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1
CALCULO DE
RECAPEO
METODO AASHTO
93
PAVIMENTOS
0
7
1
Ing. Augusto García
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DISEÑO DE
RECAPEOS
MÉTODO AASHTO
93
2
21/06/2016
INTRODU
CCIÓN
3
 Los métodos de rehabilitación de pavimentos
por colocación de una sobrecapa o recapeo
sobre la estructura existente son muy variados,
en función del tipo y deterioro de la estructura y
superficie existente y se tienen los siguientes
casos.
 AC sobre pavimento AC
 AC sobre pavimento fracturado de PCC
 AC sobre JPCP, JRCP o CRCP
 AC sobre AC/JPCP, AC/JRCP oAC/CRCP
 PCC con pasadores sobre pavimento PCC
 PCC sin pasadores sobre pavimento PCC
 PCC sobre pavimento de AC
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
21/06/2016
INTRODU
CCIÓN
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 La versión de recapeos de la AASHTO 1986 tenia
muchas contradicciones y problemas
 Es por eso que la AASHTO la reformulo y modifico
para la guía de 1993
 Las siguientes abreviaturas fueron establecidas en
esta guía:
 AC = concreto asfaltico (también se le llama HMA)
 PCC = concreto de cemento Portland
 JPCP = pavimento de concreto simplemente unido
 JRCP = pavimento de concreto con uniones reforzadas
 CRCP = pavimento de concreto con refuerzo continuo
 AC/PCC = concreto de cemento Portland con recapeo de
asfalto
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
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Conceptos de
diseño
5
 Un proyecto de recapeo puede incluir
secciones con longitudes de unos cuantos
metros a varios kilómetros
 Una pregunta crucial a preguntarse es como
se va a dividir el proyecto, ya que esto
determinara el espesor del recapeo para
cada sección
 Dos conceptos a explicar:
 Diseño de Recapeo del Proyecto
 Deficiencia Estructural
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
21/06/2016
Diseño de Recapeo
del proyecto
 Dos métodos utilizados, a ser seleccionados en
base a las condiciones especificas del proyecto.
 Método de la Sección Uniforme
 Método Punto por Punto
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
6
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Método de sección
uniforme
7
 El proyecto se divide en secciones de
características relativamente uniformes
 Cada sección es considerada
manera independiente y luego
y diseñada de
el promedio de
todas las secciones se obtiene
 La división de secciones se puede hacer
 Según records históricos de comportamiento (preferido)
 Según relevamientos de fallas(no siempre suficientes) y
estructurales no destructivos:
○ Ensayos de deflexión
○ Condición de pavimento
○ Serviceabilidad
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
21/06/2016
Método de punto
por punto
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 En vez de trabajar en secciones, se diseñan
recapeos para ciertos puntos con una frecuencia
determinada (por ejemplo, cada 300 pies o 10o
metros).
 Toda la información se consigue en ese punto, y se
realiza el calculo de rediseño.
 Se consiguen diseños por punto y se saca un
promedio a un cierto nivel de confiabilidad.
 Puntos que requieren recapeos mucho mayores al
promedio deberían ser evaluados en campo,
porque de repente requieren reparaciones
extensivas o reconstrucciones
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. AndrésSotil
21/06/2016
 El recapeo tiene como objetivo el corregir la
deficiencia incrementar su
habilidad de
estructural e
soportar cargas por un tiempo
determinado
 Se observa el
descenso de la
serviceabilidad con el
numero de
aplicaciones N
 La serviceabilidad se
puede reemplazar por
la capacidad
estructural
Deficiencia
Estructural
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Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
21/06/2016
 Para pavimentos flexibles, SC es el numero estructural SN
 Para pavimentos rígidos, SC es el espesor del pavimento D
 Para pavimentos compuestos, SC es un espesor equivalente
 El pavimento tiene un SCo
inicial que se deteriora y
llega a un SCeff después
de N repeticiones
 Se requiere proveer una
capacidad estructural
adicional SCOL, provisto
por el recapeo
Deficiencia
Estructural
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Deficiencia
Estructural
 La suma de este SCOL con el existente SCeff es equivalente a la
capacidad estructural Sf para el nuevo pavimento diseñado con el
modulo existente y para el trafico proyectado a resistir por el recapeo.
 La ecuación básica
para rediseño es la
mostrada 
 La AASHTO 93
recomienda:
 n = 2, recapeos
de concreto en
concreto sin
unión
 n = 1 para todos
los otros
pavimentos
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
𝒏 =
𝑺𝑪𝒐𝒍 𝑺𝑪𝒇
𝒏 𝒏
− 𝑺𝑪𝒆𝒇𝒇
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21/06/2016
Determinación
del SCeff
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 La parte mas complicada de diseñar un recapeo
es el determinar la SCEFF
 Se usan tres alternativas:
A. Relevamiento de condición visual y ensayo de
materiales
B. Ensayos de deflexión no destructivos
C. Vida remanente del daño por fatiga por el trafico.
 Los métodos no proveen resultados equivalentes,
así que se recomienda realizar los tres (mientras
se pueda) y decidir en base a experiencia el valor
apropiado.
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
21/06/2016
 Relevamiento Visual
 Incluye la revisión de toda la información relevante
(diseño, construcción e historia de mantenimiento)
 Relevamiento detallado identificando las fallas
existentes, ubicación, tamaño y severidad.
 También se debe levantar la información acerca del
drenaje y los problemas y ubicaciones donde se
pueden mejorar estas condiciones
A. Relevamiento visual y ensayo
de materiales
13
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
21/06/2016
 Ensayo de Materiales
 Diamantinas y otros ensayos que verifiquen / identifiquen
la causa de las fallas levantadas
 Si se realizan NDT, estos ensayos apoyan las
conclusiones de los NDT
 También sirve para determinar el espesor/condición de la
vía
 Las diamantinas también sirven para determinar las
condiciones de los materiales existentes y compararlos
con lo que se propone poner
 También sirve para ver cuan deteriorados han acabado los
materiales y si estos funcionaron como se esperaba
A. Relevamiento visual y ensayo
de materiales
14
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
21/06/2016
 Ensayo de Materiales - Ensayos típicos:
 Granulometrías para identificar degradación y
contaminación de materiales granulares por finos
(en AC y PCC)
 Ensayos de extracción para determinar los
contenidos de ligante y granulometría de la mezcla
asfáltica (en AC)
 Determinar problemas de durabilidad del concreto
(en PCC)
A. Relevamiento visual y ensayo
de materiales
15
21/06/2016
A. Relevamiento visual y ensayo
de materiales
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Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
 Para determinar el SNeff para pavimentos flexibles
se usa la siguiente ecuación:
𝑆𝑁𝑒𝑓𝑓 = 𝑎1. 𝐷1+ 𝑎2. 𝐷2. 𝑚2 +𝑎3. 𝐷3. 𝑚3
 Los valores de m2 y m3 son idénticos a los usados
en diseño de pavimentos flexibles
 Dependiendo de las condiciones del pavimento, los
valores de “a” deberían ser menores que los
asignados a pavimentos nuevos.
