tipos de pavimentos
DESCRIPTION
resumen tipos de pavimentosTRANSCRIPT
PAVIMENTOSIng. Menley Paredes
semana 1: Introducción a la
Ingeniería de Pavimentos
CONCEPTOS BÁSICOSLos pavimentos son estructuras que consisten en
capas superpuestas de materiales procesados por encima del terreno natural con la finalidad de distribuir las cargas aplicadas por un vehículo a la subrasante.
La estructura del pavimento debe ser capaz de proveer:Una calidad de manejo aceptableUna adecuada resistencia al ahuellamiento,
deslizamiento y agrietamientoApropiados niveles de reflejo de luz, y un nivel bajo
de ruido.
El objetivo final de la estructura es transmitir las cargas de la llanta de tal manera que no se sobrepase la capacidad portante de la subrasante.
Cargas de Llanta
Carpeta
Base
Subrasantes
PAVIMENTOS
TIPOS DE PAVIMENTOSBásicamente hay tres tipos
Flexible (asfalto) Concreto asfaltico Superficie estabilizadas con asfalto Superficie asfáltica de uso ligero
Rígido (concreto)Compuesto (ambos)
Rehabilitación concreto sobre asfalto Rehabilitación asfalto sobre concreto
Los términos se refieren a como los materiales en los respectivos pavimentos transmiten los esfuerzos y las deflexiones a las capas subsecuentes
PAVIMENTOS FLEXIBLESEstructura típica Subrasante
Compactada (hasta 10 cm)
NaturalSe puede encontrar
roca madre en cualquier nivel
Dependiendo de la carretera, a veces no se necesita subbase
Concreto Asfaltico (CA) consiste enLigante Asfaltico = 4% – 6%Agregados = 94% – 96%
Base
Concreto Asfaltico
Subbase
Subrasante
Riego de Liga
Capa Sellante
Geotextil
Calentados a 150oC, mezclados y luego compactados
PAVIMENTOS FLEXIBLESCapa Base
EstabilizadaCTB = Cement Treated Base o Base
Estabilizada con CementoBTB o ATB = Bitumen/Asphalt Treated
Based o Base Estabilizada con Betumen/Asfalto
No Estabilizada (solo agregados)Los agregados en la capa base por lo general
no son mayores a 1 pulgada = 2.5 cmCapa Subbase
Agregados, con mejores propiedades que la subrasante
SubrasanteNormalmente se compactan las primeras capas
(10 cm)
PAVIMENTOS FLEXIBLESDiseño de Pavimentos
Se determinan los espesores de las diversas capas
Espesores típicos Capa de rodadura (asfaltos): 1” a 12” (2.5 a 30 cm) Base: 4” a 12” (10 cm a 30 cm) Subbase: 4” a 20” (10 cm a 50 cm)
Diseño de MezclasSe determinan las proporciones de los
materiales a usar en cada capaResistencia de la capa de rodadura (asfaltos)Resistencia de los agregados y de la capa
existente (subrasante)
PAVIMENTOS RÍGIDOSLa capa de rodadura de concreto
de cemento Portland (PCC) puede ser:
Normal o convencionalReforzado (acero)
SubbaseEstabilizada con cemento o
asfaltoNo estabilizada
Subrasante compactada y natural
Subbase
Concreto Portland
Subrasante
6”-14” (15 cm – 35 cm)
6”-12” (15 cm – 30 cm)
SER O NO SERLa pregunta típica es Concreto o Asfalto?
La respuesta es DEPENDE
En Perú, los pavimentos de concreto son casi inexistentes:
Motivos?Primordialmente por el deseo de
construir carreteras y los flexibles son mas baratos (de manera inicial) comparados con los de concreto POLÍTICA
FLEXIBLE vs. RÍGIDOFLEXIBLEVida Estimada de
Servicio entre 10 a 20 años
Costos iniciales bajos
Requiere mantenimiento continuo
Reparación fácil pero continua si no se hace mantenimiento
RÍGIDOVida Estimada de
Servicio entre 20 a 30 años (en Lima hasta 50)
Costos iniciales altosRequiere
mantenimiento continuo pero mínimo (primordialmente las juntas)
Reparación difícil pero esporádica
FLEXIBLE vs. RÍGIDOFLEXIBLESe puede añadir
capas en cualquier momento
No pierde propiedades antideslizantes
Es mas suave y menos ruidosa
Soporta un mayor rango de temperaturas
RÍGIDOPoner capas encima
produce grietas de reflejo
Soporta inundaciones y contaminación de la napa freática (JUL vs PEM)
Requiere capas inferiores bien niveladas
TRANSFERENCIA DE CARGAPavimentos Flexibles
Las cargas son transmitidas de “grano a grano” a través de la estructura granular del pavimento.
Ya que es flexible tiene menor capacidad portante, y esta actúa como una capa elástica.
Pavimentos RígidosLas cargas de la llanta son transmitidas a la
subrasante por la fuerza estructural del pavimento como conjunto que actúa como un plato rígido.
PAVIMENTOS FLEXIBLESLa carga de la llanta se
distribuye de la zona de contacto a una área mucho más amplia a través de las capas.
Las deformaciones ocurridas en las capas bajas se reflejan en la superficie (ondulaciones, huecos, etc.).
PAVIMENTOS RÍGIDOSEstos pavimentos
tienen suficiente fuerza de flexión para transmitir la carga de la llanta a un área mas amplia en la capa inferior.
