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PAVIMENTO
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- 1Pavimento: Es la parte superior de una carretera constituida por la su-base, la base y la capa de rodamiento, cuyo objetivo es servir al tráfico para soportar las cargas rodantes y transmitir esfuerzos al terreno de manera segura, cómoda y eficiente.Diseño de pavimento: Proceso de determinación de combinación de materiales y espesores de capas de material que garanticen un comportamiento estructural que cumpla con las funciones para las cuales ha sido diseñado.
- 2CARACTERÍSTICAS IMPORTANTES: *Es de desarrollo reciente: Se comenzó a construir desde 1945. *Es dinámico: Los métodos constructivos y materiales van cambiando continuamente a medida que se realizan nuevos estudios y descubrimientos. *Es atípico entre todos los diseños: Es una estructura que se diseña para un tiempo de vida útil. *Es un diseño a futuro: Considera el tiempo como variable y se diseña para una cantidad de años determinados. *No es uniforme: El método de diseño dependerá del sitio, material y región donde se aplicara. *Es Critico: Es susceptible a variables como condiciones ambientales, abuso de trafico y mal mantenimiento. *Tiene una alta incidencia en la economía: Variaciones pequeñas en el diseño implican altos costos de construcción por los grandes volúmenes. *Afecta la vida diaria del individuo: Si es inseguro puede causar accidentes con resultados económicos adversos, de salud o muerte. *Requiere del uso de mucho criterio: Para cada diseño el ingeniero debe procurar la optimización del proceso aplicando sus conocimientos y experiencia en la materia.TIPOS DE PAVIMENTO:
Pavimentos Flexibles
Su capacidad depende de la aceptación y distribución de cada una de las capas que lo conforman. Su capa superior es de material asfáltico. no posee refuerzo metálico, es susceptible a la deformación. Variaciones en el suelo de fundación inciden en su capacidad y las propiedades de la mezcla asfáltica afectan la resistencia del conjunto.
- 3—PARTES DE UN PAVIMENTO FLEXIBLE:
Sub-rasante: Es suelo de fundación. Separa la infraestructura y la estructura del pavimento, el material del cual esta compuesto es el material presente en el suelo de la zona. Su función es soportar la superestructura del pavimento. CBR mayor al 5%.
Sub-base: Se encuentra sobre la sub-rasante y soporta la base. Está compuesto por material natural de préstamo. Su función principal es servir de drenaje además distribuye los esfuerzos y disminuye los costos, aunque es una capa opcional. CBR de 40% para tránsito liviano y 60% para tránsito pesado. Además que el porcentaje de finos presente en ella, no exceda el 5%.
Base: Se construye encima de la sub-base si la misma existe, sino encima de la sub-rasante. Su función principal es absorber y disipar las cargas, también cumple con la función secundaria de drenar a menos que sea de material estabilizado. En esta capa se producen los esfuerzos máximos, por lo cual los materiales presentes deben ser de muy buena calidad. CBR 60% transito liviano 80% transito pesado.
- 4Capa de Rodamiento: Tiene que ser 100% impermeable y tener un comportamiento elástico para soportar las cargas de transito, esta constituido por concreto asfáltico.UNIDADES DE DISEÑO:
Tramos de la vía que presenta condiciones similares de topografía, drenaje, clima, trafico esperado, suelos existentes y materiales de construcción que tengan como regla general una longitud mínima de dos kilómetros.
Variables en el diseño de Pavimentos:
*Trafico (N° de vehiculos para el diseño, carga, velocidad, presion)
*Condiciones Ambientales (Precipitación, temperatura, drenaje, pendientes)
*Suelo de fundación (Resitencia, densidad, humedad, textura y estructura, grado de confinación)
*Materiales empleados en la estructura (Materiales y sus propiedades para Base, Sub-base y capa de rodamiento)
*Nivel de servicio (Seguridad, comodidad, durabilidad, mantenimiento, métodos constructivos)
*Costos (Construcción y mantenimiento) - 5FACTORES QUE INFLUYEN EL EL DISEÑO DEL PAVIMENTO a) Cuantificación del transito, caracterización del material de fundación y los materiales y mezclas que serán empleados en el pavimento. b) Determinación de los espesores de capa (en función de las características de los materiales)MÉTODOS DE DISEÑO
Debe tomarse en cuenta:
a) Los conceptos teóricos para predecir los parámetros de falla.
b) Métodos de evaluación de propiedades de los materiales.
