01.00 introduccion a pavimentos
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CURSO: PAVIMENTOS 11/04/2013
ING. AUGUSTO GARCIA 1
Introducción a Introducción a Introducción a Introducción a
PavimentosPavimentosPavimentosPavimentos
01PAVIMENTOS
Ing. Augusto GarcíaIng. Augusto GarcíaIng. Augusto GarcíaIng. Augusto García
¿Cuál es la función de un pavimento?
¿Cuántos elementos intervienen en el diseño
de una carretera?
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¿Qué información necesitas como
ingeniero?
FUNCIONES DEL PAVIMENTOFUNCIONES DEL PAVIMENTOFUNCIONES DEL PAVIMENTOFUNCIONES DEL PAVIMENTO
Resistir, transmitir y distribuir al terreno de fundación la intensidad de las cargas
originadas por los vehículos.
Mejorar las condiciones de rodadura de los vehículos, proporcionando
comodidad y seguridad a los usuarios.
Resistir a los esfuerzos horizontales (desgaste), tornando mas durable la
superficie de rodadura.
PavimentoResistente a la acción de
las cargas de transito
Resistente al intemperismo
Resistente al desgaste abrasivo de las llantas.
Uniforme en en en en su su su su superficie
Buen drenaje.
Bajo Costo.
Color adecuado
Características de un pavimentoCaracterísticas de un pavimentoCaracterísticas de un pavimentoCaracterísticas de un pavimento
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Diseño de Diseño de Diseño de Diseño de PavimentoPavimentoPavimentoPavimento
El suelo de El suelo de El suelo de El suelo de fundaciónfundaciónfundaciónfundación
(Subrasante)(Subrasante)(Subrasante)(Subrasante)
El TráficoEl TráficoEl TráficoEl Tráfico EL climaEL climaEL climaEL clima
Los Los Los Los materialesmaterialesmaterialesmateriales
Factores a considerar en el diseño de pavimentosFactores a considerar en el diseño de pavimentosFactores a considerar en el diseño de pavimentosFactores a considerar en el diseño de pavimentos
¿Cuál es el alcance del curso?
Tipos de pavimentos:� Flexible (Concrete Asphalt)� Rígido (Concreto de Cemento Portland)
Comportamiento de la estructura del pavimento� Distribución de tensiones y deformaciones � Análisis multicapa
Caracterización de Tráfico� Predecir las cargas de tráfico durante un período determinado
de años
Material Caracterización� Definir las propiedades del material
Los modos de falla / causas:� Desprendimiento, hundimiento, plegamiento� Grietas
Procedimientos de Diseño� AASHTO� Instituto de Asfalto
Introducción a PavimentosIntroducción a PavimentosIntroducción a PavimentosIntroducción a Pavimentos
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Producción de material.
Planta de producción de
mezcla asfáltica.
Colocación de la carpeta asfáltica
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Colocación de la carpeta asfáltica
Control de calidad
Control de calidad
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1. Introducción y conceptos de diseño de pavimentos
2. Esfuerzos y deformaciones en pavimentos flexibles
3. Teoría elástica multicapa
4. Caracterización del Suelo de fundación.
5. Análisis de Tráfico de diseño.
6. Método de diseño de pavimentos flexibles AASHTO 1993
7. Método de diseño de pavimentos flexibles del Instituto
del Asfalto
8. Método de diseño de pavimentos rígidos AASHTO 1993
9. Esfuerzos y deformaciones en pavimentos Rígidos
10. Método de diseño de pavimentos rígidos PCA
11. Introducción al método de diseño mecanístico empírico
AASHTO 2008
12. Conceptos de gestión del pavimentos
Contenido
BIBLIOGRAFÍA BÁSICA
� Pavement Analysis and Design, Second Edition-Yang H . Huang - University of Kentucky
� Ingeniería de pavimentos, fundamentos, estudio básico y diseño: UNIVERSIDAD CATOLICA DE COLOMBIA. Autor Alfonso Fonseca 3º EDICION. Tomo I y Tomo II.
� MANUAL DE ENSAYOS DE MATERIALES PARA OBRAS VIALES (EM - 2000): Ministerio de Transportes y Comunicaciones –MTC
� Diseño de nuevos pavimentos por el método de la AASHTO – 93: Ing. Corredor M.(MscE), INSTITUTO VENEZOLANO DE ASFALTO- 2008
� MANUAL DE CARRETERAS: JOSE F. BEVIA GARCIA. ESPAÑA
BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA� DISEÑO Y CONSTRUCCION DE PAVIMENTOS: COLEGIO DE INGENIEROS DEL
PERU, CAPITULO DE INGENIERIA CIVIL, AUTOR: GERMAN VIVAR ROMERO
� ESPECIFICACIONES GENERALES PARA LA CONSTRUCCION DE CARRETERAS DEL MTC.
