Diseño AASHTO 93 De Pavimentos. Ingenieria para ti

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UNIDAD02
Semana9
Mg.Ing.DelmerHuayraRomani
Pavimentos
DISEÑO AASHTO 93 DE PAVIMENTOS
FLEXIBLES
Serviciabilidad, confiabilidad y desviación estándar,
cálculo del número estructural, coeficiente de capa,
coeficiente de drenaje, cálculo de espesores.
Método Diseño

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PARAMETROS DE DISEÑO
➢Tráfico
➢Materiales
➢Condiciones Ambientales
➢Mantenimiento
➢Calidad de Construcción

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GUIAS BÁSICAS PARA EL DISEÑO
https://www.nationalacademies.org/trb/blog

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MÉTODOS PARA DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

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HISTORIA

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METODO DE DISEÑO AASHTO 1993

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AASHTO 1993
PROCEDIMIENTO DE DISEÑO
1
2
4
3
5
6
7
8
9
10

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1) DETERMINAR TRÁFICO DE DISEÑO ??????
&#3627409359;??????
(8.2 tn)

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CALCULO ESALs(EquivalentSingle AxleLoad)
Número de repeticiones de carga equivalentes
#&#3627408440;&#3627408440;8.2&#3627408481;&#3627408475;=365෍&#3627408440;&#3627408440;×&#3627408444;&#3627408448;&#3627408439;&#3627408462;×&#3627408441;
&#3627408464;??????×&#3627408441;
&#3627408465;×&#3627408441;
&#3627408464;
&#3627408441;
??????=Factor de daño
&#3627408475;
??????=Nºde vehículos del grupo i promedio diario anual en dos sentidos &#3627408444;&#3627408448;&#3627408439;
??????
G = Tasa de crecimiento
D = Factor de distribución direccional
L = Factor de distribución por carril
Y = Periodo de diseño en años
&#3627408440;&#3627408454;&#3627408436;&#3627408447;=෍
??????=1
??????
&#3627408441;
??????&#3627408475;
??????
&#3627408475;
??????=&#3627408475;
0??????&#3627408442;&#3627408439;&#3627408447;365&#3627408460;
#&#3627408440;&#3627408440;8.2&#3627408481;&#3627408475;=&#3627408440;&#3627408454;&#3627408436;&#3627408447;=??????
18
&#3627408441;
&#3627408464;??????=Factor de crecimiento acumulado (G)(Y)
&#3627408441;
&#3627408465;=Factor direccional (D)
&#3627408441;
&#3627408464;=Factor Carril (L)

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Suelode
fundación
Ensayo CBR
Mr
Módulo de elasticidad de
la sub rasante o modulo
resiliente
2) MEDIR O ESTIMAR EL MÓDULO RESILIENTE EFECTIVO DE LA
SUBRASANTE &#3627408500;
&#3627409359;??????
Elmóduloresilienteesunamedidadela
capacidaddeunmaterialdealmacenaro
absorberenergíasinqueeste
experimentedeformaciónpermanente

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Correlaciones entre CBR y Mr

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&#3627408448;
&#3627408479;=1500×&#3627408438;&#3627408437;&#3627408453;(psi), CBR<10%
Heukelomy Klomp(1962)
Formula recomendada por la
Norma Peruana
Formula recomendada por la
AASTHO

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Valores de módulo resiliente

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MÓDULO EFECTIVO DE SUBRASANTE

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REQUISITOS MÍNIMOS PARA LOS DIFERENTES TIPOS DE
PAVIMENTOS URBANOS (RNE CE.010)

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EVOLUCIÓN DEL DETERIORO
3) DETERMINAR LA SERVICIALIDAD INICIAL Y FINAL ??????
&#3627409358;Y ??????
??????
Laservicialidades la
percepción que tienen
los usuarios del nivel de
servicio del pavimento
PSI (del inglés Pavement
ServiceabilityIndex)
Índice de Serviciabilidad
de Pavimento (PSI)

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SERVICIALIDAD

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SERVICIABILIDAD

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SERVICIABILIDAD: MANUAL MTC

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SERVICIABILIDAD: NORMA RNE PAVIMENTOS URBANOS

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RELACIÓN PSI-IRI
Índice de Regularidad Internacional
(IRI) es un estándar estadístico que
mide la rugosidad de los
pavimentos y se utiliza como
parámetro de referencia para
evaluar la calidad de rodadura de
un camino.
ElrugosímetrodeMERLINconsiste
endeterminarladesviacióndel
terrenofrenteaunacuerda
definidaentre2puntosubicados
antesydespuésdelpuntode
medición.Paraello,seutilizaun
puntodecontactoconelpisoenel
puntodemedición,elcualpermite
encontrareldesniveldelterreno
respectoalacuerda,definidapor
lospuntosdeapoyo(Álvarezy
Rivero,2012).

