Número Estructural (SN) del Pavimento Flexible: qué es y cómo se calcula

El número estructural (SN, del inglés structural number) es un valor adimensional que expresa la capacidad estructural que debe tener un pavimento flexible para soportar el tránsito de diseño, en función del suelo de fundación, las cargas por eje y el nivel de servicio requerido.

Es el parámetro central del método de diseño AASHTO 1993 para pavimentos flexibles: primero se calcula el SN necesario y luego se reparte en el espesor de cada capa (carpeta, base y sub-base) mediante sus coeficientes.

El SN combina el aporte de cada capa: coeficiente estructural × espesor × coeficiente de drenaje.

¿Cómo se determina el número estructural?

El SN se obtiene resolviendo la ecuación de diseño AASHTO 1993 para pavimentos flexibles, que relaciona el tránsito, la confiabilidad, la pérdida de servicio y la resistencia de la subrasante:

log₁₀(W₁₈) = Z_R·S_o + 9,36·log₁₀(SN+1) − 0,20 + [ log₁₀( ΔPSI / (4,2 − 1,5) ) / ( 0,40 + 1094/(SN+1)^5,19 ) ] + 2,32·log₁₀(M_R) − 8,07

Donde:

• W₁₈ = tránsito equivalente o ejes equivalentes (ESAL) de 18 kip (80 kN).
• Z_R = factor de desviación normal para el nivel de confiabilidad R.
• S_o = desviación estándar combinada.
• ΔPSI = pérdida de servicio (diferencia entre el índice de servicio inicial y el final).
• M_R = módulo de resiliencia efectivo de la subrasante.
• SN = número estructural buscado.

Por su forma, la ecuación no se despeja directamente: el SN se resuelve por iteración, mediante el ábaco de diseño AASHTO o con software de cálculo.

Del SN a los espesores de las capas

El número estructural no es un espesor: es un índice que luego se convierte en los espesores reales de la estructura del pavimento flexible mediante la expresión:

SN = a₁·D₁ + a₂·D₂·m₂ + a₃·D₃·m₃

Donde a_i es el coeficiente estructural de cada capa (depende del material y su calidad), D_i el espesor de la capa (en pulgadas) y m_i el coeficiente de drenaje, que ajusta el aporte de la base y la sub-base según su capacidad de drenar el agua. Los valores de a y m se toman de las tablas y ábacos del método AASHTO 1993. Como el reparto de espesores admite varias soluciones, se verifica de arriba hacia abajo que cada capa aporte el SN requerido, respetando los espesores mínimos.

Preguntas frecuentes

¿Qué es el número estructural (SN)?

Es un valor adimensional que representa la capacidad estructural que debe tener un pavimento flexible para soportar el tránsito de diseño, según el suelo, las cargas por eje y el nivel de servicio.

¿Para qué sirve?

Es el resultado intermedio del método AASHTO 1993: a partir del SN se determinan los espesores de la carpeta asfáltica, la base y la sub-base.

¿Cómo se calcula el número estructural?

Resolviendo la ecuación de diseño AASHTO 1993, que vincula el tránsito (W₁₈), la confiabilidad, la pérdida de servicio y el módulo de resiliencia de la subrasante. Suele resolverse por ábaco o software.

¿Cómo se relaciona el SN con los espesores de las capas?

Mediante la fórmula SN = a₁D₁ + a₂D₂m₂ + a₃D₃m₃, que suma el aporte de cada capa según su coeficiente estructural, su espesor y su coeficiente de drenaje.

¿Qué es W₁₈ en la fórmula?

Es el número de ejes equivalentes (ESAL) de 18 kip (80 kN) acumulados en el periodo de diseño, con el que se estima el daño que soportará el pavimento.