METODO DEL AID (Agencia para el desarrollo internacional)

1) PRINCIPIOS GENERALES:

El método considerado para su análisis de diseño, la relación existe entre los

parámetros: la resistencia del pavimento vs. la deflexión del mismo; su

fundación comprende los enfoques complementarios entre sí.

1. Relación entre las características de deflexión del pavimento vs. Su

comportamiento evaluado subjetivamente y la rotura entre su superficie.

2. Análisis de la relación entre las características de la deflexión vs. los

componentes estructurales de un pavimento, incluye el establecimiento

de coeficiente estructurales recomendable para cada etapa.

El estudio de las deflexiones proporciona además la evaluación estructural de

cada tramo del pavimento, medida por su coeficiente de variación (35%

adoptado por el AID). Existe gran similitud entre los criterios de deflexión

establecido por el Instituto Del Asfalto y el estudio realizado por el AID,

mientras el primero de ellos no admite deterioros superficiales durante el

periodo de diseño por lo que requiere mayores espesores de concreto

asfalticos (C.A). El método del AID, en cambio, considera que dentro de la vida

útil de un pavimento es tolerable alguna rotura por lo que los diseños

resultantes requieren de menores espesores de concreto asfaltico.

2) FACTORES A CONSIDERAR EN EL DISEÑO

a) Tráfico inicial y el esperado durante el periodo de diseño.

b) Resistencia y otras propiedades de la subrasante preparada.

c) Resistencia y otras características influyentes de los materiales

disponibles escogidos para las capas de la estructura.

d) Técnica y equipamiento a emplearse en la construcción y el control de

calidad esperados.

3) DISEÑO

El siguiente es el procedimiento para hallar el espesor de las diferentes capas

del pavimento.

3.1) Análisis De Tráfico

A) Carril de Diseño

En las calles y carreteras de dos carriles, el diseño puede hacerse para

cualquiera de los dos. La siguiente tabla para determinar la proporción de

camiones que se espera en el carril de diseño. En la siguiente tabla para

determinar la proporción de camiones que se espera en el carril de diseño.

TABLA I

PORCENTAJE DEL TRAFICO TOTAL DE CAMIONES EN EL CARRIL DE DISEÑO

Número de carriles de trafico Dos Direcciones

Porcentaje de camiones en el carril de diseño

2 50%

4 45 (35-48)

6 o mas 40 (25-48)

Fuente: Llorach Vargas Javier (1992)

B) Periodo de Diseño

El periodo seleccionado en años para que el que se diseña el pavimento, es

llamado periodo de diseño, para lo cual no puede ser confundido con el periodo

de análisis, ya que el pavimento puede renovar su vida útil indefinidamente por

aplicación de sobre capas u otras medidas de rehabilitación.

C) Capacidad de Vía

Se debe considerar el número de carriles requeridos para acomodar el volumen

del tráfico durante el periodo de diseño.

D) Crecimiento Del Tráfico

El crecimiento del tráfico o en algunos casos su estancamiento o declinación,

deben preverse cuando se determinan los requerimientos estructurales del

pavimento. La historia del tráfico en vías comparables y los planeamientos

regionales pueden servir de base para las estimaciones. El crecimiento se

cuantifica para el diseño usando los valores de la tabla II o la formula siguiente.

factor=(1+r )n−1r

, donder= tasa100

Si la tasa anual es cero, el Factor de Crecimiento = Periodo de Diseño.

Donde:

FC: Factor de Crecimiento.

n : Periodo de Años.

R : Tasa de Crecimiento.

E) Factor De Equivalencia De Carga

Es el número de aplicaciones de ele simple equivalentes a 18000 libras

aportados por el pasaje de un eje. Puede Obtenerse de la tabla III.

F) Determinación Del Factor Camión

El factor camión es el número de aplicaciones de eje simple equivalentes a

18000 libras en una pasada de un vehículo dado.

