UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE MXICO FACULTAD DE INGENIERA DECDFI

M. en I. MIGUEL ANGEL TAPIA GARCA

NDICEOBJETIVO GENERAL INTRODUCCIN UNIDAD 1. GENERALIDADES Y ASPECTOS CONCEPTUALES Objetivo 1.1. Definicinyclasificacindelospavimentos 1.1.1. Definicindepavimentos 1.1.2. Tiposdepavimentos 1.1.3. Funcionesdelascapasymaterialesquecomponenlospavimentos 1.2. Factoresqueafectanelcomportamientodelospavimentos 1.2.1. Caractersticasypropiedadesdelosmaterialesdecimentacin 1.2.2. Efectosdeltrnsito. 1.2.3. Efectosdelmedioambiente 1.2.4. Factoreseconmicos Pg. 6 7 8 8 8 8 9 10 14 16 17 21 23

UNIDAD 2: DISEO Y PROYECTO DE PAVIMENTOS 25 Objetivo 25 2.1. Consideracionestericasrelativasaladistribucindeesfuerzosydeformaciones enpavimentosflexiblesyrgidos. 25 2.2. Mtodosdediseo 31 2.3. PavimentosFlexibles 32 2.3.1. MtodoAASHTO 32 2.3.1.1. ndicedeservicio 34 2.3.1.2. Trnsito 35 2.3.1.3. MdulodeResilienciaefectivo 37 2.3.1.4. Medioambiente 39 2.3.1.5. ConfiabilidadR 40 2.3.1.6. DesviacinEstndarGlobalSO 41 2.3.1.7. Coeficientesdecapa 41 2.3.1.8. Diseodeespesoresdelpavimento 46 2.3.2. MtododelInstitutodelAsfalto 48 2.3.2.1. Trnsito 49 2.3.2.2. Caracterizacindemateriales 51 2.3.2.3. Procedimientodediseo 56 2.3.3. MtododelInstitutodeIngenieradelaUNAM 61 2.3.3.1. Capasconsideradas 69 2.3.3.2. Valoresrelativosdesoportecrticos,VRSZ 70 2.3.3.3. Mduloselsticosdelascapasnoestabilizadas 71

2.3.3.4. Mduloderigidezdelacarpeta 2.3.3.5. RelacionesdePoisson 2.3.3.6. Niveldeconfianzadelproyecto 2.3.3.7. Diseopordeformacinpermanenteenlarodada 2.3.3.8. Revisindeldiseoporefectosdefatiga 2.4. PavimentosRgidos 2.4.1. MtodoAASHTO 2.4.1.1. DesviacinnormalestndarZr 2.4.1.2. ErrorestndarcombinadoSO 2.4.1.3. VariacindelndicedeserviciabilidadPSI. 2.4.1.4. CoeficientededrenajeCd 2.4.1.5. CoeficientedetransmisindecargaJ 2.4.1.6. MdulodeelasticidaddelconcretoEC 2.4.1.7. FactordeprdidadesoporteLS 2.4.1.8. MdulodereaccinK 2.4.2. MtodoPCA 2.4.2.1. Factoresdediseo 2.4.2.2. Procedimientodediseodeespesores 2.4.2.3. Juntasenlospavimentosdeconcreto 2.5. Tendenciasdeldiseodepavimentosanivelinternacional 2.5.1. Modelosdeelementosfinitos 2.5.2. Modelosdeelementosdiscretos 2.5.3. Modelosdesistemasmulticapas UNIDAD 3: ESPECIFICACIONES TCNICAS Y DISEO DE MEZCLAS Objetivo 3.1. Laconstructibilidadenlospavimentos 3.2. Especificacionesdediseo,construccinycontrol 3.2.1. LaLeyFederalsobreMetrologayNormalizacin 3.3. Diseodemezclasasflticas 3.3.1. MtodoMarshallparamezclasdegranulometradensa 3.3.2. MtodoHveemparamezclasdegranulometradensa. 3.3.3. MtodoCntabroparamezclasdegranulometraabierta 3.3.4. Tendenciasdeldiseodemezclasanivelinternacional. 3.4. Diseodemezclasdeconcretohidrulico

71 71 71 71 72 74 74 75 77 77 77 77 79 79 81 83 84 87 92 100 101 102 103 104 104 104 111 112 117 117 123 125 129 135

4.4.Carpetasasflticas 4.4.1.Carpetasasflticasconmezclasencaliente 4.4.2.Carpetasasflticasconmezclasenfrio 4.5.Carpetasdeconcretohidrulico ANEXOTABLAS BIBLIOGRAFA REFERENCIASELECTRNICAS

150 150 152 153 160 204 207

UNIDAD 4. LOS PROCESOS CONSTRUCTIVOS Y SU CONTROL DE CALIDAD BAJO LA NORMATIVIDAD SCT 139 Objetivo 139 4.1.Tratamientosdelosmateriales. 139 4.2.Terraceras 141 4.3.Basesysub-bases 145

OBJETIVO GENERALAlfinalizarelcurso,elparticipantesercapazde: Identificarlosdiferentestiposydiseos de pavimentos, la estructuracin, propiedades y caractersticas de cada uno de losmaterialesquecomponensuscapas.As mismo,identificarasusprocesosconstructivosysurespectivocontroldecalidad,con afinidadalanormatividadvigentedeMxico,parapoderutilizardeformaracionallos mtodosdediseoempleadosenMxico. Aplicarlosprocedimientosadecuados para los diseos de los distintos tipos de mezclas,tantoasflticascomodeconcreto hidrulico, estableciendo las especificaciones tcnicas y manejando los parmetros decomportamiento.

INTRODUCCINHoyenda,elcomportamientoylaoperacin delossistemasdetransportedecadapas, sonunapreocupacindecarctermundial, debido a la trascendencia que tales conceptoshanadquiridoenlosdiferentesrenglones de la economa. Dicha situacin ha llegado a plantear importantes cuestionamientosacercadelosaspectosdeldiseo, proyectoyconstruccindelossistemasde transporteyenespecialdelainfraestructura carretera, debido a su gran flexibilidad, adaptacin y extensin que abarca dentro de los conceptos del desarrollo econmico ydelacomunicacinenelcontextodeuna regin. El transporte por carretera constituye un elemento bsico de calidad de vida en la mayoradelassociedades.Actualmente,no solosedemandanuevainfraestructuracarretera,sinotambinquesta,tengaundiseoqueaseguresudurabilidad,independientementedeltrficoydelascondiciones climatolgicas y adems se exige una administracindelamismadelmsaltonivel. Deahlagranimportanciaquelainversin en carreteras tiene, tanto en construccin comoenconservacin,debiendoexistirun equilibrioentreambas. Porotrolado,enlaprctica,laintegracin del diseo y construccin de los proyectos depavimentosenlainfraestructuracarretera,generalmentenosedadeformaefectiva.Segnestudiosrecientes,hastaun25% delosdesperdiciosenlaejecucinsedeben aloserrores,alamalatomadedecisiones, entre otros, del proyecto ejecutivo. Todo elloplantealanecesidaddeplanearunproyectoconcriterioconstructivo,locualexige ingenio, previsin, conocimientos y experienciaenlaconstruccinyquenosllevar a consumir ms tiempo y recursos de oficina, pero reducir los recursos, el tiempo y el costo de las indefiniciones durante la ejecucin.Porlotanto,elproyectodeconstruccin ser ms constructivo si el proyectistaestdispuestoaentenderyprever los problemas del constructor y si ste se esfuerzaporentenderloqueleproponeel proyectista. En este sentido, el propsito del curso es satisfacerunaevidentenecesidaddelasentidades, tanto pblicas como privadas, en cuantoalacapacitacinespecficaeningeniera de pavimentos, con sus caractersticasynivelesdeaplicacinparticulares,as comoproveerlosconocimientos,lasherramientasylastcnicasactualesqueseutilizanenlosprocesosdetomadedecisiones relacionadasconeldiseo,elproyectoyla construccin de pavimentos en la infraestructuracarretera.

UNIDAD 1. GENERALIDADES Y ASPECTOS CONCEPTUALESObjetivo Al finalizar la unidad el participante ser capaz de identificar los diferentes tipos de pavimentos, las funciones y materiales que los conforman, para analizar e interpretar los factores que afectan su comportamiento.

aceptables bajo las diversas condiciones ambientalesquesepresenten.Bajoestaconcepcin,nilasterraceras,nilacapasubrasante, nielterrenonaturalformanpartedelmismo.

estnasociadosdeterminadosefectos,conocidoscomodeterioros,queestnenfuncindel tiempo y que se caracterizan por ser acumulativos, permanentes e interactuante, identificados como agrietamientos deformaciones, desintegracinyreduccindelaresistenciaal derrapamiento,ademsdelfenmenodebombeoyescalonamientoentrejuntas,enelcaso delospavimentosrgidos. 1.1.2. Tipos de pavimentos Actualmentesecuentaconunagranvariedad de pavimentos que, atendiendo los criterios tradicionales, bsicamentepueden clasificarse en: rgidos y flexibles, mixtos o compuestos. A continuacin veremos en qu consiste cada unodeellos. PavimentosFlexibles Estospavimentoscuentanconunacapaderodamientoconstituidapormezclaasfltica,por loquetambinselesconocencomopavimentosasflticos.Resultanmseconmicosensu construccin inicial, pero tienen la desventaja de requerir mantenimiento constante para cumplirconsuvidatil.

1.1. Definicin y clasificacin de los pavimentos1.1.1.Definicin de pavimentos Lainfraestructuracarretera,resultademodificarelterrenonatural,construyendolasobras necesarias para procurar una superficie adecuadadondeapoyarelpavimento.Comprende, porlotanto,elmovimientodetierras,cortesy terraplenesylasobrasdedrenaje,necesarias para dar continuidad a los escurrimientos naturalesylasqueserequierenparaasegurarla estabilidadgeneraldelaobrabsica. Deacuerdoalaconcepcinactualdelospavimentos, estos pueden definirse como un sistemaquefuncionaobedeciendodeterminadas leyes fsicas reaccionando en forma de respuestas cuando es activado por funciones de excitacin. Las leyes fsicas consideradas, determinaranlaformaenqueinteractanlosesfuerzos,lasdeformacionesunitarias,eltiempo ylatemperatura.Esdecir,elpavimento,esun sistemaqueestacaracterizadoporlaspropiedades, espesores y acomodo de los distintos materialesqueconformanunconjuntodecapascolocadasyapoyadassobreotra,denominada"subrasante",conelpropsitoderecibir enformadirectalascargasdeltrnsitoytransmitirlasalosestratosinferioresenformadisipadaydistribuyndolasconuniformidadcomo semuestraenlaFigura1. Este conjunto de capas proporciona tambin la superficie de rodamiento y permite por un periodo determinado la circulacin de vehculos en condiciones de comodidad y seguridad

momento a la realizacin de pavimentos con mayorcapacidadestructural,recurriendoacapastratadasoestabilizadasconcementoocon unespesorconsiderabledemezclasasflticas, comolasdenominadasfulldepth,conespesores del orden de 30 cm. Estos pavimentos suelen incluirse tambin en el tipo de los pavimentosflexibles,debidoaquetienesuperficialmentecapasasflticas,perosucomportamientoestructuralesmuydiferente,concapas inferioresdeigualomayorrigidezquelassuperiores. PavimentosRgidos Enlospavimentosrgidos,lasuperficiederodamientoesproporcionadaporlosasdeconcreto hidrulicoqueenalgunasocasionespresentan unarmadodeacero.Porsumayorrigidezdistribuyen las cargas de los vehculos hacia las capasinferiorespormediodetodalasuperficie delalosaydelaslosasadyacentesquetrabajanenconjuntoconlaquerecibedirectamente lacarga. A excepcin de los bordes de las losas y las juntas, sin pasajuntas, las deflexiones y deformacioneselsticassoncasinulas.Estetipo depavimentosnopuedeplegarsealasdeformaciones de las capas inferiores sin que se presentelafallaestructural.Generalmente,el mantenimiento que requiere es mnimo y comnmentesoloseefectaenlasjuntasdelas losas.

