Las cargas de los vehículos son transmitidas al pavimento mediante dispositivos de apoyo multiruedas para determinar la carga total sobre una superficie mayor, con el fin de reducir las tensiones y deformaciones que se producen al interior de la superestructura.
El tráfico es uno de los parámetros más importantes para el diseño de pavimentos. Para obtener este dato es necesario determinar el número de repeticiones de cada tipo de eje durante el periodo de diseño, a partir de un tráfico inicial medido en el campo a través de aforos. El número y composición de los ejes se determina a partir de la siguiente información:
· Periodo de diseño.
· Distribución de ejes solicitantes en cada rango de cargas.
· Tránsito medio diario anual de todos los vehículos TMDA o TPDA.
· Tasas de crecimiento anuales de cada tipo de vehículo.
· Sentido del tráfico.
· Número de carriles por sentido de tráfico.
· Porcentaje del tránsito sobre el carril más solicitado.
· Índice de serviciabilidad.
· Factores de equivalencia de carga.
TRÁNSITO MEDIO DIARIO ANUAL:
El TMDA representa el promedio aritmético de los volúmenes diarios de tránsito aforados durante un año, en forma diferenciada para cada tipo de vehículo.
CLASIFICACIÓN DE LOS VEHÍCULOS:
· Automóviles y camionetas
· Buses
· Camiones de dos ejes
· Camiones de más de dos ejes
· Remolques
· Semiremolques
TASA DE CRECIMIENTO
Representa el crecimiento promedio anual del TMDA. Generalmente las tasas de crecimiento son diferentes para cada tipo de vehículo.
PROYECCIÓN DEL TRÁNSITO
El tránsito puede proyectarse en el tiempo en forma aritmética con un crecimiento constante o exponencial mediante incrementos anuales.
MODELOS DE CRECIMIENTO
En el gráfico se observa que la proyección aritmética supone un crecimiento más rápido en el corto plazo y se subestima el tránsito en el largo plazo.
En base a las estadísticas es conveniente definir que curva se ajusta mejor al tránsito generado por una carretera.
FACTOR DE CRECIMIENTO
Donde:
r = tasa de crecimiento anual en decimales
P = periodo de diseño en años.
La Asociación del Cemento Portland utiliza el tráfico a la mitad del periodo de diseño:
La AASHTO recomienda calcular el factor de crecimiento para el tráfico de todo el periodo de diseño:
Los valores del factor de crecimiento para diferentes tasas anuales y periodos de diseño se muestran en la tabla siguiente, de acuerdo al criterio de la AASHTO:
Tabla IV.2. Factor de Crecimiento
DISTRIBUCIÓN DIRECCIONAL
A menos que existan consideraciones especiales, se considera una distribución del 50% del tránsito para cada dirección. En algunos casos puede variar de 0,3 a 0,7 dependiendo de la dirección que acumula mayor porcentaje de vehículos cargados.
FACTOR DE DISTRIBUCIÓN POR CARRIL
En una carretera de dos carriles, uno en cada dirección, el carril de diseño es uno de ellos, por lo tanto el factor de distribución por carril es 100%. Para autopistas multicarriles el carril de diseño es el carril exterior y el factor de distribución depende del número de carriles en cada dirección que tenga la autopista. En la tabla siguiente se muestran los valores utilizados por la AASHTO:
Tabla IV.3. Factor De Distribución Por Carril.
TRÁNSITO EQUIVALENTE
Los resultados obtenidos por la AASHTO en sus tramos de prueba mostraron que el daño que producen distintas configuraciones de ejes y cargas, puede representarse por un número equivalente de pasadas de un eje simple patrón de rueda doble de 18 kips (80 kN u 8,2 Ton.) que producirá un daño similar a toda la composición del tráfico.
FACTORES EQUIVALENTES DE CARGA (LEF)
La conversión del tráfico a un número de ESAL’s de 18 kips (Equivalent Single Axis Loads) se realiza utilizando factores equivalentes de carga LEFs (Load Equivalent Factor). Estos factores fueron determinados por la AASHTO en sus tramos de prueba, donde pavimentos similares se sometieron a diferentes configuraciones de ejes y cargas, para analizar el daño producido y la relación existente entre estas configuraciones y cargas a través del daño que producen.
El factor equivalente de carga LEF es un valor numérico que expresa la relación entre la pérdida de serviciabilidad ocasionada por una determinada carga de un tipo de eje y la producida por el eje patrón de 18 kips.
Por ejemplo, para producir en un pavimento flexible con un SN = 4”, una disminución de serviciabilidad de 4,2 a 2,5 se requieren la repetición de 100000 ejes simples de 18 kips, o la repetición de 14706 ejes simples de 30 kips. Por tanto, para este caso:
Los factores equivalentes de carga de la AASHTO están tabulados en función de cuatro parámetros: tipo de eje (simple, tandem, tridem), índice de serviciabilidad final (2, 2,5 y 3), carga por eje, y número estructural SN del pavimento (de 1 a 6”).
FACTOR DE CAMIÓN
Para expresar el daño que produce el tráfico, en términos del deterioro que produce un vehículo en particular, hay que considerar la suma de los daños producidos por cada eje de ese tipo de vehículo. De este criterio nace el concepto de Factor de Camión, que se define como el número de ESAL’s por número de vehículo. Este factor puede ser calculado para cada tipo de camiones, o para todos los vehículos como un promedio de una determinada configuración de tráfico.
Se ha demostrado que el eje delantero tiene una mínima influencia en el daño producido en el pavimento, por ejemplo en el ahuellamiento, la fisuración y la pérdida de serviciabilidad su participación varía de 0,13 al 2,1 %. Por esta razón el eje delantero no está incluido en los factores de equivalencia de carga, lo cual no afecta a la exactitud del cálculo.
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