VIAS DE TRANSPORTEVIAS DE TRANSPORTE

EXPOSITOR:ING. Hugo Casso Valdivia

IMPORTANCIA CONCEPTUAL

INTRODUCCION A PAVIMENTOSINTRODUCCION A PAVIMENTOS

DEFINICIONDEFINICION::

EstructuraEstructura que descansa sobre el que descansa sobre el Terreno de Fundación Terreno de Fundación (subrasante para algunos autores)(subrasante para algunos autores), conformado por , conformado por CapasCapas de de materiales de diferentes calidades cuyos espesores están materiales de diferentes calidades cuyos espesores están dados de acuerdo al Diseño del Proyecto y construidos para dados de acuerdo al Diseño del Proyecto y construidos para soportar soportar Cargas Estáticas y MóvilesCargas Estáticas y Móviles por un por un Tiempo Tiempo Determinado. Determinado. Estos pueden ser:Estos pueden ser:- - Por la Calidad de Materiales EmpleadosPor la Calidad de Materiales Empleados

•. Afirmados

*. Cemento Pórtland * Cementos Asfálticos.

(Losas) (Carpetas)

•Empedrados •Estabilizados

Por su Vida ÚtilPor su Vida Útil:: Por la distribución de cargas al terrenoPor la distribución de cargas al terrenoTemporales Temporales RígidosRígidosDefinitivosDefinitivos FlexiblesFlexibles

Por su Estructura:Por su Estructura: Por el Tránsito a Soportar o Uso:Por el Tránsito a Soportar o Uso:SimplesSimples UrbanosUrbanos PuertosPuertosReforzadosReforzados CarreterasCarreteras DeportivosDeportivosPrereforzadosPrereforzados AeropuertosAeropuertos IndustrialesIndustriales

TrochasTrochas

Deportivos

Aeropuertos

Carreteras

Caminos Rurales

CLASIFICACIÓNCLASIFICACIÓN

PAVIMENTOS ASFALTICOSPAVIMENTOS ASFALTICOS.-.- Tienen una base flexible o semirígida sobre la cual Tienen una base flexible o semirígida sobre la cual se ha construido una capa de rodamiento formada por una se ha construido una capa de rodamiento formada por una mezcla bituminosamezcla bituminosa de de material granularmaterial granular y algún y algún ligante asfálticoligante asfáltico..

PAVIMENTOS RÍGIDOSPAVIMENTOS RÍGIDOS.-.- Aquellos en los cuales la capa de rodamiento esta Aquellos en los cuales la capa de rodamiento esta formada por una formada por una losa de Concreto de Cemento Pórtlandlosa de Concreto de Cemento Pórtland con o sin armadura de con o sin armadura de fierro. En caso necesario fierro. En caso necesario pueden llevar una carpeta de desgastepueden llevar una carpeta de desgaste formada por formada por una una mezcla bituminosamezcla bituminosa (mixto). (mixto).

PAVIMENTOS ESPECIALESPAVIMENTOS ESPECIALES.-.- Cualquier otro tipo de pavimento diferente a los 2 Cualquier otro tipo de pavimento diferente a los 2 anteriores; pueden ser de :anteriores; pueden ser de :

*TERRACERIA : Trocha peatonal compactada manualmente.*TERRACERIA : Trocha peatonal compactada manualmente.* REVESTIDOS* REVESTIDOS : Trocha carrozable revestida sobre terracería.: Trocha carrozable revestida sobre terracería.* EMPEDRADOS* EMPEDRADOS : Cantos rodados con Cementantes.: Cantos rodados con Cementantes.* RIGIDOS REFORZADOS* RIGIDOS REFORZADOS : Con malla de acero.: Con malla de acero.* RIGIDOS PREESFORZADOS * RIGIDOS PREESFORZADOS : Rígido con acero estructural de alta: Rígido con acero estructural de alta resistenciaresistencia* ARTICULADOS* ARTICULADOS : Elementos pequeños de concreto prefabricados, : Elementos pequeños de concreto prefabricados, entrelazados por articulaciones y sellados conentrelazados por articulaciones y sellados con arena. También los hay de ladrillo, madera,arena. También los hay de ladrillo, madera, adoquines, etc.adoquines, etc.

