Diseño de Pavimetos Flexibles

8/18/2019 Diseño de Pavimetos Flexibles

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PROYECTO FINAL DE INGENIERIA DETRANSITO

DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE

ORIENTADO POR : Ing. Henry Vilchez

ELABORADO POR: Br. Jeslyn Obregon

Br. Marlon Arauz

Br. Kenis Zelaya

Br. Ivania Toruño

Marzo 19 del 2016


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INDICE.

1. Estudio De Trafico Vehicular .................................................................................................................... 4

1.2 Obtencion de Datos .................................................................................................................................. 4

Tablas de Aforo Vehicular .............................................................................................................................. 5

2. Expansion Vehicular .................................................................................................................................. 6

2.1 Procesamiento de Informacion ................................................................................................................ 8

3. Clasificacion Vehicular Promedio ........................................................................................................... 10

4. Tazas de Crecimiento ............................................................................................................................... 10

4.1 Taza de Crecimiento del PIB ................................................................................................................. 10

4.2 Tasa de Crecimiento .............................................................................................................................. 11

4.3 Crecimiento del Trafico Desarrollado Según Datos de la Estacion 107 Sebaco – Emp. Sn Izidro ...... 11

4.4 Analisis de las Tasas de Crecimiento ..................................................................................................... 12

5 Proyeccion del Trafico .............................................................................................................................. 13

5.1 Factor de Crecimiento (FC) ................................................................................................................... 14

5.2 Periodo de Diseño .................................................................................................................................. 14

5.3 Factor Carril ........................................................................................................................................... 15

Tabla 14. Numero de Carriles ...................................................................................................................... 15

5.4 Factor de Distribucion ............................................................................................................................ 15

6. Tráfico Proyectado y Ejes Equivalentes (ESAL) ..................................................................................... 15

Tabla 15. Trafico de Diseño .......................................................................................................................... 16

VI.ESTRUCTURA DE PAVIMENTO ....................................................................................................... 18

6.1 Índice de serviciabilidad inicial (po) .................................................................................................... 19

6.2 Índice de serviciabilidad final (pt) ....................................................................................................... 19

6.3 Pérdida de serviciabilidad (∆PSI) ........................................................................................................ 20

6.4 Número estructural (SN) ...................................................................................................................... 20

7. Factor de equivalencia (FESAL) ............................................................................................................ 21

7.1 Ejes equivalentes (ejes equivalentes o w18) ........................................................................................ 22

Tabla 17. Calculo de ejes equivalentes ........................................................................................................ 23

7.2 Confiabilidad ®ESAL o W18= 14705159.59 ........................................................................................ 24

7.3 Desvió estándar (S0) ............................................................................................................................. 25

7.4 Coeficiente de Drenaje (m) .................................................................................................................... 25

7.4.1Calculo de CBR de Diseño .................................................................................................................. 25


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7.4.2 Capa Base ........................................................................................................................................... 29

7.4.3 Capa Sub base..................................................................................................................................... 30

8. Coeficientes del paquete estructural ........................................................................................................ 32

8.1 La carpeta de rodamiento (a1) ............................................................................................................... 32

8.2 La base (a2) ........................................................................................................................................... 32

Resumen de datos de diseño: ....................................................................................................................... 33

8.4 Cálculo de espesores con método de diseño AASHTO-93 .................................................................. 34

9. Espesores con WINPAS ......................................................................................................................... 35

10. ANEXOS .................................................................................................................................................. 39


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1. Estudio De Tráfico Vehicular

El estudio de tráfico vehicular tiene como objetivo principal el de llevar a cabo un conteo devehículos, los cuales transitan por un determinado punto de control también llamado estación.

Además de la recopilación de datos en campo, se utilizan tablas de volúmenes horarios,TPDA, factores de ajuste para cada tipo de vehículo en particular brindadas por el MTI con el finde proyectar a n cantidad de años el tráfico diario, semanal, mensual y anual en esta sección devía, para luego proceder a realizar nuestro diseño de vía tomando en cuenta que este tendrá una ncantidad de años de vida útil.

