Trabajos preliminares (tema 1)

Replanteo y limpieza (subtitulo)

Una de las primeras labores que realiza el constructor de una vía después que tiene los planos de diseños en las manos es el replanteo de construcción entre las operaciones de replanteo están la siguiente: 

1) Volver a trazar el eje representado en los planos y referir ciertos puntos de las curvas. 

2) Establecer suficiente estaca de referencia para la coordenada paralela. 

3) Comprobar los puntos de referencia y hacer nivelaciones a lo largo del eje de la línea trazada tomando cotas en todas las estaciones, en todo el cambio de rasante  y en otro punto donde sea  necesarios  trazar secciones travesearle para calcular volúmenes. 

4) Colocar estaca de talud y de rasantes. 

5) Colocar estacas para el replanteo completo de alcantarilla y puente. 

A medida que progresa el trabajo las estacas que han sido destruida se vuelven a colocar cada vez que sea necesario se deben referencias cuidadosamente todo lo punto de intersección a los bm de los instituto cartográfico  que se encontraran situado fuera del aria    del trabajo del proyecto 

Las estaca de talud son las guía del contratista para hacer los desmontes y terraplenes esta estaca se colocan en toda la secciones transversales  que tengan una gran explanación o en cualquier sección en que el constructor tenga dificultad para seguir la estaca de rasante es importante que el contratista observe cuidadosamente los de monte y terraplenes tal y como lo indican las estaca de talud donde se encuentren curva peraltada. 

en caso que la explanación sea pequeña y no se necesitan estaca de talud se colocan estaca de rasante  a intervalo de 10,15 o 20 metro a cada lado de la carretera en los tramo en tangente y a intervalos de 7.5 o 10 metros en los tramo en curva cuando la explanación es grande las estaca de rasante se colocan cuando el constructor está preparado para iniciar la operación de acabado de las explanación 

Casi todo los trabajo de construcción de vías especialmente aquello que se localizan en terreno Vírgenes comprenden una cantidad considerable de movimiento de tierra en general las operaciones de movimiento de tierra son aquello proceso de construcción de envuelven o involucran el suelo o tierra en estado natural y preceden a las construcción de estructura  de pavimento propiamente dicha. 

Limpieza, desmonte y destronque (título)

Generalmente es la primera operación al realizar en cualquier proyecto que implique algún movimiento de tierra por lo tanto precede a cualquier excavación la limpieza desmonte y destronque se puede definir como la remoción de árboles, tronco, protuberancia, raíces ,tronco caído ,Madero descompuesto, basura, y otro materiales objetable dentro de un aria marcada en un plano el aria designada  usualmente influye los límites de la excavación y relleno propuesto y también otras arias donde las obstrucciones que han de ser removidas interferirían con el trabajo propuesto 

La palabra limpieza se refiere a la remoción de materiales por encima de la superficie terrestre existente  y desmonte se utilizan para referirse para la remoción de raíces, tronco, tocones, y otro objeto similares hasta una profundidad nominal de bajo de la superficie 

Frecuentemente limpieza de monte y de tronque comprenden una sola partida dentro del contrato e incluye la remoción  de la capa vegetal 

Estudios de suelos para las construcción de carretera ( título)

Los estudios de suelo para la construcción de carretera incluyen la investigación de la característica del suelo en la ruta de la carretera y la identificación  de los suelo adecuado para utilizarse como materiales para su base y el relleno de este modo de los estudio de suelo constituyen normalmente una para integral de los estudio de localización preliminar de que la condiciones del suelo pueden afectar significativamente la ubicación de la carretera siempre se desarrolla un estudio detallado de suelos en la ubicación final de una carretera el primer paso en cualquier estudio de suelo radica en la recolección de la información existente sobre la característica del

suelo del área donde se va a localizar una carretera esta información se puede obtener en los mapa geológico  y de suelo agrícolas de las fotografía aérea existente en el camino y de un examen de las excavaciones y los corte existente en el camino generalmente es útil también revisar el diseño y las construcción de otro camino en la misma zona la información obtenida de esta fuentes la podemos  utilizar para desarrollar una compresión general de las condiciones del suelo en el aria para identificar los problemas específico que puedan existir el alcance de la investigación adicional usa mente depende de la cantidad de información existente que se pueda obtener.

El siguiente paso consiste en obtener e investigar suficiente muestra de suelo a lo largo de la ruta de la carretera para identificar las frontera de los diferentes tipos de suelos, de manera que se pueda trazar un perfil del suelo. 

Se obtiene muestra de cada tipo de suelo a lo largo de la localización de la ruta mediante perforaciones con barrenar con pozo de sondeo para las pruebas de laboratorio. Generalmente se toma muestra a diferente profundidades hasta aproximadamente 1.5 metro. En los casos que se requieren la localización de roca se puede aumentar esta profundidades entonces se determina la propiedades técnicas de las muestra y se usan para clasificar los suelo .es muy importante que se registren sistemáticamente la característica de los suelo en cada muestra incluyendo la profundidad, la ubicación, el espesor, la textura, etc... Entonces se utilizarán esto datos para graficar un perfil detallado del suelo a lo largo de la carretera 

Compactación de suelo

Cuando se va a usar el suelo con material de terraplén o de sub base en la construcción de carretera es esencial que el material se coloque en capa uniforme y se compacta hasta una alta densidad. La compactación adecuada del suelo va a reducir el asentamiento y el cambio volumétrico sub secuente hasta un valor mínimo aumentado así la resistencia del  terraplén o la sub base

