pavimento

DISEO MODERNO DEPAVIMENTOS

INTRODUCCION

IntroduccinLas carreteras han sido durante mucho tiempo el principal mediode desplazamiento de persona y de distribucin de bienes. Lascarreteras han hecho posible la comunicacin de pueblos ycomunidades con las grandes ciudades, y la integracin yglobalizacin actual entre los pases del mundo, por lo que son sinlugar a duda un medio imprescindible para el desarrollo de lasnaciones, por lo que es fundamental que estas permitan unacirculacin segura, cmoda y fluida del trfico.El desempeo de las carreteras durante su vida de servicio dependede la realizacin de un adecuado diseo de su estructura depavimento, que considere factores bsicos, como el trfico, lascaractersticas de los suelos de la sub rasante y el clima de la zona.Adicionalmente, el desempeo adecuado de un pavimentodepende del establecimiento de un riguroso control durante laetapa de construccin.

AntecedentesLas civilizaciones antiguas dejaron evidencias de mucho intersrespecto a redes de camino. El imperio Romano es uno de los quemostr una red moderna de vas terrestres bien construidas yconservada. Esto les ayud a expandir sus fronteras y al crecimientode su economa. En tiempos modernos, la aparicin del automvilha obligado un mayor auge en la construccin de redes viales. Elaumento de las cargas de los vehculos modernos hacen que lasactuales tcnicas de construccin de pavimentos sufran unaevaluacin muy rpida, con una definida tendencia a adquirir cadavez mejores bases tericas que refuercen, justifiquen y permitanaplicar con buen criterio los conocimientos ligados con el diseo yconstruccin de pavimentos. En el caso de la disciplina del diseoestructural de pavimentos, sta inici con la acumulacin deexperiencia basada en estudios empricos, que se basan enexperimentos realizados para estudiar el comportamiento delpavimento.

AntecedentesEl siguiente paso se dio en 1956, cuando se empezla construccin de la carretera de prueba AASHO enEstados Unidos, que estaba formada por variostramos de carreteras con secciones de pavimentosde distintos espesores. Como resultado de lasinvestigaciones efectuadas en la carretera deprueba AASHO, se introdujo nuevos conceptosdentro del material del diseo estructural depavimentos como: el Modulo Resiliente de losmateriales de un pavimento, el nivel de servicio deuna carretera, las repeticiones de carga por ejeestndar (ESAL) del trfico entre otros.

PavimentosPavimentosUna estructura de pavimento es un sistemacompuesto por capas de materiales cuyaspropiedades mecnicas y espesores han sidoespecificados y dimensionados de manera quelas cargas aplicadas por el trfico sean reducidasy transmitidas a la subrasante. Adicionalmente,la estructura debe ser capaz de soportar lascondiciones ambientales circundantes.

Estructura de Pavimentos Un pavimento est constituido por un conjunto de capas superpuestas,relativamente horizontales, que se disean y construyen tcnicamentecon materiales apropiados y adecuadamente aprobados.

Los pavimentos se dividen en flexibles y rgidos, mismos que secomportan muy diferente al aplicar una carga:

La estructura que se apoya sobre el terreno de Fundacin o subrasante,y que esta conformado por capas de materiales de diferentes calidades yespesores que obedecen, a un diseo estructural, se denominapavimento. La estructura del pavimento esta destinada a soportar lascargas provenientes del trfico.

Los pavimentos asfalticos estn conformados por una carpeta asflticaapoyada generalmente Sobre dos capas no rgidas, la base y sub base.No obstante puede prescindirse de cualquiera de estas capasdependiendo de las necesidades particulares del proyecto.

La carpeta asfltica o capa de rodamiento proporciona una superficieuniforme y estable al trnsito, de textura y color adecuado, que deberesistir los efectos abrasivos y provenientes del trnsito y del medioambiente.

