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7/25/2019 Clase-PAVIMENTO-ING.-MORENO.pdf

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Diseo y gestin de Pavimentos

Profesor:

Ing. Luis A. Moreno Ponce, Mg.

[email protected]

UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SUR DE MANABMaestra en Construccin de Obras Viales

ECUADOR


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Contenido del curso Evaluacin de los factores de diseo

Diseo de pavimentos flexibles Mtodo de la AASTHO Mtodo del Instituto del Asfalto Mtodo analtico (ALIZE, ICAFIR)

Diseo de pavimentos rgidos Mtodo de la PCA Mtodo de la AASTHO


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Generalidades sobre el diseo y

construccin de pavimentos Definiciones fundamentales.

Tipos de pavimentos.

Factores de diseo. Caractersticas funcionales y estructurales.

Principios de diseo.

Mtodos de diseo de pavimentos.


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Definiciones fundamentales

Pavimento

Estructura, formada por un sistema estratificado de capas,capaz de transmitiren profundidad los esfuerzos en la

superficie provocados por las cargas del trnsito, de tal formaque:

No se superen los esfuerzos y deformaciones admisibles delas capas y del suelo de subrasante.

No se produzcan deformaciones permanentes excesivas, bajocualquier condicin climtica.


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Pavimento definicin del usuario)

Es una superficie uniforme y firme, sobre la que se puedeconducir el trnsito mixto con confort y seguridad bajocualquier condicin climtica, durante un tiempo

prolongado.

Confort : regularidad superficialSeguridad: coeficiente de friccin, texturaResistencia: mdulo de deformacin


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Estructura del pavimento

Conjunto de capas que conforman el pavimento, dispuestas enorden creciente de calidad hacia la superficie, denominadassubbase, base y superficie.

Carril de diseo

Es el carril por donde circula la mayor cantidad de vehculospesados, utilizado para el diseo de la estructura del pavimento.


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Resistencia de clculo para la subrasante

Es el valor de resistencia de diseo adoptado para lasubrasante, que se obtiene con la humedad ms

desfavorable a partir de los resultados del ensayo dedensidad-resistencia.


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SubrasanteNivel de interfase pavimento-explanacin, que puede sernatural o compactada. Es el suelo portante inmediatamentedebajo del pavimento que le sirve de cimentacin y que puede

influir por su resistencia, en el comportamiento del pavimento.

Temperatura de clculoEs la temperatura del pavimento, representativa de losmximos valores esperados durante el periodo de clculo,

para una probabilidad del 95%.


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Trfico de diseoNmero de ejes equivalentes a la carga de clculo, que seprev para el carril de diseo, durante el perodo dediseo.

Razn de crecimiento del trnsito (r)Representa el incremento anual de trnsito, expresadoen por ciento, tomando como base el trnsito del aoanterior.


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Vehculo ligeroEs todo medio de transporte de carga o pasajeros, que por lamagnitud de la carga por rueda que aplica sobre la superficieno tiene influencia apreciable en el clculo del pavimento(autos, jeep, paneles).

Vehculo pesadoMedio de transporte de carga o pasajeros, que por lamagnitud de la carga por rueda que aplica sobre la superficie,se tiene en cuenta en el clculo del pavimento.

mnibus, camiones de 4 ruedas o ms, cuas tractorascon semiremolques y los remolques, con neumticos decamin y una masa total 40kN


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Carga de clculo (PC)Carga esttica, provocada por un eje simple sobre ruedasduales, utilizada en el clculo estructural para determinar elnmero de ejes de diseo. Las cargas por eje de diferentestipos y magnitudes sern reducidos a este valor.

Carga caracterstica (Pcarac)

Carga por eje simple, sobre ruedas duales, que representa lasmayores cargas por eje que circulan por una va, para un nivelde probabilidad del 95%.


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Factor camin-eje (fCE)

Representa el nmero de aplicaciones deejes simples equivalentes a la carga declculo, como promedio por cada vehculopesado en el flujo.

Factor de equivalencia de cargas (Fe)

Factor para llevar las repeticiones de una

carga cualquiera a repeticiones de la cargade clculo.


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Perodo de clculopoca del ao mas desfavorable para el trabajo de lospavimentos flexibles, donde ocurren las mayores

precipitaciones y las temperaturas son ms elevadas, sealcanzan las mayores humedades de los suelos ytemperaturas en la superficie del pavimento.

Perodo de diseo (n)

Periodo de tiempo, para el cual se disea la estructura.Tiempo comprendido entre la terminacin de lapavimentacin y el momento en que la va requerir unrefuerzo debido al agotamiento de su capacidad estructural.


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Porcentaje de vehculos pesados en el carril dediseo (PVP)Proporcin de vehculos pesados que circularn por el carrilde diseo, respecto al total de vehculos pesados que

circularn en el sentido del carril de diseo, expresado en %.

Promedio Anual del Volumen Diario de Transito(PAVDT)Es el nmero de vehculos que circulan por da en unaseccin de la va como promedio anual.


