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Modulo 20 Modulo 20 Presentation Transcript

  • DISEÑO DE OBRAS DE REHABILITACIÓN PARA LACORRECCIÓN DE DEFICIENCIAS ESTRUCTURALES
  • CONTENIDODiseño de sobrecapas asfálticas sobre pavimentos asfálticosDiseño de sobrecapas de concreto sobre pavimentosasfálticos (whitetopping)Diseño de pavimentos asfálticos recicladosDiseño de sobrecapas asfálticas sobre pavimentos rígidosDiseño de sobrecapas de concreto adheridas sobrepavimentos rígidosDiseño de sobrecapas de concreto no adheridas sobrepavimentos rígidosDiseño de reconstrucción de pavimentos
  • DISEÑO DE LA REHABILITACIÓN OPCIONES ADECUADAS DE MEJORAMIENTO ENDIFERENTES PUNTOS DE LA VIDA DEL PAVIMENTO View slide
  • DISEÑO DE LA REHABILITACIÓN DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBREPAVIMENTOS ASFÁLTICOS View slide
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS APLICACIONES DE LAS SOBRECAPASSe pueden construir con un fin funcional, para mejorar lafricción superficial y la comodidad del usuario, caso en elcual la sobrecapa es delgada y su espesor no se define conbase en procedimientos de diseñoSe pueden construir para acondicionar la capacidadestructural del pavimento a la intensidad del tránsitofuturo, caso en el cual su espesor es mayor y se obtienecomo resultado de un diseño. Una sobrecapa construidacon esta misión también corrige las deficiencias de tipofuncional
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS ENFOQUES PARA EL DISEÑO DE LAS SOBRECAPASA partir del concepto de la deficiencia estructural(AASHTO, The Asphalt Institute)A partir de las medidas de deflexión (The AsphaltInstitute)Procedimiento empírico – mecanístico (WashingtonDOT, Instituto Nacional de Vías)
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL Concepto La sobrecapa debe satisfacer la deficiencia entre la capacidad estructural requerida para soportar el tránsito futuro (SCf) y la capacidad estructural del pavimento existente (SCeff)
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) PASOS PARA DETERMINAR EL ESPESOR DE LA SOBRECAPA 1 Análisis de tránsito Ejes equivalentes durante el período de diseño del refuerzo y,si es posible, los soportados por la estructura actual 2 Determinación del número Empleando la fórmula AASHTO para estructural requerido para el diseño de pavimentos nuevos, con soportar el tránsito futuro el módulo de la subrasante obtenido en (SNf) ensayos de laboratorio o por retrocálculo
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) PASOS PARA DETERMINAR EL ESPESOR DE LA SOBRECAPA 3 Determinación del número Hay tres métodos: estructural del pavimento (1) *Se estima en función del espesor y existente (SNeff) del módulo efectivo de la estructura del pavimento. Este último es función de la deflexión máxima, del módulo de la subrasante in situ, del espesor del pavimento y del radio del plato de carga (2) *Se estima asignando coeficientes estructurales a las capas del pavimento existente de acuerdo con su condición (3) *Se estima mediante el concepto de vida residual 4 Determinación del espesor ( SNf - SNeff ) / a1 de la sobrecapa a1 = coeficiente estructural del material del refuerzo
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOSEnfoque a partir del concepto de la deficiencia estructural (AASHTO) COEFICIENTES ESTRUCTURALES SUGERIDOS POR AASHTO MATERIAL CONDICIÓN SUPERFICIAL COEFICIENTE Concreto asfáltico Pocas grietas piel cocodrilo y baja severidad y/o sólo grietas transversales de baja severidad 0.35 - 0.40 < 10% grietas piel cocodrilo baja severidad y/o < 5 % grietas transversales severidad media y alta 0.25 - 0.35 >10 % grietas piel cocodrilo severidad media y/o < 10 % grietas piel cocodrilo severidad alta y/o > 10 % grietas transversales severidad media y alta 0.14 - 0.20 Base estabilizada Pocas grietas piel cocodrilo y baja severidad y/o sólo grietas transversales de baja severidad 0.20 - 0.35 < 10% grietas piel cocodrilo baja severidad y/o < 5 % grietas transversales severidad media y alta 0.15 - 0.25 >10 % grietas piel cocodrilo severidad media y/o < 10 % grietas piel cocodrilo severidad alta y/o > 10 % grietas transversales severidad media y alta 0.10 - 0.20 Capas granulares Sin evidencia de degradación y contaminación 0.10 - 0.14 Con evidencia de degradación y contaminación 0.00 - 0.10
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL EJEMPLO DE DISEÑO AASHTO – PRIMER MÉTODO1 Análisis de tránsito Ejes equivalentes durante el período de diseño del refuerzo: N = 1.000.0002 Determinación del número Empleando la fórmula AASHTO para estructural requerido para el diseño de pavimentos nuevos, soportar el tránsito futuro con los siguientes datos: (SNf) pi = 4.5 , pt = 2.5 ; MR = 2188 psi ; R = 50% ; So = 0.49 SNf = 4.25
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL EJEMPLO DE DISEÑO AASHTO – PRIMER MÉTODO 3 Determinación del número *Deflexiones obtenidas: estructural del pavimento D0 = 0.02718" ; D 24 = 0.01371" existente (SNeff) *Espesor pavimento existente (H): 5" (capas asf), 8" (capas granulares) * MR subras. por retrocálculo con D24: MR = (0.24*P)/(r*Dr) = (0.24*9000)/(24*0.01371) = 6544 psi *MR para diseño = MR retrocálculo/ C = 6544/3 = 2188 psi *Se halla por retrocálculo el módulo efectivo del pavimento (Ep) Ep = 77593 psi (también es posible solución gráfica) SNeff = 0.0045*(H)*(Ep)1/3 Sneff = 0.0045*13*(77593)1/3 = 2.50 4 Espesor de sobrecapa (SNf - SNeff)/a 1 = (4.25 - 2.50) / 0.44 = 4.0 pulgadas concreto asfáltico
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL EJEMPLO DE DISEÑO AASHTO – SEGUNDO MÉTODO 1 Análisis de tránsito Ejes equivalentes durante el período de diseño del refuerzo: N = 1.000.000 2 Determinación del número Empleando la fórmula AASHTO para el estructural requerido para diseño de pavimentos nuevos, con los soportar el tránsito futuro siguientes datos: (SNf) pi = 4.5 , pt = 2.5 ; MR = 2188 psi ; R = 50% ; So = 0.49 SNf = 4.25 3 Determinación del número El pavimento está compuesto por: estructural del pavimento 5" de capas asf álticas con 8 % existente (SNeff) de agrietamiento piel de cocodrilo de severidad media (a 1 = 0.30) 8" de granulares con síntomas de contaminación (a 2 = 0.10) SNeff =D1*a 1+D2*a 2 = 5*0.3 +8*0.10 = 2.30 4 Espesor de sobrecapa (SNf - SNeff)/a 1 = (4.25 - 2.30) / 0.44 = 4.5 pulgadas de concreto asfáltico
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (THE ASPHALT INSTITUTE) PASOS PARA DETERMINAR EL ESPESOR DE LA SOBRECAPA 1 Análisis de tránsito Ejes equivalentes durante el período de diseño del refuerzo y, si es posible, los soportados por la estructura actual 2 Determinación del espesor Empleando la gráfica del I.A. para el requerido en concreto asfáltico diseño de pavimentos nuevos, con el módulo para soportar tránsito futuro (Tf) de la subrasante obtenido mediante ensayos de laboratorio o por retrocálculo 3 Determinación del espesor Se estima en función del espesor de cada efectivo del pavimento capa y de factores de conversión de espesor, existente (Te) dependientes de la condición de los materiales constitutivos 4 Determinación del espesor Tr = Tf - Te de la sobrecapa (Tr)
