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DISEÑO DE PAVIMENTOS DE LA CARRERA 46, ENTRE CALLES 75 Y 77 SUR,SABANETA

YULANIS MARIET SIERRA BOLAÑO

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIASEDE MEDELLÍN

FACULTAD DE MINASMEDELLÍN

2009



2

DISEÑO DE PAVIMENTOS DE LA CARRERA 46, ENTRE CALLES 75 Y 77 SUR,SABANETA

YULANIS MARIET SIERRA BOLAÑO

Trabajo de grado para optar el título de Especialista en Vías y Transporte

DIRECTORHernando Eudoro Muñoz Lara

Ingeniero Civil

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIASEDE MEDELLÍN

FACULTAD DE MINASMEDELLÍN

2009



3

AGRADECIMIENTOS

A Dios por ser el guía de mis pasos durante este camino de perseverancia por conseguir mis logros.

A mis padres y hermanos por su apoyo incondicional en mi lucha por lograr mispropósitos profesionales.

Al ingeniero Hernando Eudoro Muñoz Lara por aportar con su experiencia a miformación profesional.

A Ferney López Zapata porque su compañía y apoyo influyeron sustancialmente

en la culminación de este proyecto.



4

Contenido

1. INTRODUCCIÓN 10

2. ANTECEDENTES 11

2.1 Recopilación de Información 11

3. OBJETIVOS 12

3.1 Objetivo general 12

3.2 Objetivos específicos 12

4. ALCANCE DEL TRABAJO 13

5. METODOLOGÍA A UTILIZAR 14

6. ASPECTOS GENERALES 15

6.1 Industria 16

6.2 Comercio 16

6.3 Finanzas 17

6.4

Servicios

17

7. ESTUDIOS DE TRÁNSITO Y PROYECCIONES 19

7.1 CARGA EQUIVALENTE DE DISEÑO 20

7.2 FACTORES DE EQUIVALENCIA 21

7.3 RATA DE CRECIMIENTO 22

7.4 DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE EJES EQUIVALENTES DE DISEÑO 23

7.5 CÁLCULO DE LOS EJES EQUIVALENTES: 28



5

8. ESTUDIO DE SUELOS REALIZADO Y PRESENTACIÓN DEL DISEÑO DE PAVIMENTOS POR EL

CONSULTOR DEL PROYECTO 29

8.1

EVALUACIÓN DE

SUELOS

29

Suelos de la subrasante 31

8.2 DISEÑO DE PAVIMENTO PRESENTADO POR EL CONSULTOR 32

Variables consideradas por el consultor en el diseño del pavimento 35

9. DISEÑO DEL PAVIMENTO ‐ MÉTODO ASSHTO 93 36

9.1 Número estructural (Sn) 36

9.2 Tránsito 36

9.3 Módulo de la subrasante 36

9.4 Confiabilidad 37

9.5 Criterio de desempeño 37

9.6 Coeficiente de drenaje 38

9.7 Caracterización de los Materiales de las Capas de Pavimento 39

Cálculo de coeficientes de capa 39

9.8 DIMENSIONAMIENTO DE LA ESTRUCTURA 41

10. DISEÑO DEL PAVIMENTO ‐ MÉTODO SHELL 48

10.1

PARÁMETROS DE

DISEÑO

51

Período de Diseño: 51

Tránsito: 52

Temperatura: 52

Resistencia de la subrasante: 54

Resistencia de las capas granulares: 55

Características de la mezcla asfáltica: 55

10.2 DISEÑO ESTRUCTURAL 65

Alternativa 1: 66

Alternativa 2 (Con sub‐base granular de CBR igual o mayor de 40%): 70

Alternativa 3 (Con Base granular de CBR igual o mayor de 80%): 75

Alternativa 4: 80

11. SELECCIÓN DE ALTERNATIVA DE DISEÑO 86

12. CONFRONTACIÓN DE ALTERNATIVA ESCOGIDA CON DISEÑOS APROBADOS POR EL

MUNICIPIO DE SABANETA 91



6

12.1 Evaluación del tránsito a partir de los datos considerados por el consultor del proyecto91

12.2 Diseño de pavimento por medio del método ASSHTO 92

13.

SUGERENCIAS Y RECOMENDACIONES

99

13.1 REFUERZO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO CON GEOTEXTIL 99

13.2 ESTABILIZACIÓN DE SUELOS 100

13.3 DRENAJES 100

14. CONCLUSIONES 101

15. BIBLIOGRAFÍA 104

ANEXO Nº1 106

Resumen de aforos 106

ANEXO Nº2 112

Registros de cono dinámico 112

ANEXO Nº3 134

Diseño de mezcla asfáltica norma INVÍAS MCD‐2 con asfalto 60‐70 normalizado 134

Método Marshall 134



7

LISTA DE TABLAS

TABLA 1 FACTORES DE EQUIVALENCIA UNICAUCA. 22

TABLA 2. TENDENCIA DE LA RATA DE CRECIMIENTO DE LA RED DE CARRETERAS DE COLOMBIA 22

TABLA 3. FACTOR DE DISTRIBUCIÓN PARA EL CARRIL DE DISEÑO. 24

TABLA 4. VOLUMEN SEMANAL DE TRÁNSITO AFOROS VEHICULARES CALLE 68 SUR BOMBAY NORTE – SUR 25

TABLA 5. DISTRIBUCIÓN PORCENTUAL TOTAL SEMANAL BUSES Y CAMIONES FACTOR CAMIÓN CALLE 68 SUR BOMBAY NORTE - SUR. 25

TABLA 6. DISTRIBUCIÓN HORARIA PORCENTUAL SEMANAL CALLE 68 SUR SENTIDO NORTE - SUR 26

TABLA 7. DATOS DE ENTRADA PARA CÁLCULO DE EJES EQUIVALENTES 28

TABLA 8. CONFIABILIDAD SUGERIDA PARA VARIAS CLASIFICACIONES VIALES. 37

TABLA 9. VALORES DE DESVIACIÓN NORMAL PARA NIVELES SELECCIONADOS DE CONFIABILIDAD. 37

TABLA 10. COEFICIENTES DE DRENAJE 38

TABLA 11. COEFICIENTES DE CAPA

40

TABLA 12. ESPESORES MÍNIMOS EXIGIDOS EN LAS CAPAS DE PAVIMENTO 45

TABLA 13. REGISTRO DE TEMPERATURAS CORRESPONDIENTES A CADA MES DEL AÑO. 54 TABLA 14. CUADRO DE EVALUACIÓN ECONÓMICA DE AMBAS ALTERNATIVAS

