pavimentos [modo de ad

5/10/2018 Pavimentos [Modo de ad - slidepdf.com

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PAVIMENTOSPAVIMENTOS

DPTO. ACADÉMICO DE MECÁNICADPTO. ACADÉMICO DE MECÁNICA

DE SUELOSDE SUELOS

Ing. LuisaIng. Luisa ShuanShuan LucasLucas



PavimentoPavimento

EstructuraEstructura queque descansadescansa sobresobre elel terrenoterreno dedefundación,fundación, formadoformado porpor capascapas horizontaleshorizontales dede

espesoresespesores variablesvariables dede acuerdoacuerdo alal diseñodiseño.. LasLas capascapas sese construyenconstruyen compactadascompactadas yy concon

materialesmateriales apropiadosapropiados

EstaEsta construidoconstruido parapara soportarsoportar cargascargas est ticasest ticas yymóvilesmóviles porpor unun tiempotiempo determinadodeterminado



Partes de un PavimentoPartes de un Pavimento

Terreno natural

Base

Subbase

Capa asfaltica

Terreno natural

Subbase

Subrasante

Losa de concreto



TiposTipos de pavimentosde pavimentos

TienenTienen una base flexible óuna base flexible ó semirígidasemirígida sobre la cualsobre la cualse ha construido una capa de rodamiento formadase ha construido una capa de rodamiento formadapor una mezcla bituminosa de alquitrán o asfalto.por una mezcla bituminosa de alquitrán o asfalto.

SUBBASE

RODADURA

BASE

SUBRASANTE MEJORADA

SUBRASANTE

PAVIMENTO

FLEXIBLE



Son aquellos en los cuales su capa deSon aquellos en los cuales su capa derodamiento esta formada por concreto derodamiento esta formada por concreto de

cementocemento PórtlandPórtland..

TiposTipos de pavimentosde pavimentos

SUBBASE

LOSA

SUBRASANTE

PAVIMENTO

RÍGIDO



HRHF

CONCRETO ASFALTO

COMPARACIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN DE CARGAS ENCOMPARACIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN DE CARGAS ENPAVIMENTOS EQUIVALENTESPAVIMENTOS EQUIVALENTES

ÁREA GRANDEDE DISTRIBUCIÓNDE CARGA

Esfuerzos Pequeñosen subrasante Esfuerzos grandes

en subrasante

ÁREA PEQUEÑADE DISTRIBUCIÓNDE CARGA

Grandes deformacionesPequeñas deformaciones



Mayor tiempo deduración hasta 40años

Menor costo deconstrucción

Duración de 10 a 15

RÍGIDO FLEXIBLE

COMPARACIÓNCOMPARACIÓN

Menor gasto demantenimiento

Mayor costo de

construcción

No toleratemperatura extremas

Requiere obras de

drenaje



CarreterasCarreteras

pavimentadas enpavimentadas enelel perúperú

Carreteras pavimentadas a nivelmundial al año 2006FUENTE: BANCO MUNDIAL

Perú 13.9%Perú 13.9%Ecuador 14.8 %Ecuador 14.8 %

México 38.2%México 38.2%

Suiza 100%Suiza 100%

Reino Unido 100%Reino Unido 100%

Japón 91.6 %Japón 91.6 %

China 66 %China 66 %

Japón 79.3%Japón 79.3%



DISEÑO DE PAVIMENTOSDISEÑO DE PAVIMENTOS

FUNDACIÓN

TRÁFICO

MATERIALES



FUNDACIÓN Placa de Carga,CBR, FWD

DISEÑO DE PAVIMENTOS DEDISEÑO DE PAVIMENTOS DECONCRETOCONCRETO

TR FICO

CONCRETO

on eo yclasificación

Mr, f´c



DISEÑO DE PAVIMENTOSDISEÑO DE PAVIMENTOS

DE CONCRETODE CONCRETO

PLACA DE CARGAPLACA DE CARGA



a t o , p

PLACA DE CARGAPLACA DE CARGA

Medida directa del valor elástico-estáticodel Módulo k de Reacción de la Sub-

rasante ó coeficiente de balasto

DISEÑO DE PAVIMENTOSDISEÑO DE PAVIMENTOSDE CONCRETODE CONCRETO

∆ = 1.25 mm (0.05 in)

