firmes, viales

BLOQUE II: SUPERESTRUCTURA

TEMA 1. FIRMES

TEMA 2. LIGANTES Y CONGLOMERANTESTEMA 2. LIGANTES Y CONGLOMERANTES

TEMA 3. ÁRIDOS

TEMA 4. CAPAS GRANULARES

TEMA 5. TRATAMIENTOS SUPERFICIALES

TEMA 6. MEZCLAS BITUMINOSAS

CIMENTACIONES Y VIALES

TEMA I: FIRMES

1. DESCRIPCIÓN Y FUNCIONES

2. CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES: SUPERFICIALES Y

ESTRUCTURALES

3. INTRODUCCIÓN A LOS FACTORES DE PROYECTO

4. MATERIALES CONSTITUTIVOS

5 TIPOS DE FIRMES5. TIPOS DE FIRMES

6. ESTRUCTURA DEL FIRME Y FUNCIONES DE SUS CAPAS

7. SECCIONES TIPO


1. DESCRIPCIÓN Y FUNCIONES Definición según Norma 6.1-IC “Secciones de Firme”: Conjunto de capas Definición según Norma 6.1 IC Secciones de Firme : Conjunto de capas

ejecutadas con materiales seleccionados, y, generalmente, tratados, que

constituye la superestructura de la plataforma, resiste las cargas del tráfico y

it l i l ió t l id d did dpermite que la circulación tenga lugar con seguridad y comodidad.

El firme se apoya en la explanada y ha de poder soportar las cargas de tráfico

durante un período de varios años sin deterioros que afecten a la seguridad, a la

comodidad de los usuarios o a la propia integridad del firme.

Las explanadas, aun las de mayor capacidad de soporte, no pueden resistir por sí

solas la acción directa de fuertes cargas verticales y tangenciales y song y g y

susceptibles a la acción de los agentes meteorológicos.

Las principales funciones de los firmes empleados en carreteras son las

i i tsiguientes:

a) Proporcionar una superficie de rodadura segura y cómoda, cuyas

características se mantengan uniformes durante un período largo de tiempo

(vida útil o período de proyecto), produciéndose deformaciones admisibles y

deterioros que puedan ser objeto de actuaciones eventuales de conservación

y mantenimiento.y


1. DESCRIPCIÓN Y FUNCIONES Las principales funciones de los firmes empleados en carreteras son las Las principales funciones de los firmes empleados en carreteras son las

siguientes:

b) Resistir las solicitaciones del tráfico pesado previsto (camiones y autobuses)

ti d l i ti l j id l d frepartiendo las presiones verticales ejercidas por las cargas, de forma que a

la explanada sólo llegue una pequeña fracción de aquellas compatible en todo

caso con su capacidad de soporte. Las deformaciones, tanto recuperables

como remanentes, que se produzcan en la explanada y las diferentes capas

del firme deberán ser admisibles, teniendo en cuenta la repetición de las

cargas y resistencia a la fatiga de los distintos materiales.g y g

c) Resguardar y proteger la explanada de la intemperie, especialmente de las

precipitaciones y del agua en cualquiera de sus formas (hielo).


2. CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES: SUPERFICIALES Y ESTRUCTURALES Las características funcionales de un firme se dividen en dos grandes grupos: Las características funcionales de un firme se dividen en dos grandes grupos:

superficiales y estructurales (algunos autores solamente distinguen entre

características funcionales, superficiales, y estructurales).

C t í ti fi i l Características superficiales:

a) Resistencia al deslizamiento: Obtenida a través de una textura superficial

adaptada a las velocidades previstas de circulación y cuya influencia en la

seguridad de ésta es decisiva.

b) Regularidad superficial: Afecta sobre todo a la comodidad del usuario, y viene

determinada por el grado de alabeo tanto longitudinal como transversal delp g g

pavimento. Las deformaciones con menor longitud de onda son las que mayor

sensación de incomodidad producen.

) R id d d d L ió d id i d l t t tc) Ruido de rodadura: La generación de ruido ocasionada por el contacto entre

neumático y pavimento es una de las principales fuentes de contaminación

acústica en núcleos de población. Además, los ocupantes del vehículo también

sufren de forma continuada sus efectos nocivos.

d) Reflexión luminosa: Factor a considerar para evitar fenómenos de reducción de

visibilidad y deslumbramiento, especialmente durante la noche.y , p


2. CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES: SUPERFICIALES Y ESTRUCTURALES Características superficiales: Características superficiales:

e) Desagüe superficial: Una rápida evacuación de las aguas de lluvia caídas sobre

la calzada disminuye el riesgo de pérdida de agarre, hidroplaneo, proyecciones

d l hí l i l d t á ( l t b )de agua a los vehículos que circulan detrás (y a los peatones en zona urbana).