Comportamiento de pavimentosComportamiento de pavimentos

Estructura tpica de un Pavimento FlexibleEstructura tpica de un Pavimento Flexible

TERRENO DE FUNDACION SIN COMPACTAR

Estructura Tpica de un PavimentoRgido

Comportamiento de Esfuerzos enPavimentos

Uso de Geotextiles en Pavimentos

Tipos de pavimentosEstructuralmente hablando existen dos tipos depavimentos, los flexibles y los rgidos; estos sediferencian por la manera en que transmitenlas cargas hacia la sub rasante. Otracaracterstica evidente que permite clasificar eltipo de pavimento es la capa de rodamiento.De acuerdo con los criterios anteriores lospavimentos se pueden clasificar en Flexibles,Rgidos y Semi Rgidos.

Pavimentos FlexiblesLos pavimentos flexibles distribuyen los esfuerzos aplicados enreas pequeas debido a su menor rigidez. Por lo que tienden adeformarse y a recuperar su condicin una vez que la carga esretirada. Este tipo de pavimentos estn compuestos por unacapa de rodamiento bituminosa, apoyada generalmente sobredos capas no rgidas, la base y la sub base.

Existen diferentes tipos de asfaltos y por consiguiente, existenvarias formas de construir una capa de rodamiento bituminosa,los mas comunes son los siguientes: tratamientos asfalticos superficiales Mezcla asfltica en frio Mezcla asfltica en caliente

Pavimentos RgidoLos pavimentos rgidos se caracterizan por poseer un altomdulo de elasticidad, que permite que los esfuerzostransmitidos se reduzcan y se distribuya en un rea extensa,provocando deflexiones pequeas. Son aquellos cuya capa derodadura consiste en una losa de concreto hidrulico,apoyada sobre una capa de base o sub base.Debido a lo anterior este tipo de pavimento presenta undesempeo satisfactorio, incluso en condiciones de bajacapacidad de soporte de las capas subyacentes. Lospavimentos rgidos pueden dividirse n tres grupos: Losa de concreto hidrulico simple Losa de concreto hidrulico reforzado Losa de concreto hidrulico reforzado continuo

Pavimentos Semi RgidoEste tipo de pavimento se refiereprincipalmente a aquellos que poseen unasuperficie de rodamiento compuesta poradoquines. Los adoquines se caracterizan porposeer una alta resistencia y desarrollar unatransmisin de cargas entre las distintasunidades, gracias a la trabazn entre losbloques. Este sistema por tanto posee una altacapacidad estructural aportada principalmentepor adoquines.

Comportamiento de los pavimentosflexibles

Comportamiento de los pavimentosflexibles

Ac le daremos una exposicin de los aspectos mas relevantes en lacomposicin y el comportamiento de un pavimento flexible y surelacin con las actividades de compactacin; siendo las funciones delas distintas capas de un pavimento flexible:SUB RASANTE: Generalmente es el terreno natural en la cual seapoya toda la estructura del pavimento, es decir que no forma partede la estructura en si . Sin embargo, la capacidad soporte de lasubrasante es un factor que afecta directamente la seleccin de losespesores totales de las capas del pavimento. Dado que paramateriales de sub rasante dbiles se requerirn espesores depavimentos mayores que para sub rasantes compuestas pormateriales con mejor capacidad de soporte. La sub rasante se evalanormalmente por medio del ensayo CBR.

