ABACO DE DISEÑO ASSHTO PARA PAVIMENTOS FLEXIBLES

LAboratorio DISEÑO PAVIMENTOS FLEXIBLES PARAMETROS

Confiabilidad

Se refiere al grado de certidumbre de que un dado diseño puede llegar al fin de su periodo de análisis en buenas condiciones. Para una construcción por etapas se deben componer las confiabilidades de cada etapa para tener la confiabilidad en todo el periodo de diseño En otras palabras la mitad del pavimento no alcanzaría la vida útil de diseño. Por este motivo es importante establecer claramente el número de etapas de construcción y la confiabilidad compuesta.

VALORES DE “R” DE CONFIABILIDAD, CON DIFERENTES CLASIFICACIONES FUNCIONALES

Drenaje
En el método AASHTO los coeficientes de capa se ajustan con factores mayores o menores que la unidad para tener en cuenta el drenaje y el tiempo en que las capas granulares se están sometidas a niveles de humedad próximos a la saturación.

CAPACIDAD DEL DRENAJE PARA REMOVER LA HUMEDAD



En función de la calidad de drenaje y el porcentaje de tiempo a lo largo de un año, en el cual la estructura del pavimento pueda estar expuesta a niveles de humedad próximos a la saturación

VALORES mi RECOMENDADOS PARA MODIFICAR LOS COEFICIENTES ESTRUCTURALES DE CAPA DE BASES Y SUBBASES SIN TRATAMIENTO, EN PAVIMENTOS FLEXIBLES.

Para capas estabilizadas con cemento o asfalto y para la superficie de rodamiento elaborada con concreto asfáltico, el método no considera un posible efecto por el drenaje, por lo que en la ecuación de diseño solo intervienen valores de m2 y m3 y no se asigna valor para m1 correspondiente a la carpeta.

Para el calculo de los espesores D1, D2 y D3 (en pulgadas) el método sugiere respetar los siguiente valores mínimos, en función del transito en ejes equivalentes sencillos acumulados.

T.S. = Tratamiento superficial con sellos

Laboratorio DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES: DETERMINACION DE ESPESORES (PAVIMENTO FLEXIBLES)

La ecuación puede ser resuelta en forma manual, lo cual es muy tedioso, o por medio de ábacos, como el de la figura, que es más rápido aunque menos preciso por los errores al trazar las líneas, es posible por ello desarrollar un programa en Excel para determinar el valor de SN.

Para el método de diseño AASHTO 86 y 93 la formula de diseño es:

Donde:
SN=numero estructural (pulg)
W18=numero de cargas de 18 Kips (80 KN) previstas
ZR=abscisa correspondiente a un área igual a la confiabilidad R en la curva de distribución normalizada.
So=desviación estándar de todas las variables
∆PSI= perdida de serviciabilidad
MR= modulo resiliente de la subrasante (psi)

Con la formula de diseño se obtiene un valor llamado numero estructural SN y en función al mismo, se determinan los distintos espesores de capas que forman el paquete estructural.


Las variables de entrada en este ábaco de diseño son:
Transito estimado por carril, W18 a lo largo de la vida útil del pavimento.
Confiabilidad R
Desvío estándar de todas las variables So
Modulo resiliente efectivo (que tenga en cuenta las variaciones a lo largo del año) de la subrasante Mr
Perdida de serviciabilidad ∆PSI

La expresión que liga el número estructural con los espesores de capa es:



Donde:
a1, a2, a3 son los coeficientes estructurales o de capa, adimensionales.
m1, m2, m3 son los coeficientes de drenaje
D1, D2, D3 son los espesores de capas, en pulg o mm, en este sentido, el numero estructural llevara las unidades de los espesores de las diferentes capas del pavimento.

Esta ecuación no tiene una única solución, hay prácticamente un infinito número de combinaciones de espesores que la pueden satisfacer, no obstante esto, se dan normativas tendientes a dar espesores de capas que puedan ser construidas y protegidas de deformaciones permanentes por las capas superiores más resistentes. A este método se denomina “Diseño con Verificación de capas”, a continuación se hablara sobre estas normativas

Laboratorio LIMITES DE ATTERBERG: LIMITE DE CONTRACCIÓN (III) PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.

Se toma una muestra de aproximadamente 100 gramos que pasa el tamiz #40. Posteriormente se satura la muestra con un 25 por ciento de agua Colocándose luego la mezcla en el recipiente de contracción, teniendo mucho cuidado de que no queden vacíos o burbujas de aire en el interior. Pero previamente debe pasarse con vaselina al recipiente para que no se produzca ningún tipo de adherencia entre suelo y recipiente.
Una vez realizado tal proceso, y teniendo ya el peso del recipiente vacío más vaselina, se pesa dicho molde más la muestra saturada, luego hacemos secar en el horno a 110 ºC por espacio de 24 horas.
Pasado éste tiempo de secado, se observa que el suelo ha sufrido una contracción en su volumen. Debe ser pesado en esa condición. Se procede a determinar el volumen de la muestra contraída, el volumen inicial de la muestra, todo esto con ayuda de los tiestos, la placa de tres agujas, el recipiente de vidrio y el mercurio.


