DISEÑO DE PAVIMENTOS

1. CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
CURSO: TALLER INTEGRADOR I OBRAS VIALES
DOCENTE DEL CURSO: ING. MILTON CESAR GORDILLO MOLINA
N° CEL.: 959183435
E-MAIL: mgordillomc@gmail.com
CAPITULO III: DISEÑO DE PAVIMENTOS

2. ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS
• El presente estudio, tiene por objetivo describir los trabajos de campo, laboratorio y
gabinete, llevados a cabo en la Región Tacna - Distrito de Tacna - Provincia Tacna,
para determinar las características físico – mecánicos del suelo dentro de la
profundidad activa y a partir de ello, los parámetros necesarios para el
“MEJORAMIENTO DE LA INTERSECCION AV. MANUEL A. ODRIA Y AV. JORGE
BASADRE, DISTRITO DE TACNA – REGION TACNA”. Dichos parámetros son
profundidad y tipo de cimentación, Capacidad Portante Admisible del terreno
adoptado como suelo de cimentación, pautas generales de diseño y construcción en
relación con los suelos.
OBJETIVOS

3. • En el área de estudio se encuentra dentro de la formación Aluvial en la cual afloran
rocas sedimentarias y volcánicas (Q-al) con edades que corresponden al
cuaternario.
ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS
GEOLOGÍA LOCAL DE LA ZONA DE ESTUDIO

4. ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS
RESULTADOS ESTRATO 1 0.00 - 0.25 m 1.512
ESTRATO 2 0.25 - 3.00 m 2.105
ESTRATO 1 0.00 - 0.30 m 1.641
ESTRATO 2 0.30 - 3.00 m 2.107
ESTRATO 1 0.00 - 0.30 m 1.682
ESTRATO 2 0.30 - 2.98 m 2.099
ESTRATO 1 0.00 - 0.28 m 1.604
ESTRATO 2 0.28 - 2.95 m 2.011
DENSIDAD IN SITU
LUGAR EXCAVACIÓN N° ESTRATO N°
PROFUNDIDAD
De - A
DENSIDAD
(gr/cc)
INTERSECCION AV.
MANUEL A. ODRIA
Y AV. JORGE
BASADRE
CALICATA 2
CALICATA 3
CALICATA 4
CALICATA 1
ESTRATO 1 0.00 - 0.25 m 18.62 22.26
ESTRATO 2 0.25 - 3.00 m 17.33 N.P.
ESTRATO 1 0.00 - 0.30 m 18.54 28.84
ESTRATO 2 0.30 - 3.00 m 17.60 N.P.
ESTRATO 1 0.00 - 0.30 m 19.70 25.35
ESTRATO 2 0.30 - 2.98 m 20.62 N.P.
ESTRATO 1 0.00 - 0.28 m 17.14 17.19
ESTRATO 2 0.28 - 2.95 m 17.99 N.P.
LIMITES
LIMITE PLASTICO
(%)
INTERSECCION AV.
MANUEL A. ODRIA
Y AV. JORGE
BASADRE
CALICATA 1
CALICATA 2
CALICATA 3
CALICATA 4
PROFUNDIDAD
De - A
LIMITE LIQUIDO
(%)
LUGAR EXCAVACIÓN N° ESTRATO N°

5. ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS
RESULTADOS
ESTRATO 1 0.00 - 0.25 m 1.11
ESTRATO 2 0.25 - 3.00 m 0.65
ESTRATO 1 0.00 - 0.30 m 0.96
ESTRATO 2 0.30 - 3.00 m 0.50
ESTRATO 1 0.00 - 0.30 m 1.25
ESTRATO 2 0.30 - 2.98 m 0.63
ESTRATO 1 0.00 - 0.28 m 1.08
ESTRATO 2 0.28 - 2.95 m 0.17
INTERSECCION AV.
MANUEL A. ODRIA
Y AV. JORGE
BASADRE
CALICATA 1
CALICATA 2
CALICATA 3
CALICATA 4
CONTENIDO DE HUMEDAD
LUGAR EXCAVACIÓN N° ESTRATO N°
PROFUNDIDAD
De - A
HUMEDAD
(%)
ESTRATO 1 0.00 - 0.25 m SM
ESTRATO 2 0.25 - 3.00 m GW
ESTRATO 1 0.00 - 0.30 m SM
ESTRATO 2 0.30 - 3.00 m GW
ESTRATO 1 0.00 - 0.30 m SM
ESTRATO 2 0.30 - 2.98 m GW
ESTRATO 1 0.00 - 0.28 m SM
ESTRATO 2 0.28 - 2.95 m GW
INTERSECCION AV.
MANUEL A. ODRIA
Y AV. JORGE
BASADRE
CALICATA 1
CALICATA 2
CALICATA 3
CALICATA 4
CLASIFICACION SUCS
LUGAR EXCAVACIÓN N° ESTRATO N°
PROFUNDIDAD
De - A
CLASIFICACION
SUCS

6. ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS
RESULTADOS
ESTRATO 1 0.00 - 0.25 m 2.576
ESTRATO 2 0.25 - 3.00 m 2.713
ESTRATO 1 0.00 - 0.30 m 2.598
ESTRATO 2 0.30 - 3.00 m 2.694
ESTRATO 1 0.00 - 0.30 m 2.581
ESTRATO 2 0.30 - 2.98 m 2.684
ESTRATO 1 0.00 - 0.28 m 2.605
ESTRATO 2 0.28 - 2.95 m 2.681
PESO ESPECIFICO
LUGAR EXCAVACIÓN N° ESTRATO N°
PROFUNDIDAD
De - A
PESO ESPECIFICO
(gr/cc)
INTERSECCION AV.
MANUEL A. ODRIA
Y AV. JORGE
BASADRE
CALICATA 1
CALICATA 2
CALICATA 3
CALICATA 4
ESTRATO1 0.00 - 0.25 m 1.845 1.409
ESTRATO2 0.25 - 3.00 m 2.263 1.905
ESTRATO1 0.00 - 0.30 m 1.738 1.320
ESTRATO2 0.30 - 3.00 m 2.265 1.899
ESTRATO1 0.00 - 0.30 m 1.795 1.330
ESTRATO2 0.30 - 2.98 m 2.228 1.919
ESTRATO1 0.00 - 0.28 m 1.870 1.281
ESTRATO2 0.28 - 2.95 m 2.275 1.876
DENSIDADES
LUGAR EXCAVACIÓN N° ESTRATON°
PROFUNDIDAD
De - A
DENSIDAD MAXIMA
(gr/cc)
DENSIDAD MINIMA
(gr/cc
INTERSECCION AV.
MANUEL A. ODRIA
Y AV. JORGE
BASADRE
CALICATA 1
CALICATA 2
CALICATA 3
CALICATA 4

7. ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS
RESULTADOS
533
CALICATA 3 1967 1003 806
CALICATA 4 1317 672 540
INTERSECCION AV.
MANUEL A. ODRIA
Y AV. JORGE
BASADRE
SALES, CLORUROS Y SULFATOS
LUGAR EXCAVACIÓN N°
SALES
(ppm)
CLORUROS
(ppm)
SULFATOS
(ppm)
CALICATA 1 1267 646 519
CALICATA 2 1300 663

8. PERFIL C-1
PERFIL C-2

9. CBR C-1 Y CBR C-2 CBR C-3 Y CBR C-4
CBR (0.1" - 100%): 19.90%
CBR (0.1" - 95%): 18.40%
CBR (0.2" - 100%): 24.60%
CBR (0.2" - 95%): 23.90%
CBR (0.1" - 100%): 26.40%
CBR (0.1" - 95%): 22.00%
CBR (0.2" - 100%): 34.00%
CBR (0.2" - 95%): 27.50%

10. • El mecanismo que se utilizó para determinar la condición de la estructura del suelo,
fue por medio de excavación de calicatas; las mismas que se ejecutaron de manera
manual, a una profundidad de 3.00 m. de profundidad en el terreno indicado. Las
calicatas se ubicaron estratégicamente para obtener resultados representativos.
• El subsuelo de actividad de cimentación no está sujeta a socavaciones ni
deslizamientos, así como no se ha encontrado evidencias de hundimientos ni
levantamientos en el terreno. Así mismo la geodinámica externa en el área de
estudio no presenta en la actualidad riesgo alguno como posibles aluviones,
huaycos, deslizamientos de masas de tierra, inundaciones, etc.
ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS
CONCLUSIONES

11. ANALISIS ESTRUCTURAL Y DISEÑO VIAL
La Ingeniería de Pavimentos tiene por objetivo el proyecto, la construcción, el
mantenimiento y la gerencia de pavimentos, de tal modo que las funciones sean
desempañadas con el menor costo para la sociedad.
Tratándose, esencialmente, de una actividad multidisciplinaria, donde están
involucrados conceptos y técnicas de las Ingenierías: Geotecnia, de Estructuras, de
Materiales, de Transportes y de Sistemas, en vista de la importancia se debe estimar
y efectuar el mantenimiento de pavimentos existentes.
Nuestro estudio considera el estudio de la intersección de la AV. MANUEL A. ODRIA
(Panamericana Sur)Y AV. JORGE BASADRE, DISTRITO DE TACNA – REGION TACNA.