La compactación se logra en el campo por medio del uso apisonadora operada a manos, rodillos de pastas de cabras, aplanadora de neumáticos y otro tipo de rodillo

La resistencia del suelo compactado está relacionada directamente con la densidad máxima en seco que se alcanza mediante la compactación, la

relación entre la densidad en seco y el contenido de humedad adapta la forma mostrada en el gráfico siguiente para prácticamente todo el suelo 

Se puede ver en esta relación que para un esfuerzo de compactación dado la densidad en seco que se alcanza es baja para contenido de humedad bajo la densidad en seco aumenta al aumentar el contenido de humedad hasta un valor máximo cuando se alcanza el contenido de humedad óptimo un incremento adicional del contenido de humedad lleva a una disminución de la densidad en seco alcanzada este fenómeno se debe al efecto de la humedad en las partícula de suelo para un contenido de humedad bajo las partículas del suelo no están lubricada y la fricción entre las partícula adyacentes  evita la densificación  de las partícula a medido que aumenta el contenido de humedad se desarrolla una partícula de agua más grande sobre las partículas haciendo que el suelo se haga más plástico y que sea más fácil moverse y densificarse.  

Sin embargo cuando se alcanza el contenido de humedad óptimo se obtiene el grado máximo practico de saturación para el contenido de humedad óptimo no se puede incrementar con compactación adicional debido a la presencia de aire atrapado en los espacios vacíos y alrededor de las partícula por lo tanto mayor adición de humedad resulta en que los vacíos se saturen con agua sin que lo acompañe una reducción de aire. 

Las partícula del suelo son separada y se produce una disminución de la densidad en seco los punto de la curva se pueden calcular a partir de la siguiente ecuación:  

 

Fecha: 20-01-15

Los procedimientos de compactación de campos.

El primer paso en la construcción de un terraplén de carretera es la identificación y selección de un material adecuado, esto lo conseguimos obteniendo muestras de minas o bancos de préstamos que sean factibles económicamente y ensayándolas en el laboratorio, para determinar a qué grupo corresponde cada una.

Un factor que también influye significativamente en la selección de cualquier material es, si ese material se puede transportar de una manera económica al sitio de construcción, cuando se halla identificado los materiales adecuados, se determinan el contenido de humedad optimo y la densidad en seco máxima.

Formación de los terraplenes.

Los terraplenes paras carreteras se forman extendiendo capas delgadas de espesor uniforme del material y compactando cada capa para el contenido óptimo de humedad o un valor cercano.

El proceso de construcción de una capa a la vez facilita la obtención de una resistencia y de un contenido de humedad uniformes en el terraplén.

No es recomendable hacer depósitos de material para terraplén directamente desde camiones, ya que en estos casos al igual que en la compactación de capas gruesas se puede dar el caso de que se produzca una resistencia variable en el terraplén, lo que puede resultar en asentamientos diferenciales entre áreas adyacentes.

¿Qué es el suelo?

El suelo es una capa delgada sobre la corteza terrestre compuesta de material que esta formado de la desintegración y o de la alteración física y o química si las rocas y de los restos de la actividad de los seres vivos que se asientan sobre ella.

Conocer las principales características físicas de los suelos es muy importante en el estudio y diseño de pavimentos mediante su interpretación adecuada es

posible predecir el comportamiento futuro de un terreno sometido a cargas cuando dicho terreno presente diferente contenido de humedad, el suelo tiene una gama variada de características físicas y químicas, describiremos la que más nos interesan en el estudio de pavimentos y mantenimiento de carreteras.

Características físicas y químicas del suelo.

1. Tamaño de las partículas: Depende de los minerales que las componen

Tamaño(mm) Tamaño(mm)

Piedras pequeñas >1616< Gravas gruesas >25

25< Gravas medianas >10

10< Gravas finas >2

2< Arenas gruesas >.60

.60< Arenas medianas >.25

.25< Arenas finas >.07

.07< Limos >.005

.005< Arcilla

2. Contenido de humedad:

Es la relación entre el peso del agua contenido en la muestra y el peso de la muestras

3. Permeabilidad: Es la propiedad del suelo que permite el paso del agua atravez de sus poros

4. Capilaridad: Esta propiedad se basa en el principio de ascencion capilar, indica el comportamiento del agua cuando la atracción de sus moléculas por la superficie con la que están en contacto, es mayor o menor que la atracción que experimentan entre ellas mismas.

5. Límites de consistencia lo límites de AtterbergEstos límites indican el grado de cohesión entre las partículas del suelo

a. Limite líquido: es el contenido de humedad expresado en porcentaje con respecto al peso seco de la muestra con la cual es suelo cambia del estado líquido al plástico.

b. Limite plástico: se define como el contenido de humedad expresado en porcentaje con respecto al peso seco de la muestra para el cual los suelos cohesivos pasan de un estado semi solido a un estado plástico.

c. Límite de contracción: se define como el porcentaje de humedad con respecto al peso seco de la muestra con el cual una reducción de agua no causa ya disminución en el volumen del suelo.

6. Densidad máximaEs cuando una masa de suelo alcanza su menor volumen y su mayor peso.

7. ConformaciónEs la configuración de la forma de un suelo en base a una sección típica con una moto niveladora

Fecha: 22-01-15

Tipos de compactadores

Existen una gran cantidad de equipos de compactación, los cuales tienen características particulares.

