martes, 30 de abril de 2013

Espesores mínimos en función del número estructural - VII

Figura 7-3 Coeficiente estructural a partir del Módulo elástico del concreto asfáltico  
Cuando no se tenga el valor del módulo de elasticidad del concreto asfáltico, el coeficiente estructural se puede calcular con base en la estabilidad Marshall, según la Figura 7-4.

lunes, 29 de abril de 2013

Espesores mínimos en función del número estructural - VI

4) En la siguiente línea vertical que dice "Módulo Resiliente efectivo de la subrasante (ksi)", se encuentra el valor de Mr (Mpa-psi) = 5000 = 5 que está en la tabla 7-3 para la subrasante, se une el último punto pivote encontrado anteriormente y el valor de 5 en esta línea hasta encontrar la primera línea vertical izquierda del cuadro situado a la extrema derecha. 5) De este punto de intersección, se continúa horizontalmente hasta encontrar la línea inclinada que corresponde a un valor de APSI = 2,0 que es "Pérdida de serviciabilidad de diseño ó APSI", de este punto se baja a la línea inferior del cuadro en donde se encuentra el "Número estructural de diseño SN", que para el caso es 5.0 (para proteger la subrasante) que es el Número Estructural requerido para proteger toda la estructura del pavimento. 6) Para los siguientes valores de Mr = 14,000 = 14 el valor de SN2 es 3.60 (para proteger la subbase granular) y para Mr = 30,000 = 30 el valor de SNi es de 2.65 (para proteger la base triturada).

domingo, 28 de abril de 2013

Espesores mínimos en función del número estructural - V

Como ejemplo, se calculará el paquete estructural con los siguientes valores:

sábado, 27 de abril de 2013

Espesores mínimos en función del número estructural - IV

Con el resultado que se obtiene en la fórmula (7-8) de que el número estructural total debe ser como mínimo igual ó mayor a la suma de los números estructurales de cada capa, el criterio es que cada capa del paquete estructural queda protegida de los esfuerzos a los cuales va a ser sometida. 
Este procedimiento no es aplicable para determinar espesores de capas que estén sobre otras que tengan un módulo de resiliencia mayor de 280 Mpa (40,000 PSI); en estos casos, el espesor de la capa colocada sobre otra que tenga estas características, deberá ser definida por el costo-eficiencia de la misma ó utilizar espesores mínimos desde el punto de vista constructivo; esto quiere decir, que como la capa de abajo tiene un módulo de resiliencia alto, la capa que se coloque encima de ella deberá tener como mínimo un módulo de resiliencia igual ó mayor, y se decidirá si es necesario colocarla ó se utiliza el mínimo especificado. 

viernes, 26 de abril de 2013

jueves, 25 de abril de 2013

Espesores mínimos en función del número estructural - II

Para evitar las deformaciones excesivas, los materiales son seleccionados para cada capa así: Superficie de rodadura, base granular y subbase con buen CBR, límites, etc. Para cada uno de los materiales se deben conocer los módulos de resiliencia. Utilizando el abaco de la figura 7-1, se pueden encontrar los números estructurales requeridos para proteger cada capa no tratada, reemplazando el módulo de resiliencia de la capa superior por el módulo de resiliencia de la capa que esta inmediatamente abajo; así, para determinar el espesor D1 de la capa asfáltica se supone un Mr igual al de la base y así se obtiene el SN1, que debe ser absorbido por dicha capa. El espesor de D, debe ser: 

miércoles, 24 de abril de 2013

Espesores mínimos en función del número estructural - I

El objeto de este concepto, está basado en que las capas granulares no tratadas, deben de estar perfectamente protegidas de presiones verticales excesivas, que lleguen a producir deformaciones permanentes. El proceso se indica en la figura 7-2.

lunes, 22 de abril de 2013

Método de AASHTO.- VII

ii. Estabilidad y factibilidad de la construcción.
En la práctica no deben colocarse capas con espesores menores que los mínimos requeridos, ya que las capas con espesores mayores que el mínimo son más estables. Frecuentemente se especifica un valor mayor en el espesor de capas, con el objeto de mantener la estructura de pavimento en mejores condiciones para absorber los efectos que producen los suelos expansivos. Cuando se utilicen como capa de rodadura tratamientos superficiales, no se debe considerar aporte estructural de esta capa; pero tiene un gran efecto en la base y la subbase ya que impermeabiliza la superficie y no permite la entrada de agua a la estructura de pavimento. En la siguiente tabla se dan valores de los espesores mínimos sugeridos para capas asfálticas y base granular en función del tránsito.
   
