DISEÑO PAVIMENTOS
Rígidos y Flexibles
CRITERIOS DE DISEÑO

Tipos de pavimentos
• Rígidos
• Flexibles

Criterios de diseño
• Empírico
• Mecanicista
• Modelo matemático
CARACTERÍSTICAS
FÍSICO-ESTRUCTURALES
DISTRIBUCION DE CARGA
SEGÚN TIPO DE PAVIMENTO
METODOS DE DISEÑO

DISEÑO PAVIMENTO RIGIDO
•
PCA (Portland Cement Association)

Básicamente considera dos criterios de evaluación en el procedimiento de diseño, el
criterio de erosión de la sub-base por debajo de las losas y la fatiga del pavimento de
concreto.
•

El criterio de erosión reconoce que el pavimento puede fallar por un excesivo bombeo, erosión del
terreno de soporte y diferencias de elevaciones en las juntas. El criterio del esfuerzo de fatiga
reconoce que el pavimento pueda fallar, presentando agrietamiento derivado de excesivas
repeticiones de carga.
DISEÑO PAVIMENTO FLEXIBLE
•
AASHTO (American Association of State Highways and Transportation Officials)

•
Básicamente se considera el módulo de reacción del suelo es una constante matemática
que muestra la “rigidez” del suelo de fundación. Este parámetro del suelo se utiliza para
el diseño de cimientos sobre suelos de comportamiento elástico.
METODO DEL INSTITUTO DEL ASFALTO DE EE.UU.







METODO C.B.R.
METODO DEL INDICE DE GRUPO.
METODO DE LA F.A.A.
METODO Mc. LEOD.
METODO DE KANSAS.
METODO DE HVEEN.
EXPERIMENTO VIAL A.A.S.H.O.
VARIABLES DEL DISEÑO

CRITERIOS Y SELECCIÓN DE PARÁMETROS DE DISEÑO

Serviciabilidad
Los criterios de falla de los métodos de diseño mecanicistas utilizados no se relacionan con el
concepto de serviciabilidad ΔPSI o IRI, por lo cual se recomiendan definidos criterios* de
serviciabilidad.
•
•

IRI
ΔPSI
Tránsito de Diseño
Se consideran sólo los vehículos pesados para estimar la cantidad de solicitaciones que afectarán
al camino durante su vida de servicio. Se utiliza para el diseño los Ejes Equivalentes
acumulados para el período de diseño y para su cálculo se requiere de la siguiente información:
•
•
•
•
Período de diseño estructural
TMDA
Tasa de Crecimiento.
Estratigrafía de carga (Tipo de vehículos pesados)
Con esta información se propone una metodología simplificada para la estimación de los
Ejes Equivalentes de diseño. La información debe ser lo más cercana a la realidad y no se
recomienda aplicar factores de seguridad propios debido a que el método resume la información
en cinco rangos de Ejes Equivalentes.
VARIABLES DEL DISEÑO

Período de Diseño Estructural
• Se definen dos períodos de diseño estructural de tal forma de otorgar
una mayor flexibilidad a la metodología de diseño. Los períodos son de
5 y 10 años*.

Estratigrafía de Carga
• Se definen dos tipos de estratigrafía de carga, una para caminos de
tránsito liviano (Eliv) y otra para caminos de tránsito pesado (Epes).
En Chile, el peso del eje estándar para el cálculo de los Ejes
Equivalentes de diseño (EEq) está definido en 80 KN (17,98 kip).
No obstante lo anterior, es necesario mencionar el problema que existe
para controlar las normas de cargas máximas para los vehículos
pesados, sobretodo a lo largo de la red vial de bajo volumen de
tránsito.
VARIABLES DEL DISEÑO


Estratigrafía para caminos de tránsito liviano (Eliv): Utilizada en
caminos con transito liviano y un porcentaje menor al 15% de
buses y camiones de 2 ejes. Esta estratigrafía está asociada a
caminos por los cuales transitan automóviles y vehículos pesados
de servicios básicos.
Estratigrafía para caminos de tránsito pesado (Epes): Utilizada en
caminos con un porcentaje mayor al 15-20% de vehículos
pesados y que poseen vehículos pesados de más de 2 ejes. Esta
estratigrafía está asociada a caminos en que el flujo de tránsito es
compartido por vehículos livianos de servicio y camiones
asociados a operaciones industriales, agrícolas, ganaderas,
forestales y mineras. Esta estratigrafía no corresponde a una de
caminos exclusivos de explotación.
VARIABLES DEL DISEÑO

