Variables de Entrada

2.2.4.2.1. Periodo de Diseño y Análisis

El periodo de diseño se define como el tiempo de duración antes de su deterioro de una estructura nueva de un pavimento hasta que sea necesaria una rehabilitación, o también al lapso de tiempo entre dos rehabilitaciones continuas.

El periodo de análisis se refiere al lapso de tiempo que cualquier estrategia de diseño debe cubrir, abarca el tiempo total incluyendo reconstrucciones y rehabilitaciones previstas en el diseño para lo largo de la vida útil del pavimento. En ocasiones estos valores de periodo se consideran igual, en el caso de la presente investigación se introducirá como variable del periodo de diseño tomando el periodo de análisis, según las condiciones de nuestro pavimento.

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Tabla 14.

Periodos de análisis Condiciones de la

carretera

Periodo de análisis (años)

Urbano con alto volumen de

tránsito 30-50

Rural con alto volumen de

tránsito 20-50

Pavimentada con bajo

volumen de tránsito 15-25

Afirmada con bajo volumen

de tránsito 10-20

Nota:Tomado de la Guía AASHTO para Diseño de Estructuras de Pavimento, AASHTO, 1993, p. II-7.

2.2.4.2.2. ESAL de diseño

En el método AASHTO los pavimentos se diseñan considerando que resistan las cargas de los vehículos a lo largo de su vida útil; estos vehículos tienen diferentes pesos y números de eje, calculando esto, se va transformar en un número de ejes equivalentes a 18000 lb, 80 Kn, 18 kips o 8.2 Tn en el carril de diseño (W18), el cual aplicando los factores equivalentes de carga, nos va dar el ESAL de diseño, donde sus siglas en inglés significan “Equivalent Single Axle Load” y en español “Carga de Eje Equivalente Simple”.

Las variables a considerar para el cálculo del ESAL es el IMDA, obtenido del conteo vehicular, el factor de distribución, el factor carril, el factor vehículo pesado obtenido con la ayuda de la Tabla 3 y el factor de crecimiento acumulado (Tabla 2). El procedimiento para hallar cada variable mencionada está especificado en el numeral “2.2.3.2. Estudio de Tráfico”, del presente informe de tesis.

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2.2.4.2.3. Índice de Serviciabilidad Presente (PSI)

La serviciabilidad de un pavimento se refiere a la capacidad que tiene de servir al tipo de tránsito que lo va utilizar y brindarle comodidad de circulación al usuario. Esta variable se determina con el PSI, mediante el cual el pavimento es calificado de 0 (carretera imposible) a 5 (carretera perfecta), tal como indica la Tabla 15.

Montejo (2002) menciona que la filosofía básica del diseño es el concepto del comportamiento y capacidad de servicio, el cual proporciona un medio para diseñar un pavimento con base en un volumen específico de tránsito total, y con un nivel mínimo de serviciabilidad deseado, al final del periodo de diseño.

(p.265).

Tabla 15.

Niveles de serviciabilidad Índice de Serviciabilidad

Presente (PSI)

Calificación

0-1 Muy mala

1-2 Mala

2-3 Regular

3-4 Buena

4-5 Muy buena

Nota:Recuperado de la Guía AASHTO para Diseño de Estructuras de Pavimento, AASHTO, 1993, p. II-10.

- Índice de Serviciabilidad Inicial (Po)

Es el valor que tendrá el pavimento recientemente construido, los valores establecidos por la AASHTO en base a sus experimentos viales, para los pavimentos flexibles es de 4.2 y para los pavimentos rígidos es 4.5.

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- Índice de Serviciabilidad Final (Pt)

Es el valor más bajo que puede ser tolerado por los usuarios de la vía antes de que sea necesario rehabilitar, reconstruir o repavimentarla, este valor varía según la importancia o clasificación de la vía. AASHTO sugiere un índice de 2.5 o más para el diseño de carreteras principales y 2.0 para carreteras con volúmenes menores de tránsito.

- Pérdida del índice de Serviciabilidad (∆PSI)

Es la diferencia entre la serviciabilidad inicial y final asumida para el proyecto en desarrollo. Siendo:

Ecuación 4. Pérdida de la serviciabilidad

∆PSI = Po-Pt……… (4)

2.2.4.2.4. Confiabilidad (R)

Es la probabilidad que una determinada estructura de pavimento actúe de acuerdo a lo previsto en el diseño durante su periodo de vida útil. Hace referencia al grado de certidumbre o seguridad de una alternativa de diseño, determinando así la probabilidad de que el pavimento pueda soportar el número de repeticiones de la carga que sea aplicada durante su vida útil. Al momento del diseño se debe considerar que, a mayor valor de confiabilidad, serán mayores las dimensiones de los espesores de cada capa del pavimento.

La confiabilidad no es un parámetro de ingreso directo en la Ecuación de Diseño, pero con este valor se determina la Desviación Estándar Normal (Zr) que si se utiliza en la ecuación. En la Tabla 16 se muestran los niveles de confiabilidad recomendados por la guía AASHTO 93.

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Tabla 16.

Niveles de confiabilidad por tipo de vía Clasificación

funcional de la vía

Nivel recomendado de confiabilidad (%)

Urbana Rural

Interestatales y vías rápidas

85-99.9 80-99.9

Arterias principales 80-99 75-95

Colectoras 80-95 75-95

Locales 50-80 50-80

Nota:Adaptado de la Guía AASHTO para Diseño de Estructuras de Pavimento, AASHTO, 1993, p. II-9.

2.2.4.2.5. Desviación Estándar Normal (ZR)

El valor de la desviación estándar normal está directamente relacionado al nivel de confiabilidad seleccionado, lo cual se muestra en la Tabla 17.

Tabla 17.

Valores de desviación estándar normal a partir de la confiabilidad

Confiabilidad (R%) Valor de ZR

50 -0.000

60 -0.253

70 -0.524

75 -0.674

80 -0.841

85 -1.037

90 -1.282

91 -1.340

92 -1.405

93 -1.476

94 -1.555

95 -1.645

96 -1.751

97 -1.881

98 -2.054

99 -2.327

99.9 -3.090

99.99 -3.750

Nota:Tabla 4.1 de la Guía AASHTO para Diseño de Estructuras de Pavimento, AASHTO, 1993, p. I-62.

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2.2.4.2.6. Desviación Estándar Total (So)

Es un valor que representa la variabilidad esperada de la predicción del tránsito y de otros factores que influyen en el comportamiento del pavimento. La guía AASHTO recomienda para pavimentos flexibles valores comprendidos entre 0.40-0.50 y para pavimentos rígidos entre 0.30-0.40, pero estos valores pueden ser ajustados en función de la experiencia para uso local.