k = p / ∆

P r e s

i ó n

e n

e l P

l



SUBSUB--BASESBASES Dar soporte uniforme y constanteDar soporte uniforme y constante Evitar el bombeoEvitar el bombeo Controlar las variacionesControlar las variaciones

volumétricas de lavolumétricas de la subrasantesubrasante

DISEÑO DE PAVIMENTOS DE CONCRETODISEÑO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO

TipoTiposubbasesubbase

la fundaciónla fundaciónCONCRETOCONCRETO

La resistencia que se especifica paraLa resistencia que se especifica paralos pavimentos de concreto es la delos pavimentos de concreto es la detracción por flexión (tracción por flexión (MrMr) ASTM C78) ASTM C78

Generalmente se adoptan valores: 3,8Generalmente se adoptan valores: 3,8

-- 5,05,0 MPaMPa

EspesorEspesorde losade losa



FUNDACIÓN

DISEÑO DE PAVIMENTOSDISEÑO DE PAVIMENTOSFLEXIBLESFLEXIBLES

CBR Subrasante

TR FICO

Estructura

v u ,ejes equivalentes

Espesor capa base,subbase, caparodadura



CAUSAS DE LA DEGRADACIÓN DE UNCAUSAS DE LA DEGRADACIÓN DE UN

PAVIMENTOPAVIMENTO ASFÁLTICOASFÁLTICO

El tráfico.El tráfico. Condiciones de humedad yCondiciones de humedad y

saturación, consecuenciassaturación, consecuencias..

Dimensionamiento de la estructuraDimensionamiento de la estructuradel pavimentodel pavimento Calidad de los materiales de suCalidad de los materiales de su

control y puesta en obra.control y puesta en obra.



Estudio Geotécnico paraEstudio Geotécnico parapavimentospavimentos

Exploración geotécnicaExploración geotécnica

I n ifi i n l r iI n ifi i n l r i

comportamiento.comportamiento. Ensayos de laboratorioEnsayos de laboratorio

Diseño y recomendacionesDiseño y recomendaciones



Objetivos del Análisis GeotécnicoObjetivos del Análisis Geotécnico

Establecer las condiciones geológicas. Clasificación, localización y propiedades

ingenieriles de los materiales dentro delárea. Presencia de suelos es eciales. Prevenir cualquier problema que puedapresentarse durante o después de laconstrucción.



Roca

• En general buena Resistenciay comportamiento:

-Ignea buena-Sedimentarias regular-Lutitas sensibles al agua-Pizarras deleznables

RECONOCIMIENTO DEL TERRENO DE FUNDACIONRECONOCIMIENTO DEL TERRENO DE FUNDACION

Terreno

Suelo

•Gravas, arenas y limos , es decir, suelosfriccionantes tienen capacidad de cargageneralmente suficiente y características decompresibilidad que no generan

asentamientos considerables.

•Arenas y limos muy sueltos puedenpresentar problemas de asentamiento yerosión; pero dependerá del tipo de carga queeste soportando la vía.



Exploración Geotécnica en las Vías deExploración Geotécnica en las Vías deTransporteTransporte



Exploración Geotécnica en las Vías deExploración Geotécnica en las Vías deTransporteTransporte

FOTO ARCHIVO Ing. Luisa Shuan



Propiedades físicas predominantes:-- Distribución granulométrica- Forma de partículas

SUELOS GRANULARESSUELOS GRANULARES

Bloques - Boleos - Gravas – ArenasResistencia basada en característicasResistencia basada en características físicas:físicas:

- Tamaño m ximo- Densidad relativa

ArenaGrava



SUELOS GRANULARESSUELOS GRANULARES

Buena capacidad de soporte deBuena capacidad de soporte desubrasantesubrasante..