PLANTEADAS 88

TABLA 15. EVALUACIÓN DE COSTOS PARA LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO DEFINITIVA 90

TABLA 16. ESPESORES MÍNIMOS PARA LAS CAPAS DE PAVIMENTO 95

TABLA 17. DIMENSIONES DE LAS ESTRUCTURAS DE PAVIMENTO. LA DISEÑADA Y LAPROPUESTA POR EL CONSULTOR DEL PROYECTO. 98



8

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1. CARACTERIZACIÓN DE LA CARGA DE REFERENCIA 21

FIGURA 2. VOLUMEN VS TIEMPO (NORTE – SUR) TOTAL SEMANAL. SECTOR 3. CALLE 68 SUR BOMBAY 26

FIGURA 3. VOLUMEN VS TIEMPO (NORTE – SUR) TOTAL SEMANAL. SECTOR 3. CALLE 68 SUR BOMBAY 26

FIGURA 4. VOLUMEN HORARIO SEMANAL. NORTE – SUR. SECTOR 3. CALLE 68 SUR BOMBAY 27

FIGURA 5. DISTRIBUCIÓN PORCENTUAL TOTAL SEMANAL NORTE - SUR SECTOR 3. CALLE 68 SUR 27

FIGURA 6. LOCALIZACIÓN DE REGISTROS DE CONO DINÁMICO. 30

FIGURA 7. DISTRIBUCIÓN DEL CBR% CON LA PROFUNDIDAD 31

FIGURA 8. DISTRIBUCIÓN ESTADÍSTICA DE LOS CBR%, INDICANDO EL VALOR CARACTERÍSTICO CON UNA PROBABILIDAD DE EXCEDENCIA DEL 90% 32

FIGURA 9. ALTERNATIVAS DE PAVIMENTO 33

FIGURA 10. DISEÑO BÁSICO DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO 33

FIGURA 11. DISEÑO ALTERNO PARA ZONAS BLANDAS 34

FIGURA 12. NOMOGRAMA DE DISEÑO PARA PAVIMENTOS FLEXIBLES. MÉTODO AASHTO 93. 42

FIGURA 13. CÁLCULO DEL NÚMERO ESTRUCTURAL TOTAL 42

FIGURA 14. CÁLCULO DEL NÚMERO ESTRUCTURAL 1 43

FIGURA 15. CÁLCULO DEL NÚMERO ESTRUCTURAL 2 44

FIGURA 16. ESTRUCTURA DE PAVIMENTO Nº1 46

FIGURA 17. ESTRUCTURA DE PAVIMENTO PROPUESTA SEGÚN MÉTODO ASSHTO 93 47

FIGURA 18. 48

FIGURA 19. 50

FIGURA 20. 50

FIGURA 21. 51

FIGURA 22. CURVA DE PONDERACIÓN DE TEMPERATURA 53

FIGURA 23. DETERMINACIÓN DE T 800 E IP 57

FIGURA 24. NOMOGRAMA DE VAN DER POEL PARA DETERMINAR EL MÓDULO DINÁMICO DEL ASFALTO. 58

FIGURA 25. RELACIÓN ENTRE TEMPERATURA EFECTIVA DE LAS CAPAS ASFÁLTICAS Y DE LA MEZCLA. 59

FIGURA 26. NOMOGRAMA PARA EL CÁLCULO DEL MÓDULO DINÁMICO DE HEUKELOM. 61

FIGURA 27. RELACIONES ENTRE LA RIGIDEZ DE LA MEZCLA Y LA RIGIDEZ DEL ASFALTO. 62



9

FIGURA 28. NOMOGRAMA DE FATIGA BASADO EN SMIX Y VB 63

FIGURA 29. CARACTERÍSTICAS DE FATIGA PARA ASFALTO TIPO F1 Y PARA ASFALTO TIPO F2 64

FIGURA 30. HN17 PARA ALTERNATIVA 1 66




FIGURA 34. NH17 PARA ALTERNATIVA 2 71












FIGURA 46. ESTRUCTURA DE PAVIMENTO DISEÑADA A PARTIR DEL MÉTODO ASSHTO 93 86

FIGURA 47. ESTRUCTURA DE PAVIMENTO DISEÑADA A PARTIR DEL MÉTODO SHELL 87

FIGURA 48. ESTRUCTURA DE PAVIMENTO DEFINITIVA 89

FIGURA 49. CÁLCULO DEL NUMERO ESTRUCTURAL TOTAL 92

FIGURA 50. CÁLCULO DEL NUMERO ESTRUCTURAL 1 93

FIGURA 51. CÁLCULO DEL NUMERO ESTRUCTURAL 2 93

FIGURA 52. ESTRUCTURA DE PAVIMENTO VERIFICADA A PARTIR DE SN 96

FIGURA 53. ESTRUCTURA DE PAVIMENTO SEGÚN LA ASSHTO PARA LOS DATOS DELCONSULTOR DEL PROYECTO 97



10

1. INTRODUCCIÓN

El crecimiento y desarrollo que ha presentado el municipio de Sabaneta en los

últimos años ha trascendido en la convergencia del flujo del tránsito hacia algunas

vías colectoras, ocasionando que éstas al aumentar de importancia creen la

necesidad de ser prolongadas. El caso de la carrera 46 es un ejemplo de estos

fenómenos generados. Es por eso que el municipio de Sabaneta por medio de laSecretaría de Obras Públicas convoca a una licitación pública la construcción de la

carrera 46 entre calles 75 y 77 sur, vías adyacentes y obras complementarias,

bajo los diseños de ejes viales, estructura de pavimento según estudios de suelos,

estructuras y obras de drenaje entre otros.

El proyecto consiste en la conexión de la carrera 46 desde la calle 75 sur hacia la

77 sur, interceptando un lote en 321 m que hace parte de un plan parcial que

contempla un uso de suelo comercial y residencial. El área intervenida incluye la

quebrada San Alejo que en décadas anteriores contaba con un caudal superior al

actual, lo que generó que las zonas aledañas estuvieran conformadas por suelos

arcillosos altamente saturados puesto que además el nivel freático es alto.

Estas razones despiertan el interés de hacer un análisis de los estudios de suelos

realizados y de realizar proyecciones del tránsito que se generará por la

construcción de la vía con base en aforos realizados en la zona o en otras zonascon características similares en el municipio. Bajo estos dos parámetros se

presenta el diseño de la estructura del pavimento según la metodología AASHTO

93 y SHELL. Se seleccionará aquella estructura que cumplirá con los parámetros

admisibles desde el punto de vista técnico y que sea la más viable

económicamente. Estos resultados serán confrontados con los diseños

presentados por el consultor del proyecto.



