“Diseño Estructural y de mezclas asfálticas
de alto desempeño para pavimentos de
larga duración”
Ing. Francisco Javier Moreno FierrosCAPUFE
EVALUACIÓN DE LA MEJOR
ALTERNATIVA
INGENIERÍA DE MATERIALES
CONTROL Y ASEGURAMIENTO
DE CALIDAD EN OBRA
DISEÑO ESTRUCTURAL
DE PAVIMENTOS
INSUMOS
• Librería de materiales• Modelos climáticos• Modelos de deterioro y
respuesta• Ejes equivalentes
(espectros de carga)
DISEÑO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS
CICLO DE UN PROYECTO DE PAVIMENTOS
EVALUACIÓN DE DESEMPEÑO
(ESTRUCTURAL)
1.9001.9201.966
2.122
2.367
2.7012.701
3.1253.125
3.6383.638
4.2404.240
4.900
5.600
6.4006.400
7.5007.500
8.800
1.900
1.1001.166
1.313
1.518
1.786
1.200
1.4081.408
1.7501.750
2.240
1.400
1.570
1.800
2.0502.050
2.400
1.700
1.900
2.150
2.450
1.500
1.700
0.0
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
2.8
3.2
3.6
4.0
4.4
4.8
5.2
5.6
6.0
6.4
6.8
7.2
7.6
8.0
8.4
8.8
9.2
9.6
10.0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
IN
DIC
E D
E R
UG
OS
ID
AD
IN
TE
RN
AC
IO
NA
L IR
I, m
/km
AÑO
Figura 1 VARIACION DE IRI EN EL TIEMPO, DE LAS PROPUESTAS DE
MANTENIMIENTO DEL LIBRAMIENTO DE VILLAHERMOSA
SIN PROYECTO
TS a 4 años y Cambio de CA a 7
años
IRI LIMITE 2.5 m/km
REP
OSI
CIÓ
ND
E C
AR
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A +
TS
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S)
PU
ESTA
A P
UN
TO
Losas de concreto y base modificada con
cemento
Carpeta asfáltica y base hidráulica
Losas de concreto y
base hidráulica
Losas de concreto (whitetopping)
ESTRUCTURA DE PAVIMENTO
P L D
2000 20081994 2016CONSERVACIÓN
Sust
itu
ció
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Bac
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sas
Per
fila
do
Sust
itu
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ase
White topping
Carpeta asfáltica y base modificada con cemento
Carpeta asfáltica y base asfáltica
Técnicas de conservación de pavimentos
Protocolo AMAAC mezclas asfálticas densas en caliente
Estaciones móviles de pesaje dinámico (WIM)
Estación Don-Nogales (459 km)
Gómez Palacio-Corralitos (150.59 km)
Cuacnopalan-Tehuacán-Oaxaca (243 km)
Puente de Ixtla-Iguala (63.58 km)
Las Choapas-Ocozocoautla (197.5 km)
México-Cuernavaca (56.5 km)
0%
2%
4%
6%
8%
10%
12%
14%
16%
18%
20%
1 5 10 14 18 22 26 30 34 38 42 46carga por eje (ton)
po
rcen
taje
NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-012-SCT-2-2014
Carga LegalCarga Legal
Carga Legal Carga Legal
Espectros de carga
Porcentaje de sobrecarga = 34.83%
Porcentaje de sobrecarga = 8.28 %
Porcentaje de sobrecarga = 2.2 %
Porcentaje de sobrecarga = 38.14 %
AUT. ESTACIÓN DON - NOGALES
Carga LegalCarga Legal
Carga Legal Carga Legal
Espectros de carga
Porcentaje de sobrecarga = 43.19%
Porcentaje de sobrecarga = 8.81 %
Porcentaje de sobrecarga = 0.7 %
Porcentaje de sobrecarga = 6.95 %
AUT. GÓMEZ PALACIO-CORRALITOS
Carga LegalCarga Legal
Carga Legal Carga Legal
Espectros de carga
Porcentaje de sobrecarga = 23.31 %
Porcentaje de sobrecarga = 9.43 %
Porcentaje de sobrecarga = 2.07 %
Porcentaje de sobrecarga = 4.52 %
C.D. COACNOPALAN - OAXACA
Carga LegalCarga Legal
Carga Legal Carga Legal
Espectros de carga
Porcentaje de sobrecarga = 60.29 %
Porcentaje de sobrecarga = 19.99 %
Porcentaje de sobrecarga = 10.16 %
Porcentaje de sobrecarga = 22.87 %
C.D. LAS CHOAPAS - OCOZOCOAUTLA
Carga LegalCarga Legal
Carga Legal Carga Legal
Espectros de carga
Porcentaje de sobrecarga = 28.8%
Porcentaje de sobrecarga = 11.57 %
Porcentaje de sobrecarga = 2.54 %
Porcentaje de sobrecarga = 31.29 %
AUT. MÉXICO - CUERNAVACA
Tramo/Eje Sencillo (%) Dual (%) Tándem (%) Tridem (%)
Estación Don-Nogales 2.2 38.14 8.28 34.83
Gómez Palacio-Corralitos 0.70 6.95 8.81 43.19
Cuacnopalan-Oaxaca 2.07 4.52 9.43 23.31
Puente de Ixtla-Iguala 1.23 3.92 2.15 4.05
Las Choapas-Ocozocoautla 10.16 22.87 19.99 60.29
México-Cuernavaca 2.54 31.29 11.57 28.8
Resumen de pesaje dinámico (WIM)
SMA, CASAA
CAPA DE ALTO MÓDULO
(CAM)
CAPA ABSORBENTE DE
TENSIÓN (CAT)
BASE GRANULAR,
SUB-BASE,
SUBRASANTE,
TERRACERÍAS
Menor deformación = Mayor vida
por fatigaMayor deformación = Menor vida
por fatiga
Espesor
Espesor
PCONVPLD
Diseño de un PLD
Mezcla asfáltica
Software LCCA v.3.1
Desarrollado por la Asphalt Pavement Alliance (Dr.
