Modulo 1-3 Metodo AASHTO 93

ISCYC

ANTECEDENTESANTECEDENTES

INFORMACIONES Y DATOS OBTENIDOS EN EL

ENSAYO VIAL AASHO

AASHO ROAD TEST (1959-61)

MÉTODO AASHTO/93MÉTODO AASHTO/93

ISCYC

DATOS DEL EXPERIMENTO VIAL AASHODATOS DEL EXPERIMENTO VIAL AASHO

EL COSTO FUE DE $ 27,OOO,OOO SE EXPERIMENTARON 836 SECCIONES

DE PRUEBA CON 200 COMBINACIONES DIFERENTES DE SUPERFICIES; BASES Y SUB-BASES

SE ENSAYARON 16 PUENTES SE DETERMINARON EFECTOS DEL

CLIMA

ISCYC

CIRCUITOS DE PRUEBACIRCUITOS DE PRUEBA

ISCYC

CONCLUSIONES DEL EXPERIMENTO VIAL AASHOCONCLUSIONES DEL EXPERIMENTO VIAL AASHO

UN INCREMENTO DE UNA PULGADA EN EL ESPESOR DE LAS LOSAS DE CONCRETO, AUMENTÓ SU RESISTENCIA HASTA LLEGAR A ABSORBER EL DOBLE DE LAS APLICACIONES DE CARGA.

ISCYC

CONCLUSIONES DEL EXPERIMENTO VIAL AASHOCONCLUSIONES DEL EXPERIMENTO VIAL AASHO

Originalmente se pronosticó que el 68% de los pavimentos de Concreto fallaría después de 1,000,000 de aplicaciones de Carga. El experimento demostró que solo fallaron el 29% y que de las secciones que no habían fallado el 70% mantenía un índice de servicio presente por encima de cuatro

ISCYC

log , log ,

log, ,

,

, , log,

,,

,

,

,

,

10 18 0 10

10

7

8 46

10

0 75

0 75

0 25

7 35 1 0 064 5 15

11624 10

1

4 22 0 321132

215 6318 42

W z S D

PSI

D

pS' C D

J DE k

r

t

C d

C d

ECUACIÓN DE DISEÑO (AASHTO/93)ECUACIÓN DE DISEÑO (AASHTO/93)

ISCYC

PARÁMETROSPARÁMETROSNúmero de ejes equivalentes del eje patrón de 18 000 libras (ESALs)

Coeficiente de confiabilidad (R)Desviación estándar (S0 )

Módulo de reacción de la subrasante (kd)

Pérdida de serviciabilidad ( PSI = pi -pf)

Propiedades del concretoCoeficiente de transferencia de carga (J)Coeficiente de drenaje (Cd)

MÉTODO DE DISEÑO AASHTO/93MÉTODO DE DISEÑO AASHTO/93

ISCYC

ESAL´s (Equivalent Single Axis Loads)ESAL´s (Equivalent Single Axis Loads)

NÚMERO DE REPETICIONES DE CARGA EQUIVALENTES A 8.2 TON O 18 KIPS, EN EL CARRIL DE DISEÑO DURANTE LA VIDA ÚTIL DEL PAVIMENTO

ISCYC

80 kN (18 kip)

No. Equivalent of Single Axle Loads80 kN (18

kip)80 kN (18 kip)

CARGAS POR EJE EQUIVALENTECARGAS POR EJE EQUIVALENTE

ISCYC

ESAL´sESAL´s

ESAL´s = (Número de Vehic por Categoría x Factor de Sentido x Factor de Carril x Factor de Crecimiento x Factor de Eje Equivalente)

ISCYC

DEL TPDA TOTAL (AMBOS SENTIDOS)….DEL TPDA TOTAL (AMBOS SENTIDOS)….

ISCYC

ESAL´s en el Carril de DiseñoESAL´s en el Carril de Diseño

TPDA TPDA x fs TPDA x fc

ISCYC

FACTOR DE SENTIDOFACTOR DE SENTIDO

ESTE FACTOR EXPRESA LA RELACIÓN QUE EXISTE ENTRE EL TRÁFICO Y EL SENTIDO DE CIRCULACIÓN, SU VALOR ES GENERALMENTE DE 0.5, PERO EXPERIENCIAS HAN DEMOSTRADO QUE PUEDE VARIAR DE 0.3 A 0.7

ISCYC

Porcentaje de Camiones que viajan en una direccion

47%

53%

EJEMPLO DE DISTRIBUCION EJEMPLO DE DISTRIBUCION DIRECCIONALDIRECCIONAL

ISCYC

FACTOR DE CARRILFACTOR DE CARRIL

ES LA RELACIÓN QUE EXISTE EN LA DISTRIBUCIÓN DEL TRÁFICO CUANDO DOS O MÁS CARRILES SON USADOS EN UNA SOLA DIRECCIÓN

TPDA 20,000

25% trucks

75% trucks

TPDA 60,000

8% trucks

39% trucks

53% trucks

Diseñar para el caso mas

desfavorable!!

