1. el pavimento como una estructura

El pavimento : una estructura

Facultad de Ingeniera

Programa de Ingeniera Civil

Ingeniera de vas

Autor Ing. Omar Blanco Vargas

Pavimento

Estructura de capas de diferentes materiales colocada sobre el

suelo, para permitir la circulacin de vehculos y personas de

manera segura, cmoda y econmica.

Ing. Omar Blanco Vargas

Estructuras equivalentes


Elementos estructura de pavimento


Subrasante

Es la fundacin del pavimento y soporta las cargas que este le transmite,

provenientes del trfico.

El diseo de espesores busca que las cargas le lleguen con una

magnitud tal que las pueda soportar.

Deben estar sometidas a bajos esfuerzos, transferidos por la estructura

del pavimento

Se debe controlar su compactacin


Subrasante

Base y Subbase

Capas colocadas debajo de la rodadura, contribuyen a la capacidad estructural del pavimento.

Tipos: Granulares, estabilizadas con cemento (suelo-cemento), concreto magro, concretos porosos, morteros de densidad controlada, y otras alternativas.


Principal componente de la estructura del pavimento

Distribuye las cargas de las llantas a la sub-base y a la subrasante

Debe resistir presiones verticales que producen consolidacin

Debe resistir cambios de volumen causados por cambios en humedad

Para clculo de espesores de pavimentos la base debe tener un CBR

mnimo de 80


Base Granular

Se incluye como parte integral de la estructura de los pavimentos

flexibles, excepto cuando se encuentren subrasantes con CBR mayores

de 20

Funcin similar a las de las bases

Requerimientos de material menos estrictos que los de las bases y su

CBR es variable


Sub-base granular

Mezcla asfltica colocada sobre una base y una sub-base,

cuando se requiera segn las condiciones de la subrasante, la

cual a su vez debe soportar toda la estructura del pavimento.


Pavimentos flexibles

Pavimentos flexibles

Placa de concreto, colocada sobre una sub base

granular o estabilizada, que es soportada por una

subrasante compactada


Pavimentos rgidos

Capa de Rodadura

Soporta la abrasin del trfico, la intemperie, contribuye a la estructura y

le da su nombre.

Las rodaduras ms comunes son: Losas de concreto, carpetas de

asfalto y capas de adoquines (articulado).


En el pavimento de adoquines, la capa de rodadura est conformada por

tres materiales: Los adoquines de concreto, la capa de arena y el sello

de arena, unidos por friccin (compactacin), sin ligantes.


Pavimento articulado

Capa revestida en asfalto

Superficie lisa y bien compacta

Previene penetracin del agua a la base granular

De alta estabilidad y durabilidad

Resistente a esfuerzos inducidos por vehculos


Superficie de Mezcla Asfltica

Confinamiento

Impide el desplazamiento de la rodadura por el empuje del trfico,

especialmente en el permetro del pavimento.


SUELOS


Meteorizacin Erosin

Transporte - Acumulacin

Compactacin Cementacin

Formacin de Suelo

Perfil de Meteorizacin

Suelo

Roca

Meteorizada

Roca

Fracturada

Roca Sana

Proceso de meteorizacin: formacin de los suelos


Suelos, rocas, agregados


Elementos bsicos del conocimiento de los suelos

Exploracin subsuelo

Estudio de suelos

K 67+000 K 72+000

PERFIL DE SUELOS: FUNDACION RIO ARIGUANI, BOSCONIA

ROCA METEORIZACIN SUELO

-Clasificacin ASSHTO

-Clasificacin Unificada (Grueso, fino y orgnico).