11

2. ANTECEDENTES

2.1 Recopilación de Información

Se recibió información por parte del Municipio de Sabaneta consignada en medio

impreso, informes de trabajos relacionados al objeto del presente proyecto. En ella

participaron firmas consultoras como Mario D’Amato Bassi ingenieros y Vieco

ingeniería de suelos en el año 2006.

La primera presentó diseños geométricos de la vía, urbanismo, redes de

acueducto, alcantarillado, eléctrica y de telecomunicaciones y de sistemas de

drenaje como filtros, canalizaciones y Box Coulvert; La segunda firma realizó un

estudio de suelos y diseño de la estructura de pavimento mediante el método delInstituto Norteamericano del Asfalto.

Por otra parte, no se precisa conteos vehiculares, lo que evidencia la presunción

de los datos que involucran el dimensionamiento de la estructura generando la

incertidumbre de la entidad contratante.



12

3. OBJETIVOS

3.1 Objetivo general

El objetivo del presente informe es la determinación de los espesores de la

estructura del pavimento para la Carrera 46 entre Calles 75 y 77 Sur y víasadyacentes en el municipio de Sabaneta, mediante los métodos de diseño

conocidos.

3.2 Objetivos específicos

Calcular y proyectar el flujo de tránsito por la futura vía.

Según un estudio previo de los suelos localizados en la zona que puedan llegar a

ser afectados por las cargas del tránsito actual generar soluciones estructurales

que permitan definir las capas del pavimento necesario para el óptimo

funcionamiento de la vía en estudio, teniendo en cuenta según una evaluación

económica la alternativa más favorable.

Hacer las recomendaciones necesarias para la colocación y conformación de la

estructura de pavimento.



13

4. ALCANCE DEL TRABAJO

Con base en los estudios de suelos y proyecciones de tránsito, actividades que se

desarrollarán durante el presente trabajo de grado, se presentará la alternativa de

diseño de pavimentos que optimice los recursos económicos presupuestados, que

satisfaga los requerimientos del tránsito.

La alternativa propuesta se confrontará con los diseños presentados por el

consultor del proyecto aprobados por el municipio para evaluar diferencias,

determinar conveniencia de ejecutar el proyecto bajo los diseños actuales y/o se

harán recomendaciones para optimizarlos.



14

5. METODOLOGÍA A UTILIZAR

Inicialmente, con base en aforos realizados en la zona se determina el crecimiento

vehicular en el municipio, la caracterización del tránsito y porcentaje de

distribución en la vía, con el fin de obtener el número de vehículos equivalentes

que se proyectarán en un periodo de diseño. En caso de no ser posible la

consecución de dichos datos, se realizará análisis de tránsito en una zona muy

similar a la de estudio y se harán correcciones en caso de ser necesario.

Por otra parte, los estudios de suelos que han sido realizados para el proyecto y

que mediante ensayos de laboratorio han determinado capacidad portante y tipo

de suelo serán analizados y evaluados.

Con base en éstas condiciones se emplearán los métodos Shell y AASHTO para

determinar los espesores de las capas de la estructura de pavimento a diseñar.

Adicionalmente, serán tenidos en cuenta elementos que mejoren las condiciones

de la subrasante y de las capas granulares como Geosintéticos y/o estabilizantes.

Luego de haberse planteado las diversas alternativas para el diseño del pavimento

según cada método empleado se hará un cuadro comparativo con los costos que

cada una genera y se escogerá la más económica.

Finalmente, mediante una confrontación entre la alternativa escogida y el diseñopresentado por el consultor se determinan las falencias o excedencias de los

aprobados por el municipio, se analizan las diferencias entre ambas y se hacen

sugerencias o recomendaciones sobre éstos para optimizar el proyecto. Estas

recomendaciones tendrán en cuenta todos los aspectos de impacto socio –

ambiental que se desea minimizar.



15

6. ASPECTOS GENERALES

Sabaneta debe su nombre a la expresión derivada de sabana, sustantivo

diminutivo que significa lugar suave y plano, sin vegetación arbórea, fértil para

pastar ganados o plantar un bello pueblo. Sabaneta estuvo habitada inicialmente

por los indios Anaconas (aborígenes provenientes del otro lado de la Aná),quienes se radicaron en la ladera oriental, partiendo del cerro de Pan de Azúcar.

En el año de 1750, familias de origen español se radicaron en este lugar. Los

Montoya, Restrepo, Vélez, Díaz, Díez, Vásquez, Guzmán, Garcés, Baena,

Salazar, Mejía, Mesas, Álvarez y Soto constituyen el segundo grupo poblador de

esta comarca. En Julio 31 de 1858 se inició la instrucción pública para varones

bajo la guía del maestro Sotero Arango, de quien se dice obraba como seccional

de la Escuela de Varones de Envigado. En 1865, la Señorita Adelaida Correa

Estrada inicia labores como maestra en la escuela que, un siglo después, lleva su

nombre.

Sabaneta se constituyó en corregimiento de Envigado por Acuerdo Nº 11 de enero

de 1899 y fue don Venancio Díaz Vásquez su primer inspector. El 20 de julio de

1911 se inauguró la estación José Félix de Restrepo, dando paso al Ferrocarril de

Antioquia y marcando el cambio de vida en muchos de los pobladores, dedicadoshasta entonces a la arriería y a la agricultura. El Municipio de Sabaneta, hacía

parte del Municipio de Envigado. Gracias a la fertilidad de sus tierras y a lo

propicio del clima, fue adquiriendo día a día mayor importancia y ya en 1964 sus

pobladores se sentían con fuerzas suficientes para emanciparse, pues tenían en

su territorio asiento importantes empresas como Curtidos Sabaneta, Gravetal,

Dyna Industrial, Cerámica Sabaneta y otras más.



16

El 25 de octubre de 1964 se promueve la creación de Sabaneta como municipio,

bajo la coordinación del Padre Arcila y de la Sociedad de Mejoras Públicas. En

esta fecha se constituye la Junta Pro Municipio con líderes cívicos de la región.

Tras cumplirse los trámites de rigor se llega al año 1967 y la Asamblea

Departamental de Antioquia dicta el 30 noviembre la Ordenanza No. 7 por la cual

se erige como municipio, la que empieza a regir el 1° de enero de 1968. Así nació

el Municipio de Sabaneta.

6.1 Industria

Este sector cuenta con aproximadamente 220 empresas manufacturerasregistradas en el sistema de Industria y Comercio, en el cual representan el 60 %

de los ingresos. El alto grado de seguridad y el buen acondicionamiento logístico

que el Municipio brinda, ha estimulado el asentamiento de nuevas empresas. Las

principales actividades realizadas son:

• Fabricación de productos alimenticios, tales como: grasas, pasabocas,

pastelería, salsas sus derivados, conservas, entre otros.

• Fabricación de prendas de vestir para exportar: blue- jeans y ropa paraniño.