Buen drenaje.Buen drenaje.

Buen comportamiento enBuen comportamiento enterraplenados .terraplenados .

Gravas ideal para canterasGravas ideal para canteras



Arcilla, limo, limo arcillosos.Propiedades físicas predominantes::

- Plasticidad

SUELOS FINOSSUELOS FINOS

-- Consistencia in situ

Materiales asociados a problemasen subrasantes: expansión,compresibilidad, etc.




PlasticidadPlasticidad eses lala propiedadpropiedad deldelsuelosuelo finofino queque lele permitepermite ser ser moldeadomoldeadoyy soportar soportar deformacionesdeformaciones rápidasrápidas..

LaLa consistenciaconsistencia plásticaplástica eses unaunapropiedadpropiedad dede loslos suelossuelos finosfinos yydependedepende deldel contenidocontenido dede humedadhumedad..

A mayor plasticidadmenor calidad como

subrasante.

SUELOS FINOSSUELOS FINOS

Baja capacidad de soporteBaja capacidad de soportedede subrasantesubrasante..

Mal drenaje.Mal drenaje.

Mal comportamiento enMal comportamiento enterraplenados, requiereterraplenados, requiereestabilización.estabilización.



ENSAYOSENSAYOS DE LABORATORIO PARADE LABORATORIO PARAPAVIMENTOSPAVIMENTOS

Clasificación y propiedades índice de losClasificación y propiedades índice de lossuelossuelos. . .. . .

Ensayos de calidad en materiales deEnsayos de calidad en materiales decanteracantera

Compactación y controles durante laCompactación y controles durante laconstrucciónconstrucción



Granulometría

Límite lí uido límite lástico

Ensayos de ClasificaciónEnsayos de Clasificación y propiedadesy propiedades

índice de los suelosíndice de los suelos

Humedad Natural, peso unitario y otros

Clasificación de suelos SUCS Y AASHTO

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR



EQUIPOEQUIPO –– TAMICESTAMICES

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO PORTAMIZADO

Á É



ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO

ÉÉRepresentación gráfica delRepresentación gráfica del



CURVA GRANULOMÉTRICACURVA GRANULOMÉTRICAp gp g

análisis granulométrico enanálisis granulométrico enescalaescala semilogarítmicasemilogarítmica

Á É



ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO

Gravas:Gravas:PasaPasa TamízTamíz 3 “ (75mm) y retiene3 “ (75mm) y retieneTamízTamíz Nº 4 (4.75mmNº 4 (4.75mm))

Arena gruesa:Arena gruesa:

Partículas de diámetro entrePartículas de diámetro entre4.754.75(Nº4)(Nº4) y 2.00mmy 2.00mm(Nº10)(Nº10)

ArenaArena mediamedia::

PasaPasa tamíztamíz Nº 10 (Nº 10 ( 2.002.00mm)mm) yyRetiene Nº 40 0.425mmRetiene Nº 40 0.425mm

ÍÍ



Estado semilíquido estado plástico estado semisólido estado solido

L.L. L.P. L.C.

ω

aumenta

LÍMITES DE ATTERBERGLÍMITES DE ATTERBERG

LÍMITE LÍQUIDO LÍMITE PLÁSTICO

CBRCBR



CBR CBR CALIFORNIA BEARING RATIO ASTM D1883

El CBR, está definido como el esfuerzo requerido para que unpistón normalizado penetre en el suelo a una profundidad

determinada, comparado con el esfuerzo requerido para que elpistón penetre hasta esa misma profundidad en una muestra patrónconsistente en piedra chancada.

=

Carga unitaria patrónPenetración Carga unitaria patrón

mm Pulgada Mpa Kg/cm2 psi

2,54 0,1 6,90 70,00 1000

5,08 0,2 10,30 105,00 1500

7,62 0,3 13,10 133,00 1900

10,16 0,4 15,80 162,00 230012,7 0,5 17,90 183,00 2600

El CBR se calcula para una penetración de 0.1” , siempre que sea mayor que el CBR para 0.2P pulg. Se acepta el mayor entre ambos.