Para el diseño de vía o carretera se tomara en cuenta los datos brindados tanto en el estudio desuelo realizado en el tramo de la vía así como el estudio de tráfico realizado. Debido a que se proyectan las vías para tener serviciabilidad a n cantidad de años es necesario obtener los datosantes mencionados.

1.2 Obtención de Datos

Se realizaron conteos de volúmenes vehiculares en periodos de una hora para luego ser proyectada a periodos de 8 horas tomando en cuenta los diferentes tipos de vehículos según eltipo, según su peso y según el número de ejes de estos.

En el caso de la proyección se tomaron datos del anuario del MTI del 2004 y 2011 de dondese obtuvo información tales como: volumen horario diario, factor día. Factor ajuste y el TPDA.

Se determinaron los puntos sugeridos como puntos de control siendo estos: Enabas en elmunicipio de Estelí a una distancia no mayor de 8 metros de separación.

El estudio vehicular fue realizado el día 30 de enero del 2016.

Imagen 1. Punto de control vehicular


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Tablas de Aforo Vehicular

Tabla 1. Aforo Vehicular Sur- Norte

Fuente: Autoría Propia

Tabla 2. Aforo Vehicular



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2. Expansión Vehicular

Se expande los volúmenes vehiculares por hora utilizando los volúmenes horarios yaestablecidos en nuestra estación más cercana, que en este caso es la estación 107 (Sebaco – Emp.

San Izidro). Para conseguir la expansión de los volúmenes horarios, se realizan los siguientes procedimientos:

Se hace la sumatoria de los volúmenes horarios según su hora a proyectar.

Dividir cada volumen horario entre la sumatoria de todos os volúmenes horarios para encontrarPI.

Se divide volumen aforado en campo entre el PI encontrado para nuestra hora determinada y deesta manera se encuentra el volumen horario total propio.

Tabla 3. Estación 107

Fuente: MTI Anuario 2004


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Tabla 4. Volumen Horario

HORA VOLUMEN HORARIO P.I V.H

06:00 - 07:00 156 7.63% 550

07:00 - 08:00 188 9.19% 662

08:00 - 09:00 233 11.39% 821

09:00 - 10:00 222 10.86% 782

10:00 -11:00 226 11.05% 796

11:00 - 12:00 82 4.01% 289

12:00 - 01:00 250 12.22% 881

01:00 - 02:00 352 17.21% 1240

02:00 - 03:00 336 16.43% 1184

∑= 2045 100.00% 7206


Tabla 5. Expansión Norte – Sur

Autos Jeep Camionet

as

McBus


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Tabla 6. Expansión Sur – Norte

Autos Jeep Camionet

as

McBus


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Tabla 8. Factores de Ajuste

Fuente: MTI Anuario 2011

Tabla 9. Transito Promedio Diario Anual Aplicando Factores de Ajuste

ESTACIÓN: INDICAR UBICACIÓN KILOMETRICA DE PUNTO DE CONTEO FECHA:

Autos Jeep Camionet

as

McBus


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3. Clasificación Vehicular Promedio

A partir de la clasificación vehicular realizada en situ se procede a conformar la composiciónvehicular del aforo, la cual está compuesta de la siguiente manera 93% por vehículos para

pasajeros y 7% para vehículos de carga, a como se puede visualizar en el gráfico.

Grafico 1. Clasificación Vehicular


4. Tazas de Crecimiento

4.1 Taza de Crecimiento del PIB

El producto interno bruto (PIB) es el concepto macroeconómico que cifra en dinero el valor delos servicios y productos que realiza una región durante el periodo de un año. Esto significacuánto dinero es capaz de producir determinado país en un periodo de tiempo aunquenormalmente se habla de su variación porcentual.

Según datos del BCN las tazas de crecimiento del PIB han sido de bajas a moderadas a comose muestra en la siguiente tabla.

93%

7%

0%

Clasificacion vehicular

Vehiculos pasajeros Vehiculos de carga Equipos pesados


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Según datos registrados en el anuario 2011 para nuestro tramo trabajado con la estación demayor cobertura 107 Sebaco – Emp. Sn Izidro se ha determinado un crecimiento del tráfico promedio diario anual (TPDA) en un periodo de 10 años de un 14.79% comprendido desde elaño 2002 – 2010 para este tramo de carretera.

