Diseno de-pavimento-rigido (1) (1)

1
0
1
)
(
D

DISEÑO DEL PAVIMENTO RÍGIDO POR EL MÉTODO AASHTO 93
NOMBRE : CREACIÓN DE LA PAVIMENTACIÓN DEL JR. IRLANDA ENTRE EL JR.
DINAMARCA Y EL JR. CROACIA - LA MOLINA - BAÑOS DEL INCA - CAJAMARCA
UBICACIÓN : DEPARTAMENTO : CAJAMARCA
PROVINCIA : CAJAMARCA
DISTRITO : BAÑOS DEL
INCA
ASOCIACIÓN : LA MOLINA
A.-METODO AASTHO -93
Es uno de los métodos más utilizados y de mayor satisfacción a nivel internacional para el
diseño de pavimentos rígidos. Fue desarrollada en los Estados Unidos en la década de los
60; y a partir del año 1986, y su correspondiente versión mejorada de 1993.
B.- PROCEDIMIENTO DE DISEÑO PARA EL PAVIMENTO RÍGIDO POR EL MÉTODO
AASHTO 93
- Estimar el Tráfico para el periodo de diseño (W18)
- Determinar la confiabilidad R y la desviación estandar total So
- Determinar la pérdida de serviciabilidad de diseño
- Establecer el módulo de reacción efectivo de la subrasante k
- Obtener el espesor de la losa D (fórmula o Ábaco)
- Establecer los espesores que satisfagan SN
C.- FORMULA GENERAL DE AASTHO:
Log10(
ΔPSI
)
Log10
(W18) Zr So 7.35 Log10 (D 1) 0.06
4.5 1.5
1.624
7
1 
(D
8.46
(4.22 0.32 Pt) Log10 [
S´c Cd 0.75
1.132)
]
0.75
18.42
215.63 J (D
Ec
k
0.25
)
Donde:
D = Espesor de la losa del pavimento en (in)
W18
Zr
So
∆PSI
Po
Pt
S'c
Cd
J
Ec
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
Tráfico (Número de
ESAL´s) Desviación
Estándar Normal
Error Estándar Combinado de la predicción del Tráfico
Diferencia de Serviciabilidad (Po-
Pt) Serviciabilidad Inicial
Serviciabilidad Final
Módulo de Rotura del concreto en
(Psi). Coeficiente de Drenaje
Coeficiente de Transferencia de Carga
Módulo de Elasticidad de concreto (Psi)
K = Módulo de Reacción de la Sub Rasante en (Psi).

Clase de
vías
EALs ᵃ
(millones)
Nivel de
confiabilidadᵇ(%)
) (%)
Factor de
confiabilidad(Fr
)
EALs de diseñoᵃ
(millones)
Expresas 7.5 90 3.775 28.4
Arteriales 2.8 85 2.929 8.3
Colectoras 1.3 80 2.39 3.0
Locales 0.43 75 2.01 0.84
NOTAS:
ᵃBasados en una vida de diseño de 20años, 4% de crecimiento,50% de trafico direccional.
ᵇBasada en una desviación estándar de 0.45.
D- DISEÑO
En la Tabla 1 se muestra un ejemplo del listado de los EALs en función de la clase de
vía. Se incorpora un nivel deseado de confiabilidad en el proceso de diseño por medio
de un factor aplicado al tráfico de diseño como se muestra a continuación:
EALs ajustados = Fr x EALs
Donde Fr es el factor de confiabilidad. En la Tabla1 también se muestran los factores
de confiabilidad recomendados por tipo de vía, junto con los correspondientes EALs
ajustados para su uso en el diseño. El PR (Profesional Responsable) deberá definir
los factores de confiabilidad para su diseño en particular.
TABLA 1. EJEMPLO DE EALs DE DISEÑO
Fuente: NORMA CE.010, 2012
1.- TRÁFICO PARA EL PERIODO DE DISEÑO (W18)
Según la Norma CE 010 , las vías locales son aquellas que tienen por objeto el
acceso direccto a las áreas residenciales, comerciales e industriales y circulan
dentro de ella.
Entonces la clase de vía es local, y se
usará:
W18 = 840000 EALs
2.- PERIODO DE DISEÑO (Pd)
El manual de diseño del MTC (Ministerio de Transportes y comunicaciones del Perú 2012)
establece que este debe ser como mínimo 20 años.
Periodo de diseño : Pd = 20 años
3.- CONFIABILIDAD (R%)
Se denomina confiabilidad (R%) a la probabilidad de que un pavimento desarrolle su
función durante su vida útil en condiciones adecuadas para su operación. También se
puede entender a la confiabilidad como un factor de seguridad, de ahí que su uso se
debe al mejor de los criterios. EC.10 Pavimentos Urbanos, recomienda en la tabla 1
utilizar:
Por tratarse de una vía local, se usa : R%
=
75%

