Desiño de Pavimento Riguido.docx

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Diseño de pavimento flexible y rígido

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Rosa Beatriz Villalobos Huaman

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pa2iemento ,le%ible # rigido

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Diseño de pavimento flexible y rígido

*7 *7 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9 *:ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RHGI:A &I9@ MER!E:ESMA9S@&DE ES!AB@R &@UR@ !RISTI9@ GIR@&:A D@SUEJ KESSF!@M@F@ G@DIRI@ 6+*6

67 67 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9 6:ISECA :E P@DIME9TA 4&&EIB&E F RIGI:A &I9@ MER!E:ESMA9S@&DE ES!AB@R &@UR@ !RISTI9@ GIR@&:A D@SUEJ KESSF!@M@F@ G@DIRI@ PRAGR@M@ :E I9GE9IERH@ !IDI& @rmenia 6+*6

7 7 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A &I9@ MER!E:ESMA9S@&DE ES!AB@R L *+5-5*-616 &@UR@ !RISTI9@ GIR@&:AD@SUEJ L *+5-566*5- KESSF!@ M@F@ G@DIRI@ L -*5(-16 REDIS@:APAR8 I9G7 M@RI@ RAS@ GUJM@9 ME&E9:EJ TITU&@R :E &@@SIG9@TUR@ :E P@DIME9TAS PRAGR@M@ :E I9GE9IERH@ !IDI&@rmenia 6+*6

-7 -7 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9 -T@B&@ :E !A9TE9I:A P@G7 *7 I9TRA:U!!I9 *+ 67 ABKETIDAS ** 67*7Ab"eti2o General ** 6767 Ab"eti2os Especí,icos ** 7 KUSTI4I!@!I9 *6 -7@&!@9!E * (7 META:A&AGH@ *- (7*7 MNtodo @@S$TA para el diseOo de pa2imentos ,le%ibles *- (767 MNtodo racional para el diseOo de pa2imentos ,le%ibles*- (77 MNtodo de la Portland !ement @ssociation P!@Q *( 17 M@R!A TERI!A*1 17*7 Estudios geotNcnicos *1 17*7*7 !aracteriación geotNcnica *1 17*7*7*7

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TamaOo de las partículas de suelo *1 17*7*767 !ur2a de distribución granulomNtrica*. 17*7*77 !onsistencia del suelo *0 17*7*7-7 !lasi,icación del suelo *0 1767Pa2imentos 6* 1767*7 !lasi,icación de los pa2imentos 66 177 :iseOo Marshall 6117-7 :iseOo de pa2imentos rígidos de la Portland !ement @sociation P!@Q 6. 17(7Tránsito 60 17(7*7 !álculo del tránsito de acuerdo al manual de diseOo de

pa2imentos as,álticos para 2ías con ba"os 2olúmenes de tránsito I9DI@SQ 6017(7*7*7 9i2eles de tránsito 65 17(7*767 !omponentes de tránsito + 17(7*77:eterminación del ni2el de con,iana en la pro#ección del tránsito + 17(7*7-7!on2ersión de 2ehículos a e"es e>ui2alentes de 076 ton7 4actores de daOo por tipo de2ehículo + 17(7*7(7 Tránsito en el carril de diseOo en ,unción de ancho de lacalada7 4actor direccional 4dQ * 17(7*717 Tránsito acumulado en e"es e>ui2alentesde 076 ton/ en el carril de diseOo durante el periodo de diseOo * 17(7*717*7Pronóstico de la componente de tránsito normal * 17(7*7.7 Pronóstico de lacomponente de tránsito atraído - 17(7*707 Pronóstico de la componente de tránsitogenerado - 17(767 !álculo del tránsito de acuerdo al manual de diseOo de pa2imentos de concreto para 2ías con ba"os/ medios # altos 2olúmenes de tránsitoI9DI@SQ ( 17(767*7 4actor camión 4cQ 0 17(76767 !uanti,icación del tránsito enuna 2ía 0 17(76767*7 Tránsito promedio diario TP:Q 0

(7 (7 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9 (17(7676767 Periodo de diseOo # 2ida útil 0 17(7677 !lasi,icación de las 2ías 517(767-7 @signación del tránsito según las características # el ancho de la 2ía 517(767(7 Porcenta"e de 2ehículos para el carril de diseOo 5 1717 Ensa#o !ali,orniaBearing Ratio !BRQ -+ 17.7 Modulo resiliente -* 1707 Modulo de reacción de lasubrasante -6 1757 Modulo dinámico itca; - 17*+7 &e#es de 4atiga -- .7:ES@RRA&&A PR!TI!A -. .7*7 :escripción de la 2ía -. .767 Estudio detránsito -0 .767*7 Tránsito pa2imento ,le%ible -0 .76767 Tránsito pa2imento rígido 1+.77 E2aluación de suelos 10 .77*7 Magnitud del estudio 10 .77*7*7 Traba"o decampo 10 .77*767 !aracterísticas de los sondeos 10 .77*77 Per,il estratigrá,ico ..7-7 !aracteriación estructura del pa2imento .( .7-7*7 Subrasante .( .7-767Subbase .1 .7-77 Base .. .7-7-7 !arpeta as,áltica .0 .7(7 :iseOo del pa2imento,le%ible 06 .7(7*7 MNtodo @@S$TA 06 .7(767 MNtodo racional 05 .717 :iseOo de pa2imento rígido 5- .717*7 :iseOo de pa2imento rígido mediante el mNtodo P!@ 5-07 !A9!&USIA9ES F RE!AME9:@!IA9ES *++ 57 @9EAS

17 17 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9 1&IST@ :E T@B&@S P@G7 Tabla *7 &ímites de tamaOo de suelos separados *. Tabla67 Sistema uni,icado de clasi,icación símbolos de grupo para suelos arenosos *5Tabla 7 Sistema uni,icado de clasi,icación/ símbolos de grupo para suelos limosos# arcillosos 6+ Tabla -7 9i2eles de tránsito 60 Tabla (7 4actor daOo por tipo de2ehículo + Tabla 17 Tránsito por adoptar para el diseOo según el ancho de lacalada7 4actor direccional 4dQ + Tabla .7 Dalores del parámetro Jr suponiendouna distribución normalQ * Tabla 07 Porcenta"e de tránsito generado como ,uncióndel tránsito normal - Tabla 57 Má%imo peso por e"e para los 2ehículos detransporte de carga - Tabla *+7 !arga má%ima admisible por 2ehículo . Tabla **7!argas patrón # e%ponenciales para el cálculo del 4actor de e>ui2alencia 0 Tabla*67 !lasi,icación de las 2ías 5 Tabla *7 Porcenta"e de 2ehículos para el carril de

http://image.slidesharecdn.com/diseodepavimentoflexibleyrgido-140929151137-phpapp02/95/diseo-de-pavimento-flexible-y-rgido-2-638.jpg?cb=1412003710http://image.slidesharecdn.com/diseodepavimentoflexibleyrgido-140929151137-phpapp02/95/diseo-de-pavimento-flexible-y-rgido-3-638.jpg?cb=1412003710http://image.slidesharecdn.com/diseodepavimentoflexibleyrgido-140929151137-phpapp02/95/diseo-de-pavimento-flexible-y-rgido-4-638.jpg?cb=1412003710http://image.slidesharecdn.com/diseodepavimentoflexibleyrgido-140929151137-phpapp02/95/diseo-de-pavimento-flexible-y-rgido-2-638.jpg?cb=1412003710http://image.slidesharecdn.com/diseodepavimentoflexibleyrgido-140929151137-phpapp02/95/diseo-de-pavimento-flexible-y-rgido-3-638.jpg?cb=1412003710http://image.slidesharecdn.com/diseodepavimentoflexibleyrgido-140929151137-phpapp02/95/diseo-de-pavimento-flexible-y-rgido-4-638.jpg?cb=1412003710


