estructura pav flexible 2010
TRANSCRIPT
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
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Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.2
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Ing: Carlos H
ernando Higuera S
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ENTO
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.4
1.IN
TRO
DU
CC
ION
Para la realización del análisis de la deflexión
en función
de los
parámetros
de diseño
de una
estructura de pavimento flexible es
necesario definir
el m
odelo estructural.
CO
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Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.5
2. DISEÑ
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EL MO
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ASH
TO2.1 N
úmero estructural para el tránsito futuro, SN
f
CO
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EN FU
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ENTO
()
()
()
()
8.07 -
Mr
Log *
2.32
1SN
f 1094
0.40
1.5-
4.2 IPSLog
0.20
-1
SNf
Log *
9.36
So
*Zr
NLog
5.19
+⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥⎦ ⎤
⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢⎣ ⎡
⎟ ⎟⎠ ⎞⎜ ⎜⎝ ⎛
++
⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛
∆
++
+=N
8.2 Ton
=
Núm
ero de ejes equivalentes de 8.2 Ton en el carril de diseño durante el período de diseño.
Zr =
Desviación norm
al estándar.
So
=Error norm
al combinado, de la previsión del tránsito y del
comportam
iento.
DIP
S
=D
iferencia entre el indice de serviciabilidad inicial Po y final P
t.
Mr
=M
ódulo resiliente de la subrasante, Lb/pulg2.
SNf
=N
úmero estructural requerido para el tránsito futuro del
pavimento.
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.6
2. DISEÑ
O D
EL MO
DELO
ESTRU
CTU
RA
L DE R
EFEREN
CIA
–M
ETOD
O A
ASH
TO2.1 Los parám
etro de diseño para calcular el número estructural
requerido para el tránsito futuro, SNfson:
•Vía secundaria de m
ediana importancia
•Tránsito de diseño, N
= 3x106ejes equivalentes
•Error com
binado, So = 0.45•
Nivel de confianza, N
c= 65%
•D
esviación normal estándar, Zr= -0.385
•Pérdida de serviciabilidad, D
IPS = 2.2•
Módulo resiliente de la subrasante, M
r= 4285 Lb/pulg2
CO
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EN FU
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ENTO
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.7
2. DISEÑ
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EL MO
DELO
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CTU
RA
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REFER
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O A
ASH
TO
El número estructural requerido para el tránsito
futuro, SNf:
SNf= 4.12 Pulgadas
CO
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Ing: Carlos H
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.8
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DELO
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O A
ASH
TO
2.2 Determ
inación del número estructural del m
odelo, SN
:SN
= a1 h
1 + a2 h
2 m2 +a
3 h3 m
3D
onde:ai= N
úmero estructural de la capa i
hi= Espesor de la capa im
i = Coeficiente de drenaje de las capas granulares de
base y subbase.
CO
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AM
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Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.9
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–M
ETOD
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ASH
TO2.2 D
eterminación del núm
ero estructural del modelo, SN
:
Capa de concreto asfáltico: a
1 = 0.44C
apa de base granular: a2 = 0.12
Capa de subbase granular: a
3 = 0.11Espesor de la capa asfáltica: h
1 = 10 cmEspesor de la capa de base granular: h
2 = 20 cmEspesor de la capa de subbase granular: h
3 = 35 cmC
oeficiente de drenaje de la capa de base granular: m2 = 1
Coeficiente de drenaje de la capa de subbase granular: m
3 = 1
CO
MPO
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ENTO
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.10
2. DISEÑ
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EL MO
DELO
ESTRU
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REFER
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ASH
TO
2.2 Determ
inación del número estructural del
modelo, SN
:SN = 4.19 Pulgadas
CO
MPO
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EFLEXION
EN FU
NC
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DE LO
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ETRO
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ENTO
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.11
2. DISEÑ
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CO
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EN FU
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ETRO
S DE D
ISEÑO
DE U
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ESTR
UC
TUR
A D
E PAVIM
ENTO
a
s
a = 10.8 cm
s = 32.4 cm
Concreto asfáltico
10 cm
E1 = 20000 K
g/cm2
µ1 = 0.35
Base granular
20 cm
E
2 = 5000 Kg/cm
2 µ
2 = 0.40
Subbase granular
35 cm
E3 = 1500 K
g/cm2
µ3 = 0.40
Subrasante
E4 = 300 K
g/cm2
µ4 = 0.50
2K
g/cm
5.6=
q
3 zσ
1 rε
4 zε
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.12
3. CH
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EL MO
DELO
ESTRU
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METR
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AM
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ISEÑO
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NA
ESTR
UC
TUR
A D
E PAVIM
ENTO
N
= 3.0×106
Ejes equivalentes de 8.2 toneladas en el carril de diseño durante el período de diseño.