La experiencia ha demostrado que se puede tener un pavimento muy bien formado desde lacapasubrasante,conlosmejoresmateriales yconunexcelentecontroldecalidadalconstruirseyporelhechodetenerterracerasinestables puede fallar. La seccin estructural del pavimento,lacualestformadaporelterreno natural,elcuerpodelterrapln,lacapasubrasanteylasdiferentescapas,constituyenloque se conoce como pavimento: subbase, base y carpeta. Alactuarsobrelospavimentoslascargasaplicadasporlosvehculos,elsistemagenerarespuestas mecnicas inmediatas, derivadas de las leyes fsicas involucradas y que se identificancomoestadosdeesfuerzos,dedeformacionesunitariasydedeflexiones,aloscuales

Elincremento,tantoenintensidadcomoennmerodelasaplicacionesdecargas,llevoensu

PavimentosMixtosoCompuestos Los pavimentos mixtos o compuestos, estn conformadosporunacapadeconcretohidrulico,cubiertaporunacarpetaasfltica,seempleanencallesysujustificacinsebasa,enla presenciaderedesyserviciosbajolavialidad, quedebenprotegersedelaaccindeltrnsito. Su posicin impide efectuar excavaciones a mayor profundidad para alojar una estructura del pavimento flexible convencional. As mismo,puedentenerunamayorcapacidadestructuralyporconsiguienteunmejordesempeo.

elqueesconstruido;enespecialfactorescomo elaguaylatemperatura,yaquesonestoslos queproducenefectosmsadversosenelcomportamientodelosmaterialesqueconstituyen elpavimento. Lospavimentostambindebencontarconuna seriedecaractersticasfuncionalesyestructurales;lasfuncionalescorrespondenalasuperficiederodamientoysonlasquemsafectan alosusuarios,ylasestructurales,quesonms biendelintersdelaspersonasencargadasde operaryconservarlospavimentos. Respecto a las caractersticas funcionales se puedemencionar:

de los efectos producidos por las cargas del trnsito,encuantoaestadosdeesfuerzoydeformaciones. Es decir, la vida til de los pavimentos, depende en gran medida, de las caractersticas estructurales. Adems de las consideraciones funcionalesyestructurales,enlospavimentos serequierenqueseanconsideradoslosaspectosconstructivos,parapoderrealizarunanlisisdecostosyesteanlisisdecostosdebeser sustentadoconlaprevisindelcomportamientodelospavimentosduranteelperiododediseo,laconservacinnecesariaylaestimacin derefuerzosestructuralesdespusdelperiodo dediseo. Los pavimentos estn constituidos por varias capasdenominadasdearribahaciaabajocarpeta,baseysubbase,respectivamente,como semuestranenlaFigura2.

Carpeta Eslapartequesoportadirectamentelassolicitacionesdeltrnsitoyaportalascaractersticasfuncionalesyestructuralmenteabsorbelos esfuerzoshorizontalesypartedelosverticales. En condiciones de alta intensidad del trnsito puede llegar a alcanzar espesores considerables. Las carpetas se construyen con concretos hidrulicosoconmezclasasflticasenfroencaliente,denominndoseenestecasoconcretos asflticos, los cuales pueden contener algn agentemodificadorparamejoraralgunadesus caractersticas.Enelcasodepavimentosrgidos,laslosaspuedenlleganatenerespesores delordende40cm.,especialmenteenlasaeropistas.

tenidaatravsdeunaadecuadatexturaenla superficie de rodamiento, esta textura debe estaradaptadaparalasvelocidadesdecirculacinprevistaseneldiseo.

Resistenciaalderrapamiento:staesob-

1.1.3. Funciones de las capas y materiales que componen los pavimentos El pavimento tiene diversas funciones como son:

Regularidad transversal y longitudinal en lasuperficiederodamiento:stacaracterstica afecta directamente la comodidad del usuario y en la medida de la severidad de las deformacionespresentesenelpavimento,sepodr o no alcanzar la velocidad considerada en el proyecto.

Proporcionar una superficie de rodamientoseguro,cmodoydecaractersticaspermanentes,bajolascargasrepetidasdeltrnsitoa lolargodelperiododediseoconsiderado.

Propiedadesdereflexinluminosa:Estas propiedades son importantes para la conduccinnocturnayparaeldiseoapropiadodelas instalacionesdeiluminacin. Drenajesuperficialrpido:stacaractersticaevitaqueelespesordelapelculadeagua queescurresobrelasuperficiederodamiento sea considerable, y con esto impide el efecto conocidocomoacuaplaneo.Por su parte, las caractersticas estructurales estn relacionadas con las caractersticas mecnicasdelosmaterialesutilizadosparala construccinde las diferentescapas que conformanelpavimento.Estascaractersticasmecnicas definen el espesor de cada capa. En estesentido,elanlisismecnicodaunaidea

de diseo y distribuir las presiones verticales producidas por las cargas del trnsito, de tal forma que solo llegue una mnima porcin de estas cargas a la capa subrasante, para que estaseacapazdesoportarlas.

Resistireltrnsitoprevistoparaelperiodo

Caractersticas del pavimento Elpavimentoesunaestructuraqueproporciona unasuperficiederodamientodecolorytextura apropiados,resistentealaaccindeltrnsito, intemperismoyotrosagenteserosivos.Transmisoralasterracerasyalterrenonatural,los esfuerzosproducidosporlascargasimpuestas poreltrnsito,detalformaquenosobrepasen losesfuerzosqueresistenlasdiferentescapas.

Constituirunaestructuraqueseacapazde resistirlosfactoresclimatolgicosdellugaren

Base La base es la capa situada bajo la carpeta, y su funcin es evidentemente resistente, pues absorbe la mayor parte de los esfuerzos verticales y su rigidez o su resistencia a la deformacinbajolassolicitacionesrepetidasdel trnsitosuelecorresponderalaintensidaddel trnsitopesado.Paratrnsitomedioyligerose emplean las tradicionales bases granulares, pero para trnsito pesado se emplean materialesgranularestratadosconuncementante, denominadasbasesasflticasobasesdegrava-cemento.

Subrasante Lacapasubrasante,deberecibirysoportarlas cargas producidas por el trnsito, que le son transmitidas por el pavimento, dentro de un periodo de tiempo determinado (que correspondealperiododelproyecto),sinsufrirdeteriorosodeformacionesqueafectenlaintegridaddelpavimento. Lasfuncionesdelacapasubrasantedebenser: Transmitirydistribuirdemodoadecuado lascargasdeltrnsitoalcuerpodelterrapln. Evitarquelosmaterialesfinosplsticos queformenelcuerpodelterraplncontaminen elpavimento.

La principales funciones, tanto de las bases como de las subbases, son: recibir y resistir lascargasdeltrnsitoatravsdelacapaque constituyelasuperficiederodamiento(carpeta asflticaolosasdeconcreto);transmitirestas cargas, adecuadamente distribuidas a las terraceras; impedir que la humedad de las terracerasasciendaporcapilaridad,yencasode introducirseaguaporlapartesuperior,permitir que el liquido descienda hasta la capa subrasante,dondesedesalojaalexteriorporelefectodebobeoolasobreelevacin. Enelcasodelospavimentosrgidos,lassubbasestienencomoprincipalesfuncionescontrolar loscambiosvolumtricosdelasubrasanteeincrementarsumodulodereaccin.Setratade unelementoimportanteparagarantizarlauniformidaddesoportedelaslosasyseconstruye con materiales granulares, los cuales, cuando el trnsito llega a ser muy pesado e intenso, se hace necesario estabilizar, por lo general, concementoportlandparaevitarquebajosu accinsufranerosionesindeseables. Otro aspecto importante que debe cumplir la subbaseesevitarlaeyeccindematerialfinoa travsdejuntasygrietas,alpasodeltrnsito pesado.Asimismo,cabemencionarqueeventualmente a esta capa se le denomina base, por su posicin inmediatamente a bajo de la losa. Sinembargo,loscorrectoesdenominarlasubbase,debidoaquelosrequerimientosdecalidaddelosmaterialesnosontanestrictoscomo losdeunabaseenunpavimentoflexible,considerando que la losa de concreto reduce los esfuerzosimpuestosaestacapaporlascargas aplicadas. La subestructura del pavimento est conformada por el terreno natural y las terraceras compuestasporcortesoterraplenesylacapa subrasante.Elterrenonaturalsedefinecomo la franja de terreno incluida en el derecho de va, cuyo estado de esfuerzo original resulta afectadoporlaconstruccindelainfraestruc-

turacarreterayquerecibelascargasdeltrnsitodistribuidasatravsdelaestructuradelos pavimentos. Las terraceras pueden definirse comolosvolmenesdematerialesqueseextraenoquesirvenderellenoenlaconstruccin de la infraestructura carretera. Es decir, es el conjuntodeobrascompuestasdecortesyterraplenes,respectivamente.Lasterracerasen terraplnsedividenenelcuerpodelterrapln, que es la parte inferior, y la capa subrasante queeslaquesecolocasobrelaanterior,como semuestraenlaFigura3. Lafinalidaddelcuerpodelterrapln,esalcanzar la altura necesaria para satisfacer principalmentelasespecificacionesgeomtricas,resistir las cargas del trnsito transmitidas por las capas superiores y distribuir los esfuerzos atravsdesuespesorparatransportarlasen formaadecuadaalterrenonatural. Lacapasubrasante,deberecibirysoportarlas cargas producidas por el trnsito, que le son transmitidas por el pavimento, dentro de un periodo de tiempo determinado (periodo de proyecto), sin sufrir deterioros o deformacionesqueafectenlaintegridaddelpavimento. Cuando se va a construir uncamino quepresenteunTPDA(TrnsitoPromedioDiarioAnual) mayora5,000vehculos,esnecesarioquese construyabajolasub-rasanteunacapaconocidacomosub-yacente;lacualdebertenerun espesormnimode50cm.Tambinesimportantemencionar,queenalgunasseccionesestructuralesdelpavimento,puedenorequerirse dealgunadelascapasantesmencionadas.

Subbase Lasubbaseeslacapaquevadebajodelabase y a su vez se construye sobre la capa subrasante.Estacapapuedenosernecesariacuando la subrasante es de elevada capacidad de soporte.Sufuncinesproporcionaralabase uncimientouniformeyconstituirunaadecuadaplataformadetrabajoparasucolocaciny compactacin.

Es deseable que cumpla tambin una funcin drenante, para lo cual es imprescindible que los materiales utilizados carezcan de finos y entodocasosueleserunacapadetransicin necesaria.Seempleannormalmentesubbases granularesconstituidaspormaterialescribados o de trituracin parcial, suelos estabilizados concemento,etc.

Evitarquelasterraceras,cuandoestn formadas principalmente por fragmentos de roca(piedraplen),absorbanelpavimento. Evitarquelasimperfeccionesdelacama deloscortessereflejenenlasuperficiederodamiento. Uniformizarlosespesoresdepavimento, sobretodocuandovaranmucholosmateriales deterracerasalolargodelcamino. Economizar espesores de pavimentos, enespecialcuandolosmaterialesdelasterracerasrequierenunespesorimportante. Esta capa es considerada como la cimentacindelpavimentoyenocasionespuedeestar constituidaporelterrenonatural,cuandoeste es de buena calidad, o bien, por un material seleccionado.

Caractersticasypropiedadesdelosmateriales Como parmetro fundamental, dentro de las caractersticasypropiedadesdelosmateriales de cimentacin de los pavimentos, se emplea lacapacidaddesoporteoresistenciaaladeformacin por esfuerzo cortante bajo las cargasdeltrnsito. Deigualmanera,debeconsiderarselasensibilidaddelsueloalahumedad,tantoenloquese refieraasuresistencia,comoalaseventuales variacionesdevolumen,esdeciralosfenmenosdeexpansinycontraccin. Porlogeneral,elparmetroderesistenciautilizadoparacaracterizarlaresistenciadelosmateriales,eselvalorrelativodesoporte,aunque actualmentealgunosmtodosempleanelModulodeResiliencia(MR),siendocomn,manejarcorrelacionesentreestosdosparmetros. Efectosdeltrnsito Elefectoqueprovocaeltrnsitosobrelospavimentos,constituyesindudaunodelosprincipalesfactoresparaeldiseo. Enestesentido,nosdebeninteresarlascargas mspesadasporeje,esperadasenelcarrilde proyectoyquegeneralmenteeselmssolicitado;dadoquestedeterminarlaestructura delpavimento,duranteelperiododelproyecto adoptado.Sinembargo,enloscasosdevialidades con carriles mltiples, podr realizarse undiseoconestructurasyespesoresdiferenciados,enfuncindeltrnsitoasignadoacada carril. Larepeticindecargasylaacumulacindesus efectossobrelospavimentos,comolafatigao ladeformacinpermanente,sonfundamentalesparaelclculodeldimensionamientodesus capas.Porotrolado,sedebentomarencuentalasmximaspresionesdecontacto,lassolicitacionestangencialesentramosespeciales, comosoncurvas,zonasdefrenadoyaceleracin,entreotros;lasvelocidadesdeaplicacio-

nes,enparticular,laslentasenrampasyzonas deestacionamientodevehculospesados,entreotros. Factoreseconmicos Es claro que ninguna entidad es partidaria de gastar su presupuesto en nmeros mayores que lo necesario en cada caso, pero el gasto necesario difcilmente coincide con la mnima inversininicialyenocasionessuelesermayor,portenerquetomarencuentaotrosfactores. Deestamanera,elcriteriodelcostoinicialmnimo ha llevado a infraestructuras deficientes enmuchoscasos;nopreparadasparaunfuturousoycrecimientoyaveces,conunfuncionamientodefectuoso. Enestesentido,elcriteriodelingenieronopuededesarrollarse,obviamente,sinunaconsideracindelosfactoreseconmicosinvolucrados, perostosresultansiempredeunaamplitudy balancequetrasciendeenormementelasconsideraciones preponderantes del costo inicial delaconstruccin.