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diseOo -+ Tabla *-7 Dalores de es,uero en la muestra patrón -* Tabla *(7!lasi,icación del suelo de acuerdo a los 2alores de !BR -* Tabla *17 Periodo dediseOo en aOosQ recomendado -5 Tabla *.7 Serie histórica # composición deltránsito promedio diario semanal TP:SQ de la 2ía Santander de uilichao L Te deDilla Rica/ estación 60- (* Tabla *07 !amiones de conteo total semanal #

distribución porcentual/ aOo 6++0 (* Tabla *57 4actor direccional ( Tabla 6+74actor carril para 2ías con di,erentes números de carriles ( Tabla 6*7 4actor daOo por tipo de 2ehículo (- Tabla 667 Dalores de tránsito e>ui2alente diario (- Tabla 67Dalores de tránsito e>ui2alente diario calculado (1 Tabla 6-7 !álculo de lasumatoria de las di,erencias al cuadrado de cada aOo de la serie histórica # el aOomedio de dicha serie histórica (. Tabla 6(7 Error pronóstico para cada uno de losaOos del periodo de diseOo (. Tabla 617 Dalores del parámetro Jr >ue asegura elni2el de con,iana deseado (0 Tabla 6.7 Dalores de corrección para cada aOo del periodo de diseOo (0 Tabla 607 E"es e>ui2alentes para todos los aOos del periodo dediseOo con con,iabilidad del 5+ (5 Tabla 657 :atos históricos de tránsito estación60-Q (5 Tabla +7 !orrección de datos históricos 1* Tabla *7 Tránsito promediodiario semanal TP:SQ calculado 16 Tabla 67 !álculo de la sumatoria de lasdi,erencias al cuadrado de cada aOo de la serie histórica # el aOo medio de dichaserie histórica 1 Tabla 7 Error de pronóstico para cada uno de los aOos del periodo de diseOo 1- Tabla -7 Dalores del parámetro Jr >ue asegura el ni2el decon,iana deseado 1(

.7 .7 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9 .Tabla (7 Dalores de corrección para cada aOo del periodo de diseOo 1( Tabla 17E"es e>ui2alentes para todos los aOos del periodo de diseOo/ con con,iabilidad del5+ 11 Tabla .7 9úmero de repeticiones de carga 1. Tabla 07 !ategorías desubrasante .( Tabla 57 :atos de entrada para el mNtodo de la @@S$TA 0 Tabla-+7 9i2eles de con,iabilidad recomendada por @@S$TA 0 Tabla -*7 !apacidad deldrena"e para remo2er la humedad 0- Tabla -67 Dalores mi recomendados paramodi,icar los coe,icientes estructurales de capa bases # subbases sin tratamiento 0-Tabla -7 :atos para calcular espesores por mNtodo @@S$TA 0. Tabla --7Espesores mínimos admisibles para las capas as,álticas # la base granular 0. Tabla-(7 Espesores pa2imento ,le%ible @@S$TA 05 Tabla -17 !aracterísticas de lascapas de la estructura del pa2imento as,áltico 05 Tabla -.7 !oe,icientes de !alage5* Tabla -07 !aracterísticas de las capas de la estructura del pa2imento as,áltico 56Ta bla -57 !omparación de las de,ormaciones calculadas con las admisibles 5- Tabla(+7 In,luencia del espesor de la base en el 2alor de ; 51 Tabla (*7 Resistencia >uedebe alcanar el concreto 51

07 07 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9 0&IST@ :E 4IGUR@S P@G7 4igura *7 !ur2as de distribución del tamaOo de partículas cur2as granulomNtricasQ *. 4igura 67 !arta de plasticidad 6* 4igura 7Estructura típica de un pa2imento as,áltico ,le%ibleQ 66 4igura -7 Estructura típicade un pa2imento rígido 6 4igura (7 Estructura típica de un pa2imento articulado 64igura 17 Es>uema de clasi,icación de 2ehículos 65 4igura .7 Representaciónes>uemática de los 2ehículos de transporte de carga más comunes en el país (4igura 07 Es>uematiación de los di,erentes tipos de e"es # su carga má%ima 1

http://image.slidesharecdn.com/diseodepavimentoflexibleyrgido-140929151137-phpapp02/95/diseo-de-pavimento-flexible-y-rgido-5-638.jpg?cb=1412003710http://image.slidesharecdn.com/diseodepavimentoflexibleyrgido-140929151137-phpapp02/95/diseo-de-pavimento-flexible-y-rgido-6-638.jpg?cb=1412003710http://image.slidesharecdn.com/diseodepavimentoflexibleyrgido-140929151137-phpapp02/95/diseo-de-pavimento-flexible-y-rgido-5-638.jpg?cb=1412003710http://image.slidesharecdn.com/diseodepavimentoflexibleyrgido-140929151137-phpapp02/95/diseo-de-pavimento-flexible-y-rgido-6-638.jpg?cb=1412003710


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4igura 57 Porcenta"e de camiones en el carril de diseOo -+ 4igura *+7 Es>uema declasi,icación de 2ehículos -5 4igura **7 &ocaliación estaciones de conteo7 Estación60- (+ 4igura *67 Per,il estratigrá,ico . 4igura *7 9omograma para calcular elcoe,iciente estructural de la subbase granular .1 4igura *-7 9omograma paracalcular coe,iciente estructural de la base granular .. 4igura *(7 Indice de

penetración nomogramas Dan :er Poel .0 4igura *17 Temperatura de mecla .54igura *.7 9omograma para el cálculo del modulo de rigide de la carpeta as,áltica0+ 4igura *07 9omograma para el calculo del modulo de rigide de la carpetaas,áltica 0* 4igura *57 !oe,iciente estructural de la carpeta as,áltica 06 4igura 6+7Relación entre la clasi,icación del suelo # los 2alores de !BR # V 5( 4igura 6*7:iseOo de pa2imento rígido espesor 61 mmQ 5. 4igura 667 Repeticiones esperadasde e"es simples 5. 4igura 67 Repeticiones esperadas de e"es tándem 50 4igura 6-7Repeticiones esperadas de e"es tridem 50

57 57 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9 5&IST@ :E IMGE9ES P@G7 Imagen *7 Ubicación 2ía de estudio -. Imagen 67 DíaSantander de uilichao L Te de Dilla Rica -0 Imagen 7 9úmero estructural 0(Imagen -7 9úmero estructural carpeta as,áltica S9*Q 0( Imagen (7 9úmeroestructural carpeta as,áltica # base S96Q 01 Imagen 17 9úmero estructural carpetaas,áltica/ base # subbase S9Q 01 Imagen .7 :eterminación de es,ueros #de,ormaciones en el programa :EP@D para la estructura diseOada 05 Imagen 07Es,ueros # de,ormaciones en el programa :EP@D para la estructura diseOada 5+Imagen 57 Es,ueros # de,ormaciones en el programa :EP@D para la estructuradiseOada 5+ Imagen *+7 :eterminación de es,ueros # de,ormaciones en el programa :EP@D para la estructura diseOada 56 Imagen **7 Es,ueros #de,ormaciones en el programa :EP@D para la estructura diseOada 5 Imagen *67Es,ueros # de,ormaciones en el programa :EP@D para la estructura diseOada 5&IST@ :E GR4I!AS P@G7 Gra,ico *7 Dariación histórica de autos (* Gra,ico 67Dariación histórica de buses (6 Gra,ico 7 Dariación histórica de camiones (6Gra,ico -7 Modelos de regresión (( Gra,ico (7 Tránsito e>ui2alente diario del periodo de diseOo con con,iabilidad de 5+ (5 Gra,ico 17 Regresión lineal de laserie histórica del tránsito 1* Gra,ico .7 Regresión lineal de la serie histórica cdetránsito corregida 16 Gra,ico 07 Transito e>ui2alente diario del periodo de diseOocon con,iabilidad de 5+ 1.