Vb = 10.0%
Porcentaje de volum
en de asfalto de la mezcla
asfáltica.
Vg = 86.0%
Porcentaje de
volumen
de agregados
de la
mezcla asfáltica.
Vv = 4%
Porcentaje de vacíos de la m
ezcla asfáltica.
N
C = 85%
N
ivel de confianza del diseño
K = 8.25 C
oeficiente de Calage.
P = 2050 Kg
Carga de cada llanta.
a = 10.8 cm
R
adio de carga.
s = 32.4 cm
Separación entre ejes de carga
q = 5.6 Kg/cm2
Presión de contacto
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.13
3. CH
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EO D
EL MO
DELO
ESTRU
CTU
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L –PA
RA
METR
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E SERVIC
IO
CO
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EN FU
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ISEÑO
DE U
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UC
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E PAVIM
ENTO
PA
RA
ME
TRO
V
ALO
R
Deform
ación radial de tracción en la base de la capa asfáltica, εr1
1.81x10-4
Esfuerzo vertical de com
presión sobre la subrasante, σz3 en
Kg/cm
2 0.12
Deform
ación vertical de compresión sobre la subrasante, εz
4 3.61x10
-4 D
eflexión en la superficie en el eje del sistema, ∆
o, mm
0.653
Deflexión en la superficie en el eje de carga de cada llanta,
∆o, m
m
0.668
Deflexión en la subrasante en el eje del sistem
a, ∆s, m
m
0.507 D
eflexión en la subrasante en el eje de carga de cada llanta, ∆
s, mm
0.498
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.14
Cuenco de deflexión m
odelo estructural de referencia
CO
MPO
RTA
MIEN
TO D
E LA D
EFLEXION
EN FU
NC
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DE LO
S PAR
AM
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S DE D
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ESTR
UC
TUR
A D
E PAVIM
ENTO
Fuente: Elaboración propia
32.4 cm
16.2 cm10.8 cm
P = 2050 kgP = 2050 kg
CL
∆m
áx= 0.668 mm
Dis
Deflexión, mm
Cuenco de D
eflexión
10-10
-20-30
-40-50
-60-70
-80-90
-100-110
-120-130
-140-150
-160-170
-180-190
-20020
3040
5060
7080
90100
110120
130140
150160
170180
190-210
00
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
q = 5.6 kg/cm2
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.15
4. DETER
MIN
AC
ION
DE PA
RA
METR
OS
AD
MISIB
LES•
Deform
ación radial de tracción en la base de la capa asfáltica.
•D
eformación vertical de com
presión sobre la subrasante
•Esfuerzo vertical de com
presión sobre la subrasante
•D
eflexión admisible del conjunto
CO
MPO
RTA
MIEN
TO D
E LA D
EFLEXION
EN FU
NC
ION
DE LO
S PAR
AM
ETRO
S DE D
ISEÑO
DE U
NA
ESTR
UC
TUR
A D
E PAVIM
ENTO
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.16
4.1 Deform
ación radial de tracción admisible en la base
de la capa asfáltica.
CO
MPO
RTA
MIEN
TO D
E LA D
EFLEXION
EN FU
NC
ION
DE LO
S PAR
AM
ETRO
S DE D
ISEÑO
DE U
NA
ESTR
UC
TUR
A D
E PAVIM
ENTO
()
-0.200.36
-1adm
K N
E 1.08
V
b
0.856
r
⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛
+=
e
εradm =
Deform
ación radial admisible de tracción en la base de la capa
asfáltica Vb =
Porcentaje del volumen de asfalto de la m
ezcla asfáltica = 10%
E1 =
Módulo dinám
ico de la capa asfáltica:20000 Kg/cm2 = 1.96x10
9 N
/m2
N =
Tránsito de
diseño expresado
en ejes
equivalentes de
8.2 toneladas en el carril de diseño durante el periodo de diseño = 3x10
6 K =
Coeficiente de C
alage = 8.25
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.17
4.1 Deform
ación radial de tracción admisible en la base de la capa
asfáltica.
