Logo Studenta

4 2 Diseño Estructural de Pavimentos Flexibles - Alfonso Toribio

¡Este material tiene más páginas!

Vista previa del material en texto

Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Rosario 
 
Vías de Comunicación II 1 Ing. Fernando Buono 
DISEÑO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOS FLEXIBLES 
 
Una estructura de pavimento debe brindar una superficie de 
rodamiento adecuada para el tránsito y distribuir las cargas generadas por el 
mismo en las distintas capas que componen el paquete estructural, sin que 
se produzca la falla por fatiga de las capas ligadas, ni deformaciones plásticas 
importantes en las capas no ligadas y la subrasante, durante el período para 
el cual fue diseñado. 
Un buen diseño debe cumplir las condiciones mencionadas con el 
menor costo posible. El objetivo del diseño estructural de un pavimento es 
dimensionar un paquete estructural compuesto por distintas capas, teniendo 
en cuenta los costos económicos de las mismas para lograr la solución 
técnica-económica más conveniente. 
Las solicitaciones del tránsito introducen tensiones importantes en la 
estructura que son absorbidas por el conjunto de las distintas capas que la 
componen. Las tensiones son introducidas en la estructura a través de la 
capa de rodamiento y transmitidas, a través de esta, hacia las capas 
inferiores de la estructura y la subrasante. El nivel de tensiones va 
decreciendo con la profundidad, por lo que la calidad y resistencia de las 
distintas capas que componen el paquete estructural debe ir aumentando a 
medida que nos acercamos a la superficie. 
Los métodos tradicionales de diseño estructural de pavimentos han 
sido establecidos sobre bases estrictamente empíricas desarrolladas a partir 
Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Rosario 
 
Vías de Comunicación II 2 Ing. Fernando Buono 
de experiencias de larga duración. En general, el desarrollo de este tipo de 
métodos se basa en la observación del funcionamiento (a escala real o en 
condiciones estrictamente controladas) de ciertos tipos de estructuras, 
determinados materiales de construcción y determinadas condiciones de 
carga. Se evalúa el comportamiento resultante para cada uno de los casos y 
finalmente se obtiene una relación matemática denominada “modelo de 
comportamiento”. Como consecuencia, existe una fuerte limitación en su 
aplicación, ya que estos modelos de comportamiento empíricos sólo sirven 
para las condiciones en las que fueron desarrollados, no pudiendo ser 
capaces de abarcar situaciones de diseño variables. Como ejemplo podemos 
citar el Método CBR (antiguo método de diseño basado sólo en cubrir el 
material con una tapada de acuerdo a la calidad de la subrasante y al nivel de 
tránsito) basado en experimentaciones realizadas sobre estructuras del 
estado de California, EEUU. 
La necesidad de contar con procedimientos racionales que puedan ser 
usados para todo tipo de situaciones, impulsó el desarrollo de los 
denominados métodos de base analítica o mecanicistas. Durante años se 
realizaron considerables esfuerzos por parte de numerosos investigadores 
para desarrollar modelos teóricos y métodos de ensayos que mejoren el rigor 
del análisis y el diseño realizado. A partir de la década del ’60 se obtienen los 
primeros frutos de este esfuerzo, pudiéndose citar como ejemplos el Método 
Shell 63 y 78 y la propuesta del Método AASHTO 93 y 2002 para diseño de 
pavimentos asfálticos. 
 
Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Rosario 
 
Vías de Comunicación II 3 Ing. Fernando Buono 
 
Método CBR para diseño de pavimentos 
Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Rosario 
 