 Valores recomendados en la tabla siguiente:
21/06/2016
A. RELEVAMIENTO VISUAL Y
ENSAYO
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21/06/2016
 Para determinar el Deff para pavimentos rígidos se usa la
siguiente ecuación:
Donde:
 Fjc = Factor de ajuste por juntas y grietas
 Fdur = Factor de ajuste por durabilidad
 Ffat = Factor de ajuste por daño de fatiga
 El Fjc se puede determinar dependiendo del numero de
juntas transversales deteriorados y las grietas por milla (o
por km) siguiendo la grafica de la siguiente diapositiva
A. Relevamiento visual y ensayo
de materiales
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
𝐷𝑒𝑓𝑓 = 𝐹𝑗𝑐 𝐹𝑑𝑢𝑟 𝐹𝑓𝑎𝑡 𝐷
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A. Relevamiento visual y ensayo
de materiales
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21/06/2016
 Se recomienda que todas las juntas dañadas y las grietas
y cualquier otra discontinuidad en la losa existente sean
reparados en toda su profundidad antes del recapeo, así
se haría que Fjc = 1
 El factor Fdur se aplica cuando hay problemas de
durabilidad o se observan agregados con problemas de
reacción. Valores recomendados de Fdur a continuación:
A. Relevamiento visual y ensayo
de materiales
20
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
21/06/2016
A. Relevamiento visual y ensayo
de materiales
 Los factores de
ajuste por daño por
fatiga se determinan
en base a la
de
extensión
agrietamiento
transversal (JPCP
,
JRCP) y de roturas
(CRCP) que son
causadas
principalmente por
cargas repetidas.
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
21
21/06/2016
 Los ensayos no destructivos (NDT) son
diferentes entre pavimentos flexibles y los rígidos.
 Para los flexibles, los NDT son usados para
estimar el modulo resiliente de la base granular y
proveer una estimación directa del valor SNeff
 Para los rígidos, los NDT se usan para examinar
la eficiencia en la transferencia de carga en las
juntas y en las grietas, determinar los valores “k”
de la subrasante y E del concreto.
B. Ensayos no
destructivos
22
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
21/06/2016
 Pavimentos Flexibles
 Se puede determinar el modulo de la subrasante utilizando
los métodos explicados en la clase anterior sobre NDTs
B. Ensayos no
destructivos
23
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
21/06/2016
 Pavimentos Flexibles
 De manera simplificada, usando la ecuación de
Boussinesq se puede decir:
dr = P (1 – υ2) / (π rMR)
Donde:
dr = deflexión de la superficie a una distancia r de la
carga
P = carga puntual
υ = modulo de Poisson
r = distancia a la carga
MR = modulo resiliente
 Si se asume que υ = 0.5, entonces
MR = (0.24 . P) / (dr . r)
B. Ensayos no
destructivos
24
21/06/2016
 Pavimentos Flexibles
 De manera empírica, AASHTO recomienda corregir la
ecuación anterior con un coeficiente C = 0.33 o menor
para uso posterior en el método. Entonces la ecuación
se reescribe como:
MR = C (0.24 . P) / (dr . r)
 Para poder calcular el valor del modulo de la
subrasante, es necesario colocar el 5to sensor (grafica
anterior) lo suficientemente lejos como para que no
afecte el HMA ni la base, pero tampoco no muy lejos
como para que no se perciba deflexión alguna.
B. Ensayos no
destructivos
25
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
21/06/2016
usa para determinar el “r”
 La siguiente ecuación se
necesario
Donde: a = radio del plato de carga
D = espesor total encima de la subrasante
Ep = modulo efectivo de todas lascapas
B. Ensayos no
destructivos
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
2
𝑟 = 0.70 𝑎 + 𝐷
3 𝐸𝑝
26
𝑀𝑟
2
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Ep se calcula con la siguiente ecuación (graficatambién):
Donde d0 = deflexión medida debajo del plato de carga
𝑴𝑹𝒅𝟎
𝒒𝒂
= 𝟏. 𝟓
𝟏
𝟏 +
𝟑 𝑬𝒑
𝑫
𝒂 𝑴𝑹
+
𝟐
𝟏 −
𝟏
𝟏 +
𝑫
𝒂
𝟐
𝑬𝒑
27
𝑴𝑹
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 La ecuación anterior se puede resolver mediante
métodos iterativos y/o hojas de calculo
 Si a = 5.9 pulgadas (15 cm), AASHTO provee
una figura (mostrada en la siguiente diapositiva)
B. Ensayos no
destructivos
28
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
21/06/2016
B. Ensayos no
destructivos
29
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
21/06/2016
 Las graficas siguientes sirven para determinar:
 Factor de ajuste por temperatura para base
granulares o tratadas con asfalto (Figura 3.18)
 Factor de ajuste para bases tratadas con cemento o
puzolanicos (Figura 3.19)
que se tiene que aplicar al valor de d0 en el
proceso de calculo
B. Ensayos no
destructivos
30
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
21/06/2016
Base Granular o Base
Tratada conAsfalto
B. Ensayos no
destructivos
31
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
21/06/2016
Base Tratada con Cemento o
Puzolanico
B. Ensayos no
destructivos
32
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
21/06/2016
 Una vez que se determina el valor de Ep, se
puede calcular el valor de SNeff, por la siguiente
ecuación
B. Ensayos no
destructivos
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
33
21/06/2016
dr = P (1 – υ2) / (π rMR)
MR = (0.24 . P) / (dr . r)
La ecuación se puede resolver mediante
métodos iterativos y/o hojas de calculo
Si a = 5.9 pulgadas (15 cm), AASHTO
provee una figura (mostrada en la
siguiente diapositiva)
dr = deflexión de la superficie a una distancia r de la carga
B. Ensayos no
destructivos
34
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
21/06/2016
 Se realiza un NDT en un pavimento flexible con un plato de
5.9 in (15 cm). El espesor del AC es de 4.25 in (10.8 cm) y la
base granular es de 8 in (20.3 cm).