12. DISEÑO VIAL
• Diseño: trazo o delineación de una solución a un problema específico.
• Infraestructura vial: espacio entre líneas de edificación
• Vehículos y Personas: motorizados y no motorizados – Ciudad Tacna: zona urbana.
Para el diseño de una intersección es necesario tomar en cuenta las limitaciones que
existen debido al espacio disponible; entonces se debe recurrir al diseño en función de
otros elementos como la tangente, puntos obligados, a parte del radio de la curva.
Además de las implicaciones matemáticas que pueda generar un problema de diseño a
resolver deben tenerse en cuenta los impactos sobre la sociedad, lo que pocas veces
ocurre.
Considerado como el diseño de los elementos principales de la infraestructura
vial, que permita el tránsito de vehículos y personas dentro de una ciudad.

13. DISEÑO VIAL
Esta situación plantea la necesidad de diseñar una infraestructura vial que optimice las
exigencias presentadas por la circulación vehicular, teniendo como objetivo principal
proporcionar un sistema que brinde eficiencia, y sea a su vez seguro, económico y que
esté acorde a los recursos disponibles.
INTERSECCIONES
Las intersecciones urbanas ofrecen un potencial de investigación en diseño
geométrico de vías. En los últimos años, la demanda vial en la ciudad de Tacna ha
crecido por el aumento del número de vehículos automotores, se puede decir que la
oferta es bastante inferior a la demanda de tránsito.

14. METODOLOGIA
Existen dos factores importantes que determinan la necesidad del tratamiento de una intersección,
uno de éstos es la evidencia física de una congestión de tránsito actual en un punto crítico, y el otro
es el resultado que arroja un estudio la proyección de flujo en los próximos años.
La adquisición de la información es uno de los aspectos esenciales en este tipo de estudios, ya que
permite ver de una manera clara y objetiva los problemas a solucionar. Para esto debe llevarse a
cabo una exhaustiva planificación y programación de todo lo que se va a hacer, teniendo en cuenta
cuáles datos se van a tomar, cuándo, dónde, cómo se van analizar y para qué se van a utilizar.
El proceso de planificación consiste esencialmente en la generación de información sobre
alternativas de acciones y sus posibles efectos.
La elaboración de alternativas debe ser el reflejo de una política bien definida para el sector de
transporte urbano y de estrategias de solución de los problemas. La elaboración de políticas y
estrategias es una tarea técnica que debe considerar los objetivos para el sector.
la evidencia física de una
congestión de tránsito actual
en un punto crítico
el resultado que arroja un
estudio la proyección de flujo
en los próximos años
1 2

15. De una manera general, las principales etapas asociadas al proceso de planificación son:
• La identificación de los problemas.
• Identificación del sistema de interés.
• El establecimiento de metas y objetivos para el sistema
• La generación de alternativas para la solución de los problemas identificados.
• El análisis del comportamiento del sistema en particular frente a las alternativas consideradas.
• La evaluación de las alternativas estudiadas (desde el punto de vista técnico, económico y
ambiental).
• La selección de alternativas que atiendan mejor a los objetivos establecidos; la implantación de
la alternativa seleccionada y el monitoreo de la evolución del sistema.
• Para el caso del análisis de una red vial urbana, los datos a tomar serían: la geometría de la red,
número y ancho de carriles, pendientes de los tramos, longitudes para giros a la izquierda y
derecha, los volúmenes vehiculares, velocidades, dispositivos de control en las intersecciones
de prioridad, señales de "Pare" o "Ceda el Paso", velocidades de marcha de recorrido y
demoras, tiempo perdido en el arranque, longitudes reales de los vehículos, ocupación
vehicular, flujos peatonales, etc.
METODOLOGIA

16. CARGAS ACTUANTES
El procedimiento de análisis de tráfico recomendado determina el número de aplicaciones de carga
equivalente de eje simple de 80 kN (18000 lb) (EAL) a ser usado en la determinación del espesor
del pavimento. Estas condiciones son:
Factor de Camión.-
El número de aplicaciones de carga equivalente de eje simple de 80 kN (18000 lb) contribuidas por
una pasada de un vehículo.
Factor de Equivalencia de Carga.-
El número de aplicaciones de carga equivalente de eje simple de 80 kN (18000 lb) contribuidas por
una pasada de un eje.
Número de Vehículos.-
El número total de vehículos involucrados.
EAL es calculado multiplicando el número de vehículos en cada clase de peso por el Factor del
Camión apropiado y obteniendo la suma del producto:
EAL = Σ (número de vehículos en cada clase del peso x Factor de Camión)