• Confección de blue - jeans, ropa interior y medias.

• Industria manufacturera y metalmecánica: doblados, estructuras mecánicas,

productos eléctricos.

• Industrias dedicadas a la fabricación de caucho y plástico.

6.2 ComercioLa permanencia del sector en Sabaneta, se debe a la construcción de bodegas

que permiten realizar actividades en Comercio Mayorista de productos alimenticios

especialmente. Los principales productos son:

• Enlatados.

• Prendas de vestir.

• Aseo personal.



17

• Implementos deportivos.

El comercio minorista, ha sido uno de los grupos más numerosos en

establecimientos. Las actividades más representativas son:

• Misceláneas.

• Artículos religiosos.

• Comidas rápidas.

• Ventas estacionarias

6.3 Finanzas Actualmente el Municipio cuenta con seis entidades pertenecientes al sector

financiero, fortaleciéndose éste durante los últimos tres años con la ubicación de

nuevas sedes. En los centros comerciales de Sabaneta se encuentra gran

cantidad de sucursales de los principales bancos del país. Se ha dinamizado los

demás sectores de la economía en el municipio; entidades:

• Bancolombia.

• Banco de Bogotá• Banco BBVA.

• Davivienda.

• Cooperativa Belén.

• Cooperativa Jhon F. Kennedy

6.4 Servicios

En este gremio, se cuenta con un interesante grupo de empresas especializadas,las cuales se concentran en formar cadenas de producción con el sector Industrial

prestando servicios de maquila en empaque, tintura, tiquetes y adhesivos, entre

otros.



18

• De otro lado, hay en el municipio varias empresas constructoras que

adelantan importantes proyectos de vivienda e infraestructura en la

localidad.

• Los estaderos y restaurantes ubicados en la vereda La Doctora y otros

sectores del municipio, han hecho de Sabaneta un atractivo y concurrido

lugar para el esparcimiento y entretenimiento, contando con la seguridad y

tranquilidad que caracteriza a este municipio.

• En cuanto a la educación superior existen en la actualidad 4 instituciones de

educación superior que prestan sus servicios a personas de toda Antioquia.



19

7. ESTUDIOS DE TRÁNSITO Y PROYECCIONES

Una correcta planificación de las mejoras de un pavimento exige, además del

conocimiento de las condiciones físicas y estructurales de la carretera, una

apropiada valoración del tránsito actual y futuro de la misma. Desde el punto devista estructural, la estimación del tránsito requiere conocer el número de ejes por

carril y su distribución en diferentes grupos de carga, para la actualidad y para la

vida futura del diseño.

Las características del tránsito y su distribución son factores determinantes en el

diseño estructural del pavimento. El deterioro de los pavimentos no ocurre, sin

embargo, bajo la aplicación de una sola carga. Es la aplicación repetida de ellas la

que va acumulando efectos hasta producir la falla de la estructura. Los materiales

de comportamiento elástico, tal el caso de las mezclas asfálticas que trabajan a

baja temperatura, suelen fallar por fatiga elástica que se manifiesta

superficialmente en forma de grietas conocidas como “piel de cocodrilo ”, mientras

que los materiales granulares y la subrasante suele acumular en el tiempo

deformaciones permanentes que se traducen en ahuellamientos . En ambos casos,

el resultado práctico es el mismo: la incapacidad de la estructura para cumplir en

el futuro la misión para la cual fue construida.

El presente trabajo muestra las composiciones del tránsito en las vías de interés.

De igual manera se identifican las composiciones vehiculares más comunes de

acuerdo a los diferentes rangos de tránsito promedio diario (TPD) y discriminados

por categorías para vehículos comerciales.



20

El estudio del tránsito tiene por objeto establecer las solicitaciones a las que se

verá sometida la estructura del pavimento durante los próximos 10 años,

adoptando una proyección para el tránsito futuro en función del tránsito circulante.

Estructuralmente, la contribución de los automóviles y demás vehículos livianos

resulta despreciable frente a la circulación de aún muy pequeños porcentajes de

cargas pesadas, razón por la cual aquellos se suelen ignorar en los cálculos de

tránsito destinados a la evaluación y diseño de pavimentos.

7.1 CARGA EQUIVALENTE DE DISEÑO

Todo vehículo que hace uso de un pavimento produce en este y en la subrasante,

esfuerzos, deformaciones y deflexiones, infligiendo una cantidad infinitesimal de

daño en la estructura. A medida que las repeticiones de carga se acumulan,

también lo hacen las cantidades de daño, reduciendo así la vida del pavimento.

Diferentes tipos de vehículos y de configuraciones de ejes, producen efectos

diferentes, que se traducen en distintos niveles de deterioro en el pavimento.

El eje de referencia (Figura 1) en Colombia es un eje simple con ruedas gemelas

cuya carga es de 80 kN. El número de ejes equivalente es función de los valores

de los conteos del tránsito en el año de puesta en servicio de este, de la tasa de

crecimiento durante la duración de vida, de la composición del tránsito y de la

naturaleza de la estructura de pavimento.



21

Figura 1. Caracterización de la carga de referencia

7.2 FACTORES DE EQUIVALENCIA

Los factores de equivalencia representan la acción destructiva, comparativamente,

que ocasionan los vehículos comerciales en términos de carga de 8.2 toneladas y

son esenciales para calcular el número de ejes equivalentes. Los factores de

equivalencia que se utilizaron para las diferentes categorías de vehículos que

circulan por la vía, provienen de estudios realizados por la Universidad del Cauca

(1996) para la Investigación Nacional de Pavimentos, y adoptados por el Manual

de Diseño de Pavimentos del Instituto Nacional de Vías.



22

A partir de dichos datos se procede entonces a determinar el número de ejes

equivalentes de 8.2 toneladas haciendo cálculos individuales por vehículo,

aplicando el factor de equivalencia de cada uno:

Tipo de camión Factor de equivalencia

Bus 0.2

C2P 1.14

C2G 3.44

C3 4.4

C4 4.4C5 4.4

C6 4.72

Tabla 1 Factores de equivalencia Unicauca.

7.3 RATA DE CRECIMIENTO

El cálculo de la rata de crecimiento se obtendría a partir de las series históricas delsector. Por carecer de dicha información se adoptará de conteos históricos para

las redes viales nacionales de acuerdo al TPDS. De un valor de 3.5% (Según

Tabla 2). De este modo se utilizará el método de tránsito medio alto – nivel 1.