Tales mínimos dependen de las prácticas locales y está condicionado el usarlos; diseñadores pueden encontrar necesario modificar hacia arriba los espesores mínimos por su experiencia obtenida; estos valores son sugeridos y se considera su uso tomando en cuenta que son capas asfálticas sobre bases granulares sin tratar.

domingo, 21 de abril de 2013

Método de AASHTO.- VI

La fórmula general que relaciona el número estructural (SN) con los espesores de capa es la siguiente:

sábado, 20 de abril de 2013

Método de AASHTO.- V

A continuación se da un ejemplo, en la cual se aplican determinadas condiciones especificas para el diseño de un pavimento; cuando se tienen ó asumen estos valores, el número estructural obtenido, es aquel que es necesario para las condiciones específicas que conforman un paquete estructural.

viernes, 19 de abril de 2013

Método de AASHTO.- IV

vi. Propiedades de los materiales. 
En el capítulo 4 se consideraron las propiedades de los materiales, que son las que se valoran para obtener el módulo de resiliencia, ya que en función de éste se llega a los coeficientes de los números estructurales (SN). 
víi. Drenajes. 
En el capítulo 6, se estudian estos valores con el método de AASHTO y son los coeficientes de capa, los cuales se ajustan con factores mayores ó menores que la unidad para tomar en cuenta el drenaje y el tiempo en que las capas granulares están sometidas a niveles de humedad cerca de la saturación. 
b) Determinación de espesores. 
En el inciso a) se presentó la fórmula de diseño para pavimentos flexibles y las variables (numerales del i al vii) que intervienen en ella; ésta fórmula puede resolverse en forma manual, lo cual resulta bastante complicado. Por medio electrónico de cálculo se logra exactitud y rapidez para la obtención de resultados. En los pavimentos de mezclas asfálticas por medio de la fórmula de diseño se obtiene el número estructural ( SN ) y en función del mismo se determinan los distintos espesores de las capas que conforman el paquete estructural; el diseño esta basado en la identificación del número estructural del pavimento flexible y la cantidad de ejes de carga transitando

jueves, 18 de abril de 2013

Método de AASHTO.- III

ii. Variables en función del tránsito. 
Esta variable es la calculada en el capítulo 3 de este manual, que es el número de repeticiones de ejes equivalentes de 18 kips ( 80 kN ) ó ESAL's. La conversión de una carga dada por eje a eje equivalente ó ESAL's se hace a través de los factores equivalentes de carga (LEFs). 
iii. Confiabilidad (R).
 Este valor se refiere al grado de seguridad ó veracidad de que el diseño de la estructura de un pavimento, puede llegar al fin de su período de diseño en buenas condiciones. .
 iv. Subrasantes expansivas 
En el caso de existir subrasantes expansivas por efecto de la saturación, es necesario analizar la pérdida de serviciabilidad (APSI) debido a esta causa, haciendo los análisis de laboratorio a los materiales existentes en el proyecto. 
v. Criterios para determinar la serviciabilidad. 
La serviciabilidad de una estructura de pavimento, es la capacidad que tiene éste de servir al tipo y volumen de tránsito para el cual fue diseñado. El índice de serviciabilidad se califica entre 0 (malas condiciones) y 5 (perfecto).Para el diseño de pavimentos debe asumirse la serviciabilidad inicial y la serviciabilidad final: la inicial ( pQ) es función directa del diseño de la estructura de pavimento y de la calidad con que se construye la carretera, la final ó terminal (pt ) va en función de la categoría del camino y se adopta en base a esto y al criterio del diseñador; los valores que se recomiendan por experiencia son:

miércoles, 17 de abril de 2013

Método de AASHTO.- II

a) Las variables que se tienen que considerar en este método, serán las siguientes:
i. Variables en función del tiempo.
Existen dos variables que deben tomarse en cuenta y son:
 • El período de diseño.
• La vida útil del pavimento
El período de diseño: es el tiempo total para el cual se diseña un pavimento en función de la proyección del tránsito y el tiempo que se considere apropiado para que las condiciones del entorno se comiencen a alterar desproporcionadamente. La vida útil del pavimento, es aquel tiempo que transcurre entre la construcción del mismo y el momento en que alcanza el mínimo de serviciabilidad. El período de diseño puede llegar a ser igual a la vida útil de un pavimento; en los casos en que se consideren reconstrucciones ó rehabilitaciones a lo largo del tiempo, el período de diseño comprende varios períodos de vida útil que son: el de pavimento original y el de las rehabilitaciones.

martes, 16 de abril de 2013

Método de AASHTO.- I

Para el método de AASHTO la fórmula de diseño es:

lunes, 15 de abril de 2013

Pavimentos flexibles

Para el diseño de espesores en pavimentos flexibles, descritos en este manual, se usarán dos tipos de métodos, los cuales son los siguientes:

•   Método de AASHTO, 1,993.

•   Método del Instituto de Asfalto.

domingo, 14 de abril de 2013

DISEÑO DE ESPESORES

Introducción 
En este capítulo, se describen los procedimientos para el diseño de pavimentos tanto flexibles como rígidos. El diseño de pavimentos flexibles incluye la superficie con concretos o mezclas asfálticas y el diseño de pavimentos rígidos con superficie de concreto hidráulico con juntas. El concepto del diseño de pavimentos tanto flexibles como rígidos, es determinar primero el espesor de la estructura basado en el nivel de tránsito como en las propiedades de los materiales; el período de desempeño de un pavimento esta en función de la pérdida de serviciabilidad.

sábado, 13 de abril de 2013

Análisis de drenaje - II

Las bases que son permeables, son excelentes para permitir la evacuación rápida del agua de una estructura de pavimento, antes de que la condición de saturación dañe el comportamiento de la capa. Estas bases permeables pueden estar construidas con materiales estabilizados ó no, ya que en una buena base drenante, el agua libre no debe permanecer más de dos horas después de que finalizó la lluvia. 
Al efectuar la construcción de una carretera, es necesario prever un buen sistema de colectores longitudinales que tengan el diámetro requerido y tengan relación directa con el aporte de agua de la base; siempre que sea posible, es conveniente que el agua drenada de la base no escurra sobre los taludes. Los materiales de los agregados de la base permeable, deben ser resistentes, durables. Es recomendable que la permeabilidad sea de 1,000 pies/ día ( 305 m/ día = 0.35 m/ seg.). 
Las bases drenantes estabilizadas se pueden construir con cemento hidráulico ó con cemento asfáltico; el cemento Portland se puede colocar en una cantidad entre 80 a 170 kg/ m3 ( 175 a 375 Ibs/ m3). En las bases no estabilizadas es necesario que al momento de la construcción, se evite el desplazamiento y la segregación del material, para evitar la contaminación con finos después de su colocación. 
La compactación de una base granular, tiene por objeto construir una capa durable y resistente sin que pierda su capacidad drenante; el espesor mínimo de ésta debe ser de 10 centímetros (4") y debe tener un sobre ancho de por lo menos de 0.30 a 0.90 metros más que el ancho de rodadura en los laterales, con el objeto de permitir el apoyo del equipo de pavimentación. Para capas de transición es recomendable utilizar un espesor mínimo de 10 centímetros (4").

