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AASHTO 2008 y el Manual Peruano de Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos 2012 Carlos M. Chang, Ph.D., P.E.

2012 Proyecto de Norma Peruana

2008 AASHTO

Objeto 

Manual Peruano 2012: Diseñar estructuras de pavimento flexible, semi-rígidos y rígidos, y para caminos afirmados. Basado en el AASHTO 93 que es un método empírico.



MEPDG 2008: Predice múltiples indicadores de desempeño en base a condiciones locales de clima, composición del tráfico, características de los materiales, diseño estructural, y estrategias de gestión.

Metodologías de Diseño de Pavimentos 

Empírico  Procedimientos



estadísticos basados en ensayos experimentales Mecanístico  Cálculo de respuestas del pavimento i.e., esfuerzos, deformaciones  Modelos de desempeño del pavimento basado en principios mecanísticos

Serviciabilidad 

Manual Peruano 2012: Emplea el concepto de Indice de Serviciabilidad (PSI). Es el parámetro utilizado por AASHTO 93 en el diseño definiendo un valor inicial y un valor final.



MEPDG 2008: Utiliza el International Roughness Indes (IRI). Es un indicador funcional de desempeño del pavimento.

PSI

Diseño Basado en Serviciabilidad AASHTO 93

PSI

PSI

Versión 1993

(AASHTO, 1993)

Versión 1993 2008 AASHTO

Ganancia

MEPDG -2008 Regularidad Superficial Índice Internacional de Rugosidad (IRI) 2

Velocidad = 80 km/h

1

0 0.01

0.1

1

10

100

Longitud de Onda, m



 (Vertical Distance) Horizontal Distance

Confiabilidad 

Manual Peruano 2012: Utiliza un valor único de confiabilidad para representar la probabilidad de que el diseño se encuentre dentro de los índices de serviciabilidad (PSI) previstos por el diseñador.



MEPDG 2008: Permite asignar niveles de confiabilidad individuales para los criterios de desempeño establecidos.

Evaluación de la Confiabilidad IRI level for Reiability R

IRI

Probability of failure ()

IRIfailure IRIavrg Reliability R=1-

Expected IRI

IRI0 Pavement Life

Time

Suelos 



Manual Peruano 2012: Utiliza la clasificación AASHTO para clasificar los suelos y recomienda los ensayos de Módulo de Resilencia o CBR para caracterizar los suelos. MEPDG 2008: Lista de normas AASHTO para la caracterización de materiales:   

Materiales no ligados y suelos de subrasante. Materiales de suelos y tratados estabilizados Ligante asfáltico

Fuente de Materiales 

Manual Peruano 2012: Incluye criterios para establecer la necesidad de estabilización de los suelos en base a las normas de ASTM y MTC.



MEPDG 2008: Utiliza las normas AASHTO para los ensayos de materiales.

Tráfico 

Manual Peruano 2012: Determinar el factor de distribución direccional, factor de distribución carril, tasas de crecimiento, y proyección para el cálculo del “Número de Repeticiones de Ejes Equivalentes de 8.2 Tn” (ESALS), en el período de diseño.



MEPDG 2008: Utiliza espectro de cargas.

PSI PSI PSI

Diseño Basado en Serviciabilidad AASHTO 93

(AASHTO, 1993)

Cargas de Vehículos en los 50s...

(y en un tramo especifico de la carretera!) (AASHO, 1961)

TRAFICO en MEPDG 2008 

Diferentes tipos de Ejes de Carga Eje Simple Llantas Simples Llantas Duales

Tandem Tridem Llantas Duales



Ejes de Carga Mixtos

Valores de Respuesta Critica

t

c

c

t

t en superficie + fondo de todas las capas consolidadas (fisuras) c en la mitad del grosos de todas las capas + cima de Subrasante

Localización de Respuestas Criticas

C L

y

B1

B2 B3

B4

B5

B6

B7

A1

A2 A3 A4

A5

A6

A7

B8

B9

B10

Sy A8

A9

A10

x Sx 4 in 4 in

8 in

8 in

8 in

Factores de Distribución de Cargas por Eje

Ejemplo – Distribución para Eje Tándem en el primer mes de Tráfico Porcentaje de ejes Tándem

0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0 6

14

22

30 38 46 54 62 Nivel de Cargas, kips

70

78

Trafic o

Clima Materiales

Estructura Daño

Tiempo

Respuesta

Acumulación de daño

Fallas

Aspectos MedioAmbientales 

Manual Peruano 2012: Se presentan mapas de climáticos y de precipitación pluvial.



MEPDG 2008: describe los datos climáticos recopilados en estaciones meteorológicas en los Estados Unidos de América generados por el ICM (Integrated Climate Model).

Temperatura, grados C

Variación Diaria de la Temperatura

0.0

Día 2

Día 1

Día 3

Día 4

Dia Noche PCC Arriba PCC Abajo 0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

Tiempo, días

3.0

3.5

4.0

Información Climática por Estado

Procedimiento de Diseño del Pavimento 

Manual Peruano 2012: Presenta catálogos con espesores desarrollados en base al AASHTO 93 donde se determina el numero estructural requerido (SNR) para las condiciones de tráfico y subrasante.



MEPDG 2008: Se propone una estructura de pavimento cuyo desempeño es verificado utilizando modelos de predicción del deterioro y comparado con criterios de desempeño establecidos por el diseñador.

Información General

Datos

Tráfico Clima Estructura

Estado y Resumen

Ver Resultados y Salidas

Verificación del Desempeño El procedimiento AASHTO 2008 evalua un diseño propuesto para determinar si cumple con el comportamiento esperado bajo los criterios establecidos para un determinado nivel de confiabilidad Diseño Propuesto

Cada aplicación de carga Modulo CTB

Modulo PCC Tráfico Modulo AC Modulo de Base Granular Modulo Subrasante

0

2

4

6

Tiempo, años

8

Vida Util 

La vida útil de diseño es dividida en períodos incrementales de tiempo

Vida Util de Diseño

Daño Incremental 

En cada incremento de tiempo, los siguientes parámetros son utilizados para calcular el daño incremental:  Propiedades de los materiales  Temperatura y humedad de acuerdo a la estación  Variación estacional del tráfico

Daño Acumulado

Daño

Daño total acumulado es la suma de los incrementos de daño a lo largo de la vida útil.

Vida Util de Diseño

Fallas en Pavimentos Flexibles

Falla por Fatiga Fisuramiento Longitudinal

Fisuramiento Térmico

IRI

Ahuellamiento

Fallas en Pavimentos Rígidos

Predicción de Falla

Verificación del Desempeño ¿Esta el nivel de falla predecido dentro de los limites permisibles para el nivel de confiabilidad deseado?

0

5

10

15

20

25

30

Edad, años

Desempeño de los Pavimentos 

Manual Peruano 2012: Propone los modelos de deterioro de pavimentos HDM III y HDM 4 para la verificación los niveles de servicio de las estructuras de pavimento propuestas.



MEPDG 2008: Presenta las ecuaciones de predicción del deterioro para ambos tipos de pavimento, rígidos y flexibles.

Conclusiones 

Reconocer la necesidad de implementar el nuevo método mecanístico-empírico y de los beneficios del MEPDG 2008.



La transición al nuevo método debe ser progresiva e involucra un esfuerzo coordinado.

PREGUNTAS ? Carlos M. Chang Albitres, Ph.D., P.E. [email protected]

Paper 12-2916