BIBLIOGRAFÍA
PAGINAS WEB - PAVIMENTOS
• 1) SOCIEDAD AMERICANA DE ENSAYOS
• DE MATERIALES – ASTM : www.astm.org
• 2) INSTITUTO CHILENO DEL ASFALTO: www.ichasfalto
• 3) ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE LA CARRETERA: www.aecarretera.com
• 4) ASOCIACIÓN MEJICANA DEL ASFALTO, A.C: www.amaac.org.mx
• 5) COMISIÓN PERMANTE DEL ASFALTO – ARGENTINA: www.cpasfalto.org
• 6) E_ ASFALTO – ARGENTINA: www.e-asphalt.com
• 7) ASOCIACIÓN ARGENTINA DE CARRETERAS: www.aacarreteras.org.ar
• 8) CORASFALTOS – COLOMBIA: www.corasfaltos.com
• 9) ASFALTOS PETROPERÚ http://asfaltos.petroperu.com.pe
• 10) MINISTERIO DE TRANSPORTES Y COMUNIC: www.mtc.gob.pe
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CONCEPTOS BASICOS CONCEPTOS BASICOS CONCEPTOS BASICOS CONCEPTOS BASICOS
DE PAVIMENTOSDE PAVIMENTOSDE PAVIMENTOSDE PAVIMENTOS
Antes de la década de 1920, el espesor del pavimento se basa únicamente en la
experiencia.
la primera carretera de asfalto en los Estados
Unidos fue construido en 1870 en Newark, Nueva
Jersey
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Es una estructura conformada por varias capas de material
seleccionado, construida sobre el terreno existente. Recibe en
forma directa las cargas del transito y las transmiten alos estratos inferiores en forma disipada
Además facilita el
transito rápido,
seguro, económico y confortable de los
vehículos que
circulan en ella.
¿QUE ES UN PAVIMENTO?
¿QUE ES DISEÑO DE PAVIMENTO?
Proceso por medio del cual se determinan los componentes
estructurales de un segmento vial, teniendo en cuenta la
naturaleza de la subrasante, los materiales disponibles, lacomposición del transito y las condiciones del entorno
Empirical
Methods
Limiting
Shear
FailureMethods
Años 50
Limiting
Deflection
Methods
Años 60
Regression
Methods
Based on Pavement
Performance
or Road Test
Años 70-80
Mechanistic–
Empirical
Methods
Años 90
adelante
METODOS DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
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El diseño de pavimentos abarca tres etapas:
� Diseño geométrico (Selección de ruta, alineamiento)
� Diseño de capacidad (determinación del numero de
carriles necesarios para satisfacer la demanda)
� Diseño estructural para soportar la acción de las cargas
y del medio ambiente.
Faces del diseño de pavimentos
El diseño de pavimentos abarca tres etapas:
� Selección de tipo pavimentos.
� Determinación de espesores de las capas.
� Dosificación de materiales
Fases del diseño de pavimentos
Enemigos de la carretera
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TIPOS DE PAVIMENTOS
PAVIMENTO ASFALTICOPAVIMENTO ASFALTICO
FLEXIBLEFLEXIBLE
SEMIRIGIDOSEMIRIGIDO
PAVIMENTO RIGIDOPAVIMENTO RIGIDO
CONCRETO SIMPLE CON JUNTASCONCRETO SIMPLE CON JUNTAS
CONCRETO REFORZADO CON JUNTAS.
CONCRETO REFORZADO CON JUNTAS.
CONCRETO CON REFUERZO CONTINUO.
CONCRETO CON REFUERZO CONTINUO.
CONCRETO CON REFUERZO ESTRUCTURAL
CONCRETO CON REFUERZO ESTRUCTURAL
PAVIMENTO ARTICULADOPAVIMENTO
ARTICULADO
ADOQUINES DE CONCRETOADOQUINES DE CONCRETO
ADOQUINES DE ARCILLAADOQUINES DE ARCILLA
OTROS.OTROS.
Tipos de pavimentos
Tipos de pavimentos
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Pavimentos flexible
Tipos de Pavimentos Rígidos
Portland Cemento Concrete
Base or subbase Course May or May not be Used
• JPCP (losas con juntas )
Tipos de Pavimentos Rígidos
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Jointed Plain Concrete Pavement (JPCP)
• JRCP (losas con refuerzo)
Tipos de Pavimentos Rígidos
Tipos de Pavimentos
Rígidos
• CRCP (losas continuas
con refuerzo)
• PCP (losas pre-
esforzadas)
Tipos de Pavimentos Rígidos
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Tipos de pavimentos
Flexibles“Sistema multicapa, las capas de mejor calidad cerca de la
superficie donde las tensiones son mayores. Al tener menorrigidez, se deforma más que el concreto y se producen tensionesmayores en la subrasante”
Rígidos
“Las cargas se distribuyen uniformemente debido a la rigidez delconcreto, dando como resultado tensiones muy bajas en lasubrasante”
El pavimento flexible
Están formados por una carpeta bituminosa apoyadageneralmente sobre la base y subbase. Resulta más económico
en su construcción inicial, tiene un periodo de vida de entre 10 y15 años, pero tienen la desventaja de requerir mantenimientoconstante para cumplir con su vida útil.
