ANALISIS DE TRAFICO pavimentos

ANÁLISIS DE TRÁFICO
INTRODUCCION
Se consideran de primordial importancia al número y cargas por eje esperadas en un periodo de tiempo determinado. Las cargas por eje varían típicamente de ligeras a pesadas.
Se ha demostrado que es posible representar el efecto de cualquier eje cargado con cualquier masa, sobre el comportamiento de un pavimento, Por medio del numero de aplicaciones de carga por eje simple, equivalente a 18,000 libras (80KN), representado por un EAL (Equivalent Axle Load).
En la Tabla IV-4 se encuentran los factores de equivalencia de carga para ejes Simples, Tándem y Tridem.
Se requiere conocer el número de vehículos o el número y la masa de las cargas por eje esperados en la vialidad.
ESTIMACIÓN DEL VOLUMEN DE TRÁFICO
 Se debe estimar los volúmenes de tráfico inicial y futuro para el diseño estructural de pavimentos, requiere de un estudio y análisis exhaustivo.
 
PERIODO DE ANÁLISIS.- Se debe hacer comparaciones económicas de las diferentes alternativas del diseño del pavimento seleccionado un periodo de tiempo para el cual se hace el análisis de esas alternativas.
 
CLASIFICACION Y NUMERO DE CAMIONES.- Se requiere un estimado del numero de vehículos de diferentes tipos, tales como; automóviles, autobuses, camiones simples y camiones acoplados, etc. Cuando no hay disponibilidad de los datos de conteo y clasificación de trafico, se pueden obtener estimados de los datos presentados en la tabla IV-1, " Distribución de Camiones en diferentes clases de carreteras – USA".
Se recomienda el uso de la información de tráfico local, sin embargo el tráfico local está sujeto a variaciones y por lo tanto deben tomarse precauciones en la recolección y análisis de datos.
CARRIL DEL DISEÑO
Para calles y carreteras de 2 carriles, el carril de diseño puede ser cualquiera de los carriles de la vía, mientras que para calles y carreteras de carriles múltiples, generalmente es el carril externo. Bajo ciertas condiciones es probable que haya un mayor tráfico de camiones en un sentido que en otro. En muchas localidades, los camiones circulan cargados en un sentido y vacíos en el otro.

PERIODO DE DISEÑO
Es el periodo seleccionado en años, para el cual se diseña el pavimento.
Al termino de este periodo puede esperarse que el pavimento requiera de trabajos de rehabilitación, usualmente de una sobre capa asfáltica, para devolver su adecuado nivel de transitabilidad. El Periodo de Diseño sin embargo, no debe confundirse con la Vida del Pavimento o con el Periodo de Análisis.
La vida del pavimento puede extenderse indefinidamente por medio de sobrecapas u otras medidas de rehabilitación, hasta que la vía se torne obsoleta, por cambios de rasante, alineamiento u otros factores.
CRECIMIENTO DE TRÁFICO
El pavimento debe ser diseñado para servir adecuadamente la demanda del tráfico durante un periodo de años. Al aplicar los factores de crecimiento hay que evitar exceder la capacidad de los vehículos sobre la vía, ya que esto acarrearía un diseño innecesariamente conservador.
El Crecimiento debe tomarse factores de crecimiento del parque automotor dado por el INEI. Puede tomarse en el diseño empleando los Factores de Crecimiento mostrados en la Tabla IV-3.
CAPACIDAD DE LA CARRETERA. Es necesario considerar el número de carriles necesarios para satisfacer los volúmenes de trafico inicial durante el periodo de diseño.
ESTIMACIÓN DEL EAL
El análisis de trafico recomendado permite determinar el número de aplicaciones de cargas equivalentes a un eje simple de 18,000 lb (EAL), a ser usado en la determinación de los espesores del pavimento.
Factor Camión.- Es el número de aplicaciones equivalente a una carga por eje simple de 18,000 lb en una pasada de un vehículo dado. 
Factor Equivalencia de Carga.- Es el numero de aplicaciones equivalentes a una carga por eje simple de 18,000 lb en una pasada de un eje dado.
 Número de Vehículos.- Es el número de vehículos considerados para el IMD.
El EAL se calcula multiplicando, el numero de vehículos en cada clase de peso, por el factor Camión apropiado y sumando los productos
Los Factores Camión se determinan de los datos de distribución de los grupos de carga de los ejes usando los Factores de Equivalencia de Carga (TABLA IV-4).
Un factor Camión es el # de aplicaciones equivalentes a una carga por eje simple de 1800 lb en un pasado de un vehículo dado.
Se determina de los datos de los factores de equivalencia de cada eje x el # de camiones q pasa por cada estación nos da el EAL que depende también del tipo de pavimento rigido o flexible


