.70 M - 1 Plataforma Estudio A-2-4 (0) GM 40.4 35.4 0.80 0.70 30.00 35.40
17/03/10 16+000 Der C - 65 0.70-1.50 S/M Plataforma Estudio ROCA
17/03/10 125 18+000 Izq C - 73 0.00-0.50 M - 1 Plataforma Estudio A-4 (2) SM 23.2 17.9 1.00 0.50 10.39 17.90
17/03/10 126 18+000 Izq C - 73 0.50-1.50 M - 2 Plataforma Estudio A-4 (4) CL-ML 12.8 10.4
19/03/10 139 20+000 Izq C - 81 0.00-0.90 M - 1 Plataforma Estudio A-1-a (0) GP-GM 54.1 47.4 0.60 0.90 30.00 47.41
19/03/10 20+000 Izq C - 81 0.90-1.50 S/M Plataforma Estudio ROCA
19/03/10 147 22+000 Izq C - 89 0.00-0.40 M - 1 Plataforma Estudio A-1-b (0) GM 65.0 55.0 1.10 0.40 30.00 55.04
19/03/10 22+000 Izq C - 89 0.40-1.50 S/M Plataforma Estudio ROCA
19/03/10 156 24+000 Izq C - 97 0.00-1.50 M - 1 Plataforma Estudio A-2-4 (0) SM 23.1 18.4 1.50 18.36
Cuadro 1.1 MODULO EQUIVALENTE DE DISEÑO
CALCULO DEL MODULO RESILENTE
CBR2D1 D2 D3 CBR1
CBR
LABORATORIO
Alt. Relleno
Alt.
Reemp.
Alt. Corte
FECHA 0.1"PROF.
MUESTRANo
CLASIFICACION
MATERIAL
ENSAYONº
PROG.
LADO
NºCALIC
ORIGEN
USO
DESTINO
CUADRO N° 1.2SECTORES DE DISEÑO
SECTOR
CBR
(%)
MÓDULO RESILENTE
(psi)
1 Km. 0+000 – Km. 5+200 14.37 13,949
2 Km. 5+000 – Km. 19+740 25.93 20,313
3 Km. 19+740 – Km. 25+480 26.12 20,505
Tráfico
Del Capitulo: Estudio de Suelos - Análisis de tráfico, se tiene que el número de repeticiones de
carga equivalentes a ejes simples de 8.2 ton. es:
CUADRO N° 1.3
ESTACIÓN EAL 10 años EAL 10 a 20 años EAL 20 años
Mala - Calango 9.7 x 105
1.33 x 106
2.3 x 106
Calango – La Capilla 4.5 x 105
5.5 x 105
1.0 x 106
Confiabilidad

Para su determinación se empleó la Guía AASHTO (2.1.2 Traffic, Part II: Pavement Design
Procedures for New Construcción or Reconstruction). Se está tomando una confiabilidad de 90%,
con el cual se obtiene una Desviación Estándar Normal (ZR):
ZR = -1.282
Para el diseño por etapas se ha realizado el análisis para poder determinar el valor de la
confiabilidad para cada etapa, que se presenta a continuación:
Retapa = (RTotal)1/n
Donde:
n: Número de etapas previstas
Retapa = 95%
ZR = -1.645
Desviación Estándar Total
S0 = 0.45
Serviciabilidad
Serviciabilidad inicial (pi) = 4.0
Serviciabilidad final (pt) = 2.0
Coeficientes Estructurales de Capa
Basados en lo señalado en el ítem 2.3.5 Layer coefficients, de la Guía de Diseño AASHTO, los
coeficientes estructurales de capa considerados para el cálculo del número estructural de diseño
son los siguientes:
Concreto Asfáltico: Para el concreto asfáltico (MAC) el Método AASHTO-93 considera un rango de
Coeficientes de Equivalencia dese 0.42 hasta 0.44. Se adoptara:
a1 = 0.44/pul ó 0.17/cm (para carpeta asfáltica en caliente)
Base Granular: En el caso de la base granular con CBR igual a 100 %, el método AASHTO admite
un Coeficiente de Equivalencia igual a:
a2 = 0.14/pul ó 0.054/cm (para agregados de CBR =100%)
Sub Base Granular: Para el caso de la Sub-base granular con CBR igual a 40 %, el método
AASHTO admite un Coeficiente de Equivalencia igual a:
a3 = 0.12/pul ó 0.043/cm (para agregados de CBR = 40%)
Coeficientes de Drenaje

