manual de diseño simplificado de pavimentos de bajo volumen edgar camacho g

Manual de diseño simplificado de pavimentos de bajo volumen

Edgar Camacho G.

¿Por qué diseño simplificado?

• La simplificación mediante gráficos y hojas de cálculo permitirá, a ingenieros no especialistas, diseñar debidamente estructuras para rutas de bajo volumen.

• El diseño simplificado se basa en fijar algunas variables de diseño y así aprovechar las variables de mayor importancia.

• El manual es un reflejo de la información científica aplicable en la actualidad.

Objetivo general

Guiar a las municipalidades de Costa Rica en el proceso de diseño

estructural de pavimentos para rutas de bajo volumen vehicular

Motivación principal

• Las carreteras como herramienta para el desarrollo de los países, particularmente de los pueblos más pequeños.

Esquema general

1.Objetivo de la intervención

2.Evaluación de condiciones

3.Recopilación de información e insumos

4.Aplicación de la metodología simplificada

Esquema de diseño actualmente utilizado por las Administraciones en Costa Rica

AASHTO 1993

Esquema de diseño simplificado

Dos conceptos en

tres gráficos

Ejes equivalentes

Número

estructural

Capa de ruedo•Tratamiento superficial.•Mezcla asfáltica.Capas base•Granulares (base granular, subbase granular).•Capas estabilizadas.

Terreno•Capacidad de soporte del terreno.•Estabilización química.

Capa de ruedo• Tratamiento superficial.• Mezcla asfáltica.

Capas base• Granulares (base granular, subbase

granular).• Capas estabilizadas.

Terreno• Capacidad de soporte del terreno.• Estabilización química.

Ejes equivalente

s

Número estructural.

0,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

4,000

4,500

5,000

0 10 20 30 40 50 60 70

Aporte al SN

Espesor de la capa (cm)

Estimación del número estructural (SN)Mezcla Asfáltica (Nueva)

Base estabilizada con cemento 25kg/cm2

Base Granular (Buena) CBR 95-85(MR:204a199 Mpa)

Base Granular (Regular) CBR 85-75(MR:199a193 Mpa)

Base granular(Mala) CBR 75-65(MR:193a184 Mpa)

Base granular(Muy mala) CBR <65

Subbase (Buena) CBR 95-70(MR:139a128 Mpa)

Subbase (Regular) CBR 70-45(MR:128a119 Mpa)

Subbase (Mala) CBR 45-30(MR:119a102 Mpa)

Subbase (Muy Mala) CBR <30

0,000

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

7,000

10.000 100.000 1.000.000

Núm

ero estructural requerido (SN)

Ejes Equivalentes (8,2 ton)

Número estructural requerido sobre Subrasantes (Para varios niveles de confianza) CBR 1, 95%

CBR 1, 90%

CBR 1, 80%

CBR 2, 95%

CBR 2, 90%

CBR 2, 80%

CBR 3, 95%

CBR 3, 90%

CBR 3, 80%

CBR 5, 95%

CBR 5, 90%

CBR 5, 80%

CBR 7, 95%

CBR 7, 90%

CBR 7, 80%

CBR 11, 95%

CBR 11, 90%

CBR 11, 80%

CBR 15, 95%

CBR 15, 90%

CBR 15, 80%

CBR 20, 95%

CBR 20, 90%

CBR 20, 80%

Variable

6

0,000

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

7,000

10.000 100.000 1.000.000

Núm

ero estructural requerido (SN)

Ejes Equivalentes (8,2 ton)

Número estructural requerido sobre Subrasantes (Para varios niveles de confianza) CBR 1, 95%

CBR 1, 90%

CBR 1, 80%

CBR 2, 95%

CBR 2, 90%

CBR 2, 80%

CBR 3, 95%

CBR 3, 90%

CBR 3, 80%

CBR 5, 95%

CBR 5, 90%

CBR 5, 80%

CBR 7, 95%

CBR 7, 90%

CBR 7, 80%

CBR 11, 95%

CBR 11, 90%

CBR 11, 80%

CBR 15, 95%

CBR 15, 90%

CBR 15, 80%

CBR 20, 95%

CBR 20, 90%

CBR 20, 80%

0,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

4,000

4,500

5,000

0 10 20 30 40 50 60 70

Aporte al SN

Espesor de la capa (cm)