TPDS Tasa de crecimiento (%)

Total vehículos Vehículos comerciales

< 500 6.0 - 6.5 5.5 - 6.0

500 – 1000 5.7 - 6.3 5.5 - 6.0

1000 – 2500 4.5 - 5.5 4.0 - 5.0

2500 – 5000 4.5 - 5.5 4.0 - 5.0

5000 – 10000 4.5 - 5.5 4.0 - 5.0

> 10000 4.0 - 6.0 3.0 - 5.0

Tabla 2. Tendencia de la rata de crecimiento de la red de carreteras de Colombia



23

7.4 DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE EJES EQUIVALENTES DE DISEÑO

La conversión del tránsito mixto en aplicaciones de carga del eje de referenciapermite hacer estimaciones tanto del tránsito que ya ha circulado sobre el

pavimento, como del previsible hacia el futuro. El cálculo se puede realizar de dos

maneras: aplicando un factor camión promedio para todos los vehículos

comerciales, o haciendo cálculos individuales por vehículo, aplicando el factor de

equivalencia de cada uno.

El número de ejes simples equivalentes de 80 kN (8.2 ton) en el carril de diseño

durante un año “i”, se determina mediante la siguiente expresión:

Donde:

N: Número de aplicaciones de carga del eje de referencia en el carril de

diseño durante el año “i”

TPDi: Tránsito promedio diario durante el conteo “i”

A: Porcentaje estimado de vehículos pesados (buses y camiones)B: Porcentaje de vehículos pesados que emplean el carril de diseño

R: Rata de crecimiento

FC: Factor camión

La distribución del tránsito de vehículos comerciales por carril depende del número

de carriles que tenga la carretera en cada dirección. Si bien es evidente que

cuando la vía tiene un carril por dirección, este acoge el 100% del tránsitocirculante en dicha dirección, en el caso de vías con más de un carril por dirección,

se encuentra que el carril exterior conduce un mayor número de vehículos

pesados – y consecuentemente un mayor número de ejes simples equivalentes

que el interior, razón por la cual se le denomina carril de diseño. Con base en lo

anterior, considerando que la mayor parte del proyecto se encuentra en dos

carriles (uno en cada dirección), y teniendo en cuenta los factores de distribución



24

que se consignan en la Tabla 3, se adoptará el factor de distribución

correspondiente para cada caso.

Numero total de

carriles en cada

dirección

Factor de distribución para el carril de

diseño

INVIAS AASHTO

1 1.0 1.0

2 0.9 0.9

3 0.75 0.6

4 Sin información 0.4Tabla 3. Factor de distribución para el carril de diseño.

Se planea que la vía en proyecto sea principal, sin embargo el municipio de

Sabaneta solicita que se considere un periodo de diseño de 10 años, el cual se

realizó con base en el conteo vehicular mediante aforos en estaciones

estratégicas en la Calle 68 Sur entre Carreras 43C y 46 y en la Carrera 46 entre

Calles 68 Sur y 75Sur, cuyo tráfico se estima aproximado al generado en la vía a

construir, proyectando dicho tránsito a un período de recuperación de

serviciabilidad funcional y estructural.

VOLUMEN SEMANAL DE TRÁNSITO - AFOROS VEHICULARES

CALLE 68 SUR ENTRE CARRERAS 43C Y 46 - CARRERA 46 ENTRE CALLES 68 SUR Y 75 SUR

SENTIDO: NORTE - SUR ESTACIÓN:1 22-Nov-08

HORA LIVIANOS BUSES

CAMIONES

TOTAL HORAC2 -

PEQUEÑO

C2-

GRANDE C3 Y C4 C5 C6

6:00 - 7:00 454 63 162 16 3 0 0 698

7:00 - 8:00 693 98 227 15 5 0 0 1038

8:00 - 9:00 884 86 231 17 7 0 0 1225

9:00 - 10:00 905 114 235 20 5 0 0 1279

10:00 - 11:00 883 87 233 17 9 0 0 1229

11:00 - 12:00 1013 88 277 17 6 0 0 1401

12:00 - 13:00 1119 87 280 11 10 0 0 1507

13:00 - 14:00 999 86 279 15 6 0 0 1385



25

14:00 - 15:00 849 72 253 12 8 0 0 1194

15:00 - 16:00 867 80 245 15 10 0 0 1217

16:00 - 17:00 921 80 254 11 9 0 0 1275

17:00 - 18:00 929 82 272 7 7 0 0 1297

18:00 - 19:00 1091 72 366 17 8 0 0 1554

19:00 - 20:00 843 44 276 7 6 0 0 1176

TOTAL 12450 1139 3590 197 99 0 0 17475

Tabla 4. Volumen semanal de tránsito aforos vehiculares Calle 68 sur Bombay Norte – Sur

DISTRIBUCIÓN PORCENTUAL TOTAL SEMANAL CAMIONES Y BUSES

TOTALESBUSES C2-PEQUEÑO C2-GRANDE C3 Y C4 C5 C6 CAMIONES

1139 3590 197 99 0 0 3886% 6.5179% 92.3829% 5.0695% 2.5476% 0.0000% 0.0000% 100%

FACTORES DE EQUIV. 0.20 1.14 3.44 4.40 4.40 4.72

FACTOR CAMIÓN 105 17 11 0 0 134 1.34

FACTOR BUS 1.30

FCB PONDERADO 1.33174

Tabla 5. Distribución porcentual Total semanal Buses y Camiones Factor Camión Calle 68 sur Bombay Norte - Sur.

