Procedimiento para el Cálculo de Espesores de Pavimentos Rígidos y Flexibles con el Método del Instituto Norteamericano del Asfalto

Diseño de Espesores de Pavimentos por el Método del Instituto Norteamericano del Asfalto (NAASRA)

El método del Instituto Norteamericano del Asfalto permite el diseño de pavimentos considerando dos parámetros fundamentales de entrada:

• VRS: Valor Relativo de Soporte.
• N: Número de estabilidad de Hveem.

Relación Fundamental del Tránsito

La relación central para el cálculo del tránsito es:

NTD = FC × (NTI)

Definiciones de las Variables de Tránsito

• NTD (Número de Tránsito de Diseño): Volumen de tránsito acumulado en $n$ años de vida útil, considerando una tasa $r$ de crecimiento vehicular anual en el carril de diseño, y convertido a ejes equivalentes de 8.2 ton.
• NTI (Número de Tránsito Inicial): Volumen de tránsito en el primer año de servicio, convertido a ejes equivalentes de 8.2 ton y proyectado al carril de diseño.
• FC (Factor de Corrección): Coeficiente de acumulación de tránsito para $n$ años de vida útil y una tasa $r$ de crecimiento anual vehicular.

Obtención del NTI (Número de Tránsito Inicial)

Para el cálculo del NTI se consideran los siguientes valores base:

• Peso del eje equivalente: 8.2 ton.
• Peso promedio de camiones pesados recomendado por el método: 15 ton.

Donde:

• N: Número de vehículos o camiones pesados en el carril de diseño.
• TDA: Tránsito Diario Promedio Anual.
• A: Porcentaje de camiones pesados del volumen total.
• B: Porcentaje de camiones pesados en el carril de diseño.

Cálculo de A y B

El porcentaje $A$ se obtiene generalmente de estudios de campo o datos históricos. El porcentaje $B$ se determina a partir de la distribución del tránsito en el carril de diseño.

Para determinar $B$, se consulta la tabla de "Factor de distribución de tránsito en el carril de diseño", seleccionando el porcentaje de vehículos pesados según el número de carriles de la carretera:

El valor $N$ se calcula como: $N = ext{TDA} imes 365 imes B$ (para el primer año).

Obtención del NTI mediante Nomograma

Para obtener el NTI, se utiliza el nomograma de análisis de tránsito del método del Instituto Norteamericano del Asfalto siguiendo estos pasos:

1. Ubíquese en la línea "D" (Peso promedio de los camiones pesados), utilizando el valor recomendado de 15 ton.
2. Coloque un punto en la línea "C" de acuerdo con el valor de $N$ (Número de camiones pesados en el carril de diseño) calculado previamente.
3. Trace una línea recta que pase por los puntos definidos en C y D, extendiéndola hasta cruzar la línea pivote.
4. Ubíquese en la línea "E" y coloque un punto de acuerdo con el peso del eje equivalente (8.2 ton).
5. Trace una línea desde el punto del peso del eje equivalente (E) pasando por el punto de intersección en la línea pivote. La intersección de esta última línea con la Línea A proporciona el valor del NTI.

Cálculo del NTD (Número de Tránsito de Diseño)

Se aplica la fórmula:

NTD = FC × (NTI)

El FC (Factor de Corrección) se obtiene de la tabla "Factores de corrección para el número de tránsito inicial para obtener el NTD". Se selecciona la columna correspondiente al periodo de años de diseño ($n$) y, de acuerdo con la tasa de crecimiento anual vehicular ($r$), se determina el factor. Si la tasa $r$ se encuentra entre dos valores tabulados, se recomienda realizar una interpolación lineal para obtener un factor de corrección más preciso.

El NTD representa el total de vehículos pesados en el carril de diseño convertidos a ejes equivalentes, considerando la tasa de crecimiento vehicular anual.

Determinación del Espesor del Pavimento con base en VRS o Prueba de Placas

Para determinar el espesor del pavimento utilizando el nomograma del Instituto Norteamericano del Asfalto, basado en la prueba VRS o prueba de placas, se procede así:

1. Ubíquese en la línea "C" y coloque un punto correspondiente al NTD calculado.
2. Ubíquese en la línea "B" y coloque otro punto de acuerdo con el porcentaje de VRS o la capacidad portante obtenida en la prueba de placas.
3. Trace una línea recta que pase por estos dos puntos hasta interceptar la Línea A. La intersección en la Línea A indica el espesor total requerido para la estructura del pavimento.

Determinación del Espesor del Pavimento con base al Número de Estabilidad de Hveem

Se utiliza el nomograma del Inst. Nort. del Asfalto para determinar el espesor del pavimento flexible en función del No. de estabilidad de Hveem.

Diseño de Espesores de Pavimento (Componentes)

Una vez determinado el espesor total, se desglosa en capas:

• Espesor de la carpeta: Se determina consultando la Tabla III.14 (referencia interna del método).
• Espesor de la base: Se calcula multiplicando el espesor de la base por un factor de corrección obtenido de la tabla "Factores de equivalencias entre capas convencionales y capas de concreto asfáltico". Este factor varía según la calidad del material de la base granular o capa convencional.
• Espesor de la sub-base: Se establece un mínimo de 13 cm.

Razones y Diferencias en el Diseño de Pavimentos: UNAM vs. NAASRA

Existen diferencias metodológicas importantes entre el enfoque de la UNAM y el del Instituto Norteamericano del Asfalto:

En el Diseño (Cálculo de Tránsito)

• NAASRA: Toma en cuenta exclusivamente el impacto de los vehículos pesados.
• UNAM: Considera el efecto de todos los tipos de vehículos.

Técnico Constructivo

• Las carreteras diseñadas bajo ciertos estándares tienden a estar en mejores condiciones iniciales.
• Se observan espesores mínimos establecidos, pero a menudo se descuida el mantenimiento preventivo adecuado.

Aspecto Económico Social

• La falta de mantenimiento oportuno incrementa los costos a largo plazo.
• El mantenimiento de las carreteras, cuando se realiza con una dirección específica, genera importantes fuentes de trabajo.