DISTRIBUCION POR CARRILDISTRIBUCION POR CARRIL

ISCYC

FACTOR DE CARRILFACTOR DE CARRIL

Nº de Carriles porSentido

% ESAL en el Carrilde Diseño

1 100

2 80 -100

3 60 -70

4 50 -75

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FACTOR DE CRECIMIENTOFACTOR DE CRECIMIENTO

ES EL FACTOR QUE PERMITE OBTENER EL TRAFICO TOTAL ESPERADO, DURANTE EL PERIODO DE ANALISIS Y SE DETERMINA ASIGNANDO UNA TASA DE CRECIMIENTO “r” AL TRAFICO PROMEDIO EN TODA LA VIDA UTIL DEL PROYECTO.

ISCYC

FACTOR DE CRECIMIENTOFACTOR DE CRECIMIENTO

Donde:Fc = Factor de

Crecimientor = Tasa de Crecimienton = Período de Análisis

Fc = (1 + r )n - 1 r

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PERÍODO DE ANÁLISISPERÍODO DE ANÁLISIS

CONDICIONES PERÍODO DE ANÁLISIS

Alto Volumen Urbano 30 - 50

Alto Volumen Rural 20 - 50

Pavimentada Bajo Vol. 15 - 25

Sup. Sin pav. Bajo Vol. 10 - 20

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FACTOR DE EJE EQUIVALENTEFACTOR DE EJE EQUIVALENTE

Es un factor de carga que convierte los pesos por eje de una determinada distribución vehicular a pesos por ejes normalizados de 8.2 ton o 18 kips. Este factor define el daño causado en un pavimento, por el paso de un eje sencillo en relación con el daño causado por el paso de una carga de un eje estándar.

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ISCYC

CARGAS POR EJECARGAS POR EJE

TIPO DE VEHÍCULO

Tipo de eje del tractorTipo de eje del semiremolque

TOTAL TONELADA

S

Eje simple

direccional

Eje de tracción Eje de arrastre

Eje simple

Doble rueda

Triple rueda

Eje simple

Doble rueda

Triple rueda

Automóvil 1.127 1.127 2.254

Pick-Up 1.227 2.822 4.049

C2 5.00 10.00 15.00

C35.00

16.50

21.50

C45.00

20.00

25.00

T2-S1 5.00 9.00 9.00 23.00

ISCYC

CARGAS POR EJECARGAS POR EJE

TIPO DE VEHÍCULO

Tipo de eje del tractorTipo de eje del semiremolque

TOTAL TONELADAS

Eje simple

direccional

Eje de tracción Eje de arrastre

Eje simple

Doble rueda

Triple rueda

Eje simple

Doble rueda

Triple rueda

T2-S25.00 9.00

16.00

30.00

T2-S35.00 9.00

20.00

34.00

T3-S15.00

16.00

9.00 30.00

T3-S25.00

16.00

16.00

37.00

T3-S35.00

16.00

20.00

41.00

OTROS --- --- --- --- --- --- variable

ISCYC

PASOS PARA DETERMINAR FACTORES DE EJE PASOS PARA DETERMINAR FACTORES DE EJE EQUIVALENTEEQUIVALENTE

Se utilizan las tablas del anexo D de la guía para el diseño de estructuras AASHTO/93

Estimar Indice de Serviciabilidad Final (Pt)

Tipo de eje para cada categoría de vehículo

Espesor estimado del pavimento Carga por eje de cada categoría de

vehículo

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INDICE DE SERVICIBILIDAD FINALINDICE DE SERVICIBILIDAD FINAL

Se define como el valor que representa el nivel de rechazo del usuario con respecto a la vía, tomando en cuenta principalmente el índice de serviciabilidad, el cual se define como la manera en que un pavimento cumple su función de ser cómoda, fácil, rápida y segura la circulación de los vehículos

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INDICE DE SERVICIOINDICE DE SERVICIO

MUY BUENO

BUENO

REGULAR

MALO

MUY MALO

5

4

3

2

1

0

ÍNDICE DE SERVICIO

AASHTO

ISCYC

TIPO DE EJES DE VEHICULOS COMERCIALESTIPO DE EJES DE VEHICULOS COMERCIALES

Eje sencillo, llanta sencilla

Eje sencillo, llanta doble

Eje tandem,

espaciamiento (d) de 1 a 1.2 m

d

ISCYC


ISCYC

EJEMPLO DE CALCULO DE FACTOR DE EJE EJEMPLO DE CALCULO DE FACTOR DE EJE EQUIVALENTEEQUIVALENTE

Factor de eje equivalente para automóviles

Según las tablas del anexo D (D-10 de AASTHO) tenemos:

F1 = 0.0002 y F2 = 0.0002

El factor total será FT = 0.0002 + 0.0002 = 0.0004

El FT = 0.0004 para vehículos livianos tipo automóviles.