Vías de Comunicación II 4 Ing. Fernando Buono 
Estos métodos racionales de dimensionamiento son procedimientos 
teóricos con la capacidad de relacionar el cálculo tensional basado en las 
propiedades de los materiales determinadas en laboratorio (relación tenso-
deformación, resistencia a cargas reiteradas, etc.), con el comportamiento de 
las estructuras durante su vida de servicio. Por lo tanto, resulta imperiosa la 
necesidad de evaluar racionalmente cada uno de los materiales que 
componen las diferentes capas del paquete estructural de un camino para 
determinar sus propiedades, conocer su comportamiento ante las 
solicitaciones y poder aplicar esta metodología. 
Los modelos racionales calculan las solicitaciones en cada capa de la 
estructura, producidas por la acción del tránsito y el clima, y se vinculan al 
comportamiento en servicio mediante criterios de falla definidos para cada 
uno de los materiales intervinientes. Hay que destacar la importancia de la 
determinación de los criterios de falla en el análisis de los métodos 
racionales. Estos criterios pueden obtenerse a partir de ensayos de 
laboratorio, en pistas de ensayo a escala real o mediante el seguimiento de 
tramos reales en servicio. 
1. Método Shell 
El método Shell es un método racional de diseño de espesores de 
pavimentos flexibles y/o semi-rígidos. Está basado en la teoría de la 
elasticidad, en la medición de las propiedades de los materiales de las 
distintas capas y en el análisis de la performance de esa estructura en el 
tiempo, en base a criterios de falla de los distintos materiales. 
Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Rosario 
 
Vías de Comunicación II 5 Ing. Fernando Buono 
El manual brinda numerosas cartas de diseño, en las cuales están 
consideradas las variables de diseño: acción de las cargas del tránsito, 
propiedades mecánicas de la subrasante y materiales de las capas 
constitutivas, y el clima a través de la temperatura ambiente. 
La estructura real del pavimento está modelizada como un sistema 
tricapa de comportamiento elástico lineal, en el cual los materiales son 
asumidos homogéneos e isótropos y están caracterizados por su módulo de 
elasticidad y coeficiente de Poisson. 
Para una estructura de pavimento flexible, la capa superior está 
constituida por los materiales ligados con cemento asfáltico, la capa 
intermedia por los materiales no ligados, y la inferior por la subrasante. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Como se indica en la figura anterior, los esfuerzos críticos considerados 
son: la deformación específica por tracción (εt) en la base de la capa asfáltica 
(si es excesiva falla por fisuración de la capa) y la deformación específica de 
compresión (εZ) en la superficie de la subrasante (si es excesiva falla por 
EJE Rueda Dual 80 KN 
 
CAPAS ASFÁLTICAS E1, n1, h1 
 
CAPAS NO LIGADAS E2, n2, h2 
 
 
SUBRASANTE E3, n3 
 
Tracción 
Compresión 
Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Rosario 
 
Vías de Comunicación II 6 Ing. Fernando Buono 
ahuellamiento). Estas deformaciones específicas se vinculan con el número 
de reiteraciones admisibles mediante criterios de falla que responden a la 
siguiente forma: 
Falla por fisuración: Nadm = f (εt) 
Falla por ahuellamiento: Nadm = f (εz) 
La condición final del pavimento, a partir del cual se considera la falla 
puede ser diferente a partir del método de diseño adoptado. En el caso del 
método Shell las condiciones finales planteadas son: ahuellamiento 19 mm y 
fisuración comparable con grado 4 del Manual de Evaluación de la D.N.V. 
La figura siguiente muestra una carta simplificada de diseño, de la que 
pueden ser obtenidos los espesores de capas asfálticas h1 y de capas no 
ligadas h2 que verifican los criterios de falla planteados, la curva de diseño es 
la envolvente de ambas curvas. 
Espesor Asfáltico h 1 
Espesor de capas no ligadas h 2 
Falla por Subrasante (Ahuellamiento) 
Falla mezcla Asfáltica 
(Fisuración) 
Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Rosario 
 