 La temperatura del AC en el momento del ensayo es de 80F
 La carga total aplicada es de 9000 lb (40 kN)
 La deflexión en el centro del plato es igual a 0.0139 in (13.9
mil o 0.35 mm)
 La deflexión a 36 in (91 cm) del centro del plato es igual a
0.00355 in (0.09 mm)
 Calcular MR y SNeff
B. Ensayos no
destructivos
35
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
21/06/2016
y C = 0.33
 Usando la ecuación:
MR = C (0.24 . P) / (dr . r)
 Entonces:
MR = 0.33 (0.24 . 9000) / (0.00355 . 36)
MR = 5580 psi (38.5 MPa) a usarse enAASHTO
 Usando C = 1.00
MR = 16900 psi
 d0 = 0.0139 que tiene que ser ajustado
B. Ensayos no
destructivos
36
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
21/06/2016
B. Ensayos no
destructivos
37
Fuente Curso de diseñ
21/06/2016
 Usando la ecuación:
MR = 16,900 psi
 d0 = 0.0139 que tiene que ser ajustado
Factor de ajuste = 0.92
d0 = 0.0139 x 0.92 = 0.0128 in (0.33 mm)
0.001 in = 1 mil
0.0128 in = 12.8 mils
 Para usar la grafica siguiente, se tiene que calcular el valor
(MR d0) / P = (16900 x 12.8) / 9000 =24.0
D = 4.25 + 8 = 12.25 in
B. Ensayos no
destructivos
38
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
21/06/2016
Ep / MR = 8.5
Ep = 8.5 x 16,900
Ep = 143,650 psi
SNeff = 0.045 x 12.25 x 1436500.33 = 2.88 que será usado en el diseño derecapeo
B. Ensayos no
destructivos
39
21/06/2016
 Y calculando r con la ecuación
 con los valores calculados se tiene
r = 0.7 x { (5.92) + [12.25 x (8.5)0.33]2}0.5 = 17.98 in
 Que esta bien por debajo de la distancia de 36” en la cual se
coloco el 5to geófono para determinar el modulo de la
subrasante
B. Ensayos no
destructivos
40
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
21/06/2016
Pavimentos Rígidos
 Para poder calcular la eficiencia en la transferencia en las juntas y
grietas, se coloca el plato en un lado de la junta/grieta teniendo el borde
del mismo tangente a la junta/grieta
 Las deflexiones, una en el centro y otra a 12 pulgadas en el otro lado de
la junta/grieta, se miden y la eficiencia de transferencia se mide como:
ΔLT = 100B (Δul /Δt)
Donde:
ΔLT = Transferencia de carga en porcentaje
Δul = Deflexión en el lado NO cargado
Δt = Deflexión en el lado cargado
B = Factor de corrección por flexión de losa (valores típico de 1.05
a 1.15 son usados y se calculan ensayando en la mitad de la
losa)
B. Ensayos no
destructivos
41
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
21/06/2016
 Pavimentos Rígidos
ΔLT > 70, J = 3.2
50 < ΔLT < 70, J = 3.5
ΔLT < 50, J = 4.0
 Para calcular el valor de “k” y el de Ec, se puede usar las
figuras mostradas a continuación con la siguiente ecuación
Donde:
d0, d12, d24, d36 = deflexiones medidas a 0, 12, 24 y 36in
del centro del plato de carga
AREA = en pulgadas y es el área de la base de deflexión
B. Ensayos no
destructivos
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Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
21/06/2016
B. Ensayos no
destructivos
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Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
21/06/2016
B. Ensayos no
destructivos
44
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
21/06/2016
 Pavimentos Rígidos - Ejemplo
Se realizo un ensayo con un FWD en un pavimento de concreto de 10”.
El plato de carga es de 5.9 in y la carga fue de 7792 lb. Los sensores
están ubicados a 0, 12, 24 y 36 in.
Las mediciones respectivas fueron 0.0030, 0.0028, 0.0024 y 0.0021 in.
Si el coeficiente de Poisson del concreto se asume como 0.15
Calcular k y Ec
Solucion:
AREA = 6 [1 + 2(0.0028 / 0.0030) + 2 (0.0024 / 0.0030) + (0.0021 /
0.0030) ] = 30.996
B. Ensayos no
destructivos
45
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
21/06/2016
k = 210
B. Ensayos no
destructivos
46
21/06/2016
EcD3 = 6 x109
Si D = 10 in
Ec = 6 x106
B. Ensayos no
destructivos
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21/06/2016
 Pavimentos Rígidos
k del NDT es el k dinamico
k estatico = k dinamico / 2
B. Ensayos no
destructivos
48
21/06/2016
 La vida remanente (RL) se calcula (al 50% de confiabilidad) de la
siguiente manera:
RL = 100 ( 1 – Np / N1.5)
Donde:
Np = trafico que ha sobrellevado el pavimento al dia de hoy
N1.5 = trafico que se espera que el pavimento sobrelleve hasta llegar a
fallar (PSI = 1.5)
 Con RL conocido, se puede calcular una factor de condición CF de la
figura de la diapositiva siguiente y con eso se puede calcular
SCeff = CF x SCo
C. vida remanente después de daño de
fatiga por trafico
49
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
21/06/2016
C. vida remanente después de daño de
fatiga por trafico
50
Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
21/06/2016
 Ejemplo:
 Un pavimento de concreto de 10 in con un PSI inicial de 4.5
ha estado sujeto a 14.5 millones de 18-kip ESAL antes de
ser recapeado.
 Si k = 72 pci, Ec = 5 x 106 psi, Sc = 650, J = 3.2, y Cd = 1.0
 Determinar la capacidad estructural efectiva SCeff del
pavimento siguiendo el método de la vida remanente
C. vida remanente después de daño de
fatiga por trafico
51
21/06/2016
 Ejemplo:
 Np = 14,500,000
 N1.5 = ??
 Se calcula el N1.5 con el método AASHTO parapavimentos
rígidos con los datos provistos
C. vida remanente después de daño de
fatiga por trafico
52
21/06/2016
So = N/A D = 10.0in
R = 50% (Z = 0)
ΔPSI = 4.5 – 1.5 = 3.0
J = 3.2 k = 72 pci
Sc = 650 psi Cd = 1.0
Ec = 5 x 106 psi
N1.5 = 31.5 millones
k = 72 pci
Ec = 5 x 106 psi
Sc = 650psi
J = 3.2
Cd =1.0
ΔPSI = 3.0
D = 10.0 in
R = 50% (Z = 0)
53
21/06/2016
 Ejemplo:
 Np = 14,500,000
 N1.5 = 31,500,000
 RL = 100 (1 – Np / N1.5) = 100 (1 – 14500000/31500000) =
0.54
C. vida remanente después de daño de
fatiga por trafico
54
21/06/2016
CF = 0.9
C. vida remanente después de daño de
fatiga por trafico
55
21/06/2016
 Ejemplo:
 Np = 14,500,000
 N1.5 = 31,500,000
 RL = 100 (1 – Np / N1.5) = 100 (1 – 14500000/31500000) = 0.54
 CF = 0.9
 SCeff = CF x SCo
 En pavimentos rígidos SC esta definido por el espesor D
 Entonces
Deff = CF x Do
9 = 0.9 x 10 …. Deff = 9 pulgadas
C. vida remanente después de daño de
fatiga por trafico
56
21/06/2016
Análisis de capacidad
estructural futura
 El objetivo principal de todo este análisis es determinar la capacidad
estructural total (SCf) que permita sostener un pavimento nuevo para Nf
repeticiones
 Esto se puede hacer tranquilamente con un rediseño para un pavimento
nuevo flexible o rígido, con algunas ligeras modificaciones para estos 7
casos
57
21/06/2016
Método de diseño de
recapeo
58
 La guía AASHTO provee de procedimientos paso a paso para cada
uno de estos 7 casos de recapeo, incluyendo pasos para
 Análisis costo-beneficio
 Reparaciones antes del recapeo
 Control de reflexión de grietas
 Subdrenaje
 Diseño de espesores
 Estos pasos se repiten para cada caso, a pesar de ser casi idénticos.