En el periodo comprendido desde el 2002 -2005 el TPDA tuvo un incremento porcentual de -6% y para el periodo comprendido desde el 2006 – 2011 el TPDA varía desde 11.54% hasta un4.05%.

Tabla 12. Tasa de Crecimiento Vehicular Estación de Mayor Cobertura.

AÑO TPDA

2002 3,272

2003 3,428

2004 3,622

2005 3,405

2006 3,849

2007 3,853

2008 4,092

2009 4,101

2010 4,334

2011 4,517

TASA DE CRECIMIENTO VEHICULAR

0.10%

5.84%

0.22%

-

4.55%

5.36%

TASA DE CRECIMIENTO

-6.37%

11.54%

2006 - 2011 14.79%

5.38%

4.05%

TASA DE CRECIMIENTO VEHICULAR

Fuente: Anuario del MTI 2011

4.4 Análisis de las Tasas de Crecimiento Nicaragua ha experimentado un crecimiento económico sostenido como resultado del buen

manejo disciplinado de sus políticas fiscales, financieras, monetarias y cambiarias.

La legislación y procedimientos administrativos relacionados a negocios han contribuido a unfuerte ingreso de inversión extranjera en los últimos años.

Más aun, el excelente desempeño económico ha sido reconocido por el Fondo MonetarioInternacional (FMI), a través de una serie de revisiones durante los últimos años. En la másreciente revisión en marzo del 2015 el FMI destaco que el reciente desempeño económico hasido favorable; además enfatizo “El manejo prudente de las políticas macroeconómicas seconvertirán en perspectivas favorables en el corto y mediano plazo”.

Fuente: Pro Nicaragua


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Durante siglos, Estelí ha sido una zona campesina impulsada especialmente por la producciónde tabaco. Pero la ciudad cercana a la frontera con Honduras y El Salvador vive actualmente un boom de inversiones. La construcción de nuevos hoteles, centro de convenciones, viviendas,restaurantes, zonas deportivas y la presencia de tiendas de electrodomésticos y franquiciasnacionales e internacionales son factores que crearon el fuerte dinamismo económicoque Nicaragua conoce desde hace cinco años.

Por: Pierre-Marc Rene http://www.forbes.com.mx/nicaragua-el-milagro-de-una-economia-en-crecimiento

Después de realizado el análisis de las anteriores tablas de crecimiento, en este documento se procedió a trabajar con la tasa de crecimiento del producto interno bruto (PIB) para ladeterminación del factor de crecimiento, todo esto debido a que tanto en la tasa de crecimiento poblacional proporcionada por el INIDE y la tabla de promedio porcentual del TPDA cedida porel MTI se encontraron datos inconsistentes. Debido a que Estelí está siendo parte fundamental enel crecimiento de la economía nacional consideramos que el porcentaje 4.7% del PIB es una tasade crecimiento estable dentro de la economía del país, pero de igual manera se sabe que estátambién sufre incrementos y decrementos.

5 Proyección del Tráfico

Para convertir el volumen de tráfico obtenido de los conteos se usará un tránsito de Diseño(TD) que es un factor fundamental para el diseño estructural de pavimentos. Este se obtiene a

partir de la información básica suministrada por el Tránsito Promedio Diario Anual (TPDA),

el Factor de Crecimiento (FC), Factor de Distribución (FD) y Factor Carril (fc). Se calcula

mediante la siguiente ecuación:

El objetivo principal es la cuantificación de los volúmenes de tráfico; normal,

desarrollado y Total del proyecto, cuantificar el Tráfico Promedio Diario Anual (TPDA), para

el año base y proyectarlo para la vida útil del Proyecto, a partir de las estadísticas del SIC

(sistema internacional de conteo) del MTI. Cuantificar el Tráfico Total de la carretera y su

composición.