17. CARGAS ACTUANTES
En el cuadro N° 01, se presenta el ESAL calculado:
ESTUDIO:
ESTACION: E - 1
UBICACIÓN: 8006908.06 Norte
366731.96 Este
2 EJES ≥3 EJES 2 E 3 E 4 E 2S1/2S2 2S3 3S1/3S2 >= 3S3
2017 0 8,739 912 196,509 000 000 000 000 000 000 206,159 206,159 2.06E+05
2018 1 8,739 912 196,509 000 000 000 000 000 000 206,159 412,318 4.12E+05
2019 2 9,987 1,094 234,822 000 000 000 000 000 000 245,902 658,220 6.58E+05
2020 3 9,987 1,094 254,596 000 000 000 000 000 000 265,677 923,897 9.24E+05
2021 4 10,299 1,094 276,842 000 000 000 000 000 000 288,235 1,212,132 1.21E+06
2022 5 10,299 1,094 299,707 000 000 000 000 000 000 311,099 1,523,231 1.52E+06
2023 6 10,611 1,276 325,661 000 000 000 000 000 000 337,548 1,860,779 1.86E+06
2024 7 10,923 1,276 353,468 000 000 000 000 000 000 365,668 2,226,447 2.23E+06
2025 8 10,923 1,276 383,130 000 000 000 000 000 000 395,329 2,621,776 2.62E+06
2026 9 11,235 1,276 416,500 000 000 000 000 000 000 429,011 3,050,787 3.05E+06
2027 10 11,547 1,276 451,723 000 000 000 000 000 000 464,546 3,515,333 3.52E+06
2028 11 11,547 1,276 490,654 000 000 000 000 000 000 503,477 4,018,810 4.02E+06
2029 12 12,172 1,276 532,057 000 000 000 000 000 000 545,504 4,564,314 4.56E+06
2030 13 12,484 1,276 577,785 000 000 000 000 000 000 591,545 5,155,859 5.16E+06
2031 14 12,796 1,458 627,221 000 000 000 000 000 000 641,475 5,797,334 5.80E+06
2032 15 12,796 1,458 680,983 000 000 000 000 000 000 695,237 6,492,571 6.49E+06
2033 16 13,108 1,458 739,070 000 000 000 000 000 000 753,637 7,246,208 7.25E+06
2034 17 13,420 1,458 802,101 000 000 000 000 000 000 816,980 8,063,188 8.06E+06
2035 18 13,732 1,458 870,694 000 000 000 000 000 000 885,885 8,949,073 8.95E+06
2036 19 14,044 1,458 944,848 000 000 000 000 000 000 960,351 9,909,424 9.91E+06
2037 20 14,356 1,458 1,025,800 000 000 000 000 000 000 1,041,615 10,951,039 1.10E+07
Estudio de Transito
TRÁFICO
TOTAL
BUS CAMION SEMI TRAYLER
AÑOS
VEHÍCULOS LIGEROS VEHÍCULOS PESADOS
TRÁFICO ACUMULADO

18. DISEÑO DE PAVIMENTOS
Proyectar un pavimento significa determinar la combinación de materiales, espesores y posiciones
de las capas constituyentes que sea más económica, de entre todas las alternativas viables que
satisfagan los requisitos funcionales requeridos.
DEFINICIÓN
Se conoce como pavimento a la estructura
constituida por un conjunto de capas
superpuestas relativamente horizontales, que se
diseñan y construyen técnicamente con
materiales apropiados y adecuadamente
compactados.
Tales estructuras se apoyan sobre la subrasante
de una vía obtenida por el movimiento de tierras
y han de resistir los esfuerzos que las cargas
repetidas del tránsito le transmiten durante el
periodo para el cual fue diseñada.

19. FUNCIONES DE UN PAVIMENTO
Un pavimento de una estructura, asentado sobre una fundación apropiada, tiene por finalidad
proporcionar una superficie de rodamiento que permita el tráfico seguro y confortable de vehículos,
a velocidades operacionales deseadas y bajo cualquier condición climática. Hay una gran
diversidad de tipos de pavimento, dependiendo del tipo de vehículos que transitaran y del volumen
de tráfico.
La mayoría de los pavimentos están hechos con capas de materiales eventuales, todas las cargas son
transmitidas al suelo o terreno natural. Los materiales más fuertes están generalmente ubicados
cerca de la superficie para poder resistir las cargas de tránsito, estática y dinámicamente.

20. FUNCIONES DE UN PAVIMENTO
Cada capa sucesiva distribuye la carga sobre un área más grande. Las capas más fuertes
proporcionan una distribución mayor, lo que hace que las cargas sean distribuidas sobre áreas más
grandes que las que se tendrían con el mismo espesor de un material más débil. La división en
capas que se hace en un pavimento obedece a un factor económico, ya que cuando determinamos
el espesor de una capa el objetivo es darle el espesor mínimo que reduzca los esfuerzos sobre la
capa inmediata inferior.
Fig. 4.3.1: Transmisión de cargas en la estructura de un pavimento flexible y rígido.

21. FUNCIONES DE UN PAVIMENTO
La resistencia de las diferentes capas no sólo dependerá del material que la constituye, también
resulta de gran influencia el procedimiento constructivo; siendo dos factores importantes la
compactación y la humedad, ya que cuando un material no se acomoda adecuadamente, éste se
consolida por efecto de las cargas y es cuando se producen deformaciones permanentes.
Tanto el espesor como la rigidez de las capas afectan la distribución de las cargas y la resistencia a
la fatiga de las capas del pavimento. Estas propiedades son generalmente consideradas en el
proceso de diseño del pavimento, en la caracterización de los materiales.

