{"id":4969,"date":"2021-07-23T07:58:25","date_gmt":"2021-07-23T07:58:25","guid":{"rendered":"https:\/\/blog.geostru.eu\/aashto-verifica-empirica-delle-pavimentazioni-stradali\/"},"modified":"2021-08-18T14:51:06","modified_gmt":"2021-08-18T14:51:06","slug":"aashto-verificacion-empirica-de-pavimentos-asfalticos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.geostru.eu\/es\/aashto-verificacion-empirica-de-pavimentos-asfalticos\/","title":{"rendered":"AASHTO: verificaci\u00f3n emp\u00edrica de pavimentos asf\u00e1lticos"},"content":{"rendered":"

[vc_row][vc_column][vc_column_text]<\/p>\n

El m\u00e9todo AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Official)<\/em> es un m\u00e9todo emp\u00edrico-estad\u00edstico de comprobaci\u00f3n de pavimentos asf\u00e1lticos, que se basa en observaciones experimentales de par\u00e1metros involucrados, los cuales se correlacionan con funciones de regresi\u00f3n de forma tal que los v\u00ednculos funcionales sean f\u00edsicamente correctos.<\/p>\n

M\u00e9todo de c\u00e1lculo<\/h3>\n

El m\u00e9todo AASHTO consiste en determinar el n\u00famero de ejes equivalentes<\/strong> (el eje equivalente es cada eje con ruedas gemelas de<\/p>\n

18 kips =80 kN =8,2 t) que el pavimento podr\u00e1 soportar al alcanzar un grado fijo de deterioro final (PSIf<\/sub><\/strong>). Este valor es funci\u00f3n de varios par\u00e1metros, tales como las caracter\u00edsticas mec\u00e1nicas de los materiales, los espesores de las capas, la capacidad de carga del sustrato, el grado de deterioro final que, por cuestiones de comodidad y seguridad, el pavimento pueda alcanzar, coeficiente de seguridad (fijado por la confiabilidad, o sea la probabilidad de que el pavimento resista el tr\u00e1nsito durante su vida \u00fatil).<\/p>\n

Estos ejes se deben confrontar con el tr\u00e1fico comercial<\/strong> (veh\u00edculos con carga por eje o set de ejes superior a 10 kN) que se estima que pasar\u00e1n durante la vida \u00fatil<\/strong> del pavimento sobre el carril m\u00e1s cargado (se dimensiona el carril m\u00e1s cargado, ya que el tr\u00e1fico pesado no est\u00e1 igualmente dividido entre los carriles). Debido a que el el tr\u00e1fico comercial que transita sobre la carretera est\u00e1 compuesto por veh\u00edculos con diferentes n\u00fameros de ejes, cargas por eje y tipo de eje (simple, tandem y tridem) se ha necesario determinar el n\u00famero de ejes est\u00e1ndar equivalentes<\/strong>, o sea el n\u00famero de ejes est\u00e1ndar que determinan el mismo da\u00f1o al pavimento provocado por los veh\u00edculos reales, o mejor dicho, por los ejes de los veh\u00edculos reales.<\/p>\n

Para determinar el n\u00famero de ejes est\u00e1ndar que van a transitar,\u00a0 el m\u00e9todo AASHTO requiere establecer previamente los coeficientes de equivalencia<\/strong> entre cada eje real y el est\u00e1ndar. Esos coeficientes est\u00e1n en funci\u00f3n de algunos par\u00e1metros, tales como las caracter\u00edsticas mec\u00e1nicas de los materiales<\/strong>, espesores de los otros estratos<\/strong>, grado de\u00a0 deterioro final<\/strong> (en lo que respecta al pavimento), carga por eje y tipo de eje<\/strong> (en cuanto a los ejes mismos).
\nYa conocidos los coeficientes de equivalencia de cada eje de veh\u00edculos que componen el tr\u00e1nsito real, se debe determinar el coeficiente de equivalencia promedio<\/strong>, que es funci\u00f3n de la composici\u00f3n del tr\u00e1nsito en la carretera en estudio (es decir, del espectro de carga,\u00a0 o sea de la frecuencia relativa de los diferentes tipos de veh\u00edculos).
\nAl final, para determinar el n\u00famero de ejes equivalentes que transitar\u00e1n sobre el carril m\u00e1s cargado basta con multiplicar el coeficiente de equivalencia promedio por el n\u00famero de veh\u00edculos comerciales <\/strong>que se estima que transitar\u00e1n durante la vida \u00fatil del pavimento asf\u00e1ltico en el carril m\u00e1s cargado.<\/p>\n