DISTRIBUCIÓN HORARIO TOTAL PORCENTUAL SEMANAL DE VOLUMENES DE TRANSITO

CALLE 68 SUR ENTRE CARRERAS 43C Y 46 - CARRERA 46 ENTRE CALLES 68 SUR Y 75 SUR

SENTIDO: NORTE - SUR ESTACIÓN:1 22-Nov-08

HORA%

LIVIANOS

%

BUSES

% CAMIONES TOTAL

HORAC2 - PEQ C2-GRAN C3 Y C4 C5 C6

6:00 - 7:00 65.0430% 9.0258% 23.2092% 2.2923% 0.4298% 0% 0% 100%

7:00 - 8:00 66.7630% 9.4412% 21.8690% 1.4451% 0.4817% 0% 0% 100%

8:00 - 9:00 72.1633% 7.0204% 18.8571% 1.3878% 0.5714% 0% 0% 100%

9:00 - 10:00 70.7584% 8.9132% 18.3737% 1.5637% 0.3909% 0% 0% 100%

10:00 - 11:00 71.8470% 7.0789% 18.9585% 1.3832% 0.7323% 0% 0% 100%

11:00 - 12:00 72.3055% 6.2812% 19.7716% 1.2134% 0.4283% 0% 0% 100%

12:00 - 13:00 74.2535% 5.7731% 18.5800% 0.7299% 0.6636% 0% 0% 100%

13:00 - 14:00 72.1300% 6.2094% 20.1444% 1.0830% 0.4332% 0% 0% 100%

14:00 - 15:00 71.1055% 6.0302% 21.1893% 1.0050% 0.6700% 0% 0% 100%

15:00 - 16:00 71.2408% 6.5735% 20.1315% 1.2325% 0.8217% 0% 0% 100%

16:00 - 17:00 72.2353% 6.2745% 19.9216% 0.8627% 0.7059% 0% 0% 100%

17:00 - 18:00 71.6268% 6.3223% 20.9715% 0.5397% 0.5397% 0% 0% 100%

18:00 - 19:00 70.2059% 4.6332% 23.5521% 1.0940% 0.5148% 0% 0% 100%



26

19:00 - 20:00 71.6837% 3.7415% 23.4694% 0.5952% 0.5102% 0% 0% 100%

TOTAL 993.361% 93.318% 288.998% 16.427% 7.8935% 0% 0% 1400%

Tabla 6. Distribución horaria porcentual semanal Calle 68 sur Sentido Norte - Sur

Figura 2. Volumen vs Tiempo (Norte – Sur) Total semanal. Sector 3. Calle 68 sur Bombay

Figura 3. Volumen vs Tiempo (Norte – Sur) Total semanal. Sector 3. Calle 68 sur Bombay



27

Figura 4. Volumen horario semanal. Norte – Sur. Sector 3. Calle 68 sur Bombay

Figura 5. Distribución porcentual total semanal Norte - Sur Sector 3. Calle 68 sur



28

7.5 CÁLCULO DE LOS EJES EQUIVALENTES:

Las tablas presentadas anteriormente abarcan un total de vehículos aforados losdías 18, 19, 20 y 21 de noviembre de 2008, y su respectivo porcentaje de

distribución vehicular. Para hallar un promedio se divide la totalidad de vehículos

aforados entre los días de aforo, en este caso 4. Para un TPD de 4369.

Adicionalmente se tienen los siguientes parámetros:

TPD* 4369

%Buses 6.5179%

%Camiones 22.2375%

A 28.755%

B 100.00%

r 3.500%

n 10

FC 1.33174

Tabla 7. Datos de entrada para cálculo de ejes equivalentes

Que introducidos en la fórmula de cálculo de ejes equivalentes se obtiene:

N = 7’288.377,74

Para un índice de confiabilidad de 90%, teniendo en cuenta que se trata de una

vía colectora urbana, se obtiene que Zr = -1,282; de modo que:

N’ = 10 0.05* Zr x 7’288.377,74

N’ = 6’288.265,64 ≈ 6.3 E+06

Los aforos realizados en los días mencionados se presentan en el Anexo 1.



29

8. ESTUDIO DE SUELOS REALIZADO Y PRESENTACIÓN DEL DISEÑO DEPAVIMENTOS POR EL CONSULTOR DEL PROYECTO

8.1 EVALUACIÓN DE SUELOS

Para la obtención de la información geotécnica básica del suelo constituyente de

la sub – rasante, se realizaron investigaciones de campo y de laboratorio por la

firma de consultoría “Vieco ingeniería de Suelos”, quien además desarrolló los

diseños de la estructura de pavimento del proyecto.

Los estudios de suelos realizados estuvieron orientados hacia la determinación del

CBR. Este parámetro es una medida de la resistencia al esfuerzo cortante de un

suelo, bajo condiciones de densidad y humedad cuidadosamente controladas. Se

usa en el diseño de pavimentos flexibles. Su valor se expresa en porcentaje, como

la razón de la carga unitaria que se requiere para introducir un pistón a la misma

profundidad en una muestra tipo de piedra partida. Este ensayo requiere de un

molde con borde cortante para facilitar la penetración del mismo en el terreno. Se

hinca aplicándole una carga (si el suelo es lo suficientemente blando) o

golpeándolo, no sin antes ubicar un bloque de madera sobre el cilindro de CBRpara evitar dañar su borde superior. Los datos de C.B.R. fueron obtenidos por

métodos no destructivos.

Pero en este caso, la investigación de la sub – rasante de la vía fue realizada

mediante la ejecución de 21 penetraciones con cono dinámico hasta

profundidades de 1,0m de acuerdo con la localización mostrada en la figura 6.



30

Figura 6. Localización de registros de cono dinámico.

Los registros de nuestro interés corresponden a los números 5, 15, 17, 18, 20 y 21

que son los ejecutados en la Carrera 46 entre Calles 75 y 77 Sur, y los 19 y 18 en

la Calle 76 Sur entre Carreras 46 y 46B que se adjuntan en el Anexo 2. La

ejecución de los conos se realizó a partir del nivel de la sub – rasante en los sitiosdonde se realizarán cortes, y a partir del terreno actual, donde se construirán

rellenos.

La investigación con conos dinámicos permite una mejor aproximación a las

características locales de la sub – rasante, porque permite evaluar en muchos

puntos, tanto en extensión como en profundidad, las condiciones mecánicas de los

suelos de apoyo en la estructura de pavimento.



31

Para la determinación del CBR el consultor empleó la correlación publicada por la

Universidad del Cauca entre el valor de penetración con cono dinámico y el CBR

(California Bearing Ratio).

Figura 7. Distribución del CBR% con la profundidad

Suelos de la subrasante

Los suelos del sector corresponden a depósitos de inundación, limos arcillosos

con zonas arenosas, presencia de materia orgánica, en general blandos a muy

blandos, con niveles freáticos a profundidades medias entre 1 y 2m.

De la exploración se observó que los valores mínimos de CBR se encuentran

alrededor del 1.23%, sin embargo, como se trata del diseño de una vía de varios

centenares de metros, es conveniente adoptar un valor más representativo de



32

todo el universo de datos, y para ello se emplea la distribución estadística con una

probabilidad de excedencia del

90%, para el cual corresponde

a un CBR = 3.4%.

DISTRIBUCIÓN

ESTADÍSTICA DE

PARÁMETROS

Valor característico: 3,4%

Con excedencia del: 90%

Media: 7,004

Mínimo: 1,23

Máximo: 12,407

Número de datos: 371

Desviación normal: 2,823

Varianza: 7,97

Figura 8. Distribución estadística de los CBR%, indicando el valor característico con una probabilidad de excedencia del 90%

8.2 DISEÑO DE PAVIMENTO PRESENTADO POR EL CONSULTOR

En el diseño de pavimentos intervienen dos aspectos fundamentales como son las

características mecánicas de las sub – rasantes y el tráfico esperado a lo largo de

la vida útil del pavimento.

Las características de la subrasante se obtuvieron mediante los ensayos de

campo y relaciones con el CBR% estimados anteriormente.