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4) E&#3627408402;&#3627408403;&#3627408384;&#3627408385;??????&#3627408388;&#3627408386;&#3627408388;&#3627408401;??????&#3627408384;&#3627408386;&#3627408398;&#3627408397;&#3627408389;??????&#3627408384;&#3627408397;??????&#3627408384;(&#3627408505;)Y LA DESVIACIÓN
ESTANDAR (&#3627408513;
&#3627408505;)

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NIVEL DE CONFIABILIDAD (R%) Y DESVIACIÓN ESTANDAR (&#3627408513;
??????)
Zr es también conocido como la confiabilidad en el diseño del pavimento

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CONFIABILIDAD: MTC

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VARIABILIDAD &#3627408506;
&#3627409358;(ERROR NORMAL COMBINADO)

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COEFICIENTES DE CAPA
5) MEDIR PROPIEDADES DE LA CARPETA, BASE Y SUBBASE Y
ESTABLECER LOS COEFICIENTES DE CAPA &#3627408514;
&#3627409359;, &#3627408514;
&#3627409360;y &#3627408514;
&#3627409361;

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AASHTO 1993
COEFICIENTES DE CAPA: BASE Y SUBBASE GRANULAR

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AASHTO 1993
COEFICIENTE DE CAPA: BASE Y SUBBASE GRANULAR

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AASHTO 1993
COEFICIENTE DE BASE ESTABILIZADA

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COEFICIENTES DE CAPA: MTC

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Determinar los coeficientes m2 y m3
6) DETERMINAR LOS COEFICIENTES DE DRENAJE ??????
&#3627409360;y ??????
&#3627409361;

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Se basa en el parámetro de días con lluvia en el año con la cual se determina el porcentaje de días que llueve

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Esta ecuación representa el número estructural requerido en cada una de las capas el pavimento para funcionar en
cierto índice de servicio soportando cierto número de ejes , para cierto nivel de confiabilidad sobre el moduloresiliente
de cierta capa. Cada capa del pavimento requiere un SN para soportar adecuadamente las caragsde transito.
7) CALCULAR EL NUMERO ESTRUCTURA (SN)
FÓRMULA DE DISEÑO (AASHTO 1993)

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•&#3627408506;&#3627408501;
??????: es el número estructural de la capa que se
está analizando (i=1, capa asfáltica; i=2, capa base
granular; i=3, capa subbase granular).
•capa asfáltica, Mrcorresponde la base granular
•Base granular, Mrcorresponde a la subbase
granular
•Subbase granular, Mrcorresponde a la subrasante
Esta fórmula representa el número estructural requerido (diseño)

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SN de la
capa
asfáltica
SN de la
base
SN de la
subbase

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Generalmente hsse desconoce, por lo que se asume el valor mínimo aceptable para cada rango de transito
Número estructural de la Capa Asfáltica (&#3627408506;&#3627408501;
&#3627409359;)

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Módulo resiliente

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Número estructural de la Base y Sub-base

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Base Estabilizada con cemento

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AASHTO 1993
ÁBACO DE DISEÑO (Cálculo de SN)

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AASHTO 1993
ESPESORES MÍNIMOS

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AASHTO 1993 -ESPESORES MÍNIMOS

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TANTEO DE ESPESORES
8) CALCULAR LOS ESPESORES DE DISEÑO &#3627408491;
&#3627409359;, &#3627408491;
&#3627409360;y &#3627408491;
&#3627409361;

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ESPESORES

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RESUMEN
1 2
43 5
6
Subbase
Base
Mezcla
Asfáltica

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RESUMEN
7 8
9
Número Estructural
SN
Determinar los
coeficientes de
capa a
1 , a
2y a
3
Determinar los
coeficientes de
drenaje m
2y m
3
Calcular los
espesores de
diseño D1, D
2y D
3

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EJEMPLO:Diseñelaestructuraenpavimentoflexibleconelmétodo
AASTHOparalassiguientescondiciones:
➢Autopista interurbana nueva, de primera importancia
➢8’000,000 de ejes equivalentes de 8.2 tn.
➢Suelo de subrasante con CBR = 7%
➢Temperatura media anual promedio, T = 23.5 ºC
➢Días promedio en los que llueve en el año = 107.
➢Velocidad media de circulación de vehículos pesados de 30 km/h.
➢Calidad de drenaje: regular.