*+7 *+7 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9*+ *7 I9TRA:U!!IA9 El Municipio de Santander de uilichao/ está ubicado en!olombia/ en el sector 9orte del :epartamento del !auca/ a 5. Vm al norte dePopa#án # a -( Vm al Sur de Santiago de !ali/ Dalle del !auca Este sector de granim portancia para la comunicación #a >ue corresponde a una 2ía indepartamental #municipal/ lo >ue la con2ierte en una red 2ial de gran importante para la economía #el desarrollo del país7 Para garantiar >ue la 2ía o,reca un ni2el de ser2iciabilidadadecuado >ue genere bienestar/ con,ort # seguridad tanto al comercio/ al turismo #al transporte urbano/ es necesaria una 2ía >ue se encuentre en buen estado # >ue sea"uste a las condiciones tanto del tránsito/ ni2el de importancia # tipo de terreno7!on el ob"eti2o de conseguir una 2ía >ue se acomode a las condiciones a la cualeses sometida/ se realia un estudio para el diseOo de una pa2imento ,le%ible con el



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mNtodo de la @@S$TA # el mNtodo racional/ "unto con un estudio de pa2imentorígido por el mNtodo de la P!@7 El presente in,orme tiene como ob"eti2o mostrarlos diseOos de los pa2imentos rígidos para un periodo de diseOo de # ,le%ibles conun periodo de diseOo de 6+ aOos/ para el municipio Santander de uilichao con un periodo de diseOo/ >ue permitan sustituir el actual pa2imento >ue no presenta

condiciones adecuadas7 Para esto l se hace necesario un análisis del tránsito pro#ectado a un periodo de diseOo de 6+ aOos con con2ersión del tránsito a e"ese>ui2alentes / un estudio de geotNcnico el cual se hace por medio de unacaracteriación de los api>ues >ue permiten determinar las condiciones de lassubrasante/ inclu#endo ensa#os de consistencia/ granulometría/ !BR7

**7 **7 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9** 67 ABKETIDAS 67*7 ABKETIDA GE9ER@& :iseOar una estructura de pa2imento rígido # ,le%ible para *. Vm de la 2ía >ue conduce de Santander deuilichao L Te de Dilla Rica7 6767 ABKETIDAS ESPE!I4I!AS ϖ :eterminar lascondiciones geotNcnicas del terreno por medio de ensa#os # análisis del suelo7 ϖ

Por medio de api>ues caracteriar la subrasante # las capas del terreno7 ϖ :eterminar el tipo transito/ 2olumen # las cargas a las >ue el pa2imento serásometido durante el periodo de diseOo7 ϖ :eterminar los espesores de las capas del pa2imento/ por medio de los di,erentes mNtodos de la @@S$TA/ mNtodo racional/Marshall Shell # P!@ ϖ :eterminar los materiales del diseOo de pa2imentos7

*67 *67 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9*6 7 KUSTI4I!@!I9 El pro#ecto de diseOo de la 2ía Santander de uilichao L Tede Dilla Rica/ se realiara con el ,in de me"orar las condiciones de comunicaciónintermunicipal en el departamento del !auca/ e interdepartamental con eldepartamento del Dalle del !auca/ debido a >ue es una ruta de gran importancia

para el desarrollo económico del departamento7 Una e2aluación ,uncional realiadaal pa2imento e%istente en el tramo de 2ía/ hace notoria la necesidad de realiar unae2aluación estructural del mismo7 :e la e2aluación estructural se determinó/ >ue laestructura e%istente presenta ele2ados índices de deterioro # no posee 2ida residual por lo >ue se recomienda la reconstrucción total/ # la realiación de un nue2o diseOode pa2imento/ >ue proporcione seguridad # comodidad a los habitantes de la ona7

*7 *7 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9* -7 @&!@9!E El pro#ecto comprende el diseOo de la estructura de pa2imento para El pro#ecto comprende el diseOo de la estructura de pa2imento para *. Vm dela 2ía >ue conduce de Santander de uilichao L Te de Dilla Rica7 El diseOo consiste

en un pa2imento ,le%ible por los mNtodos de la @@S$TA # racional/ # un pa2imento rígido por el mNtodo P!@ Portland !ement @ssociationQ7 &oslineamientos >ue se consideran para el diseOo corresponden a los consignados en losmanuales de diseOo de pa2imentos del Instituto 9acional de Días I9DI@SQ/ para larealiación de los estudios de suelos/ tránsito # la caracteriación de la subrasante7Para el diseOo de la nue2a estructura de pa2imento no se modi,ica el diseOogeomNtrico de la 2ía/ ni las características del tránsito de la misma7



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*-7 *-7 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9*- (7 META:A&AGH@ (7*7 MWTA:A @@S$TA P@R@ E& :ISECA :EP@DIME9TAS 4&EIB&ES El mNtodo @@S$TAX*55 para el diseOo de pa2imentos ,le%ibles/ se basa primordialmente en identi,icar un Ynúmero estructuralS9QZ para el pa2imento/ >ue pueda soportar el ni2el de carga solicitado7 Para

determinar el número estructural/ el mNtodo se apo#a en una ecuación >ue relacionalos coe,icientes / con sus respecti2os números estructurales/ los cuales se calculancon a#uda de un so,t3are/ @@S$TA 5Q el cual re>uiere unos datos de entradacomo son el número de e"es e>ui2alentes/ el rango de ser2iciabilidad/ lacon,iabilidad # el modulo Resiliente de la capa a analiar esta ecuación se relacionaa continuación8 :onde8 (767 MWTA:A R@!IA9@& P@R@ E& :ISECA :EP@DIME9TA 4&EIB&E El mNtodo racional consiste en asumir unos espesores para cada una de las capas de la estructura del pa2imento7 @ partir del móduloresiliente # los espesores asumidos/ se caracterian dichas capas7 El móduloresiliente se obtiene mediante la siguiente relación8 :onde8 El mNtodo racional/ aligual >ue el mNtodo de la @@S$TA/ se apo#an en modelos computacionales/ paradeterminar las de,ormaciones de la estructura del pa2imento ante las cargas dediseOo7 Para el mNtodo racional se usará el :EP@D # se compararán los resultadosobtenidos/ con las le#es de ,atiga7

*(7 *(7 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9*( (77 MWTA:A :E &@ PART&@9: !EME9T @SSA!I@TIA9 P!@Q El pro pósito de este mNtodo al igual >ue el de los anteriores es determinar losespesores mínimos de pa2imento >ue permiten optimiar costos en una obra7 EstemNtodo consiste en una ho"a de cálculo >ue reúne una serie de datos para el análisisde la estructura por ,atiga # por erosión7 El análisis de ,atiga se basa en el cálculo dees,ueros por caga en el borde de las losas # el análisis de erosión se basa en >ue lade,le%ión mas critica ocurre en la es>uina de la losa7

*17 *17 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9*1 17 M@R!A TERI!A 17*7 ESTU:IAS GEATE!9I!AS @l e2aluar un pa2imento e%istente la e%ploración del suelo # los ensa#os de laboratorio realiadosa los distintos materiales utiliados en las capas del pa2imento "uegan un papel mu#importante/ debido a >ue Nstos proporcionan in,ormación de gran 2alor a la hora detomar decisiones con respecto al estado en >ue se encuentran los materiales de laestructura de pa2imento7 Para la obtención de la in,ormación geotNcnica básica delas propiedades del suelo/ deben e,ectuarse ensa#os de campo # laboratorio >uedeterminen su distribución # propiedades ,ísicas7 Una in2estigación de suelos debecomprender8 • :eterminación del per,il del suelo8 &a cual consiste en e"ecutar per,oraciones en el terreno/ con el ob"eto de determinar la cantidad # e%tensión delos di,erentes tipos del suelo/ la ,orma como estos están dispuestos en capas # ladeterminación de aguas ,reáticas7 &ógicamente/ la ubicación/ pro,undidad # númerode per,oraciones deben ser tales >ue permitan determinar toda 2ariación importantede la calidad de los suelos7 • Toma de muestras de las di,erentes capas de suelos8 Encada per,oración deberá tomarse muestras representati2as de las di,erentes capasencontradas7 &as muestras pueden ser de dos tipos8 @lteradas e inalteradas7 En 2ías



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se r ecomienda hacer sondeos con espaciamientos entre (+ # 1++ m/ teniendo encuenta las seme"anas del material a partir de uno de los cortes presentes7 Engeneral/ las muestras obtenidas sir2en para determinar las propiedades #clasi,icación del material e%traído 2aliNndose de los siguientes ensa#os8 • $umedadnatural • Granulometría • &imites de consistencia7 • $umedad 9atural 17*7*7