Los Factores Camión pueden calcularse para camiones individuales de cualquier tipo ó para combinaciones de diferentes tipos de camiones como pueden ser unidades simples de 2 ó 3 ejes, unidades de tractor y tráiler de 5 ejes.
La Tabla IV-5 presenta Factores Camión típicos para una variedad de clasificaciones de camiones y carreteras en los EEUU.Estos factores camión fueron calculados de los datos recolectados individualmente por diferentes estados y recopilados pór la FHWA. Es necesario enfatizar que esos datos son promedios de un estudio y que deberá usarse la información detallada de los conteos de tráfico locales, cuando estén disponibles.
Las características de la flota actual de vehículos está cambiando generalmente a medida que los vehículos antiguos son reemplazados por otros de tecnologías más modernas.
PAVIMENTO DO PONTO DE VISTA
ESTRUTURAL E FUNCIONAL

Pavimento é uma estrutura de múltiplas camadas de espessuras finitas, construída sobre a superfície final de terraplenagem, destinada técnica e economicamente a resistir aos esforços oriundos do tráfego de veículos e do clima, e a propiciar aos usuários melhoria nas condições de rolamento, com conforto, economia e segurança.
PAVIMENTO DO PONTO DE VISTA
ESTRUTURAL E FUNCIONALAs camadas de base, sub-base e reforço do subleito são de grande importância estrutural.
Limitar as tensões e deformações na estrutura do pavimento, por meio da combinação de materiais e espessuras das camadas constituintes, é o objetivo da Mecânica dos Pavimentos.
ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO ASFÀLTICO
Lo que se desea calcular son los espesores de las capas, aplicando la guía de diseño AASHTO – 93.
CAPA Nº1.- Llamado también Rodadura; pudiendo ser de Mezclas Asfálticas en caliente, Mezclas Asfálticas en Frió, Tratamientos Superficiales.
CAPA Nº2.- Llamado también Base y/o Sub – base pudiendo ser de Mezclas Asfáltica en Caliente, Mezcla Asfáltica en Frió, Suelo Procesado, Suelo Estabilizado, Suelo Natural.
CAPA Nº3.- Llamado también sub – rasante o suelo de fundación; pudiendo ser Suelo Procesado, Suelo Estabilizado, Suelo Natural.
ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO ASFÀLTICO