CO
MPO
RTA
MIEN
TO D
E LA D
EFLEXION
EN FU
NC
ION
DE LO
S PAR
AM
ETRO
S DE D
ISEÑO
DE U
NA
ESTR
UC
TUR
A D
E PAVIM
ENTO
()(
)-0.20
60.36
-9
adm8.25 10
3.0
101.96
1.08
10 *
0.856
r
⎟ ⎟⎠ ⎞⎜ ⎜⎝ ⎛
××
+=
e
-4adm
103.360
r
×=
e
r
radm
1e
e≤
4-adm
4-1
103.360
r
101.81
r×
=×
=≤e
e
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.18
4.1 Deform
ación radial de tracción admisible en la base de la capa
asfáltica.
CO
MPO
RTA
MIEN
TO D
E LA D
EFLEXION
EN FU
NC
ION
DE LO
S PAR
AM
ETRO
S DE D
ISEÑO
DE U
NA
ESTR
UC
TUR
A D
E PAVIM
ENTO
()(
)-0.20
60.36
-9
adm8.25 10
3.0
101.96
1.08
10 *
0.856
r
⎟ ⎟⎠ ⎞⎜ ⎜⎝ ⎛
××
+=
e
-4adm
103.360
r
×=
e
r
radm
1e
e≤
4-adm
4-1
103.360
r
101.81
r×
=×
=≤e
e
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.19
4.2 Deform
ación vertical admisible de com
presión sobre la subrasante
CO
MPO
RTA
MIEN
TO D
E LA D
EFLEXION
EN FU
NC
ION
DE LO
S PAR
AM
ETRO
S DE D
ISEÑO
DE U
NA
ESTR
UC
TUR
A D
E PAVIM
ENTO
-0.25-2
admN
10 2.1
z
×=
e
εzadm
=D
eformación
vertical adm
isible por
compresión
sobre la
subrasante. N
= Tránsito
de diseño
expresado en
ejes equivalentes
de 8.2
toneladas en el carril de diseño durante el periodo de diseño = 3x10
6
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.20
4.2 Deform
ación vertical admisible de com
presión sobre la subrasante
CO
MPO
RTA
MIEN
TO D
E LA D
EFLEXION
EN FU
NC
ION
DE LO
S PAR
AM
ETRO
S DE D
ISEÑO
DE U
NA
ESTR
UC
TUR
A D
E PAVIM
ENTO
() -0.25
6-2
adm10
3.0 *
102.1
z
××
=e
-4adm
105.05
z
×=
e
z
zadm
4e
e≤
4-adm
4-4
105.05
z
103.61
z
×=
×=
≤e
e
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.21
4.3 Esfuerzo vertical admisible de com
presión sobre la subrasante –
Criterio de D
ormon
–K
erhoven
CO
MPO
RTA
MIEN
TO D
E LA D
EFLEXION
EN FU
NC
ION
DE LO
S PAR
AM
ETRO
S DE D
ISEÑO
DE U
NA
ESTR
UC
TUR
A D
E PAVIM
ENTO
2sub
admK
g/cm ;
NLog
* 0.7
1E
0.007
z
+=
s
sz
adm =
Deform
ación vertical
admisible
por com
presión sobre
la subrasante.
N =
Tránsito de
diseño expresado
en ejes
equivalentes de
8.2 toneladas en el carril de diseño durante el periodo de diseño = 3x10
6 E
sub = M
ódulo resiliente de la subrasante = 300 Kg/cm2
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.22
4.3 Esfuerzo vertical admisible de com
presión sobre la subrasante –
Criterio de D
ormon
–K
erhoven
CO
MPO
RTA
MIEN
TO D
E LA D
EFLEXION
EN FU
NC
ION
DE LO
S PAR
AM
ETRO
S DE D
ISEÑO
DE U
NA
ESTR
UC
TUR
A D
E PAVIM
ENTO
()
26
2
admK
g/cm
0.379
10
3.0
Log *
0.7
1300K
g/cm *
0.007
z
=×
+=
s
2adm
Kg/cm
0.379
z
=s
z
zadm
3s
s≤
2adm
23
Kg/cm
0.379
z
K
g/cm
0.12
z
==
≤s
s
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.23
4.4 Esfuerzo vertical admisible de com
presión sobre la subrasante –
Criterio de la C
RR
de Bélgica
CO
MPO
RTA
MIEN
TO D
E LA D
EFLEXION
EN FU
NC
ION
DE LO
S PAR
AM
ETRO
S DE D
ISEÑO
DE U
NA
ESTR
UC
TUR
A D
E PAVIM
ENTO
20.229
1.2
admK
g/cm ;
NC
BR
0.9607
z=
s
sz
adm =
Deform
ación vertical
admisible
por com
presión sobre
la subrasante.