http://www.forbes.com.mx/sites/turismo-medico-una-oportunidad-anestesiada-en-nicaragua/http://www.forbes.com.mx/sites/turismo-medico-una-oportunidad-anestesiada-en-nicaragua/http://www.forbes.com.mx/nicaragua-el-milagro-de-una-economia-en-crecimientohttp://www.forbes.com.mx/nicaragua-el-milagro-de-una-economia-en-crecimientohttp://www.forbes.com.mx/nicaragua-el-milagro-de-una-economia-en-crecimientohttp://www.forbes.com.mx/nicaragua-el-milagro-de-una-economia-en-crecimientohttp://www.forbes.com.mx/nicaragua-el-milagro-de-una-economia-en-crecimientohttp://www.forbes.com.mx/sites/turismo-medico-una-oportunidad-anestesiada-en-nicaragua/


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La determinación de los Volúmenes de Tráfico; a partir del año base (2016) y de inicio de

operación de la vía (2016), hasta el año horizonte del proyecto (2036), es el principal objetivo

de este estudio de tráfico.

5.1 Factor de Crecimiento (FC)Se obtiene el factor de crecimiento (Fc) del tránsito por medio de la siguiente fórmula:

Dónde:

I = Tasa de Crecimiento

n = Periodo de Diseño = 20 años

365 = Días del Año

FC =

5.2 Periodo de DiseñoDe acuerdo a la funcionalidad de la red vial básica del MTI, el tramo analizado es del tipo

Autopista Regional, por conectar a los países centroamericanos entre sí , es alta importancia para

el país, el periodo mínimo es de 20 años y el máximo de 50, se consideró que la

construcción de la carretera se hará de manera integral para un periodo de diseño de 20 años.


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Tabla 13. Periodo Sugerido por la Guía AASHTO 1993

PERIODO DE DISEÑOTIPO DE CARRETERA

OLECTORAS SUBURBANA 10 - 20 AÑOS

COLECTORAS RURALES 10- 20 AÑOS

AUTOPISTA REGIONAL

TRONCALES SUBURBANASTRONCALES RURALES

20 - 40 AÑOS

15 - 30 AÑOS15 - 30 AÑOS

Fuente: Manual Centroamericano Para el Diseño Geométrico de las Carreteras Regionales SIECA 2001

5.3 Factor CarrilSe refiere al número de carriles por sentido para los cuales se está diseñando. El factor de

carril que utilizaremos será de 100%, ya que estamos considerando que la carretera será

diseñada para 2 carriles de circulación (1 por sentido). fc=1, ver tabla 14.

Tabla 14. Número de Carriles

Numero de Carriles en una Sola Direccion

1

0.80 - 1

0.60 - 0.80

0.50 - 0.75

1

2

3

4

Factor LD ^11

5.4 Factor de Distribución

Este factor se refiere a la distribución direccional del tránsito. Le asignaremos 50% del tráfico para cada sentido de la vía. Por lo tanto tomamos el valor de

6. Tráfico Proyectado y Ejes Equivalentes (ESAL)

En la siguiente tabla se muestra la conversión de los ESAL y su proyección para 20 años.


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Tabla 15. Trafico de Diseño

Tráfico proyectado y ejes equivalentes

Vehiculos TPDA FD fc FC TD

Autos 4,294 0.5 1 19,459 41778473

Jeep 430 0.5 1 19,459 4183685

Camionetas 4139 0.5 1 19,459 40270400.5

McBUS


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CAPITULO VI ESTRUCTURA DE PAVIMENTOS


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ESTRUCTURA DE PAVIMENTO

El método que se utilizó para realizar el diseño de la estructura de pavimento en este trabajo

monográfico fue el de la A.A.S.H.T.O. 93, este método involucra los estudios abordados

anteriormente.

En Nicaragua no existe método específico para el diseño de estructura de pavimento. Para el

diseño de carpeta de rodamiento de adoquín, los métodos más usados son:

Método Directo

Murillo López De Souza

Método Argentino Método Británico

AASHTO

Por lo que el método de A.A.S.H.T.O es el más usado y cuenta con dos técnicas de diseño

para estructuras de pavimento: rígido y flexible. Para el diseño propuesto a continuación se

utilizó el método flexible tomando ciertas consideraciones:

Suponer que el pavimento de adoquín trabaja como pavimento flexible, está basado en la

forma cómo este asimila las cargas y las transmite a los demás miembros de la estructura de

pavimento, trabajando de forma articulada y a la vez como una pequeña losa.