Todos los factores para cada categoría de vehículos, se calculan de manera similar a la anterior.

F1= 2 kips

F2= 2 kips

ISCYC


Factor de eje equivalente para pick-up

FT = F1 + F2 = 0.00146 + 0.0302

FT = 0.03166

F1 = 3.4 kips

F2 = 7.6 kips

ISCYC


Factor de eje equivalente para camión del tipo C2

FT = F1 + F2 = 0.1365 + 1.55

FT = 1.6865

F1 = 11 kips

F2 = 20 kips

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Factor de eje equivalente para camión del tipo C3

FT = F1 + F2 + F2 = 0.1365 + 0.141 + .141

FT = 0.4185

F1 = 11 kips

F2 = 18 kips

(en cada eje)

d > 1.2 m

d

Nota: “Si d<1.2 considerar una sola carga en la tabla

de tandem”

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Factor de eje equivalente para camión del tipo T3S2

FT = F1 + F2 + F3 = 0.19 + 1.10 + 1.10

FT = 2.39

F1 = 54 kN F2 = 151 kN

F3 = 151 kN

d < 1.2 m

d

ISCYC

CALCULO DE ESAL´sCALCULO DE ESAL´s

ISCYC

CALCULO DE ESAL´sCALCULO DE ESAL´s

Factor de Carril = 0.7

Factor de Sentido = 0.5

ESAL´S =

138,184,643(0.7)(0.5)

ESAL´S= 48,364,625

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CAPACIDAD DE SOPORTE, GUIA CAPACIDAD DE SOPORTE, GUIA SUPLEMENTARIA AASHTO/98SUPLEMENTARIA AASHTO/98

Clasificación AASHTO DescripciónClasificación

Unificada

Densidad

seca (lb/pie3)

CBR (Porcetanje)

Valor K (PSI)

A-1-a, Bien graduado 125 - 140 60 - 80 300 - 450

A-1-a, Pobremente graduada

120 - 130 35 - 60 300 - 400

A-1-b Arena Gruesa SW 110 - 130 20 - 40 200 - 400

A-3 Arena Fina SP 105 - 120 15 - 25 150 - 300

A-2-4, Gravoso Grava limosa

A-2-5, Gravoso Grava arenosa limosa

A-2-4, Arenoso Arena limosa

A-2-5, Arenoso Arena gravosa limosa

A-2-6, Gravoso Grava arcillosa

A-2-7, Gravoso Grava arenosa arcillosa

A-2-6, Arenoso Arena arcillosa

A-2-7, Arenoso Arena gravosa arcillosa

GW, GP

SM

Suelos de grano grueso:

Suelos A-2 (Materiales granulares con bastante finos):

40 - 80 300 - 500GM

20 - 40 200 - 450

150 - 35010 -20

20 - 40 300 - 400

Grava

GC

SC

130 - 145

120 - 135

120 - 140

105 - 130

ISCYC

CAPACIDAD DE SOPORTE, GUIA CAPACIDAD DE SOPORTE, GUIA SUPLEMENTARIA AASHTO/98SUPLEMENTARIA AASHTO/98

Clasificación AASHTO

DescripciónClasificación

UnificadaDensidad

seca (lb/pie3)CBR

(Porcetanje)Valor K

(PSI)

Limo 90 - 105 4 - 8 25 - 165*

Mezcla de limo/arena/grava

100 - 125 5 - 15 40 - 220*

A-5Limo pobremente

graduadoMH 80 - 100 4 - 8 25 - 190*

A-6 Arcilla plástica CL 100 - 125 5 - 15 25 - 255*

A-7-5Arcilla elástica

moderadamente plásticaCL, OL 90 - 125 4 - 15 25 - 215*

A-7-6arcilla elástica

altamente plásticaCH, OH 80 - 110 3 - 5 40 - 220*

* El valor de K en suelos de grano fino es altamente dependiente de el grado de saturación.

Suelos A-2 (Materiales granulares con bastante finos):

A-4 ML, OL

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COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CARGACOEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CARGA

ISCYC


Tipo de pavimento

Millones de ejes

equivalentesNo Sí No Sí No Sí

Hasta 0.3 3.32 2.7 3.2 2.8 --- ---

0.3 - 1 3.2 2.7 3.4 3.0 --- ---

1 - 3 3.2 2.7 3.6 3.1 --- ---

3 - 10 3.2 2.7 3.8 3.2 2.9 2.5

10 - 30 3.2 2.7 4.1 3.4 3.0 2.3

Más de 30 3.2 2.7 4.3 3.6 3.1 2.6

Fuente Guía para el Diseño de estructuras de Pavimento AASHTO (1993).