!@R@!TERIJ@!I9 GEATW!9I!@ 17*7*7*7 TamaOo de las partículas de suelos&os tamaOos de las partículas >ue con,orman un suelo/ 2arían en un amplio rango7&os suelos/ en general/ son llamados gra2a/ arena/ limo o arcillas/ dependiendo deltamaOo predominante de las partículas7 &a tabla * muestra los límites de tamaOo desuelo

*.7 *.7 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9*. separado desarrollados por el Instituto tecnológico de Massachusetts # la@sociación de 4uncionarios del Transporte # !arreteras Estatales @@S$TAQ7 Tabla*7 &ímites de tamaOo de suelos separados 9ombre de la organiación TamaOo delgrano mmQ Gra2a @rena &imo @rcilla Instituto Tecnológico de Massachusetts

MITQ[ 6 6 a +7+1 +7+1 a +7++6\ +7++6 :epartamento de @gricultura de EstadosUnidos US:@Q[ 6 6 a +7+( +7+( a +7++6\ +7++6 @sociación @mericana de4uncionarios del Transporte # !arreteras Estatales @@S$TAQ .176 a 6 6 a +7+.(+7+.( a +7++6\ +7++6 Sistema uni,icado de clasi,icación de suelos U7S7 @rm#!orps o, Engineers U7S7 Bureau o, Reclamation @merican Societ# ,or Testing andMaterialsQ .176 a -7.( -7.( a +7+.( 4inos limos # arcillasQ \+7+.( 17*7*767 !ur2a dedistribución granulomNtrica &os resultados del análisis mecánico se presentangeneralmente en gra,icas semilogaritmicas como cur2as de distribucióngranulomNtrica7 &os diámetros de las partículas se gra,ican en escala logarítmica #el porcenta"e correspondiente de ,inos en escala aritmNtica7 4igura *7 !ur2as dedistribución del tamaOo de partículas cur2as granulomNtricasQ

*07 *07 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9*0 17*7*77 !onsistencia del suelo @lbert Maurit @tterberg desarrollo un mNtodo para describir la consistencia de los suelos de grano ,ino con contenidos de agua2ariables a mu# ba"o contenido de agua/ el suelo se comporta mas como un sólido,rágil7 !uando el contenido de agua es mu# alto/ el suelo # el agua ,lu#en como unlí>uido7 Por tanto/ dependiendo del contenido de agua/ la naturalea delcomportamiento del suelo se clasi,ica arbitrariamente en cuatro estados básicos/denominados sólidos/ semisólido/ plásticos # li>uido7 • &imite li>uido &&Q8 Sede,ine como el contenido de agua de un suelo ,ino/ para el cual su resistencia alcorte es apro%imadamente de 6( g]cm6 • &imite platico P&Q8 Se de,ine como el

contenido de agua/ en porcenta"e/ con el cual el suelo/ al ser enrollado en rollitos de76 mm de diámetro/ se desmorona7 Es el límite in,erior de la etapa plástica delsuelo7 • &imite de contracción S&Q8 &a masa de suelo se contrae con,orme se pierdegradualmente el agua del suelo7 !on una pNrdida continua de agua/ se alcana unaetapa de e>uilibrio en la >ue más pNrdida de agua conducirá a >ue no ha#a cambiode 2olumen7 17*7*7-7 !lasi,icación del suelo &os suelos con propiedades similares seclasi,ican en grupos # subgrupos basados en su comportamiento ingenieril7 &ossistemas de clasi,icación proporcionan un lengua"e común para e%presar en ,orma



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pa2imento debe cumplir adecuadamente sus ,unciones deben reunir los siguientes parámetros8 • Ser resistente a la acción de las cargas impuestas por el transito • Serresistente ante los agentes de intemperismo • Presentar una te%tura super,icialadaptada a las 2elocidades pre2istas de circulación de los 2ehículos/ por cuanto ellatiene una decisi2a in,luencia en la seguridad 2ial7 @demás debe ser resistente al

desgaste producido por el e,ecto abrasi2o de las llantas de los 2ehículos7

667 667 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E966 • :ebe presentar una regularidad super,icial/ tanto trans2ersal comolongitudinal/ >ue permitan una adecuada comodidad a los usuarios en ,unción de laslongitudes de onda de las de,ormaciones # de la 2elocidad de circulación7 • :ebeser durable • :ebe ser económico • El ruido de rodadura/ en el interior de los2ehículos >ue a,ectan al usuario/ así como en el e%terior/ >ue in,lu#en en el entorno/deber ser adecuadamente moderado7 • :eber poseer el color adecuado para e2itarre,le"os # deslumbramiento # o,recer una adecuada seguridad al tránsito7 1767*7!&@SI4I!@!I9 :E &AS P@DIME9TAS En nuestro medio los pa2imentos seclasi,ican en8 pa2imentos ,le%ibles/ semirrígido/ rígidos # articulados7 Pa2imentos,le%ibles8 Este tipo de pa2imentos están ,ormados por una carpeta bituminosaapo#ada generalmente sobre dos capas no rígidas/ la base # la subbase7 9o obstante puede prescindirse de cual>uiera de estas dependencias de las necesidades particulares de cada obra7 4igura 7 Estructura típica de un pa2imento as,áltico,le%ibleQ Pa2imento semirrígido8 @un>ue este tipo de pa2imentos guarda básicamente la misma estructura de un pa2imento ,le%ible/ una de sus capas seencuentra rigidiada arti,icialmente con un aditi2o >ue puede ser8 as,alto/ emulsión/cemento/ cal # >uímicos7 El empleo de estos aditi2os tiene la ,inalidad básica decorregir o modi,icar las propiedades mecánicas de los materiales locales >ue no sonaptos para la construcción de las capas del pa2imento/ teniendo en cuenta >ue los

adecuados se encuentran a distancias tales >ue encarecerían notablemente los costosde construcción7

67 67 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E96 Pa2imento rígido8 son a>uellos >ue ,undamentalmente están constituidos por unalosa de concreto hidráulico/ apo#ada sobre la subrasante o sobre una capa/ dematerial seleccionado/ la cual se denomina subbase del pa2imento rígido7 :ebido ala alta rigide del concreto hidráulico así como de su ele2ado coe,iciente deelasticidad/ la distribución de los es,ueros se produce en una ona mu# amplia7@demás como el concreto es capa de resistir/ en ciertos grados/ es,ueros a latensión/ el comportamiento de un pa2imento rígido es su,icientemente satis,actorio

aun cuando e%istan onas dNbiles en la subrasante7 &a capacidad estructural de un pa2imento rígido depende de la resistencia de las losas # por lo tanto/ el apo#o delas capas sub#acentes e"erce poca in,luencia en el diseOo del espesor del pa2imento74igura -7 Estructura típica de un pa2imento rígido Pa2imento articulado8 los pa2imentos articulados están compuestos por una capa de rodadura >ue estáelaborada con blo>ues de concreto pre,abricado/ llamados ado>uines/ de espesoruni,orme e iguales entre sí7 Esta puede ir sobre una capa delgada de arena la cual/ asu 2e/ se apo#a sobre la capa de base granular o directamente sobre la subrasante/



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dependiendo de la calidad de esta # de la magnitud # ,recuencia de las cargas pordicho pa2imento7 4igura (7 Estructura típica de un pa2imento articulado

6-7 6-7 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E96- 4unciones de las capas de un pa2imento ,le%ible8 Subbase granular • !apa de

transición8 la subbase bien diseOada impide la penetración de los materiales >ueconstitu#en la base con los de la subrasante # por otra parte/ actúa como ,iltro de la base impidiendo >ue los ,inos de la subrasante la contaminen menoscabando sucalidad7 • :isminución de la de,ormación8 algunos cambios 2olumNtricos de la capasubrasante/ generalmente asociados a cambios en su contenido de aguae%pansionesQ/ o a cambios e%ternos de temperatura/ pueden absorberse con la capasubbase/ impidiendo >ue dichas de,ormaciones se re,le"en en la super,icie derodamiento7 • Resistencia8 la subbase debe soportar los es,ueros transmitidos porlas cargas de los 2ehículos a tra2Ns de las capas superiores # transmitidas a un ni2eladecuado de la subrasante7 Base granular • Resistencia8 la ,unción ,undamental dela base granular de un pa2imento consiste en proporcionar un elemento resistente