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (THE ASPHALT INSTITUTE) FACTORES DE CONVERSIÓN SUGERIDOS POR EL INSTITUTO DEL ASFALTO MATERIAL CONDICIÓN SUPERFICIAL FACTORConcreto asfáltico Poco agrietado o sin grietas 0.90 - 1.00 Con agrietamiento extensivo 0.50 - 0.70Concreto hidráulico Estable, subsellado y sin grietas 0.90 - 1.00 Fragmentado en pequeños trozos 0.30 - 0.50Base estabilizada Con cemento o cal y patrones de agrietamiento 0.30 - 0.50 Con emulsión y grietas o deformaciones 0.30 - 0.50 Subbases modificadas con cemento 0.10 - 0.30Capas granulares Con CBR > 20 0.10 - 0.30
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL EJEMPLO DE DISEÑO - THE ASPHALT INSTITUTE PASOS PARA DETERMINAR EL ESPESOR DE LA SOBRECAPA 1 Análisis de tránsito Ejes equivalentes durante el período de diseño del refuerzo: N =870.000 2 Determinación del espesor en Empleando la gráfica del I.A. para el diseño concreto asfáltico requerido de pavimentos nuevos, con los siguientes datos: para soportar tránsito futuro MR = 12.000 psi ; N = 870.000 ejes, se obtiene: (Tf) Tf = 7.7 pulgadas 3 Determinación del espesor El pavimento existente está compuesto por: efectivo del pavimento 3 pg de capas asfálticas agrietadas (Factor =0.5) existente (Te) 8 pg de capas granulares, condición aceptable (Factor = 0.2) Te=3*0.5 + 8*0.2=3.1 pg concreto asfáltico nuevo 4 Determinación del espesor Tf - Te = 7.7 - 3.1 = 4.6 pg de concreto asfáltico de la sobrecapa (Tr)
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS ENFOQUE A PARTIR DE LAS MEDIDAS DE DEFLEXIÓNConcepto:La sobrecapa reduce la dideflexión inducida por lacarga en el pavimento,hasta un nivel adecuadoasociado con la vida dfprevista para elpavimento reforzado
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS ENFOQUE A PARTIR DE LAS MEDIDAS DE DEFLEXIÓN PASOS PARA DETERMINAR EL ESPESOR DE LA SOBRECAPA1 Análisis de tránsito Ejes equivalentes durante el período de diseño del refuerzo y, si es posible, los soportados por la estructura actual2 Auscultación deflectométrica Medida de deflexiones Benkelman. Si se emplea otro equipo, se deben aplicar correlaciones para estimar las deflexiones Benkelman3 Cálculo de la deflexión La vía se divide en sectores homogéneos a partir de característica la condición del pavimento, la resistencia de la subrasante, las condiciones de drenaje y la homogeneidad de las deflexiones. Se calcula la deflexión característica como la suma de la deflexión promedio (Dp) del sector más "n" veces la desviación estándar (s), dependiendo "n" de la confiabilidad deseada en el diseño ( Dc = Dp +n*s ) Las deflexiones se deben corregir por efecto de la temperatura en el momento del ensayo y la temporada climática (Ft, Fc)4 Determinación del espesor Se obtiene en una gráfica preparada por el Instituto del Asfalto de la sobrecapa a partir de la deflexión característica y del tránsito de diseño
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOSENFOQUE A PARTIR DE LAS MEDIDAS DE DEFLEXIÓN FACTOR DE AJUSTE POR TEMPERATURA (FT)
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS ENFOQUE A PARTIR DE LAS MEDIDAS DE DEFLEXIÓN FACTOR DE AJUSTE POR TEMPORADA CLIMÁTICA (Fc) SUELO DE FACTOR DE CORRECCIÓN (Fc) SUBRASANTE Período Período Período lluvioso intermedio secoArenoso y permeable 1.0 1.0 - 1.1 1.1. -1.3Arcilloso e impermeable 1.0 1.2 - 1.5 1.5 - 1.8
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOSENFOQUE A PARTIR DE LAS MEDIDAS DE DEFLEXIÓN
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS ENFOQUE A PARTIR DE LAS MEDIDAS DE DEFLEXIÓN EJEMPLO DE DISEÑO (The Asphalt Institute)1 Análisis de tránsito Ejes equivalentes durante el período de diseño del refuerzo: N = 2.000.0002 Auscultación deflectométrica Medida deflexiones Benkelman en mayo (período intermedio) sobre una subrasante arcillosa (M R = 52 MPa) Temperatura promedio pavimento = 15 ºC3 Cálculo de la deflexión La deflexión promedio (Dp) en un sector es 0.90 mm, característica y la desviación estándar (s) es 0.45 mm El diseño se hará con una confiabilidad=95 %, por lo tanto Dc = Dp + n*s = 0.90 + 1.65*0.45 = 1.64 mm El pavimento tiene 200 mm de capas granulares Factor de corrección por temperatura (Ft) = 1.15 (figura) Factor de corrección por temporada climática (Fc) = 1.3 Dc corregida = Dc*Ft*Fc Dc corregida = 1.64*1.15*1.3 = 2.45 mm4 Determinación del espesor Se entra a gráfica de diseño con N= 2*10 6 y Dcc= 2.45 mm de la sobrecapa Espesor de sobrecapa en concreto asfáltico = 150 mm
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS PROCEDIMIENTO EMPÍRICO - MECANÍSTICOConcepto:La sobrecapa reduce, aniveles admisibles parael tránsito previsto, ladeformación horizontalpor tracción en las fibrasinferiores de las capasligadas y la deformaciónvertical por compresiónsobre la subrasante
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOSPROCEDIMIENTO EMPÍRICO - MECANÍSTICO
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOSPROCEDIMIENTO EMPÍRICO - MECANÍSTICO
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS PROCEDIMIENTO EMPÍRICO - MECANÍSTICOEjemplo:Diseñar un refuerzo en concreto asfáltico ( E = 2,100 MPa) para unpavimento asfáltico en condición aceptable, de acuerdo con lossiguientes datos:Estructura existenteCapas asfálticas de 80 mm, E = 1,700 MPa, relación Poisson= 0.30Capas granulares de 275 mm, E = 450 MPa, relación Poisson= 0.35Subrasante arcillosa, E = 60 MPa, relación Poisson= 0.40Leyes de fatigaConcreto asfáltico: εt = 2.60*10-3*Nf-0.2Subrasante: εv = 0.021*N-0.23TránsitoPasado antes de la rehabilitación = 3*106 ejes equivalentesFuturo después de la rehabilitación = 12*106 ejes equivalentes
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS PROCEDIMIENTO EMPÍRICO - MECANÍSTICOSoluciónI.- Modelar la estructura existente, con algún programa de cómputo
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS PROCEDIMIENTO EMPÍRICO - MECANÍSTICOSoluciónII.- Calcular las deformaciones críticas de tracción y compresiónen el pavimento existente
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS PROCEDIMIENTO EMPÍRICO - MECANÍSTICOSoluciónII.- Calcular las deformaciones críticas de tracción y compresiónen el pavimento existente
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS PROCEDIMIENTO EMPÍRICO - MECANÍSTICOSoluciónIII.- Determinar si las capas asfálticas existentes tiene vidaresidual, comparando el número admisible de aplicaciones decarga para la deformación específica de tracción del modelo, conel número de aplicaciones que ha soportado el pavimentoεt del modelo= 1.85*10-41.85*10-4 = 2.60*10-3*N FATIGA -0.2N FATIGA = (2.60*10-3 /1.85*10-4)5N FATIGA = 0.55*10 6N ADMISIBLE TERRENO = N FATIGA* FACTOR DE DISTRIBUCIÓNN ADMISIBLE TERRENO = 0.55*10 6* 10 = 5.5*10 6N circulante antes de la rehabilitación= 3.0*10 6 < 5.5*10 6 O.K.