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PASO1:DeterminacióndelFactorcamión(ESALs,??????
&#3627409359;??????).
DESARROLLO MÉTODO AASTHO
Dato del problema: ??????
&#3627409359;??????= 8’000,000 = 8×10
6
PASO2:DeterminacióndelaServiciabilidad(∆PSI).
➢Por dato del problema es una Autopista
interurbana nueva, de primera importancia
∆PSI=??????
0-??????
??????=4.2-2.5=1.7
??????
0=4.2
??????
??????=2.5
Por lo general se parte de un valor inicial
de 4.0 a 4.2 (estado bueno de la vía)

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PASO3:DeterminacióndelaDesviaciónEstándar(&#3627408513;
??????).
❑Determinacióndelaconfiabilidad
paraunaautopistainterurbana
nueva,deprimeraimportancia
&#3627408505;= 90%
❑DeterminacióndelaDesviaciónEstándar(&#3627408461;
&#3627408479;)
&#3627408513;
??????= -1.282

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PASO4:DeterminacióndelErrorEstándarCombinado(&#3627408506;
&#3627409358;).
Dato del problema Autopista interurbana nueva
&#3627408506;
&#3627409358;= 0.45
PASO5:DeterminacióndeMódulodeResiliencia(&#3627408500;
&#3627408505;).
Dato del problema: Suelo de subrasante con CBR = 7%
&#3627408448;
&#3627408479;4=1500×&#3627408438;&#3627408437;&#3627408453;
&#3627408448;
&#3627408479;4=1500×7=10500psi
&#3627408448;
&#3627408479;=1500×&#3627408438;&#3627408437;&#3627408453;(psi), CBR<10%
Heukelomy Klomp(1962)
5.1.DeterminacióndeMódulodeResilienciadelasubrasante(&#3627408500;
??????&#3627409362;).

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Dato del problema: Autopista
interurbana nueva, de primera
importancia CBR = 100%
5.2.DeterminacióndeMódulodeResilienciadelascapasbasey
subbase(&#3627408500;
??????&#3627409360;y&#3627408500;
??????&#3627409361;).
Base
&#3627408500;
??????&#3627409360;= 30,000 PSI

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Dato del problema: Según el MTC el
CBR mínimo recomendado para
subbases es de 40%
CBR ≥40%
∴CBR =40%
5.2.DeterminacióndeMódulodeResilienciadelascapasbasey
subbase(&#3627408500;
??????&#3627409360;y&#3627408500;
??????&#3627409361;).
Subbase
&#3627408500;
??????&#3627409361;= 16,900 PSI

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➢Temperatura media anual promedio, T = 23.5 ºC
➢Velocidad media de circulación de vehículos pesados de 30 km/h.
5.3.DeterminacióndeMódulodeResilienciadelacapade
rodadura(&#3627408500;
??????&#3627409359;).
Caparodadura(mezclaasfáltica)
??????=
30
2??????
=4.78 &#3627408443;??????≈5&#3627408443;??????
??????=30??????&#3627408474;/ℎ
&#3627408455;
??????=23.5º&#3627408438;
ℎ
&#3627408480;=4"=100&#3627408474;&#3627408474;
&#3627408455;
&#3627408480;=−0.0093×23.5
2
+1.569×23.5−1.578−0.084×ln100+1.55
&#3627408455;
&#3627408480;=35º&#3627408438;

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??????=5&#3627408443;??????
&#3627408455;
&#3627408480;=35º&#3627408438;
&#3627408448;
&#3627408479;1=4000&#3627408448;??????&#3627408462;
1&#3627408448;??????&#3627408462;≈145.038??????&#3627408480;??????
&#3627408448;
&#3627408479;1=580151??????&#3627408454;&#3627408444;

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PASO6:DeterminaciónNúmeroEstructural(&#3627408506;&#3627408501;).
❑Para la capa de rodadura
??????
&#3627409359;??????= ESALs = 8’000,000 = 8×10
6
∆PSI=1.7
&#3627408500;
??????&#3627409360;= 30,000 PSI
log8000000=−1.282×0.45+9.36×log&#3627408454;&#3627408449;
1+1−0.20+
log
1.7
4.2−1.5
0.4+
1094
&#3627408454;&#3627408449;
1+1
5.19
+2.32log30000−8.07
&#3627408513;
??????= -1.282
&#3627408506;
&#3627409358;= 0.45
&#3627408506;&#3627408501;
&#3627409359;=2.879
&#3627408500;
??????&#3627409359;
&#3627408500;
??????&#3627409360;
&#3627408500;
??????&#3627409361;
&#3627408500;
??????&#3627409362;