>ue transmita a la subbase # a la subrasante los es,ueros producidos por el transitoen una intensidad apropiada7 !arpeta @s,áltica

6(7 6(7 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E96( • Super,icie de rodadura8 la carpeta debe proporcionar una super,icie uni,orme #estable al tránsito/ de te%tura # color con2eniente # resistir los e,ectos abrasi2os deltránsito7 • Resistencia8 su resistencia a la tensión complementa la capacidadestructural del pa2imento7 • Impermeabilidad8 hasta donde sea posible/ debeimpedir el paso del agua al interior del pa2imento7 4unciones de las capas de un pa2imento rígido7 Subbase • &a ,unción más importante es impedir la acción del

bombeo en las "untas/ grietas # e%tremos del pa2imento7 Se entiende por bombeo ala ,luencia de materiales ,ino con agua ,uera de la estructura del pa2imento/ debidoa la in,iltración de agua por las "untas de las losas7 El agua >ue penetra a tra2Ns delas "untas licua el suelo ,ino de la subrasante ,acilitando así su e2acuación a lasuper,icie ba"o la presión e"ercida por las cargas circulantes a tra2Ns de las losas7 • Ser2ir como capa de transición # suministrar un apo#o uni,orme/ estable # permanente del pa2imento7 • 4acilitar los traba"os de pa2imento • Me"orar eldrena"e # reducción por tanto al mínimo la acumulación de agua ba"o el pa2imento7• @#udar a controlar los cambios 2olumNtricos de la subrasante # disminuir almínimo la acción super,icial de tales cambios 2olumNtricos sobre el pa2imento7&osa de concreto • &as ,unciones de la losa en el pa2imento rígido son las mismas

de la carpeta en el ,le%ible/ mas la ,unción estructural de soportar # transmitir enni2el adecuado los es,ueros >ue le apli>uen7 4unciones de las capas de un pa2imento articulado7 Base • Es la capa colocada entre la subrasante # la capa derodadura7 Esta capa le da ma#or espesor # capacidad estructural al pa2imento7Puede estar compuesta por dos o más capas de material seleccionado7 • !apa dearena8 es una capa de poco espesor/ de arena gruesa # limpia >ue se colocadirectamente sobre la base sir2e de asiento a los ado>uines # como ,iltro para elagua >ue e2entualmente pueda penetrar por las "untas entre estos7



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617 617 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E961 • Sellos de arena8 está constituido por aren ,ina >ue se coloca como llenante delas "untas entre los ado>uines sir2e como sello de las mismas # contribu#en al,uncionamiento/ como un todo/ de los elementos de la capa de rodadura7 4actores aconsiderar en el diseOo de pa2imentos • El transito8 interesa para el

dimensionamiento de los pa2imentos las cargas más pesadas por e"es esperados enel carril de diseOo solicitado/ >ue determinara la estructura del pa2imento de lacarretera durante el periodo de diseOo adoptado7 &a repetición de las cargas deltránsito # la consecuente acumulación de de,ormaciones sobre el pa2imento son,undamentales para el cálculo7 @ demás/ se deben tener en cuenta las má%imas presiones de contacto/ las solicitaciones tangenciales en tramos especiales/ las2elocidades de operación de los 2ehículos # la canaliación del tránsito etc7 • &asubrasante8 de la calidad de esta capa depende en gran parte el espesor >ue debertener un pa2imento/ sea este ,le%ible o rígido7 !omo parámetro de e2aluación deesta capa se emplea la capacidad de soporte o resistencia a la de,ormación pores,uero cortante ba"o las cargas de transito7 Es necesario tener en cuenta la

sensibilidad del suelo a la humedad/ tanto en lo >ue se re,iere a la resistencia comoa las e2entuales 2ariaciones de 2olumen de un suelo de subrasante de tipo e%pansi2o pueden ocasionar gra2es daOos en las estructuras >ue se apo#en sobre este/ por estaraón cuando se constru#a un pa2imento sobre este tipo de suelos deberá tomarse la precaución de impedir las 2ariaciones de humedad del suelo para lo cual habrá >ue pensar en la impermeabiliación de la estructura7 Atra ,orma de en,rentar este tipode suelo con algún aditi2o/ en nuestro medios los me"ores resultados se han logradomediante la estabiliación de suelos con cal7 • El clima8 los ,actores >ue en nuestromedio más a,ectan a un pa2imento son las llu2ias # los cambios de temperatura7 &asllu2ias por su acción directa en la ele2ación del ni2el ,reático in,lu#en en laresistencia/ la compresibilidad # los cambios 2olumNtricos de los suelos de

subrasante especialmente7 Este parámetro tambiNn in,lu#e en algunas acti2idades deconstrucción de capas granulares # as,álticas7 &os cambios de temperatura en laslosas de pa2imentos rígidos ocasionan en Nstas es,ueros mu# ele2ados/ >ue enalgunos casos pueden ser superiores a los generados por las cargas de los 2ehículos>ue circulan sobre ellas7 177 :ISECA M@RS$@&&

6.7 6.7 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E96. El concepto del mNtodo Marshall para diseOo de meclas de pa2imentación ,ue,ormulado por Bruce Marshall/ ingeniero de as,altos del :epartamento de@utopistas del estado de Mississippi7 El cuerpo de ingenieros de Estados Unidos/ atra2Ns de una e%tensi2a in2estigación # estudios de correlación/ me"oró # adicionó

ciertos aspectos al procedimiento de prueba Marshall # desarrollo un criterio dediseOo de meclas7 El mNtodo original de Marshall/ sólo es aplicable a meclasas,álticas en caliente para pa2imentación >ue contengan agregados con un tamaOomá%imo de 6( mm *ZQ o menor7 El mNtodo modi,icado se desarrolló para tamaOosmá%imo arriba de 0 mm *7(ZQ7 Está pensado para diseOo en laboratorio # controlde campo de meclas as,álticas en caliente con graduación densa7 :ebido a >ue la prueba de estabilidad es de naturalea empírica/ la importancia de los resultados entNrminos de estimar el comportamiento en campo se pierde cuando se realian



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modi,icaciones a los procedimientos estándar7 El mNtodo Marshall utiliaespecímenes de prueba estándar de una altura de 1- mm 6 ^ZQ # *+6 mm -ZQ dediámetro7 Se preparan mediante un procedimiento especí,ico para calentar/ meclar# compactar meclas de as,altoXagregado7 @STM :*((5Q7 &os dos aspectos principales del mNtodo de diseOo son/ la densidadXanálisis de 2acíos # la prueba de

estabilidad # ,lu"o de los especímenes compactados7 &a estabilidad del espNcimende prueba es la má%ima resistencia en 9 lbQ >ue un espNcimen estándar desarrollaráa 1+_! cuando es ensa#ado7 El 2alor de ,lu"o es el mo2imiento total o de,ormación/en unidades de +76( mm *]*++ZQ >ue ocurre en el espNcimen entre estar sin carga #el punto má%imo de carga durante la prueba de estabilidad7 17-7 :ISECA :EP@DIME9TAS RHGI:AS :E &@ PART&@9: !EME9T @SA!I@TIA9 P!@Q El procedimiento de diseOo de la P!@ está basado en in,ormación obtenida dedi,erentes ,uentes/ inclu#endo in2estigaciones/ desarrollos teóricos/ ensa#os de pa2imentos a escala real/ # el monitoreo de la per,ormance de pa2imentos enser2icio7 Un programa de in2estigación lle2ado a cabo por la Portland !ement@ssociation correlacionó la in,ormación de diseOo de estas ,uentes obteniendo comoresultado un procedimiento desarrollado únicamente para pa2imentos suelocemento7 Bases para el Procedimiento de :iseOo de Espesores :esde *5( más de*-+/+++ ;m de pa2imentos sueloXcemento han sido construidos en 9orteamNrica7 &a per,ormance demostrada por estos pa2imentos a tra2Ns de los aOos pro2ee una2aliosa in,ormación para el diseOo/ para los ni2eles de espesor >ue ,ueronutiliados7 &a ma#oría de estos pa2imentos en ser2icio son de *( cm de espesor7Este espesor ha probado ser satis,actorio para las condiciones de ser2icio decaminos