               EconómicasEconómicas

                  SocialesSociales

                  PolíticasPolíticas

• MOTIVACIONES.-

SECCIONES DE PAVIMENTOS ASFALTICOS:SECCIONES DE PAVIMENTOS ASFALTICOS:

CONFORMACION DE UN PAVIMENTO ASFALTICOCONFORMACION DE UN PAVIMENTO ASFALTICO

   TERRENO DE FUNDACIÓN.-TERRENO DE FUNDACIÓN.- Sirve de fundación al pavimento después Sirve de fundación al pavimento después de terminado el movimiento de tierras y una vez compactado tiene de terminado el movimiento de tierras y una vez compactado tiene las secciones transversales y pendientes especificadas en el proyecto las secciones transversales y pendientes especificadas en el proyecto (algunos autores le llaman subrasante).(algunos autores le llaman subrasante).   SUPERFICIE SUBRASANTE.-SUPERFICIE SUBRASANTE.- Corresponde a la parte superior del Corresponde a la parte superior del terreno de fundación terreno de fundación    SUB-BASE.-SUB-BASE.- Capa de material pétreo, mezcla de suelo, cemento, Capa de material pétreo, mezcla de suelo, cemento, mezcla bituminosa o piedra tratada que se coloca sobre el terreno de mezcla bituminosa o piedra tratada que se coloca sobre el terreno de fundación.fundación.   BASE.-BASE.- Capa de material pétreo, mezcla de suelo, cemento, mezcla Capa de material pétreo, mezcla de suelo, cemento, mezcla bituminosa o piedra tratada que se coloca sobre la sub-base.bituminosa o piedra tratada que se coloca sobre la sub-base.   CAPA DE RODAMIENTO.-CAPA DE RODAMIENTO.- Capa que se coloca sobre la base y esta Capa que se coloca sobre la base y esta formada por una mezcla bituminosa.formada por una mezcla bituminosa.  

CARPETA DE DESGASTE O SELLOCARPETA DE DESGASTE O SELLO

Se coloca sobre la Se coloca sobre la capa de rodamiento para impermeabilizarlacapa de rodamiento para impermeabilizarla del del agua y agua y protegerla de la acción abrasiva de las ruedasprotegerla de la acción abrasiva de las ruedas de los de los vehículos normalmente se prepara con un mortero bituminoso vehículos normalmente se prepara con un mortero bituminoso (arena y ligante). (arena y ligante).

Algunas veces sobre esta carpeta se coloca una película de Algunas veces sobre esta carpeta se coloca una película de arena o piedra picada menudaarena o piedra picada menuda..

   SUPERFICIE RASANTESUPERFICIE RASANTE.-.- Superficie sobre la cual discurre el Superficie sobre la cual discurre el tránsito de los vehículos motorizados.tránsito de los vehículos motorizados.

Las diferentes capas de un pavimento, así como sus Las diferentes capas de un pavimento, así como sus espesores se diseñan de acuerdo a las capacidad soporte espesores se diseñan de acuerdo a las capacidad soporte del terreno de fundación, de la calidad del material a del terreno de fundación, de la calidad del material a usarse, del tipo de pavimento, intensidad de tránsito, usarse, del tipo de pavimento, intensidad de tránsito, carga de diseño, etc.carga de diseño, etc.

CARACTERÍSTICAS DE UN BUEN PAVIMENTOCARACTERÍSTICAS DE UN BUEN PAVIMENTO.-.-a)a) Debe ser resistente a las cargas, ya que de lo contrario los Debe ser resistente a las cargas, ya que de lo contrario los

esfuerzosesfuerzos verticales y horizontalesverticales y horizontales producen fallas de producen fallas de hundimiento y deterioros superficiales.hundimiento y deterioros superficiales.

b)b) Debe proporcionar una circulación Debe proporcionar una circulación cómoda, eficiente y cómoda, eficiente y económicaeconómica..

c)c) En zonas lluviosas debe tener un drenaje adecuado de tal En zonas lluviosas debe tener un drenaje adecuado de tal forma que la transitabilidad sea forma que la transitabilidad sea permanente y segura.permanente y segura.

d)d) Debe ser impermeableDebe ser impermeable y evitar la acción del agua sobre el y evitar la acción del agua sobre el terreno de fundación.terreno de fundación.

e)e) En lo posible debe En lo posible debe ser indeformableser indeformable, aceptándose solo en , aceptándose solo en pequeña magnitud de tal manera que no corra riesgo de pequeña magnitud de tal manera que no corra riesgo de deterioro.deterioro.

f)f) Debe ser Debe ser liso y duroliso y duro a fin que no obstaculice el avance de a fin que no obstaculice el avance de la rueda, evitando así al motor del vehículo mayores la rueda, evitando así al motor del vehículo mayores esfuerzos (potencia).esfuerzos (potencia).