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PASO6:DeterminaciónNúmeroEstructural(&#3627408506;&#3627408501;).
❑Para la capa Base
??????
&#3627409359;??????= ESALs = 8’000,000 = 8×10
6
∆PSI=1.7
log8000000=−1.282×0.45+9.36×log&#3627408454;&#3627408449;
2+1−0.20+
log
1.7
4.2−1.5
0.4+
1094
&#3627408454;&#3627408449;
2+1
5.19
+2.32log16900−8.07
&#3627408513;
??????= -1.282
&#3627408506;
&#3627409358;= 0.45
&#3627408506;&#3627408501;
&#3627409360;=3.586
&#3627408500;
??????&#3627409359;
&#3627408500;
??????&#3627409360;
&#3627408500;
??????&#3627409361;
&#3627408500;
??????&#3627409362;
&#3627408500;
??????&#3627409361;= 16,900 PSI

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PASO6:DeterminaciónNúmeroEstructural(&#3627408506;&#3627408501;).
❑Para la capa Subbase
??????
&#3627409359;??????= ESALs = 8’000,000 = 8×10
6
∆PSI=1.7
log8000000=−1.282×0.45+9.36×log&#3627408454;&#3627408449;
2+1−0.20+
log
1.7
4.2−1.5
0.4+
1094
&#3627408454;&#3627408449;
2+1
5.19
+2.32log10500−8.07
&#3627408513;
??????= -1.282
&#3627408506;
&#3627409358;= 0.45
&#3627408506;&#3627408501;
&#3627409361;=4.272
&#3627408500;
??????&#3627409359;
&#3627408500;
??????&#3627409360;
&#3627408500;
??????&#3627409361;
&#3627408500;
??????&#3627409362;
&#3627408500;
??????&#3627409362;= 10,500 PSI

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PASO7:Determinaciónloscoeficientesdecapa(a
1,a
2ya
3).
❑Coeficiente estructural a
2 (base)
Dato del problema: Autopista interurbana nueva, de
primera importancia CBR = 100%
&#3627408514;
&#3627409360;= 0.14
&#3627408500;
??????&#3627409360;=&#3627408492;
&#3627409360;= 30,000 PSI
&#3627408514;
&#3627409360;= 0.1378
Gráficamente:
Con Formula:

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Mg.Ing.DelmerHuayraRomaniPAVIMENTOS
PASO7:Determinaciónloscoeficientesdecapa(a
1,a
2ya
3).
❑Coeficiente estructural a
3 (Subbase)
Datodelproblema:SegúnelMTCelCBRmínimo
recomendadoparasubbasesesde40%(CBR≥40%)
∴CBR=40%
&#3627408514;
&#3627409361;= 0.12
&#3627408500;
??????&#3627409361;=&#3627408492;
&#3627409361;= 16,900 PSI
&#3627408514;
&#3627409361;= 0.1207
Gráficamente:
Con Formula:

Escuela Académico Profesional de IngenieríaCivil
Mg.Ing.DelmerHuayraRomaniPAVIMENTOS
PASO7:Determinaciónloscoeficientesdecapa(a
1,a
2ya
3).
❑Coeficiente estructural a
1 (Carpeta asfáltica)
&#3627408514;
&#3627409359;= 0.4872
&#3627408448;
&#3627408479;1=&#3627408440;
1=580151??????&#3627408454;&#3627408444;

Escuela Académico Profesional de IngenieríaCivil
Mg.Ing.DelmerHuayraRomaniPAVIMENTOS
PASO8:Determinacióndeloscoeficientesdedrenajem
2ym
3
❑Coeficiente de drenaje m
2 y m
3
% días de lluvia=
107
365
×100%
∴??????
&#3627409360;=??????
&#3627409361;= 0.80
Datos del problema:
➢Días promedio en los que llueve en
el año = 107.
➢Calidad de drenaje: regular.
% días de lluvia=29.32%

Escuela Académico Profesional de IngenieríaCivil
Mg.Ing.DelmerHuayraRomaniPAVIMENTOS
PASO9:CalcularlosespesoresdediseñoD1,D
2yD
3
❑Calculando D
1
&#3627408491;
&#3627409359;=
&#3627408454;&#3627408449;
1
&#3627408462;
1
∴&#3627408491;
&#3627409359;=6”
Recalculando:
&#3627408506;&#3627408501;
&#3627409359;=2.879&#3627408514;
&#3627409359;= 0.4872
&#3627408491;
&#3627409359;=
2.879
0.4872
&#3627408491;
&#3627409359;=5.91" &#3627408491;
&#3627409359;
∗
=6"≥5.91”
&#3627408454;&#3627408449;
1
∗
=&#3627408462;
1×&#3627408439;
1
∗
=0.4872×6=2.923≥2.879