Características estructurales:

Están relacionadas directamente con las propiedades resistentes-físicas y

mecánicas- de los materiales que constituyen el firme y con el espesor de las

capas que lo conforman.

Mediante el empleo de modelos de cálculo, se puede evaluar la respuesta de lap , p p

estructura a las cargas del tráfico en términos de tensiones, deformaciones y

desplazamientos.

L t i l ét d d l fi d b Los materiales pétreos que componen cada capa del firme deben ser

cuidadosamente seleccionados, de forma que se garantice una calidad suficiente

para que el firme sea resistente y durable. El PG-3 especifica los requisitos a

cumplir por cada material en función de la capa donde se emplee.

El espesor de las capas también define la forma de transmisión y el grado de

amortiguamiento de las tensiones transmitidas por los vehículos.g p


2. CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES: SUPERFICIALES Y ESTRUCTURALES Además de las características superficiales y estructurales, en el proyecto de Además de las características superficiales y estructurales, en el proyecto de

firmes se han de tener en cuenta los aspectos constructivos y económicos. Es

necesario considera los costes de construcción y también prever los futuros

t d iócostes de conservación.


3. INTRODUCCIÓN A LOS FACTORES DE PROYECTO El proyecto de un firme debe tener como objetivo la definición de las El proyecto de un firme debe tener como objetivo la definición de las

características geométricas de las diversas capas, así como de su proceso

constructivo.

L f t id l t d fi l i i t Los factores a considerar en el proyecto de firmes son los siguientes:

a) Tráfico

Deben tenerse en cuenta las cargas pesadas esperadas en el carril de proyecto

(el más solicitado, el que determina la estructura del firme de la carretera) durante

la vida útil o período de proyecto adoptado.

La repetición de cargas y la acumulación de sus efectos sobre el firme (fatiga)p g y ( g )

son esenciales para el cálculo.

Además, hay que tener en cuenta las máximas presiones de contacto, las

li it i t i l i t i l ( d f dsolicitaciones tangenciales en ciertas zonas especiales (curvas, zonas de frenado

y aceleración, etc), las velocidades de aplicación, la canalización del tráfico, etc.


3. INTRODUCCIÓN A LOS FACTORES DE PROYECTO Los factores a considerar en el proyecto de firmes son los siguientes: Los factores a considerar en el proyecto de firmes son los siguientes:

b) Cimiento

Como parámetro fundamental se suele emplear la capacidad de soporte del

l i t i l d f ió f t t ti d d disuelo o resistencia a la deformación por esfuerzo cortante estimada de diversas

formas o bien su módulo de deformabilidad.

c) Clima

Suele tenerse más en cuenta en la selección de los materiales, como pej. el

betún a emplear, y en determinados elementos constructivos, como el drenaje, que

en el diseño de la propia estructura del firme.p p

d) Materiales disponibles

Determinantes para la selección de la estructura de firme más adecuada

té i ó i t S d b id l di ibilid d d á id d ltécnica y económicamente. Se debe considerar la disponibilidad de áridos y de los

materiales básicos de mayor coste (ligantes y conglomerantes).


3. INTRODUCCIÓN A LOS FACTORES DE PROYECTO Los factores a considerar en el proyecto de firmes son los siguientes: Los factores a considerar en el proyecto de firmes son los siguientes:

e) Costes

Para la elección de la solución deberán compararse no sólo los costes iniciales

d t ió d l di ti t i id d i t bié l tde construcción de las distintas opciones consideradas, sino también los costes

globales, que incluirán los de conservación y de rehabilitación.

f) Otros factores

Otros factores que en ocasiones afectan de manera importante al proyecto de

un firme son los relacionados con el entorno (ruido, limpieza, estética, etc), las

dimensiones de la obra, el equipamiento y experiencia de las empresas, q p y p p

constructoras, etc.


4. MATERIALES CONSTITUTIVOS Como materiales básicos utilizados en las diversas capas del firme se emplean los Como materiales básicos utilizados en las diversas capas del firme se emplean los

siguientes:

Suelos granulares de calidad suficiente.

Á id t l d d t it d t t l i l t á id tifi i l Áridos naturales rodados o triturados total o parcialmente y áridos artificiales.

Ligantes hidrocarbonados: betunes asfálticos, emulsiones bituminosas,

betunes modificados con polímeros, betunes fluidificados y betunes fluxados;

conglomerantes hidráulicos y puzolánicos, etc.

Agua

Materiales varios, como barras de acero, aireantes y plastificantes en, , y p

hormigones, activantes en mezclas bituminosas, etc.

Los suelos y los áridos, con adición y mezcla de ligantes o conglomerantes,

f l t i l t tit t d d d fi L áforman los materiales compuestos constituyentes de cada capa de firme. Los más

empleados son:

Capas granulares: formadas por áridos de granulometría continua (zahorras) o

uniforme (macadam).

