Climate">
Semana 3. Método AASHTO y Manual INVIAS
Semana 3. Método AASHTO y Manual INVIAS
Semana 3. Método AASHTO y Manual INVIAS
PAVIMENTOS II
Inicial (Po)
Rugosidad
P
y Deterioro
S
I
Final (Pt)
Log N
SERVICIABILIDAD
Pavimentos Rígidos
ISP = 5,41 –1,8 Log (1+SV) – 0,09*(C+P)½
SV = Variación de Pendiente
RD = Desplazamientos Verticales
C = Grietas
P = Parches
SERVICIABILIDAD INICIAL
Pavimento
Rígido 4,5
Pavimento
Asfáltico
4,2
SERVICIABILIDAD FINAL
CONFIABILIDAD VARIABILIDAD
Tiene en cuenta los errores o
Es la probabilidad que el desviaciones de diseño:
pavimento proyectado resista Variaciones en propiedades de los
el tránsito previsto materiales.
Variaciones en propiedades de la
R: 50 a 99 % subrasante.
Variaciones en estimación del
Tránsito.
Variaciones en las condiciones
climáticas.
Variaciones en la calidad de la
construcción.
So (0,40 - 0,49)
CONFIABILIDAD RECOMENDADA POR AASHTO
CLASIFICACIÓN
URBANO RURAL
FUNCIONAL
Autopistas 85% - 99% 80% - 99%
Arterias principales 80% - 99% 75% - 99%
Colectoras 80% - 95% 75% - 95%
Locales 50% - 80% 50% - 80%
VALORES DE Zr y So
SN = a1H1+a2H2m2+a3H3m3
a1, m1 C.A H1
a2, m2 Base H2
a3, m3 Subbase H3
Subrasante
COEFICIENTE ESTRUCTURAL DE MEZCLA DE
CONCRETO ASFÁLTICO
Coeficiente
Estructural
de BASES
Coeficiente
Estructural
de Bases
Tratadas Con
Cemento
Coeficiente
Estructural de
Bases Tratadas
Con Asfalto
Coeficiente
Estructural
de
SUBBASES
COEFICIENTES DE APORTE
Manual INVIAS 1998
MDC ai = 0.44 TMAP < 13 ºC
Mezcla densa en
MDC ai = 0.37 13 ºC TMAP < 20 ºC
caliente
MDC ai = 0.30 20 ºC TMAP 30 ºC
MDF ai = 0.8 * 0.44 TMAP < 13 ºC
Mezcla densa en
MDF ai = 0.8 * 0.37 13 ºC TMAP < 20 ºC
frío
MDF ai = 0.8 * 0.33 20 ºC TMAP 30 ºC
Base estabilizada BEE-1 ai = 0.20 Agregado grueso
con emulsión BEE-2 ai = 0.20 Agregado medio
asfáltica BEE-3 ai = 0.14 Suelo
BEC-1 ai = 0.16 A-1-a; A-1-b
Base estabilizada BEC-2 ai = 0.14 A-3; A-2-4; A-2-5
con cemento BEC-3 ai = 0.13 A-2-6; A-2-7; A-4
A-5; A-6; A-7
BG-1
Base granular
BG-2 ai = 0.14
SBG-1
Sub-base granular
SBG-2 ai = 0.12
CALIFICACIÓN DEL DRENAJE
Término para la Remoción
Calidad del Drenaje
del agua
EXCELENTE 2 Horas
BUENO 1 Día
ACEPTABLE 1 Semana
POBRE 1 Mes
MUY POBRE No drena
COEFICIENTES DE DRENAJE PARA PAVIMENTOS
FLEXIBLES
PORCENTAJE DE TIEMPO EN QUE EL PAVIMENTO
ESTA EXPUESTO A NIVELES DE HUMEDAD PRÓXIMOS
CALIDAD DE A LA SATURACION
DRENAJE
<1% 1 – 5 % 5 – 25 % > 25 %
EXCELENTE 1,40-1,35 1,35-1,30 1,30-1,20 1,20
P S P
Q a a Q
ESPESORES MÍNIMOS AASHTO (pulgadas)
SUBBASE D3
SN3
SUBRASANTE
SN 1 SN 1 a1D1 SN 1
D1
a1
SN 2 SN 1
D 2 SN2 SN1 a 2m2D2 SN2
a 2m 2
SN 3 SN 2
D 3 SN3 SN2 a3m3D3 SN3
a 3m 3
SOLUCIONES DE MEJORAMIENTO
Estabilización Subrasante Natural – con Capas Granulares.
