Metodos de diseño de carpetas asfalticas

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DISEÑO DE CARPETAS ASFÁLTICAS

1.- Diseño por el método de la AASHTO
El método AASHTO para diseño de pavimentos flexibles data de la década de 1960, sin embargo ha sido objeto de varias modificaciones importantes dirigidas a mejorar su confiabilidad.

Sus parámetros de diseño consideran los siguientes elementos:

1. W18. Es el número esperado de repeticiones de ejes equivalentes a 8.2toneladas en el periodo de diseño.
Puede calcularse como:
W18 = DDxDLxEAL
EAL = Número de ejes equivalentes a 8.2 toneladas en el periodo de diseño
DD = Factor de distribución direccional, por lo general se considera 0.5
DL = Depende del número de líneas en cada dirección, va desde un valor de 100% para una sola línea hasta un 50 a 75% para cuatro líneas o vías

2. Zr. Desviación estándardel error combinado en la predicción del tráfico y comportamiento estructural. Este valor depende del grado de confiabilidad asignado para el tipo de vía, el cual está en función de si es urbana o rural, y si es interestatal, arteria principal, vía colectora o vía local, por lo que el parámetro va desde un valor de 99,9 hasta 50.

3. So. Desviación estándar total; va desde 0.30-0.45 parapavimentos rígidos, hasta 0.40-0.45 para pavimentos flexibles.
4. ΔPSI. Diferencia entre la serviciabilidad inicial (Po) y la final (Pt).
5. Mr. Módulo resilente de la subrasante (psi). Debido a que en muchos casos no se cuenta con los equipos necesarios para calcular este módulo, se puede recurrir a las siguientes correlaciones desarrolladas por la misma AASHTO:

Mr = 1500 x CBR para CBR < 10%
Mr= 3000 x CBR 0.65 para CBR de 7.2% a 20%
Mr = 4326 x lnCBR + 241 para suelos granulares

6. SN. Indica la capacidad estructural requerida, que es el indicador del diseño final por medio del cual se determina el espesor a utilizar en la subbase, base y carpeta. Utilizando todos los datos anteriores se recurre a cartillas específicas de la AASHTO que determinan el número SN en función de lasdesviaciones estándar, la serviciabilidad y el módulo resilente.

SN=a1xD1+a2xD2xm2+a3xD3xm3

ai = Coeficiente estructural de la capa i
Di = Espesor de la capa i
mi = Coeficiente de drenaje de la capa granular i

El coeficiente estructural (a1) para carpetas asfálticas en caliente está en función de su módulo de elasticidad y a su vez de la estabilidad Marshall. La AASHTO provee tablas quepermiten determinar el valor correspondiente.

El coeficiente estructural para el material de base se estima a través de la siguiente fórmula:
a2 = 0.2 x log EBS – 0.977
EBS = K1 θ K2
Donde:
θ = Sumatoria de estados de esfuerzos (psi)
K1 y K2 = Constantes estadísticas de regresión que están en función del tipo de material; K1 va desde 3000 a 8000 y K2 de 0.5 a 0.7

El espesor de lacapa posee valores mínimos que son definidos según las ecuaciones siguientes:

D*1 >= SN1/ a1
S*N1 = a1 x D*1 >= SN1
D*2 >= SN2 – S*N1 / a2 x m2
S*N1 + S*N2 >= SN2
D*3 >= SN3 – (S*N1 + S*N2) / a3 x m3

El uso de asterisco indica que se trata de un valor supuesto, por lo tanto el método es iterativo.
El coeficiente de drenaje de cada capa, que se identifica en tablas disponibles en elmanual AASHTO, depende del porcentaje de tiempo en que la estructura del pavimento estará expuesta a un nivel de humedad próxima a la saturación y de la cantidad de horas en que el suelo elimina el agua.

El Instituto del Asfalto
Su metodología considera:
- La temperatura media anual del aire
- Porcentaje de tráfico por carril

El método, que es de fácil aplicación, brinda los espesoresmínimos recomendados en función de la condición y el rango del tráfico. Facilita mediante gráficos determinar el espesor de las capas granulares en función de la carga por eje simple equivalente a 80 KN.
A pesar de que el diseño y cálculo de los espesores a utilizar depende del criterio, condiciones climáticas y disposición de materiales en la zona, la más utilizada en América es la metodología...
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