pavimentos

1. 2021
TRABAJO FINAL
Tema:
Diseño de pavimento con el método AASHTO
Proyecto:
Mejoramiento de carretera PU 135 Checca Mazocruz, Provincia Collao - Puno
–
Curso:
Pavimentos
Docente:
Cesar José Avendaño Jihuallanga
Integrantes:
• Jhossel Hugo Quispe Ledesma
• Luis Alberto Huyhua Romero
• Deivid Eduardo Lopez Marin
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2. Índice
1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................... 4
2. OBJETIVOS ................................................................................................... 5
2.1. Objetivo general....................................................................................... 5
2.2. Objetivos específicos............................................................................... 5
3. MARCO TEÓRICO......................................................................................... 6
3.1. Pavimento flexible.................................................................................... 6
3.1.1. Capas de un pavimento flexible ........................................................ 6
3.2. Método AASHTO ..................................................................................... 7
3.3. Diseño de espesores por el método AASHTO......................................... 7
3.4. Parámetros del diseño de pavimento....................................................... 8
3.4.1. Confiabilidad ..................................................................................... 8
3.4.2. Coeficientes de capa......................................................................... 9
3.4.3. Drenaje.............................................................................................. 9
3.4.4. Estructura del pavimento................................................................. 10
4. RESUMEN DE DISEÑO DE PAVIMENTO................................................... 10
5. HOJA DE CÁLCULO - DISEÑO DE PAVIMENTO ....................................... 11
5.1. Tramo 1: Km 0 + 00 Km 21 + 280....................................................... 13
–
5.1.1. Carpeta asfáltica: ............................................................................ 13
5.1.2. Base................................................................................................ 14
5.1.3. Sub base ......................................................................................... 15
5.1.4. Gráfica............................................................................................. 15
5.2. Tramos 2; 3; 4 y 5.................................................................................. 16
5.2.1. Carpeta asfáltica ............................................................................. 16
5.2.2. Base................................................................................................ 17
5.2.3. Sub base ......................................................................................... 18
5.2.4. Gráfica............................................................................................. 18
6. Comparación de datos ................................................................................. 19
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3. 6.1. Índice de serviciabilidad inicial (Pi) ........................................................ 19
6.1.1. Tramo 1........................................................................................... 19
6.1.2. Tramos 2; 3; 4 y 5 ........................................................................... 20
6.2. Índice de serviciabilidad final (Pt) .......................................................... 21
6.2.1. Tramo 1........................................................................................... 21
6.2.2. Tramos 2; 3; 4 y 5: .......................................................................... 22
7. CONCLUSIONES......................................................................................... 23
8. BIBLIOGRAFIA ............................................................................................ 24
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4. 1. INTRODUCCIÓN
Parte del desarrollo social, económico y cultural de las ciudades y en general de
un país, en gran parte se puede ver afectado por el estado de las vías urbanas
y carreteras por las que transitan los vehículos. Por esto los especialistas en
pavimentos en las últimas décadas se han especializado en usar métodos que
les permitan obtener diseños óptimos para garantizar que el pavimento dure y
presente el menor número de fallas durante su vida útil.
Este tipo de pavimentos presenta costos más elevados para su construcción, sin
embargo, los costos de mantenimiento y operación de la vía son menores, tienen
mayor durabilidad, resistencia, indeformabilidad y debido a las condiciones
propias del material empleado como son: rigidez y alto módulo de elasticidad, se
tiende a una distribución de las cargas sobre una mayor área de la subrasante,
de modo que una mayor parte de estas las absorbe la losa de concreto rígido.
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5. 2. OBJETIVOS
2.1. Objetivo general
Evaluar y comprobar el diseño de pavimento de un corredor vial dividido en tramo
1, tramo 2, tramo 3, tramo 4 y tramo 5.
2.2. Objetivos específicos
➢ Encontrar el factor de serviciabilidad.
➢ Diseño del pavimento por el método AASHTO.
➢ Encontrar el espesor de las capas del pavimento.
➢ Identificar los espesores al tráfico de diseño.
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6. 3. MARCO TEÓRICO
3.1. Pavimento flexible
Se entenderá por pavimento flexible aquel que está compuesto por una capa o
carpeta asfáltica es decir el pavimento flexible utiliza una mezcla de agregado
grueso o fino (piedra machacada, grava y arena) con material bituminoso
obtenido del asfalto o petróleo, y de los productos de la hulla. Esta mezcla es
compacta, pero lo bastante plástica para absorber grandes golpes y soportar un
elevado volumen de tránsito pesado.
Figura Nº1. Pavimento flexible
