Manual para calcular el Espesor de Afirmado para Perú "plan piloto"

 

Es más modular y permite incorporar factores de corrección específicos para la región (clima, material y altitud), lo que lo hace especialmente útil para adaptarlo a condiciones reales en el Perú.

Este término transforma el tráfico diario (T) en una magnitud logarítmica, lo que refleja la relación no lineal entre el incremento de tráfico y la necesidad estructural. Es decir, cada incremento en el número de vehículos tiene un impacto decreciente en el espesor requerido, y la función logarítmica lo captura adecuadamente.

Al dividir por la raíz cuadrada del CBR, se ajusta el espesor en función de la capacidad portante del suelo. Un CBR más alto indica una subrasante más resistente, lo que permite un menor espesor; en cambio, un CBR bajo (suelo débil) requiere un afirmado más grueso para distribuir las cargas.

F_clima: Ajusta el diseño según condiciones climáticas locales (lluvias intensas, humedad, etc.) que pueden acelerar el deterioro del pavimento.

F_material: Incorpora las propiedades específicas del material empleado (por ejemplo, grava gruesa, triturada o laterita), lo cual afecta la durabilidad y capacidad estructural del afirmado.

F_altitud: Considera efectos derivados de la altitud (variaciones de temperatura, presión atmosférica, etc.) que también influyen en el comportamiento del pavimento.

Se suma un espesor mínimo para asegurar que, independientemente de los cálculos dinámicos, se cumpla una barrera protectora básica sobre la subrasante.

Esta combinación hace que el método sea versátil y aplicable a una amplia variedad de condiciones, ofreciendo un diseño de afirmado más adaptado a la realidad de cada proyecto vial.

SUSTENTOS MAS TECNICOS:

1. Factor Climático (F_clima)

Este factor ajusta el diseño del espesor del afirmado según las condiciones climáticas de cada región. Analicemos los valores asignados:

• Costa: F_clima = 1.0
  • Condiciones reales: La Costa peruana tiene un clima árido o semiárido, con baja humedad relativa (<60%) y ausencia de heladas debido a su ubicación cerca del nivel del mar y la influencia de la corriente de Humboldt.
  
  
  • Justificación técnica: En climas secos y estables, los materiales granulares no sufren deterioro por congelamiento ni saturación excesiva, por lo que no se requiere un ajuste adicional. El valor de 1.0 es realista y está alineado con las normas de diseño de pavimentos en regiones áridas.


• Sierra: F_clima = 1.4
  • Condiciones reales: La Sierra peruana, especialmente en altitudes medias y altas, presenta heladas frecuentes (≥30 días/año con temperaturas <0°C) y ocasionalmente nieve o aguanieve, según datos climáticos de estaciones como Cajamarca o Huaraz.
  
  
  • Justificación técnica: Las heladas provocan ciclos de congelamiento-descongelamiento que pueden debilitar el suelo y los materiales granulares del afirmado. Un factor de 1.4 es razonable para compensar este efecto, reflejando un incremento moderado en el espesor para garantizar la estabilidad del pavimento.


• Selva: F_clima = 1.5
  • Condiciones reales: La Selva peruana tiene un clima tropical húmedo, con humedad relativa >85% y un alto índice de erosión pluvial (>50), según registros de precipitación en regiones como Iquitos o Pucallpa.
  
  
  • Justificación técnica: La alta humedad puede saturar los materiales granulares, reduciendo su resistencia, mientras que las lluvias intensas aumentan la erosión. El valor de 1.5 es técnicamente adecuado para reflejar la necesidad de un diseño más robusto en estas condiciones adversas.

2. Factor Material (F_clima)

- Costa: F_material = 0.9–1.0 (Grava gruesa)

• Tipo de material: La grava gruesa (coarse gravel) es un material con partículas de mayor tamaño, ideal para la Costa debido a su excelente capacidad de drenaje y estabilidad en regiones con baja precipitación (<100 mm/año) y altitudes entre 0 y 1,000 msnm.


• Justificación técnica:
  
  • El clima seco de la Costa (F_clima = 1.0) y la baja altitud (F_altitud = 1.0) implican que el material no enfrenta condiciones extremas de humedad ni congelamiento.
  
  
  • Un factor de 0.9–1.0 indica que se requiere un ajuste mínimo, ya que la grava gruesa funciona de manera óptima en estas condiciones áridas y estables.
  
  
  • Esto es coherente con las prácticas de diseño de pavimentos, donde materiales con buen drenaje son preferidos en regiones secas para evitar problemas como deformaciones o erosión.

- Sierra: F_material = 1.0–1.1 (Grava triturada)

• Tipo de material: La grava triturada (crushed gravel) es adecuada para la Sierra por sus partículas angulares, que se entrelazan para ofrecer mayor resistencia y estabilidad en terrenos accidentados.


• Justificación técnica:
  
  • La Sierra tiene una precipitación moderada (500–1,200 mm/año) y altitudes más altas (1,000–3,000 msnm), con un factor climático de 1.4 para considerar temperaturas de congelamiento.
  
  
  • El rango de 1.0–1.1 permite un ajuste ligero para garantizar que el material resista estas condiciones más exigentes, como heladas ocasionales o mayor humedad.
  
  
  • Las propiedades de entrelazado de la grava triturada la hacen adecuada para soportar las tensiones mecánicas típicas de zonas montañosas, justificando este rango ligeramente superior.

- Selva: F_material = 1.1–1.2 (Laterita)

• Tipo de material: La laterita es un tipo de suelo común en regiones tropicales como la Selva, rico en hierro y aluminio. Tiene buena capacidad de soporte cuando está seco, pero puede volverse resbaladizo o menos estable cuando está húmedo.


• Justificación técnica:
  
  • La Selva presenta una precipitación extrema (>2,000 mm/año) y un factor climático alto (F_clima = 1.5), lo que refleja desafíos significativos relacionados con la humedad.
  
  
  • El rango de 1.1–1.2 compensa la variabilidad en el desempeño de la laterita en condiciones húmedas. Aunque es un material adecuado, requiere un mayor ajuste para garantizar estabilidad a largo plazo en este entorno.
  
  
  • Esto está alineado con el diseño de pavimentos en regiones tropicales, donde los materiales deben seleccionarse y ajustarse para manejar la saturación y los riesgos de erosión.

3. Factor de Altitud (F_altitud)

Este factor se aplica en zonas de gran altura para considerar efectos criogénicos.

• F_altitud = 1.2 para altitudes >3,500 msnm
• Condiciones reales: En Perú, altitudes superiores a 3,500 msnm (como en Puno o Cusco) presentan temperaturas extremas y ciclos de congelamiento-descongelamiento frecuentes, según datos del SENAMHI (Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú).


• Justificación técnica: Estos ciclos pueden dañar la estructura del afirmado al generar expansiones y contracciones en el suelo y los materiales. Un factor de 1.2 es un ajuste moderado y razonable para incrementar el espesor y garantizar la durabilidad, consistente con prácticas de diseño en regiones montañosas.

Por otra parte: El método NAASRA/Austroads es un enfoque empírico robusto para el cálculo estructural, pero requiere calibración local para asegurar que los parámetros empleados (en particular el número de repeticiones de ejes) sean representativos de la realidad de cada zona. Se basa en correlaciones empíricas de Australia (donde las condiciones de clima y suelos pueden ser distintas). Si no se añaden factores de corrección, podría subestimar espesores en la sierra peruana.

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