Resumen GUIA 2 AASHTO Diseño de Pavimentos
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Ha sido, sin duda alguna, la prueba de carreteras más completa de todas las ejecutadas a la fecha.
De la información que en ella se obtuvo se siguen produciendo beneficios, ya que los últimos
métodos de diseño se fundamentan en los datos de campo de esta prueba. Desde mediados de 1951
hasta diciembre de 1954 se realizan todas las etapas de planificación, desde la selección del sitio
hasta el establecimiento de objetivos. En el año 1955 se inician los trabajos de topografía, la
preparación de planos y especificaciones.
En agosto de 1956 en la ciudad de Ottawa, Estado de Illinois, comienza la construcción del
proyecto, y en octubre del año 1958, se inicia la aplicación de las cargas sobre los tramos del
pavimento construido. Dos años más tarde, en octubre de 1960, se concluye con la etapa de
mediciones en campo, y se inicia el análisis de la información recogida a lo largo de La prueba.
Figura1: Ubicación del Experimento Vial de la AASTHO, sobre la futura autopista interurbana I-
80, de la red Interestatal de Los Estados Unidos
A finales de 1962, once (11) años después de la realización de la prueba AASTHO, se publican las
primeras "Guías Provisionales para el Diseño de Pavimentos". En el desarrollo de esta vía
experimental trabajaron -entre profesionales, técnicos y personal administrativo- más de 170
personas y 400 individuos de tropa encargados de la operación de los camiones con los que se
aplicaron las cargas. El costo de la prueba (a valores de 1960) fue de aproximadamente 27,0
millones de US$, distribuidos de la siguiente manera: 11,99 millones para la construcción de pistas,
10,18 millones para operación e investigación, y 2,69 millones para los gastos de personal técnico
y de tropa; el resto del monto se dedicó a administración, construcción de barracas, oficinas y
laboratorios.
Se construyeron seis (6) circuitos, identificados del 1 al 6. El número 1 se destinó a medir el efecto
del clima y algunas cargas estáticas; el N! 2 se sometió a cargas livianas, y los N! 3, 4, 5 y 6 se
sometieron a diversas cargas pesadas. La figura N°: 2 muestra la planta típica de una de estos
circuitos: Cada uno de ellos conformaban las "secciones de prueba", y en cada canal de una sección,
a su vez, se aplicaban cargas diferentes.
Determinar los efectos significativos de diferentes cargas por eje, y cargas totales, sobre los
elementos estructurales de puentes de características conocidas.
Para ello, con el empleo de una planilla, se determinaba -o calificaba- el estado del pavimento; en
cuanto a su funcionabilidad, entre los valores de mínimo (0), siendo este el valor mínimo o peor
nivel, a un máximo de (5) -mejor condición del pavimento-. Esta medida de la servicapacidad, a
través de evaluaciones subjetivas de un panel, se definió como el PSR (Present Serviciabiiity
Rating). NIVEL DE SERVICAPACIDAD PRESENTE.
Simultáneamente se ejecutaban análisis estadísticos que permitieran correlacionar algunas
propiedades físicas del estado del pavimento con el valor del PSR. La predicción del valor del PSR
a partir de tales medidas, se define como PSI (Present Serviciabiiity Index), o simplemente “p".
Ecuación 1:
PSI= 5,03 – 1,91 Log (1+SV) – 1,38 RD2(exponente) – 0,01 (C+P) 0,5
en donde:
SV = desviación estándar de la pendiente longitudinal, que mide la influencia de las deformaciones
longitudinales.
Las ecuaciones de diseño del Método AASHTO fueron desarrolladas considerando el efecto que
sobre el comportamiento tienen tanto la solución estructural (incluyendo espesores de capas y
calidad de los materiales y mezclas con que esas capas son construidas), y las cargas actuantes
(tomando en cuenta magnitud, configuración y frecuencia).
Las ecuaciones fundamentales que fueron desarrolladas para los pavimentos flexibles son:
Ecuación 2:
Gt =B( Log Wt – Log p)
Ecuación 3:
B= 0.40 + [0,081(L1+L2)3,23 (exponente)] / [ (SN + 1)5,19 (exponente) * L23,23
(exponente)]
Ecuación 4:
Log p = 5,93 + 9,36 Log (SN +1) - 4,79 log (L1 + L2)+ 4,33 log L2
en donde:
Gt = la función logarítmica de la relación entre la pérdida de servicapacidad al momento “t” y la
pérdida potencial tomada en el momento en que pt = 1,5
B = una función de las variables de diseño y de cargas que influyen la forma de la curva de
servicapacidad (p)-vs-W (cuadro anterior)
p= una función de las variables de diseño y de cargas que expresa el número esperado de cargas
axiales aplicadas acumuladas para el momento en que la servicapacidad (p) alcanza un valor final
de 1,5
Wt = número de cargas aplicadas al final del tiempo “t”
pt= servicapacidad al final del tiempo “t”.