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Ecuacin de comportamientoEs una expresin matemtica que relacionaun ndice de calidad exigido en el pavimento

con el nmero de ejes de clculo quecircularn durante un cierto perodo detiempo.


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Tipos de pavimentos

Pavimentos flexibles:Formados por una serie de capas de

material granular sobre los que se colocauna superficie de carpeta asfltica. Lasdeformaciones tienen magnitud mayorque en los rgidos, que se recuperan en

su mayor parte al cesar la aplicacin dela carga.


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Pavimentos semirrgidos:Tienen rigidez alguna capa del pavimento

flexible mediante tratamientos talescomo las estabilizaciones, generalmente,bases estabilizadas con cemento.


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Pavimentos rgidos:

Formados por una superficie de hormign, sobre unacapa de base granular o directamente sobre lasubrasante, posee una gran rigidez, por lo quedistribuyen las cargas verticales sobre un rea grandey con presiones muy reducidas.


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Tipos de pavimentos

CARGA

Grandesdeformaciones

Carpeta asfltica

Base granular

Subbase

Grandes tensionesen la subrasante

PAVIMENTO FLEXIBLE

CARGA

Pequeasdeformaciones

Losa dehormign

Subbase

PAVIMENTO RGIDO

Pequeas tensionesen la subrasante


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Caractersticas funcionales yestructurales

Caractersticas superficiales:

Resistencia al deslizamiento (seguridad)

Regularidad superficial (comodidad).

Ruido de la rodadura. Propiedades de reflexin luminosa.

Desage superficial.


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Caractersticas estructurales:

Estn relacionadas con las caractersticas resistentes de losmateriales de las capas del pavimento y con sus espesores.

El empleo de modelos de clculo para evaluar los efectosde las cargas del trfico (tensiones, deformaciones) y losvalores crticos y su uso en los modelos de deterioros (leyesde fatiga) sirve para estimar el nmero de aplicaciones de

carga que puede soportar cada capa y por tanto, la delpavimento.


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Capas que componen un pavimento

Superficie

Parte superior del pavimento que resiste laaccin directa de los agentes atmosfricos y

las solicitaciones del trfico,transmitindolas al resto de las capas.

Absorbe los esfuerzos horizontales y partede los verticales. Responsable de lascaractersticas superficiales del pavimento,ofreciendo rodadura cmoda y segura.


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Base

Tiene funcin eminentemente resistente,constituyendo el principal elemento portante de la

estructura.

Absorbe la mayor parte de los esfuerzos verticales ysu rigidez o su resistencia a la deformacin bajo las

solicitaciones repetidas del trfico, suelencorresponder a la intensidad del trfico pesado.


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Subbase

Proporciona una transicin necesaria y un cimientouniforme a la base, constituyendo una plataforma de

trabajo adecuada para su puesta en obra y posteriorcompactacin.

El uso de una subbase de material de ms baja

calidad, puede resultar adecuado, cuya decisindepende de consideraciones de calidad y del costodel material del pavimento.


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Factores de diseo (flexible o rgido)

Condiciones naturales. Clima y condicioneshidrogeolgicas.

El trnsito (carga total, presin de contacto,

configuracin de los juegos de ruedas y forma deaplicacin de las cargas).

La resistencia de la subrasante.

Caractersticas de los materiales que componenla estructura.


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Proceso de dimensionamiento

VARIABLES DE DISEO:

o TRANSITO

o SUBRASANTE

o MATERIALES

o AMBIENTALES

RESTRICCIONES:

o FONDOS DISPONIBLES

o PERIODO DE ANALISIS

o ESPESORES

MODELO

MATEMATICO

GENERAR

ESTRUCTURAS POSIBLES

ANALISIS ECONOMICO DE CADAESTRUCTURA FACTIBLE

SELECCIN DE LA

MEJOR VARIANTE

DETERMINAR EL PERIODO DE SERVICIO

DE CADA ESTRUCTURA

GENERAR VARIANTES DE ESTRATEGIAS

EN CADA ESTRUCTURA

HISTORIA DEL

PAVIMENTO

PREDICCION,BASE PARA LAGESTION

MODELO: EMPIRICO O TEORICO

o MATERIALES DISPONIBLES.

o COSTO INICIAL.o DURACION DE ESTRUCTURA INICIAL

o COSTO INICIALo COSTO DE CONSERVACION

ESQUEMA DEL PROCESO DE DISEO DE UN PAVIMENTO DE CARRETERAS


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SIST. GESTIN PAV. SGP (PMS)

PLIEGOS

PLANOS

ESPECIFICAC.