Los ensayos de CBR seLos ensayos de CBR sehacen usualmente sobrehacen usualmente sobremuestras compactadasmuestras compactadasal contenido deal contenido dehumedad óptimo para elhumedad óptimo para elsuelosuelo determinado condeterminado conelel ensayo deensayo decom actacióncom actación

CURVA

Presión (Lb/pulg.2) Vs.Penetración (pulg.)



CBRClasificación

general usos

Sistema de Clasificación

Unificado AASHTO

0 - 3 muy pobre subrasante OH,CH,MH,OL A5,A6,A73 - 7 pobre a regular subrasante OH,CH,MH,OL A4,A5,A6,A7

Clasificación de suelos para uso en

Pavimentos según C.B.R.

- regu ar su - ase , , , A2,A4,A6,A7

SM,SP

20 - 50 bueno base,subbase GM,GC,W,SM A1b,A2-5,A3

SP,GP A2-6

> 50 excelente base GW,GM A1-a,A2-4,A3

COMPACTACIÓN DEL SUELOCOMPACTACIÓN DEL SUELO



La compactación depende de varios factores como:- Tipo de suelo- Distribución granulométrica

- Forma de partículas- Energía de compactación

COMPACTACIÓN DEL SUELOCOMPACTACIÓN DEL SUELO

-

Vv2

VsVs

Vv1

Vv1 > Vv2

γ γγ γ d1 < γ γγ γ d2

MétodosMétodos dede CompactaciónCompactación dede laboratoriolaboratorio



MétodosMétodos dede CompactaciónCompactación dede laboratoriolaboratorio

Dinámicos (impacto)Ensayo ProctorMateriales < ¾ ’’

Por AmasadoEnsayo Mini-HarvardMateriales <Nº10 (2mm),compactacion en capas poraccion del émbolo .

Por VibraciónPara arenas, usode mesavibratoria

Ensayo - Proctor Modificado



ENSAYO - Proctor Modificado



ω γ

+=1

m

d

CURVA DENSIDAD SECA vs HUMEDAD

2.220

2.260

2.300

c a ( g r / c m

3 )

ENSAYO - Proctor Modificado

2.100

2.140

2.180

0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0

Humedad (%)

D e n s i d a d

S

Determinar: γ dmáx = Densidad Seca Máxima

O.C.H = Optimo contenido de humedad

CompactaciónCompactación de campode campo



pp pp

GradoGrado dede CompactaciónCompactación ((GcGc))

100(%) ⋅=dmáx

d

cG γ

RODILLO PATA DE CABRA: Compactación en

suelos finos por amasado.RODILLO LISO: Compactación ensuelos granulares por presión.

DeterminaciónDeterminación de lade la densidaddensidad de Campode Campo



DeterminaciónDeterminación de lade la densidaddensidad de Campode Campo

Método nuclear Basados en una fuenteemisora radioactiva de rayos γ ,

Método del Cono y la ArenaMétodo destructivo.

ENSAYOS EN ASFALTOSENSAYOS EN ASFALTOS



ENSAYOS EN ASFALTOSENSAYOS EN ASFALTOS



C ió d lC ió d l



VentajasVentajas DesventajasDesventajas

Proceso de

curado

Mezclas

Aplicacion

Aplicacion

Costocombustible yCostocombustible y Por enfriamiento

Tipo deasfalto

Comparación de mezclas enComparación de mezclas encaliente, diluídos y emulsionescaliente, diluídos y emulsiones

energiaenergia

Diluídos TrabajabilidadTrabajabilidad ContaminacionContaminacionAtmosfericaAtmosferica