En Nicaragua se utilizan 4 tipos de carpeta de rodamiento en la construcción de carreteras:

macadam, asfáltica, de concreto y adoquinado. Debido a su fácil trabajabilidad y otras

características se eligen adoquines de hormigón en este estudios (se excluye el macadam por

tratarse de carretera urbana). En todo caso resulta una alternativa económica y de

mantenimiento

El método A.A.S.H.T.O, contempla la implementación de modelos matemáticos donde se

ven involucradas variables que condicionan el desarrollo de estos.


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Luego de obtener las características y propiedades Físicas y Mecánicas de los Materiales

(Sub-Rasante y Bancos) existente en todo el Proyecto por medio de los Ensayes de Laboratorio

así como los datos del Estudio de Tránsito Vehicular calculado se procede a efectuar el Diseño

de Pavimento siguiendo la metodología propuesta por la guía AASHTO-93.

6.1 Índice de serviciabilidad inicial (po)

En función del diseño de pavimentos y del grado de calidad durante la construcción. El valor

establecido en el Experimento Vial de la AASHTO para los pavimentos flexibles fue de 4,2.

En el Diseño de la Estructura de Pavimento Flexible de las calles del casco urbano de Esteli

se trabajó con un valor de Po=4.2.

6.2 Índice de serviciabilidad final (pt)

Es el valor más bajo que puede ser tolerado por los usuarios de la vía antes de que sea

necesario el tomar acciones de rehabilitación, reconstrucción o repavimentación, y generalmente

varía con la importancia o clasificación funcional de la vía cuyo pavimento se diseña, y son

normalmente los siguientes: Para vías locales, ramales, secundarias y agrícolas se toma un valor

de pt = 2.5 – 3.0

En el Diseño de la Estructura de Pavimento Flexible para el tramo de vía de dicho estudio se

trabajó con un valor: 2.5


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6.3 Pérdida de serviciabilidad (∆PSI)

Es la diferencia que existe entre la serviciabilidad inicial y la serviciabilidad final. Entre

mayor sea el ΔPSI mayor será la capacidad de carga del pavimento antes de fallar, calculado con

la siguiente ecuación:

En el Diseño de la Estructura de Pavimento Flexible de las calles en estudio se trabajó con unvalor de:

=

6.4 Número estructural (SN) Para el cálculo de SN se utilizó el Software Ecuación de A.A.S.H.T.O.93 obteniendo un valor

SN de: 4.95.


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Ilustración 1. Caculo del SN por AASHTO.93

7. Factor de equivalencia (FESAL)

Se obtiene las tablas de la AASHTO-93 apéndice D (Tabla 27 a Tabla 28 D-4 a D-5

adjuntas en Anexos del Capítulo 4 ), para ejes Sencillos, Dobles. Conociendo la serviciabilidad

final (Pt=2.5), el número estructural asumido (SN=5) y los pesos (las cargas se encuentran enKips) se obtienen los factores de equivalencia (FESAL ver tabla en anexos). Si los pesos de

los ejes no se encuentran en estas Tablas se deben de Interpolar dichos valores.


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7.1 Ejes equivalentes (ejes equivalentes o w18)

Este se obtiene conociendo el Transito de Diseño (TD) y los factores de equivalencia

(ESAL). Se calcula mediante la siguiente expresión:

ESAL ó W18= TD*FESAL

Tabla 16. Calculo de interpolación FESAL

El Tráfico pesado es el que mayor daño produce a la estructura de pavimento por lo quedeberá de estimarse con la mayor precisión posible.

En base a los datos anteriormente definidos se procedió a la determinación de los Ejesequivalentes (ESAL) para cada eje y tipo de vehículos.