PLAN DE CALIDAD

RECEPC. OBRA

AMBIENTALES

CARGAS - EJE

DISTRIBUCIN EJES

ESPECTRO CARGAS

N ACTUAL - N TOTAL

LLUVIA

TEMPERATURA

CONGELAMIENTO

SUELO FUNDACIN

DRENAJE REGIONAL

TRNSITO

PROPIEDADES DE CAPASMATERIALES LOCALES

MATERIALES COMERCIALES

ESTABILIZACIN

SUBRASANTE

DISEO ESTRUCTURAL

CONSTRUCCINEQUIPOS - TCNICAS

CAMBIO PROYECTO

CLIMA Y DRENAJE

AUTOCONTROL CALIDADASEGURAMIENTO CALIDAD

CONSERVACIN

DEFINICIN DE LAESTRUCTURA DELPAVIMENTO

FONDOS DISPONIBLES

VIDA DE DISEO

CRITERIOS REGIONALES

CONSTR. POR ETAPAS

COMPUTACIONALES

SHELL

AASHTO

REGIONALES O CATL.

MODEL. ESTRUCTURAL

MTODO DISEO

BACHEO

SELLADO FISURAS

MICROCONCRETOS

CAPAS DELGADAS

REHABILITACION

RECICLADO

G

E

S

T

I

N

D

E

P

A

V

I

M

E

N

T

O

S

RESPUESTAINICIAL

DEFLEXIN

RUGOSIDADTEXTURA

COEF. FRICC.

DCP

ESPESORES

ASEGURAMIENTO

DE CALIDAD)

DEFLEXIN

RUGOSIDADFISURACIN

AHUELLAM.

DEF. PERMAN.

DCP

BACHEOS

ND. ESTADO

FDFFFAFDPFRFTEFBFIE

RESTRICCIONES

PUNTUAL, MANUAL, VISUAL.

EQUIPOS DE GRAN RENDIMIENTO

MULTISENSORES

TRNSITO VOLUMET. / CARGAS

MONITOREO SISTEMTICO

CRITERIOS DE DECISIN

SEGURIDAD - EDAD

TIPO DE MANTENIMIENTO

FONDOS DISPONIBLES

PLANTEO DE ALTERNATIVAS

SISTEMA CONCEPTUAL INGENIERA DE PAVIMENTOS

EVALUAR

COMPARAR Y

OPTIMIZARCOMPORTAMIENTO

VS. CRITERIOS

DECISIN

MODELOS DEDETERIORO

IMPLEMENTAR

MEDIR

RECOGER Y PROCESAR DATOS

INTEGRAR BANCO DE DATOSMAYOR CONSERVACINREALIMENTACIN1

TRNSITO, CLIMA Y MANTEN. REALESESPECTRO DE CARGAS Y REITERACIONES

INGRESOS REALES (PEAJES) O IMP. DIRECT.

RESPUESTAFINAL

C

O

N

ST

R

U

C

C

I

N

FUNCIN DECOMPORTAMIENTO

ES

T

A

D

O

EDAD

NIV. ACEPT.

I.E.

REALIMENTACINTRNSITO / CLIMA

AUSCULTACIN DE PAVIMENTOS

SISTEMA INFORM. BSICO (SIB)


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Concepto global de dimensionamiento

de pavimentos

1. Cualquier proceso de diseo parte delconocimiento de los siguientes factoresbsicos:

Solicitaciones a las que estar sometido Caractersticas del cimiento Materiales a emplear Factores ambientales


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2. Pueden seguirse distintas metodologas para elclculo (empricas o analticas) que se diferencianen el modo de tratar los factores bsicos y como se

aplican los criterios de fallo.

3. Son procesos de comprobacin de estructuras.

4. Todo proceso debe tener una fase final de anlisiseconmico, que permita realizar una seleccin devariantes.


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Mtodos de diseo de pavimentos

Mtodos analticos, consideran losfactores bsicos de diseo (trfico,explanacin, calidad de los materiales yclima) de manera explcita, con elobjetivo de determinar tensiones,deformaciones y desplazamientos.

Mtodos empricos, consideran los factoresglobalmente, en un proceso basado en laexperiencia sobre el comportamiento de lospavimentos.


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Mtodos de diseo

MTODOS PRINCIPIOS PARA EL DISEO

EMPRICOS

o Se parte de una ecuacin de comportamientoemprica (ley de deterioro).

o Se calcula el espesor necesario para que no sedeteriore el pavimento antes del perodo de diseo,segn dicha ley.

ANALTICOS

o Anlisis tenso-deformacional.o Se determinan las tensiones en cada capa y secomparan con los esfuerzos permisibles.

o Se revisan las capas por fatiga, en capasaglomeradas.o Se revisa la deformacin en la explanacin.


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CORONA(SUBRASANTE)

NCLEO O SUELONATURAL

Proyecto de Curso

EP = Mdulo

de superficie

hS

hB

hSB Subbase

Base

Superficie

TAREA 1

Variante de pavimento flexible

Mtodo AASTHO

Revisin con Mtodo IA.

Revisin con ALIZE

Clculo del costo


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CORONA(SUBRASANTE)

NCLEO O SUELONATURAL

Proyecto de Curso

EP = Mdulode superficie

hS

hB Base

Losa deHormign

Tarea 2

Variante de pavimento rgido:

Mtodo AASTHO

Revisin con Mtodo de la PCA.

Clculo de costo

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