1. Compactadores metálicos:Un rodillo metálico utiliza solamente presión con un mínimo de manipulación en materiales plásticos, cuando esos rodillos inician la compactación de una capa el área de contacto es más o menos ancha y se forma un bulbo de presión de una cierta profundidad conforme avanza la compactación el ancho del área de presión se reduce y la profundidad del bulbo de presión aumenta los esfuerzos de compresión en la cercanía de la superficie.Con frecuencia estos son suficientes para triturar los agregados en materiales granulares que invariablemente causan la formación de una fina cascara o costra en la superficie de la capa.

FALTA FOTOSi a esto se le agrega la costumbre de hacer riegos adicionales durante la compactación para compensar la evaporación en una capa en donde la penetración del agua es difícil por la misma compacidad del material llegaremos a un estado de estratificación de la humedad, en este momento la formación de la cascara fina o costra es inevitable también es una costumbre más o menos generalizada el sobre lastrar estosequipos con un efecto doblemente negativo:

a. Incrementa la energía de compactación.b. Reduce el contenido de humedad

2. Compactadores pata de cabraConsisten en cilindros dentados con diferentes diseños de pata que trabajan en forma eficiente en materiales cohesivos y se dice que compactan de abajo hacia arriba, ya que al comenzar a transitar sobre el material suelto depositado se hunden aplicando todo el peso en los niveles inferiores de la capa, haci al aplicar varias pasadas van aflorando porque incremento de compactación permite que el equipo

sea soportado por la capa para el compactador la última fracción de capa queda generalmente suelta y pasa a formar parte del espesor de la capa siguiente, con lo anterior se consigue:

a. Una compactación uniforme.b. Una integración entre las capas compactadas evitando

estratificaciones indeseables

El número de pasadas, el tipo de material y el área de la pata influyen en el peso volumétrico obtenido, haci como el contenido de humedad del material.

3. Compactadores vibratoriosEstos rodillos funcionan disminuyendo temperamentalmente la fricción interna del suelo, como en los suelos granulares su resistencia depende principalmente de la fricción interna, la eficiencia de estos compactadores está casi limitada a suelos granulares.La vibración provoca una reacomodación de las partículas del suelo que producen como resultado un incremento del peso volumétrico pudiendo alcanzar espesores grandes de la capa, unos 0.80m. Estos compactadores pueden producir un gran trabajo de compactación en relación con su peso estático, ya que su principal fuente de trabajo es la fuerza dinámica de compactación. Buscando extender esta ventajas a suelos cohesivos se han desarrollado compactadoras de impacto vibratorio en los cuales la fuerza y la amplitud de la vibración se han aumentado con el mismo objetivo se han acoplado dos rodillos vibratorios en un marco rígido, para obtener efecto de manipulación.

Estos compactadores se clasifican por su tamaño:a. Pequeños hasta 9000kg de fuerza dinámica.b. Grandes mayor de 9000kg de fuerza dinámica pudiendo llegar a los

20000kg o más, estos grandes pueden a sobre esforzar suelos débiles por lo que hay que manejarlos con cuidado

27-01-2015

4. Compactadores neumáticos:Los compactadores neumáticos son muy eficientes y con frecuencia son esenciales para la compactación de sub bases y carpetas, sus bulbos de presión son semejantes a los de los rodillos metálicos, pero el área de contacto permanece constante por lo que no se produce el efecto de reducción del bulbo. La presión de inflado es importante y está ligada íntimamente a la carga de la llanta.

En el concepto moderno de un compactador neumático la carga sobre la llanta y la presión de inflado deben ser las adecuadas para dar la presión de contacto suficiente para ejercer el esfuerzo requerido de compactación. Las presiones de inflado usuales son del orden de 50 PSI para compactadores pequeños de hasta 10ton y pueden llegar hasta 80 PSI en compactadores grandes de entre 10 y 60 toneladas.

La presión de inflado no es igual a la de contacto ya que interviene mucho la rigidez de la llanta inflada.

Los compactadores neumáticos grandes proveen excelente manipulación en materiales cohesivos con llantas grandes y cargas grandes son capaces de compactar capas gruesas DE 0.50M A 0.80M, sin embargo en materiales plástico pueden causar excesivo desplazamiento del material superficial, las llantas grandes tiene unas cierta tendencia a rebotar con las desigualdades del terreno produciendo desgaste.

El gran peso y la resistencia al rozamiento requieren de grandes unidades tractoras y sus velocidades de operación son bajas, resultando usualmente en costos de compactación altos, tiene aplicaciones especializadas como la compactación de terreno no natural en proyectos de aeropuertos, que tienen extensiones grandes terreno plano requieren un grado de compactación alto y son de acceso fácil.

Cementantes o ligantes asfaltico

Los ligantesasflaticos de usos máscomún en los pavimentos bituminosos son:

1. Cemento asfaltico2. Asfaltos de curado lento3. Asfaltos rebajados de curado medio 4. Asfaltos de curado rápido 5. Emulsión asfaltica

Fecha: 29-01-15

Mezclas bituminosas

Las mezclas bituminosas se usan desde hace mucho tiempo en las capas superiores de los pavimentos no sólo de carreteras y aeropistas sino también en otros tipos de infraestructuras.

Una mezcla bituminosa consiste en la combinación de agregados pétreos y ligantes asfalticos de diversos tipos y espesores.