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS PROCEDIMIENTO EMPÍRICO - MECANÍSTICOSoluciónIV.- Postular un espesor de refuerzo en concreto asfáltico yajustar los módulos de las capas granulares y la subrasante en lanueva configuración del pavimento con refuerzo, debido a quesu módulo resiliente es dependiente del estado de esfuerzos enque se encuentren (el módulo de las capas granularesdisminuirá y el del suelo fino de subrasante aumentará)Espesor de refuerzo asumido = 100 mm(En el presente problema se omitirá el ajuste de módulos parasimplificar la solución. Esta omisión afecta el resultado delproblema)
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS PROCEDIMIENTO EMPÍRICO - MECANÍSTICOSoluciónV.- Modelar la estructura reforzada con el programa de cómputo
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS PROCEDIMIENTO EMPÍRICO - MECANÍSTICOSoluciónVI.- Calcular las deformaciones críticas de tracción y compresiónen el pavimento existente
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS PROCEDIMIENTO EMPÍRICO - MECANÍSTICOSoluciónVI.- Calcular las deformaciones críticas de tracción ycompresión en el pavimento existente
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS PROCEDIMIENTO EMPÍRICO - MECANÍSTICOSoluciónVII.- Calcular la deformación vertical admisible decompresión sobre la subrasante (εzd) y compararla con ladeformación de compresión obtenida en el modelo reforzado(3.54*10-4 ) εzd = εzp *(NF/NA)-0.23εzp = deformación vertical de compresión sobre la subrasanteen el modelo del pavimento existente (5.497*10-4) εzd = 5.497*10-4 *(12*106 / 3*106 )-0.23 = 4.0*10-4 3.54*10-4 < 4.0*10-4 O.K.
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS PROCEDIMIENTO EMPÍRICO - MECANÍSTICOSoluciónVIII.- Con la fórmula de fatiga de la mezcla asfáltica de refuerzo,calcular el número admisible de aplicaciones de carga para ladeformación crítica de tracción obtenida en el cálculo para la capa derefuerzo (εtr) y comparar el tránsito de diseño (NF) con el admisibleεtr del modelo reforzado= 4.629*10-54.629*10-5 = 2.60*10-3*N FATIGA -0.2N FATIGA = (2.60*10-3 /4.629*10-5)5 = 5.6*10 8N ADMISIBLE TERRENO = N FATIGA* FACTOR DE DESPLAZAMIENTON ADMISIBLE TERRENO = 5.6*10 8* 10 = 5.6*10 9N de diseño de la rehabilitación = 12.0*10 6 < 5.6*109 O.K.
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS PROCEDIMIENTO EMPÍRICO - MECANÍSTICOSoluciónIX.- Con la fórmula de fatiga de la mezcla asfáltica del pavimentoexistente, calcular el número admisible de aplicaciones de carga para ladeformación crítica de tracción obtenida en el cálculo para la capaasfáltica existente (εtra) y comparar el tránsito de diseño (NF) con eladmisible εtra del modelo reforzado= 1.327*10-41.327*10-4 = 2.60*10-3*N FATIGA -0.2N FATIGA = (2.60*10-3 /1.327*10-4)5 = 2.89*10 6N ADMISIBLE TERRENO = N FATIGA* FACTOR DE DESPLAZAMIENTON ADMISIBLE TERRENO = 2.89*10 6* 10 = 28.9*10 6N de diseño de la rehabilitación = 12.0*10 6 < 28.9*10 6 O.K.
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOSPROCEDIMIENTO EMPÍRICO - MECANÍSTICOSoluciónX.- El espesor de refuerzo asumido es aceptable porque secumplen satisfactoriamente los criterios analizados, a saber:la deformación de compresión sobre la subrasante, obtenida en elmodelo reforzado (3.54*10-4 ) es menor que la deformaciónvertical admisible (4.0*10-4)la deformación de tracción en la fibra inferior del refuerzo generaun tránsito admisible (5.6*10 11) mayor que el de diseño delrefuerzo (12.0*10 6 )la deformación de tracción en la fibra inferior de la capa asfálticaactual en el pavimento reforzado genera un tránsito admisible(28.9*10 6) mayor que el de diseño del refuerzo (12.0*10 6 )
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS CONDICIONES BAJO LAS CUALES NO ES CONVENIENTE DISEÑAR UNA SOBRECAPA ASFÁLTICA SOBRE UN PAVIMENTO ASFÁLTICOCuando el pavimento existente presente áreas extensas conagrietamientos del tipo piel de cocodrilo de severidad alta, queindican que la solución más conveniente consiste en la remoción yel reemplazo de parte de la estructuraCuando hay ahuellamientos excesivos, sintomáticos de laexistencia de materiales cuya baja estabilidad no prevendrá larecurrencia del fenómenoCuando exista una base estabilizada con severos deterioros queexigirían una excesiva cantidad de arreglos previos paraproporcionar un soporte uniforme a la sobrecapaCuando se considere que la base granular deba ser reemplazadadebido a infiltración y contaminación por una subrasante blanda
  • DISEÑO DE LA REHABILITACIÓN DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO SOBREPAVIMENTOS ASFÁLTICOS (WHITETOPPING)
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOSENFOQUE PARA EL DISEÑO DE LAS SOBRECAPASLas sobrecapas de concreto sobre pavimentos asfálticos seconstruyen para aumentar la capacidad estructural y sediseñan como pavimentos nuevos, considerando al pavimentoexistente como una fundación de elevada fricción y altacapacidad portanteSe recomienda que el espesor de diseño no sea inferior a lossiguientes mínimos, para refuerzos de concreto simple conjuntas: —150 mm para vías principales —100 mm para vías de bajo tránsito y estacionamientos
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS PASOS PARA DETERMINAR EL ESPESOR DE LA SOBRECAPA1 Caracterización del pavimento Análisis de antecedentes de diseño y construcción e inspección visual2 Análisis de tránsito Calcular número de ejes equivalentes durante el período de diseño del refuerzo3 Auscultación deflectométrica Medida de deflexiones con deflectómetro de impacto5 Estimación del módulo de Hay dos métodos: reacción del soporte (1) *A partir de las deflexiones se determina el módulo resiliente de la subrasante "in situ" (M R ) y el módulo efectivo del pavimento (Ep). Con MR , Ep y el espesor total del pavimento (D), se estima el "k"dinámico efectivo con un nomograma elaborado por la AASHTO. A partir del "k" dinámico se estima el "k" estático. "k" estático = "k" dinámico / 2 (2) *Se realizan pruebas de placa sobre el pavimento asfáltico existente y, a partir de ellas, se determina el "k" estático4 Determinación del espesor Se obtiene mediante el algoritmo o la gráfica de de la sobrecapa diseño AASHTO para pavimentos nuevos (También se puede emplear otro método de diseño)
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS EJEMPLO DE DISEÑOInformación del pavimento asfáltico existenteConcreto asfáltico = 4.5 pulgadasBase granular triturada = 7.5 pulgadasSubbase granular = 20 pulgadasEspesor total = 32.0 pulgadasMedidas de deflexión FWDCarga de 9,000 libras sobre placa de 5.9 pulgadas de radioD0 = 0.01929 pulgadas; D36 = 0.00407 pulgadas
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS EJEMPLO DE DISEÑOTránsito de diseño11 millones de ejes simples equivalentesCondiciones de diseño de la sobrecapa en concreto(Whitetopping)Módulo de rotura del concreto (promedio) = 690 psiMódulo elástico del concreto = 4*106 psipi = 4.2 ; pt = 2.2J (coeficiente de transferencia de carga) = 3.2Cd (coeficiente de drenaje) = 1.0S0 (error estándar combinado) = 0.35; confiabilidad = 90%(Zr= 1.282)
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS EJEMPLO DE DISEÑOSoluciónI. Determinación del módulo resiliente de la subrasante apartir de la deflexión medida a 36 pulgadas del centro delplato de carga: 0.24 * P 0.24 * 9,000 MR    14,740 psi dr * r 0.00407 * 36
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS EJEMPLO DE DISEÑOSoluciónII. Determinación del móduloefectivo del pavimento porretrocálculo o empleando lagráfica, a partir del espesortotal del pavimento (32 pg) yde la relación:M R * d 0 14,740 *19.29   31.6 P 9000Ep  3  E p  3 * M R  3 *14,740  44,220 psiMR
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS EJEMPLO DE DISEÑOSoluciónIII. Se verifica que la deflexión utilizada para determinar elmódulo resiliente haya sido medida a una distancia mayor oigual a (0.7*ae):   44220   2  (5.9) 2   32 * 3     46.53 pg   14740      0.7*ae = 0.7*46.53 = 32.57 pg < 36 pg O.K.