22. Un pavimento para cumplir sus funciones debe reunir los siguientes requisitos:
a) Ofrecer resistencia ante la acción de cargas impuestas por el tránsito.
b) Ser resistente ante los agentes de intemperismo.
c) Presentar una textura superficial aceptable a las velocidades previstas del tránsito.
d) Presentar una resistencia al desgaste abrasivo de las llantas.
e) Debe presentar regularidad superficial tanto transversal como longitudinalmente tal que permita
la comodidad a los usuarios.
f) Presentar comportamiento aceptable respecto al drenaje y sub drenaje.
g) Debe poseer el color adecuado para evitar reflejos y deslumbramientos a fin de salvaguardar al
usuario.
h) El ruido generado por la fricción entre las llantas contra el pavimento debe ser tal que no
perturbe el sentido auditivo del usuario.
CARACTERÍSTICAS QUE DEBE
REUNIR EL PAVIMENTO

23. PAVIMENTO FLEXIBLE
Son aquellos que tienen un revestimiento asfáltico sobre
una capa base granular. La distribución de tensiones y
deformaciones generadas en la estructura por las
cargas de rueda del tráfico, se da de tal forma que las
capas de revestimiento y base absorben las tensiones
verticales de compresión del suelo de fundación por
medio de la absorción de tensiones cizallantes.
PAVIMENTO RÍGIDO
Son aquellos en los que la losa de concreto de cemento
Portland es el principal componente estructural, que
alivia las tensiones en las capas subyacentes por medio
de su elevada resistencia a la flexión, cuando se
generan tensiones y deformaciones de tracción de bajo
la losa producen su fisuración por fatiga, después de un
cierto número de repeticiones de carga.
TIPOS DE PAVIMENTO

24. METODOS DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
1.- Método de la PCA para pavimentos rígidos
Este método tiene la particularidad de calcular los efectos que cada tipo de eje tendrá sobre el
pavimento y no convertirlo todo a un valor general como sucede con el procedimiento del AASHTO.
Por otro lado, se efectúan dos análisis, un análisis por fatiga y otro por erosión.
Se calcula el daño debido a estas dos condiciones que se producirá sobre el pavimento en el
periodo de diseño y para obtener los espesores de las capas de la estructura, el daño que se
producirá debe ser menor que el permitido.
2.- Método AASHTO para pavimentos rígidos
El diseño que se presentará a continuación está basado en el Manual “AASHTO Guide for Design of
Pavement Structures” (1993) del cual se extrajeron las tablas y nomogramas a los cuales se hará
referencia más adelante. Estos últimos serán adjuntados en el Anexo de la presente.
Con el objetivo de determinar el espesor de la losa de concreto Portland necesario para soportar
las solicitaciones del tránsito vehicular, la AASHTO desarrolló la siguiente ecuación, la cual se
resuelve con ayuda de nomogramas presentados en su guía.

25. METODOS DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
3.- Método AASHTO para pavimentos flexibles
El diseño está basado en el manual “AASHTO Guide for Design of Pavement Structures” del cual se
extrajeron las tablas y nomogramas a los cuales se hará referencia más adelante.
Con el objeto de determinar el espesor de la carpeta asfáltica necesaria para soportar las
solicitaciones a las que será sometido el pavimento, la AASHTO desarrolló la siguiente ecuación, la
cual se resuelve con ayuda de nomogramas presentados en su guía.

29. METODOS DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
4.- Método del Instituto del Asfalto
Para la aplicación de esta metodología se utiliza como referencia el manual de “Thickness Design
Asphalt Pavements” del Instituto del Asfalto, del cual provienen las tablas y cartas de diseño que se
utilizan en esta sección.

30. DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES
MANUAL DEL MINISTERIO DE TRANSPORTESY COMUNICACIONES

31. 12.1 Metodología de diseño
En este manual se ha optado, para el dimensionamiento de las secciones del
pavimento, por los procedimientos más generalizados de uso actual en el país. Los
procedimientos adoptados son:
a. Método AASHTO Guide for Desing of Pavement Structures 1993
b. Análisis de la Performance o Comportamiento del Pavimento durante el
periodo de diseño.
Típicamente el diseño de los pavimentos es mayormente influenciado por dos
parámetros básicos:
• Las cargas de tráfico vehicular impuestas al pavimento.
• Las características de la sub rasante sobre la que se asienta el pavimento.

