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Diseño de Pavimento Flexible
Diseño de Pavimento Flexible
Diseño de Pavimento Flexible
Trabajo Grupal
TEMA: Diseño de pavimento flexible
Estudiantes
Docente
2022-B
Índice
Introducción .......................................................................................................................... 1
Objetivos ............................................................................................................................... 1
Objetivo General............................................................................................................... 1
Conclusiones ....................................................................................................................... 17
Bibliografía ......................................................................................................................... 19
Anexos ................................................................................................................................. 21
Diseño de Pavimento Flexible
Introducción
caminos. Un buen diseño de pavimento debe ser capaz de soportar la carga del tráfico durante
un período de tiempo prolongado sin sufrir fallas, lo que puede resultar en costos de
Objetivos
Objetivo General
Proporcionar una base sólida para el diseño de pavimentos que sean capaces de
soportar el tráfico durante un período prolongado de tiempo sin sufrir fallas, Además, dar una
guía útil para la toma de decisiones relacionadas con el diseño de pavimentos flexibles y la
Objetivos Específicos
Marco Teórico
1
Estructura de Pavimento
Se define a una estructura de pavimento (EP) como “la estructura integral de las capas
las cargas vehiculares” (Coronado Iturbide, 2002, pág. 17). El propósito general de la EP se
basa en asimilar y disipar una carga vehicular a la que se somete dicho sistema para evitar
deterioros en la subrasante. La capa de rodadura del sistema puede ser flexible o rígida;
además, se encuentra apoyada sobre varias capas conformadas por material granular las
cuales determinan su espesor de acuerdo con las características de la subrasante; por ejemplo,
Figura 1
Nota: Como se observa en el gráfico, la capa subrasante representa el suelo natural y las
https://repositorioinstitucional.buap.mx/bitstream/handle/20.500.12371/10590/202008061236
22-0279-T.pdf?sequence=2
2
Pavimentos Flexibles
distribuye sobre una capa de base flexible y la carga se transfiere a la subrasante a través de
Este tipo de pavimento es común en áreas con un clima cálido y húmedo, ya que es resistente
a la deformación y a la humedad.
efectiva y económica para la construcción de carreteras en áreas con suelos blandos y con alta
precipitación pluvial. Dicho pavimento se compone de una capa de base flexible y una capa
de rodadura, que están diseñadas para soportar cargas de tráfico y distribuir el peso de manera
uniforme en la subrasante. Además, tiene una buena capacidad de drenaje, lo que lo hace
ideal para áreas con un clima lluvioso. Finalmente, el pavimento flexible resulta más
tiene la desventaja de requerir mantenimiento constante para cumplir con su vida útil.
la década de 1950 en Ottawa, Illinois. En dicho método las variables se presentan como:
Período de diseño (T), Índice de serviciabilidad (PSI), Confiabilidad (R), Desviación estándar
(So), Tráfico (ESAL’s) y Módulo resiliente (Mr). Por otro lado, las incógnitas a resolver son:
Los criterios de diseño de acuerdo con la norma se rigen en la siguiente premisa: “el
tránsito que lleva a la falla del pavimento es función del: número estructural, de la resistencia
3
de la subrasante, de la pérdida deseada de índice de servicio y de la confiabilidad elegida”
(Escuela Politécnica Nacional, 2022, pág. 8). Durante el proceso de análisis es recomendable
aplicar condiciones de alto volumen de vehículos pesados y largos períodos de análisis en las
comportamiento es la siguiente,
∆𝑃𝑆𝐼
log [
4.2 − 1.5] + 2.32 log 𝑀 − 8.07
log 𝑊18 = (𝑍𝑅 ∗ 𝑆𝑜 ) + 9.36 log(𝑆𝑁 + 1) − 0.20 +
1.094 𝑅 (1)
0.4 +
(𝑆𝑁 + 1)5.19
siendo,
• Período de análisis: tiempo base para el diseño del pavimento, puede ser mayor al
período de vida.
4
• Nivel de confianza: grado de incertidumbre que asegura cumplir con el período de
análisis.
esfuerzos.