N =
Tránsito de
diseño expresado
en ejes
equivalentes de
8.2 toneladas en el carril de diseño durante el periodo de diseño = 3x10
6 C
BR =
Capacidad de soporte de la subrasante = 3%
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.24
4.4 Esfuerzo vertical admisible de com
presión sobre la subrasante –
Criterio de la C
RR
de Bélgica
CO
MPO
RTA
MIEN
TO D
E LA D
EFLEXION
EN FU
NC
ION
DE LO
S PAR
AM
ETRO
S DE D
ISEÑO
DE U
NA
ESTR
UC
TUR
A D
E PAVIM
ENTO
()
20.229
6
1.2
admK
g/cm
0.12
10
3.0
(3) *
0.9607
z
=×
=s
2adm
Kg/cm
0.12
z
=s
z
zadm
3s
s≤
2adm
23
Kg/cm
0.12
z
K
g/cm
0.12
z
==
≤s
s
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.25
4.5 Determ
inación de la deflexión admisible de la estructura del
pavimento
CO
MPO
RTA
MIEN
TO D
E LA D
EFLEXION
EN FU
NC
ION
DE LO
S PAR
AM
ETRO
S DE D
ISEÑO
DE U
NA
ESTR
UC
TUR
A D
E PAVIM
ENTO
mm
Nadm
,32202
.26
2438.0
−=
∆
∆adm
= D
eflexión admisible de la estructura de referencia, en m
ilímetros.
N =
Tránsito de
diseño expresado
en ejes
equivalentes de
8.2 toneladas en el carril de diseño durante el periodo de diseño = 3x10
6
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.26
4.5 Determ
inación de la deflexión admisible de la estructura del
pavimento
CO
MPO
RTA
MIEN
TO D
E LA D
EFLEXION
EN FU
NC
ION
DE LO
S PAR
AM
ETRO
S DE D
ISEÑO
DE U
NA
ESTR
UC
TUR
A D
E PAVIM
ENTO
mm
xadm
,694
.0)
103(
32202.
262438
.06
==
∆−m
madm
694.0
=∆
∆o < ∆adm 0.668 mm < 0.694 mm
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.27
5. Com
paración de las solicitaciones calculadas con las adm
isibles
CO
MPO
RTA
MIEN
TO D
E LA D
EFLEXION
EN FU
NC
ION
DE LO
S PAR
AM
ETRO
S DE D
ISEÑO
DE U
NA
ESTR
UC
TUR
A D
E PAVIM
ENTO
Capa
Parám
etro Valor en servicio o
Crítico
*, Vs
V
alor admisible, V
adm R
elación, %
100*
V Vadm s
Concreto
Asfáltico er1
1.81×10-4
< 3.36×10
-4 54
Subrasante e
z4
3.61×10-4
< S
HE
LL 5.05×10
-4 71
sz
3 0.12 K
g/cm2
< D
ormon-
Kerhoven
0.379 Kg/cm
232
Subrasante s
z3
0.12 Kg/cm
2 <
CR
R
0.12 Kg/cm
2 100
Estructura ∆o
0.668 mm
<
Huang
0.694 mm
96
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.28
6. LEYES DE C
OM
POR
TAM
IENTO
6.1 Ley de comportam
iento de la deformación radial horizontal
admisible de tracción
CO
MPO
RTA
MIEN
TO D
E LA D
EFLEXION
EN FU
NC
ION
DE LO
S PAR
AM
ETRO
S DE D
ISEÑO
DE U
NA
ESTR
UC
TUR
A D
E PAVIM
ENTO
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.29
6.2 Ley de comportam
iento de la deformación vertical adm
isible sobre la subrasante
CO
MPO
RTA
MIEN
TO D
E LA D
EFLEXION
EN FU
NC
ION
DE LO
S PAR
AM
ETRO
S DE D
ISEÑO
DE U
NA
ESTR
UC
TUR
A D
E PAVIM
ENTO
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.30
6.3 Ley de comportam
iento del esfuerzo vertical admisible sobre
la subrasante –C
riterio de Dorm
on-K
erhoven
CO
MPO
RTA
MIEN
TO D
E LA D
EFLEXION
EN FU
NC
ION
DE LO
S PAR
AM
ETRO
S DE D
ISEÑO
DE U
NA
ESTR
UC
TUR
A D
E PAVIM
ENTO
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.31