Vías de Comunicación II 7 Ing. Fernando Buono 
VALORACIÓN DE LOS PARÁMETROS DE DISEÑO: 
a) Tránsito: 
El tránsito de diseño se valora a través del número de aplicaciones N 
de un eje estándar de referencia de 80 KN. El procedimiento para calcular el 
tránsito de diseño ND a partir de un censo de cargas, consiste en aplicar a 
cada una de las cargasactuantes un coeficiente de equivalencia en efecto 
destructivo, para expresar esa carga en ejes de 80 KN. Ese coeficiente se 
obtiene de la siguiente expresión: 
ne = ( P / 80 KN ) 
4 
b) Temperatura: 
Se calcula una temperatura media anual ponderada del aire WMAAT 
expresada en °C, de manera de obtener con esta temperatura equivalente un 
deterioro igual al que sufriría la subrasante con las variaciones reales de 
temperatura a lo largo de un período generalmente anual. 
Este procedimiento se realiza utilizando la gráfica de la siguiente 
página (carta "W" del método) para obtener los factores de ponderación de 
cada uno de los meses, considerados con su temperatura media mensual del 
aire correspondiente (MMAT °C). 
Luego con el valor promedio de estos 12 coeficientes mensuales se 
obtiene empleando la misma gráfica pero en sentido inverso, la temperatura 
media anual ponderada del aire (WMAAT). 
Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Rosario 
 
Vías de Comunicación II 8 Ing. Fernando Buono 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
c) Subrasante: 
El método incorpora el módulo dinámico de la subrasante (módulo 
resiliente) como uno de los principales parámetros del diseño. El valor de 
este parámetro tiene un comportamiento fuertemente dependiente del 
contenido de humedad y del nivel de tensiones a que está sometido el 
material de la subrasante. El mismo puede ser determinado a partir de 
mediciones de deflexión dinámica in situ o a través de ensayos de 
laboratorio. 
Cuando esas determinaciones no son posibles de realizar, pueden 
utilizarse correlaciones empíricas entre el módulo dinámico y el valor soporte 
CBR, determinado sobre muestras preparadas en laboratorio en condiciones 
de humedad y densidad acordes a las condiciones en servicio de ese material. 
A los fines prácticos se recomienda en el método utilizar la siguiente 
relación: Esubr = 10
7 CBR (N/m2) 
Factor de Ponderación
0.01
0.1
1
10
-10 0 10 20 30 40
MMAT o W-MAAT (ºC)
Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Rosario 
 
Vías de Comunicación II 9 Ing. Fernando Buono 
Sin embargo, una mejor relación entre el módulo y el CBR, planteada con 
posterioridad es: Esubr = 18 * CBR
0.64 * 106 (N/m2) 
d) Mezcla asfáltica: 
Para los fines del diseño son consideradas dos propiedades de las 
mezclas asfálticas: el módulo dinámico o Stiffness y la fatiga. 
Las cartas de diseño han sido confeccionadas para las siguientes 
condiciones: 
 - por módulo dinámico: dos tipos de mezclas S1 y S2 
 - por resistencia a fatiga: dos tipos de mezclas F1 y F2 
 - por características del asfalto: dos tipos de penetración 50 o 100 
 
Por combinación de todas estas condiciones se obtienen 8 tipos de 
mezclas, con distintos códigos S1-F1-50, S1-F1-100, S2-F1-50, etc., en forma 
genérica S-F-P. 
Determinación del módulo dinámico: 
En la siguiente figura se muestran las curvas típicas que relacionan los 
módulos dinámicos de la mezcla Smix con la temperatura de la mezcla Tmix 
para las dos mezclas consideradas S1 y S2, para una frecuencia de aplicación 
de la carga considerada para el diseño que representa un tiempo de 
aplicación de la carga de 0,02 segundos y una velocidad de circulación del 
tránsito de 50 - 60 Km/h. 
 
 
Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Rosario 
 
Vías de Comunicación II 10 Ing. Fernando Buono 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A través de ensayos de laboratorio se pueden valorar los módulos 
dinámicos de las mezclas asfálticas a distintas temperaturas. Comparando 
luego la curva obtenida con las curvas del método (S1 y S2), se elige como 
tipificación para el diseño aquella que se asemeje o se acerque más a la 
curva de laboratorio. 
Cuando no es posible realizar ensayos de laboratorio, puede 
determinarse la curva Smix -Tmix a través de una serie de nomogramas 
provistos por el método. El procedimiento a seguir es el siguiente: 
� Determinación del Índice de Penetración Ip del cemento asfáltico a partir 
de los datos de los ensayos de penetración y punto de ablandamiento. 
� Determinación de la temperatura a la cual va a trabajar la mezcla 
asfáltica, denominada temperatura de operación o Tmix. Se obtiene 
Stiffness Smix N/m2
1.E+08
1.E+09
1.E+10
1.E+11
-20 -10 0 10 20 30 40 50 60
T mix (ºC)
S1-50 
S1-100 
S2-50 
S2-100 
Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Rosario 
 
