diseño pavflexibles

8/22/2019 diseo pavflexibles

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11-1

DISEO DE PAVIMENTOSFLEXIBLES


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11-2

Conceptos Generales


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11-3

Seccin transversal Tpica de unPavimento


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11-4

Sistemas de Drenaje


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11-5

Componentes del Diseo dePavimentos

Diseo Geomtrico Alineamiento

Diseo Estructural Espesores y tipo de capas

Diseo de la mezcla Materiales constituyentes y mezcla


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11-6

Relaciones entre la Construccin y la

Performance

DiseoEstructural

Diseo demezcla

DiseoGeomtrico

Construccin

Performance


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11-7

Diseo Estructural Objetivos:

Evitar fallas prematuras

Durabilidad Seguridad Buena transitabilidad

Diseo costo-efectivo

Otras consideraciones Futura Rehabilitacin Percepcin del usuario


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Diseo ideal de un Pavimento

Diseo de la estructura y losmateriales basados enparmetros compatibles ydirectamente relacionados con laperformance del pavimento


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Mtodos de Diseo Estructural

Empiricos (AASHTO 1993)

Racionales (SHELL 1978)


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11-10

Mtodos Empricos

Ecuaciones de regresin que relacionan laperformance del pavimento y los parmetros

de diseo

Restringida a la experiencia local

Requiere validar el comportamiento de losmateriales en el medio local


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11-11

Mtodos Racionales Establecer deformaciones mximas de

compresin (subrasante) y de traccin (capasasflticas)

Establecer modelos de deterioro para vincularlas variables estructurales de una capa de

pavimento con los ejes que la trasitan

Caracterizacin de los materiales


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11-12

MTODO AASHTO 1993


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11-13

AASHTO Procedimiento de

diseo

Referencia:AASHTO Guide for the Design of

Pavement Structures, 1993


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11-14

AASHTO - Consideraciones del

diseo estructural

t

HMA

Granular Base

Subgrade Soil

Bedrock

t

v

Wheel Load


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AASHTO Principios de Diseo Criterio de diseo

Rugosidad, ahuellamiento, baches y fisuras

PSI SV RD C P= + +5 03 1 91 1 1 38 0 012

. . log( ) . .


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Concepto de Serviciabilidad El pavimento a lo largo de la vida de diseo debeasegurar un adecuado condicin de transitabilidad el

que se mide a travs del PSI

Pt

PSI = Po - Pt

Time

P

SI

Po


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11-17

Parmetros de diseo

Perodo de diseo

Trfico Esperado ESALs (W18)

Mdulo Resiliente de Subrasante(M

R)

Confiabilidad (R)

Desvo Standard (So)

Perdida de Serviciabilidad (PSI)


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11-18

Abaco de Diseo


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AASHTO - Diseo

SN = f(W18, PSI, R, S0, MR, ZR)

D1

D2

D3

SN1

SN2

SN3

SN = a1D1 + a2D2m2 + a3D3m3

Subgrade (SG)

base

subbase

HMA surface


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11-20

Nmero Estructural (SN)

SN = Nmero Estructural

ai = Coeficientes de cada capa

Di = Espesores de cada capa

mi = Coeficientes de drenaje de cada capa


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11-21

AASHTO Parmetros

Perodo de diseo

Construccin inicial hasta serviciabilidad final

Perodo de Anlisis

Periodo de la estrategia de diseo, incluyendouna rehabilitacin

alto volumen 30-40 aos

bajo volumen 15-20 aos


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11-22

Trnsito en ejes equivalentes

Carga standard equivalente por eje simple(ESAL) 18,000 lb Carga

Eje simple Rueda Dual

Todas las otras cargas por eje son relacionadasa esta carga standard por eje


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ESAL - ComparacinEjes simples80 kN

18,000 lb.100 kN

22,000 lb.18 kN

4,000 lb.

1ESAL

2.2ESAL

.002ESAL


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11-24

ESAL - ComparacinEjes tandem

160 kN36,000 lb.

TandemAxle

160 kN36,000 lb.

SingleAxle

1.38 ESAL 13.93 ESAL


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11-25

67 kN

15,000 lb0.48 ESAL

27 kN

6,000 lb0.01 ESAL

+ =

151 kN34,000 lb

1.10

151 kN34,000 lb

1.10+ =

54 kN12,000 lb

0.19+

0.5 ESALs

2.4 ESALs

Semiremolque

Camin

Liviano


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ESALS Por AASHTO


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11-27

Calculo de ESALS


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11-28

Calculo de ESALS


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11-29

Calculo de ESALS

El clculo de ESALS para el periodo de diseo requiere de lossiguientes elementos:

FEC: Factor de equivalencia de cargas Fd: Factor Direccional

Fc: Factor de carril (depende del n de carriles) i = Tasa de crecimiento anual Factor de crecimiento= [(1+i)n 1]/i

W18= TMDA*365*Fd*Fc*%cam*FEC* Factor


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11-30

AASHTO Mdulo Resiliente Mdulo Efectivo de la Subrasante

Subrasantes debiles generan ms dao Variaciones estacionales

MR eff Cuando el Mr sera ms alto o ms bajo?


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11-31

Caracterizacin de la Subrasante

Mdulo Resiliente

Mr= K*CBR


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11-32

Mtodo AASHTO


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11-33

AASHTO Mdulo Resiliente Determinacin del Modulo efectivo de la Subrasante a

travs del uso del dao relativo (Uf)

u M

ufu

n

M uf

f R

f

ff

=

=

=

118 10

3005

8 2 32

0 431

..

