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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
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