Vías de Comunicación II 11 Ing. Fernando Buono 
utilizando la siguiente gráfica, la cual da la temperatura de la mezcla Tmix 
en función del WMAAT calculado previamente y el espesor de material 
asfáltico a colocar en la estructura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tmix en función de WMAAT y el espesor de mezcla asfáltica 
 
� Determinación del módulo dinámico del cemento asfáltico Sbit, para cada 
condición de trabajo, o sea distintas temperaturas y distintos tiempos de 
aplicación de la carga, utilizando el nomograma de Van der Poel de la 
siguiente página. 
40 cm 
5 cm 
20 cm 
10 cm 
Temperatura de la mezcla Tmix (ºC)
0
10
20
30
40
50
0 10 20 30
MMAT o WMAAT (ºC)
60 cm 
Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Rosario 
 
Vías de Comunicación II 12 Ing. Fernando Buono 
 
Nomograma de Van der Poel 
 
� Determinación de la composición en volumen de la mezcla asfáltica. 
Cuando la cantidad de asfalto adsorbido por los agregados puede ser 
considerara despreciable, el pasaje de dosificación en peso a dosificación 
en volumen puede realizarse de la siguiente manera: 
- % de vacíos Vvacíos ya está expresado en volumen 
- % asfalto en volumen Vbit = Pbit x densidad Marshall mezcla 
- Luego los agregados en volumen Vg = 100% - Vbit - Vvacíos 
 
 
 
Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Rosario 
 
Vías de Comunicación II 13 Ing. Fernando Buono 
� Determinación del módulo dinámico de la mezcla asfáltica Smix para cada 
condición de trabajo, a partir del Sbit y la composición en volumen de la 
mezcla, utilizando el nomograma de la siguiente página. 
 
Nomograma para el cálculo de Smix 
Aplicando este mismo procedimiento para distintas temperaturas de 
operación se puede elaborar la curva Smix - Temperatura de la mezcla 
Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Rosario 
 
Vías de Comunicación II 14 Ing. Fernando Buono 
 
considerada, y proceder luego a compararla con las especificadas en el 
método, al igual que si hubiera sido determinada en laboratorio. 
Caracterización a fatiga de la mezcla asfáltica: 
Han sido seleccionados dos grupos de curvas de fatiga que 
corresponden a dos tipos de mezclas, las F1 y las F2. A título indicativo, para 
determinar a cual grupo de curvas corresponde nuestra mezcla asfáltica 
puede decirse que: 
� Las F1 corresponden a mezclas con un moderado contenido de 
asfalto y de vacíos. 
� Las F2 a mezclas con relativamente alto contenido de vacíos. 
En la siguiente figura se muestran las curvas de fatiga correspondientes 
a los dos tipos de mezclas citadas: 
 F1 F2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Rosario 
 
Vías de Comunicación II 15 Ing. Fernando Buono 
Para definir a cuál de las tipificaciones corresponde la mezcla asfáltica, 
puede seguirse el siguiente procedimiento: 
� Calcular la deformación admisible de fatiga εfat para que la mezcla 
soporte un determinado número de ciclos Nfat sin fallar por fatiga, 
utilizando la siguiente expresión: 
 εfat = (0,856 x Vbit + 1,08) x Smix
-0,36 x Nfat
-0,2 
� Calculando los εfat para distintos Nfat se puede trazar la curva de fatiga de 
nuestra mezcla, y proceder luego a compararla con las del método, y 
decidir así cuál de las tipificaciones le corresponde. 
DISEÑO ESTRUCTURAL: 
El método Shell resuelve el diseño estructural de los pavimentos a 
través de unaserie de cartas, de las cuales pueden ser obtenidos los 
espesores de las distintas capas requeridos para satisfacer las deformaciones 
admisibles críticas, para las condiciones de solicitación de servicio. 
En las cartas de diseño los parámetros asumen valores fijos por 
intervalos entre los cuales se pueden realizar interpolaciones, ellos son: 
WMAAT: 4, 12, 20 y 28 °C 
 Esubr: 2.5 x 10
7, 5 x 107, 1 x 108 y 2 x 108 N/m2 
 Mezcla asfáltica: S1-F1-50, S1-F1-100, S1-F2-50, S1-F2-100, 
S2-F1-50, S2-F1-100, S2-F2-50 y S2-F2-100 
Tránsito ND: 10
4, 105, 106, 107 y 108 ejes de 80 KN 
Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Rosario 
 