Evaporacion delsolvente

Emulsion

menor costo

menor consumo deenergiaNo contaminante

menor costo

menor consumo deenergiaNo contaminante

Emulsion debemanejarse concuidado

Emulsion debemanejarse concuidado

Rompimiento,Coalescencia,Expulsionagua

ENSAYO DE AFINIDAD



ENSAYO DEENSAYO DEADHERENCIAADHERENCIA

AGREGADO GRUESOAGREGADO GRUESO

AGREGADO - ASFALTO

ENSAYO DE RIEDEL WEBERENSAYO DE RIEDEL WEBERENSAYO DE AFINIDAD



AGREGADO FINOAGREGADO FINO AGREGADO - ASFALTO



CANTERAS DE MATERIALCANTERAS DE MATERIALDE PRÉSTAMODE PRÉSTAMO



CANTERASCANTERAS

FOTOS ARCHIVO Ing. Luisa Shuan

CRITERIOS PARA



Calidad del material extraíble de acuerdo al

usoLugar accesible y explotable porprocedimientos menos costosos

SELECCIONAR UNA CANTERA

Mínima distancia de acarreo a obraTratamiento mínimo para su utilizaciónEvitar que la explotación no genere problemaslegales o perjudique a los habitantes de unaregión.Evitar el impacto ambiental negativo quepueda afectar la flora, fauna y medio ambiente

- Afloramientos rocosos a cielo



Afloramientos rocosos a cielo

abierto y profundo

- Depósitos Coluviales-Residuales

- Lechos de ríoUBICACIÓN DE

CANTERAS

- Depósitos eólicos (dunas)

•Naturaleza del depósito, geología, estratigrafia, ubic. N.F.

• Volumen disponible• Propiedades , cumplimiento de especificaciones.•Posibles usos.•Accesos, medios de explotación

PARÁMETROS CUALITATIVOS DEL MATERIAL



CARAS DE FRACTURAPuede requerir chancadopara su utilización

ANGULOSIDADDepende del origen y proceso

GRANULAR

PUREZA•Presencia de impurezas

orgánicas, arcilla o limos.Puede ser necesarioprocesar el material natural

.

rango de angulosas aredondeadasFORMA•Relación geométrica entre longitud,ancho y espesor. Descripción comopartículas, chatas, alargada, chatas yalargadas

•El contenido en exceso de partículaschatas y alargadas es no deseable

DUREZAResistencia a laabrasión, depende dela roca madre

ANGULOSIDAD TÍPICA DE LOS GRANOS



CANTERA DE ROCA

SEDIMENTARIA

USO : AFIRMADO


CANTERA DE ROCAÍGNEA

USO : AFIRMADO




CANTERA DE LECHO DERÍO (FLUVIAL)

USO :AGREGADO PARA

CONCRETO

CANTERA: RÍO MANTARO

CANTERA DE MATERIALRESIDUAL

USO : AFIRMADO



PROYECTO : MANTENIMIENTO PERIÓDICO DE LA CARRETERA ISCOZACÍN - BELLA ESPERANZA - PUERTO BERMUDEZTRAMO : TRAMO II : BELLA ESPERANZA - PUERTO BERMUDEZ

1. DATOS GENERALES

FICHA DE CANTERA



1. DATOS GENERALES

DENOMINACIÓN DE

LA CANTERA

UBICACIÓN Km. 40 + 540 DISTANCIA AL EJE ( m )a 20 m del ejede la carretera

PROPIETARIO -- USOS RENDIMIENTO (%) TRATAMIENTO

LADO DERECHO SB 90 E, Tp, Ts,Z,M

PERIODO DE EXPLOTACION TODO EL AÑO BG 90 E,Tp, Ts, Z, M

MSR 90 E,Tp, Ts, Z, M

ACCESO (m) Favorable ,carretera MCCP 85 E,Tp, Ts, Z y MPOTENCIA ( m3 ) 125,000 R 95 E,Tp,Z,M

Explosivos X LEYENDA:

Tractor X SB : Sub Base

Cargador X BG : Base Granular

CANTERA Km. 40+540

EXPLOTACIÓN

R : Relleno

2. CARACTERÍSTICAS DE LOS AGREGADOS MSR : Mejoramiento Subrasante

MACS : Mezcla asfáltica en caliente de SuperficieMATERIAL MCCP : Mezcla de Concreto con Cemento Portland