1.2. Factores que afectan el comportamiento de los pavimentosEldiseoyproyectodelospavimentos,deben tenercomoobjetivoprincipalelconseguiruna optimizacindesdeelpuntodevistadelaresistenciayfuncionalidaddelaestructura,con uncostoglobalmnimo,quedeberincluirlos costosdeconstruccin,conservacinyoperacinenunperiodogeneralde15a40aos. Paraeldimensionamientodelasdiferentescapasqueconformanlospavimentos,existenvariosmtodosdesarrolladospordiferentesinstitucionesoentidades,cuyaaplicacinsebasa principalmente en los siguientes factores que sepresentanacontinuacin: Efectosdelmedioambiente Losefectosdelmedioambienteconstituyenun factorqueannoessuficientementeconsideradoeneldiseo.Normalmentedebentomar-

seencuentacuandoseseleccionanlosmateriales y deben considerarse en determinados elementoscolaterales,comoloeseldrenaje. Eneldiseodelapropiaestructuradelospavimentosnosdebeinteresarsucomportamientobajoefectosdetemperaturayhumedad.En estesentido,debenserobjetodeconsideracin lastemperaturasextremasdiariasyestacionales, as como el rgimen e intensidad de las precipitacionespluviales,aspectosqueadems influyenduranteelprocesoconstructivo. El agua afecta a los materiales que constituyenlospavimentosendistintasformas,modificando o alterando algunas de sus propiedades:resistenciaalesfuerzocortante,cohesin, expansin-contraccin,erosin,gradodecompactacin,corrosin,envejecimientodelosasfaltos, adherencia entre agregado y asfalto y efectodecongelamiento-deshielo.

Por otro lado, construidos los pavimentos y a medida que transcurre el tiempo, deben conservarse y operar para cumplir sus fines de

propiciarunptimotransporte,esdecir,setienenqueconsiderarloscostosprovocadospor la conservacin normal y aquellos originados porlasreconstruccionesperidicas. As,conservarse,noquieredecirtenerlossiempre flamantes como el da de su estreno. La regionescrecenyprogresanyloquesehace para cubrir un servicio que va a durar mucho msdeloquesueleconsiderarseelperiodode vida til de una obra, deber cubrir en cualquierfuturofinescadavezmsampliosenlo cualitativo y en lo cuantitativo. Por ello, conservar una carretera, quiere decir mantenerla todosesosaosenunasimilarcalidaddeservicio,haciendofrenteaunademandasinduda creciente.Estehecho,puedeydebeserprevistodesdeelproyectoinicial.

tenidodeagua,disminuansuresistenciaeincrementabansudeformabilidad. Porotrolado,sedebeconsiderar,quelatopografa de la Republica Mexicana, est conformada por zonas montaosas y planas, estas ltimas,productodeladesecacindelosantiguoslagos,endondeporlogeneral,aparecen suelosblandosoactivos(arcillasexpansivas). Aunadoaloanterior,engranpartedelpasse presentan lluvias abundantes, que incrementan los contenidos de agua de los diferentes materialesqueconformanlaseccinestructural de los pavimentos, tanto en las zonas de montaascomoenlasplanas. Yaseaquesetratedeunazonaplanaodela montaa,enlamayorpartedelasuperficiede la Republica Mexicana, no es posible garantizarquenoexistacambiosenloscontenidosde agua producidos por alguna de las siguientes causas: infiltraciones propiciadas por el agua de lluvia, ascensin capilar de nivel de aguas freticas, flujo interno en la masa de suelo o roca por un drenaje o subdrenaje inadecuado y saturacin de los materiales que formen la seccin estructural propiciada por llanuras de inundacinenzonasplanas. Como parmetro fundamental, dentro de las caractersticasypropiedadesdelosmateriales de cimentacin de los pavimentos, se emplea lacapacidaddesoporteoresistenciaaladeformacinporesfuerzocortantebajolascargas deltrnsito.Deigualmanera,debeconsiderarselasensibilidaddelsueloalahumedad,tanto enloqueserefieraasuresistencia,comoalas eventuales variaciones de volumen, es decir a los fenmenos de expansin y contraccin, comosemuestraenlaFigura4.

construyan en el futuro, en los proyectos de refuerzoquesehacenparaadaptarlascarreterasexistentesalasnuevascondicionesyen lastareasdeconservacin. Larepeticindecargasylaacumulacindesus efectossobrelospavimentos,comolafatigao ladeformacinpermanente,sonfundamentalesparaelclculodeldimensionamientodesus capas. Por otro lado, se deben tomar en cuenta las mximaspresionesdecontacto,lassolicitaciones tangenciales en tramos especiales, como son curvas, zonas de frenado y aceleracin, etc.,lasvelocidadesdeaplicaciones,enparticular,laslentasenrampasyzonasdeestacionamientodevehculospesados,etctera. 1.2.2. Efectos del trnsito. Para 1950, el vehculo ms pesado que recorra las carreteras nacionales poda llegar a 8 toneladas,yenlaactualidadesusualvercircular unidades cuyo peso bruto supera las 60 toneladas. Alavez,estamultiplicacinocurrinosloen peso,sinotambinennmero;en1950lacarreteramsimportantedeMxicopodatener entre 5,000 y 6,000 vehculos diarios, de los cuales, un 10% eran camiones de carga; hoy esposiblecontemplarenlaredbsicamexicana carreteras con 3 4 veces mayor nmero devehculos,ademsdequelaproporcinde vehculosdecargaaumentconsiderablemente,hastanivelesde3040%deltrnsitodiario,enestesentido,Mxicoesunodelospasesdemayorproporcindevehculosdecarga dentrodelflujogeneralcomosemuestraenla Figura5. Esta situaciones, nos conducen a condiciones radicalmentenuevasymuchomsonerosasen loqueserefierealcomportamientodelospavimentos;condicionesquedebenconsiderarse enlosdiseosyenlaconstruccindelassecciones estructurales de las carreteras que se

1.2.1.Caractersticas y propiedades de los materiales de cimentacinEl trnsito de los vehculos, bajo las acciones del medio ambiente como la lluvia, el cambio deniveldeaguasfreticasylaaccindelintemperismoporcambiosdelclima,propicianla variacin de las caractersticas de resistencia ydeformacinenlosmaterialesqueformanla cimentacindelospavimentos. En Mxico, hasta los aos 80s, se permita emplear, para formar el cuerpo del terrapln, desde los limos y arcillas de alta plasticidad, hastalossuelosorgnicos,conlanicalimitacindequesulmitelquidonofuerasuperior a 100 y no se limitaban otras caractersticas, comosuresistenciaosudeformacin. Altenerlibertadparaempleararcillasylimos de alta plasticidad en el cuerpo del terrapln, se podan usar las arcillas activas, las cuales sujetas a variaciones de la humedad, cambian tanto de volumen, como su resistencia. Loanteriorpropicioquesetuvieransecciones estructuralesdelospavimentos,enlasqueel cuerpo del terrapln estaba formado por materialesque,sujetosaincrementosensucon-

Parapoderhacerunaclasificacindelosvehculos, se har uso del trmino: TDPA, Transito Diario Promedio Anual, el cual se define comoelnmerodevehculosquepasanenun lugarespecifico,duranteunao,divididoentre elnmerodedasdelao(365). ParadeterminarelTDPAdeuncaminoenoperacin, se cuenta en forma directa el trnsitomedianteunaoperacinllamadaaforo,la cuallapuedenrealizaroperariosocontadores

mecnicos;elconteopuederealizarsedurantetodooelaoosoloenciertastemporadasyluego proyectarloaunao.AlcalcularelTDPAdevariosaos,mediantetcnicasestadsticas,sepuedeconocerlatendenciadelincremento.ParadeterminarelTDPAdeuncaminoquesehabrde construir,seestimaconbasealtrnsitoinducidoyaltrnsitogenerado. Elprimero,esaquelqueenlaactualidadutilizaotroscaminos,peroqueusaraelnuevoparallegar almismodestino,esdecir,eseltrnsitoqueahorahaceunrodeo,peroquealconstruirseelnuevo camino,loutilizarporsermsdirectoparallegarallugardeseado. Paraconocerestetipodetrnsitoserealizanestudiosdeorigen-destinoenloscaminosqueoperan enlaactualidad,endondesehacenentrevistas,tantoalosconductorescomoalospasajeros. Eltrnsitogeneradoseconocecomounacuantificacindelosproductosagrcolas,ganaderose industriales,quesegeneraranyalcalcularelnmerodevehculosquesernnecesariosparasu traslado,ademsdelosqueserequerirnparaefectuaractividadescomercialestursticas,etctera. Por lo tanto, el TDPA de caminos futuros, ser la suma del trnsito inducido y el generado, as mismo es factible deducir la tendencia de incrementoal tomarencuentala que corresponde a caminosyaconstruidosenlazona.Atendiendoasuclase,lostiposdevehculosquecirculanpor lainfraestructuracarretera,seclasificandeacuerdoalaTabla1.

Enlasegundaforma,seconsideratodoeltrnsitoqueutilizalainfraestructuracarreteraysedenominatrnsitomezclado.Enestemtodo,conobjetodetrabajarconunidadeshomogneas,o seaconunmismotipodevehculo,utilizaelcriteriodeejesequivalentesyelfactordedao. Elfactordedaoeslarelacindeldeterioroqueunvehculodado,causaalaestructuradelos pavimentos,coneldaoqueprovocaunvehculoestndar.EnMxico,comoenotrospases,se utilizacomoestndarunejesencilloconruedassimples,quesoportaunacargatotalde8.2toneladas(18,000lb). Enlaactualidad,conlosmtodosqueutilizanelcriteriodetrnsitomezcladosecalculaeltotal deejesestndarqueusarnlavadurantelosnaosdevidatil.Estevolumendetrnsitose calculamediantelasiguienteecuacin:

1

Te = TDPAet x CEndonde: Te=Volumendeejesestndarenlavidatildelproyecto. TDPAet=Trnsitodiariopromedioanualequivalentetotalenelcarrildediseo. C=Factordeproyeccindetransitoafuturo. o C=((1+r)n1)365/r. r=Factordeincrementoanualdeltrnsito,queenformaaproximadapuedeser: r=12%encaminosnuevos;r=4%encaminosconmsde10aos construidos;r=8%enpromedio. n=aosdevidatildelproyecto.

Alanalizarlosdatosdevialidadanivelnacional,sepuedeobservarquemsdel50%delosvehculosquetransitanporundeterminadolugar,correspondenaltipoA,estoes,msdel50%son automvilesocamionetasconcapacidaddehasta3toneladas.Lascaractersticasdeltrnsito,se aplicandedosformasdiferentes;laprimerasedenominatrnsitoaunnivelfijo,yenellase eligeelvehculoquedaamaslaestructura,tomandoencuenta,tantoelnmerodepasadas, comoelpeso;estemtodofueelprimeroenutilizarse,peroahorasoloseaplicaenaeropuertos.

Acontinuacinseobservanlosefectosdeltrnsitodeacuerdoaltipodevehculo.

1.2.3. Efectos del medio ambiente Elaguaesunodelosfactoresquemscontribuyeeneldeteriorodelospavimentos,porlo que deber considerarse de vital importancia su rpido desalojo, para evitar su concentracin,tantoenlasuperficiecomoenalgunade lascapasqueconformanlospavimentos,incluyendolasubrasante. Paraobtenerunmejorcomportamientodelos pavimentos,elproyectistadebereconocerque el agua puede entrar en la estructura de los pavimentos, y a la capa subrasante, por medio de grietas, baches, juntas, jardineras, camellones, fugas en los sistemas de drenaje y aguapotable,ascensocapilar,posicindelnivelfretico,etctera. Por tal motivo, se debe tomar en cuenta las medidasadecuadasparaproponersistemasde drenajeysubdrenajequeactenconefectividad, captando, conduciendo y desalojando el agua,sinafectarlospavimentosolacapasubrasante. Encuantoaldrenajesuperficial,debenconsiderarselossiguientesaspectos: Lapendientetrasversaldebeserdepor lomenosdel1%. No se debe admitir depresiones en la superficiequepuedanprovocarestancamiento deagua. Latexturasuperficialdebefacilitarlaexpulsinrpidadelaguademaneratransversal. Nodebenexistirobstculosquefaciliten la acumulacin del agua en las bocas de tormentasorejillas,lavaderos,cunetasyalcantarillas. Las juntas de construccin en los pavimentos,debentratarseenformaadecuada. No debern permitirse agrietamientos enlospavimentos,yaquefacilitanlafiltracin delaguaalascapasinferiores. Un factor importante que debe considerarse, eslatexturasuperficial,yaquestadetermina

lavelocidadconqueelaguapuedeescaparde entrelallantayelpavimentoytambinlarapidezconqueescurreporlasuperficiedurante lalluvia. Elaguasobrelospavimentospuedeocasionar una prdida de contacto entre la llanta y su superficie,yprovocarlaprdidadelcontrolde ladireccindelvehculoysudeslizamiento,fenmenoquesedenominahidroplaneooacuaplaneocomosemuestraenlaFigura6.