Calles y caminos

vecinales

Caminos principales

y Autopistas

Tabla 4.2.1.6.1 coeficientes de Transferencia de Carga

con refuerzo continuoJuntas sin pasajuntas

(Fricción entre agregados)

Con pasajuntas y reforzada con malla

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Tabla 2.6 Coeficiente de transferencia de carga recomendada para varios tipos de pavimento y condiciones de diseño

Hombro Asfalto Amarre P.C.C

Dispositivo de transferencia de carga

Sí No Sí No

Tipo de pavimento

1. Juntas Simples y juntas reforzadas 3.2 3.8 - 4.4 2.5 - 3.1 3.6 - 4.2

2. CRCP 2.9 - 3.2 N / A 2.3 - 2.9 N / A

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COEFICIENTE DE DRENAJE (Cd)COEFICIENTE DE DRENAJE (Cd)

Calidad del

drenajeMenos que 1% 1 - 5 % 5 - 25% Más de 25%

Excelente 1.25 - 1.20 1.20 - 1.15 1.15 - 1.10 1.10

Bueno 1.20 - 1.15 1.15 - 1.10 1.10 - 1.00 1.00

Regular 1.15 - 1.10 1.10 - 1.00 1.00 - 0.90 0.90

Pobre 1.10 - 1.00 1.00 - 0.90 0.90 - 0.80 0.80

Muy Pobre 1.00 - 0.90 0.90 - 0.80 0.80 - 0.70 0.70

Fuente Guía para el Diseño de estructuras de Pavimento AASHTO (1993).

Porcentaje de tiempo en que la estructura del pavimento está

expuesta a niveles de humedad cercanas a la saturación

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MODULO DE ELASTCIDAD Y MODULO DE MODULO DE ELASTCIDAD Y MODULO DE RUPTURARUPTURA

La relación entre el Módulo de Ruptura y el Módulo de Elasticidad puede ser calculado según AASHTO de acuerdo a lo siguiente:

Ec = 6,750 Mr

Módulo de Ruptura Módulo de Elasticidad

500 3,400,000

550 3,700,000

600 4,100,000

650 4,400,000

700 4,700,000

750 5,100,000

800 5,400,000

ISCYC

CONFIABILIDADCONFIABILIDAD

TIPO DECAMINO

ZONASURBANAS

ZONASRURALES

AUTOPISTA 85 – 99.9 80 – 99.9

PRIMARIA 80 - 99 75 - 99

SECUNDARIA 80 - 95 75 - 99

VECINALES 50 - 80 50 - 80

ISCYC

DESVIACION ESTANDARDESVIACION ESTANDAR

Representa la desviación estándar conjunta que engloba por una parte la desviación estándar de la ley de predicción del trafico en el periodo del proyecto, y por otra la desviación estándar de la ley de predicción del comportamiento del pavimento.

AASHTO recomienda valores entre 0.3 y 0.4

ISCYC

PÉRDIDA DEL ÍNDICE DE SERVICIOPÉRDIDA DEL ÍNDICE DE SERVICIO ( (PSI = pi-pf)PSI = pi-pf)

Índice de servicio o serviciabilidad: capacidad que tiene el pavimento para atender el tránsito.

El índice de serviciabilidad varía de 5 (excelente) a 1 (pésimo).

El diseño se hace para que el pavimento llegue al final de su vida útil con el nível de servicio mínimo deseado.

ISCYC

NOMOGRAMA PARA CALCULO DE NOMOGRAMA PARA CALCULO DE ESPESORESESPESORES

ISCYC

Parámetros según Version AASHTO.Parámetros según Version AASHTO.

Coef. De Drenaje Coef. De Tranferencia de

Carga.

• Coef. Poisson• Módulo de Elasticidad• Coef de Fricción Base• Espaciam. De Juntas• Soporte Lateral• Temp. Media Anual• Precipit. media anual• Veloc. Media anual

1986/1993 1998 Supplement

ISCYC

Cd MODIFICADO - GUIA SUPLEMENTARIA AASHTO Cd MODIFICADO - GUIA SUPLEMENTARIA AASHTO 19981998

ISCYC

predicción de fallas promedio en juntas predicción de fallas promedio en juntas JPCP con dovelasJPCP con dovelas

ISCYC

Predicción de Fallas en juntas para JPCP sin Predicción de Fallas en juntas para JPCP sin dovelasdovelas

Modulo 1-3 Metodo AASHTO 93

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