Materiales asfalticos

Los asfaltos son resultado directo de la destilación del petróleo crudo ya sea naturalmente o industrialmente.

 El asfalto natural se forma cuando el crudo sube a la superficie terrestre a través de grietas, la acción del viento y del sol separa los aceites y heros y los gases dejando  un residuo negro y plástico que es el asfalto natural. La mayor parte de los asfaltos naturales están impregnados con un porcentaje alto de arcilla y arena muy fina que recoge durante el viaje del crudo hacia la superficie terrestre el asfalto se usa en pavimentación para unir entre sí las partículas de agregados y protegerlas de la humedad.

Cementantes o ligantes asfalticos:

Los ligantes asfalticos de uso más común en los pavimentos bituminosos son:

1-cemento asfaltico

Los cementos asfalticos se obtienen después de la separación de los aceites lubricantes son hidrocarburos semi sólidos con ciertas características físico químicas que los hacen buenos comenzantes también son muy viscosos y cuando se utilizan como cementantes para agregados en la construcción de pavimentos es necesario calentar tanto los agregados como el cemento asfaltico antes de mezclar los 2 materiales .

Durante varias décadas el grado específico del cemento asfaltico se ha designado de acuerdo con su penetración y su viscosidad , las cuales dan una indicación de la consistencia del material para una temperatura dada.

Los cementos asfalticos tienen un uso variado.

2-asfaltos de curado lento

Los asfaltos de curado lento que llamamos (sc).se pueden obtener directamente como asfaltos de curado lento y de destilación directa a través de la destilación del petróleo crudo o como asfaltos rebajados de curado lento al rebajar el cemento asfaltico como un destilado pesado tal como el diésel tiene viscosidad más baja que el cemento asfaltico y endurecen muy lentamente

En general se designa a los asfaltos de curado lento como Sc-70 , Sc-250, Sc-800,Sc-3000 En dónde los números se relacionan con la viscosidad cinemática aproximada en centistokes a 60'C (140'F).

3-asfaltos rebajados de curado medio (mc)

Los asfaltos rebajados de curado medio (Mc) se producen por la fluidificación o rebajado del asfalto residual con aceite , combustible ligero o keroseno.

Los asfaltos rebajados de curado medio endurecen más rápidamente que los asfaltos líquidos de curado lento sin embargo el Mc-30 es un grado único en

esta serie ya que es muy fluido y no tienen contraparte en las series Sc y RC , en este caso la palabra medio se refiere a la volatilidad media del diluyente utilizado de tipo queroseno .

La fluidez de los asfaltos de curado medio depende de la cantidad de disolvente que tenga el material por ejemplo el Mc-70 puede tener hasta un 45% estos asfaltos de curado medio se pueden utilizar para la construcción de bases del pavimento superficies y también tratamientos superficiales.

4-asfaltos de curado rápido

Los asfaltos rebajados de curado rápido RC se producen mediante la mezcla de cemento asfaltico con un destilado del petróleo que se evapore fácilmente, facilitando de este modo un cambio rápido desde la forma líquida en el momento de la aplicación hasta la consistencia del cemento asfaltico original.

Para esta serie de asfaltos se usa generalmente como disolvente la gasolina o la nafta , el grado que se requiere para el asfalto de curado rápido determina la cantidad de disolvente que se va a agregar al cemento asfaltico residual por ejemplo el RC-300 requiere aproximadamente un 15% de destilado mientras que el RC-70 requiere aproximadamente un 40% estos grados de asfalto se pueden usar para trabajos similares a aquellos para los cuales se utiliza la serie Mc.

Las especificaciones para el uso de estos asfaltos están dadas en las especificaciones estandard de los materiales de transporte (Standard specificationsfortransportationmaterials) de la AASHTO

5-emulcion asfaltica

Los asfaltos emulcificados se producen mediante el rompimiento del cemento asfaltico , generalmente en el rango de penetración de 100 a 250 en pequeñas partículas y mediante la dispersión en agua con un emulcificante , estas partículas pequeñas tienen carga eléctrica y por lo tanto no se adhieren

permanecen en suspensión en la fase líquida , siempre que el agua no se evapore o el emulcificante no pierda sus cualidades físicas por lo tanto las emulsiones asfalticas consisten de asfaltos que constituyen del  55 al 70% por peso , agua y un agente emulcificante que en algunos casos puede contener un estabilizador.

Requisitos que debe cumplir un pavimento

Para cumplir adecuadamente un pavimento debe reunir los siguientes requisitos:

1-Debe resistir la acción de las cargas del tránsito

2-Resistir los agentes del intemperismo

3-Presentar una textura superficial adaptada a las velocidades de circulación de los vehículos previstas ya que ella tiene una influencia decisiva en la seguridad vial , además debe resistir el desgaste producido por el efecto abrasivo de las llantas de los vehículos

4- Presentar una regularidad superficial transversal y longitudinal que permita una comodidad adecuada para los usuarios en función de las longitudes de onda , de las deformaciones y de la velocidad de circulación.

5-Debe ser durable

6-Presentar condiciones adecuadas con relación al drenaje

7-El ruido de rodadura que afecta al conductor en el interior de los vehículos y también en el exterior influyendo en el entorno debe ser moderado adecuadamente.

8-Debe ser económico

9- Debe poseer el color  adecuado para evitar reflejos y deslumbramientos y ofrecer una seguridad adecuada al tránsito.