Para 2.2 kips de un eje sencillo mediante tabla D1-D2 de AASHTO-93 con SN=5

ESAL o W18= *0.00038=


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Tabla 17. Calculo de ejes equivalentes

Para el diseño de la vía analizada se obtuvo un valor de:

Tipo de Vehiculo

Peso

por Eje

(Kip)

Tipo de

Eje

Factor

ESALs

Tránsito de

Diseño

ESALs de

Diseño

Autos2.2 SIMPLE 0.00038

41778,473.0

15875.81974

2.2 SIMPLE 0.00038 15875.81974

Jeep2.2 SIMPLE 0.00038

4183,685.00

1589.8003

2.2 SIMPLE 0.00038 1,590

Camionetas2.2 SIMPLE 0.00038

40270,400.50

15,303

4.4 SIMPLE 0.0036 144,973

Mc bus < 15 a4.4 SIMPLE 0.0036

1352,400.50

4,869

6.6 SIMPLE 0.0172 23,261

Mn bus 15 - 30s

6.6 SIMPLE 0.0172

564,311.00

9,706

11 SIMPLE 0.1385 78,157

Bus 30+s9.9 SIMPLE 0.0853

3337,218.50

284,665

11 SIMPLE 0.0172 57,400

Liv. 2 - 5 t.9.9 SIMPLE 0.0853

262,696.50

22,408

12.1 SIMPLE 0.19755 51,896

C2 5+t.11 SIMPLE 0.0172

6100,396.50

104,927

22 SIMPLE 2.27 13847,900

C311 SIMPLE 0.0172

-

-

36.3 DOBLE 1.428 -

Tx-Sx =5 e.11 SIMPLE 0.0172 9,730 167


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35.2 DOBLE 1.264 12,298

35.2 DOBLE 1.264 12,298

Cx-Rx =5 e.

11 SIMPLE 0.0172

-

-

35.2 DOBLE 1.264 -

14.3 SIMPLE 0.39945 -

14.3 SIMPLE 0.39945 -

Veh.Agric9.9 SIMPLE 0.0853

-

-

9.9 SIMPLE 0.0853 -

Veh.Const9.9 SIMPLE 0.0853

-

-

9.9 SIMPLE 0.0853 -

OTROS9.9 SIMPLE 0.0853

-

-

9.9 SIMPLE 0.0853 -

TOTAL 14705159.59

7.2 Confiabilidad ®

ESAL o W18= 14705159.59

Es como un Factor de Seguridad y ante esa situación debemos reflexionar en los valores de

confiabilidad que debemos utilizar, empleando los mejores criterios, al hacer un diseño para un

pavimento.

Tabla 18. Porcentajes de Confiabilidad (R)

TIPO DE CAMINOCONFIABILIDAD RECOMENDADA

ZONA URBANA ZONA RURAL

RUTAS INTERESTATALES Y

AUTOPISTAS 85 - 99.9 80 - 99.9

ARTERIAS PRINCIPALES 80 -99 75 - 99

COLECTORAS 80 - 95 75 - 95

LOCALES 50 -80 50 - 80

Fuente: AASHTO-93


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Se utilizara un valor que está dentro del rango de confiabilidad de ramales del 90%

7.3 Desvió estándar (S0)Es un valor estadístico, la AASHTO 93 recomienda para pavimentos flexibles un valor

mínimo de 0.40 y un máximo de 0.50, en este caso se considera el valor de 0.45, debido a que

es un pavimento flexible.

7.4 Coeficiente de Drenaje (m)El drenaje, es un factor determinante en el comportamiento de la estructura del pavimento a

lo largo de su vida útil y por lo tanto lo es también en el diseño del mismo seleccionado por el tipo de suelo encontrado que son buenos para el drenaje.

Tabla 19. Capacidad del Drenaje del Suelo

1.40 - 1.35 1.30 - 120

1.35 - 1.25 1.15 - 1.00

1.25 - 1.15 1.00 - 0.80

P = % DEL TIEMPO QUE EL PAVIMENTO ESTA EXPUESTO A NIVELES DE HUMEDA

BUENO

REGULAR

1.35 - 1.30 1.2

1.25 - 1.15 1

1.15 - 1.05 0.8

EXCELENTE

1 DIA

1 SEMANA

1 MES

NO DRENA

2 HORAS

2 - 5 HORAS

5 - 10 HORAS

10 - 15 HORAS

5% - 25% >25%

CALIDAD DEL DRENAJE AGUA REMOVIDA EN:

CALIDAD DEL DRENAJE

85% DE SATURACION

EXCELENTE

BUENO

REGULAR

POBRE

50% DE SATURACION

< 1% 1% - 5%

MAYOR A 15 HORASMALO

2 HORAS

CAPACIDAD DEL DRENAJE PARA REMOVER LA HUMEDAD

Fuente: AASHTO 93

7.4.1Calculo de CBR de Diseño

Para determinar el CBR de Diseño, se hizo necesario realizar varias pruebas, teniendo en

cuenta la longitud del tramo. Todas estas pruebas como es de esperarse que los resultadosobtenidos difieran entre ellos a causa de las variaciones naturales del suelo y lasimprecisiones que pueden cometerse al efectuar los ensayos.


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El valor a tomar de los materiales existentes debe ser representativo en el tramo del camino a

considerar en el diseño del pavimento por los que existen muchos criterios para seleccionar el

CBR adecuado, siendo el más utilizado el del instituto del asfalto que recomienda tomar un valor

tal que el 60%,75% o el 87.5% de los valores individuales que sean mayores o iguales que él,

de acuerdo con el tránsito que se espera circule por el pavimento, tal como se indica en la tabla

siguiente:

Tabla 20. Límite para selección de CBR de Diseño

Fuente: ASHTO 93

Para el caso de nuestra investigación el valor de percentil de diseño será del 87.5% portener un ESAL's de

De la Línea de Sondeo se tienen las muestras de suelos para cada muestra recogida posteriormente se llevan a laboratorio y se determina los valores de CBR para cada una.

Algunas de las muestra tienen un mismo valor de CBR debido a las características similares de

los suelos, a esto se le llama frecuencia.

Luego de ordenar los valores de CBR de menor a mayor junto con sus respectivas frecuencia

Se determina el número y el porcentaje de valores iguales o mayores de cada uno.

Con los % de valores CBR Mayores o Iguales y los Valores CBR obtenidos de laboratorio, se

gráfica dichos datos en papel milimetrado, resultando una curva extensa.

Aplicar recomendación del Instituto del Asfalto de USA, en nuestro caso el percentil del 75%

del CBR será el CBR de diseño de la Capa Subrasante.

Nivel de Transito Valor porcentil para diseño de subrasante(%)

< 6075

> 87.5


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Y por último introducir dicho porcentaje en la gráfica y leer el valor de CBR de diseño.

Tabla 21. Selección del CBR de DiseÑO

9 2 14 100

11 3 12 86

12 2 9 6416 1 7 50

17 1 6 43

24 1 5 36

30 1 4 29

33 1 3 21

50 1 2 14

55 1 1 7

14

Con los valores CBR y % de valores se dibuja un gráfico donde se determina el CBR dediseño.

Valor CBRObtenido

Frecuencia Numero de ValoresMayores o Iguales Numero de ValoresMayores o Iguales

% de Valores de CBR Mayores o

Iguales


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Ilustración 2. Selección del CBR de diseño

En el diseño de espesores de una estructura de pavimento flexible, el método del instituto del

asfalto, considera como parámetro fundamental la evaluación de los materiales para obtener el

módulo de resiliencia (MR).

Como no es fácil tener el equipo para llevar a cabo este tipo de pruebas, se han establecidos

factores de correlación entre el módulo de resiliencia (MR) y la prueba del CBR (AASHTO T-

193). Los valores obtenidos son bastante aproximados.

Para calcular el módulo de resilencia a partir del CBR se han desarrollado las siguientes

formulas empíricas:

MR = 1500 x CBR para CBR < 7.2%


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MR = 3000 x CBR 0.65 para CBR de 7.2% a 20% MR =

4326 x lnCBR + 241 para suelos granulares

Por lo tanto para nuestro caso haremos uso de la formula; MR = 3000 x CBR 0.65 = 3000(11)0.65

= 14,257 psi

7.4.2 Capa BasePara la base se empleará material del Banco denominado “La Peñona” ubicado a 1.5 km,

partiendo del ensaye CBR de este material resulto con un CBR=74%, por lo que el Módulo de

Resilencia y coeficiente estructural es obtenido a través del gráfico: variación de a2 para basesgranulares


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Ilustración 3. Coeficiente estructural a2, para pavimentos flexibles