Capa de Sub Base: Es una capa compactada compuesta por materialesnaturales u obtenidos mediante trituracin. Se diferencia de la capa de basepor poseer especificaciones menos restrictivas en cuanto a su plasticidad,graduacin y capacidad soporte. Su principal funcin es proporcionar aporteestructural al pavimento. Pero tambin reduce la migracin de finos de lascapas inferiores hacia la capa de base.Capa de Base: Es la capa compactada que se encuentra bajo la superficie derodamiento, esta capa es fundamental desde el punto de vista estructural, supropsito consiste en proporcionar un elemento resistente que transmita losesfuerzos inducidos por el trafico, en una intensidad apropiada, hacia las capasinferiores. Las especificaciones para los materiales de estas capas requieren unamayor regulacin en cuanto a su plasticidad, graduacin y resistencia.Capa de Rodamiento: En el caso de los pavimentos flexibles, est constituidopor un material ptreo, al que se adiciona un producto asfltico que tiene porobjeto servir de aglutinante. Esta capa transmite las cargas inducidas por eltrfico haca la capa de base en la que se apoya, adems que provee unasuperficie adecuada para el rodamiento del trfico. Tambin debe de poseer lamenor permeabilidad posible, en general la carpeta de rodamiento de mayorcalidad se construye con mezcla asfltica producida y colocada en caliente.

Propiedades de los materiales para pavimentosLas capas de base y/o sub base compuesta por agregados granularesposeen ciertas caractersticas que gobiernan su comportamiento , por loque deben conocerse y entenderse para poder ser aprovechadas. Acontinuacin se describen y comentan algunas de estas propiedades.Granulometra: La granulometra de los agregados influye de maneradirecta en muchas de las caractersticas y el comportamiento de unacapa de pavimento. Un material con granulometra bien graduadaproduce una capa de pavimento con un menor contenido de vacios,mayor densidad y capacidad de soporte que uno con granulometrauniforme. Esto es posible gracias a que se aumenta el contacto entre laspartculas, se reducen los espacios vacios y se incrementa la resistenciaal corte, por el contrario un material con granulometra uniforme, esdecir aquel cuyas partculas tienen un solo tipo de tamao, son menossusceptibles ante los efectos de la compactacin, por lo tanto suspropiedades mecnicas no experimentan grandes cambios a pesar deque se intente densificar el material mediante procedimientos decompactacin.

Peso unitario seco mximo: Es la relacin que existen entre la magnitud dela masa seca de un material y el volumen que este material puede alcanzaral ser sometido a un esfuerzo de compactacin definido. Este valor sedetermina mediante el pico de la curva de compactacin(Proctor) paradistintos contenidos de humedad. En esta curva de compactacin existe uncontenido de humedad ptimo, para el cual la energa de compactacinaplicada reduce los vacos al mnimo e incrementa la densidad al mximo.Nuevamente la granulometra del material afecta el comportamiento delpeso unitario seco mximo de los materiales. Agregados con graduacinuniforme producen una curva de compactacin plana, es decir que elcontenido de agua adicionado al material no incide de manera influyente enla densificacin del material. En cambio los agregados bien graduados y nouniformes producen una curva de compactacin bien definida, en el cual sepuede observar un claro incremento de la densidad en funcin delcontenido de agua del material, hasta alcanzar un mximo.Valor soporte del suelo: Es un ndice de la habilidad relativa de un suelo oroca para soportar las cargas aplicadas por el trfico. La capacidad soportede la sub rasante est relacionada con el valor soporte o CBR.

Plasticidad y susceptibilidad del agua: Se determina mediante los ensayosempricos de Limite Liquido y Limite Plstico y permiten caracterizar las propiedadesde la fraccin fina de los suelos. Esta caracterstica permite evaluar el riesgo deexpansin-contraccin y susceptibilidad al agua de un material, principalmente sicontiene altas proporciones de finos plsticos o limosos.La diferencia entre Limite Liquido y Limite Plstico se conoce como ndice dePlasticidadLos suelos finos que presentan alto ndice de plasticidad son mas susceptibles amostrar cambios de volmenes y disminucin de su resistencia, cuando sucontenido de humedad varia de un estado seco hasta uno saturado y viceversa. Lasusceptibilidad de estos materiales puede ser reducida en cierto grado cuando soncompactados, dado que se reduce su permeabilidad.CBR (California Bearing Ratio): Es la carga requerida para producir una ciertapenetracin en un suelo con un pistn estndar, expresado como un porcentaje dela carga requerida para introducir el pistn a la misma profundidad en una piedratriturada seleccionada de referencia.Tanto el valor soporte del suelo como el CBR se determinan mediante ensayossimplificados de laboratorio con cargas estticas. En estos ensayos se realiza unamedicin del potencial de resistencia de un material. La experiencia empricademuestra que estos valores son afectados por la granulometra y compactacin delos materiales. De manera que agregados bien graduados y compactados a unadensidad alta resultan con altos valores de soporte del suelo.

