02 Diseño de Pavimentos Flexibles

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DISEÑO DE PAVIMENTOSIng. Arturo Mendoza Medina, MSc

Pavimentos Flexibles

Diseño de Pavimentos FlexiblesSección típica de pavimentos flexibles

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Sección típica de pavimentos flexibles


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Método del Instituto del Asfalto

Requerimientos de calidad

Ensayo Sub Base Base

CBR, mínimo 20 80

Límite líquido, máximo 25 25

Índice de plasticidad, máximo 6 NP

Equivalente de arena, mínimo 25 35

Pasante malla N° 200, máximo 12 7

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Gráficos de diseño


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Espesores mínimos de carpeta asfálticaNivel de Tráfico (EAL)

Carpeta apoyada en base estabilizada con emulsiones

mm pulgadas

104 50 2

105 50 2

106 75 3

107 100 4

>107 130 5

Nivel de Tráfico (EAL) Condición de tráficoCarpeta apoyada en base granular

mm pulgadas

<=104 Tráfico ligero en estacionamientos,

avenidas y vías rurales

75 3

104 – 106 Tráfico medio de camiones 100 4

>106 Tráfico pesado 125 5 o más

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Método AASHTO 1993(American Association of State and Highway Transportation Officials, 1993)

Procedimiento de diseño

ConfiabilidadEl nivel de confiabilidad (R) es seleccionado en función de la clasificación funcional dela carretera y si el pavimento está en zona urbana o rural. Es la probabilidad de queel pavimento tendrá una duración para el periodo de diseño sin fallar. Un mayorvalor de confiablidad asegurará un mejor comportamiento, pero se requerirámayores espesores de cada capa.

Clasificación funcionalNivel recomendado de confiabilidad según AASHTO

Urbana Rural

Interestatales y otras vías expresas 85-99.9 80-99.9

Arterias principales 80-99 75-95

Vías colectoras 80-95 75-95

Locales 50-80 50-80

La confiabilidad en el diseño de pavimentos o Coeficiente estadístico de la desviaciónestándar normal (Zr) es la probabilidad que el sistema estructural que forma elpavimento cumpla su función prevista bajo las condiciones que tienen lugar en eselapso.

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Confiabilidad (R)Nivel recomendado de confiabilidad según MTC

Relación entre confiabilidad y el valor actual neto (VAN)

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Coeficiente estadístico de la desviación estándar normal (Zr)Valores recomendados según MTC

Tipo de camino Tráfico Ejes Equivalentes Desviación estándar normal (Zr)

Caminos de bajo volumen de

tránsito

TP0 75,000 150,000 -0.385

TP1 150,000 300,000 -0.524

TP2 300,000 500,000 -0.674

TP3 500,000 750,000 -0.842

TP4 750,000 1’000,000 -0.842

Resto de caminos

TP5 1’000,000 1’500,000 -1.036

TP6 1’500,000 3’000,000 -1.036

TP7 3’000,000 5’000,000 -1.036

TP8 5’000,000 7’500,000 -1.282

TP9 7’500,000 10’000,000 -1.282

TP10 10’000,000 12’500,000 -1.282

TP11 12’500,000 15’000,000 -1.282

TP12 15’000,000 20’000,000 -1.645

TP13 20’000,000 25’000,000 -1.645

TP14 25’000,000 30’000,000 -1.645

TP15 >30’000,000 -1.645

Desviación estándar combinada (So)

Es un valor que toma en cuenta la variabilidad esperada de la prediccióndel tránsito y de los otro factores que afectan el comportamiento delpavimento; como por ejemplo: construcción, medio ambiente,incertidumbre del modelo. La guía AASHTO recomienda adoptar para lospavimentos flexibles, valores de So comprendidos entre 0.40 y 0.50. EnManual de Carreteras, Sección Suelos y Pavimentos del MTC (2014) seadopta el valor de 0.45.

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Coeficientes estructurales de capa

Es una medida de la capacidad relativa de una unidad deespesor de un determinado material para funcionar como uncomponente estructural del pavimento.

Tres coeficientes de capa estructural (a1, a2 y a3) sonnecesarios para la superficie, base y sub baserespectivamente. Estos coeficientes fueron determinados enla pista de pruebas de AASHO.

Coeficiente estructural de carpeta asfáltica (a1)

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Coeficiente estructural de capa base (a2)

2 = 0.249 log − 0.977

Coeficiente estructural de capa sub base (a3)

3 = 0.227 log − 0.839

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Coeficiente estructural carpeta asfáltica (a1) – MTC 2014

Coeficiente estructural capa base (a2) – MTC 2014

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Coeficiente estructural capa sub base (a3) – MTC 2014

ServiciabilidadRepresenta el confort o comodidad de circulación que la vía ofrece alusuario, su valor esta comprendido entre 5 (condición máxima ideal) y 0para una condición de completo deterioro.

La pérdida de serviciabilidad es la diferencia entre la serviciabilidad inicialy la serviciabilidad final. La serviciabilidad inicial es la condición quealcanza la vía inmediatamente después de ser construida y depende de lacalidad de la construcción, las condiciones topográficas y laestructuración del pavimento. Su valor típico para un pavimento nuevo esde 4.5 a 3.8. La serviciabilidad final es la condición mínima que se esperaalcanzar al concluir el periodo de diseño. Sus valores son 3.0, 2.5 o 2.0 enautopistas, caminos intermedios y caminos secundarios respectivamente.