3.1.1. Capas de un pavimento flexible
➢ Subrasante: Es el terreno natural que tiene que estar compactado. Este
va a recibir todas las cargas.
➢ Sub base: Está conformado por material granular. Por lo general es un
suelo gravoso y sirve para mejorar el sistema de drenaje
➢ Base: Está conformado por material granular. Para esta capa se usa roca
triturada.
➢ Carpeta asfáltica: Es una mezcla asfáltica conformada por agregados y
asfalto. Está en contacto con el tránsito. Debe ser impermeable y
resistente al desplazamiento. Para una mezcla asfáltica se usarían
agregados angulares, debido a que estos proveen mayor fricción
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7. Figura Nº2. Capas del pavimento flexible
3.2. Método AASHTO
En la metodología AASHTO para diseño de estructuras de pavimento flexible, se
presenta un modelo o ecuación a través de la cual se obtiene el parámetro
llamado número estructural (SN) cuyo valor además de ser un indicativo del
espesor total requerido del pavimento, en función del tránsito y la confiabilidad
entre otros.
Para la determinación de este parámetro se utiliza normalmente un ábaco en el
cual se ingresa con el valor de la confiabilidad y conociendo los valores de los
demás parámetros como son el tránsito, la desviación estándar, la confiabilidad
y el índice de serviciabilidad, se obtiene el SN el cual es un valor fundamental
para la determinación de los espesores finales de las diferentes capas que
conforman la estructura de pavimento.
3.3. Diseño de espesores por el método AASHTO
La metodología AASHTO para diseño de pavimentos asfalticos emplea un
modelo o ecuación a través de la cual se obtiene el parámetro denominado
número estructural (SN) el cual es fundamental para la determinación de los
espesores de las capas que conforman el pavimento las cuales son la capa
asfáltica, la capa de base y la capa de subbase.
Como se dijo anteriormente, esta ecuación está en función de unas variables de
diseño tales como el tránsito, la desviación estándar, la confiabilidad y el índice
de serviciabilidad entre otros.
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8. Donde:
➢ W18: Número proyectado de carga equivalente de 18000 lb de alicación
de carga axial simples
➢ Zr: Desviación estándar normal para nivel de confiabilidad de 90% (-
1.282)
➢ So: Error estándar combinado del tránsito proyectado y del
comportamiento proyectado (0.45)
➢ ∆PSI: Diferencia entre índice de serviciabilidad (4.0 2.0 = 2.0)
–
➢ Mr: Módulo resiliente
➢ SN: Número estructural indicativo del espesor total del pavimento
requerido.
3.4. Parámetros del diseño de pavimento
3.4.1. Confiabilidad
Este parámetro toma en cuenta las variaciones no esperadas que puedan tener
el tráfico y el comportamiento del pavimento, para lo cual la AASHTO ha
desarrollado niveles de confiabilidad para diferentes tipos de carreteras.
Tabla N°1. Confiabilidad
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9. 3.4.2. Coeficientes de capa
A cada pavimento, se le atribuye un coeficiente de capa (a1), estos coeficientes
permiten convertir los espesores de capa a números estructurales (SN1),
material que aporta a la estructura
3.4.3. Drenaje
El drenaje, es fundamental para el buen comportamiento del pavimento, de nada
servirá efectuar un adecuado diseño de pavimento si es que la vía no cuenta con
un buen sistema de drenaje y un adecuado mantenimiento.
En el siguiente cuadro, se muestran definiciones generales correspondientes a
distintos niveles de drenaje de la estructura del pavimento.
Tabla N° 2. Calidad de drenaje de las capas
Tabla N°3. Coeficientes de drenaje
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10. 3.4.4. Estructura del pavimento
La estructura del diseño del pavimento se define considerando una estructura
nueva en base al Número Estructural Total (SNt) requerido que debe cumplir la
Carpeta Asfáltica, Base Granular y Sub-base Granular en conjunto. Los
espesores mínimos considerados son los recomendados por la Metodología
AASHTO se acuerdo a la siguiente Tabla:
Tabla N°4. Espesores recomendados según AASHTO
4. RESUMEN DE DISEÑO DE PAVIMENTO
D1 (") SN
Tramo 1
Carpeta asfáltica 5 2.15
Base 6 0.84
Sub base 8
Tramo 2; 3; 4 y 5
Carpeta asfáltica 4.8 2.06
Base 6 0.84
Sub base 7
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11. 5. HOJA DE CÁLCULO - DISEÑO DE PAVIMENTO
Para realizar el diseño de pavimento hay que tomar en cuenta lo siguiente
a) Confiabilidad
Tabla N°5. Confiabilidad (Caso)
b) Serviciabilidad
La mejor forma de evaluarla es a través del índice de serviciabilidad presente
(PSI). En la carretera de ensayo AASHTO se obtuvo el valor de 4.2 como
serviciabilidad inicial (Pi), para los pavimentos flexibles, la serviciabilidad final
(Pf) debe definirse previamente, la AASHTO sugiere un valor de 2.5 para las
autopistas en vías principales y 2.0 para las próximas carreteras.
Se adoptó el valor de 4.0 para serviciabilidad inicial basado en el hecho de que
en nuestro país en la mayoría de los pavimentos nuevos no se ha alcanzado un
IRI de 1.0 equivalente a un PSI de 4.2, por lo general se consigue IRIs entre 1.2
y 1.7 lo que significa a lo más 4.0 de PSI inicial de la vida del pavimento.
Entonces los parámetros de serviciabilidad quedan definidos en:
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12. c) Drenaje
Tabla N°6. Coeficientes de drenaje (Caso)
El presente caso se considera que la vía tendrá un buen drenaje, por
consiguiente, el valor (mi) tanto para la base y sub base será de 1.00.
d) Sectorización por tráfico y capacidad de soporte de la subrasante
Tabla N°7. CBR prom. y ESAL
e) Espesores de pavimento Resultados del expediente Técnico
–
Tabla N°8. Espesores de pavimento (10 años)
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13. 5.1. Tramo 1: Km 0 + 00 Km 21 + 280
–
5.1.1. Carpeta asfáltica:
➢ Calculo D1:
D1 =
�㕆�㕁1
�㕎1
=
2.195
0.43
= 4.98 �㕝�㕢�㕙�㕔 (Tomar 5 pulgadas)
➢ Verificación de D1:
Espesor mínimo para un ESAL de es de 3 pulgadas.
1.41 �㕥 106
5 pulgadas > 3 pulgadas
➢ Recálculo SN1:
SN*1 = a x D = 0.43 x 5 = 2.15
1 1
0 0