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOSEJEMPLO DE DISEÑOSoluciónIV. Determinación del ―k‖dinámico en la gráficaAASHTO, a partir de lossiguientes datos:Espesor pavimento = 32 pgMR subrasante = 14,740 psiEp = 44,240 psi―k‖ dinámico = 1,000 pci
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS EJEMPLO DE DISEÑOSoluciónV. Determinación del ―k‖ estático ―k‖ estático = ―k‖ dinámico / 2 = 1,000 / 2 = 500 pciAlternativamente, el ―k‖ estático se puede determinarmediante la ejecución de pruebas de placa directa sobre lasuperficie del pavimento asfáltico por rehabilitar
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS EJEMPLO DE DISEÑOSoluciónVI. Determinación del espesor de losas de concretoCon la gráfica o el algoritmo correspondiente al métodoque se desee emplear y con los datos adecuados, sedetermina el espesor de sobrecapa (Whitetopping) como sise tratase del diseño de un pavimento rígido nuevo
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS EJEMPLO DE DISEÑOSoluciónVI. Determinación del espesor de losas de concreto (cont.) R:/ D = 9.0 pulgadas (230 mm) de losas de concreto simple
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO SOBRE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS CONDICIONES BAJO LAS CUALES NO ES CONVENIENTE DISEÑAR UNA SOBRECAPA DE CONCRETO SOBRE UN PAVIMENTO ASFÁLTICOCuando el pavimento existente presente pocos deterioros,pudiendo existir otra solución de rehabilitación más económicaCuando se presenten inconvenientes por la elevación de larasante, especialmente en vías urbanas y cuando los gálibossean limitados y se puedan generar problemas en la luz libredebido al espesor de las losas (para evitar este inconveniente sepudieran realizar reconstrucciones del pavimento en los crucesa desnivel)Cuando exista la posibilidad de que el pavimento existentesufra cambios volumétricos de importancia (levantamientos oasentamientos)
  • DISEÑO DE LA REHABILITACIÓN DISEÑO DE PAVIMENTOSASFÁLTICOS RECICLADOS
  • DISEÑO DE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS RECICLADOSGUÍA PARA LA SELECCIÓN DEL MÉTODO DE RECICLADO
  • DISEÑO DE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS RECICLADOSENFOQUE PARA EL DISEÑO DEL RECICLADO EN PLANTA EN CALIENTEEl reciclado en planta en caliente constituye unamezcla similar a una nuevaSu aplicación como sobrecapa sirve para corregirdeficiencias funcionales de la calzada, caso en el cualno se realiza dimensionamiento, o para mejorar lacapacidad estructural del pavimento, caso en el cual eldiseño de la rehabilitación es el correspondiente aldiseño de sobrecapas asfálticas
  • DISEÑO DE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS RECICLADOSENFOQUE PARA EL DISEÑO DEL RECICLADO EN CALIENTE EN EL SITIOEl reciclado superficial en caliente, en sus diversasmodalidades, (cepillado, termo-reperfilado y termo-regeneración) consiste en un reprocesamiento de lasuperficie del pavimento en bajos espesores, con o sinla adición de nuevos materialesEs aplicable donde los deterioros del pavimento noobedezcan a causas estructurales y, por lo tanto, esconsiderado como un trabajo de restauración superficialal cual no aplica ningún método de diseño estructural
  • DISEÑO DE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS RECICLADOSENFOQUE PARA EL DISEÑO DEL RECICLADO EN FRÍO EN EL SITIOEl reciclado en frío en el lugar es un medio de incrementarla capacidad estructural de un pavimento asfáltico medianteel reprocesamiento de los materiales de las capas superioresSe emplean ligantes hidrocarbonados (emulsión o asfaltoespumado), cemento Portland o una mezcla de ellosLas capas recicladas en frío son susceptibles a la abrasióny a la erosión, por lo cual deben ser protegidas por unrevestimiento, generalmente de tipo asfálticoEl diseño del pavimento reciclado se puede realizar a partirdel concepto de la deficiencia estructural o medianteprocedimientos empírico - mecanísticos
  • DISEÑO DE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS RECICLADOS ENFOQUE PARA EL DISEÑO DEL RECICLADO EN FRÍO EN EL SITIOPOSIBILIDADES DE RECICLADO EN FRÍO CON LIGANTES HIDROCARBONADOS
  • DISEÑO DE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS RECICLADOSPROPIEDADES BÁSICAS DE LOS MATERIALES RECICLADOS EN FRÍO EN EL SITIO MÓDULOS DINÁMICOS (MPa) Reciclado con emulsión o asfalto espumado Tipo I 1200 - 1800 Tipo II 2000 - 2500 Tipo III 2500 - 3000 Reciclado con cemento 3500 - 4200 Reciclado mixto Como el reciclado con emulsión LEYES DE FATIGA Reciclado con emulsión  t  k1 * N  k 2 o asfalto espumado o mixto Reciclado con cemento   1  A * log N  máx
  • DISEÑO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO RECICLADO EN FRÍO EN EL SITIOENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (The Asphalt Institute) PASOS PARA DETERMINAR EL ESPESOR DE UN PAVIMENTO ASFÁLTICO RECICLADO EN FRÍO CON EMULSIÓN ASFÁLTICA O ASFALTO ESPUMADO1 Análisis de tránsito Ejes equivalentes durante el período de diseño de la rehabilitación (N)2 Determinación de las Se determinan los espesores y condicIón de las capas características del asfálticas (ha) y granulares (hg) del pavimento existente pavimento por reciclar3 Asignación de factor de Se asigna un valor variable entre 0.1 y 0.2 de acuerdo equivalencia al material con sus características de plasticidad, abrasión granular por reciclar (Fe) y resistencia4 Determinación del espesor Empleando la gráfica del I.A. para el diseño de pavimentos requerido de pavimento reciclados, con el módulo de la subrasante, obtenido reciclado y la nueva mediante ensayos de laboratorio o por retrocálculo carpeta asfáltica (Tn) y con el tránsito de diseño5 Determinación del espesor Se determina en tabla propuesta por el Instituto del Asfalto requerido de carpeta en función del tránsito de diseño de la rehabilitación (N) asfáltica nueva (Ta)
  • DISEÑO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO RECICLADO EN FRÍO EN EL SITIOENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (The Asphalt Institute) PASOS PARA DETERMINAR EL ESPESOR DE UN PAVIMENTO ASFÁLTICO RECICLADO EN FRÍO CON EMULSIÓN ASFÁLTICA O ASFALTO ESPUMADO (CONTINUACIÓN) 6 Determinación del espesor de Tr = Tn - Ta pavimento existente que debe ser reprocesado (Tr) 7 Determinación del espesor granular hgr = Tr - ha por reprocesar (hgr) 8 Determinación del espesor efectivo de hger = (hg - hgr)*Fe las capas granulares remanentes (hger) 9 Determinación del espesor corregido hgr* = hgr - hger de las capas granulares por reciclar (hgr*) 10 Cálculo del espesor definitivo del espesor Tr* = ha + hgr* de pavimento por reciclar (Tr*)
  • DISEÑO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO RECICLADO EN FRÍO EN EL SITIOENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (The Asphalt Institute) 190 mm
  • DISEÑO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO RECICLADO EN FRÍO EN EL SITIOENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (The Asphalt Institute) Espesores mínimos de carpeta asfáltica para pavimentos reciclados en frío con emulsión asfáltica Ejes equivalentes en el Espesor mínimo de carpeta carril de diseño (N) asfáltica nueva (Ta), mm < 104 Tratamiento superficial 104 - 105 50* 105 - 106 75* 106 - 107 100* > 107 125* * concreto asfáltico
  • DISEÑO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO RECICLADO EN FRÍO EN EL SITIO ENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL The Asphalt Institute - Ejemplo de diseñoPASOS PARA DETERMINAR EL ESPESOR DE UN PAVIMENTO ASFÁLTICORECICLADO EN FRÍO CON EMULSIÓN ASFÁLTICA O ASFALTO ESPUMADO1 Análisis de tránsito N = 105 ejes equivalentes de 80 kN2 Determinación de las características ha = 40 mm del pavimento por reciclar hg = 180 mm3 Asignación de factor de equivalencia Se asigna un valor de 0.2 teniendo en al material granular por reciclar (Fe) cuenta que la calidad de los materiales granulares cumple las especificaciones4 Determinación del espesor Empleando la gráfica del I.A. para requerido de pavimento reciclado diseño de pavimentos reciclados, con el y la nueva carpeta asfáltica (Tn) módulo de la subrasante (M R = 30 MPa) y N = 105 ejes , se obtiene: Tn = 190 mm5 Determinación del espesor requerido Ta = 50 mm (ver Tabla Instituto Asfalto) de carpeta asfáltica nueva (Ta)