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se compone de losas de concreto hidráulico que en algunas
ocasiones presenta un armado de acero, tiene un costo
inicial más elevado que el flexible, su periodo de vida varia
entre 20 y 40 años; el mantenimiento que requiere es
mínimo y solo se efectúa (comúnmente) en las juntas de laslosas.
El pavimento rígido
Es similar a los pavimentos flexibles, con la adición que una de suscapas se encuentra rigidizada con aditivos que puede ser:Asfalto, emulsión, cemento, cal y químicos.
Pavimentos Semirigidos
Pavimentos Articulados:
Estas constituidas por bloques
de concreto prefabricado ,
llamados adoquines, de
espesor y iguales entre si.
Esta va sobre una capa
delgada de arena, la cual a
si vez esta apoyada sobre
una base granular o sobre
la subrasante.
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Pavimentos Articulados:
Componentes del pavimento flexible
• Subrasante: Suele ser el material natural ubicado a lo largo del
alineamiento horizontal del pavimento, sirve como cimiento de la
estructura .
• De la calidad de esta capa depende en gran medida el espesor del
pavimento, ya sea flexible o rigido.
SubrasanteSub - base
Base
Carpeta
Asfáltica
Subrasante
•Es la capa mas superficial, que esta en contactocon las solicitaciones y tiene como función principalel proporcionar una superficie suave aldeslizamiento y resistente al desgaste.
SUPERICIE SUPERICIE SUPERICIE SUPERICIE DE DE DE DE
RODADURARODADURARODADURARODADURA
•Es el principal elemento estructural en los pavimentosflexibles, pudiendo ser de material sin aglomerarcompactado o aglomerado con asfalto , cemento en elcaso de bases estabilizadas.
BASEBASEBASEBASE
•Tienen una función primaria de protección de labase (drenante y anticontaminante) y una funciónsecundaria resistente principalmente en el caso depavimentos flexibles, pudiendo ser granular oestabilizada.
SUBSUBSUBSUB----BASEBASEBASEBASE
Componentes del pavimento flexible
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Componentes del pavimento rígidos
• Subrasante: Suele ser el material natural ubicado a lo largo del
alineamiento horizontal del pavimento, sirve como cimiento de
la estructura .
• De la calidad de esta capa depende en gran medida el espesor
del pavimento, ya sea flexible o rigido.
SubrasanteBase
Losa de concreto
Subrasante
Tensiones y deformaciones en pavimentos flexibles
• Un pavimento es una estructura resistente constituida por
capas de pequeños espesor y por diferentes clases de
materiales que son las encargada de transmitir lassolicitaciones producidas por el trafico a la subrasante de
la estructura.
• Por costos y por características resistentes, la gradaciónde las capas es de arriba abajo. Arriba las mas caras y
mejores y debajo capas de mejor precio y prestaciones
resistentes menores.
DISTRIBUCIÓN DE PRESIONES DE CARGA DE RUEDA SOBRE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO
W
Carga de Rueda
CompresiónTensión
Compresión Temperatura
t
c
Modelo de Boussinesq
Distribución de
esfuerzos
verticales bajo la
linea de carga de
la rueda
Distribución de
esfuerzos
horizontales bajo
la línea de carga
de la rueda
Distribución de la
temperatura.
P
a Superficie con
aglomerante
bituminoso
Capas granulares
no aglomeradas
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DISTRIBUCION DE PRESIONES DE CARGA DE RUEDA SOBRE LA ESTRUCTURA DELPAVIMENTO
P1
P0
La estructura del pavimento al ser
sometida a una determinada
solicitación, normalmente una carga
ortogonal a su superficie, produce un
estado de tensiones y deformaciones .
Las deformaciones producen
desplazamientos en sentido vertical en
magnitudes muy pequeñas del orden
de centésimas o milésimas de
milimetros ( deflexion)
W
Carga de Rueda
P1
P0
ESQUEMA DE LOS REFUERZOS DE TENSIÓN Y COMPRENSIÓN EN LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO
Carga de Rueda
METODOS DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
Diseño de Pavimentos flexibles.
• Método de diseño AASHTO 93 (American Asociation of State Highwayand Transportation Officials).
• Método de diseño AASHTO 2008 (American Asociation of State Highwayand Transportation Officials).
• Método de diseño del instituto del Asfalto (Asphalt Institute)
Diseño de Pavimentos rígidos.• Método de diseño AASHTO 93 (American Asociation of State Highway and
Transportation Officials).
• Método de diseño PCA.
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Revisar especificaciones técnicas de:
Sección 402 Subbases granulares
Sección 403 Bases granulares
Sección 403.C Base de concreto hidráulico
Sección 412 Plantas de producción de materiales
Sección 416 Imprimación asfáltica
Sección 417 Riego de liga
Sección 418 Tratamientos superficiales
Sección 423 Pavimento de concreto asfáltico en caliente
Sección 424 Pavimento de concreto asfáltico en frío
Sección 436 Pavimento con mezcla asfáltica reciclada en caliente