03-01-2015

Clasificación de los pavimentos:

Los pavimentos se clasifican en:

a. Pavimentos flexibles.b. Pavimentos semirigidos o semi flexibles.c. Pavimentos rígidos.d. Pavimentos articulados.

Pavimentos flexibles

Este tipo de pavimentos están formados por una carpeta bituminosa apoyada usualmente sobre 2 capas no rígidas: la base y la sub base, no obstante puede prescindirse de cualquiera de estas 2 capaz dependiendo de las necesidades particulares de cada proyecto.

Funciones de las capas de un pavimento flexible

Capa: sub base granular

1. Función económica:

Unas de las principales funciones de esta capa es completamente económica, de hecho el espesor total que se requiere para que el nivel de esfuerzos en la sub rasante sea igual o menor que su propia resistencia, puede ser construido con materiales de alta calidad, sin embargo es preferible distribuir la capaz mejor calificadas en la parte superior y colocar en la parte inferior del pavimento la capa de menor calidad la cual frecuentemente es la mas barata.

Esta solución puede traer consigo un aumento en el espesor total del pavimento y no obstante resultar más económica.

Capa: de transición

La sub base bien diseñada impide la penetración de los materiales que constituyen la base, con la de la sub rasante y por otra parte actúa como filtro de la base, impidiendo que lo materias finos de la sub rasante la contamine deteriorando su calidad.

Disminución de las deformaciones

Algunos cambios volumétrico de la capa sub rasante asociados a generalmente cambios en los contenido de agua, o cambios extremos de temperatura, puede absorberse con la capa sub base, impidiendo, que dichas deformaciones se reflejen en la superficie de rodamiento

Resistencia

La suba base debe soportar los esfuerzos transmitidos por esas cargas de los vehículos atreves de las capas superiores y trasmitidos a un nivel adecuado a la sub rasante.

Drenaje

En muchos casos la sub base debe drenar el agua que se introduzca atraves de la carpeta o por los paseos, haci como impedir la asencion capilar

Capa: base granular

1. Resistencia

La función de la base granular de un pavimento consiste en proporcionar un elemento resistente que trasmita a la sub base y ala sub rasante los esfuerzos producido por el tránsito en una intensidad apropiada.

2. Función económica.

Con respeto a la carpeta asfáltica la base tiene una función económica análoga ala que tiene la sub base a la que tiene respecto ala base.

Capa: carpeta

1. Superficie de rodamiento

la carpeta de proporcionar una superficie uniforme y estable a tránsito de textura de color conveniente y resistir los efectos abrasivos del transito.

2. Impermeabilidad

Hasta donde sea posible debe impedir el paso del agua al interior del pavimento

3. Resistencia

Su resistencia a la tracción complementa la capacidad estructural del pavimento.

Pavimentos semi-rijidos.

Aunque este tipo de pavimentos guarda básicamente la misma estructura de un pavimentoflexible, una de sus capas se encuentra rigidizada artificialmente con un aditivo que puede ser: asfalto, emulsión, sementó portland, cal y químicos.

El uso de estos aditivos tiene el propósito básico de corregir o modificar las propiedades mecánicas de los materiales que aparecen localmente cerca del lugar del proyecto que no son actos para la construcción de las capaz del pavimento teniendo en cuenta que los materiales adecuados se encuentran a tales distancias que encarecerían notablemente los costos de construcción.

Fecha: 05-0215

Pavimentos rígidos

Son aquellos que están constituidos fundamentalmente por un losa de concreto hidráulico, apoyada sobre la sub-rasante o sobre una capa de material seleccionado, la cual denominamos sub base del pavimento rigido.

Debido a la alta rigidez del concreto hidráulico haci como de su coeficiente de elasticidad elevada, la distribución de los esfuerzos se produce en una zona muy amplia, además como el concreto es capaz de resistir en cierto grado esfuerzos de tracción el comportamiento de un pavimento rígido es suficientemente satisfactorio aun cuando existan zonas débiles en las sub rasante.

La capacidad estructural de un pavimento rígido depende de la resistencia de las losas y por lo tanto el apoyo de las capaz sub yacentes, ejerce poca influencia en el diseño del espesor del pavimento.

Funciones de las capas de un pavimento rígido.

Capa: sub base

1. La función más importante es impedir la acción del bombeo en las juntas, grietas y extremos del pavimento.

Se entiende por bombeo a la influencia de material fino con agua fuera de la estructura del pavimento debido a la infiltración de agua por las juntas de las losas, el agua que penetra atraves de las juntas licua el suelo fino de las sub-rasante facilitando de este modo su salida a la superficie, bajo la presión ejercida por las carga circulante atraves de las losas.

2. Servir como capa de transición y suministrar un apoyo uniforme, estable y permanente, del pavimento.

3. Facilitar los trabajos de pavimentación

4. Mejorar el drenaje y por lo tanto reducir a mínimo la acumulación de agua bajo el pavimento.

5. Ayuda a controlar los cambios volumétricos de la sub-rasante y disminuir al minimo la acción superficial de tales cambios volumétricos sobre pavimento.

6. Mejorar en parte la capacidad de soporte del suelo de la sub rasante.

Capa: losa de concreto

Las funciones de las losas en el pavimento rígido son las mismas de la carpeta en el pavimento flexible, además de la función estructural de soportar transmitir en un nivel adecuado los esfuerzos que se le apliquen.