  • DISEÑO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO RECICLADO EN FRÍO EN EL SITIO ENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL The Asphalt Institute - Ejemplo de diseño (cont.)PASOS PARA DETERMINAR EL ESPESOR DE UN PAVIMENTO ASFÁLTICORECICLADO EN FRÍO CON EMULSIÓN ASFÁLTICA O ASFALTO ESPUMADO6 Determinación del espesor de Tr = 190 - 50 = 140 mm pavimento existente que debe ser reprocesado (Tr)7 Determinación del espesor granular hgr = 140 - 40 = 100 mm por reprocesar (hgr)8 Determinación del espesor efectivo de hger = (180 - 100)*0.2 = 16 mm las capas granulares remanentes (hger)9 Ddeterminación del espesor corregido hgr* = 100 - 16 = 84 mm de las capas granulares por reciclar (hgr*)10 Cálculo del espesor definitivo del espesor Tr* = 40 + 84 = 124 mm del pavimento de pavimento por reciclar (Tr*) existente
  • DISEÑO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO RECICLADO EN FRÍO EN EL SITIO PROCEDIMIENTO EMPÍRICO - MECANÍSTICO PASOS PARA DETERMINAR EL ESPESOR DE UN PAVIMENTO ASFÁLTICO RECICLADO EN FRÍO1 Análisis de tránsito Ejes equivalentes durante el período de diseño de la rehabilitación (N)2 Determinación de las características Se determinan los espesores y módulos del pavimento por reciclar de las capas asfálticas y granulares del pavimento existente y el módulo de la subrasante3 Elección del espesor de pavimento Se escoge por tanteo un espesor de antiguo por reciclar (Ter1) pavimento por reciclar4 Elección del tipo de reciclado y El tipo de reciclado se escoge según las determinación de su módulo y del caracterísiticas de los materiales por módulo de la nueva capa de rodadura reciclar y los módulos se determinan a través de ensayos de laboratorio u otros medios confiables5 Determinación del espesor requerido Se determina en una tabla propuesta por de carpeta asfáltica nueva (Ta) el Instituto del Asfalto en función del tránsito de diseño de la rehabilitación (N)
  • DISEÑO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO RECICLADO EN FRÍO EN EL SITIO PROCEDIMIENTO EMPÍRICO – MECANÍSTICO (cont.) PASOS PARA DETERMINAR EL ESPESOR DE UN PAVIMENTO ASFÁLTICO RECICLADO EN FRÍO6 Ajustar los módulos de las capas Debido al cambio tensional que sufrirán granulares remanentes y de la estas capas, se deben estas capas, se deben subrasante recalcular sus módulos para su nueva condición de trabajo una vez rehabilitado el pavimento7 Elaboración del modelo del pavimento Se entrega al programa de cómputo la rehabilitado información que requiera del modelo (carga, espesores, módulos, μ, etc)8 Corrida del programa de cómputo El programa calcula deformaciones y esfuerzos en diferentes puntos del modelo. Se eligen los críticos9 Determinación de valores admisibles A partir de las leyes de fatiga y el N de diseño, de esfuerzo y deformación se calculan los valores admisibles. Aplicar el factor de desplazamiento cuando corresponda10 Comparación de valores críticos del Si los valores críticos de la estructura modelada pavimento reciclado con los admisibles exceden los admisibles se hará un nuevo tanteo eligiendo otro espesor por reciclar (Ter2)
  • DISEÑO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO RECICLADO EN FRÍO EN EL SITIO PROCEDIMIENTO EMPÍRICO – MECANÍSTICO Ejemplo de diseñoAnálisis de tránsito N = 8*106Determinación de las características Capas asfálticas agrietadas (h = 80 mm; E =1500 MPa; μ = 0.30)del pavimento por reciclar Capas granulares (h = 275 mm; E =400 MPa; μ = 0.35) Subrasante ( E =100 MPa; μ = 0.40)Elección del espesor de pavimento 120 mm (80 mm de las capas asfálticas y 40 mm de las granulares)antiguo por reciclar (Ter1)Elección del tipo de reciclado y Reciclado con emulsión asfáltica (Tipo II)determinación de su módulo y del módulo E capa reciclada = 2000 MPade la nueva capa de rodadura E nueva capa rodadura = 2100 MPaDeterminación del espesor requerido Según tabla propuesta por el Instituto del Asfalto (Ta = 100 mm)de carpeta asfáltica nueva (Ta)Ajustar los módulos de las capas Se omite este paso para simplificar la explicacióngranulares remanentes y de la subrasante Esta omisión afecta el resultado del diseñoElaboración del modelo del pavimento Capa asfáltica nueva (h = 100 mm; E =2100MPa; μ = 0.30)rehabilitado Capa reciclada (h = 120 mm; E =2000 MPa; μ = 0.35) Capa granular remanente (h = 275-40 = 235 mm; E =400 MPa; μ = 0.35) Subrasante ( E =100 MPa; μ = 0.40)
  • DISEÑO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO RECICLADO EN FRÍO EN EL SITIOPROCEDIMIENTO EMPÍRICO – MECANÍSTICO Ejemplo de diseño (cont.)
  • DISEÑO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO RECICLADO EN FRÍO EN EL SITIO PROCEDIMIENTO EMPÍRICO – MECANÍSTICO Ejemplo de diseño (cont.)Corrida del programa y determinación εt (fibra inferior capas asfálticas) = 3.13*10-5de las deformaciones críticas εz (superficie de la subrasante) = 2.66*10-4Determinación de valores admisibles Ley de fatiga mezcla asfáltica:de las deformaciones críticas εt adm = 3.38*10-3*Nfat-0.2 = 3.38*10-3*(N/10)-0.2 = 8.88*10-4 Ley de fatiga de la subrasante: εz adm = 0.021*N-0.23 = 4.53*10-4Comparación de valores críticos del Si los módulos de las capas granulares y la subrasante fuesen correctos,pavimento reciclado con los admisibles el diseño sería aceptable, porque las deformaciones críticas de la estructura modelada son menores que los valores críticos admisibles
  • DISEÑO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO RECICLADO EN FRÍO EN EL SITIO CONDICIONES BAJO LAS CUALES NO ES CONVENIENTE DISEÑAR EL RECICLADO EN FRÍO EN EL LUGAR DE UN PAVIMENTO ASFÁLTICOCuando el pavimento existente presente pocos deterioros, porcuanto puede existir otra solución de rehabilitación máseconómicaCuando existan variaciones muy pronunciadas en lascaracterísticas de los materiales por tratar, así como en losespesores de las capas, tanto en sentido longitudinal comotransversalCuando la capa de apoyo de la reciclada tenga muy bajacapacidad de soporteCuando las propiedades de los agentes de reciclado disponiblesno se ajusten a las necesidades específicas del proyecto
  • DISEÑO DE LA REHABILITACIÓN DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBREPAVIMENTOS RÍGIDOS
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOS ENFOQUE PARA EL DISEÑO DE LAS SOBRECAPASUna sobrecapa asfáltica sobre un pavimento rígido seconstruye para: (i) mejorar la calidad de la circulación y lafricción superficial y (ii) incrementar la capacidadestructural del pavimentoSe considera que un pavimento de concreto simple conjuntas requiere mejoramiento estructural cuando 10 % omás de las losas del carril exterior presentan grietasestructuralesEl enfoque que más se utiliza para el diseño de lasobrecapa es el que parte del concepto de la deficienciaestructural (AASHTO)
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) 1. Información sobre el diseño del pavimento existente Espesor construido (D), tipo de transferencia de carga, tipo de bermas 2. Tránsito de diseño Calcular el número de ejes equivalentes de 80kN en el período de diseño de la sobrecapa, empleando los factores de equivalencia de carga aplicables a pavimentos rígidos 3. Análisis de la condición general del pavimento Determinación del número de grietas transversales y juntas transversales deterioradas por milla, número de parches asfálticos y de juntas muy abiertas Detección de problemas de durabilidad o agregados reactivos Evidencias de escalonamiento o bombeo
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) 4. Medida de deflexiones en la huella externa Las deflexiones se emplean para determinar el módulo de reacción de la subrasante (ke), el módulo de elasticidad del concreto (E) y la eficiencia de la transferencia de carga en las juntas (ET) 4.1 Determinación del módulo de reacción (ke) A partir de las medidas de deflexión en cada punto, se calcula el parámetro AREA
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) 4.1 Determinación del módulo de reacción (ke) (continuación) A partir de la deflexión máxima (D0) y del valor de AREA, determinar en la figura el k dinámico efectivo de cada punto
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) 4.1 Determinación del módulo de reacción (ke) (continuación) Promediar los valores del k dinámico en la sección homogénea y, a partir de dicho promedio, determinar el k estático efectivo: ke = k dinámico efectivo promedio / 2
