METODO DE DISEÑO SEGÚN EL INSTITUTO DEL ASFALTO El método más reciente del Instituto del Asfalto, editado en 1991 y publicado en 1993, presenta algunos cambios significativos, significativos, respecto a los métodos anteriores para el diseño de la sección estructural de los pavimentos fleibles! El método se basa principalmente en la aplicación de la teor"a elástica en multicapas, #ue utili$a resultados de investigaciones recientes por parte de ese organismo! %in embargo, se reconoce #ue por los avances en la tecnolog"a de los pavimentos asfálticos, se re#uieren más conocimientos sobre las propiedades de los materiales para las necesidades actuales de los sistemas carreteros, por lo #ue el método vigente, probablemente re#uiera revisión e implementación futuras! Este método de diseño permite el empleo de asfalto sólido o emulsiones asfálticas, en la totalidad o en parte de la estructura del pavimento, e incluye varias combinaciones de capa de rodadura y bases de concreto asfáltico& de capa de rodadura y bases con emulsi emulsione ones s asfál asfáltic ticas as,, as" as" como como capas capas de rodadu rodadura ra asfál asfáltic ticas as con base base y subba subbase se granulares! El método considera al pavimento con un sistema elástico de varias capas y para su análisis se emplean conceptos teóricos y eperimentales as" como datos de ensayos y un programa de computador, sin embrago con el ob'eto de simplificar el método del instituto del asfalto, después de varias corridas de su programa, obtuvo una serie de graficas #ue permiten la aplicación del método en forma rápida y sencilla! (os espesores y caracter"sticas de las diversas capas de la estructura, se determinan de tal forma #ue se cumplan dos condiciones condiciones básicas) #ue las deformaciones deformaciones por la tracción producida en la fibra inferior de las capas asfálticas y las deformaciones verticales por compresión en la parte superior de la subrasante no superen los valores admisibles!
VARIABLES VARIABLES DE DISEÑO
EL TRÁNSITO *e importancia fundamental se considera el n+mero y peso de las cargas por e'e #ue se esperan serán aplicadas al pavimento durante su periodo de vida, es por ello #ue es necesario para el análisis del tránsito, el conocimiento del numero de e'es e#uivalentes de !- toneladas #ue se esperan en el carril de diseño y durante el periodo de diseño! Este valor se determina siguiendo el procedimiento ya descrito en el método ./0 para 2allar ! %ólo es necesario tener presente #ue cuando no se posean datos espec"ficos sobre sobre la propo proporci rción ón relat relativa iva de camio camione nes s espe esperad rados os en el carri carrill de diseño diseño podrá podrá emplearse la tabla 4!56!
SUELOS DE SUBRASANTE El Instituto del Asfalto en sus gráficas de diseño eige el conocimiento de la resistencia de la subrasante la cual se determina por medio del modulo de resiliencia 7.r8, seg+n ensayo propuesto en su publicación .%16! %in embargo, teniendo en cuenta #ue muc2as organi$aciones carecen de esta clase de e#uipo, se 2an establecido factores para determinar el .r mediante correlaciones con los métodos normales para la determinación de los valores como son el :;< o el valor <, pues, esos son los de más amplio conocimiento del com+n de los ingenieros y técnicos, a través de las siguientes relaciones propuestas por el Instituto del Asfalto!
(as epresiones anteriores no son aplicables a subbases o bases granulares! (as correlaciones anteriores son aplicables a materiales clasificados como :(, :=, .(, %:, %. y %0, o para materiales cuyo modulo resiliente se estime en -6> .0a 736!666 (b!?pulg -8 o menores! 0ara valores del modulo resiliente, mayores, se re#uieren ensayos de laboratorio!
MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS
En cuanto a la rodadura, el método considera la utili$ación de me$clas asfálticas del tipo concreto asfaltico y en uno de sus casos, tratamiento superficial doble! (as bases pueden ser en concreto asfaltico, estabili$adas con emulsión asfáltica o granulares! (as bases estabili$adas con emulsiones asfálticas corresponden a tres tipos de me$cla, seg+n la clase de agregados utili$ados!
ipo I) .e$cla de emulsiones asfálticas con agregados procesados, densamente graduados!
ipo II) .e$cla de emulsiones asfálticas con agregados semiprocesados, de trituración, de bancos o carreteras!
ipo III) .e$clas de emulsiones con arenas o arenas limosas!
(os materiales #ue se utilicen para la construcción de las bases estabili$adas deben cumplir con los re#uisitos de calidad propuestas en la tabla 4!51, finalmente, el método considera la posibilidad de utili$ar materiales granulares de base o subbase, en dic2os casos, se aconse'a #ue estos materiales se a'usten a los re#uisitos de calidad indicados en la tabla 4!5-
PROCEDIMIENTO DE DISEÑO El diseño del pavimento por este método re#uiere de la e'ecución ordenada de los siguientes pasos) a8 Estimación del tránsito esperado durante el periodo de diseño epresado como numero acumulado de e'es simples e#uivalentes de !- toneladas en el carril de diseño 78!