Para el cálculo del factor camión se considera a los camiones cargados en un

sentido y descargados en el otro, y se usa la tabla de equivalencias (tabla III).

Además se debe mencionar que se incluye el factor camión de las camionetas

y combis, por ser influyentes, mas no se incluyen los autos.

TABLA IV FACTORES CAMIONES MÁS USUALES

TIPO DE VEHICULOFACTOR CAMION

SISTEMAS URBANOS TOTAL DE VIAS

PROMEDIO RANGO PROMEDIO RANGOUNIDADES DE EJES

SIMPLES2 EJES, 4 RUEDAS 0.03 0.01-0.05 0.02 0.01-0.072 EJES, 4 RUEDAS 0.26 0.18-0.42 0.21 0.15-0.323 EJES O MAS 1.03 0.52-1.99 0.73 0.29-1.59TOTAL UN EJE SIMPLE 0.09 0.04-0.21 0.07 0.02-0.17

TRACTOR SEMITRAILER3 EJES O MAS 0.47 0.24-1.02 0.48 0.33-0.784 EJES 0.89 0.60-1.64 0.73 0.43-1.325 EJES O MAS 1.02 0.69-1.69 0.95 0.63-1.53TOTAL UN EJE SIMPLE 1.00 0.72-1.58 0.95 0.71-1.39TOTAL CAMIONES 0.30 0.15-0.59 0.40 0.27-0.63

Fuente: Llorach Vargas Javier (1992)

G) Determinación del EAL De Diseño

El EAL de diseño el número de aplicaciones de cargas equivalentes a la de un

eje simple de 18000 lb. Que se producirá durante el periodo de diseño. Su

determinación comprende de los siguientes pasos.

1) Calcular en número de vehículos de cada tipo esperados en el carril de

diseño durante el primer año de tráfico.

2) Determinar preferentemente a partir de un análisis de pesos por eje (Ver

normas de pesos del ministerio de Transporte y comunicaciones).

Seleccionar el factor de crecimiento como se considera

apropiado.

Para el análisis de pesos descartamos los autos Ap por no

representar una carga significativa para el análisis.

El factor camión para camiones y combis se obtienen

directamente de la tabla IV por representar cargas pequeñas.

El factor camión para otros vehículos, deberían ser calculados

necesariamente por tratarse de cargas significativas para el

análisis.

De las tablas de MTC sacaremos los pesos de los vehículos

cargados según el estudio del tráfico.

De las tablas de pesos y dimensiones ajunta, obtenemos los

pesos de los vehículos descargados.

3) Seleccionar un factor de crecimiento para cada tipo de vehículo.

TABLA V PROCEDIMIENTO SIMPLIFICADO PARA EAL DE DISEÑO

Clase EAL Tipo de calle o carreteraNúmero de camiones

esperados durante periodo de diseño rangos aproximados

I 5x103

Zona de parques, accesos

Calles de trafico liviano

Zona residencial

Caminos trafico liviano

Granjas (rural)

7000

II 104

Calles residenciales

Caminos a granjas y

Residenciales rurales7000 a 15000

III 105

Calles urbanas

colectoras menores

Caminos rurales

colectores menores70000 a 150000

IV 106

Vías urbanas arteriales menores y

calles de industrias ligeras

Autopista rurales colectoras

mayores y arteriales menores700000 a 1500000

V 3x106

Autopistas rurales, vías expresas

y otras arterias principales

Rurales interestatales y otras

principales2000000 a 4500000

VI 107

Autopistas urbanas, interestatales

Algunos caminos industriales 7000000 a 15000000

Nota: es aplicable en el caso de nuevas vías e zonas residenciales o rurales y en otras que no se espera en volúmenes de tráfico importantes. Solo debe emplearse como referencia si EAL > 1000000.

4) Multiplicar el número de vehículos de cada tipo esperado durante el

primer volumen por el factor de crecimiento por los pasos 2 y 3 la suma

de estos valores determina el EAL del diseño.