 En la tabla anterior se puede observar si es que se calcular el diseño
con valores SN o D, y si se requiere NDT para determinar valores MR
o k, y que métodos se usan para calcular SCeff
21/06/2016
CASO I: AC
sobre AC
59
 El espesor requerido de recapeo DOL se puede calcular
con la siguiente ecuación:
DOL = SNOL / aOL = (SNf – SNeff) / aOL
Donde:
aOL = coeficiente estructural del material de recapeo
 Se sugiere utilizar los tres métodos (si esto se puede)
para calcular el SNeff y el valor mas apropiado usarse
según la experiencia ingenieril.
21/06/2016
 Ejemplo:
 Estructura Original
AC = 4.25 in Base = 8 in
 MR = 5634 psi (calculado vía NDT, arena limosa/arena
gravosa)
 Calcular el diseño de recapeo para que el pavimento
soporte 2,400,000 ESALs adicionales a un nivel de
confiabilidad de R = 50% para un So = 0.45, con p1 = 4.2,
p2 = 2.5
 Se sabe que el pavimento ya sostuvo Np =400,000
ESALs, su a1 = 0.44, a2 = 0.14
 Considerar aOL = 0.44
CASO I: AC
sobre AC
60
21/06/2016
 Ejemplo:
 Calcular SNeff
Método NDT = 2.88 (ejemplo presentado anteriormente)
Método de relevamiento, usando tablas 13.7 presentado antes
a1 = 0.35
m1 =1.00
a2 = 0.14
m2 =1.00
SNeff = 0.35 x 4.25 + 0.14 x 8 = 2.61
Método de vida remanente
RL = 100 ( 1 – Np /N1.5)
Se necesita calcular N1.5, y se hace usando el nomograma
para pavimentos de asfalto, resultando N1.5 = 1,140,161
RL = 65, CF = 0.93, y SNeff = 0.93 x 2.99 = 2.78
CASO I: AC
sobre AC
61
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N1.5 = 1.140 millones
62
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 Ejemplo:
 Calcular SNeff
De los tres métodos se puede escoger cualquiera según la
experiencia, o ante la falta de la misma, se puede analizar los
resultados con los tres o el promedio
Si se usa el menor, 2.61, con el valor de aOL = 0.44
 DOL = SNOL / aOL = (SNf – SNeff) / aOL
 Falta calcular SNf
 Aplicando el nomograma para R = 95%, So = 0.45, p1 = 4.2, p2 =
2.5 y el trafico adicional de Nf =2,400,000
 SNf = 4.69
 Entonces
 DOL = (4.69 – 2.61) / 0.44 = 4.73 in de AC sobre AC
CASO I: AC
sobre AC
63
21/06/2016
CASO III: AC
sobre PCC
64
 El espesor requerido para un recapeo de concreto
sobre concreto (con unión) se calcula como
DOL = Df - Deff
Donde
DOL = espesor del PCC
 Sin embargo, si el recapeo es con asfalto, el espesor
obtenido con concreto debe reconvertirse a un
espesor equivalente AC
DOL =A (Df - Deff)
Donde
A = factor de conversión entre los espesores de
concreto y asfalto
21/06/2016
CASO III: AC
sobre PCC
65
 Se uso el programa BISAR para calcular el valor de Aen
base a los esfuerzos de tensión en la parte baja de la losa
 Se encontró que
A = 2.2233 + 0.0099 (Df – Deff)2 – 0.1534 (Df – Deff)
 Donde Deff se calcula por cualquiera de los métodos
previamente presentados
21/06/2016
 Ejemplo
 Recapeo de AC sobre un JRCP existente
 Losa de 10 pulgadas
 k = 150 pci, CBR = 5
 So = 0.35
 p1 = 4.2
 p2 = 3.0 al momento de decidir el recapeo
 J = 3.2
 Cd = 1.00
 Ec = 4 x 106 psi
 Sc = 650 psi
 Se requiere soportar 10,050,000 ESAL adicionales
CASO III: AC
sobre PCC
66
21/06/2016
p2 = 3.0 al momento de decidir el recapeo
Cd = 1.00
Sc = 650 psi
 Ejemplo
 Recapeo de AC sobre un JRCP existente
 Losa de 10 pulgadas
 k = 150 pci, CBR = 5
 So = 0.35
 p1 = 4.2
 J = 3.2
 Ec = 4 x 106 psi
 Se requiere soportar 10,050,000 ESAL adicionales
 De un relevamiento en campo se encontro:
 Ffat = 0.98 Fdur = 0.98 Fjc = 0.95
CASO III: AC
sobre PCC
67
21/06/2016
CASO III: AC
sobre PCC
68
 Ejemplo
 Se requiere calcular
 Deff = D x Ffat x Fjc x Fdur = 10 x 0.98 x 0.95 x 0.98 = 9.12 in
 Se necesita Df
 Df se calcula del nomograma
21/06/2016
DISEÑO -
NOMOGRAMA
 R = 95% So = 0.35 D = 10.0 in
 ΔPSI = 4.2 – 3.0 = 1.2 Sc = 650 psi Cd = 1.0
 J = 3.2 k = 150 pci Ec = 4 x 106 psi
69
21/06/2016
DISEÑO -
NOMOGRA
MA
Df =11.40
 R = 95%
 So = 0.35
 D = 10.0 in
 ΔPSI = 4.2 – 3.0 =
1.2
 Sc = 650 psi
 Cd = 1.0
 J = 3.2
 k = 150 pci
 Ec = 4 x 106 psi
70
21/06/2016
CASO III: AC sobre
PCC
71
 Se requiere calcular
 Deff = D x Ffat x Fjc x Fdur = 10 x 0.98 x 0.95 x 0.98 = 9.12 in
 Se necesita Df
 Df se calcula del nomograma = 11.40
 Se calcula DOL = Df – Deff
DOL = 11.40 – 9.12 = 2.28 in de concreto
 Aplicando la ecuación que modifica asfaltos en vez de
concreto
A = 2.2233 + 0.0099 (Df – Deff)2 – 0.1534 (Df – Deff)
A = 1.93
 Entonces
DOL = 1.93 x 2.28 = 4.4 in deAC

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  • 3. 21/06/2016 INTRODU CCIÓN 3  Los métodos de rehabilitación de pavimentos por colocación de una sobrecapa o recapeo sobre la estructura existente son muy variados, en función del tipo y deterioro de la estructura y superficie existente y se tienen los siguientes casos.  AC sobre pavimento AC  AC sobre pavimento fracturado de PCC  AC sobre JPCP, JRCP o CRCP  AC sobre AC/JPCP, AC/JRCP oAC/CRCP  PCC con pasadores sobre pavimento PCC  PCC sin pasadores sobre pavimento PCC  PCC sobre pavimento de AC Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
  • 4. 21/06/2016 INTRODU CCIÓN 4  La versión de recapeos de la AASHTO 1986 tenia muchas contradicciones y problemas  Es por eso que la AASHTO la reformulo y modifico para la guía de 1993  Las siguientes abreviaturas fueron establecidas en esta guía:  AC = concreto asfaltico (también se le llama HMA)  PCC = concreto de cemento Portland  JPCP = pavimento de concreto simplemente unido  JRCP = pavimento de concreto con uniones reforzadas  CRCP = pavimento de concreto con refuerzo continuo  AC/PCC = concreto de cemento Portland con recapeo de asfalto Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
  • 5. 21/06/2016 Conceptos de diseño 5  Un proyecto de recapeo puede incluir secciones con longitudes de unos cuantos metros a varios kilómetros  Una pregunta crucial a preguntarse es como se va a dividir el proyecto, ya que esto determinara el espesor del recapeo para cada sección  Dos conceptos a explicar:  Diseño de Recapeo del Proyecto  Deficiencia Estructural Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