c) Relación entre los criterios de falla y de comportamiento esperado. - 6CONCEPTOS ESTRUCTURALES BÁSICOS EN LOS PAVIMENTOS FLEXIBLES: Los pavimentos flexibles están diseñados para que las cargas impuestas sean soportadas y distribuidas en las capas de la superficie, por tal razón se procura colocar material de buena calidad cercano a ella, para que de esta manera la sub-rasante o material de fundación soporte las menores cargas posibles que puedan transmitir los materiales según sus propiedades y que conlleven a una disipación en su magnitud a lo largo del sistema multicapas. Los materiales empleados para la conformación de este sistema multicapas son capaces de soportar esfuerzos a tracción y compresión para generar una deformación elástica.ESFUERZOS EN LOS PAVIMENTOS FLEXIBLES:
Para poder obtener noción de la relación de esfuerzos producidos en el pavimento por la implementación de cargas, deben considerarse ciertas hipótesis para fundar una teoría:
a)Sistema compuesto por varias capas.
b)Los materiales y propiedades son los mismos en cada capa.
c)Las capas tienen un espesor finito, excepto la subrasante.
d)El material de cada capa es isotropico (misma propiedad).
e)Se desarrolla una completa fricción entre las capas.
f) No ocurren esfuerzos cortantes en la capa de rodamiento.
g)Los esfuerzos se definen por la relación de poisson y su modulo elastico. - 7TIPOS DE FALLAS EN LOS PAVIMENTOS: La estructura de pavimentos se diseña para que sea funcional desde el momento de su apertura, sin embargo es inevitable que al pasar del tiempo esta estructura comience a fallar debido al uso, mal uso o efectos climatológicos adversos. Por ello para encontrar posibles soluciones para su restauración es importante saber diferenciar que tipo de falla se ha presentado y entre ellas están las dos siguientes: Falla estructural: implica el colapso de uno o más elementos del sistema multicapas el cual lo hace incapaz de soportar las cargas impuestas. Falla funcional: No implica necesariamente el colapso de los elementos pero en ella el pavimento presenta condiciones que produce incomodidad al usuario o grandes esfuerzos en el vehículo para transitar por el mismo.Las causas son de múltiples procedencias y están relacionados con ambos tipos de fallas:
*Sobrecargas: Vehiculos con cargas totales muy elevadas, repeticiones del paso de camiones por encima del numero estimado para el diseño.
*Efecto de las condiciones ambientales.
*Defectos en la construcción: Los materiales no responderán bien por dichos errores.
*Variabilidad propia de los materiales: Cuando los mismos no presentan las propiedades estimadas en los ensayos.
*Mantenimiento inadecuado: Puede agravar fallas de fácil corrección
Mal diseño: causado por errores de diseño, mala interpretaciones de resultados de ensayos o que simplemente los materiales no se comportaron según lo esperado para el diseño. - 8PROCESO Y ESTRATEGIAS DE DISEÑO: La funcionalidad de un pavimento está al máximo en el momento de su puesta en servicio sin embargo esta va disminuyendo con el correr del tiempo y va directamente de la mano con el nivel de mantenimiento que se aplique al mismo. Ahora bien los tiempos de aplicación de mantenimiento van a depender del diseño del sistema multicapa, mas directamente de los espesores que puedan soportar las cargas impuestas al sistema. Por esta razón un ingeniero puede optar por varias opciones antes de definir el diseño de construcción de la estructura, uno donde le genere bajos costos de construcción el cual implicaría altos costos de mantenimiento por la necesidad frecuente del mismo u otro que genere altos costos constructivos pero bajos en mantenimiento ya que el pavimento quedara funcional por mas tiempo. En consecuencia se debe optar por una opción que ponga en equilibrio aspectos tanto técnicos como económicos que afecten en la menor medida posible a los usuarios de la vialidad en diseño.LA RED VIAL NACIONAL: La red vial nacional se ha dividido en función de la importancia de la via y del tipo de superficie de rodamiento:
Según la importancia de la vía:
*Carreteras Troncales: este tipo de carreteras absorben grandes volúmenes de tráfico ya que se encargan de conectar distintas regiones del país lo cual ayuda al desarrollo económico del mismo.
*Carreteras Locales: permiten la conexión a nivel regional de centros poblados a vías de mayor importancia además reciben el tráfico de los ramales y sub-ramales.
*Carreteras ramales: comunican a nivel estatal centros poblados de menor importancia hacia la red primaria. - 9Según la superficie de rodamiento: *Carreteras de concreto: son aquellas vías cuya superficie de rodamiento se encuentra constituida por una mezcla de concreto-cemento. *Carreteras de asfalto: son aquellas que se constituyen de una mezcla asfáltica en frio o caliente además de las vías de concreto que han sido repavimentadas con mezcla asfáltica. *Carreteras engrazonadas: aquellas en el cual el material que conforma la carpeta de rodamiento es grueso o fino. *Carreteras de tierra tratada: aquellas que presentan como carpeta de rodamiento una mezcla estabilizada de suelo y agregado. El agregado puede ser arena, grava, piedra picada o escoria y como cementante puede ser asfalto, cal, cemento u otro estabilizante. *Carretera de tierra: son aquellas en que la superficie de rodamiento es solo suelo natural compactado.PAVIMENTO RÍGIDO:
Por su rigidez y alto módulo de elasticidad distribuye las cargas a una gran área en el suelo. La capa superior tiene mayor soporte de capacidad. Se construyen en concreto-cemento en la superficie. Variaciones en el suelo de fundación tienen poca incidencia en el conjunto.