El módulo equivalente de la interacción subrasante - mejoramiento ha sido estimado
con base en la siguiente expresión, desarrollada por Ivanov para estructuras multicapa:
Dónde:
Eeq : módulo elástico equivalente del sistema
ESBR : módulo elástico de la subrasante
EMEJ : módulo elástico del material de mejoramiento
hMEJ : espesor del mejoramiento, cm
a : radio del área de carga, cm
n : parámetro adimensional determinado con la expresión
,
n=
EJEMPLO DISEÑO PAVIMENTO CON
GRANULARES
DATOS
N = 3.500.000
R = 95%
PSI inicial = 4,2
PSI final = 2,2
So = 0,45
CBR subrasante = 3,5%
Temperatura = 32°C
Esubbase = 15.000 psi
Ebase = 32.000 psi
CÁLCULOS
Mr = 1500*CBR
Mr = 5250 psi
Coeficientes de aporte: a1 = 0,30; a2 = 0,14; a3 = 0,12
Coeficientes de drenaje: m1 = 1; m2 = 0,9; m3 = 0,9
EJEMPLO DISEÑO PAVIMENTO CON
GRANULARES
SN1 Cto Asfáltico D1
SN2 BASE D2
SUBBASE D3
SN3
SUBRASANTE
2 ,50
D1 8,33 " 20 ,83 cm
0 ,30
SN1 = 2,50
SN2 = 3,30 3,30 2 ,50
SN3 = 4,50 D 2 6 ,34 " 15 ,87 cm
0 ,14 * 0 ,9
4 ,50 3,30
D3 11 ,11" 27 , 77 cm
0 ,12 * 0 ,9
SN1 Cto Asfáltico D1
SN2 BASE D2
SUBBASE D3
SN3
SUBRASANTE
Espesores calculados Espesores balanceados
D1 = 20,83 cm D1 = 17 cm
D2 = 15,87 cm D2 = 25 cm
D3 = 27,77 cm D3 = 35 cm
SN1 Cto Asfáltico D1
SN2 BASE D2
SUBBASE D3
SN3
SUBRASANTE
Chequeo del número estructural
SN1 = 0,30 * 17 / 2,54 = 2,01
SN2 = 0,14 * 0,9* 25/2,54 = 1,24
SN3 = 0,12 * 0,9* 35/2,54 = 1,49
SN = 4,74
MANUAL DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
FLEXIBLES PARA VIAS CON MEDIOS Y ALTOS
VOLUMENES DE TRÁNSITO
GENERALIDADES
• Publicado en el año de 1998.
• Basado principalmente en el método AASHTO, considerando la protección
de la subrasante.
• Criterios aplicables a carreteras y autopistas interurbanas y caminos
rurales.
• Se consideran factores de tiempo, tránsito, materiales, suelos de
subrasante, condiciones ambientales, detalles constructivos y
económicos.
• Con esta normativa de diseño se pretende uniformizar los estudios de
pavimentos en el país y lograr soluciones equivalentes mediante la
utilización del catálogo, donde todas las estructuras propuestas tienen
iguales índices de serviciabilidad inicial y final.
• Confiabilidad del 90%.
PERIODO DE DISEÑO
CATEGORÍA DE LA VÍA
I II III Especial
Descripción Autopistas Colectoras Caminos rurales Pavimentos
interurbanas, interurbanas, con tránsito especiales e
caminos caminos rurales mediano, innovaciones
interurbanos e industriales caminos
principales principales estratégicos
Importancia Muy Importante Importante Poco importante Importante a
poco importante
Tránsito > 5.000 1.000 – 10.000 < 1.000 < 10.000
promedio diario
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
(4)
Factor de Ponderación Total
(5)
Promedio del Factor de Ponderación
(6)
TMAP. ºC
CARACTERIZACIÓN DE LA RESISTENCIA DE
DISEÑO DE LA SUBRASANTE RANGO DE
CONVENCIÓN DESCRIPCIÓN CLIMA % DE CBR
ESTIMADO
Cenizas volcánicas con abundancia de fragmentos De medio a frío con
1. CAFÉ 5-25
rocosos limo-arenosos, ubicados en montañas. altas humedades
Cenizas volcánicas. Limo-arenosas, ubicadas en
2. ROJO CLARO Fríos húmedos. 5-20
lomeríos y altiplanicies.
Suelos areno-arcillosos, ubicados en relieves de Cálidos húmedos y muy INTERVALO MODULO
3. AZUL CLARO
fuertemente ondulados a fuertemente quebrados. húmedos.
5-15 INTERVALO C.B.R
CATEGORÍA RESILIENTE (E)
4. RAYADO AZUL Suelos sedimentarios ubicados en relieve ondulado Cálidos, húmedos y %
3-10 kg/cm2
CLARO a quebrado (lomeríos). muy húmedos.
5. AZUL CLARO Suelos sedimentarios areno arcillosos, ubicados en Cálidos húmedos a muy S1 300 – 500 3 CBR 5
5-15
RAYAS NEGRAS relieve ondulado. húmedos. S2 500 – 700 5 CBR 7
6. AZUL CLARO Suelos con porcentaje de arcilla < 35% localizados Cálidos húmedos y S3 700 – 1000 7 CBR 10
5-15
RAYAS ROJAS en altiplanos. muy húmedos.