Estimación del número estructural (SN)Mezcla Asfáltica (Nueva)

Base estabilizada con cemento 25kg/cm2

Base Granular (Buena) CBR 95-85(MR:204a199 Mpa)

Base Granular (Regular) CBR 85-75(MR:199a193 Mpa)

Base granular(Mala) CBR 75-65(MR:193a184 Mpa)

Base granular(Muy mala) CBR <65

Subbase (Buena) CBR 95-70(MR:139a128 Mpa)

Subbase (Regular) CBR 70-45(MR:128a119 Mpa)

Subbase (Mala) CBR 45-30(MR:119a102 Mpa)

Subbase (Muy Mala) CBR <30

Módulos resilientes

¿Como aportar ese número estructural de

3?

¿Cuánto aportan los materiales existentes al

número estructural?

¿Cuál es el objetivo de la intervención que se

va a realizar?

¿Qué intervención vamos a diseñar?

Condición ObjetivoDeterioros

asociados

Intervención

característica

Buena Preservación Agrietamientos muy leves.

Sellos.

Sobrecapas no

estructurales.

Regular Rehabilitación Agrietamientos leves.

Irregularidades.

Sobrecapas

estructurales.

Deficiente Reconstrucción parcial Agrietamientos medios.

Baches abiertos.

Bases estabilizadas o

bases mejoradas y

sobrecapas.

Mala Reconstrucción total

Grandes deflexiones,

baches e irregularidades.

Agrietamientos intensos.

Sustitución total de las

estructuras.

SN sobre diferentes materiales

Se diseñan las capas de arriba hacia abajo

0,000

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

10.000 100.000 1.000.000

Núm

ero estructural requerido (SN)

Ejes Equivalentes (8,2 ton)

Número estructural requerido sobre una base estabilizada nueva (Para varios niveles de confianza)

BE 25kg/cm2, 95%

BE 25kg/cm2, 90%

BE 25kg/cm2, 80%

0,700

0,900

1,100

1,300

1,500

1,700

1,900

2,100

2,300

2,500

2,700

10.000 100.000 1.000.000

Núm

ero estructural requerido (SN)

Ejes Equivalentes (8,2 ton)

Número estructural requerido sobre Bases Granulares Nuevas(Para varios niveles de confianza)

MR:184 MPa, 95%

MR:184 MPa, 90%

MR:184 MPa, 80%

MR:193 MPa, 95%

MR:193 MPa, 90%

MR:193 MPa, 80%

MR:199 MPa, 95%

MR:199 MPa, 90%

MR:199 MPa, 80%

MR:204 MPa, 95%

MR:204 MPa, 90%

MR:204 MPa, 80%

0,800

1,300

1,800

2,300

2,800

3,300

10.000 100.000 1.000.000

Núm

ero estructural requerido (SN)

Ejes Equivalentes (8,2 ton)

Número estructural requerido sobre Subbases Granulares Nuevas(Para varios niveles de confianza)

MR:102 MPa, 95%

MR:102 MPa, 90%

MR:102 MPa, 80%

MR:119 MPa, 95%

MR:119 MPa, 90%

MR:119 MPa, 80%

MR:128 MPa, 95%

MR:128 MPa, 90%

MR:128 MPa, 80%

MR:139 MPa, 95%

MR:139 MPa, 90%

MR:139 MPa, 80%

0,000

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

7,000

10.000 100.000 1.000.000

Núm

ero estructural requerido (SN)

Ejes Equivalentes (8,2 ton)

Número estructural requerido sobre Subrasantes (Para varios niveles de confianza) CBR 1, 95%

CBR 1, 90%

CBR 1, 80%

CBR 2, 95%

CBR 2, 90%

CBR 2, 80%

CBR 3, 95%

CBR 3, 90%

CBR 3, 80%

CBR 5, 95%

CBR 5, 90%

CBR 5, 80%

CBR 7, 95%

CBR 7, 90%

CBR 7, 80%

CBR 11, 95%

CBR 11, 90%

CBR 11, 80%

CBR 15, 95%

CBR 15, 90%

CBR 15, 80%

CBR 20, 95%

CBR 20, 90%

CBR 20, 80%

0,700

0,900

1,100

1,300

1,500

1,700

1,900

2,100

2,300

2,500

2,700

10.000 100.000 1.000.000

Núm

ero estructural requerido (SN)