FORMA N : Explotacion directa eliminando partículas mayores de 2"

TEXTURA SUPERF. E : Explosivos

CARAS DE FRACT. Z : Zarandeo

COLOR Tp : Triturado Primario

DUREZA Ts : Triturado SecundarioM : Mezclado

3. ENSAYOS S : Secado

A : Aditivo mejorador de adherencia tipo AminaL. Líquido N°40 (ASTM D 4318) (%) 22,1 F : Filler (Cal hidratada)

L. Plástico N°40 (ASTM D 4318) (%) N.P.I. Plástico N°40 (ASTM D 4318) (%) N.P.Clasificación SUCS GP-GMClasificación AASHTO A-1a (0)CBR (ASTM D 1883) (al 100% MDS) 108,1Abrasión (ASTM C 131) 32,3Equivalente Arena (ASTMD2419) (%) 36,5

4. OBSERVACIONES:Para la explotación eliminar la capa superficial intemperizada

Beige claroMedia

Subangulosa 100%Roca

rugosa-

ARCHIVO Ing. Luisa Shuan

ENSAYOS DE CALIDAD EN MATERIAL DE CANTERA



ENSAYO Sub-base Base

Asfalto

Piedra Arena

Granulometria X X X X

Limites Atterberg X XX

Porctor modificado X X

C.B.R. X X

Abrasión X X X

Equivalente arena X XX

% Chatas y Alargadas X X X

% Caras de fractura X X X

Impurezas orgánicas X X X X

Durabilidad X X X X

Gravedad especifica y

absorcionX X

Peso unitario X X

Adherencia X

Riedel weber X

ENSAYOS DE ABRASIÓN – MÁQUINA DE LOS ANGELES ASTM C-131



ENSAYOS DE ABRASIÓN –MÁQUINA DE LOS ANGELES ASTMC-131

Se coloca 5 kg deagregado y 12 esferas de400 gr. Aprox. en lamáquina de y se gira 500revoluciones.

ENSAYOS DE EQUIVALENTE ARENA



ENSAYOS DE EQUIVALENTE ARENA



Equivalente de arena (EA) = Lectura de arena * 10Lectura de arcilla

•Valores altos de equivalente arena indica el predominio del material granular

Valores bajos de equivalente arena indica el predomino de matriz con exceso definos que puede ser perjudicial.



ENSAYOS DE PARTÍCULAS CHATAS Y ALARGADAS



ENSAYOS DEPARTÍCULAS CHATASY ALARGADAS


Norma N N

Requerimientos

Altit d

Requerimientos Agregado Grueso



EnsayoNorma

MTC

Norma

ASTM

Norma

AASHTO

Altitud

< Menor de 3000msnm

> 3000 msnm

Partículas con una carafracturada

MTC E 210 D 5821 80% min. 80% min.

Partículas con doscaras fracturadas

MTC E 210 D 5821 40% min. 50% min.

Abrasión Los Angeles MTC E 207 C 131 T 96 40% máx 40% maxPartículas Chatas yAlargadas (1)

MTC E 221 D 4791 15% máx. 15% máx.

Sales Solubles Totales MTC E 219 D 1888 0.5% máx. 0.5% máx.

Pérdida con Sulfato de Sodio

-.- m x.

Pérdida con Sulfato deMagnesio MTC E 209 C 88 T 104 -.- 18% máx.

Ensayo Norma

Requerimientos

< 3 000 m.s.n.m. > 3 000 m.s.n.m

Indice Plástico MTC E 111 4% máx 2% máx

Equivalente de arena MTC E 114 35% mín 45% mín

Sales solubles totales MTC E 219 0,55% máx 0,5% máx

Indice de durabilidad MTC E 214 35% mín 35% mín

Requerimientos Agregado Fino

pavimentos [modo de ad

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