-Ensayos de caracterizacin

Clasificacin de los suelos

S.U.C.S.: Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos (ASTM D- 2487 )

Basado en el tamao de grano y en subgrupos sobre caractersticas de

plasticidad (A. Casagrande 1942)

AASHTO: American Association of State Highway and Transportation Officials


Clasificacin de

suelos segn

AASHTO


Clasificacin de

suelos segn

SUCS


Clasificacin de los suelos: SUCS

Son por lo general suelos arcillosos que presentan cambios volumtricos significativos con los

cambios de humedad

Producen movimientos diferenciales que causan rugosidad y craqueo al pavimento

Ilitas y Caolinitas producen hinchamiento por cambio volumtrico

Usualmente con LL > 40 y IP > 25

Suelos con cambios volumtricos > 3% en el CBR, requieren tratamiento:

Remocin del suelo

Estabilizacin

Controles sobre compactacin y humedad

Adecuado drenaje


Suelos Sensibles

Correlacin tipo de

suelo con valores de

capacidad de carga


LOS AGREGADOS:

clasificacin

propiedades

y

caracterizacin


Agregados naturales:

derivados de extracciones de fuentes naturales, tales como depsitos de

arrastres fluviales o de glaciares y de canteras de diversas rocas.

Agregados artificiales:

Conseguidos a travs de procesos industriales tales como: escorias de alto

horno, clinker, limadura de hierro, aligerados y otros.

Agregados reciclados:

Conseguidos a travs de procesos de recuperacin secundaria: demolicin

de concretos, reciclado de pavimentos.

Clasificacin segn su procedencia


Clasificacin segn uso

Agregados para Concretos

Agregados para Morteros

Agregados para Pavimentos

Sin ligantes

Con ligantes

Balastos para Ferrocarril

Material para Filtros


Clasificacin petrogrfica

Clasifica los agregados partiendo de caractersticas comunes (Norma BS 812 Parte 1):

Grupo Basalto

Grupo Pedernal

Grupo Gabro

Grupo Granito

Grupo Arena

Grupo Hornfels

Grupo Calizas

Grupo Prfido

Grupo Cuarcita

Grupo Esquisto


Clasificacin de forma, tamao y texturas:

Clasificacin Descripcin

Redondeado Completamente desgastada por agua o friccin

Irregular

Naturalmente irregular, o parcialmente moldeada por friccin o por

borde pulidos

Escamosa

Material cuyo espesor es pequeo en relacin con las otras dos

dimensiones

Angular

Posee bordes bien definidos formados en la interseccin de las

caras planas.

Alargada

Material angular en el que la longitudes considerablemente mayor

que las otras dos dimensiones

Escamosa y alargada

Material con longitud considerablemente mayor que el ancho y

ancho considerablemente mayor que el espesor.

Forma


Clasificacin por tamao (granulometra)

Tamao de las

partculas (mm)Denominacin Clasificacin

D < 0,002 Arcilla

0,002 < D < 0,074 Limo

0,074 < D < 4,76 Arena Agregado fino

4,76 < D < 19,1 Gravilla

19,1 < D < 50,8 Grava

50,8 < D < 152,4 Piedra

D > 152,4 Rajn o piedra bola.

Fraccin muy fina

Agregado grueso

Tamiz No. 200

Tamiz No.4


Textura

Grupo Textura de la superficie Caractersticas

1 Vidriosa Fracturada concoidal

2 Pulida Desgastada por agua, o debido a fractura de laminado o

roca de grano fino

3 Granulosa Fracturas que muestran granos uniformes +/- pulidos

4 Rugosa fractura rugosa de roca granular fina - o media - que tiene constituyentes cristalinos que no se pueden ver fcilmente.