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) 4.2 Determinación del módulo de elasticidad del concreto (E) A partir de ke y del parámetro AREA, determinar en la figura el producto ED3 y de allí despejar E
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) 4.3 Determinación de la eficiencia de la transferencia de carga en las juntas transversales (ET) Se miden valores de deflexión a uno y otro lado de la junta, a una separación de 12 pulgadas   ET  100 *  ul  * B  l  Δul = deflexión medida en el lado no cargado Δl = deflexión medida en el lado cargado B = factor de corrección por alabeo de losa, típicamente entre 1.05 y 1.10 [B = d0 centro / d12 centro]
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) 4.4 Asignación del coeficiente de transferencia de carga en las juntas transversales (J) ET J > 70 3.2 50 – 70 3.5 < 50 4.0
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) 5. Toma de núcleos del pavimento y ejecución de ensayos de resistencia Extraer núcleos del centro de las losas y medir espesor (D) Determinar resistencia de núcleos a la tensión indirecta (IT) según norma ASTM C 496 Calcular el módulo de rotura correspondiente (Sc) Sc = 210 + 1.02*IT Sc e IT en libras/pulgada2
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) 6. Determinación del espesor requerido de losas para soportar el tránsito futuro (Df) Emplear la fórmula AASHTO para el diseño de pavimentos rígidos nuevos:
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) 6. Determinación del espesor requerido de losas para soportar el tránsito futuro (Df) – continuación - Fórmula en la cual: ke: obtenido en paso 4.1 o hallado por pruebas de placa sobre la subrasante in situ E: módulo dinámico del concreto existente ( paso 4.2 ) ΔISP: diferencia de índices de servicio inicial (pi) y terminal (pt) J: factor de transferencia de carga ( paso 4.4 ) Sc: módulo de rotura del concreto del pavimento existente (paso 5)
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) 6. Determinación del espesor requerido de losas para soportar el tránsito futuro (Df) – continuación – El valor Sc se puede hallar también a partir de E, con la expresión Sc = 43.5*(E/106) + 488.5 Pérdida de soporte de las losas existentes (LS): las faltas de soporte se deben corregir antes de construir la sobrecapa, por lo cual LS = 0.0 Confiabilidad ( R ) y error estándar total: usar los habituales para el diseño de pavimentos nuevos Coeficiente de drenaje (Cd): emplear el correspondiente según las condiciones de drenaje del lugar (usualmente Cd = 1.0)
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) 7. Determinación del espesor efectivo del pavimento existente (Deff ) Deff = D*Fjc*Fd*Ffat D = espesor de losas del pavimento existente Fjc = factor de ajuste por severidad y cantidad de daños en juntas y grietas Fd = factor de ajuste por severidad y cantidad de daños relacionados con la durabilidad o con la presencia de agregados reactivos Ffat= factor de ajuste por severidad y cantidad de daños por fatiga
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) 7.1 Factor de ajuste por severidad y cantidad de daños en juntas y grietas (Fjc) Considera la posibilidad de que se reflejen en la sobrecapa todas las juntas deterioradas, grietas y otras discontinuidades no corregidas previamente Si las reparaciones se realizan correctamente, Fjc = 1.0 Si no es posible realizar todas las reparaciones, se determina el número de juntas deterioradas, grietas y otras discontinuidades por milla y se halla el valor Fjc en la siguiente figura
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) 7.1 Factor de ajuste por severidad y cantidad de daños en juntas y grietas (Fjc)
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) 7.2 Factor de ajuste por severidad y cantidad de daños relacionados con la durabilidad y la presencia de agregados reactivos (Fd) CONDICIÓN DEL PAVIMENTO (Fd) Sin problemas de durabilidad 1.0 Algunas grietas en ―D‖, pero sin 0.96 – 0.99 desintegraciones por reacción expansiva Bastantes grietas en ―D‖ y algunas 0.88 – 0.95 desintegraciones por reacción expansiva Extensivos agrietamientos en ―D‖ y 0.80 – 0.88 desintegraciones por reacción expansiva
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) 7.3 Factor de ajuste por el agrietamiento por fatiga que haya sufrido el pavimento hasta el instante de la rehabilitación (Ffat) CONDICIÓN DEL PAVIMENTO (Fd) < 5 % DE LOSAS AGRIETADAS 0.97 – 1.00 5 % - 15 % DE LOSAS AGRIETADAS 0.94 – 0.96 > 15 % DE LOSAS AGRIETADAS 0.90 – 0.93
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) 8. Determinación del espesor de sobrecapa en concreto asfáltico (Dol ) Dol = (Df –Deff)*A A = factor para convertir la deficiencia en espesor de pavimento rígido a espesor de sobrecapa asfáltica Opciones: A = 2.5 A = 2.2233 + 0.0099 (Df –Deff)2 - 0.1534 (Df –Deff)
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSCONDICIONES BAJO LAS CUALES NO ES CONVENIENTE DISEÑAR UNA SOBRECAPA ASFÁLTICA SOBRE UN PAVIMENTO RÍGIDOCuando la cantidad de losas agrietadas y con juntasdeterioradas sea tan grande, que resulte más conveniente laremoción y reemplazo de las losasCuando haya daños severos y extensos por durabilidad o porreacciones expansivas de los agregados del concretoCuando el gálibo en las intersecciones a desnivel seainsuficiente para alojar el espesor de diseño de la sobrecapa oexistan problemas con el manejo de la rasante
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO – Ejemplo de diseño)1. Información sobre el diseño del pavimento existente Espesor construido (D = 8.2 pg), transferencia de carga por trabazón2. Tránsito de diseño 11,000,000 de ejes de 80 kN durante el período de diseño3. Análisis de la condición general del pavimento Aunque hay algunas juntas transversales deterioradas, ellas serán reparadas en espesor pleno antes de la colocación de la sobrecapa (Fjc=1.0). No se detectaron problemas de durabilidad o agregados reactivos (Fd= 1.0) y el agrietamiento transversal atribuible a fatiga se estima que abarca 10 % de las losas (Ffat= 0.95)
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO – Ejemplo de diseño) 4. Medida de deflexiones en la huella externa (mils) D0 D12 D24 D36 3.55 3.10 2.75 2.25 4.1 Determinación del módulo de reacción (ke) A partir de las medidas de deflexión en cada punto, se calcula el parámetro AREA 6 * (3.55  2 * 3.10  2 * 2.75  2.25) AREA   29.58 pg 3.55
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO – Ejemplo de diseño) 4.1 Determinación del módulo de reacción (ke) (continuación) A partir de la deflexión máxima (D0) y del valor de AREA, se determina en la figura el k dinámico efectivo = 367 pci
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO – Ejemplo de diseño) 4.1 Determinación del módulo de reacción (ke) (continuación)  A partir del k dinámico se determina el k estático efectivo: ke = k dinámico efectivo promedio / 2 ke = 367 / 2 = 184 pci
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO – Ejemplo de diseño) 4.2 Determinación del módulo de elasticidad del concreto (E) A partir de ke y del parámetro AREA, determinar en la figura el producto ED3 y de allí despejar E ke = 184 pci AREA = 29.58 pg 184 ED3 = 2.5*109 E = 2.5*109/(8.2) 3 E = 4.6*106 psi
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO – Ejemplo de diseño) 4.3 Asignación del coeficiente de transferencia de carga en las juntas transversales (J) Debido al sistema de transferencia de carga (trabazón de agregados), el coeficiente de transferencia (J) se encuentra entre 3.6 y 4.4, según el criterio de diseño AASHTO Se adopta J = 4.0
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO – Ejemplo de diseño) 5. Toma de núcleos del pavimento y ejecución de ensayos de resistencia No se pudieron realizar ensayos de resistencia, motivo por el cual la resistencia a flexión se estima a partir del módulo de elasticidad: Sc = 43.5*(E/106) + 488.5 Sc = 43.5*(4.6* 106 /106) + 488.5 Sc= 689 psi
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO – Ejemplo de diseño) 6. Determinación del espesor requerido de losas para soportar el tránsito futuro (Df) Emplear la fórmula AASHTO para el diseño de pavimentos rígidos nuevos, con los siguientes datos: ke: 184 pci Sc: 689 psi E: 4.6* 106 psi Pérdida de soporte (LS): 0.0 ΔISP: 4.5 – 2.5 = 2.0 Confiabilidad ( R ): 90% (Zr = 1.282) J: 4.0 Error estándar total (S0): 0.35 - Coeficiente de drenaje (Cd): 1.0