Para obtener el n\u00famero de veh\u00edculos comerciales que van a transitar sobre el carril m\u00e1s cargado durante la vida \u00fatil del asfalto, se debe conocer el TPD <\/strong>(Tr\u00e1nsito Promedio Diario), el porcentaje de veh\u00edculos pesados<\/strong>\u00a0(%), la distribuci\u00f3n vehicular entre los carriles <\/strong>(%), el porcentaje de incremento anual del tr\u00e1nsito <\/strong>(%).<\/p>\n

En la fase de pre-dimensionado, resultan ser muy \u00fatiles los cat\u00e1logos de pavimentos, que proponen una serie de soluciones pre-ordenadas en funci\u00f3n del tipo de tr\u00e1nsito, de los sustratos, del tipo de subrasante y carretera.<\/p>\n

Tr\u00e1nsito de proyecto<\/h3>\n

La metodolog\u00eda propuesta en la \u00abAASHTO Guide for Design of Pavement Structures\u201d, las cargas de tr\u00e1nsito est\u00e1n representadas por el n\u00famero acumulativo (W18<\/sub>) de ejes est\u00e1ndar equivalentes ESAL (Equivalent Standard Axle Load) que representa el eje est\u00e1ndar asumido por AASHTO como igual a 18 kpounds o sea 8,2 ton). La expresi\u00f3n anal\u00edtica asumida por el m\u00e9todo AASHTO para determinar el tr\u00e1nsito soportable en t\u00e9rminos de ejes est\u00e1ndar equivalentes para pavimentos asf\u00e1lticos flexibles es la siguiente:<\/p>\n

\"traffico<\/p>\n

donde:<\/p>\n

    \n
  • W18<\/sub> es el n\u00famero de pasos de ejes equivalentes de 18 Kpounds (8.2 ton o 80 KN) soportable;<\/li>\n
  • ZR<\/sub> es el valor de la variable estandarizada vinculada a la confiabilidad R;<\/li>\n
  • S0<\/sub> es la desviaci\u00f3n est\u00e1ndar que toma en cuenta el margen de error que se comete en las predicciones de los vol\u00famenes de tr\u00e1nsito y de el rendimiento del pavimento asf\u00e1ltico;<\/li>\n
  • \u0394PSI = PSIFIN<\/sub> – PSIINIZ<\/sub> representan el grado de eficiencia del pavimento asf\u00e1ltico en las condiciones iniciales y finales respectivamente, que expresan la medida de la idoneidad de \u00e9sta para asegurar la seguridad en la circulaci\u00f3n y las condiciones de confort para los usuarios;<\/li>\n
  • MR<\/sub> es el m\u00f3dulo resiliente del sustrato expresado en psi;<\/li>\n
  • SN es el structural number.<\/li>\n<\/ul>\n

    Tr\u00e1fico en tr\u00e1nsito<\/h3>\n

    El dato de partida para el dimensionamiento es el tr\u00e1nsito promedio diario TPD<\/strong>, que transita o se supone que va a transitar sobre la infraestructura durante el primer a\u00f1o de vida \u00fatil. Este dato se debe corregir considerando los siguientes factores:<\/p>\n

      \n
    1. La evoluci\u00f3n del tr\u00e1nsito durante el transcurso de los a\u00f1os (r<\/strong>). Resulta dif\u00edcil poder predecir la evoluci\u00f3n exacta, pero en general se tienen porcentajes de crecimiento mayores durante los primeros a\u00f1os de vida; porcentajes que luego disminuyen en el tiempo. A falta de datos m\u00e1s precisos, se puede asumir un porcentaje entre el 2%-3% en el primer periodo de vida \u00fatil, 1%- 2% en el periodo medio de vida \u00fatil y 1% en la \u00faltima parte;<\/li>\n
    2. La distribuci\u00f3n del tr\u00e1nsito por sentido de marcha (pd<\/sub><\/strong>). En general se puede asumir que el TPD se subdivide por igual en ambas direcciones;<\/li>\n
    3. El porcentaje de veh\u00edculos comerciales (p<\/strong>);<\/li>\n
    4. El porcentaje de tr\u00e1nsito comercial que transita en el carril de marcha lenta (pl<\/sub><\/strong>);<\/li>\n
    5. La dispersi\u00f3n delas trayectorias (d<\/strong>). La trayectoria de las ruedas, come ya se ha mencionado, no es siempre la misma sino que se dispersa alrededor de un valor promedio. Esto se toma en cuenta reduciendo (generalmente) el TPD en un 20%;<\/li>\n
    6. La distribuci\u00f3n vehicular del tr\u00e1fico comercial. Los veh\u00edculos que lo componen no tienen las mismas cargas por eje, determinando niveles de solicitaciones diferentes. Para unificarlos resultados se recurre al concepto de eje equivalente considerando que la progresi\u00f3n del da\u00f1o producido var\u00eda exponencialmente con la carga. En este caso se asume como coeficiente de equivalencia, la expresi\u00f3n Ceq<\/sub>= (x\/y)4<\/sup><\/strong> donde x<\/em> es el peso del eje en examen e y<\/em> el peso del eje equivalente est\u00e1ndar (8,2 ton);<\/li>\n
    7. El n\u00famero promedio de los ejes de un veh\u00edculo comercial gen\u00e9rico (na<\/sub><\/strong>). Comprendido entre 2 y 5. Si se toma en cuenta la distribuci\u00f3n\u00a0 de las diferentes clases de veh\u00edculos comerciales, se puede asumir un valor entre 2.25 y 2.7.<\/li>\n<\/ol>\n