Para la elección del Coeficiente de Drenaje se ha tomado las siguientes consideraciones:
• Exposición en agua de las estructuras de drenaje, entre 5 y 25%
• La condición de los sistemas de drenaje será buena, para la sub base y para la base granular
• Se ha considerado que la sub base y base granular debe de cumplir con la graduación
exigida para esta nuevas capas de base granular y sub base.
Por lo tanto se asumen los Coeficientes de Drenaje:
Para los sectores 1 y 2
m2 = 1.0; m1 = 1.0
Y para el sector 3
m2 = 0.9; m1 = 0.9
Diseño del Pavimento para 20 años (1 Sola Etapa)
La estructura propuesta de pavimento ha sido diseñada para soportar el peso de la densidad de
tráfico proyectado para su ciclo de vida, altas presiones y esfuerzos, de tal manera que éstas
lleguen satisfactoriamente a los suelos bajo el nivel de subrasante. Se considero las
características geotécnicas de los materiales que conforman la estructura vial, con propiedades de
resistencia y valor de soporte creciente a partir del suelo de fundación y de allí a la superficie del
pavimento.
Aplicando el Nomograma y/o la Ecuación de Diseño se obtiene para los parámetros indicados y un
periodo de diseño de 20 años (las hojas de cálculo se presentan en los anexos del presente
documento), lo siguiente:
CUADRO N°1.4
SUB SECTOR NÚMERO ESTRUCTURAL (SN)
Sector 1 3.08
Sector 2 2.68
Sector 3 2.34
Por lo tanto, tomando en cuenta las consideraciones mencionadas, se obtiene para el proyecto
con un periodo de servicio de 20 años, la siguiente estructura:
CUADRO N° 1.5
SUBSECTOR
ESTRUCTURA
SN (real)Carpeta Asfáltica
(cm)
Base Granular
(cm)
Sub Base
(cm)
Sector 1 9.0 15 15 3.09
Sector 2 9.0 15 15 3.09
Sector 3 7.5 15 15 2.68
Diseño del Pavimento para 20 años (2 Etapas)

Al cabo de los 10 primeros años se debe realizar una evaluación del pavimento como es realizar
medidas de la rugosidad, daños (agrietamientos, parchados, ahuellamiento) y deflectometria para
saber el estado real de pavimento y tomar las correctas acciones como son dar mantenimiento o
rehabilitar el pavimento.
De acuerdo a los parámetros previamente asignados se tiene lo siguiente:
CUADRO N° 1.6
SUBSECTOR
ESTRUCTURA
SN (real)Carpeta Asfáltica
(cm)
Base Granualar
(cm)
Sub Base
(cm)
Sector 1 7.5 15.0 15.0 2.83
Sector 2 7.5 15.0 15.0 2.83
Sector 3 5.0 15.0 15.0 2.25
Dimensionamiento del Pavimento adoptado para Sector 1 para un periodo inicial de 10 años
CUADRO N° 1.7
ESPESOR (CM) SN CAPA SN ACUMULADO
7.5 1.299 1.299
15.0 0.827 2.126
15.0 0.709 2.835
CUADRO N° 1.8
7.5 1.299 1.299
15.0 0.827 2.126
15.0 0.709 2.835
CUADRO N° 1.9
5.0 0.866 0.866
15.0 0.744 1.610
15.0 0.638 2.248
El refuerzo en el año 10 es el siguiente para el sector 1:
CUADRO N° 1.10
ESPESOR DE RECAPEO , PERIODO 10-20 AÑOS

SECTOR SUB SECTOR
CARPETA
ASFALTICA
REFUERZO AÑO 10
(cm)
Sector 1 Km 0+000 - 5+200 2.5
CUADRO N° 1.11
SECTOR SUB SECTOR
CARPETA
ASFALTICA
REFUERZO AÑO 10
(cm)
SECTOR 2 Km 5+200 - 19+740 2.5
CUADRO N° 1.12
SECTOR SUB SECTOR
CARPETA
ASFALTICA
REFUERZO AÑO 10
(cm)
Sector 3 Km 19+740 - 25+480 2.5
Cumpliendo lo solicitado por los Términos de Referencias, se ha realizado un diseño para 20 años
en 2 etapas, con la diferencia que para la primera etapa se ha considerado un TSB en vez de
MAC, con un refuerzo en la segunda etapa de MAC. Los espesores calculados son los siguientes:
CUADRO N° 1.13
SUBSECTOR ESTRUCTURA SN (real)

