El documento resume los estudios básicos necesarios para el diseño de pavimentos rígidos, incluyendo un estudio de mecánica de suelos y un estudio de tráfico. El estudio de suelos analiza los requerimientos básicos como clasificación y mejoramiento de suelos, mientras que el estudio de tráfico cubre el conteo vehicular, proyección, índices medio diarios y cálculo de ejes equivalentes. Juntos, estos estudios proveen la información necesaria para realizar un diseño estructural exitoso y conf

1. ESTUDIOS BÁSICOS PARA EL DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS

2. INTRODUCCIÓN – ¿Cómo lograr un diseño exitoso?
ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS – Análisis
• REQUERIMIENTOS BÁSICOS – Clasificación SUCS, AASHTO, IP, CBR, Mejoramientos
• FUNCIÓN EN AASHTO 93 – Cálculo de Keq, Función de Subbase, Sensibilidad
ESTUDIO DE TRÁFICO – Análisis
• CONTEO VEHICULAR – Estructura, Clasificación, Proyección, IMD, IMDS, Factor Corrección, IMDA
• EJES EQUIVALENTES – Tasa de Crecimiento, Factor Destructivo y Camión, Cálculo de EE
CONCLUSIONES
Agenda

3. INTRODUCCIÓN

4. Introducción – ¿Cómo lograr un diseño exitoso?
DISEÑO
EXITOSO
ESTUDIOS BÁSICOS CONFIABLES
ESTUDIO DE TRÁFICO ESTUDIO DE SUELOS
¿Qué sucede si los estudio son defectuosos o no
confiables?
ALTA PROBABILIDAD DE FALLA MAYORES FACTORES DE SEGURIDAD –
SOBREDIMIENSIONAMIENTO
SUBDIMENSIONAMIENTOS

5. ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS

6. Requerimientos Básicos – Consideraciones

7. Requerimientos Básicos – Clasificación SUCS y AASHTO

8. De acuerdo al estudio de suelos, podemos reconocer cuándo un suelo necesita mejoramiento. Un suelo con
un CBR <6% siempre tendrá que ser mejorado de acuerdo a norma.
Requerimientos Básicos – IP, CBR
TIPOS DE MEJORAMIENTO

9. Ejemplo de mejoramiento de Suelos mediante
fórmula de Ivanov:
Requerimientos Básicos – Mejoramiento mediante sustitución
Determinación de CBR equivalente a partir de un espesor de material de aporte (IVANOV)
Donde:
E superior: Módulo elástico del material a colocar
E Inferior: Módulo elástico del material a reemplazar
a: Radio del área de carga (cm), generalmente 15 cm.
h1: Espesor equivalente a reemplazar
Espesor
(cm)
Módulo E
(kg/cm2)
CBR
(%)
Subrasante
Material
aporte
Subrasante Material aporte
Material
aporte
Equivalente Equivalente
5.07 20 414 1104 15 591 8.34
Nota:
El CBR equivalente es aquel que se obtiene al final del reemplazo.
CBR
(%)
Módulo E (kg/cm2)
E equivalente: Módulo equivalente o módulo del resultante
entre los dos materiales y sus espesores
PROYECTO

10. Función en AASHTO 93 – Cálculo del Keq y subbase
Cálculo del K equivalente:
Capas CBR (%) h (cm) K Mpa/m kg/cm3
Subbase 40.0 15 K1 116.21 11.85
Subrasante 20.0 Ko 74.45 7.59
Keq 81.88 8.35
Ko (kg/cm3): Coeficiente de reacción de la subrasante
keq(kg/cm3): Coeficiente de reacción equivalente
K1 (kg/cm3): Coeficinte de reacción de la subbase
Colocar el % CBR:
CBR >10 Mpa/m
CBR< 10 Mpa/m
K = 46 + 9.08*(LOG(CBR))^4.34
K = 2.55 + 52.5*LOG(CBR)

11. Función en AASHTO 93 – Sensibilidad AASHTO 93
Caso 04: CBR Variable
Confiabilidad 80 80 80 80
f'c 330 330 330 330
Mr 45 45 45 45
J 3.2 3.2 3.2 3.2
Kc 49.5 (6%) 61.71 (10%) 81.88 (20%) 103.49 (30%)
Cd 1 1 1 1
Pi 4.5 4.5 4.5 4.5
Pt 2.0 2.0 2.0 2.0
Ejes Equivalentes Espesor Espesor Espesor Espesor
400,000 13.1 12.6 11.9 11.1
500,000 13.6 13.2 12.6 11.8
600,000 14.1 13.7 13.1 12.4
700,000 14.5 14.1 13.5 12.9
800,000 14.9 14.5 13.9 13.3
900,000 15.3 14.9 14.3 13.7
1,000,000 15.6 15.2 14.6 14.0
1,500,000 16.8 16.4 15.8 15.3
2,000,000 17.6 17.3 16.8 16.2
2,500,000 18.4 18.0 17.5 17.0
3,000,000 18.9 18.6 18.1 17.6
3,500,000 19.5 19.1 18.6 18.2
4,000,000 19.9 19.6 19.1 18.6
4,500,000 20.3 20.0 19.5 19.0
5,000,000 20.7 20.3 19.9 19.4
6,000,000 21.3 21.0 20.5 20.1
7,000,000 21.8 21.5 21.1 20.6
8,000,000 22.3 22.0 21.6 21.1
9,000,000 22.8 22.4 22.0 21.6
10,000,000 23.1 22.8 22.4 22.0
11,000,000 23.5 23.2 22.8 22.3
12,000,000 23.8 23.5 23.1 22.7
13,000,000 24.1 23.8 23.4 23.0
14,000,000 24.4 24.1 23.7 23.3
15,000,000 24.7 24.4 24.0 23.6
16,000,000 25.0 24.6 24.2 23.8
17,000,000 25.2 24.9 24.5 24.1
18,000,000 25.4 25.1 24.7 24.3
19,000,000 25.6 25.3 24.9 24.5
20,000,000 25.8 25.5 25.1 24.7
10.0
12.0
14.0
16.0
18.0
20.0
22.0
24.0
26.0
28.0
30.0
0 5,000,000 10,000,000 15,000,000 20,000,000
Caso 4: CBR Variable
CBR=6%
CBR=10%
CBR=20%
CBR=30%