TMDA y Tasas de Crecimiento
La estimación de los flujos de tránsito es una de las etapas críticas durante el
proceso de diseño estructural de pavimentos, debido a la gran incertidumbre que
existe sobre el comportamiento del flujo vehicular en caminos de bajo volumen,
luego del mejoramiento de estándar del camino.
La estimación del tránsito generado que producen los cambios de estándar de
caminos de bajo volumen de tránsito, son uno de los mayores problemas a los cuales
se enfrenta el diseñador al momento de estimar los flujos futuros de tránsito.
Si bien existen casos especiales en que este aspecto se transforma en un problema
real, los estudios internacionales analizados en general no consideran este efecto
significativo, debido a que la tasa de crecimiento tiende a estabilizarse en los años
posteriores al cambio de estándar.
El método considera este efecto por medio del manejo de las tasas de crecimiento en
el cálculo de los flujos totales de tránsito para todo el período de diseño. De esta
forma, las tasas de crecimiento utilizadas son de 4 % para el caso normal y de 7 %
para el caso de existir tránsito nuevo generado.
VARIABLES DEL DISEÑO

SUELO DE SUBRASANTE
• Las estructuras de pavimentos se han
diseñado por el método mecanicista de
multicapas, el cual utiliza como parámetro de
diseño para la subrasante el Módulo Resiliente.
Sin embargo por simplicidad, la guía utiliza el
valor de soporte CBR (California Bearing Ratio)
para la caracterización de la capacidad de
soporte del suelo de subrasante o suelo de
fundación.
VARIABLES DEL DISEÑO
El clima puede tener diversos efectos sobre la estructura del pavimento.
Los principales elementos del clima usualmente considerados en el diseño
de pavimentos son las temperaturas extremas y el agua. Así, afectan a:
•
•
•
•
•


Al Módulo de Rigidez,
A la estabilidad de las mezclas
En las dilataciones
Por los Ciclos H-DH, “penetración de la helada”
Zonas lluviosas o de inundaciones
Estos problema se debe resolver por medio de un adecuado diseño de
drenaje el cual otorga la capacidad a la estructura para evacuar el agua
que se infiltra en las diferentes capas granulares y la subrasante.
Complementariamente, el problema se puede resolver diseñando para
condiciones estructurales saturadas lo que conlleva a mayores espesores
de capas.
Existen cartillas complementaria de diseño, para aquellas estructuras con
capas granulares, donde se considera la situación saturada de la
estructura.

El método considera tres condiciones de clima:
•
•
•
Solución para condición seca.
Solución para condición normal.
Solución para condición saturada.
DRENAJES

El drenaje de un pavimento, para efectos del diseño
estructural, es evaluado por medio del tiempo que demora
una determinada estructura en drenar el agua libre a partir
de un estado de humedad dado. El tiempo que una
estructura de pavimento permanece con humedades
cercanas a la saturación dependerá principalmente de los
siguientes factores:
•
•
•
•
•
Tipo de Material de Subrasante
Ancho de Base (ancho plataforma)
Pendiente Transversal (bombeo)
Existencia de Terraplén
Precipitación Media Anual
EJEMPLO ESQUEMA CRITERIO
SELECCIÓN PAVIMENTOS
PARAMETROS DE ENTRADA
VIDA ÚTIL DEL PAVIMENTO
Tránsito
Se usa el número de repeticiones de ejes equivalentes de 18 Kips o ESALs. La
conversión de una carga dada por eje de ESAL se hace a través de los factores
equivalentes de carga.


Confiabilidad
La confiabilidad (R) puede ser definida como la probabilidad de que la estructura
tenga un comportamiento real igual o mejor que el previsto durante la vida de diseño
adoptada.


Subrasantes expansivas o sometidas a expansión por congelación
Si se tiene una subrasante expansiva, o bien sometida a expansión por
congelamiento, habrá una perdida adicional de serviciabilidad que debe ser tenida en
cuenta. Esto se hace analizando la perdida de serviciabilidad por esta causa en
función del tiempo
Criterios
de
adopción
de
niveles
de
serviciabilidad
La serviciabilidad de un pavimento se define como la capacidad de servir al tipo de
transito para el cual ha sido diseñado. Así se tiene un índice de serviciabilidad
presente PSI mediante el cual el pavimento es calificado entre 0 (pésimas
condiciones) y 5 (perfecto). En el diseño del pavimento se debe elegir la
serviciabilidad inicial y final. La inicial esta en función del diseño del pavimento y de
la calidad de construcción. La final o terminal es función de la categoría del camino.
PARAMETROS DE ENTRADA
PAVIMENTOS RÍGIDOS

Variables de diseño:
•
•
•
•
•
Espesor
Serviciabilidad (inicial y final)
Tráfico (ejes equivalentes)
Transferencia de carga
Propiedades del concreto (módulos de ruptura y
elasticidad)
• Resistencia de la subrasante (módulo de reacción)
• Drenaje
• Confiabilidad (confiabilidad y desviación estándar)
Para la utilización/aplicación de las fórmulas de cálculo,
se obtienen los valores de cada variable desde tablas
y/o registros preestablecidos.
CRITERIOS DE DISEÑO
ALGUNOS CÁLCULOS
MÉTODO ABREVIADO

Uso de criterios del Manual de
Carreteras
• Uso de tablas
• Uso de gráficos
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