32. La forma como se consideran éstos dos parámetros dependerá de la metodología
que se emplee para el diseño.
1) Las cargas de tráfico vehicular impuestas al pavimento, están expresadas en
ESALs. Equivalent Single Axle Loads 18-kip o 80 kN o 8.2 t, que en el manual
del MTC se denominan Ejes Equivalentes (EE). La sumatoria de ESALs durante
el periodo de diseño es referida como (W18) o ESALD, en el manual se
denomina numero de repeticiones de EE de 8.2 t.

33. Para el caso de tráfico y del diseño de pavimentos flexibles, en el manual,
se definen tres (3) categorías:
a) Caminos de 150,001 hasta 1´000,000 EE, en el carril y periodo de
diseño. (Cuadro 12.1)
b) Caminos que tienen un tránsito de 1´000,001 EE hasta 30´000,000 EE, en
el carril y periodo de diseño. (Cuadro 12.2)
c) Caminos que tienen un transito mayor a 30´000,000 EE, en el carril y
periodo de diseño. Ésta categoría de caminos, no está incluida en el
manual del MTC, el diseño de pavimentos será materia de estudio
especial del ingeniero proyectista, analizando diversas alternativas de
pavimento equivalentes y justificando la solución adoptada. (Cuadro
12.3)

34. a) Caminos de 150,001
hasta 1´000,000 EE, en
el carril y periodo de
diseño.

35. b) Caminos que tienen un
tránsito de 1´000,001 EE
hasta 30´000,000 EE, en el
carril y periodo de
diseño.

36. c) Caminos que tienen un
transito mayor a
30´000,000 EE, en el carril
y periodo de diseño. Ésta
categoría de caminos, no
está incluida en el manual
del MTC, el diseño de
pavimentos será materia
de estudio especial del
ingeniero proyectista,
analizando diversas
alternativas de pavimento
equivalentes y
justificando la solución
adoptada.

37. 2) Las características de la sub rasante sobre la que se asienta el
pavimento, están definidas en seis (6) categorías de sub rasante, en
base a su capacidad de soporte CBR.

38. Se consideran como materiales aptos para las capas de la sub rasante
suelos con CBR igual a 6%. En caso de ser menor (Sub rasante insuficiente
o sub rasante inadecuada), se procederá a la estabilización de los suelos,
para lo cual se analizaran alternativas de solución, como la estabilización
mecánica, el remplazo del suelo de cimentación, estabilización química de
suelos, estabilización con geo sintéticos u otros productos aprobados por la
entidad contratante.
Como base en éstos dos parámetros, transito expresado en ejes
equivalentes (EE) y CBR de sub rasante correlacionado con el módulo
resilente, se definirán las secciones de pavimento que se encuentran
especificadas en los catálogos de estructuras de pavimento.
La metodología empleada para definir lasa secciones del catalogo de los
pavimentos ha consistido en aplicar el procedimiento de la Guía AASHTO
1993, y aplicar un análisis de comportamiento del pavimento que cubre el
periodo de diseño de 20 años de la estructura del pavimento.

39. 12.1.1 METODO GUIA AASHTO 93 DE DISEÑO
Este procedimiento esta basado en modelos que fueron desarrollados en
función de la performance del pavimento, lasa cargas vehiculares y
resistencia de la sub rasantes para el calculo de espesores.
El propósito del modelo es el calculo del Numero Estructural requerido
(SNr), en base al cual se identifican y determinan un conjunto de espesores
de cada capa de la estructura del pavimento, que deben ser construidas
sobre la sub rasante para soportar las cargas vehiculares con aceptable
serviciabilidad durante el periodo de diseño.
El periodo de diseño a ser empleado para el manual de diseño para pavimentos
flexibles será de 10 años para caminos de bajo volumen de transito, periodo de
diseños por dos etapas de 10 años y periodo de diseño en una etapa de 20 años.
El ingeniero de diseño de pavimentos puede ajustar el periodo de diseño según
las condiciones especificas del proyecto y lo requerido por la entidad.

40. El periodo de diseño a ser empleado para el manual de diseño para pavimentos
flexibles será de 10 años para caminos de bajo volumen de transito, periodo de
diseños por dos etapas de 10 años y periodo de diseño en una etapa de 20 años.
El ingeniero de diseño de pavimentos puede ajustar el periodo de diseño según
las condiciones especificas del proyecto y lo requerido por la entidad.
I. PERIODO DE DISEÑO

41. II. VARIABLES
La ecuación básica para el diseño de la estructura de un pavimento flexible
es la siguiente:
A partir de esta ecuación se desprenden las siguientes definiciones:
a) W18, es el numero acumulado de ejes simples equivalentes a 18000 lb
(80 KN) para el periodo de diseño, corresponde al numero de repeticiones
de EE de 8.2 t; el cual se establece con base en la información del estudio
de trafico.