5 Cristalina Contiene constituyentes cristalinos fcilmente visibles.

6 Panal de abeja con cavidades y poros visibles.


Ensayo de materiales

Ensayos

Granulometra

Tamao mximo

Superficie especifica

Porosidad y absorcin

Masa unitaria suelta

Resistencia


Modulo de finura

Tamao mximo nominal

Densidad

Masa unitaria compacta

Adherencia

Dureza

Materiales para concretos asflticos e hidrulicos

Ensayo de materiales

Materiales para bases y subbases granulares

Ensayos de Campo y Laboratorio


Lmites de Atterberg

Desgaste

Equivalentes de arena

Pesos Unitarios, Especficos y Absorcin

Forma

Ensayos de Placa

Granulometra

Proctor

Solidez

Azul de Metileno

Adherencia

CBR

A continuacin se realiza una breve descripcin

de algunos de los ensayos destinados a la

evaluacin de los ensayos de suelos

Ensayos de laboratorio

Granulometra

Ensayo mediante el cual se logra determinar la distribucin de los

distintos tamaos de las partculas que conforman un suelo.

Este ensayo se basa en la discriminacin de partculas retenidas en

unas mallas de aberturas normalizadas en orden descendente.


Gradacin

Los tamices son mallas de

aberturas normalizadas

que permiten el paso de las

partculas y las clasifican.


Lmites de Atterberg

Este ensayo permite conocer el punto en el cual un suelo afectado

por la presencia de agua cambia su estado o consistencia.

Se identifican los limites realizando unas pruebas de cohesividad del

material adicionando agua de forma progresiva, hasta lograr el

cambio de estado.


Cazuela de Casagrande

Este equipo permite

conocer las condiciones

de consistencia de los

suelos evaluados,

buscando sus lmites

lquido y plstico


Proctor

Con este ensayo se pretende determinar la capacidad de un

suelo para ser compactado, obligando a las partculas a

cohesionarse entre s, con la variacin de la humedad, hasta

alcanzar el porcentaje ideal de compactacin.


Mquina de Proctor

Mquina para simular la

compactacin del suelo

utilizado en la prueba, la

cual ser medida

posteriormente


Desgaste

Es un ensayo que permite correlacionar la prdida de material

al someterla a condiciones simuladas de abrasin e impacto

con su dureza; sta se cuantifica mediante tamizado posterior

del material determinando la susceptibilidad al desgaste o

dureza del material.


C.B.R.

El ensayo de C.B.R. mide la resistencia al corte ( esfuerzo

cortante) de un suelo, bajo condiciones de densidad y humedad

controladas.

Esta evaluacin se logra haciendo penetrar un pistn a una

velocidad especfica, comparando el comportamiento con una

muestra patrn.


Equivalente de Arena

Permite determinar, de las partculas de arena que componen un suelo, cuntas

corresponden a material arcilloso, limos y dems finos que presentan retraccin

en la ausencia de humedad (fenmeno indeseable en los componentes de la

estructura de un pavimento).

El ensayo se basa en la dilucin de una muestra de arena en un fluido, con una

solucin floculante que aglutina los finos, los decanta y permite cuantificarlos

comparados con el volumen de muestra ensayada.


Equivalente de Arena

Elementos utilizados en la

evaluacin del equivalente

de arena en los suelos


Azul de Metileno

Es un ensayo basado en la comparacin colorimtrica para

determinar especficamente el contenido de arcillas expansivas en

una muestra de arena, haciendo que estas partculas en su

superficie adsorban el azul de metileno diluido en una solucin

acuosa, permitiendo calcular el porcentaje de estas arcillas

contenido en la muestra.


Pesos Unitarios, Especficos y Absorcin

Mediante esta evaluacin se logra determinar la

concentracin de masa por unidad de volumen de los

materiales evaluados, ya sea teniendo en cuenta o no

los intersticios entre las partculas


Pesos Unitarios

Es la relacin entre la cantidad de masa que cabe en un recipiente

de volumen conocido, teniendo en cuenta los espacios vacos entre

las partculas.

A mejor acomodacin de estas partculas, menor cantidad de

espacios vacos, y mayor concentracin de masas por unidad de

volumen.