Vías de Comunicación II 16 Ing. Fernando Buono 
En cada una de esas cartas, de los 4 parámetros de diseño descriptos 
(ND, WMAAT, código de la mezcla y Esubr), 3 de ellos son prefijados y el 
restante es variable dentro de la carta. Existen 4 distintas presentaciones de 
las cartas para facilitar posibles interpolaciones: 
� En las HN están graficados los pares h1 - h2 para distintos tránsitos 
ND 
� En las HT están también graficados los pares h1 - h2 pero para 
distintos WMAAT 
� En las TN está graficado el espesor h1 en función del WMAAT para 
distintos tránsitos ND (h2 permanece fijo) 
� En las EN está graficado el espesor h1 en función de los módulos Esubr 
de la subrasante para distintos tránsitos ND. 
Por ejemplo en las cartas HN, como la de la figura de la siguiente 
página, el parámetro que queda variable es el tránsito. De este tipo de cartas 
se obtienen los espesores h1 de capas asfálticas y h2 de capas no ligadas que 
pueden ser combinados para satisfacer un determinado tránsito de diseño 
ND. 
De esas cartas también se obtiene otra información para el diseño, que 
es la posible subdivisión de espesores de las capas de materiales no ligados y 
los módulos resilientes mínimos que las mismas deben poseer. 
En la misma figura, se obtienen las subdivisiones de espesores sobre la 
línea horizontal que une el punto de diseño elegido con el eje de los 
espesores h1 al interceptar las líneas de trazo inclinadas, siendo el módulo 
Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Rosario 
 
Vías de Comunicación II 17 Ing. Fernando Buono 
mínimo de la capa el que se indica en cada uno de los sectores. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Supongamos el siguiente ejemplo de diseño: 
 
Datos: Mezcla asfáltica S1-F1-50 
 Módulo subrasante 5 x 107 N/m2 
 Tránsito ND 107 ejes 80KN 
 Temperatura 20 °°°°C 
 
De la carta de diseño HN49, pueden obtenerse muchos pares de H1 y 
H2 que satisfagan los requerimientos del diseño, siendo luego elegido aquel 
que resulte más económico. 
Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Rosario 
 
Vías de Comunicación II 18 Ing. Fernando Buono 
Espesores adotados: 
H1 = 13 cm 
 H2 = 43 cm 
 Con la siguiente partición tentativa de las capas no ligadas: 
 Módulo 8 x 108 N/m2 - CBR >=80 = 18 cm 
 Módulo 4 x 108 N/m2 - CBR >=40 = 9 cm 
 Módulo 2 x 108 N/m2 - CBR >=20 = 16 cm 
A estos espesores así obtenidos, tanto de las capas ligadas como las no 
ligadas, se les debe realizar un ajuste por tipo de materiales y espesores 
constructivos de los mismos. 
En caso de tener que subdividir la capa asfáltica por tener que respetar 
espesores constructivos y por tener que colocar materiales de diferente 
calidad (por ejemplo: concreto asfáltico de rodamiento y concreto asfáltico 
de base), el procedimiento a realizar varía según las tipificaciones de las 
mezclas a utilizar: 
� Si las mezclas de rodamiento y base poseen distinta característica a 
fatiga (F1 y F2), el diseño del espesor total corresponde hacerlo con la 
curva de diseño correspondiente al material de base. 
� Si las mezclas poseen distinta característica modular (S1 y S2) se debe 
realizar lo siguiente: 
• Una vez adoptado el espesor H2 de capas no ligadas, obtener de las 
cartas correspondientes a los dos tipos de mezclas (S1 y S2) los 
respectivos espesores H1. 
• Calcular la relación existente entre los H1 que fueron obtenidos para 
Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Rosario 
 
Vías de Comunicación II 19 Ing. Fernando Buono 
las mezclas S1 y S2. 
• Adoptar el espesor de la carpeta de rodamiento. 
• El resto del espesor a cubrir por la mezcla de base será luego 
corregido por la relación previamente calculada entre los dos 
materiales. 
 