TSB (cm)
Base Granualar
(cm)
Sub Base
(cm)
Sector 1 (*) 25.0 27.5 2.69
Sector 2 (*) 25.0 25.0 2.56
Sector 3 (*) 22.5 25.0 2.18
(*) Valor a ser calculado en obra en pista de prueba
Dimensionamiento del Pavimento adoptado para el Sector 1 con un periodo inicial de 10 años
CUADRO N° 1.14
(*) 0.000 0.000
25.0 1.378 1.378
27.5 1.299 2.677
Dimensionamiento del Pavimento adoptado para el Sector 2, con un periodo inicial de 10 años
CUADRO N° 1.15
(*) 0.000 0.000
25.0 1.378 1.378
25.0 1.181 2.559
Dimensionamiento del Pavimento adoptado para el Sector 3, con un periodo inicial de 10 años
CUADRO N° 1.16
(*) 0.000 0.000
22.5 1.116 1.116
25.0 1.063 2.179
El refuerzo en el año 10 para el sector 1 es el siguiente:
CUADRO N° 1.17
SECTOR SUB SECTOR
CARPETA
ASFALTICA
REFUERZO AÑO 10
(cm)

Sector 1 Km 0+000 - 5+200 7.5
CUADRO N° 1.18
SECTOR SUB SECTOR
CARPETA
ASFALTICA
REFUERZO AÑO 10
(cm)
SECTOR 2 Km 5+200 - 19+740 9.0
CUADRO N° 1.19
SECTOR SUB SECTOR
CARPETA
ASFALTICA
REFUERZO AÑO 10
(cm)
Sector 3
Km 19+740 -
25+480 7.5

Método del Instituto del Asfalto
Descripción Del Método
Se efectuó un diseño comparativo de pavimento empleando el Método del Instituto del Asfalto, el
cual se desarrolla conforme a lo establecido en el Manual Series N° 1 (MS.1) “Thickness Design ,
Asphalt Pavements for Highways & Streets” de febrero 1991.
El método se basa en dos condiciones específicas de esfuerzo-deformación. La primera es la
aplicación de una carga sobre la superficie del pavimento, la estructura distribuye los esfuerzos
reduciendo su intensidad a medida que profundiza en la subrasante. La segunda condición, es
cuando la carga aplicada al pavimento, reflecta la estructura, causando esfuerzos y deformaciones
de tensión compresión en la carpeta asfáltica.
El Instituto del Asfalto ha desarrollado un programa de cómputo denominado DAMA y una serie de
nomogramas para facilitar el diseño. Este considera temperaturas de 7 °C, 15.5 °C y 24 °C.
PARÁMETROS DE DISEÑO
El método requiere de la siguiente información para efectuar el diseño.
Modulo Resilente
CUADRO N° 1.20
SUBSECTOR
CBR
(%)
MÓDULO RESILENTE
(psi)
75.0% 87.5% 75.0% 87.5%
Sector 1 12.64 10.98 14,720 14,100
Sector 2 25.14 18.01 16,200 14,150
Sector 3 24.18 -- 19,500 --
Tráfico
De la información proporcionada se tiene:
CUADRO N° 1.21
ESTACIÓN EAL 10 años EAL 10 a 20 años EAL 20 años
Mala - Calango 9.7 x 105
1.33 x 106
2.3 x 106
Calango – La Capilla 4.5 x 105
5.5 x 105
1.0 x 106

DISEÑO DEL PAVIMENTO
El diseño se efectuó para 10 años, empleando el Abaco Desing Chart A-6, cuyas condiciones son
el empleo de una Base Granular de 30 cm de espesor y una temperatura de 15 °C.
CUADRO N° 1.22
ESTRUCTURA
Carpeta Asfáltica
(cm)
Base Granular
(cm)
Sector 1 12.5 30.0
Sector 2 12.5 30.0
Sector 3 10.0 30.0
Los espesores de la carpeta han sido considerados de la curva más próxima al punto obtenido
entre la intersección entre EAL y el Mr.
Adicionalmente se efectuó el diseño para 20 años, empleando el Abaco Desing Chart A-6, cuyas
condiciones son el empleo de una Base Granular de 30 cm de espesor y una temperatura de 15
°C.
CUADRO N° 1.23
ESTRUCTURA
Carpeta Asfáltica
(cm)
Base Granular
(cm)
Sector 1 20.0 30.0
Sector 2 20.0 30.0
Sector 3 12.5 30.0
ACTIVIDADES PARA LA REHABILITACIÓN Y
MEJORAMIENTO DEL PAVIMENTO
Los trabajos que se ejecutarán para la rehabilitación y mejoramiento del pavimento del pavimento
de la carretera Mala – Calango – La Capilla, Tramo: Mala – Calango – La Capilla, son:
• Mejoramiento de la subrasante en los sectores y profundidades indicados en los cuadros Nº
1.8, 1.9, y 1.10 del capitulo: Estudio De Suelos.
• Perfilado y compactado de subrasante.
• Colocación de Sub Base de acuerdo a los espesores indicados en el Cuadro N° 1.6
• Colocación de Base Granular de acuerdo a los espesores indicados en el Cuadro N° 1.6
• Imprimación de la Base Granular y berma (se empleará asfalto líquido MC-30).
• Colocación de la carpeta de 7.5 y 5.0 cm como superficie de rodadura, se recomienda que la
berma también cuente con la protección de la carpeta asfáltica.
• Construcción de las estructuras de drenaje
• Aplicación de las recomendaciones señaladas en el estudio geotécnico