Los espesores de los pavimentos y sus respectivas capas están relacionados con las variables características que intervienen en el diseño de los pavimentos.
Las consideraciones de diseño que toma la AASHTO están bien definidas ya sea variables empíricas o mecánicas y su calculo esta dentro de los datos que intervienen en el diseño de la estructura de los pavimentos
CONSIDERACIONES DE DISEÑO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOS
1. COMPORTAMIENTO DEL PAVIMENTO
El comportamiento del pavimento esta relacionado con LA FUNCIONALIDAD del mismo, esta característica proviene de la estructura del pavimento, las condiciones físicas y los agentes externos que dañan al pavimento.
Años atrás se tomaron conceptos preponderantes, donde se determinaba la
SERVICIABILIDAD – comportamiento de los pavimentos donde se verificaba cual era el servicio o hasta que punto servía el pavimento construido y se tomaba en conjunto con el comportamiento que este tenia en su vida útil.
2. EL TRAFICO
Esta basado en las cargas esperadas y acumulativas de un eje equivalente a 18,000 lbs. durante el periodo de análisis.
Para cualquier situación de diseño donde la estructura inicial del pavimento se espera que dure todo el periodo de análisis sin ninguna obra de rehabilitación todo lo que se requiere es el ESAL acumulado en todo el periodo de análisis.
Si se considera una rehabilitación en el periodo de análisis, el diseñador debe definir los tráficos acumulados en cada capa.
CONSIDERACIONES DE DISEÑO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOS
3. SUELO SUBRASANTE
El comportamiento de los Suelos de Subrasante (suelos de fundación) tiene una gran influencia en los pavimentos por que sobre ellos descansan y reciben todas las cargas que son transmitidas por el mismos pavimento.
La representación del suelo de fundación en el diseño de estructuras es por medio del MODULO DE RESILENCIA (MR) y por este factor se puede definir el tipo de pavimento que se colocará en la vía proyectada.
Es importante precisar que la obtención del módulo resilente (Módulo Dinámico) es compleja porque no se tiene un numero constante puesto que puede variar según las condiciones climáticas o drenaje y esto hace variar los resultados de los diseños
calculados.
4. MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN
El conocimiento de los tipos de materiales de construcción disponibles en las proximidades del proyecto tienen una gran influencia en los aspectos de costos y comportamiento de la estructura.
5. EL CLIMA
Normalmente el clima afecta las condiciones de la subrasante y capa de rodadura.
Climas cálidos reducen la estabilidad de las mezclas asfálticas por otro lado en climas frígidos las mezclas asfaltadas tienen gran potencia de sufrir fisuración
Asimismo en zonas de grandes alturas y climas tropicales las capas de superficie asfáltica están sujetas al efecto de oxidación del cemento asfáltico.
En otras áreas la presencia de suelos de subrasante expansivos y/o susceptibles de helarse pueden verse muy afectados por el clima.
El clima esta comúnmente acompañado de dos agentes importantes, negativos para el pavimento como son:
La temperatura y el agua.
Estos agentes externos actúan en desorden y el pavimento debe estar protegido contra estos dos agentes perjudiciales para la estructura del pavimento.
6. DRENAJE
Tradicionalmente las capas de base y sub – base granular del pavimento fueron diseñadas solamente por aspectos de resistencia dando escasa importancia al drenaje.
Una buena base granular debe ser diseñada para drenar rápidamente el agua del pavimento.
La drenabilidad del material o calidad de drenaje es función de varios aspectos incluyendo la permeabilidad del material, su distribución granulométrica, el porcentaje de material fino (pasante la malla Nº200) y las condiciones geométricas de la superficie y subrasante del pavimento.
7. CONFIABILIDAD
La Confiabilidad se requiere al NIVEL DE PROBABILIDAD que tiene una estructura de pavimento diseñada para durar a través de análisis.
La confiabilidad del diseño toma en cuenta las posibles variaciones de trafico previstas, así como en las variaciones del modelo de comportamiento AASHTO, proporcionando un nivel de confiabilidad (R) que asegure que las secciones del pavimento duren el periodo para el cual fueron diseñadas.
8. COSTOS Y CICLO DE VIDA
Después que los espesores mínimos de las capas del pavimento, han sido establecidas de acuerdo a los procedimientos descritos anteriormente y luego de ser verificado de acuerdo a limitantes en su construcción y mantenimiento, el costo de inversión inicial del pavimento debe ser minimizado para proveer una alternativa de diseño para cada combinación de materiales considerados.
9. DISEÑO DE BERMAS