Pavimentos articulados

Los pavimentos articulados están compuestos por una capa de rodadura que esta elaborada con bloques prefabricados de concreto llamados: adoquines de espesor uniforme eh iguales entre sí, esta puede ir sobre una zapa delgada de arena la cual a su vez esta apoyada sobre una capa de base granular, o directamente sobre la sub rasante dependiendo de la calidad de esta y de la magnitud y frecuencia de las cargas que circulan sobre dicho pavimento.

Funciones de las capas de un pavimento articulado

Es la capa colocada entre la sub rasante y la capa de rodadura, esta capa leda mayor espesor y capacidad estructural al pavimento, puede estar compuesta por 2 o más materiales seleccionados.

Capa de arena

Es una capa de poco espesor de arena gruesa y limpia que se coloca directamente sobre la base, sirve de asiento a los adoquines y como filtro para el agua que eventualmente pueda penetrar por las juntas entre estos.

Capa adoquines

Deben tener una resistencia adecuada para soportar las cargas del tránsito y en especial el desgaste producido por este.

Capa sello de arena

Esta constituido por arena fina que se coloca como material llénante de las juntas entre los adoquines.

Sirve como sello de las mismas y contribuye al funcionamiento como un todo de los elementos de la capa de rodadura.

(foto: seccion típica de un pavimento flexible)

1.0 Pavimentos rigidos:

Son aquellos que están constituidos fundamentalmente por una losa de concreto hidráulico apoyada sobre la subrasante o sobre una capa de material seleccionado la cual denominamos subbasedel pavimento rigido, debido a la alta rigidez del concreto hidráulico asi como de su coeficiente de elasticidad elevado la distribución de los esfuerzos se produce en una zona muy amplia, además como el concreto es capaz de resistir en cierto grado esfuerzos de tracción el comportamiento de un pavimento rigido es suficientemente satisfactorio aun cuando existan zonas débiles en la sub rasante. La capacidad estructural de un pavimento rígido depende de la resistencia de las losas y por

lo tanto el apoyo de las capas subyacentes ejerce poca influencia en el espesor del pavimento.

1.1::Funciones de las capas de un pavimento rígido:

Capa sub base:

1) La función mas importante es impedir la acción del bombeo en las juntas , grietas y extremos del pavimento. Se entiende por bombeo a la influencia de material fino con agua fuera de la estructura del pavimento debido a la infiltración de agua por las juntas de las losas. El agua que penetra a través de las juntas licua el suelo fino de la sub rasante facilitando de este modo su salida a la superficie bajo la presión ejercida por las cargas circulantes a través de las losas. 

2) Servir como capa de transición y suministrar un apoyo uniforme estable y permanente del pavimento. 

3) Facilitar los trabajos de pavimentación. 

4) Mejorar el drenaje y por lo tanto reducir al minimo la acumulación de agua bajo el pavimento. 

5) Ayuda a controlar los cambios volumétricos de la sub rasante y disminuir al minimo la acción superficial de tales cambios volumétricos sobre el pavimento. 

6) Mejorar en parte la capacidad de soporte del suelo de la sub rasante. 

Capa losa de concreto:

Las funciones de la losa en el pavimento rígido son las mismas de la carpeta en el pavimento flexible a demás de la función estructural de soportar y transmitir en un nivel adecuado los esfuerzos que se le apliquen. 

Pavimentos articulados :

  Estos están compuestos por una capa de rodadura que estaelaborada con bloques prefabricados de concreto llamados adoquines de espesor uniforme e iguales entre si, esta puede ir sobre una capa delgada de arena la cual a su

vez esta apoyada sobre una capa de base granular o directamente sobre la sub rasante dependiendo de la calidad de esta y de la magnitud y frecuencia de las cargas que circulan sobre dicho pavimento. 

 

Funciones de las capas de un pavimento articulado: 

Capa base: es la capa colocada entre la sub rasante y la capa de rodadura, esta capa le da mayor espesor y capacidad estructural al pavimento. Esta puede estar compuesta por doso más materiales seleccionados. 

Capa de arena: es una capa de poco espesor de arena gruesa y limpia que se coloca directamente sobre la base, sirve de asiento a los adoquines y como filtro para el agua que eventualmente pueda penetrar por las juntas entre estos. 

Adoquines: deben tener una resistencia adecuada para soportar las cargas de transito y en especial el desgaste producido por este.

Sello de arena: esta constituido por arena fina que se coloca como material llenante fe las juntas entre los adoquines. Sirve como sello de las mismas y contribuye al funcionamiento como un todo de los elementos de la capa de rodadura. 

Diseño de pavimentos flexibles

En el diseño de pavimentos flexibles se suele considerar a la estructura del pavimento como un sistema elástico de varias capas caracterizándose el material de cada capa por ciertas propiedades físicas que pueden incluir el modulo de elasticidad, el modulo de resiliencia, y la relación de Poison. 

El diseño de pavimento esta basado en criterios que limitan las deformaciones horizontales y verticales que causan agrietamientos excesivos y deformaciones permanentes. Esos criterios se consideran en términos de aplicaciones repetidas de carga por que las repeticiones acumuladas de cargas de transito tienen una gran importancia en el desarrollo de grietas y en la deformación permanente del pavimento. 

En el transcurso del tiempo se han desarrollado diversos métodos de diseño que se basan  en parte o en su totalidad en análisis teoricos. en la escuela de estados unidos de norte america los métodos de diseño de uso mas frecuente son el del instituto del asfalto (aslphalt institute), el de la AASHTO, y el método de california.