viernes, 12 de abril de 2013

Análisis de drenaje - I

En el análisis de drenaje, es necesario estudiar todas las granulometrías y permeabilidades de los materiales que se tengan en el proyecto; esta permeabilidad se puede determinar tanto en el lugar como en laboratorio. Será necesario también calcular la capacidad de los drenajes longitudinales, tanto las cunetas así como los subdrenajes, con el fin de conocer su capacidad de evacuación de las aguas; para el caso, es necesario que los drenajes deben diseñarse para evacuar el agua por lo menos en un período de dos horas ó menos, posteriores a la finalización de la lluvia; un buen sistema de drenajes tiene que aumentar su capacidad drenante desde el material que esta aguas arriba hacia el material que esta aguas abajo. 
En el caso de la utilización de telas tipo geotextil como filtro de las capas drenantes, se deben considerar los siguientes propiedades: 
1) Retención de las partículas de suelo 
2) Permeabilidad 
3) Capacidad de taponamiento 
4) Resistencia a los agentes químicos 
5) Fácil maniobrabilidad y durabilidad

jueves, 11 de abril de 2013

Coeficiente de drenaje AASHTO

Los coeficientes de drenaje son: valores menores, iguales ó mayores a la unidad, esto depende de la calidad percolante de las capas de drenaje; al tener capas de drenaje con valores mayores que la unidad, entonces es factible la posibilidad de diseñar paquetes estructurales con espesores menores; en el caso que el drenaje no es bueno, el coeficiente es menor que la unidad lo que obligara a diseñar un paquete estructural con mayor espesor, que permita resistir en igualdad de condiciones el tránsito para el que fue diseñado; un mayor espesor de paquete estructural, no garantiza el tener un buen drenaje.

miércoles, 10 de abril de 2013

Drenaje en pavimentos

El objeto de este capítulo es evaluar el análisis del drenaje en el diseño de pavimentos, con el objeto de eliminar la posibilidad de la reducción de la vida útil de pavimento por el efecto que produce el agua al presentarse dentro del paquete estructural; en todos y cada uno de los casos en que se prevean problemas de humedad deberán diseñarse estructuras de drenaje tales como: bases drenantes, drenajes colectores del agua ( cunetas ), filtros laterales de transición elaborados con materiales granulares ó geotextiles ( Subdrenajes ).

lunes, 8 de abril de 2013

Porcentaje de tiempo en que el pavimento está expuesto a niveles de humedad próximos a la saturación - II

Para el caso se analiza el siguiente ejemplo: Una carretera de cuatro carriles con separador central; el pavimento es de concreto hidráulico simple, con juntas transversales separadas cada 4.90 metros (15 pies); la subrasante es un suelo clasificado A-6 (19); la profundidad del nivel friático oscila entre 1.20 y 1.80 metros (4 a 6 pies) y dependiendo de la época, puede llegar a estar a nivel de la rasante. Las características de granulometría de las capas que componen la estructura de pavimento son como en la tabla siguiente:

domingo, 7 de abril de 2013

Porcentaje de tiempo en que el pavimento está expuesto a niveles de humedad próximos a la saturación - I

En el cálculo de porcentaje del tiempo, en que el pavimento esta próximo a la saturación, no debe considerarse el período de tiempo en el año que el pavimento está congelado ( en el caso de lugares que tengan esta época ); también el período del año en que es la época seca del lugar, ya que una lluvia ocasional incrementa muy poco el contenido de humedad de un suelo seco y no provoca saturación. El índice de Thorntwaite es un valor que ayuda a determinar los niveles de humedad; valores negativos indican períodos largos secos mientras que valores positivos indican períodos secos cortos. 
El período de paso de la época lluviosa a seca incluye parte del tiempo en el cual se ha estado próximo a la saturación, para pavimentos construidos en áreas húmedas y frías; la cantidad de días de lluvia se pueden conseguir de datos meteorológicos; el porcentaje de tiempo en que el pavimento esta próximo a la saturación es: 

lunes, 1 de abril de 2013

Método del caudal constante

Este método se basa en la suposición de que existe un caudal uniforme de filtración y que el sistema de drenaje debe ser diseñado para drenar esa agua. Este método tiene como su mayor defecto la dificultad de poder determinar la cantidad de agua que entra y la que sale; una solución real, será el poder evaluar todas las fuentes de agua que se mueven dentro del pavimento, con lo que tendríamos:

qn = qi + qg + qs + qm - qv

en donde:
qn = Caudal total de entrada
qi = Caudal de infiltración
qg = Caudal de entrada por efecto de la gravedad
qs = Caudal de entrada por flujo artesiano
qm= Caudal por derretimiento del hielo
qv = Caudal de salida por flujo vertical