  • 6. 21/06/2016 Diseño de Recapeo del proyecto  Dos métodos utilizados, a ser seleccionados en base a las condiciones especificas del proyecto.  Método de la Sección Uniforme  Método Punto por Punto Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil 6
  • 7. 21/06/2016 Método de sección uniforme 7  El proyecto se divide en secciones de características relativamente uniformes  Cada sección es considerada manera independiente y luego y diseñada de el promedio de todas las secciones se obtiene  La división de secciones se puede hacer  Según records históricos de comportamiento (preferido)  Según relevamientos de fallas(no siempre suficientes) y estructurales no destructivos: ○ Ensayos de deflexión ○ Condición de pavimento ○ Serviceabilidad Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
  • 8. 21/06/2016 Método de punto por punto 8  En vez de trabajar en secciones, se diseñan recapeos para ciertos puntos con una frecuencia determinada (por ejemplo, cada 300 pies o 10o metros).  Toda la información se consigue en ese punto, y se realiza el calculo de rediseño.  Se consiguen diseños por punto y se saca un promedio a un cierto nivel de confiabilidad.  Puntos que requieren recapeos mucho mayores al promedio deberían ser evaluados en campo, porque de repente requieren reparaciones extensivas o reconstrucciones Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. AndrésSotil
  • 9. 21/06/2016  El recapeo tiene como objetivo el corregir la deficiencia incrementar su habilidad de estructural e soportar cargas por un tiempo determinado  Se observa el descenso de la serviceabilidad con el numero de aplicaciones N  La serviceabilidad se puede reemplazar por la capacidad estructural Deficiencia Estructural 9 Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
  • 10. 21/06/2016  Para pavimentos flexibles, SC es el numero estructural SN  Para pavimentos rígidos, SC es el espesor del pavimento D  Para pavimentos compuestos, SC es un espesor equivalente  El pavimento tiene un SCo inicial que se deteriora y llega a un SCeff después de N repeticiones  Se requiere proveer una capacidad estructural adicional SCOL, provisto por el recapeo Deficiencia Estructural 10
  • 11. 21/06/2016 Deficiencia Estructural  La suma de este SCOL con el existente SCeff es equivalente a la capacidad estructural Sf para el nuevo pavimento diseñado con el modulo existente y para el trafico proyectado a resistir por el recapeo.  La ecuación básica para rediseño es la mostrada   La AASHTO 93 recomienda:  n = 2, recapeos de concreto en concreto sin unión  n = 1 para todos los otros pavimentos Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil 𝒏 = 𝑺𝑪𝒐𝒍 𝑺𝑪𝒇 𝒏 𝒏 − 𝑺𝑪𝒆𝒇𝒇 11
  • 12. 21/06/2016 Determinación del SCeff 12  La parte mas complicada de diseñar un recapeo es el determinar la SCEFF  Se usan tres alternativas: A. Relevamiento de condición visual y ensayo de materiales B. Ensayos de deflexión no destructivos C. Vida remanente del daño por fatiga por el trafico.  Los métodos no proveen resultados equivalentes, así que se recomienda realizar los tres (mientras se pueda) y decidir en base a experiencia el valor apropiado. Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
  • 13. 21/06/2016  Relevamiento Visual  Incluye la revisión de toda la información relevante (diseño, construcción e historia de mantenimiento)  Relevamiento detallado identificando las fallas existentes, ubicación, tamaño y severidad.  También se debe levantar la información acerca del drenaje y los problemas y ubicaciones donde se pueden mejorar estas condiciones A. Relevamiento visual y ensayo de materiales 13 Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
  • 14. 21/06/2016  Ensayo de Materiales  Diamantinas y otros ensayos que verifiquen / identifiquen la causa de las fallas levantadas  Si se realizan NDT, estos ensayos apoyan las conclusiones de los NDT  También sirve para determinar el espesor/condición de la vía  Las diamantinas también sirven para determinar las condiciones de los materiales existentes y compararlos con lo que se propone poner  También sirve para ver cuan deteriorados han acabado los materiales y si estos funcionaron como se esperaba A. Relevamiento visual y ensayo de materiales 14 Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
  • 15. 21/06/2016  Ensayo de Materiales - Ensayos típicos:  Granulometrías para identificar degradación y contaminación de materiales granulares por finos (en AC y PCC)  Ensayos de extracción para determinar los contenidos de ligante y granulometría de la mezcla asfáltica (en AC)  Determinar problemas de durabilidad del concreto (en PCC) A. Relevamiento visual y ensayo de materiales 15
  • 16. 21/06/2016 A. Relevamiento visual y ensayo de materiales 16 Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil  Para determinar el SNeff para pavimentos flexibles se usa la siguiente ecuación: 𝑆𝑁𝑒𝑓𝑓 = 𝑎1. 𝐷1+ 𝑎2. 𝐷2. 𝑚2 +𝑎3. 𝐷3. 𝑚3  Los valores de m2 y m3 son idénticos a los usados en diseño de pavimentos flexibles  Dependiendo de las condiciones del pavimento, los valores de “a” deberían ser menores que los asignados a pavimentos nuevos.  Valores recomendados en la tabla siguiente:
  • 18. 21/06/2016  Para determinar el Deff para pavimentos rígidos se usa la siguiente ecuación: Donde:  Fjc = Factor de ajuste por juntas y grietas  Fdur = Factor de ajuste por durabilidad  Ffat = Factor de ajuste por daño de fatiga  El Fjc se puede determinar dependiendo del numero de juntas transversales deteriorados y las grietas por milla (o por km) siguiendo la grafica de la siguiente diapositiva A. Relevamiento visual y ensayo de materiales Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil 𝐷𝑒𝑓𝑓 = 𝐹𝑗𝑐 𝐹𝑑𝑢𝑟 𝐹𝑓𝑎𝑡 𝐷 18
  • 19. 21/06/2016 A. Relevamiento visual y ensayo de materiales 19
