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Pavimentos Capitulo 1
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- 1Pavimentos. Capitulo 1. Por: Cleydis Gabriela Pedraza. Introducción y conceptos básicos: -Pavimento: La superestructura de una vía construida sobre la subrasante, y compuesta normalmente de otras capas como la sub-base, base y capa de rodamiento, cuya función principal es soportar las cargas rodantes y transmitir los esfuerzos al terreno, distribuyendolos de ta forma que no se produzcan deformaciones perjudiciales. -El diseño de Pavimentos es el proceso de determinar una combinación de tipos de materiales y los espesores de las capas construidas con dichos materiales, que garanticen el buen comportamiento de la estructura en su conjunto cuando sea puesto en funcionamiento.-Características importantes a tomar en cuenta para el diseño de pavimentos:
* Es de desarrollo reciente.
* Es dinámico; Los métodos están cambiando continuamente al producirse nuevos datos.
* Es atípico entre los demás diseños ya que es la única estructura que se diseña para que falle en un tiempo determinado.
* Es un diseño a futuro.
* No es uniforme.
* Es critico; ya que están sujetos a las condiciones ambientales, al uso y mal mantenimiento.
* Tiene alta incidencia económica, ya que pequeñas variaciones en el diseño, específicamente los espesores, resultan en altos valores de inversión.
* Afecta la vida diaria del individuo ya que un alto porcentaje del tiempo lo pasan sobre un vehículo, si es inseguro pueden ocasionar accidentes. - 2-Tipos de Pavimentos * Pavimentos flexibles: La superficie de rodamiento esta constituida por una capa asfáltica y sus características son: > La capacidad estructural del pavimento es proporcionada por la capacidad de distribución de cargas de cada una de las capas que conforman el pavimento. > Son construidas en al menos en la capa superior de material asfáltico. > Variaciones pequeñas en el suelo de fundación tienen gran incidencia en la capacidad estructural del pavimento. > Las propiedades de las mezclas afectan la resistencia del conjunto multicapa. * Pavimento Rígido: > Distribuye la carga sobre un área relativamente grande de suelo por la rigidez y alto modulo de elasticidad de los materiales; una gran parte de la capacidad estructural la proporcione la capa superior. > La capa de rodamiento es construida de concreto. > Influye notablemente la resistencia del concreto en su comportamiento. > Variaciones pequeñas en el suelo de fundación tienen poca incidencia en la capacidad estructural del pavimento.*Tipos de pavimentos flexibles:
Dentro de la estructura del pavimento se tiene:
- Sub-rasante: ancho total de la via que constituye la fundación del pavimento, hombrillos y zona de estabilización.
En el aspecto de diseño geométrico, se refiere al plano que separa la infraestructura y superestructura del pavimento.
En el aspecto de diseño de pavimentos, se refiere a los últimos centímetros (generalmente 50 cm) del relleno o corte del movimiento de tierras, que sirven de soporte a la estructura capaz de recibir y reducir las cargas del pavimento. La sub-rasante no forma parte del pavimento pero es una variable importante en su determinación. - 3-Sub-base: Parte de la estructura del pavimento construida directamente sobre la sub-rasante y que sirve de soporte a la base. Algunos materiales en los que puede estar constituida la sub-base: material granular o suelo seleccionado normalmente no tratado. - Base: Esta destinada a distribuir las cargas provenientes del paso de los vehículos sobre la sub-base o sub-rasante de la vía, y encima de la cual se construye la capa de rodamiento. Algunos materiales en los que puede estar constituida la base, dependiendo del tipo de pavimento puede ser: material granular de agregados no tratados o a veces tratados con asfalto u hormigón de cemento Portland. - Capa de rodamiento: capa superior del pavimento que soporta directamente el transito, constituida por una o mas capas. - Transito: vehículos de todo tipo, con sus respectivas cargas, consideradas aisladamente o en conjunto. Se puede agregar que el camión volteo es el vehículo que mas hace daño a los pavimentos en Venezuela, ya que su gran carga esta distribuida solo sobre dos ejes. En otros países, como EE.UU, su uso esta prohibido.*Unidades de diseño:
Una de las primeras decisiones que debe tomar un proyectista de pavimentos es como manejar una gran cantidad de variables y transformarlas en valores de diseño que le permitan utilizarlas en el método seleccionado.
Unas unidades de diseño pueden definirse como tramos de la via que presenten condiciones similares de topografía, drenaje, clima, trafico esperado, suelos existentes y material de construcción.
Para facilidad de construcción se establece que las unidades de diseño tengan como mínimo 2 kilómetros.
De la gran cantidad de unidades de diseño se debe destacar el trafico, condiciones ambientales, suelo de fundación, materiales a ser empleados en cada una de las partes del pavimento, aunado a esto los costos y nivel de servicio. - 4*Factores que influyen en el diseño de un Pavimento: El diseño de pavimentos esta compuesto por dos fases que deben ser desarrollados simultáneamente, ya que uno depende la otra. - Cuantificación del transito, caracterización del material de fundación y de los materiales que serán empleados en el pavimento. - Determinación de los espesores de capas. * Método de diseño: Se resume algunos factores relacionados con el proceso de diseño- -Para la fundación: Se realizan análisis de esfuerzo y deformación, de transito y factores ambientales. -Para los materiales: Se debe conocer las propiedades de los materiales de todas las capas que conforman el pavimento. Selección de la estructura del pavimento. Construcción y mantenimiento del pavimento. Evaluación, comportamiento y verificación con las hipótesis y criterios originales. Análisis de costos.*Conceptos estructurales básicos en los Pavimentos flexibles:
Consiste en una serie de capas con el mejor material cercano a la superficie. Es por ello, que la carga aplicada se reduce con la profundidad. La forma como esta varíe depende de las propiedades de los diferentes materiales empleados en la construcción del pavimento.