Metodo de diseño del instituto del asfalto 

En este método el pavimento se representa como un sistema elástico de varias capas. El método esta basado en dos condiciones de esfuerzo-deformación

1) Se supone que la carga W de la rueda se va a aplicar a través del neumático en forma de una presión vertical uniforme P0 que se distribuye a través de los distintos componentes de la estructura del pavimento y termina aplicándose en la sub rasante como un esfuerzo reducido P1.  Imagen: distribución de la presión de carga de la rueda sobre la estructura del pavimento 

Después del segundo parcial fecha: 17-2-2015

2)Se supone que la carga de la rueda W causa que la estructura del pavimento se deforme creando esfuerzo de tracción y de compresión en la estructura del pavimento.

En el desarrollo de este procedimiento de diseño los ingenieros del instituto del asfalto calcularon esfuerzos de tracción horizontales (Et) inducidos en la parte superior de la capa de asfalto y esfuerzos de compresión (Ec) en la parte superior de la sub-rasante. De este modo se desarrollaron graficas de diseño del espesor basada en el diseño de deformaciones máximas de tracción en el fondo de la capa de asfalto y deformaciones máximas verticales por compresión en la parte superior de la sub-rasante, el instituto del asfalto a preparado graficas de diseño para una gran variedad de cargas de tránsito, esta variedad suele ser adecuada para los volúmenes normales de tránsito, que se encuentran en la práctica, cuando se rebasa esta variedad se debe utilizar una aplicación de computadora.

Foto:

Esquema de los esfuerzos de tracción y compresión

Foto 2

Definiciones

ESAL o EAL (carga equivalente):

Es la cantidad de repeticiones de una carga de 18,000 lb(80 Kilo newton) en un eje aplicada al pavimento en 2 juegos de 2ble neumático.

Factor de camión:

Es la cantidad de aplicaciones de una carga de 18,000 lbcausada por una sola pasada de un vehículo.

Procedimiento de método de diseño de espesores de pavimentos del instituto del asfalto(Titulo)

Este procedimiento consiste en 5 pasos principales:

1.) Determinación de los datos de diseño:En este método los datos son: las características del tránsito, las propiedades técnicas de la sub-rasante y las propiedades técnicas de la base y sub-base.

Fecha: 19-02-2015

Características del transito

Estas características se determinan en función de la cantidad de repeticiones de una carga de 18,000Lb lo que equivale a 80 kilo newton en un eje aplicada al pavimento en 2 juegos de doble neumático, a esto le llamamos carga equivalente de un eje (ESAL del inglés equivalent single-Axel load), el uso de un eje de 18,000 lb está basado en los resultados de experimentos que demostraron que el efecto de cualquier carga en el funcionamiento de un pavimento se puede representar en función de la cantidad de aplicaciones únicas de un eje de 18,000 lb.

Para determinar la carga equivalente de un eje ESAL debemos conocer la cantidad de distintas clases de vehículos que se espera que transiten en la carretera, se pueden obtener la distribución de distintos tipos de vehículos que se espera que usen la carretera propuesta, a partir de resultados de conteos de clasificación tomados a intervalos regulares por departamentos oficiales de carreteras si se desconoce la carga en el eje se puede determinar la carga equivalente a 18,000lb a partir del tipo de vehículo usando un factor de camión para cada clase de vehículo.

El factor de camión en la cantidad de aplicaciones de una carga de 18,000lb causada por una sola pasada de un vehículo. Para cada clase de vehículos este factor este factor se determina a partir de la siguiente ecuación:

factor decamion=¿¿

Propiedades técnicas de la sub-base. Fecha 3-3-2015

Paso 2. Seleccionar los materiales de superficies y de bases

El diseñador tiene la libertad para seleccionar una superficie de concreto asfaltico o una de aspalto emulsionado o una base y sub-base de agregados sin tratar como capaz inferiores, esto va a depender del material que se pueda conseguir en el mercado.

El instituto del asfalto recomienda que se utilicen ciertas clases de cemento asfaltico para diversas condiciones de temperatura que representan la temperatura anual media del aire(MAAt de mean anual air temperature)

Paso3. Determinación de los espesores mínimos requeridos

El espesor minimo requerido para la ESAL de diseño y la clase de la superficie base y sub-base seleccionados se determinan consultando la tabla o grafica correspondiente de acuerdo con la ESAL De diseño y el módulo de resinienciaMr y seleccionado el espesor minimo requerido para diversos tipos de pavimenticos, también se puede utilizar el programa de computos del instituto del asfalto.

El manual de diseño de espesores del instituto del asfalto incluye graficas del diseño para diversos tipos de estructuras de pavimentos

A- concreto asfaltico de espesor o profundidad total

Lo pavimentos de este tipo utilizan mescla asfálticas para todas las capas de la sub rasante

B- Superfice de concreto asfaltico y base de emulsión asfáltica

Estos pavimentos tienen concreto asfaltico como material de carpeta y asfalto emulsionado como material de base. En este diseño se utilizan 3 tipos de mezcla de emulcionasfaltica

1. Tipo 1: mescla de emulsión asfálticas procesadas, agregados de grado denso.

2. Tipo2: mesclas de emulsionasfalticasemi-procesadas, agregados triturados de deposito o banco.

3. Tipo3: mescla de emulsión asfálticas hechas con arenas o arenas lodosas.Para pavimentos construidos con la base de emulsión básica tipo 1 es adecuado hacer un tratamiento superficial, la profundidad de la base de emulsión asfáltica se determina como la diferencia entre el espesor total optenida en as graficas de diseño y el espesor mínimo requerido del concreto asfaltico tomado de la siguiente tabla:

FOTO

Definición del *:Se puede utilizar concreto asfaltico o mezcla de emulsionasfaltica tipo 1 con un tratamiento superficial, sobre capas de bases de emulsionasfaltica tipo 2 o tipo 3.