Mdulo Resiliente: Se define como el esfuerzodesviador repetido aplicado en compresintriaxial recuperable; por tanto, este concepto seliga a un proceso de carga repetido. Para eldiseo de pavimentos este concepto es msadecuado en la determinacin de espesores decapas, dado que permite modelar elcomportamiento de deformacin yrecuperacin de los materiales ante cargasdinmicas repetidas. De las propiedades de losmateriales y la caracterizacin de estos,depende el diseo de un proyecto decarreteras.

Importancia de los Pavimentos En la Infraestructura del transporte, las vas de comunicacin

terrestre y en particular las carreteras, constituyen un factorbsico para posibilitar la competitividad.

Su calidad requiere de un diseo y mantenimientos adecuados,como cualquier otro activo econmico, ya que el pavimentotiende a degradarse por el uso y por el clima, aunque su falla noes catastrfica.

Las vas de comunicacin son base del desarrollo del pas, paraser capaces de competir en el desarrollo econmico y paramejorar la calidad de vida de sus habitantes.

Son un factor determinante para abatir la discriminacingeogrfica y social y tener una expansin econmica y socialsostenible.

Tendencias en el Diseo La gente quiere vialidades segurasCon mejor visibilidadManejo confortable del vehculoCon mejores condiciones del frenado

La sociedad quiere vialidades de calidadSeguras, confortables y bajo costo de operacin

El pas quiere vialidades duraderasCon una mayor vida tilDe alta resistencia al desgaste y a las cargasQue necesiten menor mantenimiento

Caractersticas de los Pavimentos Superficie uniforme Superficie impermeable Color y textura adecuado Resistencia a la repeticin de cargas Resistencia a la accin del medio ambiente Que no transmita al terreno esfuerzosmayores a su resistencia

Factores de diseo de pavimentos El trnsito: Interesan para el dimensionamiento las cargas mas pesadas

por eje, la repeticin de las cargas de trnsito(fatiga), Adems tener encuenta las mximas presiones de contacto, las solicitaciones tangencialesen tramos especiales(curvas, zona de frenado, aceleracin, etc), lasvelocidades de operacin de los vehculos, etc.

La subrasante: De la calidad de esta capa depende, en gran parte, elespesor que debe tener un pavimento, sea flexible o rgido. Comoparmetro de evaluacin de esta capa se emplea la capacidad de soporteo resistencia a la deformacin por esfuerzo cortante bajo la carga detrnsito. Es necesario tener en cuenta la sensibilidad del suelo a lahumedad.

El Clima: Los factores que en nuestro medio mas afectan a un pavimentoson las lluvias y los cambios de temperatura.Las lluvias por su accin directa en la elevacin del nivel fretico influyenen la resistencia, la comprensibilidad y los cambios volumtricos de lossuelos, los cambios de temperatura en los pavimentos rgidos ocasionanen estos esfuerzos elevados.

Los materiales disponibles: Son determinantes para laseleccin de la estructura del pavimento tcnica y econmica,por una parte se consideran los agregados disponibles encanteras, las facilidades de explotacin y el precio, la distanciade acarreo entre otras consideraciones.Adems los costos de conservacin y mantenimiento.