El diseño básico de consultor del proyecto siguió las recomendaciones del Instituto

Norteamericano del Asfalto, y consideró un NDT (Núm. diseño relativo tránsito) >



33

1700 vehículos para el primer año, con un CBR = 3,0%. Con estos valores se

dedujo un espesor equivalente de asfalto de 35.9 cm. En estas condiciones

planteó las siguientes alternativas:

Figura 9. Alternativas de pavimento

Con base en éstos resultados, y teniendo en cuenta que a lo largo de las vías

existen zonas con suelos más blandos que los considerados en el diseño, el

consultor propuso el siguiente diseño básico para los suelos de mejores

condiciones:

Figura 10. Diseño básico de la estructura del pavimento



34

Y en los sitios donde la sub – rasante sea muy blanda (dificultad para movilizar los

equipos) se intercalará un geotextil tejido tipo T-2400 o similar entre la sub –

rasante y la sub – base, y a continuación colocar una capa de 15 cms de sub –

base granular, compactar y cubrir con otro geotextil tejido de especificaciones

similiares. De esta forma se refuerza la zona inferior de la estructura del

pavimento, para cumplir los requisitos estructurales. Se emplearán los materiales

especificados por el Área Metropolitana del Valle de Aburrá.

Figura 11. Diseño alterno para zonas blandas



35

Variables consideradas por el consultor en el diseño del pavimentoTránsito y Subrasante

Total de vehículos 6000 veh / Dir

Porcentaje de vehículos comerciales 6%

Número de vehículos comerciales 360 Veh / Dir

Factor camión equivalente a ejes de 8.2

tn

4,2

Tasa de aumento de tráfico 1,5 %

Periodo de diseño en años 20 Años

FPT (Factor de proyección del tráfico) 1.156

Número de ejes equivalentes 12.76 ejes x 106

NDT (Número diseño relativo tránsito) 1748 Veh / Dir

CBR 3%

Diseño básico:

Carpeta Asfáltica 7.5 cmBase Granular 25 cm

Sub – Base arenilla 45 cm



36

9. DISEÑO DEL PAVIMENTO - MÉTODO ASSHTO 93

Después de muchos años de investigación, la AASHTO, definió una metodología

de diseño, en la que ha integrado varios factores o variables entre las cuales se

encuentran:

9.1 Número estructural (Sn)El número estructural, SN , es un número abstracto que expresa la resistencia

estructural requerida del pavimento para un soporte del suelo (MR), tránsito total

expresado en ejes equivalentes de 8.2 Ton, serviciabilidad final y medio ambiente.

El SN debe convertirse en espesores de rodadura, base y subbase mediante el

uso de los coeficientes que representan la resistencia de los materiales de

construcción.

9.2 TránsitoRepresentado por el número de ejes equivalentes de 8.2 toneladas que utilizarán

la vía en el carril de diseño durante un período determinado de tiempo.

9.3 Módulo de la subrasanteDe acuerdo con lo descrito anteriormente, el CBR de diseño corresponde 3.4% El

módulo de la subrasante se obtuvo con base en la ecuación de la AASHTO:

ESBR = 1500*CBR (psi), con la cual,

ESBR = 1500*3.4 = 5100 (psi)



37

9.4 ConfiabilidadSe refiere al nivel de probabilidad que tiene una estructura de pavimento diseñada

para durar a través del período de análisis, tomando en cuenta las posiblesvariaciones del tráfico previstas así como las del modelo de comportamiento

AASHTO, proporcionando un nivel de confiabilidad R que asegure que las

secciones del pavimento duren el período para el cual fueron diseñadas. De

acuerdo con el tipo de vía (Vía colectora urbana), el valor adoptado de

confiabilidad es del 90% con el cual el valor de Desviación Normal Zr será de –

1.282, así como se ilustra en las siguientes tablas:

Tabla 8. Confiabilidad sugerida para varias clasificaciones viales.

Tabla 9. Valores de desviación normal para niveles seleccionados de confiabilidad.

9.5 Criterio de desempeñoPara el diseño de pavimento flexible se aplica el criterio de “pérdida de

serviciabilidad”. Se recuerda que los pavimentos flexibles del Ensayo Vial AASHO

tenían una serviciabilidad inicial, p0, de 4.2, mientras que la serviciabilidad



38

terminal, pt, debe establecerse en consideración al tipo de vía, por ejemplo, 3 para

grandes autopistas y menores a 2.0 para carreteras con un tránsito menos

pesado. Para efectos de diseño se aplica la ecuación:

ΔPSI = PSIo – PSIf

Siendo:

Po: Índice de Serviciabilidad inicial = 4.2

Pf: Índice de serviciabilidad final = 2.0

El desempeño funcional del pavimento trata sobre lo bien que se sirve al usuario.En este contexto la característica dominante es el confort al viajar. Para cuantificar

el confort del viaje se desarrolló el concepto de serviciabilidad – desempeño, el

cual se usa como medida de desempeño en la ecuación de diseño.

9.6 Coeficiente de drenajePor las condiciones de humedad en el terreno, se considerará la construcción de

sistemas de subdrenaje adecuados en los diseños, que mejoren la calidad deldrenaje en la estructura del pavimento. Es por ello, que se estima que la

calificación será buena para la calidad del drenaje. Por lo tanto se emplearán los

siguientes coeficientes de drenaje:

Tipo de material Coeficiente de drenaje (mi)

Base granular 1.0

Subbase granular 1.0

Tabla 10. Coeficientes de drenaje

Los coeficientes de drenaje adoptados corresponden a materiales con una

capacidad drenante media que tendrán un nivel de humedad cercana a la

saturación durante un tiempo comprendido entre el 5 y 25% de la vida útil.



39

9.7 Caracterización de los Materiales de las Capas de PavimentoLas diferentes capas que conforman la estructura del pavimento están

caracterizadas por el “Coeficiente de Capa” que corresponde a una medida de lahabilidad relativa de una unidad de espesor de un material dado para funcionar

como componente estructural del pavimento.

Cálculo de coeficientes de capaEste es método estimativo de los coeficientes estructurales de capa (valores a i ). El

coeficiente de capa de un material convierte su espesor en un número estructural;

por lo tanto, dicho coeficiente es una medida de la capacidad relativa del materialpara funcionar como un componente estructural del pavimento, además de una

relación de espesores.

SN = a 1D 1 + a 2 D 2 m 2 + a 3 D 3 m 3

Donde:

a i = Coeficiente de capa.

D i = Espesor de cada capa del pavimento.

m i = Efecto de drenaje.

El coeficiente de capa no refleja únicamente la capacidad del material de distribuir

esfuerzos sino que también se constituye, de cierta forma, en una medida de la

resistencia de dicho material.