En la guía AASHTO no especifica el diseño a tratar pero si hace una referencia en el apéndice, ya que el comportamiento de la berma es equivalente al de la calzada de los pavimentos pero en menor proporción y por lo tanto se considera como mínimo un W18 del 2% del carril de diseño.
Consecuentemente no se requiere del mismo espesor de la calzada.
REQUERIMIENTOS DE DISEÑO
VARIABLE DE DISEÑO A RESTRICCIÓN DEL TIEMPO
Selección de entradas de periodos de performance de análisis que afectan el diseño desde la dimensión del tiempo.
El diseñador selecciona estrategias variando la estructura inicial a la final desde la etapa de construcción hasta los planeados sobrecapados
PERIODO DE ANALISIS: Periodo de tiempo en el cual se realiza el análisis y debe cubrir cualquier estrategia de diseño. Análogo de vida de diseño en el pasado.
PERIODO DE PERFORMANCE (Vida de Servicio): Periodo de tiempo en que un pavimento inicial se puede dejar antes que necesite rehabilitación. Este periodo puede ser afectado significativamente por el tipo y nivel de mantenimiento aplicado Tiempo Mínimo de Performance: Mínima cantidad de tiempo en el cual la siguiente etapa se puede considerar iniciada (ej: 5 años de tiempo para que un pavimento no tenga ninguna rehabilitación)Tiempo Máximo de Performance: Máxima cantidad de tiempo que el usuario espera para la siguiente etapa ( ej: se diseñó para 10 años, máx. a los 8 años requiere rehab.)
El resultado es una pérdida del PSI debido a factores ambientales o desintegración de la superficie. La selección de un periodo largo de diseño puede llevar a diseños lineales
SE PUEDE CONSIDERAR
Condiciones de Vías Periodo de Condición (años)
Alto Volumen Urbano 30 – 50
Alto Volumen Rural 20 – 50
Bajo Volumen Pavimentado 15 – 25
Bajo Volumen de Superfície 10 - 20
de Agregados
E L T R Á F I C O
Basado en el número esperado acumulado de cargas por Eje Simple Equivalente de Carga de 18,000 lbrs. llamado ESAL (Equivalent Single Axle Loads) durante el Periodo de Análisis
W18 = Dd x Dl x w18
W18 = Tráfico en el carril de diseño
w18 = Tráfico de diseño. unidades ESAL de 18 kips acumuladas , previstas para una sección específica de la carretera en el periodo de análisis
Dd = Factor de distribución direccional, generalmente es
0.5 (50%) para la mayor parte de vías vehiculares,
hay casos en los que puede moverse más peso en una dirección que en otra. así, el lado con los
vehículos más pesados, deberá ser diseñado para un
gran número de unidades ESAL. Puede variar entre 0.3 a 0.7, dependiendo de cual dirección está más cargada con respecto a la otra
Dl = Factor de distribución de carril
El Dl se expresa como una relación que considera la distribución del tráfico Cuando 2 o más carriles existen en una dirección de tráfico (Ver Tabla)
FACTOR Dl : Número de Carriles en % de ESAL de 18 kips en el cada dirección Carril de Diseño 1 100
2 80 - 100
3 60 - 80
4 50 – 75
El usuario debe preparar el gráfico de tiempo versus el acumulado ESAL, para separar el tráfico en periodos
El diseñador debe factorizar el tráfico de diseño por dirección y por carril para obtener W18
Para el caso de Perú el estudio se basa en el Índice Medio Diario Anual (IMDA) y la información de cargas en el Reglamento de Pesos y Medidas Vehicular para la circulación en la Red Vial Nacional ( D.S. N° 058 - 2003-MTC); debiendo calcularse el ESAL para el primer año de servicio de acuerdo al tipo, distribución y volumen de vehículos que circularán por la vía en estudio.
C 0 N F I A B I L I D A D
Concepto introducido como medio para asegurar cierto grado de certeza en el procedimiento de diseño, para que las diferentes alternativas de diseño alcancen todo el periodo de análisis.
El factor de diseño basado en la confiabilidad, toma en cuenta las posibles variaciones en la predicción del tráfico (W18) y predicción del comportamiento o performance (w18), proporcionando un determinado nivel de seguridad ®, que las secciones del pavimento sobrevivirán durante el periodo para el cual fueron diseñadas luego se deben seleccionar niveles de confiabilidad altos cuando se prevean volúmenes de tráfico por incrementarse para minimizar el riesgo y los pavimentos se comporten adecuadamente
La aplicación del concepto de confiabilidad requiere los
siguientes pasos:
1.- Definir capacidad funcional de la vía: rural o urbana
2.- A > valor de confiabilidad > estructura de pavimento
3.- Seleccionar una desviación estandar ( So), representativa de sus condiciones locales
DETERMINACIÓN DE ESPESORES
Determinado el Número Estructural:
a) Se realizan Tanteos para diferentes espesores
b) Se asignan dimensiones a cada una de las capas consideradas
c) Se determina calidad de materiales empleados a través de un Coeficiente Estructural
d) Con "b" y "c" se determinan los Números Estructurales Parciales; sumados deben satisfacer el valor total requerido
NOTA: Los espesores de las capas finales deben cumplir con determinados valores mínimos por razones constructivas, de tráfico y de tipo estructural