Generalmente ocurre cuando se conduce un vehculobajolalluviaagranvelocidadyseformaunalminadeaguasobrelasuperficiede rodamientoquealcanzaunnivelcrticoenfuncindelavelocidaddelvehculo,conelfinde evitarominimizarqueocurraestafenmeno, alospavimentosselesdebeproporcionaruna texturasuperficialcompatibleconelambiente, velocidaddecirculacin,intensidaddetransito, topografa y caractersticas geomtricas de la infraestructuracarretera. Otro factor relevante que debe tomarse en cuenta para la correcta estructuracin de los pavimentoseselclima,porejemploesdevital importancia considerar las temperaturas muy altas y de congelamiento. Las temperaturas altaspuedenafectarlaestabilidaddelascarpetasasflticas,puescuandoestanoessuficiente,lasuperficiederodamientosufredeformacionesporelcorrimientodelacarpeta.

Estedefectosecorrigeutilizandoasfaltosdemayordureza,quesonmenossensiblesalasvariacionesdetemperatura,perotambinsedebecuidarquelosmdulosdeelasticidaddelacarpeta ydelabaseseanlomsaproximadosposiblescomosemuestraenlaFigura7. Lasbajastemperaturasafectanlaestructuradelospavimentos,alcongelarseelaguaqueseencuentraentrelaspartculas,locualprovocaquesepierdalacompactacindelosmateriales,pues estefenmenoaumentaelvolumendelagua.Elproblemaseagudizaenprimavera,cuandose presentaeldeshielo,yaquelossuelosmenoscompactosabsorbenconsiderablementeelaguay estohacequesucapacidaddecargadisminuya.Enlaszonasdondesepresentantemperaturas decongelamiento,comosemuestraenlaFigura8,sedebeevitarelaguacapilarenlascapas superioresdelaestructuradelospavimentos.Paraelloesnecesarioqueenlareginafectada porestefenmenosediseeunacaparompedoradecapilaridad,esdecirunacapadematerial granularsinfinos.

Cuandoenunaregin,sinproblemasdecongelamiento se requiera adoptar un mtodo para la estructuracin de los pavimentos, creado paraotrareginquesipresenteeseproblema, sedebernhacerlosestudiosnecesariospara corregir los modelos matemticos del diseo, yaquedeotramanerasecorrerelriesgode sobredisearestructurasenmsdel30%.Lo anterior no es conveniente, ya que las obras debenproyectarseconlamayoreconomaposible. 1.2.4. Factores econmicos Puedeafirmarsequeenlafilosofadelingenierodepavimentosyanenladelaingeniera nacional, ha llegado a establecerse explcitamentelaideadequeelcostomnimodeconstruccin, es decir, la inversin inicial, es una metaidealdetodoproyecto. Es claro que ninguna entidad es partidaria de gastar su presupuesto en nmeros mayores que lo necesario en cada caso, pero el gasto necesario difcilmente coincide con la mnima inversininicialyenocasionessuelesermayor,portenerquetomarencuentaotrosfactores. Deestamanera,elcriteriodelcostoinicialmnimo ha llevado a infraestructuras deficientes en muchos casos; no preparadas para un futurousoycrecimientoy,aveces,conunfuncionamiento defectuoso. En este sentido, el criterio del ingeniero no puede desarrollarse, obviamente,sinunaconsideracindelosfactoreseconmicosinvolucrados,perostosresultansiempredeunaamplitudybalanceque trasciende enormemente las consideraciones preponderantesdelcostoinicialdelaconstruccin. Enlaplaneacin,diseo,construccinyadministracin de los pavimentos,se debenconsiderarlossiguientescostos:costosdeconstruccinoinversininicial,costosdeconservacin, costosdeoperacin,costosdeaccidentes,entreotros.

Enrelacinalademandadetrnsito,lasobras de infraestructura carretera se deben clasificar conforme las especificaciones para que lascaractersticasgeomtricasydecalidadde losmaterialesqueconformanlospavimentos, seanacordealasnecesidadesyaloscostosde operacin. La divisin en capas que se hace en un pavimentoobedeceaunfactoreconmico,yaque cuandodeterminamoselespesordeunacapa, el objetivo es darle el grosor mnimo que reduzcalosesfuerzossobrelacapainmediatainferior.Laresistenciadelasdiferentescapasno solodependerdelmaterialquelaconstituye, tambin resulta de gran influencia el procedimiento constructivo; siendo dos factores importantes la compactacin y la humedad, ya que cuando un material no se acomoda adecuadamente, ste se consolida por efecto de lascargasyescuandoseproducendeformacionespermanentes. En ocasiones, y dada la escases de recursos financieros, es frecuente pensar en abatir los costosdeconstruccin,sacrificandolacalidad delosmaterialesqueconformanlaseccinestructuraldelospavimentos.Loanterioresun granerror,puesafuturo,losgastosdeconservacinyoperacinseincrementanenexceso. En consecuencia, los deterioros que presente la superficie de rodamiento, propiciara un costo mayor de los bienes y servicios que se transportan por esa infraestructura carretera. Por lo tanto, en la seccin estructural, se deben seleccionar los materiales que ofrezcan unaadecuadaresistenciaalesfuerzocortante y que sufran los menores cambios volumtricosydeformaciones,conlasvariacionesenlos contenidosnaturalesdeagua. A travs de la experiencia, se ha podido concluirqueahorrarenlosmaterialesdeconstruccin de las terraceras empleando materiales plsticos, en aras de tener una inversin inicial reducida, es una idea errnea, pues an paralainversininicial,losespesoresdepavimentosresultanmayoresyporconsiguientese

propiciaunmayorcosto,singarantizarelcomportamientoadecuadodelaestructuraatravs desuvidatil,puesunmaterialplsticoesdeformableypresentavariacionesvolumtricas. Enlasvasterrestresesfundamentalestudiar losacarreosdelosmaterialesdeconstruccin, detalmaneraqueelcostodelasterracerasea reducido, para esto se utilizar la curva masa ysedeberconsiderarelequiponecesariode acuerdoconla distanciadeacarreo,ascomo los tratamientos que se deben o se dejen de ejecutaralmoverlascompensadoras,loscostosdetratamientos,etctera. Enestesentido,yunavezquesetienenubicados los bancos de materiales que pueden utilizarseparaconstruirlacapasubrasanteylas capasdelasuperestructuradelospavimentos, esprecisoseleccionarlosmaterialescuyostratamientos necesarios y acarreos, reporte los menorescostos.Cuandoseautorizaunincrementodelascargas,lospavimentossufrenun envejecimientoprematuro,llegandoalnivelde rechazoantesdelocalculadoeneldiseooriginal,producindoseunrpidodesgasteenla superficiederodamiento,elcualsemanifiesta endeteriorosyfallas,loqueobligararealizar una fuerte inversin en el refuerzo de la estructura, que puede resolverse con una sobre carpeta,oencasoderequerirse,conlareconstruccintotaldelaseccinestructural. Sielprocedimientoderefuerzoresultacorrecto,loscostosdeconservacinsernreducidos, siempreycuandonosevuelvanaincrementar lascargas;perosielrefuerzocolocadonoesel requerido,onosehizoconmaterialesdecalidad adecuada, los costos de conservacin seguirnincrementndosemsalldelonormal. Elpavimentotienequesostenerunaoperacin y sta representa, si se toman en cuenta todos los costos involucrados, valores econmicosmuysuperioresaloquecostconstruiry conservar la infraestructura; considerando un periododeutilizacindecuarentaocincuenta aos,aunqueenocasionesesmuchomayor,la conservacindeunacarreterapuedecostarde

diezodoceveceselcostodesuconstruccin, perolaoperacin,esdecir,loscostosvehiculares directos en que incurre el transporte de cargaymercancasquecirculansobrelospavimentos,puedenrepresentarenelmismoperiodoentre200,400oanmsvecessucosto inicial,dependiendodelniveldeocupacin. Estudios realizados por el Instituto Mexicano delTransporte,handemostradoquesielestadosuperficialdeunpavimentopasadeloque se considerara un estado ptimo a otro calificado de bueno, el costo de operacin por kilmetrorecorrido,puedeaumentardeun15 a un 20% y, si el estado superficial llegara a malo,estefactordeincrementopodraserde 3540%. Actualmente,estetipodeincrementosafectan el trnsito, que en nmero de vehculos y en valoreconmicodelacargatransportada,son incomparables con los de un pasado relativamentereciente.Paradarunaideadelaactividadeconmicaquemantienehoyeltransporte nacional, puede decirse que por la Autopista Mxico - Quertaro, pasa cada ao un valor transportado del orden del 25% del Producto InternoBruto(PIB)deMxico. Esta enorme desproporcin entre los costos y los beneficios de operar la infraestructura carretera, en comparacin con los costos de construirla,aumentanlosriesgosalestablecer elcriteriodequeseaelcostodeconstruccin mnimoelparadigmadeunproyectocarretero. Dichasituacinevidencia,elpapeltanimportantedequeunpavimentoesteenbuenestado,juegaenlosahorrosposibles.

UNIDAD 2: DISEO Y PROYECTO DE PAVIMENTOSObjetivo Alterminarlaunidad,elparticipantesercapazde identificaryanalizarlasconsideracionesrelativasa los esfuerzos y deformaciones en los pavimentos, parapodermanejareinterpretarlosdiferentesmtodos que se aplican en el diseo de pavimentos, tanto flexibles como rgidos y as conocer las tendenciasdeestosanivelinternacional.

sepuedepresentarunafallaporresistenciaal cortedelasdiferentescapasdeunpavimento. Lafallaporfatigaeslaqueocurreporlaaccin reiteradadeunesfuerzoque,aplicadounasola vez,noprovocaraningnproblema.Enelcaso delospavimentos,estafallalaproduceelefectoreiterativoquetieneeltrnsitoalpasaruna yotravezsobreunacarpetaasfltica.Obviamente,esteefectoreiterativodependededos condiciones. Primero,delaintensidaddelaaccinreiterada,esdecir,delesfuerzoaplicadocadavezque esto ocurre y, segundo, de la magnitud de la deformacininducidaencadaaplicacindela carga;tambininfluyepoderosamentelaflexibilidadorigidezdelacapadelpavimentoque soportalarepeticin. La intensidad de dicho efecto es medida por lamagnituddelacargaqueseaplicaatravs delasllantasdeunvehculoylareiteracines medida por las repeticiones de esa carga sobre una misma zona de dicho pavimento. La accin de las llantas de los vehculos produce deformaciones elsticas y deformaciones permanentes o plsticas, presentando estas ltimaslacaractersticadequesevanacumulando durante la vida til de los pavimentos. El efecto de deformacin acumulativa resulta de ladeformacinqueelpavimentosufrebajola accindelallantaquepasa. Dicha deformacin se recupera parcialmente cuando la llanta deja de oprimir, pero tal recuperacin nunca es total; siempre queda un remanente, que conduce a una deformacin permanente,lacualdificultalamarchadelos vehculos, aumentando su costo operativo y, eventualmente,contribuyealarupturayagrietamientodelacarpeta. Alagrietarselacarpetaelaguapuedepenetrar enelinteriordelaseccinestructural,formada por materiales ptreos que disminuirn su resistencia, lo cual, tendra como consecuencia, una falla generalizada de dicha seccin estructural. Debe tenerse en cuenta que en