L1 = carga sobre un (1) eje simple o un (1) eje doble
L2 = código para las cargas
(L1= 1 para ejes simples y L1= 2 para ejes dobles)
SN = Número estructural del pavimento en función de los espesores y calidad de materiales con que
cada capa será construida
La solución de las ecuaciones anteriores se simplifica al expresar todos los factores de
carga en término de una carga o vehículo estándar. El método AASHTO utiliza los valores
de Li = 18.000 libras, y L2 = 1, conjuntamente con los valores de factores de equivalencia de
cargas, ya discutido en el Capitulo de Tráfico del primer corte. El estudio de valores de PSI
para pavimentos nuevos resultó en un valor de PSI = 4,2. Con los valores anteriores, la
ecuación fundamental de diseño AASHTO, tal como fue desarrollada en el Momento inicial
(1962), se expresa de la forma siguiente:
Ecuación 5:
Log Wt 18 = 9,36 Log (SN +1) - 0,20 + Log [(4,2- pt)/(4,2-1,5)]__
0,40 + [1094/(SN+1)5,19]
Para el material de fundación correspondientes a un suelo con CBR de 3%, que se empleó en la
construcción de la subrasante del Experimento Vial de la AASHO, se asignó un valor arbitrario de
S=3,o. ( S= valor de soporte) Se asignó un segundo punto en esa escala arbitraria, con un valor de
S= 10,0 para representar el caso de un CBR= 80% , el cual fue construido en un sector especial de
la prueba AASHO, y su comportamiento en relación con las cargas que pudo soportar. Cualquier
valor intermedio se estima en función de una relación lineal entre los dos valores experimentales,
de acuerdo a la ecuación siguiente:
Log Wt 18 = 9,36 Log (SN +1) - 0,20 + Log [(4,2- pt)/(4,2-1,5)]_ + log(1/R) +0,372 (Si-So)
0,40 + [1094/(SN+1)5,19]
CUADROS A ICA
VALOR PARCIAL DEL FACTOR REGIONAL, EN FUNCION DE LA INTENSIDAD DE
TRAFICO, EXPRESADA EN REPETICIONES DIARIAS DE CARGAS EQUIVALENTES,
TIPO DE VIA EN PROCESO DE DISEÑO Y PENDIENTE LONGITUDINAL
CUADROS B ICB VALOR PARCIAL DEL FACTOR REGIONAL, EN FUNCION DEL
TIPO DE MATERIAL QUE CONSTITUYE LA FUNDACION DE LA SUBRASANTE Y LA
INTENSIDAD DE LLUVIA ESPERADA EN LA UNIDAD DE DISEÑO
arod = coeficiente estructural del material que conformará la capa asfáltica de Rodamiento“
ab = coeficiente estructural del material que conformará la capa empleada como base" en la
estructura del pavimento
asb = coeficiente estructural del material que conformará la capa empleada como sub-base" en la
estructura del pavimento y por otra parte:
Los valores de "árod, ab y asb", o coeficientes estructurales, provienen de la relación empírica entre
el Número Estructural (SN) de una estructura de pavimento y los espesores de cada capa, y que
expresan la habilidad relativa de un material para poder funcionar como un componente estructural
de un pavimento determinado.
En el Experimento Vial de la AASHO se utilizaron como bases y sub-bases cuatro (4) materiales:
piedra picada, grava, suelo-cemento y mezcla asfáltica, y como capa de rodamiento e intermedia se
emplearon mezclas asfálticas en caliente. En función de los resultados de los análisis de regresión
del Ensayo AASHO, así como de una estimación del resultado de algunos estudios especiales sobre
las mezclas base, se establecieron los "coeficientes“ estructurales" presentados en el siguiente
cuadro y que fueron los empleados en la Versión del Método de Diseño AASTHO 1972.
COEFICIENTES ESTRUCTURALES METODO AASTHO, VERSION 1972