2. Método AASHTO 
El método AASHTO es un método empírico para el diseño de 
estructuras de pavimento. Tiene su origen en los años 1959 y 1960 a partir de 
una gran experiencia a escala real realizada en los Estados Unidos, en los 
cuales se solicitaron diferentes estructuras de pavimentos mediante tránsito 
controlado. A partir de los resultados obtenidos se realizaron numerosos 
estudios, permitiendo el planteo de ecuaciones empíricas de 
comportamiento estructural. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
. 
Esquema de la zona donde se realizó la experiencia a escala natural que dio 
origen al método de diseño 
 
Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Rosario 
 
Vías de Comunicación II 20 Ing. Fernando Buono 
En los diferentes circuitos se plantearon combinaciones de tipos 
estructurales que fueron sometidos a niveles de tránsito con diferentes 
vehículos reales, de manera de posibilitar el planteo de una ecuación de 
correlación. 
La fórmula actual del método para pavimentos flexibles puede 
resumirse en: 
 LOG ND = ZR * S0 + 9.36 * Log (SN + 1) - 0.2 + Log [(4.2 - PSI f)/(4.2 – 1.5)] + 2.32 Log M R -8.07 
 0.4 + [1094 / (SN + 1)5.19] 
 Donde: 
 ND: Tránsito de diseño expresado en millones de ejes equivalentes 
ZR: Factor función de la confiabilidad adoptada (50 a 80% rutas 
secundarias, 75 a 95% rutas principales, 80 a 100% autopistas) 
S0: Desviación estándar (0.35 a 0.40 para pavimentos nuevos y 0.40 a 
0.50 para repavimentaciones) 
SN: Número estructural necesario 
PSIf: Índice de serviciabilidad presente final 
MR: Módulo resiliente de la subrasante 
 
% de Confianza ZR 
10 -1.28 
20 -0.84 
50 0 
80 0.84 
90 1.28 
95 1.65 
 
 
PSI 
50% Conf. 
N 
Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Rosario 
 
Vías de Comunicación II 21 Ing. Fernando Buono 
 A partir de la ecuación obtenida se confeccionó el siguiente abaco: 
 
 
 
 
Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Rosario 
 
Vías de Comunicación II 22 Ing. Fernando Buono 
Completando el antiguo criterio de que un material se comporta bien 
bajo un adecuado espesor de protección (tapada), este método plantea que 
la función de caída de la serviciabilidad con el número de reiteraciones de 
ejes de referencia, depende de una combinación entre espesores y calidades 
de los materiales que constituyen la estructura. 
Ingresando en el ábaco con los datos del módulo resiliente de la 
subrasante y el tránsito de diseño, y adoptando los datos de confiabilidad, 
desviación estándar e índice de servicialidad final, se puede obtener el 
Número Estructural necesario (SNnec) para el paquete estructural a diseñar. 
Este número representa la protección necesaria que debe tener la 
subrasante para las condiciones planteadas. 
El Número Estructural obtenido a partir del aporte de la totalidad de 
las capas que conforman el paquete estructural adoptado en el diseño (SN) 
deberá ser mayor o igual que el obtenido mediante el ábaco (SNnec). 
El método reconoce la no linealidad de los materiales y plantea 
estimaciones en base a las solicitaciones y ecuaciones de módulo y/o técnicas 
de retroajuste modular. Inicialmente la caracterización de los materiales se 
realizaba por diferentesmétodos, pero a partir de su versión del año 1993 se 
propicia la utilización del módulo conjuntamente con el tipo de capa 
(asfáltica, cementada, granular) para la definición de su calidad por medio del 
coeficiente de aporte estructural por centímetro de espesor “ai”. 
Coeficientes de aporte por capa ai (1/cm) en función del módulo 
expresado en Kg/cm2: 
Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Rosario 
 