12. ESTUDIO DE TRÁFICO

13. Conteo Vehicular – Estructura
La estructura de un pavimento debe diseñarse para recibir una carga puntual máxima (dinámica y
estática) y para resistir un determinado número de ciclos de carga y descarga.
Diseño a la fatiga
• La carga puntual máxima
• Repeticiones de carga (Fatiga)

14. Conteo Vehicular – Estructura
Para el caso de una carga puntual se requiere
conocer:
Para el caso del diseño a la fatiga se requiere
conocer la suma de todas las cargas para el
período de diseño.
La suma de las cargas se expresará en:
EJES EQUIVALENTES (EE/ESAL/EAL)
(Acumulados)
La carga puntual máxima:
✓ La carga máxima
✓ La configuración de la carga
✓ La presión de los neumáticos
Repetición de carga (fatiga):

15. Conteo Vehicular – Clasificación Vehicular
• Vehículos Ligeros
• Vehículos Pesados
➢ Buses Interurbanos (B-2; ≥B-3)
➢ Camiones (C-2; C-3; C-4; 8X4)
➢ Semi Remolques (2S2; 3S3; etc)
➢ Trayler (3T2; etc)
Configuración
Especial

16. Conteo Vehicular – Clasificación Vehicular

17. Conteo Vehicular – Proyección de Vía
La demanda de tránsito a circular por una nueva vía o una vía mejorada, tiene un origen diferente y características de
crecimiento distintas. A saber:
Tránsito Normal: Corresponde al tránsito que utiliza la vía en las condiciones presentes y crece en función de diversos
índices asociado al crecimiento local.
Tránsito Desviado: Corresponde al tránsito que utiliza otras vías y que como consecuencia de un nuevo proyecto se desvían
pero, manteniendo el Origen / Destino de su viaje.
Tránsito Generado: Corresponde al tránsito inexistente antes del proyecto y debido a la generación de nuevas actividades se
produce un aumento de los viajes.

18. Conteo Vehicular – IMDA
Las variaciones en la demanda se relacionan con:
➢ Variaciones Estacionales: Verano, Otoño, Invierno y Primavera
➢ Variaciones Temporales:
• Semanales (L,M,W,J,V,S,D)
• Diarias (24 horas)
• Horarias (Factor Hora Pico)
Factor Estacional
Promedio
Total
IMD

19. Conteo Vehicular – IMDA
La fórmula del IMDA es la siguiente:
IMD
IMDA
Índice Medio Diario
Conteo durante 7 días x 24 horas
IMDS
Índice Medio Diario Semanal
Promedio de los IMD (7 días)
FC
Factor de Corrección Estacional
Descrito en el ET
Índice Medio Diario Anual
Valor a colocar en fórmula AASHTO 93

20. Conteo Vehicular – IMDA
El volumen de tráfico es exactamente igual para ambos casos
IMDAasfalto = IMDAconcreto

21. Ejes Equivalentes – Tasa de Crecimiento
La fórmula del IMDA es la siguiente:
Se calcula IMDA A(n,i) para el período “n” y tasa(s) de crecimiento “i”, a partir del año “1” de puesta en
servicio. Se debe considerar el período de Estudios de Ingeniería y de Construcción
IMDAA(n, i) = IMDA año 1 x (1 + i)n-1 Donde “n” período de análisis.
Para tráfico Liviano: Para tráfico Pesado:

22. Ejes Equivalentes – Factor Destructivo y Camión
Eje Sencillo con
4 ruedas
Eje Patrón
8.2 tons
22.0 Tons
Triple
0.9 Tons
15.0 Tons
Tandem
11.4 Tons
Sencillo
5.5 Tons
Sencillo
6.0

23. Ejes Equivalentes – Factor Destructivo y Camión
EEasfalto ≠ EEconcreto
Apéndice D, Conversión del tráfico mixto en cargas equivalentes para el diseño de pavimentos. AASHTO Guide for Design of
Pavement Structures 1993. (Eje Tándem, Pt 2.0)
Diferencia entre 2.51 y 1.38 = 81%
Fcasfalto ≠ Fcconcreto

24. Ejes Equivalentes – Factor Destructivo y Camión
Nuestra norma elaboró un factor camión en base a AASHTO 93 y el Instituto del Asfalto.
Pavimento Rígido
Pavimento Flexible

25. Ejes Equivalentes – Cálculo de Ejes Equivalentes
Es el número de aplicaciones de cargas por Eje Estándar, durante el Período de Diseño. Convertir un flujo de
tráfico con diferentes cargas y configuraciones por eje en un número de tráfico para el diseño, consiste en
convertir cada carga por eje esperada sobre la vía durante el período de diseño, en un número de cargas por
eje estándar, sumándolas luego.

26. Ing. Céspedes Farfán, José.
Analista de Ingeniería de Pavimentos
Teléfono: 947-510-347
Correo: jcespedes@dino.com.pe