CARACTERÍSTICAS

TRÁNSITO LIVIANO TRÁNSITO MEDIANO Y

PESADO

Base Sub Base Base Sub Base

CBR Mínimo 80 20 100 20

L.L. (máx) 25 25 25 25

I.P. (máx) 6 6 3 6

Equiv. De arena 30 25 50 25

Cuadro 3.11: Calidad del material a usar en el proyecto

C) MÉTODOS PARA EL CÁLCULO DE ESPESOR

Son muchos y muy diferentes los métodos que existen para proyectar el espesor de un pavimento. Sin embargo el problema es bastante complejo, porque requiere de una experiencia suficiente y sentido común por parte de quien lo aplica.

Los métodos existentes se fundan en consideraciones puramente teóricas. Otros son en parte teóricos, en parte empíricos y los hay otra serie de métodos absolutamente empíricos.

C.1. INDICE DE TRÁFICO

Es el tránsito diario probable durante el periodo de diseño, referido a una carga por eje sencillo de 25,000 kg (55,000 lb.), que se espera para la calzada de diseño.

Se calcula según la siguiente expresión:

IT = NCEP Dónde:

63 C = Coeficiente de crecimiento medio en el periodo de análisis (proyecto

para un periodo de 20 años).

E = Coeficiente de equivalencia de carga a ejes simples de 18,000 lbs. P = 1% del porcentaje de vehículos que circulan por la vía más cargada.

C.1.1. RECOMENDACIÓN DE ESPESORES

 IT<10 : e=1” Tránsito Liviano

 10≤IT≤100 : e=1.5” Tránsito Mediano

 IT≥100 : e=2” Tránsito Pesado

C.2. INSTITUTO NORTEAMERICANO DEL ASFALTO.

Este método es el más usado en nuestro país por las entidades e ingenieros en obras viales. Es un método técnico-empírico basado en las investigaciones realizadas en la carretera del experimento vial AASHTO y desarrollo por el instituto de asfalto de los Estados Unidos de Norteamérica.

El sistema se fundamenta en un tránsito probable durante un periodo de 20 años referido a una carga por “eje sencillo” de 80KN (18,000 lb), que es la “carga por eje” legal en la mayoría de los estados de USA, considera además el módulo de Resilencia (Mr = 10.3 CBR) en Mpa, la calidad de los materiales de base, Sub- base y carpeta asfáltica que se empleen y los procedimientos de construcción a seguirse.

Este método proporciona el espesor de la estructura del pavimento en función del tránsito que se prevé circular por la vía y de un parámetro que representa la resistencia y deformabilidad de la capa superior del terraplén.

C.3. MÉTODO AASHTO (VERSIÓN 1993)

La versión de la AASHTO 86 y 93 hacen modificaciones en su metodología aceptando los valores que aporte estructural por coeficiente de drenaje de las capas granulares los que reemplaza el factor regional utilizado en versiones anteriores, por otro lado se sigue utilizando en su mismo concepto el tráfico, índice de serviciabilidad y tipo de suelo de fundación ( Módulo Resilente).

La metodología AASHTO es bien aceptada a nivel mundial (ya que se basa en valiosa información experimental), el que determina un número estructural (NE), requerido por

64 el pavimento a fin de soportar el volumen de tránsito satisfactoriamente durante el periodo de vida del proyecto.

El diseño estructural considera los siguientes factores:

 W18 = Al número de aplicaciones de carga por eje simple equivalente a 1800 lb.  Mr = Módulo Resilente

 R = Confiabilidad

 So = Desviación estándar total  Pi = Serviciabilidad Inicial  Pt = Serviciabilidad final

 a1 = Coeficiente estructural de Concreto Asfáltico

 a2 = Coeficiente estructural de Base Granular

 a3 = Coeficiente estructural de Sub Base Granular

 m2 = Coeficiente de drenaje de la base Granular

 m3 = Coeficiente de drenaje de la Sub base Granular C.3.1. CARGA POR EJE SIMPLE EQUIVALENTE (W18)

El llamado ESAL (Equivalent Single Axie Load), es el número de aplicaciones de un eje simple de 18000 lb (80 KN).

El procedimiento para convertir un flujo de tráfico mixto de diferentes cargas y configuraciones por eje a un número de tráfico para el diseño, consiste en convertir cada carga por eje, en un número equivalente de cargas por eje simple de 18000 lb, multiplicando cada carga por eje por el factor de equivalencia de carga

C.3.2. MÓDULO RESILENTE (Mr)

Es una medida de las propiedades elásticas de los suelos (tanto del suelo de la subrasante como de los materiales de base y sub base), tomando en cuenta ciertas características no lineales se refiere al comportamiento Esfuerzo- deformación del material bajo condiciones normales de carga de pavimento.

El Módulo Resilente puede ser utilizado directamente para el diseño de pavimentos flexibles, pero debe ser convertido a un módulo de reacción de la subrasante (valor k), para el diseño de pavimento rígidos o compuestos el módulo Resilente fue seleccionado para reemplazar el valor soporte del suelo utilizado anteriormente.

65 En vista de que muchos países, como en el caso de Perú no cuenta con el equipamiento para llevar a cabo ensayos para determinar el módulo Resilente, se han reportado factores apropiados que pueden ser usados en la estimación de Mr. a partir de los ensayos del CBR (California Bearning Ratio). La expresión utilizada para convertir CBR a Mr., para el suelo de fundación es:

Mr (psi) = 1500 CBR

Según la guía AASHTO (American Association of StateHighway and Transportationofficials) para el diseño de estructuras de pavimentos, 1993 la expresión anteriormente solamente es aplicada en el caso de sub rasantes.

Para el caso de los materiales granulares no ligados, utilizados en base y sub base se usa otras correlaciones e incluso otras notaciones:

 ESB = Módulo de sub base

 EBS = Módulo de base ѳ (psi) Mr (psi) 100 740 x CBR 30 440 x CBR 20 340 x CBR 10 250 x CBR

Cuadro 3.12: Módulo Resilente para diferentes ѳ. Donde ѳ es la suma de los esfuerzos principales.

La resistencia de la base o sub base granulares, están correlacionadas al estado de los esfuerzos principales que ocurrirán bajo condiciones de operación. La suma de los esfuerzos principales es una medida del estado de los esfuerzos, el cual es una función del espesor del pavimento, la carga y el módulo Resilente de cada capa, dado que la información de los esfuerzos no está disponibles se puede utilizar los estimados valores de Ɵ a partir de la siguiente tabla . Que está en función del espesor del concreto asfáltico y del Módulo Resilente de la su rasante.

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ESPESOR DE CONCRETO