El análisis se hace usando la teoría de placas en vez de la teoría de capas usada en los pavimentos flexibles
La carga de la llanta se transmite por la capacidad de doblarse de la losa
TIPOS DE PAVIMENTOS FLEXIBLESPavimentos Flexibles Convencionales
Materiales caros colocados en las capas superiores y los baratos en las partes bajas
Pavimentos de Profundidad Total (Pavimentos Perpetuos)Las capas bituminosas se colocan enciman de
la subrasante sin necesidad de bases o subbases.
Esto es apropiado cuando no hay materiales disponibles y el trafico es muy pesado
Capas asfálticas con rocaSe colocan capas de agregados entre dos capas
asfálticasDe esta manera se protege mas la subrasante y
la parte superior del pavimento.
TIPOS DE PAVIMENTOS RÍGIDOSLosas de Concreto Simple (JPCP)
Pavimentos construidos con concreto simple y con juntas de contracción espaciadas de manera continua (5 a 10 metros)
Barras de refuerzo o mecanismos de agarre son usados para transferir la carga de una capa a otra.
Losas de Concreto Reforzado (JRCP)Las losas son reforzadas con barras de acero,
que aunque no aumentan la capacidad portante de la losa, aumenta el espaciamiento de las juntas de 10 m a 30 m.
Pavimento Continuamente Reforzado (CRCP)Proceso mecanizado en la cual se elimina las
juntas de contracción
Junta de ConstrucciónPortland Concrete
Barra de Transferencia
Acero de Refuerzo
Junta Rellenada
Barra de Transferencia
JPCP
JRPC
CRCP
Junta de Expansión
TIPOS DE PAVIMENTOS RÍGIDOS
Barra de Transferencia
APLICACIONES TÍPICAS DE PAVIMENTOS FLEXIBLESCarreteras y avenidas en ciudad en generalLíneas auxiliaresBermasRampasEstacionamientosCaminos paralelos a autopistas
APLICACIONES TÍPICAS DE PAVIMENTOS RÍGIDOSLíneas de trafico con volumen altoConexiones entre carreterasPuentesRampas de carreteras y/o autopistas
FUNCIONES DE BASE Y SUBBASEPavimentos Flexibles
1) Soporte Estructural2) Drenaje3) Prevencion/Control del Congelamiento4) Reducir el efecto del cambio del volumen de la
subrasante
Pavimentos Rígidos1) Drenaje2) Prevención del bombeo3) Prevencion/Control del Congelamiento4) Reducir el efecto del cambio del volumen de la
subrasante5) Plataforma de construcción
CARACTERÍSTICAS ÚNICAS DE LOS PAVIMENTOS COMO ESTRUCTURADeterioro Continuo y Rápido con el Tiempo
Comparado con estructuras como edificios, los pavimentos se deterioran mucho mas rápido
Edificios o represas tienen tiempos de vida útil mayor a los 50 o 100 años.
Sufre cargas repetidas (dinámicas)Edificios tienen cargas estáticas y dinámicasCarreteras y aeropuertos no tienen cargas
estáticas
CARACTERÍSTICAS ÚNICAS DE LOS PAVIMENTOS COMO ESTRUCTURADiferentes configuraciones de carga se aplican
al pavimento
El pavimento sufre diferentes magnitudes de carga
Trafico totalmente impredecible con diferentes tipos de suspensión
Trafico canalizado Prof. Andrés Sotil
UniaxialUna
RuedaUniaxial
Dos Ruedas
BiaxialDos
Ruedas
Aeronaves
CARACTERÍSTICAS ÚNICAS DE LOS PAVIMENTOS COMO ESTRUCTURACambio de las propiedades de los materiales
con el ambiente TemperaturaLluviaEnvejecimiento del asfaltoCongelamiento/descongelamiento
Diferencia de propiedades de la subrasante con la distanciaEj. Carretera Central o Panamericana
Sistema multicapaCuantas capas tiene la pared de un edificio? O la
columna o la viga?
CARACTERÍSTICAS ÚNICAS DE LOS PAVIMENTOS COMO ESTRUCTURADefinición no convencional de falla
Cuando falla una columna?Cuando falla un edificio?Cuando falla un puente?Cuando falla un pavimento?
Falla vs. DañoDaño: ahuellamiento, grietasFalla: condiciones inaceptables de daños.
DAÑOS TÍPICOS EN LOS PAVIMENTOS FLEXIBLESLa Nueva Guía de Diseño de Pavimentos de
los EEUU (MEPDG – Mechanistic Empiric Pavement Design Guide) ha sido elaborada teniendo en cuenta los 4 grandes daños de un pavimento flexible:Agrietamiento por fatiga (piel de cocodrilo)AhuellamientoAgrietamiento térmicoRugosidad (IRI – International Roughness
Index)Otros daños
SangradoOndulamientoOtros agrietamientos
DAÑOS TÍPICOS EN LOS PAVIMENTOS RÍGIDOSLos daños en estos pavimentos pueden ser:
Agrietamiento Longitudinal Transversal
BombeoDesnivel entre losas (faulting)Deterioro de losasRotura / quiebre de losaSulfatadosFalla de Juntas
COMPORTAMIENTO DE LOS PAVIMENTOS
EDAD (Tiempo, Trafico)
CO
ND
ICIÓ
N (P
CI,
PSI,
%)
DONDE SE DETERMINA LA
FALLA?
HASTA DONDE SE PUEDE
CONSIDERAR ACEPTABLE UN
PAVIMENTO?
Debido a esta incertidumbre, los ingenieros de pavimentos y las universidades se han dedicado por los últimos 60 años a investigar a fondo los pavimentos
$
$$
$$$
$$$$