NOTA: En ausencia de información del EAL, se estimara el volumen de esta

con la tabla V.

DISEÑO ESTRUCTURAL DE LOS ESPESORES

A) COEFICIENTE ESTRUCTURAL

La relación entre deflexión y resistencia proporciona los requisitos básicos para

el método de diseño estructural de pavimentos asfalticos. Para establecer dicha

relación se requirió la medición del espesor de capas estructurales individuales

y la evaluación de la resistencia de cada componte. La medición de la

resistencia se obtuvo mediante el CBR, el parámetro de resistencia proporciona

un índice de la capacidad de la carga para transferir la carga de rueda a la

capacidad inmediatamente interior a un nivel de esfuerzo menor. Los

coeficientes estructurales se han calculado para relacionar las características

carga – distribución de cada con respecto a su CBR y a su posición en la

estructura del pavimento.

Los coeficientes estructurales son aplicables para varias profundidades bajo la

superficie del pavimento, que no necesariamente coinciden con la capa del

mismo.

B) COEFICIENTE DE VARIACION

El estudio de las deflexiones proporciona, además la evaluación de la

uniformidad estructural de cada tramo del pavimento, medida por su coeficiente

de variación.

Coeficiente de variación=Desviación Estándar/ Deflexión Promedio=∂ / Dprom.

Un ejemplo de hallar el Coeficiente de variación se muestra a continuación.

Deformacion (mm) Desviación Desviación 2

1.9

2 0.10 0.010

1.5 -0.50 0.250

1.89 0.39 0.152

2 0.11 0.012

Total 9.29 0.10 0.424

Promedio 1.858 0.106Entonces: √0.106=0.326

Coeficiente de Variación: 0.3261.858

x 100=18%

Nota: el AID permite un coeficiente de variación que no debe exceder 35%.

C) INDICE ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO

Se calcula mediante la fórmula:

Índice Estructural (SI)= a1t1+a2t2+…+antn

Donde:

a1, a2…an: Coeficientes estructurales

t1, t2…tn : Espesor del componente en centímetros

t1, t2…tn = 90 cm.

El índice estructural del pavimento se calculara hasta una profundidad de 90

cm. Que es hasta donde llegan los esfuerzos mensurables debidos a las

cargas de las ruedas. En la tabla VI se representan los coeficientes

estructurales de diseño.

El diseño de pavimento con concreto asfaltico es más complejo porque las

capas de concreto asfaltico, además de proporcionar su propia resistencia y

características carga-distribución, mejoran estas propiedades en las capas de

suelos libres subyacentes, en consecuencia, el componente de resistencia de

las capas inferiores no tiene que ser muy alto.

INDICE ESTRUCTURAL REQUERIDO

El índice estructural requerido se presenta en la figura I y se representa la

resistencia mínima requerida para una sección de pavimento de 90 cm. Y una

vez determinado forma la base para el diseño de un pavimento asfaltico.

ESPESORES DE CAPAS SUPERFICIALES

Los espesores de las capas superficiales de concreto asfaltico esta en función

de los valores de CBR de la capa de base y el tránsito vehicular de diseño

(EAL), como se muestra en la tabla VII.

ESPESOR MINIMO DE COBERTURA

En la figura II se muestra como espesor de cubierta (capas estructurales de los

pavimentos) varia inversamente con los CBR de la subrazante.