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO – Ejemplo de diseño) Df
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS ASFÁLTICAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO – Ejemplo de diseño)7. Determinación del espesor efectivo del pavimento existente (Deff ) Deff = D*Fjc*Fd*Ffat = Deff = 8.2*1.0*1.0*0.95 = 7.79 pg 8. Determinación del espesor de sobrecapa en concreto asfáltico (Dol ) A = 2.2233 + 0.0099 (11.08 –7.79)2 - 0.1534 (11.08 –7.79) = 1.826 Dol = (Df –Deff)*A = (11.08 –7.79)*1.826 = 6.0 pg R/ La sobrecapa debe tener 6.0 pulgadas de concreto asfáltico
  • DISEÑO DE LA REHABILITACIÓNDISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO ADHERIDAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOS
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO ADHERIDAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOS ENFOQUE PARA EL DISEÑO DE LAS SOBRECAPASUna sobrecapa de concreto sobre un pavimento rígidose construye para: (i) mejorar la condición funcional y (ii)incrementar la capacidad estructural del pavimentoSe considera que un pavimento de concreto simple conjuntas requiere mejoramiento estructural cuando 10 % omás de las losas del carril exterior presentan grietasestructuralesEl enfoque que más se utiliza para el diseño de lasobrecapa es el que parte del concepto de la deficienciaestructural (AASHTO)
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO ADHERIDAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) Dol = (Df – Deff)Los pasos necesarios para determinar Df y Deff sonlos mismos que se requieren para el diseño desobrecapas asfálticas sobre pavimentos rígidos
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO ADHERIDAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOS CONDICIONES BAJO LAS CUALES NO ES CONVENIENTE DISEÑARUNA SOBRECAPA ADHERIDA DE CONCRETO SOBRE UN PAVIMENTO RÍGIDOCuando la cantidad de losas agrietadas y con juntasdeterioradas sea tan grande, que resulte más conveniente laremoción y el reemplazo de las losasCuando haya daños severos y extensos por durabilidad opor reacciones expansivas de los agregados del concreto (engeneral, si Fd < 0.95)Cuando el gálibo en las intersecciones a desnivel seainsuficiente para alojar el espesor de diseño de la sobrecapa oexistan problemas con el manejo de la rasante
  • DISEÑO DE LA REHABILITACIÓN DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO NO ADHERIDAS SOBREPAVIMENTOS RÍGIDOS
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO NO ADHERIDAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE PARA EL DISEÑO DE LAS SOBRECAPASUna sobrecapa no adherida de concreto sobre unpavimento rígido se construye fundamentalmente paraincrementar la capacidad estructural del pavimentoSe considera que un pavimento de concreto simplecon juntas requiere mejoramiento estructural cuando10% o más de las losas del carril exterior presentangrietas estructuralesEl enfoque que más se utiliza para el diseño de lasobrecapa es el que parte del concepto de la deficienciaestructural (AASHTO)
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO NO ADHERIDAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) 1. Información sobre el diseño del pavimento existente Espesor construido (D), tipo de bermas 2. Tránsito de diseño Calcular el número de ejes equivalentes de 80 kN en el período de diseño de la sobrecapa, empleando los factores de equivalencia de carga aplicables a pavimentos rígidos
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO NO ADHERIDAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) 3. Análisis de la condición general del pavimento Determinación del número de grietas transversales y juntas transversales deterioradas por milla, número de parches asfálticos y de juntas muy abiertas Detección de problemas de durabilidad o agregados reactivos Evidencias de escalonamiento o bombeo
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO NO ADHERIDAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) 4. Medida de deflexiones en la huella externa Las deflexiones se emplean para determinar el módulo de reacción de la subrasante (ke) 4.1 Determinación del módulo de reacción (ke) A partir de las medidas de deflexión en cada punto, se calcula el parámetro AREA
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO NO ADHERIDAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) 4.1 Determinación del módulo de reacción (ke) (cont.) A partir de la deflexión máxima (D0) y del valor de AREA, determinar en la figura el k dinámico efectivo de cada punto
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO NO ADHERIDAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) 4.1 Determinación del módulo de reacción (ke) (cont.) Promediar los valores del k dinámico en la sección homogénea y, a partir de dicho promedio, determinar el k estático efectivo: ke = k dinámico efectivo promedio / 2
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO NO ADHERIDAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) 5. Toma de núcleos del pavimento y ejecución de ensayos de resistencia En el caso del diseño de sobrecapas de concreto no adheridas sobre pavimentos rígidos, no se requiere la toma de núcleos ni la ejecución de ensayos de resistencia sobre el concreto del pavimento existente La resistencia a la flexión y el módulo de elasticidad del concreto para la sobrecapa serán los correspondientes a una mezcla nueva de las características deseadas por el diseñador
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO NO ADHERIDAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) 6. Determinación del espesor requerido de losas para soportar el tránsito futuro (Df) Emplear la fórmula AASHTO para el diseño de pavimentos rígidos nuevos, con los siguientes datos: ke: obtenido en paso 4.1 o hallado por pruebas de placa sobre la subrasante in situ E: módulo dinámico del concreto para la sobrecapa ΔISP: diferencia de índices de servicio inicial (pi) y terminal (pt)
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO NO ADHERIDAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) 6. Determinación del espesor requerido de losas para soportar el tránsito futuro (Df) – continuación – J: factor de transferencia de carga (como para el diseño de pavimentos nuevos) Sc: módulo de rotura promedio del concreto con el cual se prevé construir la sobrecapa
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO NO ADHERIDAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) 6. Determinación del espesor requerido de losas para soportar el tránsito futuro (Df) – continuación – Pérdida de soporte de las losas existentes (LS): 0.0 Confiabilidad ( R ) y error estándar total: usar los habituales para el diseño de pavimentos nuevos Coeficiente de drenaje (Cd): emplear el correspondiente según las condiciones de drenaje del lugar (usualmente Cd = 1.0)
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO NO ADHERIDAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) 7. Determinación del espesor efectivo del pavimento existente (Deff ) Deff = D*Fjcu D = espesor de losas del pavimento existente (si es mayor de 10 pulgadas, tomar 10 pulgadas) Fjcu = factor de ajuste por severidad y cantidad de daños en juntas y grietas (figura)
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO NO ADHERIDAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) Factor de ajuste por severidad y cantidad de daños en juntas y grietas (Fjcu)
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO NO ADHERIDAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) 8. Determinación del espesor de sobrecapa de concreto (Dol ) Dol  D 2  Deff f 2
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO NO ADHERIDAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) 9. Determinación del tipo y espesor de la capa separadora Generalmente se emplean mezclas de concreto asfáltico, de 25 mm a 50 mm de espesor, aunque se deben colocar espesores mayores cuando el pavimento existente presente baja capacidad de transferencia de carga y altas deflexiones diferenciales a través de juntas y grietas También se pueden usar capas permeables estabilizadas, si se diseña un adecuado sistema de drenaje para colectar el agua de ellas