*0 @ ransito promedio diario inicial A @ 0orcenta'e estimado de ve2"culos pesados 7buses y camiones8! ; @ 0orcenta'e de ve2"culos pesados #ue emplean el carril de diseño! r @
b8 *eterminación de la resistencia de los suelos t"picos de subrasante! %i se emplea el ensayo de :;< deberá aplicarse la epresión siguiente) .r 7g?cm-8 @ 166 :;< .r 7(b?pulg-8 @ 1,466 :;<
c8 Elección de los tipos de base y capa de rodadura a utili$ar! 0ara cada tipo de base elegido el método presenta una grafica de diseño #ue permite determinar los espesores de las diversas capas del pavimento! A2ora bien, siempre #ue se desee utili$ar base
estabili$ada de los tipos II o III deberán cubrirse con concreto asfaltico en espesor no inferior a los #ue se indica en la siguiente tabla!
EJEMPLO DE APLICACIÓN *iseñar un pavimento para una v"a de dos carriles en la #ue se espera un tránsito promedio diario inicial de >66 ve2"culos, de los cuales un 56B son comerciales! (a tasa anual de crecimiento del tránsito se estima en B! %e 2a previsto un periodo de diseño de 16 años! El factor camión es de 1!4! El suelo de subrasante es una arena arcillosa cuyo :;< es de 9B!
Solución: 18 %e calcula el n+mero acumulado de e'es e#uivalentes de !- toneladas el carril de diseño y durante el periodo de diseño 78!
*atos 0* @ >66 A @ 56 ; @ 46
r @ 6!6 n @ 16 C!: @ 1!4 10
( 1 + 0.08 ) −1 N =700 x x x 365 x x 1.5 100 100 ln ( 1 + 0.08 ) 40
N =1.15 x 10
50
6
-8 %e determina el modulo de resiliencia del suelo t"pico de subrasante a partir del :;
.r 7g?cm-8 @ 166 :;< .r @ 166 798 .r @ 966 Dg?cm -
38 *eterminación de los espesores de diseño en función de los parámetros calculados anteriormente! 3!1 Alternativa en espesor pleno de concreto asfaltico! A partir de los datos básicos y utili$ando la Cigura 4!1, se tiene #ue el espesor del pavimento, en concreto asfaltico, es -1 cm!
Fiu!" #$%& ' Di"!"(" )* )i+*,o -"!" *+-*+o! -l*no *n conc!*.o "+/0l.ico$
3!- Alternativa de pavimentos con base estabili$ada con emulsión asfáltica de tipo I, II, III! •
%i se desea utili$ar una base estabili$ada con emulsión asfáltica, del tipo I, su espesor debe ser --!4 cm 7Cigura 4!198, cubiertos por un tratamiento superficial!
Fiu!" #$%1 ' Di"!"(" )* )i+*,o -"!" 2"+* *+."2ili3")" con *(ul+ión .i-o I$
•
%i se utili$a base estabili$ada del tipo II el espesor total del pavimento debe ser - cm 7Cigura 4!-68, como el espesor m"nimo de concreto asfaltico, seg+n la tabla 4!53 debe ser 16 cm, la base estabili$ada tendrá) - F 16 @ 1 cm!
Fiu!" #$45 ' Di"!"(" )* )i+*,o -"!" 2"+* *+."2ili3")" con *(ul+ión .i-o II$
•
%i se desea construir una base estabili$ada del tipo III el espesor necesario del pavimento es de 31 cm! 7figura 4!-18 y por lo tanto la base tendrá -1 cm, si se tiene en cuenta #ue sobre ella deben colocarse 16 cm, en concreto asfáltico!
Fiu!" #$4% ' Di"!"(" )* )i+*,o -"!" 2"+* *+."2ili3")" con *(ul+ión .i-o III$
3!3 Alternativa de pavimento con capas granulares! •
%i se desea colocar capas granulares de 16 cm de espesor, se utili$a la figura 4!--, donde se determina #ue sobre ellas deben colocarse 1>!4 cm!
Fiu!" #$44 ' Di"!"(" )* )i+*,o -"!" 2"+* !"nul"! )* %5$5 c( )* *+-*+o!$
•
%i se desea #ue las capas granulares tengan 36 cm de espesor, se utili$a la Cigura 4!-, donde se obtienen 15 cm en concreto asfaltico! En este caso, 14 de los 36 cm de capas granulares podrán construirse con material #ue presente caracter"sticas de base y el resto con material apto para subbase!
Fiu!" #$46 ' Di"!"(" )* )i+*,o -"!" 2"+* !"nul"! )* 75$5 c( )* *+-*+o!$