607 607 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E960 secundarios/ calles residenciales # pistas de aterria"e de trá,ico ligero7 @lgunos pa2imentos de *+ cm # *67( cm han sido construidos # han dado un buen ser2icio ba"o condiciones ,a2orables de trá,ico ligero # ,uerte resistencia del suelo7 Muchos;ilómetros de pa2imentos de *.7( cm # 6+ cm de espesor están en ser2icio encaminos principales # 2ías secundarias de alto trá,ico7 Pa2imentos con suelocemento con espesores de 667( cm o mas no son numerosos/ aun>ue algunos pro#ectos de aeropuertos han sido construidos con espesores de hasta -+ cm7 Encarr eteras interestatales en algunas áreas de trá,ico comparati2amente más ba"os/ unamplio rango de espesores de suelo cemento/ de *+ a + cm/ han sido incorporadosen la estructura total de los pa2imentos7 Se ha obtenido tambiNn in,ormación 2aliosade diseOo de ensa#os de caminos a escala real # de in2estigaciones de laboratorioconducidas por uni2ersidades/ departamentos de carreteras/ # por la Portland!ement @ssociation7 Propiedades Estructurales Básicas &as propiedadesestructurales del sueloXcemento dependen del tipo de suelo/ condiciones de curado/# edad7 &os rangos típicos para una amplia 2ariedad de tipos de sueloX cemento/ asus respecti2os contenidos de cemento re>ueridos para durabilidad/ son8 Tabla -7Propiedades estructurales Básicas PRAPIE:@: D@&ARES @ 60 :H@S Resistenciaa la compresión/ saturada -++ X 5++ psi Módulo de ruptura 0+ X *0+ psi Módulo deelasticidad módulo estático a la ,le%iónQ 1++/+++ X 6`+++/+++ psi Relación dePoisson +7*6 L +7*-* Radio de cur2atura crítico6/ en 2iga de 1 % 1 % + pulg-/+++ L ./(++ pulg7 17(7 TR@9SITA7 17(7*7 !&!U&A :E& TR9SITA :E



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@!UER:A @& M@9U@& :E :ISECA :E P@DIME9TAS @S4&TI!AS P@R@DH@S !A9 B@KAS DA&ME9ES :E TR9SITA I9DI@SQ

657 657 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E965 Para el dimensionamiento de los pa2imentos interesan las cargas por e"e

esperadas en el carril de diseOo/ estas me determinarán la estructura del pa2imento para el periodo de diseOo adoptado7 Es por esto >ue/ probablemente/ la 2ariable masimportante en el diseOo de un pa2imento de una 2ía es el transito Nste se de,inecomo la determinación del número/ tipo # peso de 2ehículos >ue transitan pordeterminada ella7 Es necesario cuanti,icar la 2ariable transito e%istente #a >ue Nstagenera cargas # de,ormaciones sobre el pa2imento7 El Instituto 9acional de DíasI9DI@S ha designado la siguiente terminología para los 2ehículos >ue circulan enel país8 @8 Dehículos li2ianos automó2ilesQ B8 Buses !8 !amiones @demás se haclasi,icado el tipo de 2ehículos de acuerdo con el número # disposición de los e"es/como se muestra en la ,igura 1 4igura 17 Es>uema de clasi,icación de 2ehículos

+7 +7 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9+ 4UE9TE8 Manual de diseOo de pa2imentos as,álticos para 2ías con ba"os2olúmenes de tránsito/ I9DI@S 17(7*7*7 9i2eles de tránsito El Instituto 9acional deDías I9DI@SQ en su manual de diseOo de pa2imentos as,álticos para 2ías con ba"os2olúmenes de tránsito clasi,ica el tránsito de diseOo en dos ni2eles/ en ,unción delnúmero de e"es e>ui2alentes de 076 ton pre2istos durante el periodo de diseOo en elcarril7 En la tabla - se indican las categorías adoptadas7

*7 *7 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9* Tabla (7 9i2eles de tránsito 4UE9TE8 Manual de diseOo de pa2imentosas,álticos para 2ías con ba"os 2olúmenes de tránsito/ I9DI@S 17(7*767 !omponentesde tránsito Para cuanti,icar adecuadamente los 2olúmenes de transito/ se di2ide en8Transito normal8 Tránsito >ue circularía por la red si no se realiara el pro#ectoTránsito atraído8 Tránsito >ue utiliará el pro#ecto/ por las 2enta"as o bene,icios >ueo,rece7 Tránsito generado8 Se origina por el pro#ecto debido a me"ores condicionesde o,erta tránsito nue2o por e,ecto del desarrollo del área de in,luenciaQ7 17(7*77:eterminación del ni2el de con,iana en la pro#ección del tránsito El pro#ectistadeberá considerar en el cálculo del número de e"es e>ui2alentes de 076 ton para eldiseOo/ el ni2el de con,iabilidad >ue considere pertinente7 En el caso en >ue e%isteserie histórica del tránsito/ el modelo estadístico >ue se adopte/ a tra2Ns de loserrores estándar del modelo # de predicción para cada uno de los aOos del periodode diseOo/ considerara la con,iabilidad indicada por el pro#ectista7 17(7*7-7!on2ersión de 2ehículos a e"es e>ui2alentes de 076 ton7 4actores de daOo por tipo de2ehículo &os ,actores de daOo se indican en la tabla (/ # serán los >ue se deberánaplicar para calcular los e"es e>ui2alentes de 076 ton7 Tabla 17 4actor daOo por tipode 2ehículo

67 67 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E96 4UE9TE8 Manual de diseOo de pa2imentos as,álticos para 2ías con ba"os2olúmenes de tránsito/ I9DI@S 17(7*7(7 Tránsito en el carril de diseOo en ,uncióndel ancho de la calada7 4actor direccional 4dQ En la tabla 1 Se indica el ,actor

http://image.slidesharecdn.com/diseodepavimentoflexibleyrgido-140929151137-phpapp02/95/diseo-de-pavimento-flexible-y-rgido-28-638.jpg?cb=1412003710http://image.slidesharecdn.com/diseodepavimentoflexibleyrgido-140929151137-phpapp02/95/diseo-de-pavimento-flexible-y-rgido-28-638.jpg?cb=1412003710


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componente de tránsito generado !recimiento >ue se presenta por el incremento >uese presenta por el incremento >ue en la producción agrícola/ pecuaria/ minera/industrial/ comercial o turística >ue se genera en una ona por la construcción deuna nue2a carretera o el me"oramiento #]o pa2imentación de una 2ía e%istente7!uando no se dispone de in,ormación detallada/ se puede hacer uso de los ,actores

relacionados en la tabla 0/ obtenidos del seguimiento a pro#ectos de pa2imentaciónen 2ías de ba"o transito en el país7 Tabla 57 Porcenta"e de tránsito generado como,unción del tránsito normal

17 17 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E91 4UE9TE8 Manual de diseOo de pa2imentos as,álticos para 2ías con ba"os2olúmenes de tránsito/ I9DI@S 17(767 !&!U&A :E& TR9SITA :E@!UER:A @& M@9U@& :E :ISECA :E P@DIME9TAS :E !A9!RETAP@R@ DH@S !A9 B@KAS/ ME:IAS F @&TAS DA&ME9ES :E TR9SITAI9DI@SQ &a determinación de la 2ariable tránsito se puede hacer con di,erentesgrados de apro%imación7 &as más precisas parten del análisis de registros históricosde conteos # pesa"es sobre la 2ía >ue se 2a a pa2imentar7 &os conteos permiten >uese haga una pro#ección con la idea de >ue el tránsito pasado permite predecir el >ue pasará7 Por su parte los menos precisos se hacen teniendo en cuenta el ancho # eltipo de la 2ía >ue se tiene/ o con base en algunas consideraciones acerca del ser2icio>ue 2a a prestar la 2ía7 &a clasi,icación 2ehicular se acoge a los lineamientosregulati2os de la regulación -*++ de 6++-/ e%pedida por el Ministerio de Transporte7&os 2ehículos se clasi,ican así8 @8 @utomó2iles/ camperos/ camionetas # microbusesB8 Busetas # buses !8 Dehículos de carga &os 2ehículos de carga se designan deacuerdo a la con,iguración de sus e"es de la siguiente manera8 !on el primer dígitose designa el número de e"es del camión o del tracto camión &a letra S signi,icasemirremol>ue # el dígito inmediato indica el número de sus e"es &a letra Rsigni,ica remol>ue # el dígito inmediato indica el número de sus e"es &a letra Bsigni,ica el remol>ue balanceado # el dígito inmediato indica el número de sus e"es4igura .7 Representación es>uemática de los 2ehículos de transporte de carga máscomunes en el país