La selección adecuada de los materiales y/o mezclas, y de los correspondientes espesores, resultara en que el esfuerzo aplicado sobre la sub-rasante, sera suficientemente pequeño para ser soportado fácilmente por el material de fundación.
Cada vez que un vehículo pasa sobre una sección de pavimento esta sufre una deformación, o deflexion, que es recuperable; es decir, es una deformación elástica. - 5*Esfuerzos en los Pavimentos Flexibles: Hipótesis para el diseño de pavimentos: Un pavimento esta compuesto por un sistema multicapa y los materiales en cada capa deben ser homogéneos e isotrópicos. Cada capa tiene un espesor finito, excepto la sub-rasante. Todas las capas son infinitas en la dirección lateral y se desarrolla fricción entre ellas. No ocurren esfuerzos cortantes en la capa de rodamiento. Los esfuerzos para cualquier material se definen mediante dos propiedades: Relación de Poisson y Modulo de elasticidad.*Tipo de fallas en los Pavimentos:
- Estructural: Colapso o rotura de uno o mas componentes del pavimento.
- Funcional: condición del pavimento que causa incomodidad o inseguridad al conductor. La falla funcional puede venir, o no, acompañada de una falla estructural.
El grado de falla de un pavimento es progresivo, al poner la obra en servicio, no debe presentar ningún tipo de falla, pero al paso del tiempo, es decir, la aplicación de las cargas y los efectos ambientales, van haciendo aparecer y avanzar las fallas. La calificación del grado de severidad de las fallas, es subjetiva, es decir, depende de la persona que realice la evaluación.
Se debe conocer el tipo de falla que se tenga, ya sea, estructural o funcional, ya que de ello dependerá las medidas correctivas que se deban tomar.
Algunas causas de fallas para ambas tipos de fallas pueden ser: sobrecargas, efectos de las condiciones ambientales, defectos de la construcción, mantenimiento inadecuado, mal diseño. - 6*Proceso y estrategias de diseño: Uno de los conceptos incorporados en los nuevos métodos de diseño es la "SERVICAPACIDAD"; que se refiere a una calificación fundamentada en la evaluación subjetiva de los usuarios, del estado del pavimento y su funcionalidad en un momento determinado. Es evidente que el nivel mas alto de "servicapacidad" lo lograra al momento de ser puesta en servicio la obra; y a medida que pase el tiempo los valores de "servicapacidad" irán disminuyendo. El proceso de toma de decisiones en el diseño de pavimentos es complejo y difícil, ya que depende del balance entre los aspectos técnicos y económicos: deberá decidir entre invertir mas al momento de la construcción y diferir el costo del mantenimiento, o por el contrario, esperar un mayor costo de mantenimiento como consecuencia de una inversión limitada al momento de la etapa de construcción inicial.El Ingeniero Matt Witzack, profesional de la Ingenieria de Pavimentos, dice:
"La Ingeniería de Pavimentos es el arte de utilizar unos materiales que no entendemos completamente, en formas que no podemos analizar con precisión, para que soporten cargas que no sabemos predecir con exactitud, en una forma tal que nadie sospeche nuestra ignorancia". - 7*La Red Vial Nacional: Definición por importancia: -Carreteras troncales: Las carreteras dentro de esta clasificación absorben grandes volúmenes de trafico entre los centros poblados de mayor importancia y contribuyen a la integración nacional y al desarrollo económico del país. -Carreteras Locales: Son carreteras de interés regional, pues permiten la comunicación desde centros poblados a vías de mayor importancia y reciben el transito provenientes de ramales y sub-ramales. -Carreteras Ramales: conforman el sistema vial que complementan otros medios de comunicación tales como carreteras principales, ferrocarriles y aeropuertos. Intercomunican centros poblados de menor importancia y permiten el acceso a la red primaria. -Carreteras Sub-ramales: conforman junto con las ramales, el sistema secundario, y su función es la de permitir el acceso a fundos y centros de muy baja densidad poblacional.*Definiciones de acuerdo al tipo de superficie de rodamiento:
-Carreteras de concreto: son aquellas vías que en su superficie de rodamiento están compuesta por una mezcla de concreto-cemento.
-Carreteras de Asfalto: son aquellas vías que en su superficie de rodamiento esta compuesta por una mezcla asfáltica, ya sea, en frío o en caliente. Prácticamente toda la red vial de Venezuela esta compuesta por este tipo de pavimento.
-Carreteras Engranzonada: son aquellas vías que tienen como capa de rodamiento un material granular grueso o fino.
-Carreteras de tierra tratada: son aquellas vias que presentan como carpeta de rodamiento una mezcla estabilizada de suelo y agregado. El agregado puede estar constituido por: arena, grava, piedra picada o escoria; como cementante se emplea cal, asfalto, cemento o aceite sulfonado, entre otros.
-Carreteras de tierra: son aquellas vías constituidas simplemente por el suelo natural compactado.
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- Ingeniería Flashcards on Pavimentos Capitulo 1, created by Cleydis Gabriela Pedraza Gonzalez on 12/02/2017.
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