2.1. Consideraciones tericas relativas a la distribucin de esfuerzos y deformaciones en pavimentos flexibles y rgidos. Actualmente,debereconocersequelosfactores msimportantesqueinfluyenenlaIngeniera depavimentoshancambiado;sianteriormente, era el agua y sus efectos ms directos la causadelosmsevidentesdeterioros,hoyson otros los elementos ms activos. En los pavimentosactuales,laaccindelascargasrepetidaseslamsnotablecausadedeterioro;estas cargas han aumentado en demasa, tanto en magnitudcomoennmeroderepeticiones,lo queinducealaposibilidaddefallasporfatiga yporelefectodeladeformacinacumulativa. Engeneral,lasobrasdeIngenierasepueden analizardesdedosperspectivas: a) Criterioderesistencia,enelcualsebuscaquelosesfuerzosactuantesseanmenoresa losesfuerzosresistentesdelmaterial. b) Criterio de deformacin, en este caso sebuscaquelasdeformacionesquesufreuna estructura no sean excesivas, ya que si esto ocurre, la estructura se vera afectada en su funcionamiento. En un pavimento, debe revisarse que no se presentelafalladelmismobajolaaccindela mxima carga que soportara durante su vida til. La ruptura de un pavimento flexible o rgido, puedeocurrirdebidoalosesfuerzosdetensin ocasionadosporlacargadeunarueda,obien,

unpavimentolacapasuperior(carpeta)esla ms rgida del conjunto de la seccin estructural. Evidentemente, una manera de protegerlacarpetadelagrietamientoproducidopor el efecto reiterado del trnsito es hacerla con unespesortalqueelesfuerzoaplicadoresulte muyreducidoencomparacinconlaresistenciadelacapa,estoes,construirlaporarribade loquesellamaelumbraldefatiga,peroesto llevaraalaconstruccininicialdecarpetasde granespesor. Porloque,lafallaporfatigaenlacarpeta,puede combatirse de dos maneras: primero dando a la carpeta un espesor tal que el esfuerzo aplicado por el trnsito le permita aceptar todas las repeticiones con deformaciones tan reducidas que no produzcan posibilidades de agrietamiento o de deformacin acumulativa y, segundo, apoyando dicha carpeta en otras capas suficientemente resistentes y poco deformablescomoparalograrelmismoefecto. Estascapasdeapoyodelacarpetaestnformadaspormaterialesptreos,queparacumplir con su cometido, deben ser resistentes y pocodeformables,enrelacinalosnivelesde esfuerzos correspondientes a la profundidad relativadelacapa. Naturalmente,estosmaterialesptreosresultanmseconmicosquelascarpetas,demaneraquesueleresultarmsconvenientequela seccinestructuraldelospavimentostengala suficienteresistenciaydeformabilidadrelativa comoparapoderfuncionarsatisfactoriamente anconcarpetasmsdelgadas. De esta manera se lograr tambin una seccinestructuralquepuedacrecerhaciaarriba enformaeconmicayracional,sielcaminove acrecentado el trnsito circulante, logrndose seccionesestructuralesenlasquetodoloanteshechoseatodoaprovechableyelrefuerzo necesario por el crecimiento del trnsito, sea un complemento sencillo (sobrecarpeta), que noexijaaccionesenprofundidad,siempremuchomscostosas.

Porotrolado,ydebidoalcomplejocomportamiento de los suelos y a que los pavimentos estnconstituidosporunsistemadecapas,los esfuerzos reales en dichos pavimentos, solo pueden ser calculados en forma aproximada, faltandoanunateoraadecuadaparalaestimacinrealdelosesfuerzos. Sinembargo,lacomprensindelanlisisterico, facilita reconocer los factores que determinan los esfuerzos en el comportamiento de lospavimentosflexibles.Paraello,seemplean los conceptos de la distribucin de esfuerzos verticales de Boussinesq, planteada para una placaestticacircularyflexible,apoyadauniformementeenunmedioelstico,homogneo eistropo. La distribucin vertical de esfuerzos bajo una cargaconcentradaaplicadaenlasuperficiehorizontal,tomalaformadeunasuperficieacampanada, en donde los esfuerzos mximos tienenlugarenelplanoverticalquepasaatravs delpuntodeaplicacindelacarga. Paraelcasodelospavimentosflexibles,lacarga en la superficie no es una carga puntual, sino que se transmite en forma de una cargadistribuidasobreunreaaproximadamente elptica,correspondienteconlahuelladecontactodelarueda.Sinembargo,parafinesde clculo,seconsideraqueelreadecontactoes deformacircular,cubriendounreacuyovalor esigualaldelaelipsedecontactodelarueda, comosemuestraenlaFigura1.

Bajo estas consideraciones, Boussinesq obtuvoelesfuerzoverticalacualquierprofundidad, debajodeunasuperficiecirculardelsuelo,debido a la accin de una carga uniformemente distribuida,aplicadasobrelasuperficie. Losesfuerzoshorizontalesradialesquesedan enunmediosemiinfinitoyhomogneo,estn dadosporlateoradelaelasticidaddeacuerdo alasconstanteselsticas:ModulodeElasticidad (E), Relacin de Poisson () y Modulo de RigidezalCorte(G). De lo anterior se logro concluir que los planteamientosdeBoussinesqpermitencalcularel espesordelpavimento,paralaaplicacinensu superficiedeunacargadada,sisefijaladeformacinpermisibleyseconocenlasconstantes elsticas.Sinembargo,laestructuradelpavimento es de varias capas, lo que implica que lahiptesisdeunmediosemiinfinitoyhomogneo,yanosecumplenylosresultadosque seobtienenconlasecuacionesdeBoussinesq distanmuchodelarealidad. Ladistribucindeesfuerzosenunsistemade varias capas, las cuales presentan diferentes rigideces que decrecen con la profundidad, estoes,lacapamsrgidaeslabase,lesigue lasubbase,posteriormentelasubrasanteypor ltimolaterracera,provocaqueexistalatendenciadequelosesfuerzosnormalesverticales seanbastantemayoresenlascapassuperiores queenlasinferiores. Otroaspectoimportante,eselhechodequelas capasdelabaseylasubbaseyconfrecuencia la capa subrasante, estn formadas por materiales de tipo granular, los cuales tienen la caracterstica de que su deformabilidad dependedelapresindeconfinamientoalaque estnsometidos.Enestascondicionesevaluar sudeformabilidadconsiderandonicamenteel incrementodeesfuerzovertical,conducearesultadosquesealejandelarealidad. Por lo tanto, hay que determinar el esfuerzo horizontal radial, el cual sirve para tomar en cuentaelincrementoenlapresindeconfina-

Porlotantoparaestudiarladistribucindeesfuerzosenunpavimentoflexiblesedebetomar encuentaquesteesunaestructuradevarias capas con diferentes propiedades mecnicas, comosemuestraenlaFigura2.

Paracomprenderelfenmeno,primeroseconsiderarlaestructuradelpavimentocomosise trataradeunaestructuradeunasolacapade material elstico, isotrpico, homogneo y de extensinsemiinfinita.

miento,comosemuestraenlaFigura3.

provocan dicho fenmeno: Cargas pesadas y frecuentes,presenciadeaguaenlasuperficie desoportedelalosaypresenciadesuelosfinos. Los factores que influyen en los esfuerzos y deformacionessoncomplejosyenmuchoscasos no hay una teora para poder calcularlos. Westergaard estudio los esfuerzos de tensin que se presentan en los pavimentos rgidos, debidos a la accin de las cargas exteriores producidas por una llanta, dependiendo de la posicindeestaeneltablerodelalosa,yasea enlaesquina,enelinterioroenelborde,para ellohizousodelateoradelaelasticidad. Silacargaseencuentraenlaesquina,seasumequeelpavimento,actacomounvoladizo conlacargaconcentradaenlaesquina.Porlo tanto, los esfuerzos de tensin mximos ocurren en la cara superior de la losa, pero si la cargaseencuentraenelinterior,staprovoca esfuerzos de tensin en la cara inferior de la losa, los cuales son de igual magnitud en todaslasdirecciones.Silacargaestaenelborde, tambin provoca esfuerzos de tensin en lacarainferiordelalosa,peroestossonmximosenladireccindelborde. Cuandoelcambiodetemperaturaesigualen la parte superior e inferior de la losa, se presentanlosfenmenosdedilatacinycontraccin,perosiseencuentraenformasimultnea a diferentes temperaturas, hay un gradiente queprovocalapresenciadealabeos,esdecir, la superficie de la losa tiende a combarse. Si la temperatura de la superficie es menor que enlaparteinferior,elalabeoeshaciaarriba,o sea,lasuperficiederodamientosetornacncava. En el caso contrario, el alabeo es hacia abajo y por lo tanto la superficie de rodamiento es convexa.Alproducirseestefenmenoelpeso del concreto tiende a mantener la losa en su posicinoriginal,provocandoqueseinduzcan esfuerzos de tensin en la losa. As mismo, losesfuerzosdebidosaltrnsitosemodifican,

pueslalosanoestapoyadaenformacontinuayaparecen,enelprimercaso,losesfuerzosde tensinenlapartesuperiory,enelsegundocaso,enlaparteinferior,comosemuestraenlaFigura7. Finalmente,tambinsepuedenpresentaresfuerzosenlaslosascuandoexistenexpansionesdiferencialesenlascapasinferiores.Porloqueesrecomendableevitarestetipodeesfuerzoscon materialesdebajaplasticidadylomshomogneosposibles.

Porotrolado,ycomoyasemenciono,unpavimentorgidoconsisteenunalosadeconcretohidrulicorelativamentedelgada,lacualse apoya sobre la base o la subbase y que a su vezestadescansasobreunacapasubrasante oelterrenonatural,ensucaso.Larigidezde lalosadeconcretohidrulicoesmuchomayor queladelascapasinferioresyesusualutilizar juntasdecontraccinydedilatacin,comose muestraenlaFigura4. Los esfuerzos que se presentan en los pavimentos rgidos son debidos a cargas exteriores,cambioscclicosdetemperatura,cambios dehumedadycambiosvolumtricosenlasubrasante o en la base. Dichos esfuerzos provocan deformaciones en la losa de concreto, causandomayoresesfuerzosdetensinenel concreto,comosemuestraenlaFigura5. La magnitud de los esfuerzos depende de la continuidad del soporte de la subrasante, la cualpuedeserdestruidaporelefectodelbombeoyporsupropiadeformacinplstica. El efecto del bombeo, como se muestra en la Figura 6, consiste en la expulsin de agua y suelodelasuperficiedesoportedelaslosasa travsdelasjuntas.Existentresfactoresque

2.2.

Mtodos de diseo

Los distintos mtodos de diseo de los pavimentos, en general han sufrido cambios a lo largo de la historia. Desde aquellos primeros mtodosdetipoempricodeprincipiosdelsiglo pasado,quesebasabanenunsistemadeclasificacindesuelos,oseapoyabanenpruebas de resistencia igualmente empricas, hasta la pocaactualenqueestossistemassehanvisto fuertemente enriquecidos por aportaciones de importantes investigaciones, entre las que destacalarealizadaentramosexperimentales, llevadaacabobajoladireccindelaAASHTO, enEstadosUnidos. Conlaintroduccindelossistemasinformticos,lautilizacindesofisticadosinstrumentos, equiposdeensayeyprocedimientosdeanlisis comoelmtododelelementofinito,sehandesarrollado mtodos ms avanzados, como los denominados emprico-mecanicistas, los cualestienenuncomponenteemprico,basadoen resultados de laboratorio y observaciones de campoyuncomponenteterico,basadoenun modeloestructural,conloscualesseconfigura unmodelodecomportamiento. Los modelos estructurales de la parte mecanicista,estnmsavanzadosquelosmodelos de comportamiento de tipo emprico. Los primeros,sebasanenunateoramecnica,como ladelaelasticidad,mientrasquelossegundos sonproductodeecuacionesderegresin,que pueden dar lugar a dispersiones importantes, porloquerequierendecuidadosascalibracionesyrevisionesqueasegurenunaconcordanciaentrelaprediccinylarealidad. Losmodelosasdesarrolladospermitenevaluar lainfluenciadelavariacindelosespesoresde lascapas,delascargasaplicadas,delaintroduccindenuevosmateriales,lainfluenciadel medio ambiente, la aplicacin de medidas de rehabilitacin,laprediccindecomportamientodelpavimentoatravsdeltiempo,ascomo suvidaremanente,ypermite,entreotrosbeneficios, obtener un mayor nivel de confianza

en el diseo. Estos mtodos parecen ser los procedimientos de anlisis ms promisorios paraeldiseodepavimentos. Por otro lado, e independientemente del mtodo de diseo que se emplee, debe considerarseuncriteriodediseo,enelcualelriesgo mnimo se produzca en las capas inferiores a lasquelosvehculosactualesalcanzanaenviar esfuerzosque,aunquedecrecientesconlaprofundidad, an son claramente notables hasta profundidades que pueden llegar al orden de unmetro. Sisobreunaterracerarazonablementebuena sevancolocandounacapadesubrasanteapropiadaysobreellaunasubbaseyunabasede calidadescrecientesyfrancamentecapacesde soportarlosesfuerzosqueleslleguen,tantoen resistenciacomoenposibilidadesdedeformacin,unacarpeta,deespesorrazonable,podr soportarlosembatesdeltrnsitodelmomento,conciertomargendeprevisin. Deestamanera,unapolticaracionaldediseo debe llevar a secciones estructurales de suficiente calidad como para que las acciones de conservacinasociadasalcrecimientodeltrnsitoconsistanensimplesymuchomseconmicosrefuerzosenlasuperficie,sinnecesidad de realizar autnticas reconstrucciones de las seccionesestructuralesycontinuamenteseestn realizando reencarpetados, con su consecuenterepercusindesfavorableenloscostos deoperacinvehicular. Debemencionarsequealgunasdelasentidades encargadas de la operacin y administracin de pavimentos han implementado sistemasdeanlisisquecomprendenlaevaluacin econmica de las diferentes alternativas de estructurasdelospavimentospropuestaspara cada caso, con sus correspondientes estrategiasdeconservacin,paraundeterminadoperiododeanlisis;conloanteriorsedesarrollo el concepto del anlisis de costo de ciclo de vida, que debe utilizarse como elemento fundamentalparalatomadedecisiones.