Re.


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11-34

Mdulo Efectivo de la Subrasante

(MR eff)


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11-35

AASHTO -Parmetros Confiabilidad (R) Probabilidad que el pavimento tenga un comportamiento

satisfactorio a lo largo de la vida til

Desvo Standard (S0) Error standard en la estimacin del trnsito y la

performance

S0 = 0.35 - 0.45

Tipo Urbana Rural

Interestatal 85-99.9 80-99.9

Arteriasprincipales

80-99 75-95

Arterias colectoras 80-95 75-95

Locales 50-80 50-80


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11-36

0

1000

2000

3000

4000

5000

50 60 70 80 90 100

Reliability Level (%)

%

Increasein

DesignESA

Ls

Confiabilidad- sensibilidad al

incremento de trnsito


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11-37

Perdida de Serviciabilidad (PSI)

PSI = Po- Pt

Po= PSI Inicial

4.2 for flexible

Pt= PSI Terminal

f (tipo de ruta)

Tipo Pt

Interestatal 3.0

Urbana 2.5Rural 2.0


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11-38

Abaco de Diseo


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11-39

AASHTO- Clculo del SN

SN = a1D1 + a2D2m2 + a3D3m3

SN = Nmero Estructural

ai = Coeficientes de cada capa

Di = Espesores de cada capa

mi = Coeficientes de drenaje de cada capa


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11-40

AASHTO Tratamiento deldrenaje

Coeficientes de drenaje para base y subbase (mi)

Basado en porcentajes de tiempo en que seencuentran saturados y en la calidad del drenaje.

0.4 to 1.4 (pobre a excelente)


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Coeficientes de Drenaje (mi)Quality of Drainage Water Removed Within

Excellent 2 hours

Good 1 day

Fair 1 week

Poor 1 month

Very Poor (water will not drain)


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11-42

AASHTO Coeficientes demateriales de cada capa (ai)

Concreto Asfltico (CA) Mdulo a1

Base y subbase Mdulo

Correlaciones con CBR, R-Hvemm,Estabilidad a2 and a3


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11-43

Coeficientes de CA (a1)


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11-44

Coeficientes de Aportes de la

Base (a2)

a2

= f (Tipo de Base)

Base No Tratada

(AASHTO Figura 2.6)

Base tratada con asfalto (ATB) (AASHTO Figura 2.9)

Base tratada con cemento (CTB) (AASHTO Figura 2.8)


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11-45

Coeficiente de Base No tratada (a2)

Coeficiente Base tratada con


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11-46


asfalto (a2)



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11-47


cemento (a2)


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11-48

Coeficiente de capa de subbase (a3)



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11-49


Diseo

Figura 3.2.


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Espesores MnimosTrnsito(ESAL)

CA(pulgadas)

Base Granular1(pulgadas)

7,000,000 4.0 6

Nota1 : Incluye bases con cemento y asfalto y subbases


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11-51

MTODO SHELL 1978


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SHELL- Principios de Diseo

Sistema Elsctico multicapa

Caracterizacion de los materiales: Poisson ,Modulo de Elasticidad

Materiales homogneos e istropos Capas poseen dimensiones horizontalesinfinitas

Capas totalmente ligadas entre si


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Esquema conceptual


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SHELL- Principios de Diseo

Esfuerzos de compresin en la parte superior

de la subrasante

Esfuerzos de traccin en la parte inferior de lascapas ligadas


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11-55

Criterios de falla


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Parmetros de diseo

Trnsito

Caracterizacin de la subrasante

Temperatura

Caracterizacin de Materiales No ligados

Caracterizacin de Materiales Ligados (Capas

S S O S


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11-57

ESALS POR SHELL

Caracterizacin Subrasante-


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11-58

Caracterizacin Subrasante

Mtodo Shell


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Clculo de la Wmaat (temperatura)


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11-60

Caracterizacion de las capasgranulares


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Caracterizacin de las capasasflticas

Stiffness (S1, S2)- S1: Mezcla Densa

- S2: Mezcla Abierta

Fatiga (F1, F2)- Moderado contenido de vacos y asfalto

- Alto contenido de vacos

Penetracin (50, 100)


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Stiffness Mezcla Asfltica


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Abacos de diseo Tipo HN


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Abacos de diseo Tipo HT


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Abacos de diseo Tipo TN


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Abacos de diseo Tipo EN


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11-67

Carta de diseo


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Determinacin de espesores decapas no ligadas


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Espesores resultantes -Comparaciones


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Enunciado del TP


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TP- Datos de entrada

Modulo Resiliente de Subrasante Variacinestacional.

TMDA, composicin volumtrica e intervalosde carga, tasa de crecimiento anual.

Temperatura media mensual del aire, (wmaat) Caractersticas de materiales de aporte para

conformar las capas del paquete estructural. Precipitacin anual


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11-72

TP - Requerimientos

Dimensionar utlizando el Metodo AASHTO1993 y SHELL 1978.

Justificar los parmetros de diseoseleccionados.

Plantear diferentes alternativas de diseo, consu justificacin tcnica.

Enunciado del TP


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Dimensionamiento de pavimentos flexibles


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Dimensionamiento de pavimentos flexibles

diseño pavflexibles

Documents