Pesos Unitarios

Con un recipiente de

volumen conocido y una

balanza, podemos

calcular la relacin de

masa ocupando un

volumen


Pesos Especficos

Es la misma relacin de masa por unidad de volumen,

pero basados en el desplazamiento de agua cuando

un cuerpo es sumergido, calculando los espacios

vacos entre partculas para ser descontados del valor

obtenido.


Absorcin

Es la cuantificacin de la capacidad que tiene un cuerpo

de retener agua en sus poros. Este trmino se asocia a la

permeabilidad de los materiales.


Elementos para calcular las densidades

Elementos necesarios

para la determinacin de

la densidad y absorcin de

los materiales.


A continuacin se realiza una breve descripcin de

algunos de los ensayos destinados a la evaluacin de los

agregados para asfaltos, concretos hidrulicos y capas

estructurales de pavimentos

Ensayos de laboratorio

Granulometra:

Distribucin de los tamaos de las partculas que conforman los agregados. Se

determina mediante un anlisis granulomtrico dividiendo una muestra del

agregado en fracciones de igual tamao. (NTC 32)

Propiedades Fsicas de los Agregados


Modulo de finura: es el promedio logartmico de la distribucin de tamaos de

las partculas. Este factor emprico permite estimar que tan fino o grueso es un

material.

Tamao mximo: indica la partcula ms grande que podemos encontrar dentro

del agregado. Esta definido como la abertura de menor tamiz que permite el

paso del 100% del material.

Tamao mximo nominal: definido como la abertura de tamiz inmediatamente

superior al que retenga el 15 % o ms de material. Indica el tamao promedio de

las partculas ms grandes.

Factores derivados del anlisis granulomtrico:


Superficie especfica:

Es la relacin que hay entre la superficie exterior de una partcula y el volumen que ocupa esta partcula. Por lo tanto a mayor tamao mximo de una masa de agregado es menor su superficie especfica.

Densidad:

es la relacin entre el peso y el volumen de una masa determinad de agregado.

Densidad absoluta

Densidad nominal

Densidad aparente


Aspecto relevante ya que a mayor porosidad, menor dureza, y mayor absorcin. El grado de absorcin de las partculas de los agregados vara aproximadamente entre

0% y 5%.

100% xPs

PsPsssabsorcin

Donde,

Psss peso material saturado superficialmente seco

Ps peso del material seco

Porosidad y absorcin:


Masa unitaria compacta:

Es el grado de acomodamiento de las partculas cuando se esta

sometiendo a vibracin el agregado.

Masa unitaria suelta:

masa unitaria del material en estado normal de reposo.


Resistencia:

La resistencia a trituracin de los agregados es obtenida mediante

ensayos a muestras de roca o mediante valores de trituracin de

muestras a granel, los cuales dan una idea acerca del

comportamiento de los agregados.

Propiedades mecnicas de los Agregados


Mquina de los ngeles

Equipo que permite simular

las condiciones de abrasin

e impacto para determinar el

desgaste de un material

ptreo.


Adherencia:

Derivada de fuerzas de origen fsico-qumicas que ligan las partculas del

agregado con la pasta (cemento + agua). La adherencia depende del

tamao, forma, rigidez y textura de las partculas de agregado as como de la

calidad de la pasta.



Dureza:

Propiedad que depende de la constitucin

mineralgica, la estructura y la procedencia

del agregado. Se evala mediante el ensayo

de resistencia al desgaste en mquina de los

ngeles NTC 90



Evaluacin de la Forma

Alargamiento: Este ensayo se basa en la comparacin de las

partculas retenidas por un tamiz, contra una medida patrn que

indica cuan alargada es o no una partcula.

Aplanamiento: Este ensayo se basa en la comparacin de las

partculas retenidas por una tamiz, pasndolas por una abertura en

una plantilla, que discrimina el aplanamiento de estas.


Medidas patrn para la evaluacin de forma

Basados en unas plantillas,

podemos comparar y evaluar

la forma de las partculas que

componen una muestra.


1. el pavimento como una estructura

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