Esta profundidad o espesor no debe ser menor que la minima recomendada.

c- Superficie de concreto asfaltico y base de agregados sin tratamiento

Estos pavimentos consisten de mas de 1 capa de concreto asfaltico sobre capas de base y sub base de agregados sin tratar (no es necesario utilizar siempre una capa de sub-base.

El instituto de asfalto también recomienda una capa de base que no tenga menos de 9 pulgadas, cuando se utilicen las gráficas de diseños las gráficas de diseño no se debe extrapolar los espesores mínimos en las regiones con mayor transito.

Paso4 factibilidad de la planeación de la construcción en etapas

Cuando no se dispone de capital para construir el espesor total del pavimento y se espera que las tasas de crecimiento del tránsito sean mayores en el futuro. Se debe evaluar la factibilidad de la construcción en etapas.

El procedimiento para diseño de una pavimento construcción en etapas es el siguiente:

sea n1=ESAL DE DISEÑO PARA LA PRIMERA

Y n2=ESAL DE DISEÑO PARA LA 2DA ETAPA

se realizara un ajuste de n1 y n2 para tener en cuenta la hipótesis de que no halla mas del 60% del daño acumulado de la 1ra capa antes de aplicar la 2da capa, hacemos esto para asegurar que el revestimiento planeado sea colocado antes de que halla un deterioro grave en la primera etapa, el daño acumulado en la primera capa antes de ser revestida no será mayor que el que halla al 60% de su vida. se asegura que todavía permanezca al menos el 40% de la duración de la 1ra capa .

Sea N1= ESAL de diseño ajustada para la 1ra etapa

N2= ESAL de diseña ajustada para la 2da etapa

Se supone que la respuesta del pavimento es elástica y que el daño en cualquier etapa es proporcional a la relación de la ESAL real para esa etapa. entre la ESAL admisible para el espesor seleccionado para esa etapa.

Si D1= proporción de la vida del pavimento ya agotada al final de la ETAPA 1 entonces,

D 1= n1N1

donde n1= ESAL acumuladas reales para la ETAPA 1

N1= cantidad admisible de ESAL para el espesor inicial (h1) seleccionado para la ETAPA 1

Al final de la ETAPA 1la proporción de la vida del pavimento que resta es

(1-D1)=n2N 2

donde n2=ESAL ajustada de diseño para la etapa 2

Si D1=0.6, entonces:

N1=(1.67)(n1)

N2=(2.50)(n2)

si h1 y h2 son: los espesores o profundidades de diseños para la ETAPA 1 Y LA ETAPA 2 respectivamente

hs= espesor que se debe agregar en la ETAPA 2, que es:

(h2-h1)

Entonces los espesores de diseño para cada etapa se determinan de la forma siguiente:

a. Determinar n1 y n2.

b. Determinar N1 y N2.

c. Usar las graficas adecuadas para determinar h1 y h2.

d. Determinar hs.

paso 5 análisis económico y selección del diseño

para el mismo ESAL de diseño y modulo de resilenf cia de la sub rasante Mr para el tipo de pavimento elegido y de acuerdo a que halla o no planeación de construcción en etapas se pueden obtener diseños alternativos, entonces resulta necesario realizar una evaluación económica de de esas alternativas y determinar de este modo cual es la mejor

Fecha. 12-03-2015

Ejemplo:

Seva acolocar un pavimento asfaltico de profundidad total para soportar una carga equivalente( ESAL) de 2,172,042LB, si la temperatura del aire ambiente media anual es 60 grados F el lugar donde realizamos el trabajo y el modulo de reciliencia de la sub-rasante es de 15,000LB/pulg2

Datos:

ESAL= 2,172,402 --------> 2.17x106

MAAT=60f

MR=15,000LB/pulg2------->1.5x 104 LB/pulg2

Espesor = 9pulg

Ejemple:

Disene un pavimento adeacuado para soportar una carga Esal de diseño de 1,303,225 sobre una sub rasante que tiene un modulo de reciliencia(mR) 15,200LB/pulg2en una zona donde la temp del aire ambiente media anual MAAT es de 60F

A-) determine el espesor de las capas de superficie y de base para un pavimento formado por una superficie de concreto asfaltico(CA) y una base de emulsión asfaltica tipo 2

B-)brepetir para una superficie de concreto asfaltico utilizando para la base una emulsión asfaltica tipo 3

A-) = nos vamos a la tabla del cuaderno( espesor de min. de C.A sobre bases de E.A para ESAL ) donde para ESAL 106 el espesor capa superfice = a 3 pulg.

Luego utilizamos la tabla 20.7 donde nuestro espesor fue (10pulg), porque es una capa emulsión asfaltica Tipo 2, pero como es combinada se le resta el obtenido del espesor mínimo que fue 3 del paso anterior.

Espesor de base = (10pulg-3pulg) = 7pulg .

B-) Repetimos los mismos pasos pero como es tipo 3 utilizamos la tabla 20.8 y repetimos el procedimento.