7. AZUL CLARO Cálidos húmedos y muy S4 1000 – 1500 10 CBR 15
Suelos areno-arcillosos ubicados en montaña. 5-15
RAYAS VERDES húmedos S5 > 1500 CBR 15
Arenas cuarzosas ubicadas en relieves planos a
8. AZUL OSCURO - 5-30
ondulados y en altiplanicies. Depósitos eólicos.
Suelos gruesos de origen ígneo o metamórfico con
9. AZUL OSCURO
altos contenidos de arena cuarzosa ubicados en Húmedos. 20-50
RAYAS NEGRAS
peniplanicies.
Cenizas volcánicas, limo arenosas, ubicadas en Medios, húmedos y
10. NARANJA
11. NARANJA
montañas.
Cenizas volcánicas con altos contenidos de arcillas,
muy húmedos.
Cálidos secos y
3-25
2-10
Para módulos resilientes menores a 300
kg/cm2 (CBR < 3%), se considera que para
RAYAS NEGRAS ubicadas en piedemontes. húmedos.
Suelos con altos contenidos de partículas
12. AMARILLO granulares, fragmentos de rocas y afloramientos - 20-70
20-40
parcial, con el fin de lograr valores mayores
de resistencia
en planicies y valles. áreas inundables.
Suelos sedimentarios aluviales recientes. Ubicados
18. VIOLETA CLARO 20-60
en piedemontes.
19. NEGRO Arenas eólicas ubicadas en planicies - 10-30
Cálidos húmedos y muy
20. ROSADO Suelos arcillo arenosos. Ubicados en montaña, 3-15
húmedos
21. GRIS Suelos areno limosos localizados en piedemonte. Muy secos. 10-40
Suelos de planicies y valles aluviales, areno Cálidos, secos y
22. MAGENTA 10-20
arcillosos. húmedos.
23. MAGENTA
Suelos areno arcillosos, ubicados en altiplanos. Secos. 10-20
RAYAS NEGRAS
24. VERDE OSCURO Suelo arcillo arenosos ubicados en planicies. Fríos y secos. 3-10
25. VERDE CLARO Suelos altamente erosionables. Cálidos y secos 5-25
MATERIALES QUE COMPONEN LA
ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO
SIMBOLO CODIGO MATERIAL
ESPECIFICACIONES
Sub-base
INV 320
TMAX 50 mm, % Pasa #4 = 30 a 70%, Pasa # 200 = 4 a 20%,
SBG-1 Agregado grueso D 50%, P 12%-18%, EA 25%, IP 6 , CBR 20-30-40 , 95% de
Proctor Modificado.
Base granular
Tr 50%, D 40%, P 12%-18%, Ia 35%, CBR 80%
INV 330
Precipitación
mi
mm/año
< 2000 1.00
2000 - 4000 0.90
> 4000 0.80
l l
MDC- 2 l l
5 MDF- 2 7.5 l l l l l l
__
BEE- 2 10 BEE- 2 10 __ __ __
T1 __
l l l l l l l l l l l l l l l l
MDC- 2 l l
10 MDC- 2 l l
7.5 MDC- 2 l l
10 MDC- 2 l l
7.5 MDC- 2 l l
10 MDC- 2 l l
7.5 MDC- 2 l l
8 MDC- 2 l l
7.5
__ __ __ __ __
BEE- 2 10
BG- 2 __ __ BEE- 1 15 BG- 2 __ 15 BG- 2 __ 20 BEE- 1 15 BG- 2 __ 15
20 BG- 2 20
T2 __
BEE- 2 10
__ __ __ __
1<N8,22
__ __ __
20
EJEMPLO
Parámetros de Diseño Valor Categoría en el manual
Carta de diseño = No 5
TEMPERATURA PRECIPITACIÓN
No REGIÓN
TMAP (ºC) MEDIA ANUAL (mm)
Fría seca y fría
R1 < 13 < 2000
semihúmeda
Templado seco y templado
R2 13 -20 < 2000
semihúmedo
Cálido seco y
R3 20 – 30 < 2000
Cálido semihúmedo
R4 Templado húmedo 13 – 20 2000 – 4000
Mr (Kg/cm²)
S1
N8,2 (106)
l l l l
__
BEE- 2 10
BG- 2 __ 25 BEE- 1 15
__
__
BEE- 2 10
T1 __
BEE- 2 10
0,5< N 8,21
SBG- 1 30
SBG- 1 40 SBG- 1 35
l l l l
__
BG- 2 __ 30 BEE- 1 15
T2 __
__
1< N 8,2 2 __
BEE- 2 10
SBG- 1 40 SBG- 1 40