CONCLUSIONES
• Se ha tomado para el diseño del pavimento el Tráfico proporcionado por el Estudio de Tráfico,
como se detalla en el Cuadro Nº 1.3 del presente capitulo.
• Bajo las consideraciones antes señaladas se han empleado las metodologías AASHTO e
Instituto del Asfalto, las mismas que contemplan las condiciones del proyecto (tráfico, suelos,
topografía, disponibilidad de materiales en la zona). Como resultado del análisis se proyectan
las siguientes estructuras de pavimento, para 20 años en 2 etapas.
CUADRO N° 1.24
SUB SECTOR
ESTRUCTURA
Carpeta Asfáltica
(cm)
Base Granular
(cm)
Sub Base Granular
(cm)
Sector 1 7.5 15.0 15.0
El refuerzo en el año 10 es el siguiente:
CUADRO N° 1.25 (Sector 1)
CUADRO N° 1.26
SUB SECTOR
ESTRUCTURA
Carpeta Asfáltica
(cm)
Base Granular
(cm)
Sub Base Granular
(cm)
Sector 2 7.5 15.0 15.0
CUADRO N° 1.27(Sector 2)
Sector 1 2.5
SUB SECTOR
CARPETA
ASFALTICA
REFUERZO AÑO 10
(cm)
SECTOR
Km 0+000 - 5+200
Km 5+200 - 19+740Sector 2 2.5
SECTOR
SUB SECTOR
CARPETA
ASFALTICA
REFUERZO AÑO 10
(cm)

CUADRO N° 1.29(Sector 3)
• Es necesario el mejoramiento de la subrasante en los sectores cuyos suelos presentan
deficientes características físico-mecánicas, según se indican en el Estudio de Suelos.
• Se considera la Remoción de Capa Vegetal en un espesor de 0.20 m, y su reemplazo con
material granular de préstamo, en zonas donde la base del terraplén proyectado sean suelos
orgánicos tipo terrenos de cultivo.
• En los sectores donde para realizar el ensanche de terraplén se encuentre con canales de
tierra existentes, se considerará la eliminación de material saturado al borde de dicho canal a
una profundidad no menor de 0.30m del fondo de este canal y su posterior conformación
como mejoramiento sobre el canal, con material granular aceptado.
• La estructura señalada en los cuadros N° 1.5, 1.6, 1.7, 1.8 y 1.9, del presente capítulo se
colocará en su integridad.
• Se deberá emplear Cemento Asfáltico tipo PEN 60/70, para la fabricación de mezcla asfáltica,
y asfalto líquido MC-30 para la imprimación, y si fuera el caso de colocar TSB se debe utilizar
emulsión del tipo CRS-2.
RECOMENDACIONES
• Se debe indicar en las Especificaciones Técnicas que los valores de la Relación
Estabilidad/Flujo se indican que deben variar entre 1,500 a 2500, sin embargo con los valores
CUADRO N° 1.28
SUB SECTOR
ESTRUCTURA
Carpeta Asfáltica
(cm)
Base Granular
(cm)
Sub Base Granular
(cm)
Sector 3 5.0 15.0 15.0
Sector 3 2.5
SECTOR SUB SECTOR
Km 19+740 - 25+480
CARPETA
ASFALTICA
REFUERZO AÑO 10
(cm)

de Estabilidad que varia entre 8-14 y el Flujo entre 3-5, dan Índices de Rigidez que varían
entre 2,350 a 4,000.

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