Tipo dePavimento Po
P. Rigidos 4.50
P. Flexibles 4.20
Tipo deVia Pt
Expresas 3.00
Arteriales 2.50
Colectoras 2.25
Locales 2.00
4.- DESVIACIÓN ESTANDAR NORMAL (Zr)
Es función de los niveles seleccionados de confiabilidad.
Por contar con una confiabilidad de 75% se usará: Zr = -0.674
5.- DESVIACIÓN ESTANDAR (So)
La Guía AASHTO 93 recomienda adoptar para So. Valores comprendidos dentro de
los siguientes intervalos:
Pavimentos
rígidos………………………………….
Pavimentos
flexibles…………………………………
0.30
0.40
- 0.40
- 0.50
Por lo tanto la desviación estandar es: So = 0.35
6.- SERVICIABILIDAD DE DISEÑO
La serviciabilidad se define como la habilidad del pavimento de servir al tipo de tráfico
(autos y camiones) que circulan en la vía. La medida primaria de la serviciabilidad es el
Índice de Serviciabilidad Presente. El procedimiento de diseño AASHTO predice el
porcentaje de
perdida de seviciabilidad (∆ PSI) para varios niveles de tráfico y cargas de ejes.
SERVICIABILIDAD INICIAL (Po)
TABLA 2. SERVICIABILIDAD INICIAL (Po)
Fuente: CE.010 Pavimentos Urbanos.
Po = 4.50
SERVICIABILIDAD FINAL (Pt)
TABLA 3. SERVICIABILIDAD FINAL (Pt)
Fuente: CE.010 Pavimentos Urbanos.
Pt = 2.00
DIFERENCIA DE SERVICIABILIDAD (∆PSI)
∆PSI = Po - Pt → ∆PSI = 2.50

7.- MÓDULO DE REACCION EFECTIVO DE LA SUBRASANTE
(K)
Se han propuestos algunas correlaciones de “ K “ a partir de datos de datos de CBR
de diseño de la Sub Rasante, siendo una de las más aceptadas por ASSHTO la
expresión siguiente:

CBR de diseño:
Según los Estudios de Mecánica de Suelos del proyecto denominado "CONSTRUCCIÓN DE LA
PAVIMENTACIÓN DE LAS CALLES DE LA URBANIZACIÓN LA MOLINA-DISTRITO DE BAÑOS
DEL INCA-CAJAMARCA"; una zona muy cercana, se obtuvo el siguiente valor de CBR.
C.B.R : 2.30 % Suelo Tipo CL, GC.
TABLA 4: Modulo de Reacción de la subrasante (k).
2.3
(30)
De la tabla 4 se obtiene : k =
k =
35 Psi per in
22 MPa/m
Fuente: Norma CE 010, 2012

Se han propuestos algunas correlaciones de “ K “ a partir de datos de CBR de diseño de la
Sub Rasante, siendo una de las más aceptadas por ASSHTO las expresiones siguientes:
K = 2.55 + 52.5(Log CBR) MPa/m → CBR ≤ 10
K = 10.46 + 9.08(Log CBR)
4.34
MPa/m → CBR > 10
CBR subrasante = 2.30 % Según estudio realizado Laboratorio de Mecanica de Suelos
entonces se utilizará: K = 2.55 + 52.5(Log 2.3) ; MPa/m
K = 21.54 MPa/m
Para nuestro caso se utilizará : K = 35.00 Psi
8.- MÓDULO DE ROTURA DEL CONCRETO (S'c).
Es una propiedad del concreto que influye notablemente en el diseño de pavimentos
rígidos de concreto. Debido a que los pavimentos de concreto trabajan principalmente a
flexión, es recomendable que su especificación de resistencia sea acorde con ello, por
eso el diseño considera la resistencia del concreto trabajando a flexión, que se le conoce
como resistencia a la flexión por tensión (S´c) o módulo de ruptura (MR) normalmente
especificada a los 28
días.
TABLA 5. MÓDULO DE ROTURA DEL CONCRETO (MR).
TIPO DE PAVIMENTO
S`c RECOMENDADO (Psi)
Psi kg/cm2
Autopistas 682.70 48.00
Carretera 682.70 48.00
Zonas Industriales 640.10 45.00
Urbanos principales 640.10 45.00
Urbanos Secundarios 597.40 42.00
FUENTE: AASHTO,1993.
Por tratarse de una zona urbana secundaria S'c =597.40 Psi
9.- MÓDULO DE ELASTICIDAD DEL CONCRETO (Ec).
Se denomina Módulo de elasticidad del concreto a la tracción, a la capacidad que
obedece la ley de Hooke, es decir, la relación de la tensión unitaria a la deformación
unitaria. Se determina por la Norma ASTM C469. Sin embargo en caso de no disponer de
los ensayos experimentales para su cálculo existen varios criterios con los que pueda
estimarse ya sea a partir del Módulo de Ruptura, o de la resistencia a la compresión a la
que será diseñada la
mezcla del concreto.
Ec = 6750*Mr (En Mpa)
Ec = 26454*Mr^0.77 (En Psi) → Ec = 3,632,583.18 Psi