.7 .7 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9. 4UE9TE8 Resolución -*++ de 6++- En la tabla 5 se registra la carga má%imaadmisible para los 2ehículos más comunes en el país de acuerdo con la resolución-*++ de 6++-/ en la ,igura 0 se indica la carga má%ima para los e"es más ,recuentesTabla 57 Má%imo peso por e"e para los 2ehículos de transporte de carga 4UE9TE8Resolución -*++ de 6++- 4igura 07 Es>uematiación de los di,erentes tipos de e"es# su carga má%ima

07 07 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E90 4UE9TE8 Resolución -*++ de 6++- 9AT@8 Por le#/ los 2ehículos deben cumplir simultáneamente con las condiciones de má%ima carga 2ehicular # má%imo peso por e"e7 &os mNtodos de diseOo de pa2imentos recurren a establecer un e"e patrón/debido a la gran cantidad de cargas >ue pueden circular por una 2ía7 El caso másrepresentati2o e"e patrónQ es una carga de 076 ton para el e"e sencillo de llantadoble7 &a relación >ue e%iste en el daOo proporcionado al pa2imento por el peso



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e"ercido por una carga cual>uiera # el e"e patrón/ se determina a partir del ,actor dee>ui2alencia7 :onde8

57 57 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E95 Tabla *+7 !arga má%ima admisible por 2ehículo 4UE9TE8 Resolución -*++ de

6++- En la tabla ** Se encuentran los 2alores de las cargas patrón # e%ponenciales para el cálculo del ,actor de e>ui2alencia/ dependiendo del tipo de e"e/ para uníndice de ser2icio ,inal de 67(/ aplicable para los pa2imentos de concreto7 Tabla **7!argas patrón # e%ponenciales para el cálculo del 4actor de e>ui2alencia 4UE9TE8Manual de diseOo de pa2imentos de concreto para 2ías con ba"os/ medios # altos2olúmenes de tránsito 17(767*7 4actor camión 4cQ El ,actor camión se puedeentender como el número de aplicaciones de e"es sencillos cargados con 076toneladas >ue es necesario >ue circulen por un pa2imento para hacer el mismo daOo>ue un camión con una carga cual>uiera7 El ,actor camión e>ui2ale a la sumatoriade los ,actores de e>ui2alencia calculados para cada e"e7 17(76767 !uanti,icación deltránsito en una 2ía 17(76767*7 Tránsito promedio diario TP:Q

-+7 -+7 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9-+ El TP: se hace contando/ durante un lapso establecido/ todos los 2ehículos >ue pasan por una sección de la 2ía todos los carriles # ambas direccionesQ/ luego sesaca un promedio diario >ue se conoce con el nombre de TP:7 &a in,ormación delTP: se re,ina estableciendo el porcenta"e de 2ehículos clase @/ B ó !7 17(7676767Periodo de diseOo # 2ida útil Por las características ,uncionales de los pa2imentosde concreto/ se recomienda >ue el periodo de diseOo sea igual o superior a 6+ aOos7&a 2ida útil es el número de aOos en >ue el pa2imento está en condiciones de permitir la circulación de los 2ehículos en unas condiciones buenas de operación717(7677 !lasi,icación de las 2ías Tabla *67 !lasi,icación de las 2ías !RITERIA :E!&@SI4I!@!I9 !&@SI4I!@!I9 Según entidad territorial de >ue depende la2ía Días nacionales primarias DpQ Días departamentales secundarias DsQ!arreteras municipales terciarias DtQ Se pueden considerar como las carreteras másimportantes # hacen parte de la red primaria de 2ías $acen parte de la redsecundaria7 Unen municipios de uno o más departamentos Pueden unir dos o masmunicipios isn llegar a ser departamentales Por sus características @utopistas @PQ!arreteras multi carriles M!Q !arreteras de dos direcciones !!Q Días en las >ueno se interrumpe el tránsito7 &os 2ehículos pueden circular en una direccióndeterminada/ separados/ Días di2ididas/ con dos o más carriles por sentido/ concontrol parcial o total de acceso # salida Días de dos carriles/ uno por cada sentidode circulación/ con intersecciones a ni2el # accesos directos

-*7 -*7 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9-* por algún tipo de elemento ,ísico de los 2ehículos >ue 2ia"an en otra dirección/en dos o más carriles desde sus márgenes7 Según el ancho de la 2ía Estrechas EQMedias MQ @nchas @Q @ncho in,erior a los (m @ncho >ue 2a de (m a 1m Puedentener más de dos carriles # cada uno de ellos tienen más de 7(m de ancho 17(767-7@signación del tránsito según las características # el ancho de la 2ía En lascarreteras de dos direcciones/ la asignación del tránsito para el carril de diseOodependerá del ancho de la 2ía así8 Para 2ías estrechas8 la totalidad del tránsito Para



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2ías de ancho medio8 .( Para 2ías anchas8 (+ En la ,igura' se tiene un grá,icocon el >ue se puede de,inir el porcenta"e de 2ehículos >ue circulan en el carril dediseOo en ,unción del tránsito promedio diario anual/ sin tener en cuenta los2ehículos >ue tienen menos de 1 llantas7 17(767(7 Porcenta"e de 2ehículos para elcarril de diseOo &os ,actores de distribución 2ehicular por carril se establecen en la

tabla * Tabla *7 Porcenta"e de 2ehículos para el carril de diseOo-67 -67 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9

-6 4igura 57 Porcenta"e de camiones en el carril de diseOo 1717 E9S@FA!@&I4AR9I@ BE@RI9G R@TIA !BRQ &a ,inalidad de este ensa#o/ esdeterminar la capacidad de soporte de suelos # agregados compactados enlaboratorio/ con una humedad óptima # ni2eles de compactación 2ariables7 Elensa#o mide la Resistencia al cortante punonamientoQ de un suelo ba"ocondiciones de humedad # densidad controladas/ permitiendo obtener un derelación de soporte7 El ensa#o más utiliado es el !BR/ el cual representa larelación/ en porcenta"e/ entre el es,uero re>uerido para penetrar un pistón a cierta pro,undidad dentro del suelo ensa#ado # el es,uero re>uerido para penetrar un pistón igual/ a la misma pro,undidad/ dentro de una muestra patrón de piedratriturada7 &a muestra patrón ,ue elegida # ensa#ada por A7K7 Poter/ en !ali,ornia/ en*565/ presentando los siguientes es,ueros para di,erentes pro,undidades de penetración del pistón8 Tabla *-7 Dalores de es,uero en la muestra patrón

-7 -7 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9- Para cada muestra preparada se debe dibu"ar una gra,ica relacionando es,uero2s penetración del pistón # se calcula el 2alor de !BR para penetración de +7*67(mmQ # +76 (mmQ con las siguientes e%presiones &os 2alores de índice de!BR oscilan entre + # *++7 !uando ma#or es su 2alor/ me"or es la capacidad portante del suelo7 Dalores por deba"o de 1/ deben descartarse Tabla *(7!lasi,icación # usos del suelo de acuerdo a los 2alores de !BR !BR !lasi,icacióncualitati2a del suelo Uso 6X( Mu# mala SubXrasante (X0 Mala SubXrasante 0X6+RegularXbuena SubXrasante 6+X+ E%celente SubXrasante +X1+ Buena SubXbase 1+X0+ Buena Base 0+X*++ E%celente Base 17.7 MA:U&A RESI&IE9TE El moduloresiliente se de,ine/ como a>uel >ue relaciona las tensiones aplicadas # lasde,ormaciones recuperables @@S$TA/ *55Q7 Se introdu"o el termino moduloresiliente como la relación >ue e%iste entre la magnitud del es,uero des2iadorcíclico en comprensión tria%ial # la de,ormación a%ial recuperable Rondon Re#es 6++.Q7 Matemáticamente la ecuación del modulo resiliente está dada por8:onde8