Escuela Académico Profesional de IngenieríaCivil
Mg.Ing.DelmerHuayraRomaniPAVIMENTOS
PASO9:CalcularlosespesoresdediseñoD1,D
2yD
3
❑Calculando D
2
&#3627408491;
&#3627409360;=
&#3627408454;&#3627408449;
2−&#3627408454;&#3627408449;
1
∗
&#3627408462;
2&#3627408474;
2
∴&#3627408491;
&#3627409360;=6.5”
Recalculando:
&#3627408491;
&#3627409360;
∗
=6.5"≥6.01”
&#3627408454;&#3627408449;
1
∗
=2.923??????
&#3627409360;=0.80&#3627408514;
&#3627409360;= 0.1378&#3627408506;&#3627408501;
&#3627409360;=3.586
&#3627408491;
&#3627409360;=
3.586−2.923
0.1378×0.80
= 6.01
&#3627408454;&#3627408449;
2
∗
=&#3627408439;
2
∗
&#3627408462;
2&#3627408474;
2=6.5×0.1378×0.8=0.717
&#3627408454;&#3627408449;
1
∗
+&#3627408454;&#3627408449;
2
∗
=2.923+0.717=3.64≥3.586

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Mg.Ing.DelmerHuayraRomaniPAVIMENTOS
PASO9:CalcularlosespesoresdediseñoD1,D
2yD
3
❑Calculando D
3
&#3627408491;
&#3627409361;=
&#3627408454;&#3627408449;
3−&#3627408454;&#3627408449;
1
∗
+&#3627408454;&#3627408449;
2
∗
&#3627408462;
3&#3627408474;
3
=
4.272−3.64
0.1207×0.8
=6.55
∴&#3627408491;
&#3627409361;=6.6”
Recalculando:
&#3627408491;
&#3627409361;
∗
=6.6"≥6.55”
??????
&#3627409361;=0.80
&#3627408454;&#3627408449;
3
∗
=&#3627408439;
3
∗
&#3627408462;
3&#3627408474;
3=6.6×0.1207×0.8=0.637
&#3627408454;&#3627408449;
1
∗
+&#3627408454;&#3627408449;
2
∗
+&#3627408454;&#3627408449;
3
∗
=2.923+0.717+0.637=4.277≥4.272
&#3627408514;
&#3627409361;= 0.1207 &#3627408506;&#3627408501;
&#3627409359;
∗
=2.923&#3627408506;&#3627408501;
&#3627409361;=4.272 &#3627408506;&#3627408501;
&#3627409360;
∗
=0.717
&#3627408506;&#3627408501;
&#3627409361;=&#3627408506;&#3627408501;=4.272Verificando:

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PASO10:DiseñoFinal
∴&#3627408491;
&#3627409359;=6”
∴&#3627408491;
&#3627409360;=6.5”
∴&#3627408491;
&#3627409361;=6.6”

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PASO3:DeterminacióndelaDesviaciónEstándar(&#3627408513;
??????).
Dato del problema: ??????
&#3627409359;??????= 8’000,000 = 8×10
6
PASO2:DeterminacióndeMódulodeResilienciadelasubrasante(&#3627408500;
&#3627408505;).
Dato del problema: Suelo de subrasante con CBR = 7%
&#3627408448;
&#3627408479;=1500×&#3627408438;&#3627408437;&#3627408453;
&#3627408448;
&#3627408479;=1500×7=10500psi
&#3627408448;
&#3627408479;=1500×&#3627408438;&#3627408437;&#3627408453;(psi), CBR<10%
Heukelomy Klomp(1962)

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PASO 3:
Determinación
deMódulode
Resilienciade
lasubrasante
(&#3627408500;
&#3627408505;).

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PASO1:DeterminacióndelFactorcamión(ESALs,??????
&#3627409359;??????).
DESARROLLO MÉTODO AASTHO
Dato del problema: ??????
&#3627409359;??????= 8’000,000 = 8×10
6
PASO2:DeterminacióndeMódulodeResilienciadelasubrasante(&#3627408500;
&#3627408505;).
Dato del problema: Suelo de subrasante con CBR = 7%
&#3627408448;
&#3627408479;=1500×&#3627408438;&#3627408437;&#3627408453;7
0.64
&#3627408448;
&#3627408479;=8,876.74psi
&#3627408448;
&#3627408479;=1500×&#3627408438;&#3627408437;&#3627408453;(PSI)

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Mg.Ing.DelmerHuayraRomaniPAVIMENTOS

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Manual de carreteras
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