• Coeficiente de drenaje: se vincula a partir de la calidad del drenaje y del tiempo que el
Generar un diseño de pavimento flexible para que satisfaga las condiciones indicadas
Figura 2
5
Partiendo del método AASHTO 93, se considera que la carretera será una vía principal
ubicada en una zona urbana transitada del Ecuador. Primero, se determinan los vehículos a
futuro que van a transitar por la carretera diseñada mediante un crecimiento lineal. Se
muestra el ejemplo de cálculo para el tráfico liviano y se imita el procedimiento para los
demás casos
• Livianos a futuro
Tabla 1
Después, se procede a calcular el Factor de Equivalencia por Eje y por Tipo, nuevamente
se presenta un ejemplo de cálculo y se repite el proceso para los demás datos formando de
6
• Ejes simples – Livianos
𝐿𝑠𝑠 4
𝐹𝑠𝑠 = ( ) (3)
6.6
1 4
𝐹𝑠𝑠 = ( ) ∗ 37% = 0.000195
6.6
𝐿𝑠𝑑 4
𝐹𝑠𝑑 =( ) (4)
8.2
12 4
𝐹𝑠𝑑 = ( ) ∗ 15% = 0.6880
8.2
𝐿𝑡 4
𝐹𝑡 = ( ) (5)
15
20 4
𝐹𝑡 = ( ) ∗ 15% = 0.47407
15
𝐿𝑡𝑟 4
𝐹𝑡𝑟 = ( ) (6)
23
24 4
𝐹𝑡𝑟 = ( ) ∗ 30% = 0.35568
23
Tabla 2
CARGA CARGA
TIPO DE F.E.C. POR F.E.C. POR
TIPO DESCRIPCIÓN EJES TOTAL %
EJE EJE TIPO
(TON) (TON)
Delantero 1 0,000195
CAMIONETA Livianos 3 37 0,003315
Trasero 2 0,003120
4-C Camiones de 2 ejes Simple 6 30 30 0,204904 0,560580
7
Trídem 24 0,355676
Simple 6 0,102452
2-S-2 Camiones de 3 ejes Simple B 12 38 15 0,687956 1,264482
Tándem 20 0,474074
Simple 3,9 0,012192
Bp-5 Buses 13,1 10 0,170644
Simple B 9,2 0,158451
Simple 3 0,002134
2-D Mixtos 7 5 0,008880
Simple 4 0,006746
Simple 6 0,027321
3-S-3 Tanqueros Tándem 20 50 4 0,126420 0,201164
Trídem 24 0,047424
FCE 2,209065
Con este dato, aplicamos la siguiente ecuación para determinar el número de ejes
𝑇𝑃𝐷𝐴𝑜 + 𝑇𝑃𝐷𝐴𝑓
𝑁(8.2 𝑇𝑜𝑛) = ( ) ∗ 365 ∗ 𝑛 ∗ 𝐷𝑡 ∗ 𝐹𝐶𝐸 (7)
2
siendo
de 0.50
período de diseño, es decir 10 años y con una tasa de crecimiento (𝑖) de 8%; se aplica la
siguiente fórmula para cada categoría. Como ejemplo tomamos el caso del tráfico liviano,
8
𝑇𝑓 = (1 + 𝑖)𝑡 (8)
• Tráfico liviano
Tabla 3
# VEHÍCULOS # VEHÍCULOS
TRÁFICO
ACTUALES PROYECTADOS
Livianos 300 648
Camiones de 2 ejes 250 540
Camiones de 3 ejes 120 259
Buses 80 173
Mixtos 40 86
Tanqueros 30 65
TOTAL 820 1771
De la Tabla 3 obtenemos los datos de 𝑇𝑃𝐷𝐴𝑜 = 820 y 𝑇𝑃𝐷𝐴𝑓 = 1771; aplicando (7)
se obtiene lo siguiente
820 + 1771
𝑁(8.2 𝑇𝑜𝑛) = ( ) ∗ 365 ∗ 10 ∗ 0.50 ∗ 2.209065 = 5222864.766
2
final (𝑃𝑜 ). Debido a los parámetros establecidos antes de desarrollar el ejercicio y basándonos
9
De esta manera, la diferencia entre los índices de serviciabilidad será
Por otro lado, se requiere determinar el Módulo Resiliente. Este depende de cada
valor del CBR expuesto en las indicaciones del ejercicio desarrollado. Nos apoyamos del
Tabla 4
ABSCISA CBR MR
8+000 12 10637
8+500 10 9389
9+000 7 7355
9+500 8 8059
10+000 7 7355
10+500 8 8059
11+000 6 6618
sistematizada en el Software Ecuación AASHTO 93. Los valores para ingresar son,
• 𝑃𝑡 = 2.5, 𝑃𝑜 = 4.2
Los valores de MR irán variando puesto que no es una cantidad fija para todos los CBR.