ELECCIÓN DEL PAVIMENTOELECCIÓN DEL PAVIMENTO.-.-

Como hemos visto anteriormente existen diferentes tipos Como hemos visto anteriormente existen diferentes tipos de pavimentos, los mismos que se recomiendan en función de pavimentos, los mismos que se recomiendan en función de una serie de parámetros como son: Tipo de de una serie de parámetros como son: Tipo de utilizaciónutilización, , necesidad estructuralnecesidad estructural, , acabadoacabado de superficie de rodadura, de superficie de rodadura, costoscostos, etc., etc.

Debemos tener en cuenta que no siempre los pavimentos Debemos tener en cuenta que no siempre los pavimentos de menor costo inicial son los mas convenientes, sino que de menor costo inicial son los mas convenientes, sino que es necesario efectuar un estudio minucioso del “Beneficio es necesario efectuar un estudio minucioso del “Beneficio Económico” a través de la vida útil del mismo, tomando en Económico” a través de la vida útil del mismo, tomando en consideración los consideración los costos de mantenimientocostos de mantenimiento de la de la infraestructura en general.infraestructura en general.

  Generalmente los Generalmente los pavimentos flexiblespavimentos flexibles son recomendados son recomendados para el caso de para el caso de redes viales principales y secundariasredes viales principales y secundarias del del país, las que se deben diseñar y construir empleando las país, las que se deben diseñar y construir empleando las técnicas mas modernas para mejorar su perfomance (Ej: técnicas mas modernas para mejorar su perfomance (Ej: polímeros, geotextiles, emulsiones asfálticas,etc). Los polímeros, geotextiles, emulsiones asfálticas,etc). Los pavimentos rígidospavimentos rígidos se recomiendan para calles en se recomiendan para calles en zonaszonas urbanas, playas de estacionamientos, etc.urbanas, playas de estacionamientos, etc.

ESFUERZOS QUE SE PRODUCEN ESFUERZOS QUE SE PRODUCEN

EN EL PAVIMENTOEN EL PAVIMENTO

La estructura del pavimento esta conformada por capas, La estructura del pavimento esta conformada por capas, que son de material escogido y que tienen por finalidad que son de material escogido y que tienen por finalidad proporcionar al camino un adecuado elemento de proporcionar al camino un adecuado elemento de soporte a la acción de las cargas provenientes de la soporte a la acción de las cargas provenientes de la circulación de vehículos de tal manera que al terreno de circulación de vehículos de tal manera que al terreno de fundación se fundación se transmita una presión vertical y un esfuerzo transmita una presión vertical y un esfuerzo de corte aceptables.de corte aceptables.

  

Como es sabido cuando se diseña un pavimento asfáltico Como es sabido cuando se diseña un pavimento asfáltico sus espesores deben satisfacer la exigencia del sus espesores deben satisfacer la exigencia del esfuerzoesfuerzo vertical de compresión en la superficie de las subrasantevertical de compresión en la superficie de las subrasante y el y el esfuerzo de tensión horizontalesfuerzo de tensión horizontal sobre el lado de la sobre el lado de la capa inferior del asfaltocapa inferior del asfalto..

CARGA, W

SIN ESCALA

ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO

SUBRASANTE

COMPRESION TENSION

La deflexión del pavimento trae consigo esfuerzos de compresión y tensión en su estructura.

Fig.2

CARGA, W

SIN ESCALA

ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO

SUBRASANTE

P1

DISTRIBUCION DE LA PRESION DEL NEUMATICO A TRAVES DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO

Po

P1

Fig.1

(a) (b)

PAVIMENTO ASFALTICO EN TODO SU ESPESOR

PAVIMENTO ASFALTICO CON BASE GRANULAR

CONCRETO ASFALTICO SUPERFICIAL

CONCRETO ASFALTICO O BASE CON ASFALTO EMULSIONADO

EcEt

SUBRASANTE

CONCRETO ASFALTICO SUPERFICIAL

CONCRETO ASFALTICO O BASE CON ASFALTO EMULSIONADO

BASE GRANULAR

SUBRASANTEPavimentos de Concreto Asfáltico en Todo su Espesor y Base con AsfaltoEmulsificado Pavimentos con Base Granular

Ubicación de las deformaciones consideradas en el procedimiento de diseño

Fig.3

En el punto de contacto se produce una presión unitaria “ En el punto de contacto se produce una presión unitaria “ P”, de tal forma que la rueda al deformarse origina un área P”, de tal forma que la rueda al deformarse origina un área de contacto en forma elíptica que se aplica en algún punto de contacto en forma elíptica que se aplica en algún punto del plano y que se asume como si fuera un circulo.del plano y que se asume como si fuera un circulo.