10.- COEFICIENTE DE TRANSMICIÓN DE CARGA (J)
Es un parámetro empleado para el diseño de pavimentos de concreto que
expresa la capacidad de la estructura como transmisora de cargas entre juntas
y fisuras.
FIGURA 1: Transferencia de Carga
FUENTE: AASHTO,
1993
TABLA 6: Valores de Coeficientes Transmisión de carga J
TIPO DE BERMA
J
GRANULAR O ALFÁLTICA CONCRETO HIDRÁULICO
VALORES J
SI(con pasadores) NO(con pasadores) SI(con pasadores) NO(con pasadores)
3.2 3.8 - 4.4 2.8 3.8
Fuente: Guía AASHTO, 1993
Según la Norma CE 010 la necesidad del uso de dowels en las juntas transversales
de contracción depende del servicio al que estará sometido el pavimento. Los
dowels y/o pasadores no se requieren en pavimentos residenciales o en calles con
tráfico ligero
Para nuestro caso se usará : J =
11.- COEFICIENTE DE DRENAJE (Cd)
3.8
Parámetro que representa la metodología AASHTO de 1993 a las carácteristicas de
drenabilidad de un material granular empleado como base o sub base y se expresa como
Cd para pavimentos rígidos, cuyo valor depende del tiempo en que estos materiales se
encuentran expuestos a niveles de humedad cercana a la saturación y del tiempo en que
drena el agua.
TABLA 7: Valores de Cd recomendados por la AASHTO para pavimentos rígidos
Cd
Tiempo
Transcurrido para
que el suelo libere
el 50% de su agua
libre
Porcentaje de tiempo en que la estructura del
pavimento esta expuesta a niveles de
humedad cercanas a la saturación
Calificación <1% 1 - 5% 5 - 25% >25%
Excelenete 2 horas 1.25 - 1.20 1.20 - 1.15 1.15 - 1.10 1.10
Bueno 1 día 1.20 - 1.15 1.15 - 1.10 1.10 - 1.00 1.00
Regular 1 semana 1.15 - 1.10 1.10 - 1.00 1.00 - 0.90 0.90
Pobre 1 mes 1.10 - 1.00 1.00 - 0.90 0.90 - 0.80 0.80
Muy pobre Nunca 1.00 - 0.90 0.90 - 0.80 0.80 - 0.70 0.70

PSI calificación
0,0 Intransitable
0,1 - 1,0 Muy malo
1,1 - 2,0 Malo
2,1 - 3,0 Regular
3,1 - 4,0 Bueno
4,1 - 4,9 Muy bueno
5,0 Excelente
Nivel de Servicio (PSI)
Es un parámetro que califica la serviciabilidad de una vía.
TABLA 8: Valores de PSI y calificación de
la serviciabilidad
De acuerdo a la serviciabilidad inicial y final lo calificamos a la serviciabilidad como
Bueno.
Según INDECI, Cajamarca esta expuesta a una humedad promedio anual de
68.5%. (ver informe de diseño).
Por lo que el Coeficiente de drenaje será: Cd (elegido) =
12.- CALCULO DEL ESPESOR MEDIANTE FORMULA GENERAL
1.00
DATOS
EALS =
Zr =
So =
840000
-0.674
0.35
(EALS) Pt =
S'c =
Cd =
2.00
597.40
1.00
Psi
D(pulg) = 7.33 in (Asumido) J
=
3.8
ΔPSI = 2.50 Ec = 3,632,583.18 Psi
K = 35.00 Psi
log10(840000) = -0.2359 + 6.7685 - 0.006 + -0.0627 + 3.58 x -0.1508
5.924 = 5.924
De la formula se obtiene un espesor de la losa
de :
7.33 pul ≈
≈
7.33
18.63
pulg
cm
Espesor de la Losa de Concreto Adoptado D = 19.00 cm

13.- CALCULO DEL ESPESOR MEDIANTE ABACO.
Datos: K = 35 Psi So = 0.35
Ec = 3.6 x10^6 Psi R = 75%
S'c = 597 Psi W = 0.84 x10^6 ESALs
J = 3.8 ΔPSI = 2.50 PSI
Cd = 1.00
Fuente: Guía AASHTO "Diseño de Estructuras de Pavimentos, 1993".