10
Figura 3
Interfaz del programa Ecuación AASHTO 93 con el cálculo de SN para el primer caso
solicitado.
Tabla 5
ABSCISA CBR MR SN
8+000 12 10637 4,06
8+500 10 9389 4,25
9+000 7 7355 4,62
9+500 8 8059 4,48
10+000 7 7355 4,62
10+500 8 8059 4,48
11+000 6 6618 4,79
11
El paso siguiente se resume en determinar el espesor de las capas de asfalto, base y
la Tabla 6 con los intervalos del coeficiente estructural para cada capa de la estructura de
pavimento, así como el material a los que corresponden estos valores. La información se
Tabla 6
COEFICIENTE ESTRUCTURAL
CAPAS TIPO DE MATERIAL INTERVALO
Carpeta de asfalto Concreto asfáltico 0.134 – 0.173
Base Agregados triturados graduados uniformemente 0.047 – 0.056
Subbase Arena-Grava, graduada uniformemente 0.032 – 0.043
Se procede entonces con un método de iteración para obtener valores verídicos para
cada SN teórico,
• 𝑆𝑁 = 4.06
Tabla 7
COEFICIENTES ESPESOR
CAPAS SN
ESTRUCTURA DRENAJE hi (cm)
Capa de Asfalto 0,173 10 1,73
Base 0,055 1 25 1,375
Subbase 0,043 1 25 1,075
SN Total 4,18
12
• 𝑆𝑁 = 4.25
Tabla 8
Número estructural ajustado para el punto final del tramo 1 y punto inicial del tramo 2 de la
vía
COEFICIENTES ESPESOR
CAPAS SN
ESTRUCTURA DRENAJE hi (cm)
Capa de Asfalto 0,173 10 1,73
Base 0,055 1 25 1,375
Subbase 0,043 1 30 1,29
SN Total 4,395
• 𝑆𝑁 = 4.62
Tabla 9
Número estructural ajustado para el punto final del tramo 2 y punto inicial del tramo 3 de la
carretera
COEFICIENTES ESPESOR
CAPAS SN
ESTRUCTURA DRENAJE hi (cm)
Capa de Asfalto 0,173 10 1,73
Base 0,055 1 30 1,65
Subbase 0,043 1 30 1,29
SN Total 4,67
• 𝑆𝑁 = 4.48
Tabla 10
Número estructural ajustado para el punto final del tramo 3 y punto inicial del tramo 4 de la
vía
13
COEFICIENTES ESPESOR
CAPAS SN
ESTRUCTURA DRENAJE hi (cm)
Capa de Asfalto 0,173 10 1,73
Base 0,055 1 27 1,485
Subbase 0,043 1 30 1,29
SN Total 4,505
• 𝑆𝑁 = 4.62
Tabla 11
Número estructural ajustado para el punto final del tramo 4 y punto inicial del tramo 5 de la
carretera
COEFICIENTES ESPESOR
CAPAS SN
ESTRUCTURA DRENAJE hi (cm)
Capa de Asfalto 0,173 10 1,73
Base 0,055 1 30 1,65
Subbase 0,043 1 30 1,29
SN Total 4,67
• 𝑆𝑁 = 4.48
Tabla 12
Número estructural ajustado para el punto final del tramo 5 y punto inicial del tramo 6 de la
vía
COEFICIENTES ESPESOR
CAPAS SN
ESTRUCTURA DRENAJE hi (cm)
Capa de Asfalto 0,173 10 1,73
Base 0,055 1 27 1,485
Subbase 0,043 1 30 1,29
14
SN Total 4,505
• 𝑆𝑁 = 4.79
Tabla 13
COEFICIENTES ESPESOR
CAPAS SN
ESTRUCTURA DRENAJE hi (cm)
Capa de Asfalto 0,173 10 1,73
Base 0,055 1 30 1,65
Subbase 0,043 1 35 1,505
SN Total 4,885
perfil de la carretera que se diseñó a partir de los datos recibidos y los cálculos
correspondientes.