Ejes Equivalentes (8,2 ton)

Número estructural requerido sobre Bases Granulares Nuevas(Para varios niveles de confianza)

MR:184 MPa, 95%

MR:184 MPa, 90%

MR:184 MPa, 80%

MR:193 MPa, 95%

MR:193 MPa, 90%

MR:193 MPa, 80%

MR:199 MPa, 95%

MR:199 MPa, 90%

MR:199 MPa, 80%

MR:204 MPa, 95%

MR:204 MPa, 90%

MR:204 MPa, 80%

0,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

4,000

4,500

5,000

0 10 20 30 40 50 60 70

Aporte al SN

Espesor de la capa (cm)

Estimación del número estructural (SN)Mezcla Asfáltica (Nueva)

Base estabilizada con cemento 25kg/cm2

Base Granular (Buena) CBR 95-85(MR:204a199 Mpa)

Base Granular (Regular) CBR 85-75(MR:199a193 Mpa)

Base granular(Mala) CBR 75-65(MR:193a184 Mpa)

Base granular(Muy mala) CBR <65

Subbase (Buena) CBR 95-70(MR:139a128 Mpa)

Subbase (Regular) CBR 70-45(MR:128a119 Mpa)

Subbase (Mala) CBR 45-30(MR:119a102 Mpa)

Subbase (Muy Mala) CBR <30

0,700

0,900

1,100

1,300

1,500

1,700

1,900

2,100

2,300

2,500

2,700

10.000 100.000 1.000.000

Número estructural requerido (SN)

Ejes Equivalentes (8,2 ton)

Número estructural requerido sobre Bases Granulares Nuevas(Para varios niveles de confianza)

MR:184 MPa, 95%

MR:184 MPa, 90%

MR:184 MPa, 80%

MR:193 MPa, 95%

MR:193 MPa, 90%

MR:193 MPa, 80%

MR:199 MPa, 95%

MR:199 MPa, 90%

MR:199 MPa, 80%

MR:204 MPa, 95%

MR:204 MPa, 90%

MR:204 MPa, 80%

7 a 9

Algunas limitaciones de uso

• Un máximo de tres millones de ejes equivalentes (8,2 ton). Tránsito bajo a intermedio.

• El uso de sobrecapas asfálticas se limita a cuando los materiales existentes tengan capacidad estructural remanente.

• Las reconstrucciones parciales se plantean mediante el uso de bases estabilizadas con cemento.

Próximos pasos

• Capacitar a las municipalidades en el uso

del manual.

• Muestreo y ensayo de materiales

específicos disponibles.

• Ajuste del gráfico de aporte estructural

específico de los materiales.

• Ensayo de estructuras a escala natural.

¿Qué es el LanammeUCR?

LanammeUCR es un laboratorio de la Universidad de Costa Rica dedicado a:

• Investigación aplicada• Docencia• Transferencia tecnológica• Cooperación técnica

• Primer laboratorio del ramo ACREDITADO ISO 17025 – 2002 en la región latinoamericana

• 80 ensayos acreditados

Áreas de Especialidad• Ingeniería Sísmica y Gestión del

Riesgo.

• Ingeniería de Suelos y Rocas (Geotecnia).

• Ingeniería Estructural.

• Ingeniería de Materiales de Construcción.

• Ingeniería Vial (Programa PITRA –

Ley 8114 y 8603).

• LEY 7099: Laboratorio nacional de referencia

•LEY 8603: Garantizarla máxima Eficiencia de Inversión Pública en Reconstrucción y

Conservación de la Red Vial Costarricense

• LEY 8114: Fiscalización, investigación, transferencia de Tecnología, apoyo a municipios,

evaluación de redes viales y puente especificación vial

costarricense 1.0% Impuesto al combustible

¡Muchas Gracias!

http://www.lanamme.ucr.ac.cr/edgar.camachogarita@ucr.ac.cr