68-5-13 Deterioro Prematuro de Pavimentos Causados por Cargas Extraordinarias Carlos M. Chang UTEP, El Paso, Texas, E.U. Edith Montes UTEP, El Paso, Texas, E.U.

:

Introducción  La

infraestructura vial es fundamental para el desarrollo económico y social de un país.

 La

condición de la red vial es afectada por las cargas que transitan durante su vida en servicio.

 Cargas

extraordinarias requieren de intervenciones de mantenimiento más frecuentes y acciones correctivas para mantener el nivel de servicio.

Cargas Actuantes en el Pavimento

Desempeño Estructural del pavimentos

Fallas en el Pavimento

Piel de Cocodrilo

Ahuellamiento

Parámetros de Tráfico 1. CONTEO Y CLASIFICACION VEHICULAR 2. CONFIGURACION DE EJES 3. PESO POR EJE Y PRESION DE NEUMATICOS 4. TASA DE CRECIMIENTO

Problemática 

Normatividad que integre aspectos técnicos y legales para que las recomendaciones se cumplan.



Concientización de los sectores involucrados en la problemática.



Implementación de Metodologías que permitan cuantificar el daño causado por el pavimento y su relación con el costo asociado para mantener el nivel de servicio del pavimento.

Cargas Extraordinarias en el Perú Directiva N0 008-2008-MTC/20: Cargas mayores a las de ejes no convencionales se debe considerar:  

Eje rodado cuádruple especial Capacidad aumenta en 12t. por eje adicional

Configuración de Ejes Conjunto de Eje (s) Eje Simple (Con Rueda Simple) Eje Simple (Con Rueda Doble) Eje Tandem (1 Eje Rueda Simple + 1 Eje Rueda Doble) Eje Tandem (2 Ejes Rueda Doble) Eje Tridem (1 Rueda Simple + 2 Ejes Rueda Doble) Eje Tridem (3 Ejes Rueda Doble) Nota : RS: Rueda Simple RD: Rueda Doble

Nomenclatura

Nº de Neumáticos

1RS

02

1RD

04

1RS + 1RD

06

2RD

08

1RS + 2RD

10

3RD

12

Gráfico

Versión 1993 2008 AASHTO

AASHTO 93 - Ejes Equivalentes (EE) Eje Equivalente = deterioro causado por un eje simple de dos ruedas cargado con 8.2 t. de peso y con neumáticos con presión de 80 lb/pulg2

Relación de Cargas por Eje para Determinar Tipo de Eje Eje Equivalente (EE8.2 tn) Ejes Equivalentes Eje Simple de ruedas simples (EES1) Eje Simple de ruedas dobles (EES2) Eje Tándem (1 eje ruedas dobles + 1 eje rueda simple) (EETA1) Ejes Tándem (2 ejes de ruedas dobles) (EETA2) Ejes Tridem (2 ejes de ruedas dobles + 1 eje rueda simple) (EETR1) Ejes Tridem (3 ejes de ruedas dobles) (EETR2) P= peso real por eje en toneladas

EES1=[P/6.6]4 EES2=[P/8.2]4 EETA1=[P/14.8]4 EETA2=[P/15.1]4 EETR1=[P/20.7]4 EETR2=[P/21.8]4

Ejemplo de Factores de Equivalencia por Eje y Factor Vehículo Camión C2 Pavimento Flexible o Pavimento Semirrígido Configuración Vehicular

Descripción Gráfica de los Vehículos

Long. Máxima (m) 12.30

C2

Ejes Carga según Censo de Carga (Ton) Tipo de Eje Tipo de Rueda Peso Factor E.E.

EES1 = [ P / 6.6]4

EES2 = [ P / 8.2]4

E1

E2

7

10

E3 E4

E5

E6 E7 E8

Eje Simple Eje Simple Rueda Simple 7 1.265

Rueda Doble 10 2.212

Total Factor Camión C2 3.477

AASHTO 2008 Espectro de Carga Cargas de Diferentes Ejes

Eje Sencillo

Doble Eje

Neumático Sencillo Neumático Doble

Cargas Mixtas de Ejes

Triple Eje

Neumático Doble

Respuesta del Pavimento Bajo Carga Carga Axial

Superficie  SUP

Base/Subbase Suelo de Subrasante

 SUP

 SUB

Clima Trafico

Materiales

Estructura Daño

Respuesta

Tiempo

Respuesta

Acumulación de daño

Fallas

Efecto Causado por Cargas Extraordinarias

Las cargas extraordinarias o especiales aceleran el deterioro, reduciendo la vida útil.

Normatividad de Cargas Extraordinarias en Estados Unidos Normatividad:  

Peso Máximo: 20,000 libras (9.72t), eje simple Peso Máximo: 34,000 libras (15.42t), eje tándem

Requerimiento de Cargas superiores:   

Análisis y permisos especiales Tarifa especial de peaje Penalidad si es que circulan sin debida autorización

Camiones de Configuración Especial

Sobrepasan el número de ejes y cargas establecidas para los camiones estándar.

Camiones de Configuración Especial(CCE) Camión C2: 1 eje simple (7 t.) de rueda simple y 1 eje simple de ruedas dobles (11 t.), EE=4.504 Camión estándard para carga de 18 t. Camión CCE1: 1 eje simple de ruedas simples (7 t.), 1 eje tridem (24.4 t.), y 8 ejes simples de ruedas cuádruples en dos grupos (13.4 t x 8 = 107.2 t.), EE=59.604 Camión CCE2: 1 eje simple de ruedas simples (7 t.), 1 eje tridem (24.4 t.), y 10 ejes simples de ruedas cuádruples (12 t. x 10 = 120 t.), EE=48.418 Camión CCE3: 1 eje simple de ruedas simples (7 t.), 1 eje tridem (29.9 t.), y 10 ejes de ruedas cuádruples en dos grupos (14.64 t. x10 = 146.4 t.),

Carga Especial de 60.6 t.

Carga Especial de 83 t.

Daño Equivalente Simplificado (EE) Los daños producidos por cada camión de configuración especial son:   

CCE1=13.2 repeticiones del camión C2 CCE2=10.75 repeticiones del camión C2 CCE3= 23.48 repeticiones del camión C2

Reducción de la Vida Útil del Pavimento  Los pavimentos están diseñados para soportar cargas estándar.  El incremento del nivel de daño en el pavimento a causa de la carga es exponencial. Un pequeño aumento en la carga por eje causa una reducción significativa en su vida.  Las cargas especiales tiene un factor de daño alto en términos de ejes equivalentes.

Conclusiones  El peso por eje, la distribución de las cargas, y composición de los ejes influye en el nivel de daño causado en el pavimento  El control de pesos máximo debe realizarse por eje a fin de verificar que no se superen los límites permisibles por eje de acuerdo a normas.  Los camiones de carga especial o extraordinaria deben controlarse en el uso y frecuencia puesto aceleran el deterioro del pavimento en forma exponencial. .

El daño causado por las cargas extraordinarias demanda intervenciones no contempladas en condiciones normales.

La red vial de carreteras de un país es un patrimonio invalorable a preservar

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