Tabla 14
Tabla de resultados para las alturas de cada capa que conforma la estructura de la vía
diseñada
ALTURA C. ALTURA
ABSCISA SN C. ASFÁLTICA BASE SUBBASE
ASFÁLTICA BASE
8+000 4,18 10 25 25 60 50
8+500 4,395 10 25 30 65 55
9+000 4,67 10 30 30 70 60
9+500 4,505 10 27 30 67 57
10+000 4,67 10 30 30 70 60
10+500 4,505 10 27 30 67 57
11+000 4,885 10 30 35 75 65
15
Figura 4
Perfil lateral de la vía diseñada en base a los datos recibidos y los cálculos desarrollados
70
Altura de Capas [cm]
60
50
40
CAPA ASFÁLTICA
30
BASE
20
SUBBASE
10
Abscisa [m]
Para terminar el ejercicio planteado, se obtuvo una estimación del monto económico
necesario para proyectar el diseño vial final dando como resultado un costo total de
$1.066.400,00.
Tabla 15
ABSCISA [m] SN C. ASFÁLTICA [cm] BASE [cm] SUBBASE [cm] VALOR [$]
8+000 4,18 10 25 25 $140.275,00
8+500 4,395 10 25 30 $147.715,00
9+000 4,67 10 30 30 $156.240,00
9+500 4,505 10 27 30 $151.125,00
10+000 4,67 10 30 30 $156.240,00
10+500 4,505 10 27 30 $151.125,00
11+000 4,885 10 30 35 $163.680,00
PRECIO /m3 $195,00 $55,00 $48,00 $1.066.400,00
16
Conclusiones
los agregados triturados graduados uniformemente para la base son un material ideal para la
realizado por la Universidad Nacional de Colombia, se encontró que los agregados triturados
graduados uniformemente para la base pueden proporcionar una buena capacidad de soporte y
base de pavimentos.
Sin embargo, como cualquier material de construcción, los agregados triturados graduados
de los agregados triturados pueden variar dependiendo de la fuente de la que se obtienen. Por
de laboratorio para garantizar que cumplan con los requisitos de calidad necesarios.
pavimentos flexibles. Según el Manual de Diseño de Pavimentos del Instituto Mexicano del
Norte, se encontró que la arena-grava para la subbase tiene una buena capacidad de soporte y
puede proporcionar una base resistente y estable para el pavimento. Además, según un estudio
17
grava puede verse afectada por factores como la cantidad de finos, la presencia de materia
El análisis por ejes proporciona una visión más detallada de la capacidad de carga del
transitan por la carretera y garantizan que el pavimento tenga la capacidad de soporte necesaria.
Además, ayuda a prevenir el deterioro prematuro del pavimento y a maximizar su vida útil.
El método AASHTO se basa en datos de tráfico promedio y no tiene en cuenta: las variaciones
cual puede afectar la precisión del diseño y la vida útil del pavimento
para evaluar una reducción de costos a largo plazo, el resultado obtenido total es coherente
comparado con obras ya existentes, sin embargo, este puede variar por diferentes factores que
son necesarios para la construcción de este tipo de obras como la preparación del terreno, la
18
Bibliografía
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https://d1wqtxts1xzle7.cloudfront.net/35239676/manual-de-pavimentos-sieca1-
libre.pdf?1414007249=&response-content-
disposition=inline%3B+filename%3DRed_vial_de_Nicaragua_2013.pdf&Expires=16
78123388&Signature=W9rrb0XdgK~tQ8EyJrbHhsIegyuAfRbgxCoCuWXexyPvrlem
19
Escuela Politécnica Nacional. (2022). Método de diseño AASHTO 93. Ecuador: EPN
Editorial.
20
Anexos
Anexo 1
Anexo 2
21