DISEÑO DE UN PAVIMENTO POR EL METODO DEL AID

Para el diseño de un pavimento se ha tomado los siguientes datos:

El tráfico en el carril de diseño se muestra a continuación:

Autos (Ap) 155 vehículos/día

Camionetas (Ac) 107 vehículos/día

Camión (C2) 5 vehículos/día

Camión (C3) 6 vehículos/día

Camión Remolque (C2R2) 5 vehículos/día

Tractor Remolque (T2S2) 7 vehículos/día

Tractor Remolque (T3S2) 13 vehículos/día

Total 298 vehículos/día

Determinación del Factor Camión:

Camión C2

Peso (Libras) Factor de Equivalencia de

Carga (Ver tabla)

Cargado Descargado Cargado Descargado

Eje delantero simple 13200 3300 0.28320 0.00113

1er eje posterior simple 24200 5940 3.13000 0.01104

TOTAL 37400 9240 3.41320 0.01217

PROMEDIO (cargado y

descargado) 23320 1.711269

Camión C3

Peso (Libras) Factor de Equivalencia de

Carga (Ver tabla)

Cargado Descargado Cargado Descargado

Eje delantero simple 13200 3740 0.28320 0.00173

1er eje posterior simple 39600 11440 1.99200 0.01197

TOTAL 52800 15180 2.27520 0.01370

PROMEDIO (cargado y

descargado) 33990 1.14445

Camión Remolque C2-R2

Peso (Libras) Factor de Equivalencia de

Carga (Ver tabla)

Cargado Descargado Cargado Descargado

Eje delantero simple 13200 3300 0.28320 0.00113

1er eje posterior simple 24200 5940 3.13000 0.01010

2do eje posterior simple 24200 7920 3.13000 0.03312

3er eje posterior simple 24200 20020 3.13000 1.51640

TOTAL 85800 37180 9.67320 1.56076

PROMEDIO (cargado y

descargado) 61490 5.61698

Tractor Remolque T2-S2

Peso (Libras) Factor de Equivalencia de

Carga (Ver tabla)

Cargado Descargado Cargado Descargado

Eje delantero simple 13200 7700 0.28320 0.02989

1er eje posterior simple 24200 8800 3.13000 0.05182

2do eje posterior simple 39600 8360 1.99200 0.00000

TOTAL 77000 24860 5.40520 0.08171

PROMEDIO (cargado y

descargado) 50930 2.74346

Tractor Remolque T3-S2

Peso (Libras) Factor de Equivalencia de

Carga (Ver tabla)

Cargado Descargado Cargado Descargado

Eje delantero simple 13200 7700 0.28320 0.02989

1er eje posterior simple 39600 11880 1.99200 0.01388

2do eje posterior simple 39600 11000 1.99200 0.01006

TOTAL 92400 30580 4.26720 0.05383

PROMEDIO (cargado y

descargado) 61490 2.16052

Cuadro De Resumen Del Factor Camión

CONTEO EN EL CARRIL DE DISEÑO PERIODO DE DISEÑO FACTOR DE CRECIMIENTO

TIPO DE VEHICULOS

TRAFICO DIARIO AL 50% % FACTOR COMUN

Camionetas, combis 54 72.97 0.002

Camión 2 ejes 3 4.05 1.71

Camión 3 ejes 3 4.05 1.14

C2-R2 3 4.05 5.62

T2-S2 4 5.41 2.73

T3-S3 7 9.46 2.16

TOTAL 74 100.00

NOTA: El tráfico se ha tomado un 50% por ser una vía de dos carriles de ida y

vuelta.

Calculo Del EAL De Diseño

Tipo de vehículo Camiones (A)

Días (B)

Factor Camión

(C)

Factor Crecimiento

(D)

EAL (A)(B) (C) (D)

Camionetas, combis 54 365 0.002 33.06 1303.2252

Camión 2 ejes 3 365 1.71 33.06 61903.197

Camión 3 ejes 3 365 1.14 33.06 41268.798

C2-R2 3 365 5.62 33.06 203447.934

T2-S2 4 365 2.73 33.06 131770.548

T3-S2 7 365 2.16 33.06 182451.528

TOTAL 74 EAL DE DISEÑO TOTAL ∑ 622145.2302

Diseño Del Pavimento

-Periodo de Diseño: 20 años

-Coeficiente de Variación: 35%

Por lo tanto el índice estructural es de = 53 cm.