Materiales granulares estabilizados o tratados: suelos estabilizados con

cemento o cal, gravacemento, gravaescoria, gravaemulsión, etc., g , g , g ,


4. MATERIALES CONSTITUTIVOS Los suelos y los áridos, con adición y mezcla de ligantes o conglomerantes, Los suelos y los áridos, con adición y mezcla de ligantes o conglomerantes,

forman los materiales compuestos constituyentes de cada capa de firme. Los más

empleados son:

T t i t fi i l i l l i ill l i Tratamientos superficiales: incluyen los riegos con gravilla, los riegos

auxiliares de imprimación, adherencia y curado y las lechadas bituminosas.

Mezclas bituminosas: reciben distintas denominaciones según su constitución y

forma de puesta en obra (mezclas en caliente o en frío, mezclas cerradas o

abiertas, etc).

Hormigones vibrados, hormigones magros para bases, hormigonesg , g g p , g

compactados con rodillo, etc.

Las especificaciones relativas a la composición, medición, puesta en obra y

t l d lid d d t t h ll t id di ti t tí lcontrol de calidad de estos compuestos se hallan contenidas en distintos artículos

del PG-3.


5. TIPOS DE FIRMES Clasificaremos los firmes en estos cuatro grupos: flexibles, semiflexibles, Clasificaremos los firmes en estos cuatro grupos: flexibles, semiflexibles,

semirrígidos y rígidos.

Firme flexible: Firme constituido por capas granulares no tratadas y por un

i t ( t i d fi d b i ti l f d idpavimento (parte superior de un firme, que debe resistir los esfuerzos producidos

por la circulación, proporcionando a ésta una superficie de rodadura cómoda y

segura) bituminoso de espesor inferior a 15 cm (puede ser un tratamiento

superficial).

Firme semiflexible: Firme constituido por capas de mezcla bituminosa, de espesor

total igual o superior a 15 cm, sobre capas granulares no tratadas.g p , p g

Firme semirrígido: Firme constituido por un pavimento bituminoso de cualquier

espesor sobre una o más capas tratadas con conglomerantes hidráulicos, con

j t d é t i l i 20espesor conjunto de éstas igual o superior a 20 cm.

Firme rígido: Firme en el cual se emplean pavimentos de hormigón.


6. ESTRUCTURA DEL FIRME Y FUNCIONES DE SUS CAPAS6.1. FIRMES CON PAVIMENTO BITUMINOSO6.1. FIRMES CON PAVIMENTO BITUMINOSO

Los firmes flexibles, semiflexibles y semirrígidos están constituidos por varias

capas denominadas de arriba abajo pavimento, base y subbase, respectivamente.

El i t l t i d l fi l ib di t t l El pavimento es la parte superior del firme y la que recibe directamente las

solicitaciones del tráfico. Aporta las características funcionales y , desde el punto

de vista estructural, absorbe los esfuerzos horizontales y parte de los verticales.

Los pavimentos más comunes son las mezclas bituminosas y los riegos con

gravilla. Los riegos se emplean para tráficos de pesados de baja intensidad y para

impermeabilizar y restaurar la textura de pavimentos existentes. Para este finp y p

también se emplean las lechadas bituminosas.

Las mezclas o aglomerados bituminosos se emplean en pavimentos de carretera

t áfi i t id d di lt í b C d lpara tráficos con intensidades medias y altas y en vías urbanas. Cuando el espesor

total del pavimento es superior a 8 cm, suele ejecutarse en 2 capas denominadas

capa de rodadura y capa intermedia, que suelen presentar diferencias de

composición, particularmente en lo que se refiere a la resistencia al pulimento del

árido grueso.



La base es la capa del firme situada debajo del pavimento y cuya misión es

eminentemente estructural. Absorbe la mayor parte de los esfuerzos verticales.

E i t dif t ti d b l t ti d t i l Existen diferentes tipos de bases, que emplean uno u otro tipo de material en

función de la calidad exigida por las solicitaciones del tráfico:

Bases granulares: zahorras o macadam.

Bases granulares tratadas: más empleadas son las bases de gravacemento.

Existen otras como el suelocemento, gravaemulsión, gravaescoria,

gravaceniza, etc.g ,

Bases de mezclas bituminosas.

La subbase es la capa de firme situada debajo de la base y sobre la explanada. Su

f ió i l b if tit i d dfunción es proporcionar a la base un apoyo uniforme y constituir una adecuada

plataforma de trabajo para su puesta en obra y compactación. Se emplean

subbases granulares de zahorra, suelocemento, etc.