6.4 Ley de comportam
iento del esfuerzo vertical admisible sobre
la subrasante –C
riterio de la CR
R de B
élgica
CO
MPO
RTA
MIEN
TO D
E LA D
EFLEXION
EN FU
NC
ION
DE LO
S PAR
AM
ETRO
S DE D
ISEÑO
DE U
NA
ESTR
UC
TUR
A D
E PAVIM
ENTO
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.32
6.5 Ley de comportam
iento de la deflexión admisible de la
estructura
CO
MPO
RTA
MIEN
TO D
E LA D
EFLEXION
EN FU
NC
ION
DE LO
S PAR
AM
ETRO
S DE D
ISEÑO
DE U
NA
ESTR
UC
TUR
A D
E PAVIM
ENTO
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.33
7. Cálculo del parám
etro AR
EA de la estructura de referencia
CO
MPO
RTA
MIEN
TO D
E LA D
EFLEXION
EN FU
NC
ION
DE LO
S PAR
AM
ETRO
S DE D
ISEÑO
DE U
NA
ESTR
UC
TUR
A D
E PAVIM
ENTO
r, cm
P =
4100 kg
D
D
D
D
D
D
D
Deflexión, mm
a
a = 15.27 cm
30 cm
60 cm9
0 cm1
20 cm
150
cm18
0 cm2
10 cm 7
6 5
4 3
2 1
D 0
0.1
00
0.2
00
0.3
00
0.4
00
0.5
00
0.6
00
0.7
00
0.8
00
0.9
00
r
Cuenco de D
eflexión
mm
xx
AREA634
735.0
)362
.0443
.02
561.0
2735
.0(
150=
++
+=
D0 = 0.735 m
mD
1 = 0.561 mm
D
2 = 0.443 mm
D
3 = 0.362 mm
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.34
7. Cálculo del parám
etro AR
EA de la estructura de referencia,
Ep = 3400 Kg/cm
2
CO
MPO
RTA
MIEN
TO D
E LA D
EFLEXION
EN FU
NC
ION
DE LO
S PAR
AM
ETRO
S DE D
ISEÑO
DE U
NA
ESTR
UC
TUR
A D
E PAVIM
ENTO
⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥⎦ ⎤
⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢⎣ ⎡
⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥⎦ ⎤
⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢⎣ ⎡
⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛
++
⎟ ⎟⎠ ⎞⎜ ⎜⎝ ⎛
+
=E
pa D
1
1 -
1
Mr
Ep
* a D
1
* M
r
1 *
a *
q *
1.5
o
2
2
3
∆
a
a = 15.27 cm
65 cm
Ep=3400kg/cm2
µ = 0.40
Subrasante
Ep=300kg/cm2
µ = 0.50
2Kg/cm
5.60
=q
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.35
9. Cálculo del núm
ero estructural efectivo de la estructura de referencia
CO
MPO
RTA
MIEN
TO D
E LA D
EFLEXION
EN FU
NC
ION
DE LO
S PAR
AM
ETRO
S DE D
ISEÑO
DE U
NA
ESTR
UC
TUR
A D
E PAVIM
ENTO3
Ep *
D *
0.0045
SN
ef=
Donde:
SNef
= Núm
ero estructural efectivo de la estructura de referencia, pulgadas. D
= Espesor total del pavim
ento, pulgadas. Ep
= Módulo efectivo de todo el paquete estructural, Lb/pulg
2 Los valores de diseño para calcular el núm
ero estructural efectivo son lossiguientes: D
= 65 cm = 25.59 pulgadas
Ep = 3400 Kg/cm2 = 48571 Lb/pulg
2 Luego:
32
lg48571Lb/pu
* 25.59pulg *
0.0045
SN
ef=
pulg4.20
SN
ef=
Ing: Carlos H
ernando Higuera S
.36
Ing: CA
RLO
S HER
NA
ND
O H
IGU
ERA
SAN
DO
VAL
PRO
FESOR
ASISTEN
TEESC
UELA
DE TR
AN
SPOR
TE Y VIAS
FAC
ULTA
D D
E ING
ENIER
IAU
NIVER
SIDA
D PED
AG
OG
ICA
Y TECN
OLO
GIC
A D
E CO
LOM
BIA
TUN
JA –
BO
YAC
ATELEFO
NO
. 7422174/75/76. Extensión: 1565.C
elular: 310-434037chiguera@
tunja.uptc.edu.co
GR
AC
IAS.................
CO
MPO
RTA
MIEN
TO D
E LA D
EFLEXION
EN FU
NC
ION
DE LO
S PAR
AM
ETRO
S DE D
ISEÑO
DE U
NA
ESTR
UC
TUR
A D
E PAVIM
ENTO