David H. Timm, de la Universidad de Auburn)
NCAT
Considera los principios de la Federal Highway
Administration (FHWA).
Periodo de análisis: 30 años
Tasa de Descuento: 10%
TDPA: 42,237 vehículos en ambos sentidos
% Pesados: 10.2%
Longitud del proyecto: 56.5 km
No. de carriles: 4 a 6 carriles
Velocidad límite: 110 km/hr
Velocidad zona de trabajo: 40 km/hr
Carriles cerrados a la circulación: 1 en cada
sentido
Alternativas de diseño: Pavimento Flexible
PLD y Pavimento Rígido PCC
(Whitetopping).
Ejemplo de análisis
Autopista México - Cuernavaca
Actividad C&M Año
Construcción Inicial 0
Fresado+CASAA_4cm 6
Fresado+CASAA_4cm 12
Fresado+CASAA_4cm 18
Fresado+CASAA_4cm 24
Fresado+CASAA_4cm 30
PLD
Actividad C&M Año
Construcción Inicial 0
Calafateo y Reposición Juntas (millas) 5
Demolición/Reposición Losas (1.5%) 5
Calafateo y Reposición Juntas 10
Demolición/Reposición Losas (1.8%) 10
Calafateo y Reposición Juntas 15
Demolición/Reposición Losas (2.3%) 15
Microfresado (Fricción) 15
Calafateo y Reposición Juntas 20
Demolición/Reposición Losas (3.2%) 20
Calafateo y Reposición Juntas 25
Demolición/Reposición Losas (5.1%) 25
Calafateo y Reposición Juntas 30
Demolición/Reposición Losas (9.9%) 30
Microfresado (Fricción) 30
PCC
Calendario de Actividades PLD
Calendario de Actividades PCC.
Costos Totales, en 1km al año 30 y en el tiempo
24%
Emisiones de CO2 equivalente en las etapas de construcción y
mantenimiento de las estructuras de pavimento PLD y PCC.
• Los PLD son estructuras con desempeños y periodos de
vida mayores a los de pavimentos flexibles convencionales.
• Son diseñados con esquemas empírico mecanicistas. Una
plataforma de diseño que se puede utilizar es el programa
PerRoad 4.3.
• Uno de los insumos principales es la utilización de
espectros de carga, condición que manifiesta los
porcentajes de carga para cada tipo de eje, así como la
carga excedida, en su caso, respecto a la autorizada en la
NOM-012-SCT-2-2014
CONCLUSIONES
CONCLUSIONES
• El análisis económico del costo de ciclo de vida (LCCA)
ayuda a identificar la mejor alternativa de menor costo a
largo plazo que satisfaga las necesidades y objetivos de
ingeniería, para proyectos de inversión. (Aspecto
económico y social)
• El análisis del ciclo de vida (LCA), permite evaluar el
impacto ambiental a través del ciclo de vida de un sistema
o producto, desde la extracción de materiales,
manufactura, uso y disposición final. (Aspecto ambiental)
CONCLUSIONES
• Un aspecto fundamental para el diseño de pavimentos,
tanto PLD como otros tipos de diseño, es el de llevar a
cabo estudios de pesaje dinámico de manera periódica,
así como la obtención de los espectros de las cargas
reales que transitan por la red carretera nacional o bien,
los ESALs reales para el diseño.
¡MUCHAS GRACIAS!