--7 --7 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9-- Sobre las capas del pa2imento se producen de,ormaciones permanentes #recuperables o resilientes7 :espuNs de un cierto número de ciclos de carga/ elmaterial tiende a poseer casi en su totalidad de,ormaciones resilientes7 En la teoríaelástica tradicional el modulo de elasticidad EQ # la relación de possion de,ine las propiedades elásticas de un material7 Para describir el comportamiento recuperablede un material su"eto a cargas cíclicas cargado en un aparato tria%ial se utilia 7 Elmodulo resiliente es no lineal # dependiente del es,uero 4actores >ue a,ectan el



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modulo resiliente !omo se ha obser2ado en los estudios lle2ados a cabo sobremodulo resiliente/ este parámetro no es una propiedad constante del pa2imento/ sino>ue depende de muchos ,actores7 • 4actores >ue a,ectan el modulo resiliente en pa2imentos as,alticos E%isten di2ersos ,actores >ue a,ectan al modulo resiliente del pa2imento as,altico7 @ continuación se muestra un resumen de estos ,actores8 •

9i2el de es,ueros • 4recuencia de carga • !ontenido de betún • Tipo de agregado •!ontenido de 2acios • Tipo # contenido de modi,icadores • Tipo de prueba • Temperatura 1707 MA:U&A :E RE@!!I9 :E &@ SUBR@S@9TE • Ensa#o de placa Modulo de reacción de subrasante / se de,ine como8 :onde

-(7 -(7 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9-( &os ensa#os de placa de carga permiten determinar las características resistenciaX de,ormación de un terreno7 !onsisten en colocar una placa sobre el suelo natural/aplicar una serie de cargas # medir las de,ormaciones7 El resultado del ensa#o serepresenta en un diagrama tensión de,ormación7 @ partir de este ensa#o se puedenobtener numerosos datos entre los >ue se destacan8 Abtención de la capacidad de

carga del suelo para un asentamiento determinado :eterminación del modulo dereacción o coe,iciente de balasto VQ :eterminación de las características de lacur2a carga contra de,ormación del suelo Realiación de estudios sobre laestabilidad de pa2imentos o bases de caminos #a e%istentes7 &a in,ormación proporcionada es posible usarla en la e2aluación # diseOo de pa2imentos de tiporígido o ,le%ible de carreteras # aeropuertos # aplicarse tanto a suelos en estadonatural como compactados7 1757 MA:U&A :I9MI!A IT!J@V Se determinacon la ecuación predicti2a de itca;/ la cual se basa en la ,recuencia de aplicaciónde la carga/ la composición 2olumNtrica de la mecla compactada/ la 2iscosidad delligante # la granulometría de los agregados :onde8 &a ecuación de itca; tambiNn puede ser e%presada en la ,orma de una cur2a maestra/ como8

-17 -17 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9-1 !onocida la 2iscosidad del ligante en cual>uier instante Q/ el sistema determinael modulo dinámico de la mecla para cual>uier tiempo de aplicación de carga/tanto en la ecuación de la cur2a maestra/ como en la ecuación de itca;/utiliando un 2alor apropiado7 Para ello/ emplea una e%presión obtenida en elYsistema de en2e"ecimiento GlobalZ 17*+7 &EFES :E 4@TIG@ En el modelotradicional de ,atiga las ,isuras se originan en la ,ibra in,erior de la mecla bituminosa ona donde la tensión de tracción es ma#orQ # se propaga 2erticalmentehacia la super,icie del pa2imento7 :aOo por ,atiga signi,ica >ue un estado de tensión pro2ocado por una solicitación/ mu# ale"ada del 2alor de rotura/ llega a producir por

acumulación es decir/ por repetición de la solicitación un número mu# ele2ado de2ecesQ el agotamiento del material/ agotamiento >ue se mani,iesta por la ,isuracióndel mismo7 Ensa#os de laboratorio han 2eri,icado >ue la relación entre lade,ormación/ */ producida por la solicitaciónQ # la duración o 2ida de la ,atiga delϵmaterial representada por el número 9 de 2eces >ue soporta la solicitación antes deromperse por ,atiga7 # 9 están ligadas por la e%presión8 :onde 9 representa elϵnúmero de ciclos de carga hasta la ,atiga del material al ni2el de de,ormación / >ueϵ



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es la de,ormación unitaria de tracción en micro de,ormaciones f m]mQ # ;* # ;6constantes >ue describen el comportamiento a ,atiga del material7

-.7 -.7 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9-. 9umerosos estudios se han realiado para establecer >ue parámetros de la

mecla inter2ienen de manera signi,icati2a en la determinación de los 2alores de ;*# ;67 Se ha comprobado >ue están principalmente a,ectados por8 El módulo de laMecla El contenido de betún &a 2iscosidad del betún medida por el Hndice dePenetración/ IPQ &a granulometría # la naturalea de los áridos El contenido de airehuecos en la meclaQ &a temperatura del pa2imento &a acumulación de daOo de,atiga : en cada punto a lo largo de la carretera debido al paso de los 2ehículos seestima mediante la aplicación de la le# de Miner de acumulación lineal del daOo7:onde es el número de ciclos al ni2el de de,ormación i/ es el número de ciclos aϵrotura al ni2el de de,ormación # es el número de ni2eles di,erentes de de,ormación7MNtodos de estimación de le#es de ,atiga &a determinación de la le# de ,atiga deuna mecla bituminosa es una cuestión comple"a >ue re>uiere muchos # costososensa#os de laboratorio # calibraciones # calados posteriores del modelo in situ7 Porello se suele recurrir a los estudios genNricos realiados por laboratorios nacionaleso por organiaciones con grandes recursos7 Para el caso >ue nos ocupa se describenlos dos mNtodos más conocidos aun>ue solo se aplica el mNtodo del Instituto del@s,alto para determinar las características de ,atiga de la mecla de @lto Módulo7 ElmNtodo desarrollado por la S$E&&7 &a e%presión simpli,icada >ue establece laS$E&& para de,inir una le# de ,atiga de una mecla bituminosa es8 :onde es el porcenta"e de betún en 2olumen # es el módulo de la mecla en Mega Pascales7 ElmNtodo anterior permite estimar el comportamiento a ,atiga de cual>uier tipo deMecla bituminosa/ incluidas las Meclas de @lto Módulo7

-07 -07 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9-0 Mecla con2encional8 Mecla alto modulo8 .7 :ES@RRA&&A PR!TI!A

-57 -57 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9-5 .7*7 :ES!RIP!IA9 :E &@ DI@ &a 2ía Santander de uilichao X Te de DillaRica está ubicada dentro del perímetro rural del departamento del Dalle del !auca/,orma parte de la 2ía >ue de !ali conduce al municipio de Santander de uilichao7&as 2ías primarias/ arterias principales son corredores 2iales >ue garantian laintegración de las principales onas de producción # consumo del país7 &assecciones trans2ersales de Nstas/ permiten los desplaamientos de altos 2olúmenes2ehiculares7 Imagen *7 Ubicación 2ía de estudio &a 2ía ob"eto de estudio/ es una 2íaarteria principal está compuesta por dos 6Q carriles cada uno de - metros mQ7 Te deDilla Rica Santander de uilichao

(+7 (+7 :ISECA :E P@DIME9TA 4&EIB&E F RIGI:A Día @eropuerto E& E:E9(+ .767 ESTU:IA :E TR@9SITA Imagen 67 Día Santander de uilichaoXTe de2illa Rica Para el diseOo de pa2imentos es importante tener en cuenta elementos/entre los >ue se cuentan como los más importantes8 la capacidad de soporte delsuelo/ el tránsito >ue circulará sobre la estructura durante su periodo de diseOo/ lascondiciones climáticas # los materiales con >ue será construida7 El tránsito es una


8/18/2019 Desiño de Pavimento Ri

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