14. 5.1.2. Base
➢ Calculo D2:
D2 =
�㕆�㕁 �㕆�㕁
22 1
�㕎2�㕥�㕚2
=
2.695 15
2 2.
0.14 �㕥 1
= 3.9 �㕝�㕢�㕙�㕔 (Tomar 4 pulgadas)
➢ Verificación de D2:
Espesor mínimo para un ESAL de es de 6 pulgadas.
1.41 �㕥 106
4 pulgadas < 6 pulgadas (Consideramos 6 pulgadas)
➢ Recálculo SN2:
SN*2 = a x D x m2 = 0.14 x 6 x 1 = 0.84
2 2
0 0

15. 5.1.3. Sub base
➢ Calculo D3:
D3 =
�㕆�㕁 �㕆�㕁 �㕆�㕁
32( 2+ 1)
�㕎3�㕥�㕚3
=
3. 2(0. +2.
945 84 15)
0.12 �㕥 1
= 7.96 �㕝�㕢�㕙�㕔 (Tomar 8 pulgadas)
5.1.4. Gráfica
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16. 5.2. Tramos 2; 3; 4 y 5
5.2.1. Carpeta asfáltica
➢ Calculo D1:
D1 =
�㕆�㕁1
�㕎1
=
2.045
0.43
= 4.76 �㕝�㕢�㕙�㕔 (Tomar 4.8 pulgadas)
➢ Verificación de D1:
Espesor mínimo para un ESAL de es de 3 pulgadas.
1.41 �㕥 106
4.8 pulgadas > 3 pulgadas
➢ Recálculo SN1:
SN*1 = a x D = 0.43 x 4.8 = 2.064
1 1
0 0