Fuente: Guía AASHTO "Diseño de Estructuras de Pavimentos, 1993".
De los abacos se obtiene que el espesor de la losa de concreto
es :
7.30
18.54
pulg
cm

14.- CALCULO DEL ESPESOR DEL PAVIMENTO POR SOFTWARE
Espesor de la Losa de Concreto Calculado D
=
7.58 pulg → D = 19.25 cm
De acuerdo a los tres métodos antes referidos, se trabajará con un espesor de concreto de:
» Espesor de la Losa de Concreto (D) 20.00 cm
15.- CALCULO DEL ESPESOR DE LA SUB - BASE
TABLA 9. Espesores recomendados para la sub-base de
un pavimento rígido.
SUB.BASE ESPESOR (cm)
Granular 10 a 20
Estabilización con cemento 10 a 15
Fuente: ASSOCIATION OF CEMENT PORTLAND AMERICAN (PCA)
para Diseño de Pavimentos.
» De la tabla se obtiene que el espesor de la sub base
es :
20 cm

16.- CÁLCULO DE LA SUB RASANTE
Los requisitos mínimos para los diferentes tipos de pavimentos, son los indicados en la Tabla
10.
TABLA 10. Requerimiento mínimo para el mejoramiento de la sub – rasante
Tipo de
pavimento
Elemento
Flexible Rígido Adoquines
Sub - rasante
95% de compactación:
Suelos Granulares - Proctor Modificado
Suelos cohesivos - Proctor Estandar
Espesor compactado:
≥ 250mm - Vías locales y colectoras
≥ 300mm - Vías arteriales y expresas
Sub - base
CBR ≥ 40%
100%
compactación
Proctor
Modificado
CBR ≥ 30%
100% compactación Proctor Modificado
base
CBR ≥ 80%
100%
compactación
Proctor
Modificado
N.A*
CBR ≥ 80%
100%
compactación
Proctor
Modificado
Imprimación/capa
de apoyo
Penetración de la
Imprimación ≥ 5mm
N.A*
Cama de arena fina, de
espesor comprendido
entre
25 y 40mm.
Espesor
de la capa
de
rodadura
Locales ≥ 50mm
≥ 150mm
≥ 60mm
Colectoras ≥ 60mm ≥ 80mm
Arteriales ≥ 70mm NR**
Expresas ≥ 80mm ≥ 200mm NR**
Material Concreto asfáltico***
MR ≥ 3,4MPa
(34 kg/cm^2)
f'c ≥ 38MPa
(380 kg/cm^2)
Notas: N.A*: No aplicable, NR**: No Recomendable, Concreto asfáltico*** El concreto asfáltico debe ser hecho
preferentemente con mezcla en caliente. Donde el proyecto considere mezclas en frio, estas deben ser
hechas con asfalto emulsificado.
Fuente: CE.010 Pavimentos Urbanos tabla
Mejoramiento de la Subrasante espesor mínimo: 25 cm
Debido a que el estudio de suelos denominado "CONSTRUCCIÓN DE LA PAVIMENTACIÓN
DE LAS CALLES DE LA MOLINA-DISTRITO DE BAÑOS DEL INCA - CAJAMARCA" en el Item
tres recomienda el mejoramiento de la sub rasante con un espesor no menor a 30 cm.
» De espesor de la sub rasante es: 30 cm

17.- BOMBEO
Pendiente transversal que se daencarreteras para permitir que el agua que cae directamente
sobre lacalzada hacia lascunetas a finde reducir el peligro enlacirculación vehicular, ylas
posibilidades de infiltración.
De acuerdo al tipo de pavimento, pueden emplearse losvalores de bombeo de latabla siguiente:
Tipo de calzada Bombeo (%)
Concreto Hidraúlico 1-1.5
Mezcla Asfáltica 2
Tratamiento superficial 2.5
Natural o mejorada 4
fuente: Lospavimentos enlasvías terrestres, Ing. José
Cespedes Abanto
» De acuerdo a la tabla se diseñará conun bombeo de : 1.5 % para la pavimentación del
Jr. Irlanda
18.- BERMAS
» Debido aque en el plano catastro de Baños del Inca no se considera Berma para el Jr Irlanda, no
se realizará el diseño de esta.
19.- SECCIÓN TIPICA DE ESPESORES DEL PAVIMENTO RIGIDO:
SECCIÓN TRANSVERSAL DEL PAVIMENTO
CARPETA
HIDRÁULICA SUB-
BASE
SUB-RASANTE
20 cm
20 cm
30 cm
TERRENO
NATURAL
FUENTE: Elaboración propia, 2016

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