Realizar el diferente pesaje de todos los moldes que se utilizaran ya sea el molde donde se va rebalsar el mercurio luego el molde con mercurio

Laboratorio ESTRUCTURACION DE PAVIMENTOS RIGIDOS (II)

Cuando el cambio de temperatura es igual en la parte superior y en la inferior de la losa, se presentan los fenómenos de dilatación y contracción, pero si se encuentran en forma simultanea a diferentes temperaturas, hay un gradiente que provoca la presencia de alabeos. Si la temperatura de la superficie es menor que en la parte inferior, el alabeo es hacia arriba; o sea, la superficie de rodamiento se toma cóncava. En el caso contrario, el alabeo es hacia abajo y por lo tanto la superficie de rodamiento es convexa.

En estos casos, los esfuerzos producidos por la temperatura no son importantes, siempre que no se agriete la losa; sin embargo, los esfuerzos debidos al transito se modifican, pues la losa no esta apoyada en forma continua y aparecen en le primer caso los esfuerzos de tensión en la parte superior y, en el segundo caso, en la parte inferior. Estos fenómenos de alabeo se alternan durante el día y la noche, por lo que se presentan las dos situaciones. Asimismo, cuando la superficie de rodamiento es cóncava, los esfuerzos aumentan en un 20% en relación con las losas apoyadas en forma continua; el caso contrario es menos critico, pero el efecto también es mayor cuando la sub-base es mas rígida.
Los esfuerzos debidos al apoyo pueden resultar de la fricción desarrollada entre la losa y la sub-base, y se presentan al disminuir la libertad de movimiento de la losa, y haber esfuerzos de tensión, calculados con la formula

Donde:

W= peso de la losa por unidad de superficie (kg/m2)
L=longitud de la losa (m)
C=coeficiente de fricción=1.5

También se pueden desarrollar esfuerzos en la losa cuando hay expansiones diferenciales en las capas de apoyo. Entonces lo mas conveniente es evitar estos esfuerzos con materiales de bajka plasticidad y lo mas homogéneo posible; además, el peso de la losa y de la sub-base también ayudan a tener menores expansiones de las terracerias.

Laboratorio ESTRUCTURACION DE PAVIMENTOS RIGIDOS (I)

Esfuerzos en pavimentos rígidos

El espesor de las losas se calcula por medio de monogramas que elaboran las asociaciones de productores de cemento Pórtland, tomando en cuenta los esfuerzos siguientes a que están sometidas:

Esfuerzos debidos al transito
Esfuerzos debidos a la temperatura
Esfuerzos debidos al apoyo

Los esfuerzos debidos al transito se han estudiado en tres posiciones de las llantas.
La primera se da cuando la huella de la llanta es tangente en forma simultanea a dos orillas; o sea, la llanta esta en una esquina. De esta manera la losa trabaja en cantiliver y los esfuerzos principales de tensión se presentan en un ángulo de 45° respecto a las orillas y en la parte superior. Los esfuerzos por el transito se calculan con la siguiente formula:

La siguiente posición estudiada se presenta cuando la huella de la lluvia es tangente solo a una orilla de la losa; en este caso, el esfuerzo principal de tensión es paralelo a la orilla y se da en la parte inferior. La magnitud de este esfuerzo se calcula con la siguiente formula

Por ultimo, han estudiado los esfuerzos de la losa de concreto hidráulico cuando la llanta esta en el centro de ella. En esta posición, los esfuerzos máximos de tensión se desarrollan en el lecho inferior de la losa y en forma radial. Su valor se obtiene de esta manera:

En estas igualdades:
P=carga trasmitida a la losa a través de la llanta (lb)
a,b,=semiejes de la elipse que representan la huella de la llanta

a= eje paralelo a la orilla o junta (pulg)
d=espesor de la losa (pulg)
E=modulo de elasticidad del concreto (lb/pulg)
U=relación de Poisson del concreto=0.15
K=modulo de reacción (lb/pulg3)
τ=radio de rigidez relativa (pulg)

Laboratorio CLASIFICACION DE SUELOS FAA

Los nombres, así como las características de los diferentes suelos, sugeridos por la FAA, se hallan indicados en el cuadro siguiente:

Según esta nomenclatura se designa como:

Arena gruesa: El materia que pasa el Tamiz N°10 y queda retenido en el tamiz N°60, siendo las partículas de un tamaño comprendido entre 2mm a 0,25 milímetros.
Arena fina: El material que pasa el tamiz N°60 y queda retenido en el tamiz N°270. El tamaño de sus partículas esta comprendido entre 0.25 mm y 0.05 milímetros.
Limo: el material que pasa el tamiz N° 270 y cuyas partículas están comprendidas entre 0.05 mm y 0.005 milímetros.
Arcilla: El material que pasa el tamiz N° 270, y cuyas partículas son menores de 0.005
Milímetros.

Considerando el material que pasa el tamiz N°10, así como los límites de consistencia del suelo, la FAA clasifica los suelos en 13 tipos. (Ver tabla)