17. 5.2.2. Base
➢ Calculo D2:
D2 =
�㕆�㕁 �㕆�㕁
22 1
�㕎2�㕥�㕚2
=
2.545 064
2 2.
0.14 �㕥 1
= 3.44 �㕝�㕢�㕙�㕔 (Tomar 3.5 pulgadas)
➢ Verificación de D2:
Espesor mínimo para un ESAL de es de 6 pulgadas.
1.41 �㕥 106
3.5 pulgadas < 6 pulgadas (Consideramos 6 pulgadas)
➢ Recalculo SN2:
SN*2 = a x D x m2 = 0.14 x 6 x 1 = 0.84
2 2
0 0

18. 5.2.3. Sub base
➢ Calculo D3:
D3 =
�㕆�㕁 �㕆�㕁 �㕆�㕁
32( 2+ 1)
�㕎3�㕥�㕚3
=
3. 2(0. +2.
745 84 064)
0.12 �㕥 1
= 7 �㕝�㕢�㕙�㕔 (Tomar 7 pulgadas)
5.2.4. Gráfica
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19. 6. COMPARACIÓN DE DATOS
6.1. Índice de serviciabilidad inicial (Pi)
6.1.1. Tramo 1
➢ ESAL: 1.41 �㕥 106
➢ Pi: 4
Tabla N°9. Índice de serviciabilidad inicial según rango de tráfico (Tramo 1)
Se verifica que el Pi adoptado por el expediente, cumple con el MTC.
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20. 6.1.2. Tramos 2; 3; 4 y 5
➢ ESAL: 9.83 �㕥 105
➢ Pi: 4
Tabla N°10. Índice de serviciabilidad inicial según rango de tráfico (Tramo 2 5)
–
Se verifica que el Pi adoptado por el expediente, no cumple con el MTC, el valor
debe ser 3.80.
0 0

21. 6.2. Índice de serviciabilidad final (Pt)
6.2.1. Tramo 1
➢ ESAL: 1.41 �㕥 106
➢ Pi: 2
Tabla N°11. Índice de serviciabilidad final según rango de tráfico (Tramo 1)
Se verifica que el Pi adoptado por el expediente, no cumple con el MTC, el valor
debe ser 2.50.
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22. 6.2.2. Tramos 2; 3; 4 y 5:
➢ ESAL: 9.83 �㕥 105
➢ Pi: 2
Tabla N°12. Índice de serviciabilidad final según rango de tráfico (Tramo 2 5)
–
Se verifica que el Pi adoptado por el expediente, cumple con el MTC.
0 0

23. 7. CONCLUSIONES
➢ Los espesores de diseño son directamente proporcionales al tráfico de
diseño (ESAL), es por ello que los espesores de las capas de diseño de
pavimento del tramo 1 son relativamente mayores a los del tramo 2.
➢ En el caso de los espesores de la base para todos los tramos, se presenta
el mismo valor ya que ninguno llega al mínimo requerido.
➢ Se observa que los espesores obtenidos manualmente no coinciden con
los espesores dados en el expediente.
0 0

24. 8. BIBLIOGRAFIA
Camacho J. (2015).= Diseño de pavimento asfáltico por el método aashto-93
empleando el software disaashto-93 . Recuperado de
=
https://core.ac.uk/download/pdf/143451539.pdf
Burgos I. (2017). Recuperado de
<Explicación del método AASHTO=.
https://es.scribd.com/doc/51900496/Explicacion-del-Metodo-AASHTO
Leone G. (2013). < =
Pavimentos . Recuperado de
https://www.frro.utn.edu.ar/repositorio/catedras/civil/1_anio/civil1/files/IC%20I-
Pavimentos.pdf
Gobierno regional de Puno (2016). <Estudio definitivo para el mejoramiento
de la carretera PU 135 Checca Mazocruz, provincia Collao, Puno
– =.
Recuperado de
http://gis.proviasnac.gob.pe/expedientes/2017/LP0006/Componente%20Ingenie
ria/16%20Anexo%20D%20Dise%C3%B1o%20de%20Pavimentos.pdf
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