-Análisis de Tráfico da un EAL de 622145.23

-CBR de Diseño:

110% Para la Base.

110% Para la Sub-base.

110% Para el Terreno de Fundacion y/o sub-rasante.

-Para un tráfico de diseño 622145.23 EAL y CBR de la capa de la base de

110% la capa de rodadura recomendada en la tabla VII es un tratamiento

superficial doble, pero se coloca un carpeta de concreto asfaltico (AC) de 5 cm.

De espesor, debido a que los tratamientos superficiales tienden a deteriorarse

rápidamente, para lo cual se requerirá de un constante mantenimiento.

-De la figura II observamos que los espesores mínimos de cobertura de

acuerdo a los valores del CBR de la base, sub-base y el terreno de fundación

son los siguientes:

Para un CBR de 19%en la; el espesor de cobertura sobre la sub-rasante es =

23cm.

Para un CBR de 85% en la sub-base; el espesor mínimo de cobertura sobre

sub-base = 10cm.

Luego los espesores del primer tanteo son:

AC 5 cm.

Base (10 – 5 = 5) 5 cm.

Sub-base (23 – 10 = 13) 13 cm.

Sub-rasante (90 – 23 = 67) 67 cm.

Redondeo Práctico:

AC 5 cm.

Base 10 cm.

Sub-base 10 cm.

Sub-rasante 65 cm.

-Para un tráfico de diseño de 622145.23 de EAL y un coeficiente de variación

de 35% en la figura I se obtiene el índice estructural igual a 51 cm.

-El índice estructural de diseño, se calcula con ayuda con la tabla VI.

-Determinación del índice estructural por capas (tabla VI).

Profundidad de 0 – 25 cm. CBR Espesor (cm)

Coeficiente Índice Estructural

Capa de Rodadura 0 5 0 0

Base 110 10 1.394 13.94

Sub-base 85 10 11.67

Total 25

Profundidad de 25 – 50 cm.

Sub-rasante 19 25 0 0

Total 25

Profundidad de 50 – 90 cm.

Sub-rasante 19 40 0.4562 18.248

Total 40

TOTAL DE LOS ESPESORES 90 43.858

El índice estructural del pavimento según el primer tanteo es 43.858 y es menor

al índice estructural requerido de la sección de pavimento estándar que sale 53

cm.

Profundidad de 0 – 25 cm. CBR Espesor (cm)

Coeficiente Índice Estructural

Capa de Rodadura 0 5 0 0

Base 110 15 1.394 20.91

Sub-base 85 5 1.167 5.835

Total 25

Profundidad de 25 – 50 cm.

Sub-base 85 15 0.576 8.64

Sub-rasante 19 10 0 0

Total 25

Profundidad de 50 – 90 cm.

Sub-rasante 19 40 0.4562 18.248

TOTAL DE LOS ESPESORES 90 53.633

Por lo tanto los espesores finales de los pavimentos de la zona en estudio serán:

-Superficie de rodadura 5 cm.

-Base 15 cm.

-Sub-base 20 cm.

-Sub-rasante 50 cm.

TOTAL 90 cm.

ESPECIFICACIONES DEL AID

TestClasificación de la base

Sub-baseI II III IV V VI

CBR de diseño

LL. máximo

IP. máximo

Modulo granulométrico

máximo

100

6

2

490

90

9

4

525

80

9

4

550

70

9

4

580

60

12

6

600

50

12

6

615

25 - 40

16

8

630

Modulo granulométrico: Porcentajes acumulados de material que pasa las mallas 1”,

¾”, ½”, 3/8”, #4, #10, #40 y #200.

REQUISITOS DE LA COMPACTACION DE SUBRAZANTE

Espesores sobre la subrazante (cm) Compactación

0 - 25

25 - 45

45 - 60

60 - 90

100% AASHO Mod

90% AASHO Mod

100% AASHO Mod

90% AASHO Mod