Seccin transversal tpico

Tipos de Pavimentos Pavimentos Asfalticos o Flexibles:Son aquellos construidos con materialesasflticos y materiales granulares

Pavimento de Concreto o Rgido:Pavimentos construidos con concreto decemento portland y materiales granulares

Pavimento de Concreto Asfaltico:Combinacin de ambos

Pavimentos Flexibles o Asflticos En general estn constituidos por una capa delgada de mezcla

asfltica construida sobre una capa de base y una capa de subbase las generalmente son de material granular.

Estas capas descansan en una capa de suelo compactado,llamado subrasante

En las capas superiores donde los esfuerzos son mayores, seutilizan materiales con mayor capacidad de carga y en lascapas inferiores donde los esfuerzos son menores, se colocanmateriales de menor capacidad.

El uso de materiales con mayor requerimiento permite el usode materiales locales, dando como resultado diseos msprcticos.

Pavimentos flexibles

Pavimentos RgidosPavimentos Rgidos Los pavimentos rgidos se integran por unacapa (losa) de concreto de cemento portlandque se apoyan en una capa de sub-base,constituida por grava; estas capas descansanen una capa de suelo compactado, llamadosubrasante.

La resistencia estructural dependeprincipalmente de la losa de concreto.

Pavimentos rgidos

Diferencia entre pavimentos de concreto y deasfalto

Diferencia entre pavimentos de concreto y deasfalto

Los adjetivos rgidos y flexibles nos proporcionan una prctica ideasobre cmo los pavimentos reaccionan frente a las cargas y al medioambiente.

Su principal diferencia es cmo cada uno de ellos transmite las cargasde la subrasante.

La alta rigidez de la losa de concreto les permite mantenerse como unaplaca y distribuir las cargas sobre un rea mayor de la subrasante,transmitiendo presiones muy bajas a las capas inferiores. Por s misma, lalosa proporciona la mayor parte de la capacidad estructural del pavimentorgido.Pavimento flexible, est construido con materiales dbiles y menosrgidos(que el concreto), mas deformables, que transmiten a la subrasantelas cargas de manera mas concentrada, distribuyendo el total de la cargaen menos rea de apoyo.Por lo tanto, el pavimento flexible normalmente requiere ms capas ymayores espesores para resistir la transmisin de cargas a la subrasante.

Fisuras y grietas por fatigamiento

Fisuras y grietas por fatigamientoFisuras y grietas por fatigamientoCausas posibles:

Espesor del pavimento inadecuado para elnivel de solicitaciones y/o de capacidad desoporte de subrasante.

Drenaje inadecuado en zonas localizadas. Mezcla asfltica muy rgida

Fisuras y Grietas en Bloques

Fisuras y Grietas en BloquesAgrietamiento que divide el pavimento entrozos de diversas dimensiones.Causas posibles:

Mezcla asfltica muy rgida Espesor del pavimento inadecuado para elnivel de solicitaciones y/o baja capacidad desoporte de la subrasante.

Grietas de borde

Grietas de BordeGrietas de BordeFisuras y grietas en forma de medialuna o quese desarrollan en forma mas o menoscontinua interceptando el borde delpavimento, se originan cuando las bermas noson pavimentadas.Causas posibles:

Falta de confinamiento lateral de una carpetamal adherida a la base.

Fisuras y grietas longitudinales

Fisuras y grietas longitudinalesSon predominantemente paralelas al eje de lacalzada, de preferencia por donde circula lamayor parte del trnsito.Causas Posibles:

Cuando coinciden con el eje de la calzada sonproductos de una mala construccin.

En otras posiciones, mezclas asflticas rgidas. Asentamiento de la base o sub-base, por unacompactacin inadecuada

Fisuras y grietas transversales

Fisuras y grietas transversalesPredominantemente perpendiculares al eje dela calzada, en carpetas que no recubren elpavimento.Causas posibles:

Gradientes trmicos, en especial en mezclasmuy rgidas.

Juntas de construccin mal construidas.

Fallas en la subrasante

Suelos de Fundacin

pavimento

Documents