Sobre la capa granular que vaya a recibir una capa de mezcla bituminosa o un

tratamiento superficial se efectúa, previamente, un riego de imprimación. Los ligantes

á d d f t t i l l i i l dmás adecuados para efectuar estos riegos son las emulsiones especiales de

imprimación, aunque también pueden emplearse con menor eficacia emulsiones de

rotura lenta.

Sobre las capas de materiales tratados con cemento y las capas de mezcla

bituminosa que vayan a recibir una capa de mezcla bituminosa se efectúa,

previamente, un riego de adherencia. La correcta ejecución de este riego esp , g j g

fundamental para el buen comportamiento del firme. Se emplean emulsiones

bituminosas.

Ri d d A li ió d lí l ti if d l ió Riego de curado: Aplicación de una película continua y uniforme de emulsión

bituminosa sobre una capa tratada con un conglomerante hidráulico, al objeto de

impedir la evaporación prematura de humedad.


6. ESTRUCTURA DEL FIRME Y FUNCIONES DE SUS CAPAS6.2. FIRMES CON PAVIMENTO DE HORMIGÓN6.2. FIRMES CON PAVIMENTO DE HORMIGÓN

Los firmes rígidos constan fundamentalmente de un pavimento de hormigón, con

frecuencia de una capa de base y a veces incluso una capa de subbase.

El i t á l d l d h i ó ib d di idid l El pavimento más empleado es el de hormigón en masa vibrado, dividido en losas

mediante juntas para evitar, por un lado, las fisuras que aparecerían por la retracción

del hormigón y las variaciones termohigrométricas, y por otro, para facilitar el alabeo

de las losas. De esta forma, el pavimento suele tener juntas longitudinales de alabeo

entre carriles y juntas transversales de contracción distanciadas de 4 a 5 m. En estas

últimas se disponen a veces pasadores (barras lisas de acero no adheridas alp p (

hormigón) para la transmisión de cargas de una losa a la siguiente, con lo que se

asegura la continuidad de la rodadura a largo plazo bajo tráfico pesado.

El h i ó d l l d b t fi i t d bilid d i t i El hormigón de las losas debe tener una suficiente durabilidad y resistencia a

flexotracción, y como cualquier otra capa de rodadura, una superficie antideslizante,

regular y resistente al desgaste.



El pavimento de los firmes rígidos puede ser también de hormigón armado. Se

utilizan barras de acero, cuya función es mantener cosidas y cerradas las fisuras que

L i t d j t t l t l t daparezcan. Los pavimentos armados con juntas transversales, actualmente en desuso

pro razones técnicas y económicas, distancia aquéllas tanto más cuanto mayor es la

cuantía de la armadura. De esta manera, se llega a pavimentos continuos de

hormigón armado (sin juntas transversales). Tienen un coste alto, aunque pocos

problemas de conservación y mantenimiento. Se utilizan en EEUU y poco en nuestro

país.p

Dentro de los pavimentos de hormigón armado, se pueden utilizar fibras de acero

repartidas aleatoriamente por toda la masa de hormigón. Elevado coste que reduce su

t d í á ( d t i i t d hí l d i tuso todavía más (zonas de estacionamiento de vehículos pesados, pavimentos

portuarios, etc).

Otro tipo de pavimentos rígidos serían los de hormigón compactado, que se ponen

en obra mediante extendedoras y compactadoras. Suelen acabarse con una capa de

rodadura bituminosa y pueden abrirse al tráfico rápidamente.



Los pavimentos de hormigón pretensado, introducen tendones de acero que

someten a compresión a la losa y permite reducir considerablemente su espesor y

t l it d S h l d d f i l d l i t daumentar su longitud. Se han empleado de forma aislada en algunas pistas de

aeropuertos.

En cuanto a las capas inferiores de los pavimentos rígidos, debido precisamente a

su gran rigidez, no requieren capas con una elevada capacidad de soporte. Es

necesario en cualquier caso, disponer capas entre la explanada y el pavimento para

evitar el descalce de este último y asegurar un apoyo continuo, siendo estable antey g p y ,

los agentes atmosféricos

En este tipo de firmes suelen emplearse capas de base formadas por hormigón

t d í i t ti (15 20 ) Emagro o gravacemento, de un espesor mínimo constructivo (15-20 cm). En zonas

dónde la explanada fuera plástica (IP>10) puede ser necesaria una capa de subbase

(suelocemento p.ej.)



Un fenómeno a destacar en este tipo de pavimentos, es el pumping o bombeo de

finos, caracterizado por un proceso de erosión del apoyo, con desplazamiento de

tí l fi b j l l d l d l i t U didpartículas finas bajo la losa, que provoca un descalce del pavimento. Una medida para

evitarlo, es la utilización de bases de hormigón magro o gravacemento, el sellado de

juntas y el drenaje adecuado para evitar la entrada de agua debajo del pavimento, etc.


7. SECCIONES TIPO


firmes, viales

Documents