Fuente:

A.A.S.H.T.O 93

7.4.3 Capa Sub base

Para la conformación de la sub base se utilizó un segundo banco de materiales denominado

“La pinta mico”, el cual está ubicado a 3 km. partiendo del ensaye CBR de este material resulto

con un CBR=43%, por lo que el Módulo de Resilencia y coeficiente estructural es obtenido a

través del gráfico: variación de a3 para bases granulares;

a3: 0.121

MR: 14,257


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Ilustración 4. Coeficiente estructural a3, para pavimentos flexibles

Fuente: A.A.S.H.T.93


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8. Coeficientes del paquete estructural

Además del coeficiente de drenaje, existen otros factores estructurales que involucran las

características y propiedades de los diferentes materiales que formarán parte del paquete

estructural. Estos, están representados con la siguiente simbología:

8.1 La carpeta de rodamiento (a1)

En el caso de a1 es el coeficiente de capa de la carpeta en nuestro caso el adoquín, para ello

la AASHTO 93 recomienda usar un coeficiente de 0.45 partiendo que el módulo elástico del

adoquín es de 450,000 PSI

8.2 La base (a2)

a2: 0.1320 (ver acápite 5.1.10.1)

8.3 La sub-base

a3: 0.121 (ver acápite 5.1.10.2)


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Resumen de datos de diseño:

Índice de Confianza (%): 99,9

Índice de Servicio Inicial: 4.2

Índice de Servicio Final: 2.5

Índice de Servicio de Diseño: 1.7

Desviación Estándar, So: 0.45

CBR de Subrasante (%): 11.0

Módulo de Resiliencia, Mr.: 14,257 psi

Período de Diseño (Años): 20

9) Número de Ejes Equivalentes: 14705159.59

10) Número estructural: 4.95

11) Zr Para un nivel determinado de confiabilidad, por ejemplo R = 99%, el valor de ZR

puede ser obtenido de las curvas de distribución normal (Curvas de Gauss), y corresponde al

área en el sector que va desde (- ∞) hasta (100-R / 100). En una curva de Gauss se tiene que

para R = 99%, el valor de ZR = (-2.327)


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8.4 Cálculo de espesores con método de diseño AASHTO-93

Variables = 4.95

Numero de Ejes Equivalentes = 14705159.59

Módulo de Resilencia = 14,257

ZR = - 2 .327

Índice de Servicio de Diseño (∆PSI) = 2.2

Para determinar que el valor SN asumido es correcto se hace una igualación dellogaritm010 del ESAL de Diseño con la Ecuación AASHTO 93 donde se obtieneque:


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9. Espesores con WINPAS

La verificación o comprobación de resultados fue posible mediante el uso del Software

WINPAS desarrollado por la American Concrete Pavement Asociation (ACPA) para la

evaluación y diseño de pavimento rígido y flexible.

A continuación se presenta el procedimiento de introducción de datos al programa

WINPAS a fin de validar los espesores calculados anteriormente.

Ilustración 5. Software WINPAS

Fuente: AASHTO 93


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Ilustracion 6

Fuente: AASHTO 93


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Ilustracion 7

Fuente: AASHTO 93

Fuente 8. Calculo del Numero Estructural del Asfalto

Fuente: WINPAS


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Dados los resultados obtenidos en el software WINPAS se deduce que estructuralmente el pavimento propuesto requiere de una capa de su-base de 15 pulgadas debido a que lasurasante posee una capacidad de soporte por debajo de los 4.95 de Numero Estructuralrequeridos en el estudio de suelo.

Tabla 22. Diseño de Pavimento

NUMERO ESTRUCTURAL REQUERIDO = 4.95

CAPA

ADOQ. + C. ARENA

SUB-BASE

ESPESOR plg

8"

15"

SN TOTAL

5.58

Fuente: WINPAS


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10. ANEXOSLibro de Diseño de Pavimentos AASHTO 93.

Manual de Pavimentos (SIECA).

Anuarios del MTI 2005 – 2011.Instituto Nacional de Información de Desarrollo (Censo 2005).

Banco Central de Nicaragua (BCN).

Documents

Diseño de Pavimetos Flexibles