  • 20. 21/06/2016  Se recomienda que todas las juntas dañadas y las grietas y cualquier otra discontinuidad en la losa existente sean reparados en toda su profundidad antes del recapeo, así se haría que Fjc = 1  El factor Fdur se aplica cuando hay problemas de durabilidad o se observan agregados con problemas de reacción. Valores recomendados de Fdur a continuación: A. Relevamiento visual y ensayo de materiales 20 Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
  • 21. 21/06/2016 A. Relevamiento visual y ensayo de materiales  Los factores de ajuste por daño por fatiga se determinan en base a la de extensión agrietamiento transversal (JPCP , JRCP) y de roturas (CRCP) que son causadas principalmente por cargas repetidas. Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil 21
  • 22. 21/06/2016  Los ensayos no destructivos (NDT) son diferentes entre pavimentos flexibles y los rígidos.  Para los flexibles, los NDT son usados para estimar el modulo resiliente de la base granular y proveer una estimación directa del valor SNeff  Para los rígidos, los NDT se usan para examinar la eficiencia en la transferencia de carga en las juntas y en las grietas, determinar los valores “k” de la subrasante y E del concreto. B. Ensayos no destructivos 22 Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
  • 23. 21/06/2016  Pavimentos Flexibles  Se puede determinar el modulo de la subrasante utilizando los métodos explicados en la clase anterior sobre NDTs B. Ensayos no destructivos 23 Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
  • 24. 21/06/2016  Pavimentos Flexibles  De manera simplificada, usando la ecuación de Boussinesq se puede decir: dr = P (1 – υ2) / (π rMR) Donde: dr = deflexión de la superficie a una distancia r de la carga P = carga puntual υ = modulo de Poisson r = distancia a la carga MR = modulo resiliente  Si se asume que υ = 0.5, entonces MR = (0.24 . P) / (dr . r) B. Ensayos no destructivos 24
  • 25. 21/06/2016  Pavimentos Flexibles  De manera empírica, AASHTO recomienda corregir la ecuación anterior con un coeficiente C = 0.33 o menor para uso posterior en el método. Entonces la ecuación se reescribe como: MR = C (0.24 . P) / (dr . r)  Para poder calcular el valor del modulo de la subrasante, es necesario colocar el 5to sensor (grafica anterior) lo suficientemente lejos como para que no afecte el HMA ni la base, pero tampoco no muy lejos como para que no se perciba deflexión alguna. B. Ensayos no destructivos 25 Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
  • 26. 21/06/2016 usa para determinar el “r”  La siguiente ecuación se necesario Donde: a = radio del plato de carga D = espesor total encima de la subrasante Ep = modulo efectivo de todas lascapas B. Ensayos no destructivos Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil 2 𝑟 = 0.70 𝑎 + 𝐷 3 𝐸𝑝 26 𝑀𝑟 2
  • 27. 21/06/2016 Ep se calcula con la siguiente ecuación (graficatambién): Donde d0 = deflexión medida debajo del plato de carga 𝑴𝑹𝒅𝟎 𝒒𝒂 = 𝟏. 𝟓 𝟏 𝟏 + 𝟑 𝑬𝒑 𝑫 𝒂 𝑴𝑹 + 𝟐 𝟏 − 𝟏 𝟏 + 𝑫 𝒂 𝟐 𝑬𝒑 27 𝑴𝑹
  • 28. 21/06/2016  La ecuación anterior se puede resolver mediante métodos iterativos y/o hojas de calculo  Si a = 5.9 pulgadas (15 cm), AASHTO provee una figura (mostrada en la siguiente diapositiva) B. Ensayos no destructivos 28 Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
  • 29. 21/06/2016 B. Ensayos no destructivos 29 Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
  • 30. 21/06/2016  Las graficas siguientes sirven para determinar:  Factor de ajuste por temperatura para base granulares o tratadas con asfalto (Figura 3.18)  Factor de ajuste para bases tratadas con cemento o puzolanicos (Figura 3.19) que se tiene que aplicar al valor de d0 en el proceso de calculo B. Ensayos no destructivos 30 Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
  • 31. 21/06/2016 Base Granular o Base Tratada conAsfalto B. Ensayos no destructivos 31 Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
  • 32. 21/06/2016 Base Tratada con Cemento o Puzolanico B. Ensayos no destructivos 32 Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
  • 33. 21/06/2016  Una vez que se determina el valor de Ep, se puede calcular el valor de SNeff, por la siguiente ecuación B. Ensayos no destructivos Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil 33
  • 34. 21/06/2016 dr = P (1 – υ2) / (π rMR) MR = (0.24 . P) / (dr . r) La ecuación se puede resolver mediante métodos iterativos y/o hojas de calculo Si a = 5.9 pulgadas (15 cm), AASHTO provee una figura (mostrada en la siguiente diapositiva) dr = deflexión de la superficie a una distancia r de la carga B. Ensayos no destructivos 34 Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
  • 35. 21/06/2016  Se realiza un NDT en un pavimento flexible con un plato de 5.9 in (15 cm). El espesor del AC es de 4.25 in (10.8 cm) y la base granular es de 8 in (20.3 cm).  La temperatura del AC en el momento del ensayo es de 80F  La carga total aplicada es de 9000 lb (40 kN)  La deflexión en el centro del plato es igual a 0.0139 in (13.9 mil o 0.35 mm)  La deflexión a 36 in (91 cm) del centro del plato es igual a 0.00355 in (0.09 mm)  Calcular MR y SNeff B. Ensayos no destructivos 35 Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
  • 36. 21/06/2016 y C = 0.33  Usando la ecuación: MR = C (0.24 . P) / (dr . r)  Entonces: MR = 0.33 (0.24 . 9000) / (0.00355 . 36) MR = 5580 psi (38.5 MPa) a usarse enAASHTO  Usando C = 1.00 MR = 16900 psi  d0 = 0.0139 que tiene que ser ajustado B. Ensayos no destructivos 36 Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
  • 38. 21/06/2016  Usando la ecuación: MR = 16,900 psi  d0 = 0.0139 que tiene que ser ajustado Factor de ajuste = 0.92 d0 = 0.0139 x 0.92 = 0.0128 in (0.33 mm) 0.001 in = 1 mil 0.0128 in = 12.8 mils  Para usar la grafica siguiente, se tiene que calcular el valor (MR d0) / P = (16900 x 12.8) / 9000 =24.0 D = 4.25 + 8 = 12.25 in B. Ensayos no destructivos 38 Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
  • 39. 21/06/2016 Ep / MR = 8.5 Ep = 8.5 x 16,900 Ep = 143,650 psi SNeff = 0.045 x 12.25 x 1436500.33 = 2.88 que será usado en el diseño derecapeo B. Ensayos no destructivos 39