      El n\u00famero N18<\/sub> de ejes acumulativos al final de la vida \u00fatil del pavimento asf\u00e1ltico se puede determinar multiplicando el TPD por los par\u00e1metros antes mencionados:<\/p>\n

      \"\"<\/p>\n

      La estimaci\u00f3n del tr\u00e1nsito acumulado N18<\/sub> en ESAL se puede efectuar conociendo el espectro de carga. A falta de determinaciones experimentales espec\u00edficas se puede tomar como referencia de espectro de carga del Bolet\u00edn CNR n.178 \u201cCatalogo de pavimentos asf\u00e1lticos\u201d:<\/p>\n

      \"\"<\/p>\n

      Confiabilidad<\/h3>\n

      En el m\u00e9todo AASHTO, la confiabilidad R<\/strong> (reliability) se introduce con los coeficientes S0<\/sub><\/strong> y ZR<\/sub><\/strong>. S0<\/sub><\/strong> y la desviaci\u00f3n est\u00e1ndar de los pron\u00f3sticos de vol\u00famenes de tr\u00e1nsito y del rendimiento del pavimento asf\u00e1ltico en las pavimentaciones flexibles. Asume un valor comprendido entre 0,40 y 0,50 cuando se toma en cuenta el error que se comete tanto sobre el tr\u00e1nsito como sobre el rendimiento esperado de un pavimento determinado.
      \nZR<\/sub><\/strong> es el valor de la variable estandardizada relacionada con la confiabilidad R (que es la probabilidad de que el n\u00famero de repeticiones de carga NT<\/sub>(m\u00e1x) que llevan el valor PSI<\/strong> = PSIFIN<\/sub><\/strong> sea mayor o igual al n\u00famero de repeticiones NT<\/sub> realmente aplicadas\u00a0 a la subrasante). Afirmar que R<\/strong>=95% significa que en 95 casos de cien las previsiones del proyecto (tr\u00e1nsito, rendimiento del pavimento) permitir\u00e1n alcanzar la vida \u00fatil preestablecida. Por el contrario, en el 5% de los casos no se alcanza. Para cada valor de R existe un valor bien determinado de desviaci\u00f3n est\u00e1ndar reducida ZR<\/sub><\/strong>.<\/p>\n

      Serviciabilidad admisible<\/h3>\n

      El \u00edndice asumido por AASHTO para estimar la serviciabilidad es el PSI Present Serviceability Index<\/strong>. El mismo se define en funci\u00f3n del promedio de la variaciones de la pendiente del perfil, de la profundidad del ahuellamiento, de la superficie de los agrietamientos y de los bacheos, o de lesiones de determinadas caracter\u00edsticas que se refieren a la unidad de superficie de la siguiente expresi\u00f3n:<\/p>\n

      \"psi<\/p>\n

      donde:<\/p>\n

      SV = varianza de la pendiente longitudinal;<\/p>\n

      C = superficie agrietada y bacheada, por unidad de superficie;<\/p>\n

      P = \u00e1rea agrietada o lesionada con caracter\u00edsticas particulares, por unidad de superficie;<\/p>\n

      RD = ahuellamiento promedio<\/p>\n

      Los valores var\u00edan desde valores \u00f3ptimos igual a 5 al inicio de la vida \u00fatil, a valores l\u00edmite de 0 cuando decae la eficiencia de la pavimentaci\u00f3n. Sin embargo, los niveles inferiores a 1-1.5 no son generalmente aceptados ya que comprometen los niveles de servicio y la seguridad de la carretera. Los valores l\u00edmite admisibles dependen de la importancia de la conexiones entre carreteras: entre mayor sea este, m\u00e1s alto debe ser el l\u00edmite admisible de PSI.<\/p>\n

