DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOSMÉTODO AASHTO 93

Dr. Andrés Sotil ChávezLunes 4 de Junio del 2012

Pavimentos

INTRODUCCIÓNDe manera similar al método del pavimento flexible, es una

metodología empírica basada en el AASHO Road TestLa metodología para diseñar tiebars y dowels ya se

presento en clases anterioresEsta sección únicamente se preocupa en el diseño del

espesor de las capas / losasLas ecuaciones tienen la misma estructura, y fueron

reducidas para ejes equivalentes simples de 18 kip (80 kN) a la siguiente ecuación

Esta ecuación solo aplica para losas con Ec = 4.2 x 106 (29 GPa), Modulo de Ruptura Sc = 690 psi (4.8 MPa), modulo de reacción de la subrasante k = 60 pci (160 MN/m3), coeficiente de transferencia J = 3.2 y coeficiente de drenaje Cd = 1.0

DISEÑOSe extendió la ecuación a diversas condiciones de las del

AASHO Road Test y se presenta a continuación

Y para simplicidad se desarrollo un nomograma como se muestra a continuación en la siguiente diapositiva.

Recordar que ΔPSI = 4.5 - pt

DISEÑO - NOMOGRAMA

DISEÑO - NOMOGRAMA

EJERCICIO DE DISEÑODeterminar el periodo de performance de un

pavimento rígido si es que se tiene que existe una relación con W18 con la siguiente ecuación

W18 = 5 x 106 [(1.04)Y – 1]Donde Y esta en añosSe tienen los siguientes datos:

R = 90% (Z = -1.282) So = 0.40D = 8.0 in ΔPSI = 4.5 – 2.5 = 2.0Sc = 600 psi Cd = 1.05J = 3.2 Ec = 5 x 106 psik = 100 pci

DISEÑO - NOMOGRAMA

R = 90% (Z = -1.282) So = 0.40 D = 8.0 in

ΔPSI = 4.5 – 2.5 = 2.0 Sc = 600 psi Cd = 1.05

J = 3.2 k = 100 pci Ec = 5 x 106 psi

DISEÑO - NOMOGRAMA

Determinar el periodo de performance de un pavimento rígido si es que se tiene que existe una relación con W18 con la siguiente ecuación

W18 = 5 x 106 [(1.04)Y – 1]

Donde Y esta en años Se tienen los siguientes

datos: R = 90% (Z = -

1.282) So = 0.40 D = 8.0

in ΔPSI = 4.5 – 2.5 = 2.0 Sc = 600 psi Cd = 1.05 J = 3.2 Ec = 5 x 106 psi k = 100 pci

Y = 6.9 años

De MR a kEl proceso anterior requiere el diseño con valores

de kSi no esta disponible el valor de k, pero se tiene

MR, entonces se pueden usar factores de conversión

Si se tiene un losa aplicada directamente sobre la subrasante, se puede aplicar

k = MR / 19.4 (12.22)

Pero se ha demostrado que los valores son muy altos, y por lo tanto se propone la siguiente ecuación

De MR a kCuando exista una base de por medio, se recomienda usar

las siguientes graficas

Por ejemplo, si Dsb = 6 in

MRsb = 20000 psi

MRsubrasante = 7000 psiDeterminar el modulo de

reacción de la subrasante compuesta k∞

Resultado: k∞ = 400 pci

De MR a kLo anterior

asume que la subrasante es infinita. Sin embargo, si la subrasante esta por encima de una cimentación rígida (por ej. un puente) y si la profundidad es menor a 10 pies, entonces se usa la grafica

Esta grafica puede o no ser aplicada con la subbase

De MR a kUna vez que se

determina un valor de k, se tiene que determinar el valor equivalente que tome en cuenta los danos estacionales.

Tan igual como en pavimentos flexibles, esto se puede hacer de la siguiente manera:

De MR a kEjemplo aplicado

a un pavimento de 9 pulgadas

Ahora, como ultimo paso se tiene que considerar la perdida de soporte por efectos de erosión o bombeo se usa la grafica de la diapositiva siguiente

De MR a kLS = 0 (cero) cuando

hay contacto completo entre la losa y la subrasante

Los valores LS corresponden a áreas sin contacto

Por ej. LS = 3 significa q un área de 9’ x 7.25’ de losa no esta en contacto con su subrasante

LS = 2 y LS = 1 son valores intermedios a este.

Valores típicos

De k a MRLS = 0 cuando hay contacto completo entre la losa y la

subrasanteLos valores LS corresponden a áreas sin contactoPor ej. LS = 3 significa q un área de 9’ x 7.25’ de losa no

esta en contacto con su subrasanteLS = 2 y LS = 1 son valores intermedios a este.Valores típicos

VARIABLESCoeficiente de Transferencia de Carga, J

Coeficiente de Drenaje, Cd

EJERCICIOS

J = 3.2 Sc = 650 psi ΔPSI = 4.5 – 2.5 = 2.0

R = 50% (Z = 0) So = desconocido

D = 8.0 in Ec = 4 x 106 psiCd = ?? k = ??

EJERCICIOS

Cd = 0.95

EJERCICIO 1

k = 350 pci

DISEÑO - NOMOGRAMA

J = 3.2 Sc = 650 psi ΔPSI = 4.5 – 2.5 = 2.0

R = 50% (Z = 0) So = desconocido

D = 8.0 in Ec = 4 x 106 psiCd = 0.95 k = 350 pci

DISEÑO - NOMOGRAMA

J = 3.2 Sc = 650 psi ΔPSI = 4.5 – 2.5

= 2.0R = 50% (Z =

0)So = desconocidoD = 8.0 inEc = 4 x 106 psi

Cd = 0.95k = 310 pci

8.5 millones de ESALS

EJERCICIOS

EJERCICIO

CALENDARIO DEL SEMESTRE5/14 Evaluación y Rehabilitación (5/20)5/21 Gestión de Pavimentos5/28 Diseño AASHTO 93 Flexible6/04 Diseño AASHTO 93 Rígido6/11 Practica 2 (2hrs) y Drenaje (hasta las 8

pm)6/18 Diseño AASHTO Recapeo (hasta las 8

pm)6/25 Procesos Constructivos y Salida a

Obra7/02 Ensayos NDT y Presentaciones (hasta

las 8 pm)7/09 Examen Final

PRACTICA 2A realizarse el próximo lunes de 1015 a 1215 amTemas a incluir

Evaluación y Rehabilitación de PavimentosGestión de PavimentosDiseños de Pavimentos Flexibles Método AASHTODiseños de Pavimentos Rígidos Método AASHTO

Fecha: 11 de Junio (programado original para el 18 de junio)

Clases de la noche hasta las 8pm para recuperar la 1.5 horas perdidas hoy

Esto se hará el 6/11, 6/18, y 7/2 (Dia de Exposiciones)

PRESENTACIONES (2 de Julio)Preparar una exposición y un reporte de 10 hojas

sobre un tema relacionado a los pavimentos, ya sea en diseño, construcción, mantenimiento, proyectos, gestión de pavimentos, materiales modificados, investigaciones en otros países, etc.

Grupos de 3 personas (total de 5 grupos en clase)Presentación de 15 min como mínimo, 22

minutos máximoTexto a incluir

Tabla de ContenidosResumen EjecutivoIntroducción (diferente al Resumen Ejecutivo)Contenidos con formato apropiadoConclusiones y RecomendacionesReferencias

EJERCICIOS / TAREA 1

EJERCICIOS / TAREA 2

Diseñar el espesor de la losa de concreto con las condiciones indicadas