Endichoanlisisdebeintervenirelcomportamientodecadaunadelasalternativasplanteadasysedebenconsiderarlosefectosdesuconservacin,lascaractersticasdeltrnsitoylos costosgeneradosduranteelciclodevidaanalizado,como:costoinicialdeconstruccin,costosdeconservacinyrehabilitacin,ascomo losinherentesalusuario,comoson:costosde operacinenfuncindelestadossuperficialdel pavimento y la influencia de las acciones de rehabilitacinenloscostosdeoperacin. Paralaseleccindelamejoralternativa,sedeberelegiraquellaqueresultedelacombinacindelosmaterialesyfondosquegenerenla situacineconmicamsventajosa.Estostipos deanlisisconducealosllamadossistemasde administracindepavimentos,enloscualeses deprimordialimportanciacontarcontresmodelosadecuados:estructural,deprediccinde comportamientoyeconmico. 2.3. Pavimentos Flexibles

ElensayovialAASHOsellevacaboenOttawa, Illinois,aunos128kilmetrosdeChicago.Tanto el clima como el suelo son tpicos de una granpartedelosEstadosUnidos.Losensayos sobrepavimentossehicieronsobreseisseccionesseparadasdobles,conpistasdedobleva en forma de dos tramos rectos paralelos con secciones curvas para retorno. En la Figura 8 sepresentaunaplantageneraldelensayo.

Donde:

W18:Nmeropredichoderepeticionesdeejesequivalentesdecargade18kips(80kN). ZR:Desviacinnormalestndar. S0:Errorestndarcombinadodelaprediccindeltrnsitoylaprediccindeldesempeo. PSI:Diferenciaentreelndicedediseoinicialdeservicio,p0,yelndicedediseofinal deservicio,pt. MR:MduloResiliente(psi). SN:esigualalnmeroestructuralindicativodelespesortotalrequeridodepavimento:

SN= a1D1 + a 2D2 + a 3D3 m3Donde:

2

Losmtodosdediseodepavimentosflexibles utilizadosfrecuentementeson:elmtodoAASHTO,eldelInstitutodelAsfaltoyeldelInstitutodeIngenieradelaUNAM. 2.3.1. Mtodo AASHTO Este mtodo es de amplia aceptacin para el diseo de pavimentos flexibles y fue emitido por la American Association of State Highway andTransportationOfficials.Elmtodosepublic por primera vez en 1972, existen revisioneshasta1993yenlaactualidadcomienza a distribuirse la versin 2002. La informacin depruebasincluidaeneldesarrollodelmtodofuerecolectadaenelensayovialAASHOde 1958a1960. Estemtodoseclasificadentrodelosprocedimientos de diseo basados en ecuaciones de regresin desarrolladas a partir de resultados detramosdeprueba.Sinembargo,estemtodotomauncarctermecanicstico,alintroducir ensuprocedimientoconceptoscomolosMdulosdeResilenciayElsticosdelosmateriales.

o o o

ai:Coeficientedelacapai. Di:Espesor(pulgadas)delacapai. mi:Coeficientededrenajedelacapai.

Elnmeroestructural,SN,esunnmeroabstractoqueexpresalaresistenciaestructuralrequeridadelpavimentoparaunacombinacindesoportedelsueloMR,trnsitototalexpresadoen ejesequivalentesde18kips(18,000libras),ndicedeserviciofinalymedioambiente.ElSN requeridodebeconvertirseenespesoresderodadura,baseysubbasemedianteelusodecoeficientesapropiadosquerepresentenlaresistenciadelosmaterialesdeconstruccin. El mtodo conserva los algoritmos originales delensayovialcorrespondientesaungruporeducidodemateriales,unsolotipodesubrasante, trnsito homogneo y el medio ambiente delsitiodelensayo.Lasiguienteecuacinfue derivadadelainformacinobtenidadelensayovialAASHTOycorrespondealmejorajuste de las observaciones hechas, sin embargo ha sidomejoradaconinvestigacionesenelperodo19721993. Loscoeficientesdecapaestnbasadosenelmdulodeelasticidadyhansidodeterminadosmedianteelanlisisdeesfuerzosydeformacionesunitariasensistemasdepavimentomulticapa.La solucinalaEcuacinNmero1,representaelvalormediodeltrnsitoquepuedesersoportado porunascondicionesdeterminadas,esdecir,existeunaprobabilidaddel50%dequeeltrnsito verdaderoalmomentodealcanzarelndicedeserviciofinalseamayoromenorqueelpredicho. Por lo que, para evitar deterioros tempranos se ha implementado un factor de confiabilidad en elprocesodediseo.Elcual,paraserutilizadoapropiadamente,losvaloresqueseingresenala ecuacindediseodebenserpromediossinningnajuste.EnlaFigura9sepresentaelnomogramadediseopararesolverlaecuacinNmero.1yobtenerelnmeroestructuralSN.

Elndicedeserviciofinal,pt,eselnivelaceptable mnimo antes de rehabilitar la estructura.Dependedeltipodecarretera,porejemplo, paralasAutopistassesugiereunvalorde3.0, para las carreteas principales y arterias urbanasde2.5,paralascarreterasdesecundarias importantes un valor de 2.25, para las carreterassecundariasunvalorde2.0yparalasde menorimportancia,endondeprevalecenconsideracionesdeltipoeconmico,puedeusarse unvalorde1.5. Paraeldiseodepavimentoflexibleseaplica el criterio de prdida de ndice de servicio. Para efectos de diseo se aplica la siguiente ecuacin:

W18 = DD * DL * ESALDonde:

4

3

PSI = p0 - ptParaelcasodediseosdepavimentosenclimasmuyextremosos,enespeciallosfros,la gua de diseo del mtodo actual recomienda evaluaradicionalmentelaprdidadelndicede servicio original y terminal debida a factores ambientalesporcongelamientoydeshielo,que producencambiosvolumtricosnotablesenla capa subrasante y capas superiores de la estructuradelpavimento.Entalescasos,elparticipante deber remitirse al mtodo AASHTO 1993. 2.3.1.2. Trnsito

W18=Trnsitoacumulado,enejesequiva lentessencillosde8.2ton,enelcarrilde diseo. DD=Factordedistribucindireccional;se recomienda50%paralamayoradelasca rreteras,pudiendovariarde0.3a0.7,de pendiendodeenqudireccinvaeltrnsi -toconmayorporcentajedevehculospesa dos. DL=Factordedistribucinporcarril,cuan dosetengandosomscarrilesporsentido. ESAL=Ejesequivalentesacumuladosen ambasdirecciones.

Paracalcularlosejesequivalentesacumulados, sedeberestimarconbaseenlatasadecrecimientoanualyelperododediseoenaos,el totaldeejesequivalentesacumulados.5

2.3.1.1.

ndice de servicio

Losconceptosactualesdedesempeodelpavimentoincluyenconsideracionesestructurales,funcionalesydeseguridad,estasltimasnosonobjetodelmtododeformaimportante.Eldesempeoestructuraldelpavimentoserelacionaconsucondicinfsicaparasoportarcargas,mientras que el desempeo funcional del pavimento trata sobre lo bien que se sirve al usuario. En este sentido,lacaractersticadominanteeselconfortalviajar.Paracuantificarelconfortdelviajese desarrollelconceptodelndicedeservicio,elcualseusacomomedidadedesempeoenlaecuacindediseo. ElndicedeServicioPresentePSI,seobtienedemedicionesderugosidadydao(agrietamiento, bacheo,ahuellamiento,etc.)enunmomentodeterminadodurantelavidadeserviciodelpavimento.LarugosidadeselfactordominanteenladeterminacindelPSI.LaescaladelPSIvarade 0a5,siendo5elndicemsalto. Elndicedeservicioinicial,pi,esunestimadodelquetendrelpavimentoinmediatamentedespusdelaconstruccin.Elvalordepiestablecidoenlospavimentosflexiblesdelensayovial AASHTOesde4.2,perodadalavariabilidaddelosmtodosdeconstruccindelexperimentose recomiendaquelasentidadesestablezcanvaloressuperioresdeacuerdoasuscondicioneslocales. Conlastcnicasmodernasdeconstruccin,controlysupervisin,enlospavimentosdealtacalidadsehanalcanzadovaloresdehasta4.8,porloqueserecomiendatomarunvalorde4.5para efectosdediseo.

ESAL = TDPA* 365 * fEi * Ni * GjtDonde: ESAL=Ejesequivalentesacumuladosen ambasdirecciones. TDPA=TransitoDiarioPromedioAnual. fEi=Factordeequivalenciadecargapara lacategoradeejei. Ni=Nmerodeejesencadavehculode categorai. Gjt=Factordecrecimientoparadetermi nadatasadecrecimientojyperiodo dediseot,comosemuestraenlaTabla 16msadelante.

Lainformacindetrnsitorequeridaparaeste mtodo corresponde a las cargas por eje, la configuracindelosejesyelnmerodeaplicaciones.LosresultadosdelensayovialAASHO indican que el dao producido por el paso de unejedecualquiermasa,puederepresentarse por un nmero de ejes sencillos equivalentes de18kipsoESAL. La ecuacin siguiente puede ser usada para calcular el parmetro del trnsito W18 en el carrildediseo.

Losfactoresdeequivalenciapermitenconvertir varias cargas de ejes en ejes de 18 kips. El factor de equivalencia de carga representa larelacinentreelnmeroderepeticionesde cualquier configuracin (sencillo, tandem, trdem)ycargadeejenecesariasparaproducirla mismareduccinenelPSIquelaproducida

porlaaplicacindeunejesencillode18kips. De la Tablas 1 a la 9 (ver anexo_Tablas) se combinan cada uno de los tres tipos de ejes, contresvaloresdendicefinal2.0,2.5y3.0. Laprediccindeltrnsito(ESAL)sedebebasar eninformacinhistricadeconteosyoperativosdepesaje.Estosoperativosinformanacercadelascargasysuconfiguracinyadems aportaninformacinsobreladistribucindireccionalyporcarrilesdeltrnsitodelava. Sedebeconsiderarunadistribucindireccional del50%,salvoquelainformacinrecabadaindiqueotrocomportamientoenlacarretera.En cuanto a la distribucin del trnsito por carriles,laTabla10presentarangosdeasignacin deacuerdoconlascaractersticasgeomtricas delava.

nmeroESALdelcarrildediseoestarentre: 10,000,000x0.60=6,000,000ESAL18kips. 10,000,000x0.80=8,000,000ESAL18kips. Como se puede apreciar este rango es muy amplio,porloquepuederepresentarvariaciones en el diseo con consecuencias econmicasparaelproyecto.Esconvenienteentonces tratardeestablecerladistribucindeltrnsito enloscarrilesmedianteinformacindecampo. Lasconsideracionesclaveenlaprecisindela estimacindeltrnsitoson: La correcta seleccin de las equivalencias de carga utilizadas para estimar el dao relativoinducidoporestas,condiferentesmasasyconfiguraciones. La precisin de la informacin de volmenesypesosenloscualessebasalaproyeccin.

2.3.1.3.

Mdulo de Resiliencia efectivo

Ejemplo: El nmero de repeticiones de ejes equivalentes de 18 kips proyectado para una carretera de seis carriles, tres en cada direccin,esde20,000,000yseconsideraqueel factordireccionalesde50%. Cul ser el nmero ESAL en el carril de diseo? Siladistribucindireccionalesdel50%enuna direccinelnmeroderepeticionesdeejesde 18kipsser: 20,000,000x0.50=10,000,000ESAL18kips. DeacuerdoconalaTabla10,unavadeseis carrilestienetrescarrilesenambasdirecciones ylecorrespondeunrangodeESALenelcarril dediseoentre60y80porciento.Esdecir,el

LaprediccindelosESALsenelperodo dediseo. Lainteraccinentrelaedad,eltrnsitoy comoafectaelPSI. Elperododediseovaraentre10y20aos. Sedeberecordarqueelperododediseoyla vida del pavimento son conceptos diferentes, pueslavidadelpavimentopuedeprolongarse mediante proyectos de rehabilitacin. Es importante hacer notar que la metodologa originaldeAASHTO,usualmenteconsiderabaperodosdediseode20aos;enlaversinde 1993, recomienda los siguientes perodos de diseo en funcin del tipo de carretera, como semuestraenlaTabla11.