      Structural Number<\/h3>\n

      En el m\u00e9todo AASHTO, el \u201cstructural number\u201d SN o n\u00famero estructural, es un par\u00e1metro que toma en cuenta la \u201cresistencia estructural\u201d del pavimento. Dicho n\u00famero es funci\u00f3n de los espesores de las capas Hi, de la \u201cresistencia\u201d de los materiales empleados, representada \u00e9sta \u00faltima con los \u201ccoeficientes estructurales de estrato\u201d ai<\/sub><\/strong>, e de su sensibilidad al agua, representada por los \u00abcoeficientes de drenaje\u201d di<\/sub><\/strong>.
      \nLa expresi\u00f3n del structural number es:<\/p>\n

      \"structural<\/p>\n

      Donde a cada estrato del pavimento de proyecto, de espesor Hi<\/sub><\/strong> y expresado en pulgadas [inch], se le asigna un coeficiente de estructura (ai<\/sub><\/strong>) en [inch-1], que representa la contribuci\u00f3n de la capa al rendimiento global de la pavimentaci\u00f3n y un factor para considerar los efectos del drenaje (di<\/sub><\/strong>) adimensional.<\/p>\n

      Los coeficientes de drenaje di<\/sub><\/strong> se utilizan para modificar los valores del coeficiente de espesor ai <\/strong>de cada estrato no estabilizado por encima del sustrato en un pavimento flexible. Los estratos de mezcla bituminosa no se ven influenciados por un eventual mal drenaje de la capa o por el tiempo en que se encuentra en condiciones saturadas. En estos casos el coeficiente de drenaje vale siempre 1. Para los otros estratos, los coeficientes de drenaje se determinan la calidad del drenaje y el tiempo, en porcentaje, que el pavimento estar\u00e1 expuesto a niveles de humedad cercanos a la saturaci\u00f3n. El efecto de un drenaje eficiente es el de proveer valores m\u00e1s elevados de SN y, por lo tanto, se traduce en una reducci\u00f3n de los agrietamientos, del ahuellamiento y de las irregularidades de la superficie.<\/p>\n

      Los coeficientes de espesor ai<\/sub><\/strong> denotan la capacidad relativa de los materiales empleados en las diferentes capas de pavimento para contribuir, como componentes estructurales, a la funcionalidad de la estructura. Tales coeficientes est\u00e1n en funci\u00f3n del tipo y propiedades de los materiales. Espec\u00edficamente, los coeficientes estructurales relacionados con los estratos de usura (a1<\/sub>) y de base (a3<\/sub>) se obtienen directamente de los monogramas presentes en la AASHTO GUIDE, en funci\u00f3n de la estabilidad Marshall seleccionada para los respectivos estratos. El valor del coeficiente relativo al estrato de conexi\u00f3n (a2<\/sub>) se obtiene por interpolaci\u00f3n lineal de los par\u00e1metros a1<\/sub> y a3<\/sub>, obtenidos tambi\u00e9n de la ASSHTO GUIDE pero con el valor de la estabilidad Marshall relativa al estrato de conexi\u00f3n, con las respectivas cuotas, ya que en los Estados Unidos no se determina esa capa.
      \nFinalmente, el coeficiente relativo al estrato de cimentaci\u00f3n a4<\/sub> de mezcla granular se toma tambi\u00e9n de la AASHTO GUIDE, en funci\u00f3n del CBR de la cimentaci\u00f3n.<\/p>\n

      La estimaci\u00f3n de SN se puede efectuar indirectamente mediante las correlaciones con otros par\u00e1metros que describen las caracter\u00edsticas estructurales. Entre estos hay un v\u00ednculo particularmente \u00fatil que es aquel entre CBR<\/strong> y el m\u00f3dulo resiliente del sustrato MR<\/strong>.<\/p>\n

      \"cbr<\/p>\n

      donde:<\/p>\n

      MR = m\u00f3dulo resiliente del sustrato, en MPa<\/p>\n

      CBR = \u00edndice de capacidad CBR (California Bearing Ratio) [%].<\/p>\n

      Verificaci\u00f3n del m\u00e9todo AASHTO<\/h3>\n

      El m\u00e9todo emp\u00edrico de AASHTO se concluye verificando que el n\u00famero de ejes est\u00e1ndar (N<\/strong>), resulte poco inferior al n\u00famero m\u00e1ximo de paso de ejes est\u00e1ndar soportado por el pavimento asf\u00e1ltico (W18<\/sub>).<\/strong>[\/vc_column_text][\/vc_column][\/vc_row][vc_row][vc_column][vc_video link=\u00bbhttps:\/\/youtu.be\/-64_RRX1xCY\u00bb][\/vc_column][\/vc_row][vc_row bg_type=\u00bbbg_color\u00bb bg_color_value=\u00bb#f7f7f7″][vc_column width=\u00bb1\/2″]