Vías de Comunicación II 23 Ing. Fernando Buono 
Concreto asfáltico 
 ai (1/cm) = - 0.5127 + 0.1524 * Log (Mod.) 
 Módulo del concreto a 20 ºC : 30.000 Kg./cm2 
Base granular 
ai (1/cm) = ( 0.249 * Log (Mod./0.07) - 0.977 ) / 2.54 
Sub-base granular 
ai (1/cm) = ( 0.227 * Log (Mod./0.07) - 0.839 ) / 2.54 
Capas cementadas 
 ai (1/cm) = 2.649 * 10
-7 * Mod.1.157 
Para la determinación de los módulos, el método requiere una 
modelización de la estructura donde se estimen los módulos de las diferentes 
capas de materiales que componen la misma. 
Fuera de lo propuesto por el Método y simplificadamente para un 
predimensionamiento, podría plantearse el módulo en base a un valor 
máximo dado por la capacidad estructural del material (determinada a través 
de ensayos de laboratorio), pero acotado por un máximo escalonamiento 
modular posible (función del espesor de capa y el módulo de la capa inferior). 
Por ejemplo la capa i tendrá dos máximos valores modulares y se 
comportara con el menor de ambos: 
a) Módulo máximo en función del material: 
MóduloCBR [Mpa] = 18 * CBR
0.64 
b) Respetando el escalonamiento modular máximo dado por las 
fórmulas de Barker para capas de Base o Sub-base: 
Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Rosario 
 
Vías de Comunicación II 24 Ing. Fernando Buono 
Kbase = 1 + 10.52 * Log (H/2.54) - 2.1 * Log (Modinf /0.07) * Log (H/2.54) 
Ksub-base = 1 + 7.18 * Log (H/2.54) - 1.56 * Log (Modinf /0.07) * Log (H/2.54) 
Donde: 
 H: Espesor de la capa en cm. 
 Modinf : Módulo de la capa inferior en Kg./cm2 
MóduloESC = k * Modinf 
Comenzando el retroajuste modular desde la subrasante (se adopta el 
módulo en función del CBR), se van obteniendo los módulos de cada capa 
como el menor entre el obtenido en función del CBR y el obtenido por 
escalonamiento modular. 
El módulo de la mezcla asfáltica se adopta en función de la 
temperatura y la frecuencia de aplicación de la carga. 
Una vez obtenidos los módulos de trabajo de todas las capas se 
pueden determinan los aportes ai por cm de espesor de cada una de las 
mismas. 
Cada capa aporta al número estructural SN: 
 
SNi = ai * hi * mi 
 
Donde: 
hi: espesor de la capa en cm 
mi: factor de drenaje aplicable a materiales no ligados 
 
 
Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Rosario 
 
Vías de Comunicación II 25 Ing. Fernando Buono 
El factor de drenaje se obtiene de la siguiente tabla: 
 
Calidad del Tiempo de % del tiempo expuesto a humedades cercanas a saturación 
 drenaje remoción <1% 1 a 5% 5 a 25% >25% 
Excelente 2 horas 1,40-1,35 1,35-1,30 1,30-1,20 1,20 
Bueno 1 día 1,35-1,25 1,25-1,15 1,15-1,00 1,00 
Regular 1 semana 1,25-1,15 1,15-1,05 1,05-0,80 0,80 
Pobre 1 mes 1,15-1,05 1,05-0,80 0,80-0,60 0,60 
Muy pobre No drena 1,05-0,95 0,95-0,75 0,75-0,40 0,40 
Finalmente el Número Estructural del paquete diseñado será: 
 
SN = S SNi 
SN deberá ser mayor o igual que el SNnec obtenido del ábaco. 
En caso de no verificarse se deberá incrementar el espesor de alguna 
de las capas y recalcular el SN hasta que la estructura verifique.

Continuar navegando