Lapropiedadquecaracterizalosmaterialesen la Gua AASHTO es el Mdulo de Resilencia MR. Este es una medida de las propiedades elsticasdelsueloquereconoceciertascaractersticasnolineales.LaobtencindelMdulo deResiliencia,seobtieneconbaseenpruebas delaboratorio,realizadasenmaterialesautilizarenlacapasubrasante(EnsayoAASHTOT 274), con muestras representativas (esfuerzo yhumedad)quesimulenlasestacionesdelao respectivas. El Mdulo de Resiliencia estacional ser obtenido alternadamente por correlaciones con propiedades del suelo, tales como el contenido de arcilla, humedad, ndice plstico, entre otros. Finalmente, deber obtenerse un MdulodeResilienciaEfectivo,queesequivalentealefectocombinadodetodoslosvaloresde mdulosestacionales. Paralaobtencindelmduloestacional,ovariacionesdelMRalolargodetodaslasestacionesdelaoseofrecendosprocedimientos: el primero es obteniendo de la relacin en el laboratorioentreelMdulodeResilienciayel

contenidodehumedaddediferentesmuestras en diferentes estaciones del ao y, segundo, utilizando algn equipo para medicin de deflexiones sobre carreteras en servicio durante diferentesestacionesdelao. Sin embargo, para el diseo de pavimentos flexibles, nicamente se recomienda convertir losdatosestacionalesenMdulodeResiliencia efectivo de la capa subrasante, con el auxilio de la Figura 10 que proporciona un valor en funcindeldaoequivalenteanualobtenido paracadaestacinenparticular.Aunquetambinpuedeemplearselasiguienteecuacin:

Uf = 1.18 x 10 *Donde:

8

MR-2.32

6

Uf=Daorelativoencadaestacin(por mesoquincenal). MR=MdulodeResilienciadelacapasu brasante,obtenidoenlaboratoriooconde flexionescadaquincenaomes.

ElMdulodeResilienciaMRefectivo,serelque correspondaalUfpromedio.

especialmentecuandolosmaterialesenelsitio sondbiles.

Losefectosdelaguaenlospavimentosincluyen: Reduccindelaresistenciadelosmateriales granularesnocementados. Reduccindelaresistenciadelasubrasante.

MR (psi) = 1.500 x CBR

7

El diseo mediante este mtodo est basado enelvalorPromediodelMdulodeResiliencia. Sibienelcriteriodeconfiabilidadconsiderala variacin de muchos factores, este se implementa a travs del ajuste del trnsito. No se debe elegir el valor de MR basado en algn criteriomnimopuesseintroduciruncarcter conservadoradicionalalfactordelaconfiabilidadeneldiseo. 2.3.1.4. Medio ambiente

Prdida de finos de la base por lavado y la correspondiente disminucin del soporte estructural. Desprendimiento del asfalto de los agregados. Losprocedimientosparamanejarelaguadentro de los pavimentos presentan tres tendencias: Prevencindelingresodelaguaalaestructuradepavimento. Provisin de un drenaje que remueva esta aguarpidamente. Construccindeunpavimentolosuficientementefuerteparasoportarlosefectoscombinadosdecargayagua. Cuando se consideran todas las fuentes posibles de agua, la proteccin contra la entrada delaguaenlaseccinestructuraldelpavimentoconsisteenlainterceptacindelaguasubterrneaylaimpermeabilizacindelasuperficie. Paraobtenerunadecuadodrenajedelospavimentosdebenproveersesistemaspara: Drenajesuperficial. Drenajedelaguasubterrnea. Drenajeestructural. Se debe tomar en cuenta que estos sistemas sloestnencapacidadderemoverelagualibredelospavimentos,esdecir,aquellaqueno estsujetaafuerzasdecapilaridaddentrode los agregados. La Gua AASHTO considera los efectosdeldrenajeeneldiseodepavimentos flexiblesmediantelamodificacindeloscoeficientesestructurales(aixmi)enfuncindela calidad del drenaje y el porcentaje de tiempo

Se deben considerar dos factores que afecta deformaimportanteelcomportamientodelos pavimentos:loscambiosdetemperaturaylas precipitacionespluviales.Loscambiosdetemperatura influye de forma especfica, para los pavimentosflexibles,en: Laspropiedadesdeflujoplsticodelconcreto asfltico. Los esfuerzos trmicos inducidos en el concretoasfltico. El congelamiento y descongelamiento de la subrasante. Encuantoalasprecipitacionespluviales,siel aguapenetraenlaestructuraafectarlaspropiedades de los materiales granulares y de la subrasante.Eldrenajedelospavimentossiempre debe considerarse como otro factor relevante,debidoaqueelexcesodeaguadentro delaestructura,aunadoalaaccindeltrnsito,producedaosenlospavimentos.Elagua penetralaestructuradelpavimentoatravsde grietas,juntaseinclusoatravsdelascapas estabilizadas;obienprocededeunnivelfreticoounacuferointerrumpido.

Actualmente,notodaslasentidadescuentanconlacapacidadparadesarrollarunprogramade muestreoyensayoparadeterminarelMdulodeResiliencia,porloquesehandesarrolladocorrelacionesconlosensayosdeCBRoVRS,entreotros.Lasiguienteecuacinpresentalacorrelacin formuladaporHeukelomyKlompentreelMdulodeResilienciayelvalordeCBRoValorRelativo deSoporteVRS. La Ecuacin Nmero 5, se obtuvo de un rango de entre 750 y 3,000 veces el CBR. Su uso es apropiadoparasuelosconunCBRmenoroigualque10conperododeinmersin.ElCBRdebe corresponderaldeladensidadesperadaencampo.Normalmente,losvaloresdelMdulodeResilienciadelasubrasantedebenestarbasadosenlaspropiedadesdelsuelocompactado.Sinembargo,enciertoscasossehacenecesarioconsiderarcondicionesdecimentacinnocompactada,

enelcualelpavimentoestarsometidoanivelesdehumedadcercanosalasaturacin. Enelprocesodediseodepavimentosflexiblesesnecesariodeterminarloscoeficientesdedrenaje,m2ym3,queseaplicanexclusivamentealascapasdebaseysubbasegranularesnotratadasrespectivamente.LasTablas12y13permitendeterminardichoscoeficientes.Sedebetomar encuentaqueenelsistemadedrenajedelensayovialAASHTOsecalificcomoAceptable,y queelagualibreseremovieraeneltranscursodeunasemana.

ElmtododelaAASHTO1993recomienda,paraeldiseodelaseccinestructuraldepavimentos flexibles,valoresdesde50yhasta99.9paraelparmetroRdeconfiabilidad,condiferentesclasificacionesfuncionales,comosemuestraenlaTabla14.

2.3.1.6. SO

Desviacin

Estndar

Global

Esteparmetroestligadodirectamenteconla ConfiabilidadR.Paraseleccionarunvalorde SODesviacinEstndarGlobal,deberealizarseunanlisisdelasespecificacionesparticularesdecadaentidadyproyectoparaestablecer un valor representativo de las condiciones localesparticulares,enelqueseconsiderenlas posiblesvariacionesenelcomportamientodel pavimentoyenlaprediccindeltrnsito. 2.3.1.5. Confiabilidad R La desviacin estndar total estimada, S0, para el caso en que la variacin del trnsito futuroproyectadoestenconsideracin(junto con la variacin de otras variables asociadas con los modelos de desempeo) es de 0.45 parapavimentosflexibles.ElrangodelosvaloresdeS0parapavimentosflexiblesoscilaentre0.40y0.50. El documento AASHTO recomienda que cada entidad desarrolle valores para uso jurisdiccional de forma particular. La eleccin de un

nivel de confiabilidad depende principalmente del riesgo que se quiera correr con el diseo. Paracarreterasconaltotrfico,debeasumirse pocoriesgoyenconsecuenciaadoptarseunniveldeconfiabilidadaltoparaevitarproblemas tempranos de desempeo inadecuado del pavimentoconsusrespectivasconsecuenciasdel tipoeconmico. 2.3.1.7. Coeficientes de capa

Laconfiabilidaddeunprocesodediseo,eslaprobabilidaddequeunaseccindepavimento, diseada mediante ese proceso, se desempee de forma satisfactoria para las condiciones de trnsitoymedioambienteimperantesduranteelperododediseo.Elperododediseocorrespondeallapsodetiempotranscurridoenelcualelpavimentosedeterioraypasadeunndicede servicioinicialaunoterminal. ConelparmetrodeConfiabilidadR,seintentallegaraunniveldecertezaenelmtodode diseo,paraconello,lograrasegurarquelasdiversasalternativasdelaseccinestructuralque seobtengan,durencomomnimoelperododediseo.Seconsideranposiblesvariacionesenlas prediccionesdeltrnsitoenejesacumuladosyenelcomportamientodelaseccindiseada.

EnlaEcuacinnmero2,sepresentaelconceptomatemticodenmeroestructural,SN, comolasumatoriadelproductodelosespesores de las capas, Di, por los coeficientes de capa,ai,yloscoeficientesdedrenaje,mi, en caso de trabajar con capas granulares no tratadas.Paralaobtencindeloscoeficientes decapaa1,a2ya3debernutilizarselas grficascontenidasenlaGuaAASHTO,como semuestradesdelaFigura11hastala15,en dondeserepresentanvaloresdecorrelaciones hastadecincodiferentespruebasdelaboratorio: Mdulo Elstico, Texas Triaxial, valor - R, VRSyEstabilidadMarshall.

2.3.1.8. mento

Diseo de espesores del pavi-

A continuacin se describe el procedimiento paraeldiseodeespesoresdelpavimento. Una vez establecidas las variables de entrada, el diseo se realiza mediante un sistema denominado Diseo por Anlisis de Capas. Elprocedimientoparaladeterminacindelos espesores se puede resumir en los siguientes pasos: Determinacin del nmero estructural requerido,SN,haciendousodelafigura8. Lasvariablesdeentradason:Trnsitoestimado, W18; Confiabilidad, R, la cual asume que todos los valores de entrada son promedios; Desviacin estndar total, S0; Mdulo deResilienciadelasubrasante,MRyPrdida delndicedeserviciodediseo,DPSI. Se deber aplicar el trnsito equivalente acumulado,determinadoparaelcarrildediseo. Esconvenientesealarquelaescalaesde50 millones de ejes acumulados equivalentes, siendo necesarioencasoderebasareste valor,reconsiderarladistribucin deltrnsito, porejemplo,aumentandoelnmerodecarriles,etc.Paraseleccionarlosfactoresdeequivalencia,deber considerarse el valor final dendicedeserviciopropuesto,ptypartirde unnumeroestructural SN adecuado, en funcin del espesor esperado del pavimento, oconsiderandounvalorde5si no se puedeestimaryrepetirelprocesosiennmero estructural obtenido implica una diferencia deespesorde2.5cm.(1pulgada)enrelacin conelvalorestimado. Seleccindelosespesoresdecapa:Una vez que se determina el nmero estructural necesario,SN,debeidentificarseunconjunto de espesores de capas de pavimento que combinadosproveernlascapacidaddecarga correspondientealSNdediseo.

LaecuacinNmero2permiteladeterminacin delosespesoresdecapaderodamiento,base ysubbase.ElvalordeSNnocorrespondea una solucin nica, es decir, existen muchas combinacionessatisfactoriasdeespesores.Los espesoresdelascapasdebenredondearseala pulgadasiguiente.LaGuapresentavalores mnimos de espesor de capa de acuerdo con eltrnsito,perosugierelainvestigacindelas prcticaslocalesparaformularespesoresmnimos,comosemuestraenlatabla15. Determinar el nmero estructural requerido sobre la capa de base, SN1, con los mismosvaloresdeentradadediseoperosustituyendoelvalordelMdulodeResilienciade lasubrasante,MR,porelvalordelmdulode labase,EB.Esimportantemencionarquela notacin MR es exclusiva para la subrasante.DivideelvalordeSN1entreelcoeficiente de capa a1 establecido para la capa de rodamientodeconcretoasflticoydetermineun espesor D1. Verifique que este espesor D1 sea igual o mayor que el espesor mnimo correspondientealacapayeltrnsito.Sicumple esta condicin redondee D1 a la pulgada siguiente,delocontrarioasigneelespesormnimo que corresponda a D1. As, se obtiene unD1*elcualdebemultiplicarseporelcoeficientea1paraobtenerunSN1*. Determinar el nmero estructural requerido sobre la capa de subbase, SN2, con losmismosvaloresdeentradadediseopero substituyendoelvalordelMdulodeResilienciadelasubrasante,MR,porelvalordelmdulodelasubbase,ESB.SustraigaSN1*de SN2ydividaelresultadoentreelproductode los coeficientes de capa y drenaje de la base (a2xm2).As,seobtieneunespesordebase granularD2,elcualdebecompararseconlos espesores mnimos. Si es superior al mnimo requeridoseredondeaalapulgadasiguiente, de lo contrario se asigna el valor mnimo a D2. Se obtiene entonces un D2* el cual debemultiplicarseporelproductodecoeficientes(a2xm2)paraobtenerunSN2*.