Asimismo, la posición del material en la estructura y el modo de daño (mecanismo

de falla) pueden influir la relación entre el coeficiente de capa y el módulo elástico.

Dichos coeficientes son una relación empírica entre el número estructural yespesores y son una medida de la capacidad relativa de los materiales para

funcionar como un componente de la estructura de pavimento.

En la publicación “Pavement Analysis" (Ullidtz, 1987) se presenta la ecuación para

determinar el coeficiente de capa a 1 en función del modulo elástico. La ecuación

es semilogarítmica y se utiliza un modulo de referencia de 3,000 MPa.



40

Carpeta asfáltica:

Para 0.20 < a1 < 0.44.

Base granular:

Para 0.06 < a2 < 0.20.

Sub - Base granular:

Para 0.06 < a3 < 0.20.

Las anteriores ecuaciones emplean módulos elásticos de Carpeta Asfáltica, Base

Granular, y Subbase Granular en PSI, cuyos valores serán tomados como los

máximos de la norma ASSHTO:

Carpeta asfáltica: 435.000 psi

Base granular: 28.000 psi

Sub-base granular: 15.000 psi

A continuación se anexan los coeficientes de capa, calculados con los módulos

elásticos mencionados anteriormente.

Tipo de material Coeficiente de capa (a i )

Concreto asfáltico 0.434

Capa granular tipo base 0.130

Capa granular tipo sub - base 0.11

Tabla 11. Coeficientes de capa



41

9.8 DIMENSIONAMIENTO DE LA ESTRUCTURA

Las variables de entrada son:• Desempeño del pavimento: ΔPSI = PSIo – PSIf = 4.2 – 2.0 = 2.2

• Tránsito estimado, W18: 6.3+E06.

• Módulo resiliente de la subrasante, MR: 5100 psi

• Materiales de las capas estructurales. (Tabla)

• Factores ambientales. (Tabla)

• Confiabilidad, R: 90%

Ecuación que determina el SN:

Donde:

W18: Número predicho de repeticiones de ejes equivalentes de carga de 18

kips (80 kN).

ZR: Desviación normal estándar.

S0: Error estándar combinado de la predicción del tránsito y la predicción

del desempeño, 0,49.

PSI: Diferencia entre el índice de diseño inicial de serviciabilidad, p0, y el

índice de diseño final de serviciabilidad, pt.

MR: Módulo resiliente (psi).

SN: Es igual al número estructural indicativo del espesor total requerido depavimento.

En el gráfico siguiente se presenta el nomograma de diseño para resolver la

ecuación anterior y obtener el número estructural SN.



42

Figura 12. Nomograma de diseño para pavimentos flexibles. Método AASHTO 93.

En este caso se hará uso del software disponible para los cálculos del número

estructural, SN, con el programa Ecuación AASHTO 93 ingresando los datos de

entrada mencionados anteriormente.

Figura 13. Cálculo del Número Estructural total



43

De este modo, con el SN = 4,99 calculado se procede a hallar el SN 1 teniendo en

cuenta que en este caso la subrasante es tomada como la Base Granular, con

módulo elástico de 28000 psi:

Figura 14. Cálculo del Número Estructural 1

Ahora se halla el valor del Número Estructural SN2 con módulo elástico de la

subrasante de 15000 psi, tomada como la Subbase Granular:



44

Figura 15. Cálculo del Número Estructural 2

Con estos valores, se halla el valor de los espesores de la estructura del

pavimento:

Calculo de SN1*:

SN1 = 2.82

D1 = SN1 / a1 = 2.82 / 0.434 = 6.4977 ≈ 6.5” = D1*

SN1* = D1*.a1 = 2.821

Calculo de SN2*:

SN2 = 3.51

D2 = (SN2 - SN1*) / (a2.m2) = (3.51 - 2.821) / (0.130 x 1.0)

= 5.3 ≈ 6.0” = D2* (Se aproxima a 6.0 para cumplir con el

espesor mínimo establecido por la norma)

SN2* = D2*.a2.m2= 0.78

Calculo de SN3*:

SN3 = SN = 4.99

D3 = (SN3 - SN2* - SN1*) / (a3.m3)

= (4.99 – 0.78 – 2.821) / (0.11 x 1.0) = 1.389 / 0.11



45

= 12.63 ≈ 13.0” = D3*

SN3* = D3*.a3.m3= 1.43

Cabe resaltar que los espesores D1*, D2* y D3*, cumplen con los mínimos

establecidos por la norma:

ESPESORES MÍNIMOS (en pulgadas)

No. de ejes

equivalentes Concreto Base

(millones) asfáltico granular

1,0 o TSD 4.0

0,05 - 0,15 2.0 4.0

0,15 - 0,50 2.5 4.0

0,50 - 2,00 3.0 6.0

2,00 - 7,00 3.5 6.0

> 7,00 4.0 6.0

Tabla 12. Espesores mínimos exigidos en las capas de pavimento

Verificando el SN* total, se tiene que:

SN* = SN1*+ SN2* + SN3* = 2.821 + 0.78 + 1.43 = 5.031 > 4.99 O.K. √

Esta estructura se puede representar de la siguiente forma:



46

ESTRUCTURA DE PAVIMENTO

Carpeta Asfáltica (6.5")

Base Granular (6.0")

Sub-base Granular

(13.0")

Figura 16. Estructura de pavimento Nº1

Sin embargo, claramente se puede notar que las dimensiones de la carpeta

asfáltica son altas en comparación con la de la base granular y la de la Sub-Base

granular, lo que hace un diseño altamente costoso. Se propone reducir el espesor

de la carpeta asfáltica a su dimensión mínima de 3.5” y aumentar el espesor de la

Base Granular a 12”. El dimensionamiento sería el siguiente:

Calculo de SN1*:

SN1* = D1*.a1 = 3.5” x 0.434 = 1.519

Calculo de SN2*:

SN2* = D2*.a2.m2= 12” x 0.13 = 1.56

Calculo de SN3*:

SN3 = SN = 4.99D3 = (SN3 - SN2* - SN1*) / (a3.m3)

= (4.99 – 1.519 – 1.56) / (0.11 x 1.0) = 1.911 / 0.11

= 17.37 ≈ 17.5” = D3*

SN3* = D3*.a3.m3= 1.925



47

Así, el nuevo número estructural será:

SN* = SN1*+ SN2* + SN3* = 1.519 + 1.56 + 1.925 = 5.004 > 4.99 O.K. √

Y la estructura de pavimento propuesta:

ESTRUCTURA DE PAVIMENTO

Carpeta Asfáltica

(3.5")

Base Granular (12")

Sub-base Granular

(17.5")

Figura 17. Estructura de pavimento propuesta según método ASSHTO 93

calculo sn

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