En el caso del En el caso del pavimento rígidopavimento rígido, la , la losa absorbelosa absorbe la carga en la carga en todo el plano, mientras que en los todo el plano, mientras que en los asfálticos el esfuerzoasfálticos el esfuerzo se se distribuye a través de las diferentes capasdistribuye a través de las diferentes capas, lo que será , lo que será necesario conocer para de acuerdo a ello diseñar los necesario conocer para de acuerdo a ello diseñar los espesores de las mismas. Dichos esfuerzos se calculan espesores de las mismas. Dichos esfuerzos se calculan generalmente según la teoría de BOUSSINESQ. Los mismos generalmente según la teoría de BOUSSINESQ. Los mismos que deben ser iguales o inferiores a la capacidad soporte que deben ser iguales o inferiores a la capacidad soporte del terreno de fundación.del terreno de fundación.

  

Igualmente el Torque(T) en el centro de la rueda se Igualmente el Torque(T) en el centro de la rueda se transmite como esfuerzo tractor(Et), para que rompa la transmite como esfuerzo tractor(Et), para que rompa la fuerza de fricción(f.f.).fuerza de fricción(f.f.).

  

El esfuerzo tractor Et provoca esfuerzos de corte en la El esfuerzo tractor Et provoca esfuerzos de corte en la superficie del pavimento, el que tambien disminuye con la superficie del pavimento, el que tambien disminuye con la profundidad.profundidad.

DISTRIBUCIÓN DE ESFUERZOS DENTRO DE LA DISTRIBUCIÓN DE ESFUERZOS DENTRO DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTOESTRUCTURA DEL PAVIMENTO

Consiste en encontrar el espesor total del pavimento en Consiste en encontrar el espesor total del pavimento en función de los espesores que corresponden a las capas función de los espesores que corresponden a las capas que lo integran, de tal manera que la intensidad de los que lo integran, de tal manera que la intensidad de los esfuerzos que producen las cargas verticales serán esfuerzos que producen las cargas verticales serán menores que la capacidad portante del terreno de menores que la capacidad portante del terreno de fundación en su nivel subrasantefundación en su nivel subrasante..

TEORIA DE BOUSSINESQ.-TEORIA DE BOUSSINESQ.-

Permite encontrar el esfuerzo o presión vertical (S) a Permite encontrar el esfuerzo o presión vertical (S) a una profundidad determinada (z). Para esto se una profundidad determinada (z). Para esto se supone cargas concentradas que actúan en un supone cargas concentradas que actúan en un sólido ideal, semiinfinito y homogéneo, elástico e sólido ideal, semiinfinito y homogéneo, elástico e isotrópico.isotrópico.

* Para una carga puntual* Para una carga puntual

f = Factor de transmisión de esfuerzos dando valores a “z” en función de “r” se obtiene:f = Factor de transmisión de esfuerzos dando valores a “z” en función de “r” se obtiene:z =z = r r 2r 2r 3r 3r 4r 4rf =f = 0.650.65 0.280.28 0.150.15 0.090.09

2

3

22

2 2

3

YZ

YZxx

Z

PSz

""

2/322

3

1

f

zr

ZpxSz

* Para una rueda

•De esta manera variando• “ r ” y “ z “ se encuentra •el “ BULBO DE PRESIONES ”•en el cual cualquier punto •de una de las curvas repre -•senta una misma presión.• El bulbo de presiones depende de la estructura con que se trabajo.

Por ejemplo al ubicarse varios camiones uno detrás del otro el pavimento Por ejemplo al ubicarse varios camiones uno detrás del otro el pavimento puede fallar ya que los bulbos de presiones se incrementan en uno solo mayor puede fallar ya que los bulbos de presiones se incrementan en uno solo mayor y de gran esfuerzo que puede hacer fallar el pavimento por hundimiento.y de gran esfuerzo que puede hacer fallar el pavimento por hundimiento.

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