Finalmente,esnecesariodeterminarelnmeroestructuralrequeridosobrelacapadesubrasante,SN3,paraestablecerelespesordesubbasenecesario.Sinembargo,esevidentequeel SN3yelSNcalculadoenprincipiosonelmismovalor.As,elespesordesubbase,D3,secalcula sustrayendo(SN1* + SN2*)deSNydividiendoelresultadoporelproductodeloscoeficientesde capaydrenajedelasubbase(a3xm3).ElespesorD3obtenidoseredondeaalapulgadasiguienteobtenindoseunespesorD3*.SemultiplicaelespesorD3*porelproductodecoeficientes (a3xm3)yseobtieneunSN3*. LasumatoriadeSN1* + SN2* + SN3*debeserigualomayorqueelSNrequeridoporlas condicionesdediseoiniciales.Siestoseverificasereportanlosespesoresobtenidosyelproceso dediseoconcluyeparalascondicionesestablecidas. EsimportanteestablecerquecuandoseobtienenespesoressuperioresalosmnimosestablecidosenlaTabla15,noescorrectoreducirdichosespesoresalosmnimos,puesestossonvalores sugeridosdeacuerdoconlaprcticaconstructivaynoconuncriteriodeaporteestructurallmite.

EnlaFigura16sepresentanlosconceptosdeldiseodepavimentosmedianteelAnlisisdeCapas. LosresultadosdelensayovialAASHOhansidoextrapoladosaotrascondicionesmedianteinvestigacionesposterioresdentrodelosEstadosUnidosyEuropa.SobreestepuntolamismaGuade Diseosugieredeformareiterativaquecadaentidaddebedesarrollarvaloreslocalesparaparmetrostancrticoscomoladesviacinestndartotaloloscoeficientesestructuralesdecapa.Si biensepresentanvaloresrecomendados,laadopcindelosmismosnoconstituyelaprcticams recomendadaaunquedichalasituacinescomnenlospasesdeAmricaLatina.

2.3.2. Mtodo del Instituto del Asfalto Elprocedimientoparaelmtododediseodel Instituto del Asfalto est contenido en la novenaedicindelmanualMS-1ThicknessDesignde1981,actualizadaenel2000.Elmanualpresentaunprocedimientodediseopara obtenerlosespesoresdelpavimento,endonde se utilizan el cemento asfltico y las emulsionesasflticasentodalaseccinoenpartede ella. Se incluyen varias combinaciones de superficiesderodamientoconconcretoasfltico,carpetas elaboradas con emulsiones asflticas, basesasflticasybasesosubbasesgranulares naturales.Enestemanual,elpavimentosecaracteriza como un sistema multicapa elstico,perosuaplicacinesmuchomssimple.El procedimientodediseosedesarrollconbase en teora, experiencia, resultados de ensayos

yunsoftwarellamadoN-capadeCHEVRON. EnlaFigura17,seilustranlasdoscondiciones especficasdelesfuerzodeformacinunitaria consideradasparaelanlisis. Laparte(a)muestralaprimeracondicinenla cuallacargadelarueda,W,setransmitea lasuperficiedelpavimentoatravsdelallanta con una presin vertical aproximadamente uniformeP0;laestructuradelpavimentodistribuye los esfuerzos producidos por la carga reduciendosuintensidadhastaunvalormximodepresinvertical,P1,enlasuperficiede lasubrasante. Laparte(b)presentademanerageneralcomo sereducelapresinverticalconlaprofundidad deP0aP1. Loscriteriosdediseoadoptadossonladeformacin unitaria mxima por tensin horizon-

talenlaparteinferiordelacapaasflticayla deformacin unitaria mxima por compresin verticalenlapartesuperiordelasubrasante, ambasproducidasporlacargadelarueda. Elpavimentosemodelacomounsistemamulticapaelstica,enelcuallosmaterialesdecada capasecaracterizanporelmdulodeelasticidad(mdulodinmicoenmezclasasflticasy MdulodeResilienciaensuelosymaterialesno ligados)ylarelacindePoisson. 2.3.2.1. Trnsito

ElmtododistingueelPerododeDiseodel PerododeAnlisis,delasiguientemanera: Unpavimentodebeserdiseadoparasoportar losefectosacumuladosdeltrnsitoparacualquier perodo de tiempo. El Perodo de Diseosedefinecomoelperodoseleccionado,en aos.Altrminodeste,seesperaqueelpavimentorequieraalgunaaccinderehabilitacin mayor, como puede ser una sobrecarpeta de refuerzopararestaurarsucondicinoriginal. Lavidatildelpavimento,oPerododeAnlisis, puede ser extendida indefinidamente, a travs de sobrecarpetas u otras acciones de rehabilitacin,hastaquelacarreteraseaobsoleta por cambios significativos en pendientes, alineamientogeomtricoyotrosfactores.Enla versinreciente,elmtodoconsideraperodos de diseo de unoa35 aosy tasasde crecimientodeltrnsitodel2al10%anual,como semuestraenlaTabla16(veranexo_Tablas). El anlisis de trnsito busca establecer el nmeroypesodelosejesqueseprevcircularn

El trnsito se expresa como repeticiones de ejes sencillos de 80 kN que aplican la carga atravsderuedasdobles.Parapropsitosde anlisis, la rueda doble se modela como dos reascircularesde115mmderadio,separadas345mmdecentroacentro,loquecorresponde a una presin de inflado de 482 kPa, comosemuestraenlaFigura18.

Despus de obtener los coeficientes por cada eje o conjunto de ejes, la suma proporcionar el coeficientetotaldeequivalenciadelvehculo.Utilizandolatasaanualdecrecimientodeltrnsito sealadoenlaTabla16,ymultiplicndoloporloscoeficientestotalesdeequivalenciayporelnmerodevehculosdelaforodeltrnsitopromedioanual,seobtienenlosejesequivalentesacumuladosrealesparaelperododediseoconsiderado. Elmtodoincorporafactoresdeajustedelosejesequivalentesdediseo,paradiferentespresionesdecontactodelasllantassobreelpavimento,enfuncindesupresindeinfladoydelos espesoresdelacarpetaasfltica,dondecontempladesdediezhastaveinticincocentmetrosde espesor,comosemuestraenlaFigura19.

sobreelpavimentoduranteunperododetiempo.Elefectoeneldesempeodelpavimentodela aplicacindeunejedecualquiermasapuederepresentarsemedianteunnmerodeaplicaciones equivalentesdeunejesencillode80kN(8,200Kg). Losfactoresrecomendadosparalaconversindeejes,sonlosmencionadosenlametodologade laAASHTO,versin1993.Paraloanterior,elmtodoproporcionafactoresdeequivalenciadela cargaocoeficientesdedaoparaejessencillos,doblesotriples,incluyendocargassobreeleje desde0.5toneladas,hasta41toneladas,loqueseconsideracubrecualquiercondicindepeso devehculosdecargaencualquierreddecarreteras,comosemuestraenlaTabla17.(Veranexo_Tablas). Paraladeterminacindelnmeroderepeticionesdeejesequivalentes(ESAL)deberealizarseestudiosdetrnsitoparadefinirladistribucinactualdepesosyejesdelosvehculos,ascomola proyeccindelosmismosparaunperododeanlisis.Paracallesycarreterasdedoscarriles,el carrildediseopuedesercualquieradeloscarrilesdelpavimento.Paravasmulticarril,usualmenteseconsideraelcarrilexterioryaqueesteesporelquecircularncamionesmspesadosenuna direccin.Sinosedisponedeinformacinsobrelaocupacindecarrilesserecomiendaelusode laTabla18,paradeterminarlaproporcindecamionesenelcarrildediseo.

2.3.2.2.

Caracterizacin de materiales

Encualquiertipodetrnsitoyunavezestablecidoelmtododediseodepavimentos,inevitablementeseinvolucranlossiguientestrespasos: Seleccindelosmaterialesutilizadosenlaconstruccin. Requerimientodeespesorparacadamaterialseleccionado. Requerimientosdeconstruccin.

*RangoProbable

Unfactorclaveencadaunodeestospasoses laevaluacindelosmaterialesqueconstituyen los elementos del pavimento: Concreto asfltico,mezclaconemulsinasfltica,agregados para base y subbase, y materiales de subrasante. Lasubrasantesedefinecomoelsuelopreparadoycompactadoparasoportarunaestructura osistemadepavimento.ConstituyelacimentacindelaestructuradelpavimentoysecaracterizaporelMdulodeResiliencia,Mr. Sin embargo, debe reconocerse que no todas las entidades tienen el equipo adecuado para llevaracabotalprueba,porloquehanestablecidofactoresdecorrelacinentreelMry lapruebaestndardeValorRelativodeSoporte (T-193 de AASHTO). Estos resultados son bastante aproximados, pero para un diseo preciso,serecomiendallevaracabolaprueba del Mdulo de Resiliencia para la capa de la subrasante.

delabase.Paraestablecerelvalordelaresistenciadelasubrasanteserecomiendaensayar, comomnimo,entreseisyochomuestraspara cada tipo de suelo. El valor de la resistencia de diseo debe ajustarse con la variacin del trnsito.Siseesperauntrnsitopesadolaresistenciadebeajustarseaunvalormenorque siseesperauntrnsitoligero. En funcin del trnsito esperado sobre el pavimento en estudio, el mtodo del Instituto del Asfalto recomienda los siguientes valores percentilesparacalcularelMdulodeResilienciadediseodelacapasubrasante(VerTabla 19b).Tabla 19A Valor porcentil para diseo de subrasante, de acuerdo al nivel de trnsito.

Trnsitodediseo=10,000;100,000y1,000,000ESAL. LosresultadosdesieteensayosdeCBRson:11.0%,8.0%,6.8%,6.8%,6.7%,5.8%y4.4%. Paracadavalor,comenzandoporelmsbajo,secalculaelporcentajedelosvaloresmayoreso iguales:

Grafiquelosvaloresderesistenciacontralosporcentajesigualesomayoresquecadavalor:

Elprocedimientoparadeterminarlaresistencia dediseoeselsiguiente: DetermineeltrnsitodediseoESAL. Ensaye de seis a ocho muestras de subrasante.ConviertaelvalordeCBRaMr mediantelafrmuladescritaanteriormente. Ordene los valores obtenidos de resistenciadelasubrasante. Paracadaunodelosvalores,comenzando por el ms bajo, calcule el porcentaje deltotaldelosvaloresquesonmayoreso iguales. Trace los resultados y dibuje una curva deajuste. Lea de la curva el valor de resistencia paraelvalorestablecidodeacuerdoconel trnsito.Esteeselvalorderesistenciapara eldiseo. Ejemplo:Determinelaresistenciadediseode lasubrasanteparalassiguientescondiciones:

Donde:

Mr:MdulodeResilienciadelmaterialen MPaypsi. CBR:CaliforniaBearingRatio.

Esta correlacin es aplicable para los suelos clasificadoscomoCL,CH,ML,SC,SMySPdel SistemadeClasificacinUnificado,oparamaterialesconunMdulodeResilienciaestimado de 207 MPa o menos. El rango de resistencia de la subrasante para aplicar este mtodo de diseovade10MPahasta1,000MPa. Cabemencionarquedichascorrelacionesslo seaplicanamaterialesdelacapasubrasante, nosirviendoparamaterialesgranularesquese pretendanemplearenlascapasdesubbaseo

Elvalorderesistenciaparalostrnsitosespecificadosseobtienedelacurva:

Paralacompactacinenlascapasdelasubrasante,baseysubbase,elmtodoproporciona lassiguientesrecomendaciones: Subrasante cohesiva: 95% de la densidad mxima para los 300 mm superiores y 90% para las reas de relleno por debajo de 300mm. Subrasante no cohesiva: 100% de la densidadmximaparalos300mmsuperiores y95%paralasreasderellenomsdebajode 300mm. Lacompactacindelasubrasantedebe sertalqueelvalordelMrnuncaseamenor queelutilizadoparaeldiseo. Capasdebaseysubbaseformadascon materialesgranularessintratamiento,estoes, noestabilizadas,deberncompactarseconun contenidodehumedadptimomsmenos1.5 puntosenporcentaje,paraalcanzarunadensidadmnimadel100%deladensidadmxima de laboratorio, sugiriendo se utilice el Mtodo AASHTOT180oelASTMD1557. EnlaTabla19-Bsepresentanlosrequerimientosmnimosparalosmaterialesgranularesno tratados(basesysubbases).

Porotrolado,elInstitutoMexicanodelTransporteproponeyrecomiendalossiguientesvaloresindicadosenlaTabla20: Las capas de concreto asfltico deben construirsecon mezcla densaencaliente con material triturado. El mtodo recomienda determinarladensidaddecincomuestrasporcada lotedematerialdebaseocarpetaasfltica.El promediodeesascincomedicionesdebeser: a) Mayoroigualqueel96%deladensidad promediodelosespecmenesdelaboratorioy ningunade