  • 40. 21/06/2016  Y calculando r con la ecuación  con los valores calculados se tiene r = 0.7 x { (5.92) + [12.25 x (8.5)0.33]2}0.5 = 17.98 in  Que esta bien por debajo de la distancia de 36” en la cual se coloco el 5to geófono para determinar el modulo de la subrasante B. Ensayos no destructivos 40 Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
  • 41. 21/06/2016 Pavimentos Rígidos  Para poder calcular la eficiencia en la transferencia en las juntas y grietas, se coloca el plato en un lado de la junta/grieta teniendo el borde del mismo tangente a la junta/grieta  Las deflexiones, una en el centro y otra a 12 pulgadas en el otro lado de la junta/grieta, se miden y la eficiencia de transferencia se mide como: ΔLT = 100B (Δul /Δt) Donde: ΔLT = Transferencia de carga en porcentaje Δul = Deflexión en el lado NO cargado Δt = Deflexión en el lado cargado B = Factor de corrección por flexión de losa (valores típico de 1.05 a 1.15 son usados y se calculan ensayando en la mitad de la losa) B. Ensayos no destructivos 41 Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
  • 42. 21/06/2016  Pavimentos Rígidos ΔLT > 70, J = 3.2 50 < ΔLT < 70, J = 3.5 ΔLT < 50, J = 4.0  Para calcular el valor de “k” y el de Ec, se puede usar las figuras mostradas a continuación con la siguiente ecuación Donde: d0, d12, d24, d36 = deflexiones medidas a 0, 12, 24 y 36in del centro del plato de carga AREA = en pulgadas y es el área de la base de deflexión B. Ensayos no destructivos 42 Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
  • 43. 21/06/2016 B. Ensayos no destructivos 43 Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
  • 44. 21/06/2016 B. Ensayos no destructivos 44 Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
  • 45. 21/06/2016  Pavimentos Rígidos - Ejemplo Se realizo un ensayo con un FWD en un pavimento de concreto de 10”. El plato de carga es de 5.9 in y la carga fue de 7792 lb. Los sensores están ubicados a 0, 12, 24 y 36 in. Las mediciones respectivas fueron 0.0030, 0.0028, 0.0024 y 0.0021 in. Si el coeficiente de Poisson del concreto se asume como 0.15 Calcular k y Ec Solucion: AREA = 6 [1 + 2(0.0028 / 0.0030) + 2 (0.0024 / 0.0030) + (0.0021 / 0.0030) ] = 30.996 B. Ensayos no destructivos 45 Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
  • 46. 21/06/2016 k = 210 B. Ensayos no destructivos 46
  • 47. 21/06/2016 EcD3 = 6 x109 Si D = 10 in Ec = 6 x106 B. Ensayos no destructivos 47
  • 48. 21/06/2016  Pavimentos Rígidos k del NDT es el k dinamico k estatico = k dinamico / 2 B. Ensayos no destructivos 48
  • 49. 21/06/2016  La vida remanente (RL) se calcula (al 50% de confiabilidad) de la siguiente manera: RL = 100 ( 1 – Np / N1.5) Donde: Np = trafico que ha sobrellevado el pavimento al dia de hoy N1.5 = trafico que se espera que el pavimento sobrelleve hasta llegar a fallar (PSI = 1.5)  Con RL conocido, se puede calcular una factor de condición CF de la figura de la diapositiva siguiente y con eso se puede calcular SCeff = CF x SCo C. vida remanente después de daño de fatiga por trafico 49 Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
  • 50. 21/06/2016 C. vida remanente después de daño de fatiga por trafico 50 Fuente: Curso de diseño de pavimentos, PhD Ing. Andrés Sotil
  • 51. 21/06/2016  Ejemplo:  Un pavimento de concreto de 10 in con un PSI inicial de 4.5 ha estado sujeto a 14.5 millones de 18-kip ESAL antes de ser recapeado.  Si k = 72 pci, Ec = 5 x 106 psi, Sc = 650, J = 3.2, y Cd = 1.0  Determinar la capacidad estructural efectiva SCeff del pavimento siguiendo el método de la vida remanente C. vida remanente después de daño de fatiga por trafico 51
  • 52. 21/06/2016  Ejemplo:  Np = 14,500,000  N1.5 = ??  Se calcula el N1.5 con el método AASHTO parapavimentos rígidos con los datos provistos C. vida remanente después de daño de fatiga por trafico 52
  • 53. 21/06/2016 So = N/A D = 10.0in R = 50% (Z = 0) ΔPSI = 4.5 – 1.5 = 3.0 J = 3.2 k = 72 pci Sc = 650 psi Cd = 1.0 Ec = 5 x 106 psi N1.5 = 31.5 millones k = 72 pci Ec = 5 x 106 psi Sc = 650psi J = 3.2 Cd =1.0 ΔPSI = 3.0 D = 10.0 in R = 50% (Z = 0) 53
  • 54. 21/06/2016  Ejemplo:  Np = 14,500,000  N1.5 = 31,500,000  RL = 100 (1 – Np / N1.5) = 100 (1 – 14500000/31500000) = 0.54 C. vida remanente después de daño de fatiga por trafico 54
  • 55. 21/06/2016 CF = 0.9 C. vida remanente después de daño de fatiga por trafico 55
  • 56. 21/06/2016  Ejemplo:  Np = 14,500,000  N1.5 = 31,500,000  RL = 100 (1 – Np / N1.5) = 100 (1 – 14500000/31500000) = 0.54  CF = 0.9  SCeff = CF x SCo  En pavimentos rígidos SC esta definido por el espesor D  Entonces Deff = CF x Do 9 = 0.9 x 10 …. Deff = 9 pulgadas C. vida remanente después de daño de fatiga por trafico 56
  • 57. 21/06/2016 Análisis de capacidad estructural futura  El objetivo principal de todo este análisis es determinar la capacidad estructural total (SCf) que permita sostener un pavimento nuevo para Nf repeticiones  Esto se puede hacer tranquilamente con un rediseño para un pavimento nuevo flexible o rígido, con algunas ligeras modificaciones para estos 7 casos 57
  • 58. 21/06/2016 Método de diseño de recapeo 58  La guía AASHTO provee de procedimientos paso a paso para cada uno de estos 7 casos de recapeo, incluyendo pasos para  Análisis costo-beneficio  Reparaciones antes del recapeo  Control de reflexión de grietas  Subdrenaje  Diseño de espesores  Estos pasos se repiten para cada caso, a pesar de ser casi idénticos.  En la tabla anterior se puede observar si es que se calcular el diseño con valores SN o D, y si se requiere NDT para determinar valores MR o k, y que métodos se usan para calcular SCeff
  • 59. 21/06/2016 CASO I: AC sobre AC 59  El espesor requerido de recapeo DOL se puede calcular con la siguiente ecuación: DOL = SNOL / aOL = (SNf – SNeff) / aOL Donde: aOL = coeficiente estructural del material de recapeo  Se sugiere utilizar los tres métodos (si esto se puede) para calcular el SNeff y el valor mas apropiado usarse según la experiencia ingenieril.