42. b) Modulo de Resiliencia (MR)
El modulo de resilencia (MR), es una medida de la rigidez del suelo de la
sub rasante, el cual para su calculo, deberá determinarse mediante el
ensayo de resiliencia determinado de acuerdo a las recomendaciones del
AASHTO.
c) Confiabilidad (%R)
El método AASHTO incorpora el criterio de confiabilidad (%R), que
representa la probabilidad que una determinada estructura se comporte,
durante su periodo de diseño, de acuerdo con lo previsto.
De acuerdo a la guía AASHTO es suficientemente aproximado considerar
que el comportamiento del pavimento con el trafico, sigue una ley de
distribución normal, en consecuencia pueden aplicarse conceptos
estadísticos para lograr una confiabilidad determinada, por ejemplo 90% o
95%, significa que solamente un 10% o 5% del tramo pavimentado, se
encontrará con un índice de serviciabilidad inferior al previsto.

43. c) Confiabilidad (%R)

44. d) Coeficiente Estadístico de Desviación Estándar Normal (Zr)
El coeficiente estadístico de desviación estándar normal (Zr) representa el
valor de la confiabilidad seleccionada, para un conjunto de datos en una
distribución normal.

45. d) Coeficiente Estadístico de Desviación Estándar Normal (Zr)

46. d) Coeficiente Estadístico de Desviación Estándar Normal (Zr)

47. d) Coeficiente Estadístico de Desviación Estándar Normal (Zr)

48. e) Coeficiente Estándar Combinada (So)
La desviación estándar combinada (So), es un valor que toma en cuenta la
variabilidad esperada de la predicción del transito y de los otros factores
que afectan el comportamiento del pavimento; como por ejemplo:
construcción, medio ambiente, incertidumbre del modelo. La guía AASHTO
recomienda adoptar para los pavimentos flexibles, valores de (So)
comprendidos entre 0.40 y 0.50, en el manual del MTC, se adopta para los
diseños recomendados el valor de 0.45.
f) Índice de Serviciabilidad Presente (PSI)
El Índice de Serviciabilidad Presente es la comodidad de circulación
ofrecida al usuario. Su valor varia de 0 a 5. Un valor de 5 refleja la mejor
comodidad teórica (difícil de alcanzar) y por el contrario un valor de 0
refleja el peor. Cuando la condición de la vía decrece por deterioro, el PSI
también decrece.

49. f.1) Serviciabilidad Inicial (Pi)
La Serviciabilidad Inicial (Pi) es la condición de una vía recientemente
construida. A continuación se indican los índices de servicio inicial para los
diferentes tipos de trafico:

50. f.1) Serviciabilidad Inicial (Pi)

51. f.2) Serviciabilidad Final o Terminal (PT)
La Serviciabilidad Terminal (PT) es la condición de una vía que ha
alcanzado la necesidad de algún tipo de rehabilitación o reconstrucción.

52. f.2) Serviciabilidad Final o Terminal (PT)

53. f.3) Variación de Serviciabilidad ( PSI)
Es la diferencia entre la Serviciabilidad Inicial y Terminal asumida para el
proyecto en desarrollo.

54. g) Numero Estructural Propuesto (SNR)
Los datos obtenidos y procesados se aplican a la ecuación de diseño
AASHTO y se obtiene el Numero Estructural, que representa el espesor
total del pavimento a colocar y debe ser transformado al espesor efectivo
de cada uno de las capas que lo constituirán, ósea a la capa de rodadura,
de base, y de sub base, mediante el uso de los coeficientes estructurales,
esta conversión se obtiene aplicando la siguiente ecuación:

55. Según el AASHTO la ecuación SN no tiene una solución única, es decir hay muchas
combinaciones de espesores de cada capa que dan una solución satisfactoria. El
Ingeniero Proyectista, debe realizar un análisis de comportamiento de las
alternativas de estructuras de pavimento seleccionadas, de tal manera que
permita decidir por la alternativa que presente mejores valores de niveles de
servicio, funcionales y estructurales, menores a los admisibles, en relación al
transito que debe soportar la calzada.

56. Los valores de los coeficientes estructurales considerados en el manual del MTC
son:

57. Los valores de los coeficientes estructurales considerados en el manual del MTC
son:

58. La ecuación SN de AASHTO, también
requiere del coeficiente de drenaje de
las capas granulares de base y sub
base. Éste coeficiente tiene por
finalidad tomar en cuenta la influencia
del drenaje en la estructura de
pavimento.
El coeficiente de drenaje, esta dado por
dos variables que son:
a. La calidad del drenaje.
b. Exposición a la saturación, que es el
porcentaje de tiempo durante el año
en que un pavimento esta expuesto
a niveles de humedad que se
aproximan a la saturación.