- 10Elementos de un Pavimento Rígido: * Carpeta de Rodamiento (losa). * Base o Sub-base. * Aceros. * Juntas. Carpeta de Rodamiento: Su función primordial será la de proteger la base impermeabilizando la superficie para evitar así posibles infiltraciones de agua de lluvia que podrían saturar parcial o totalmente las capa inferiores , además evita que se desgaste o desintegre la base a causa del tránsito de los vehículos. Está constituida por cemento, agua y agregados (arena y piedra picada). Base: Es la capa que recibe la mayor parte de los esfuerzos producidos por los vehículos. La carpeta es colocada sobre de ella porque la capacidad de carga del material friccionante es baja en la superficie por falta de confinamiento. Regularmente los materiales de esta capa además de la compactación necesita otro tipo de mejoramiento (estabilización) para poder resistir las cargas del tránsito sin deformarse y además de transmitirlas en forma adecuada a las capas inferiores. Si el material de la Sub-rasante es bueno, no sera necesario colocar Sub-base.Aceros: Se utilizan para: pasadores (acero transversal) y varillas de unión (acero de unión), ademas de mallas para pavimentos de concreto reforzado.
El acero transversal cumple la función de transmitir las cargas, están constituidos por barras lisas de acero y se colocan en las juntas transversales.
El acero de unión se colocan en las juntas longitudinales para evitar el desplazamiento relativo de las losas, las barras de acero deben ser corrugadas para lograr adherencia entre las losas.
Las mallas se utilizan para reforzar el concreto de las losas y sirven para coser todos los elementos en caso de ruptura, expansión y contracción de la losa.
Juntas: La colocación de juntas en pavimentos rígidos es necesaria para el control de
fisuración por contracción, cambios de temperatura y humedad. Es necesaria
además para modular el pavimento con dimensiones prácticas que favorezcan al
proceso constructivo.
- 11Distribución de Esfuerzos en pavimentos Rígidos: Las cargas son transmitidas a la sub-rasante por la fuerza estructural del pavimento como conjunto que actúa como plato rígido. El análisis se hace se usando la teoría de placas en vez de la teoría de capas usada para pavimentos flexibles. Estos pavimentos tienen suficiente fuerza de flexión para transmitir la carga a un área mas amplia en la capa inferior.DIFERENCIAS ENTRE PAVIMENTO FLEXIBLE Y RÍGIDO:
FLEXIBLE:
1.- Su estructura está constituida por sub-base, base, carpeta de rodamiento, riegos y capa sello (opcional).
2.-La carpeta de rodamiento esta constituida por una mezcla asfáltica.
3.-Costos de construcción iniciales bajos.
4.- Requiere manteamiento continuo.
5.- Reparación fácil debido a fallas pero continua si no se hace mantenimiento.
6.- La transferencia de esfuerzos se logra a través de las múltiples capas del sistema.
7.- Son utilizados mayormente en carreteras y avenidas en general así como rampas y estacionamientos.
8.- Pueden presentar fallas que generen ondulamiento, agrietamiento o hundimiento.
9.- En mas seguro para el conductor en horas nocturnas comparado con el pavimento rígido debido al color del asfalto.
10.- Vida estimada de servicio entre 10 a 20 años. - 12RÍGIDO: 1.- Su estructura está constituida por: Base o sub-base y carpeta de rodamiento (losa). 2.- La carpeta de rodamiento esta constituida por una mezcla de concreto hidráulico. 3.- Costos iniciales de construcción altos. 4.- Requiere mantenimiento continuo pero mínimo (primordialmente en las juntas). 5.- Reparación difícil debido a las fallas pero esporádicas. 6.- La transferencia de esfuerzos es continua en todo el conjunto en un área rígida. 7.- Son utilizados en líneas de tráfico con volúmen alto, en puentes y conexión entre carreteras. 8.- Pueden presentar fallas que generen rotura o quiebre de la losa, falla en las juntas, agrietamiento, desnivel entre las losas. 9.- Es menos seguro en horas nocturas en lugares con poca iluminación debido al color claro del cemento. 10.- Vida estimada de servicio de 20 a 30 años.
Informationen
- Beschreibung
- Karteikarten am PAVIMENTO, erstellt von Andrea Alejandra Uzcátegui C am 11/02/2017.
- Erstellt von
- Andrea Alejandra Uzcátegui C
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