  • 60. 21/06/2016  Ejemplo:  Estructura Original AC = 4.25 in Base = 8 in  MR = 5634 psi (calculado vía NDT, arena limosa/arena gravosa)  Calcular el diseño de recapeo para que el pavimento soporte 2,400,000 ESALs adicionales a un nivel de confiabilidad de R = 50% para un So = 0.45, con p1 = 4.2, p2 = 2.5  Se sabe que el pavimento ya sostuvo Np =400,000 ESALs, su a1 = 0.44, a2 = 0.14  Considerar aOL = 0.44 CASO I: AC sobre AC 60
  • 61. 21/06/2016  Ejemplo:  Calcular SNeff Método NDT = 2.88 (ejemplo presentado anteriormente) Método de relevamiento, usando tablas 13.7 presentado antes a1 = 0.35 m1 =1.00 a2 = 0.14 m2 =1.00 SNeff = 0.35 x 4.25 + 0.14 x 8 = 2.61 Método de vida remanente RL = 100 ( 1 – Np /N1.5) Se necesita calcular N1.5, y se hace usando el nomograma para pavimentos de asfalto, resultando N1.5 = 1,140,161 RL = 65, CF = 0.93, y SNeff = 0.93 x 2.99 = 2.78 CASO I: AC sobre AC 61
  • 62. 21/06/2016 N1.5 = 1.140 millones 62
  • 63. 21/06/2016  Ejemplo:  Calcular SNeff De los tres métodos se puede escoger cualquiera según la experiencia, o ante la falta de la misma, se puede analizar los resultados con los tres o el promedio Si se usa el menor, 2.61, con el valor de aOL = 0.44  DOL = SNOL / aOL = (SNf – SNeff) / aOL  Falta calcular SNf  Aplicando el nomograma para R = 95%, So = 0.45, p1 = 4.2, p2 = 2.5 y el trafico adicional de Nf =2,400,000  SNf = 4.69  Entonces  DOL = (4.69 – 2.61) / 0.44 = 4.73 in de AC sobre AC CASO I: AC sobre AC 63
  • 64. 21/06/2016 CASO III: AC sobre PCC 64  El espesor requerido para un recapeo de concreto sobre concreto (con unión) se calcula como DOL = Df - Deff Donde DOL = espesor del PCC  Sin embargo, si el recapeo es con asfalto, el espesor obtenido con concreto debe reconvertirse a un espesor equivalente AC DOL =A (Df - Deff) Donde A = factor de conversión entre los espesores de concreto y asfalto
  • 65. 21/06/2016 CASO III: AC sobre PCC 65  Se uso el programa BISAR para calcular el valor de Aen base a los esfuerzos de tensión en la parte baja de la losa  Se encontró que A = 2.2233 + 0.0099 (Df – Deff)2 – 0.1534 (Df – Deff)  Donde Deff se calcula por cualquiera de los métodos previamente presentados
  • 66. 21/06/2016  Ejemplo  Recapeo de AC sobre un JRCP existente  Losa de 10 pulgadas  k = 150 pci, CBR = 5  So = 0.35  p1 = 4.2  p2 = 3.0 al momento de decidir el recapeo  J = 3.2  Cd = 1.00  Ec = 4 x 106 psi  Sc = 650 psi  Se requiere soportar 10,050,000 ESAL adicionales CASO III: AC sobre PCC 66
  • 67. 21/06/2016 p2 = 3.0 al momento de decidir el recapeo Cd = 1.00 Sc = 650 psi  Ejemplo  Recapeo de AC sobre un JRCP existente  Losa de 10 pulgadas  k = 150 pci, CBR = 5  So = 0.35  p1 = 4.2  J = 3.2  Ec = 4 x 106 psi  Se requiere soportar 10,050,000 ESAL adicionales  De un relevamiento en campo se encontro:  Ffat = 0.98 Fdur = 0.98 Fjc = 0.95 CASO III: AC sobre PCC 67
  • 68. 21/06/2016 CASO III: AC sobre PCC 68  Ejemplo  Se requiere calcular  Deff = D x Ffat x Fjc x Fdur = 10 x 0.98 x 0.95 x 0.98 = 9.12 in  Se necesita Df  Df se calcula del nomograma
  • 69. 21/06/2016 DISEÑO - NOMOGRAMA  R = 95% So = 0.35 D = 10.0 in  ΔPSI = 4.2 – 3.0 = 1.2 Sc = 650 psi Cd = 1.0  J = 3.2 k = 150 pci Ec = 4 x 106 psi 69
  • 70. 21/06/2016 DISEÑO - NOMOGRA MA Df =11.40  R = 95%  So = 0.35  D = 10.0 in  ΔPSI = 4.2 – 3.0 = 1.2  Sc = 650 psi  Cd = 1.0  J = 3.2  k = 150 pci  Ec = 4 x 106 psi 70
  • 71. 21/06/2016 CASO III: AC sobre PCC 71  Se requiere calcular  Deff = D x Ffat x Fjc x Fdur = 10 x 0.98 x 0.95 x 0.98 = 9.12 in  Se necesita Df  Df se calcula del nomograma = 11.40  Se calcula DOL = Df – Deff DOL = 11.40 – 9.12 = 2.28 in de concreto  Aplicando la ecuación que modifica asfaltos en vez de concreto A = 2.2233 + 0.0099 (Df – Deff)2 – 0.1534 (Df – Deff) A = 1.93  Entonces DOL = 1.93 x 2.28 = 4.4 in deAC