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO NO ADHERIDAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) – Ejemplo de diseño 1. Información sobre el diseño del pavimento existente Espesor construido (D = 9.0 pg), pavimento con bermas asfálticas 2. Tránsito de diseño 16,000,000 de ejes de 80 kN durante el período de diseño 3. Análisis de la condición general del pavimento Hay un número abundante de juntas transversales deterioradas y zonas agrietadas (Fjcu= 0.90)
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO NO ADHERIDAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) – Ejemplo de diseño 4. Medida de deflexiones en la huella externa (mils) D0 D12 D24 D36 3.79 3.47 2.93 2.40 4.1 Determinación del módulo de reacción (ke) A partir de las medidas de deflexión en cada punto, se calcula el parámetro AREA 6 * (3.79  2 * 3.47  2 * 2.93  2.40) AREA   30.06 pg 3.79
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO NO ADHERIDAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) – Ejemplo de diseño 4.1 Determinación del módulo de reacción (ke) (cont.) A partir de la deflexión máxima (D0) y del valor de AREA, determinar en la figura el k dinámico efectivo = 290 pci
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO NO ADHERIDAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) – Ejemplo de diseño 4.1 Determinación del módulo de reacción (ke) (cont.) A partir del k dinámico se determina el k estático efectivo: ke = k dinámico efectivo promedio / 2 ke = 290 / 2 = 145 pci
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO NO ADHERIDAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) – Ejemplo de diseño 5. Determinación del espesor requerido de losas para soportar el tránsito futuro (Df) Emplear la fórmula AASHTO para el diseño de pavimentos rígidos nuevos, con los siguientes datos: ke: 145 pci Sc: 720 psi (nuevo) E: 5.0* 106 psi Pérdida de soporte (LS): 0.0 ΔISP: 4.5 – 2.5 = 2.0 Confiabilidad ( R ): 90% (Zr = 1.282) J: 3.6 Error estándar total (S0): 0.35 - Coeficiente de drenaje (Cd): 1.0
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO NO ADHERIDAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) – Ejemplo de diseño Df
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO NO ADHERIDAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSENFOQUE A PARTIR DEL CONCEPTO DE LA DEFICIENCIA ESTRUCTURAL (AASHTO) – Ejemplo de diseño 6. Determinación del espesor efectivo del pavimento existente (Deff ) Deff = D*Fjcu= Deff = 9.0*0.90 = 8.1 pg 7. Determinación del espesor de sobrecapa en concreto hidráulico (Dol ) Dol  D 2  Deff  (11) 2  (8.1) 2  7.44 pg f 2 Previamente a la colocación de la sobrecapa se deberán reparar localmente las zonas más deterioradas y colocar la capa separadora
  • DISEÑO DE SOBRECAPAS DE CONCRETO NO ADHERIDAS SOBRE PAVIMENTOS RÍGIDOSCONDICIONES BAJO LAS CUALES NO ES CONVENIENTE DISEÑAR UNA SOBRECAPA NO ADHERIDA DE CONCRETO SOBRE UN PAVIMENTO RÍGIDOCuando la cantidad de losas agrietadas y con juntasdeterioradas sea tan reducida, que existan otras soluciones máseconómicasCuando el pavimento por reparar sea susceptible de sufrirgrandes asentamientos o levantamientosCuando el gálibo en las intersecciones a desnivel seainsuficiente para alojar el espesor de diseño de la sobrecapa oexistan problemas con el manejo de la rasante
  • DISEÑO DE LA REHABILITACIÓN DISEÑO DERECONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS
  • DISEÑO DE RECONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOSENFOQUE PARA EL DISEÑO DE LA RECONSTRUCCIÓNLa alternativa de reconstrucción es la más drástica quese contempla para la rehabilitación de pavimentosSe adopta cuando el pavimento existente presentadeterioros tan severos y extensos, que resulta necesariala remoción parcial o total de la estructura y sureemplazo por materiales totalmente nuevosEn este caso, la vida residual del pavimento existentees nula
  • DISEÑO DE RECONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO DE LA RECONSTRUCCIÓN1. Estimación del tránsito futuro de diseño2. Determinación de la resistencia de la subrasante y del espesor de capas por remover, según las características de sus materiales y el tipo, gravedad e intensidad de las fallas del pavimento3. Determinación del aporte que pueden presentar las capas del pavimento existente que no esté previsto remover4. Determinación del espesor requerido de nuevas capas para soportar el tránsito futuro sobre la estructura remanente empleando un procedimiento reconocido. La solución puede ser en pavimento asfáltico o rígido
  • DISEÑO DE RECONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS EJEMPLO DE DISEÑO DE RECONSTRUCCIÓN DE UN PAVIMENTO ASFÁLTICO MEDIANTE ALTERNATIVA ASFÁLTICACaracterísticas del pavimento por rehabilitar Capa de rodadura de 80 mm de espesor promedio con elevado grado de deterioro (agrietamientos y deformaciones severos y abundantes, ojos de pescado y pérdidas de película de ligante) Base granular de 180 mm deficientemente compactada (IP = 12 %; equivalente de arena =16 %; % pasa tamiz 200=22 %) Subbase granular aceptable de 300 mm (IP=6 %; CBR=25 %) La subrasante es una arena arcillosa que, en la condición de equilibrio actual presenta un CBR = 6 % (MR = 60 MPa)
  • DISEÑO DE RECONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOSTránsito de diseñoEl pavimento se debe rehabilitar para un tránsito de diseñode 6*106 ejes simples equivalentes (flexible)Leyes de fatigaConcreto asfáltico: la de ShellSubrasante: la de Shell (85 % de confiabilidad)Otras características de la mezcla asfáltica compactadaComposición volumétrica= Agregados 82%, Asfalto 12%,Aire 6%Stiffness = 2,300 MPa, para t = 0.02 segundos
  • DISEÑO DE RECONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOSClimaw - MAAT = 14 º CMódulo capas granulares nuevasCalculado al 85 % de confiabilidadRelaciones de Poisson (μ)Mezcla asfáltica = 0.35Capas granulares nuevas = 0.35Soporte del nuevo pavimento= 0.40
  • DISEÑO DE RECONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOSSolución del problemaDebido a la deficiente condición de las capas superiores serecomienda la remoción de la capa de rodadura y de la basegranular y diseñar una nueva estructura a partir de lasubbase existente, de espesores apropiados para soportar eltránsito futuro de diseñoEl módulo de la subrasante es 60 MPa y el módulo de lasubbase se puede estimar con la expresión SHELL MRsb = 0.2*hsb0.45* MRsr MRsb = 0.2*(300)0.45* 60 = 156 MPa
  • DISEÑO DE RECONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOSSolución del problema (cont.)En estas condiciones, corresponde estimar el aporteque brinda el sistema bicapa constituido por lasubrasante y la subbase granularDicho aporte se puede establecer mediante la gráficade Ivanov o el criterio checoeslovaco 3  3 2 a 3   hsb M R sb  h M R sr  M Re quiv   sb   a2   hsb    hsb 
  • DISEÑO DE RECONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOSSolución del problema (cont.)Empleando la ecuación checoeslovaca se halla: MR equivalente = 131 MPaA partir del MR equivalente se diseña una nuevaestructura para el tránsito previstoEl ejemplo se resolverá para una alternativa asfálticaempleando el SPDM 3.0
  • DISEÑO DE RECONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOSSolución del problema (cont.)El método SPDM 3.0 exige adoptar un espesor decapas granulares —Para el ejemplo se adopta hg=0.20 m (200 mm)Con todos los demás parámetros de diseño, elprograma calcula automáticamente el espesorrequerido de capas asfálticas y entrega el resultado:0.130 m ( 130 mm)
  • DISEÑO DE RECONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOSSolución del problema (SPDM 3.0)
  • DISEÑO DE RECONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOSSolución del problema (SPDM 3.0)
  • DISEÑO DE RECONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOSSolución del problema (SPDM 3.0)En consecuencia, el diseño consistirá en: —Remoción de las capas asfálticas y base existentes —Conformación y recompactación de la subbase —Base granular nueva de 200 mm —Capas asfálticas nuevas (Stiffness = 2,300 MPa) de 130 mm