59. A continuación se presenta los valores de coeficiente de drenaje mi, para
porcentaje del tiempo en que la estructura del pavimento esta expuesta a niveles
de humedad próximos a la saturación y calidad del drenaje.
Para la definición de secciones de estructuras de pavimento del manual del MTC,
el coeficiente de drenaje para las capas de base y sub base se asume 1.00

60. EJEMPLO DE DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE
Método AASHTO Guide for Desing of Pavement Structures 1993
Diseñar la estructura de pavimento flexible de la carretera Bambamarca -
Hualgayoc (Prog. 197+500 a Prog. 221+280.47), para un periodo de diseño de 20
años, en una sola etapa; la estructura de pavimento estará compuesta por una
carpeta asfáltica en caliente, base granular y sub base granular, además se
cuenta con los siguientes datos:
▪ ESALs : 7´776,419 (obtenido del estudio de tráfico)
▪ Periodo de Diseño : 20 años, en una sola etapa
▪ CBR de diseño de la sub rasante : 9.15%
a) W18, es el numero acumulado de ejes simples equivalentes a 18000 lb (80 KN)
para el periodo de diseño, corresponde al numero de repeticiones de EE de
8.2 t; el cual se establece con base en la información del estudio de trafico.
Tenemos como dato del estudio de trafico: 7´776,419

61. 𝑀𝑅 = 2555 ∗ 𝐶𝐵𝑅0.64
Remplazamos en la ecuación:
𝑀𝑅(𝑃𝑆𝐼) = 2555 ∗ (9.15)0.64 = 10,536.60
b) Modulo de Resiliencia (MR)
✓ Tipo de tráfico, para un ESALs de 7´776,419 tenemos:
Según el manual del MTC (cuadro 12.2)
Nuestro tipo de trafico es TP9
✓ Numero de etapas: Según dato tenemos una (1) etapa

62. ✓ Nivel de confiabilidad: Según (cuadro12.6), tenemos un nivel de
confiabilidad de 90%.
c) Nivel de Confiabilidad (%R)
d) Coeficiente Estadístico de Desviación Estándar Normal (Zr)

63. e) Coeficiente Estándar Combinada (So)
La desviación estándar combinada (So), es un valor que toma en cuenta la
variabilidad esperada de la predicción del transito y de los otros factores que
afectan el comportamiento del pavimento; como por ejemplo: construcción,
medio ambiente, incertidumbre del modelo. La guía AASHTO recomienda adoptar
para los pavimentos flexibles, valores de (So) comprendidos entre 0.40 y 0.50, en
el manual del MTC, se adopta para los diseños recomendados el valor de 0.45.
f) Índice de Serviciabilidad Presente (PSI)
f.1) Serviciabilidad Inicial (Pi)

64. f.2) Serviciabilidad Final o Terminal (PT)
f.3) Variación de Serviciabilidad ( PSI)
Remplazando la serviciabilidad inicial y la serviciabilidad final,
tendríamos:
= 4.00 – 2.50 = 1.50

65. g) Numero Estructural Propuesto (SNR)

66. Resolviendo la ecuación para determinar el numero estructural (SN) del
pavimento:

67. Los valores de los coeficientes estructurales considerados en el manual del MTC
son:
Del cuadro 12.13, tomando en
cuenta la capa superficial, que
será una carpeta asfáltica en
caliente, (Dato o requerimiento
de entrada del diseño),
determinamos que el
coeficiente estructural a1 =
0.170/cm.
Carpeta asfáltica (a1) : 0.170
Base granular (a2) : ?
Sub Base granular (a3) : ?

68. Del cuadro 12.13, tomando en
cuenta la base granular con
CBR 80%, compactada al
100% de la máxima densidad
seca. (MDS), determinamos
que el coeficiente estructural
a2 = 0.052/cm.
Y tomando en cuenta la sub
base granular con CBR 40%,
compactada al 100% de la
máxima densidad seca.
(MDS), determinamos que el
coeficiente estructural a3 =
0.047/cm.

69. La ecuación SN de AASHTO, también requiere del coeficiente de drenaje de las capas
granulares de base y sub base. Éste coeficiente tiene por finalidad tomar en cuenta la
influencia del drenaje en la estructura de pavimento.
Para la definición de secciones de estructuras de pavimento del manual del MTC, el
coeficiente de drenaje para las capas de base y sub base se asume 1.00

70. Carpeta asfáltica (a1) : 0.170
Base granular (a2) : 0.052
Sub Base granular (a3) : 0.047
Coeficientes estructurales por capa Coeficientes de drenaje de base y sub base
Base granular (m2) : 1.00
Sub Base granular (m3) : 1.00
Procedemos a calcular los espesores de las capas, remplazando la ecuación tenemos:
SN = 0.170 * d1 + 0.052 * d2 * 1.00 + 0.047 * d3 * 1.00
4.40 = 0.170 * d1 + 0.052 * d2 * 1.00 + 0.047 * d3 * 1.00
Coeficientes estructurales por capa
Carpeta asfáltica (d1) : 7 cm
Base granular (d2) : 30 cm
Sub Base granular (d3) : 40 cm