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Índice de serviciabilidad inicial, final y perdida de serviciabilidad según rango de tráfico (MTC 2014)

Tipo de camino Tráfico Ejes Equivalentes

Serviciabilidad Diferencial de serviciabilidadInicial Final

Caminos de bajo

volumen de

tránsito

TP0 75,000 150,000 3.80 2.00 1.80

TP1 150,000 300,000 3.80 2.00 1.80

TP2 300,000 500,000 3.80 2.00 1.80

TP3 500,000 750,000 3.80 2.00 1.80

TP4 750,000 1’000,000 3.80 2.00 1.80

Resto de

caminos

TP5 1’000,000 1’500,000 4.00 2.50 1.50

TP6 1’500,000 3’000,000 4.00 2.50 1.50

TP7 3’000,000 5’000,000 4.00 2.50 1.50

TP8 5’000,000 7’500,000 4.00 2.50 1.50

TP9 7’500,000 10’000,000 4.00 2.50 1.50

TP10 10’000,000 12’500,000 4.00 2.50 1.50

TP11 12’500,000 15’000,000 4.00 2.50 1.50

TP12 15’000,000 20’000,000 4.20 3.00 1.20

TP13 20’000,000 25’000,000 4.20 3.00 1.20

TP14 25’000,000 30’000,000 4.20 3.00 1.20

TP15 >30’000,000 4.20 3.00 1.20

Calidad de drenaje

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Valores recomendados del coeficiente de drenaje mi para bases y sub bases granulares no tratadas en pavimentos flexibles

Número Estructural (SN)

Es un valor índice que combina espesores de las capas, coeficientesestructurales de las capas y los coeficientes de drenaje. El SN secalcula con la siguiente ecuación:

Luego de haber obtenido el valor total del SN es necesario calcular elespesor de cada una de las tres capas, para lo cual es necesariotomar en cuenta que el número estructural está dado por:

SN = a1D1 + a2m2D2 + a3m3D3

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Nomograma AASHTO para el cálculo del Número Estructural (SN)

Espesores mínimos de carpeta asfáltica


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Espesores mínimos

ESAL Concreto asfáltico Base granular

<50,000 1 o tratamiento superficial 4

50,000 – 150,000 2 4

150,001 – 500,000 2.5 4

500,001 – 2´000,000 3 6

2´000,001 – 7´000,000 3.5 6

> 7´000,000 4 6

En el cálculo de los espesores se debe tomar en cuenta que estos nopueden ser menores que los espesores mínimos recomendados porAASHTO:

Número Estructural requerido para pavimentos flexibles a 20 años

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Valores recomendados de espesores mínimos de capa superficial y base granular (MTC 2014)

Limitaciones de tránsito y geometría vial para la aplicación de los distintos tipos de capa superficial

(MTC 2014)

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Método NCHRP 1-37(National Cooperative Highway Research Program, 2008)PAVIMENTO FLEXIBLE EN

AEROPUERTOS

CASO: AEROPUERTO INTERNACIONAL CAP. FAP JOSÉ ABELARDO QUIÑONES GONZALES

Inaugurado el 16 de Abril de 1956, y elevado a laCategoría de Aeropuerto Internacional en Marzode 1994.Características de diseño:

PISTA 2529M X 45MPAVIMENTO ASLFALTOPCN 51 F/B/x/tAERONAVE MÁX. PERMISIBLE AIRBUS 319

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PATOLOGÍA EN PAVIMENTOS FLEXIBLES

En una inspección visual en la pista de aterrizaje“José Abelardo Quiñones Gonzales” se evidenciótanto en la pista de rodaje principal como en laauxiliar fisuras longitudinales, grietas,ahuellamiento y fallas por envejecimiento.

ADP (Aeropuertos del Perú) concesionario actual,tiene la responsabilidad de realizar elmantenimiento preventivo, correctivo y periódico,sin embargo ADP realiza estos trabajos de manerainadecuada.

Pista Principal

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Pista Auxiliar

Tipos de aviones que operan en la pista de aterrizaje Chiclayo

TIPO DE AVIÓN

PESO EN VACÍO

PESO DE CARGA

PESO TOTAL Nº DE LLANTAS

LONGITUD DEL AVIÓN

AIRBUS 319 40 T 27 T 67 T 6 33 M

AIRBUS 320 42 T 37 T 79 T 6 37 M

BOEING 767 80 T 61 T 141 T 10 48 M

C-17 128 T 77 T 205 T 14 52 M

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Cargas soportadas

Programa de mantenimiento

En las fallas por ahuellamiento, ADP realizó unrecapeado, sin embargo se observa que enalgunas partes hay desprendimiento de losagregados. Con respecto a las fisuras hanrealizado un sellamiento a fin de reducir eldeterioro y logrando restringir la penetracióndel agua superficial a las capas de la base ysub base. Lo que permitirá aumentar la vidaútil de la pista de aterrizaje

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Sellado de fisuras

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Emulsiones Asfálticas

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