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PAVIMENTOS UNICAPA DEPAVIMENTOS UNICAPA DEALTO DESEMPEALTO DESEMPEÑÑOO

INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y EL CONCRETO

66°°Congreso Nacional y 1Congreso Nacional y 1°°CongresoCongresoCentroamericano de VCentroamericano de Ví í as Terrestres.as Terrestres.

Octubre de 2007.Octubre de 2007.

Expositor: Ing. Carlos Antonio Quintanilla R.Expositor: Ing. Carlos Antonio Quintanilla R.



ORIGEN DE LOSORIGEN DE LOS

PAVIMENTOS UNICAPAPAVIMENTOS UNICAPA¿¿CCóómo surge la idea de crearmo surge la idea de crear

este tipo de pavimento?este tipo de pavimento?



La idea de crear este tipo de pavimento, surge elLa idea de crear este tipo de pavimento, surge elaañño 2001 como un proyecto de investigacio 2001 como un proyecto de investigacióónnISCYC, en el cual, los objetivos se plantearon paraISCYC, en el cual, los objetivos se plantearon paratener como resultado:tener como resultado:

• Una alternativa de pavimento a la red vial nono

pavimentadapavimentada y de bajobajo trafico del país y laregión.• Una intervención de mayormayor durabilidad y menormenor

costo en caminos rurales.• Una alternativa de pavimento, a la intervención

tradicional de colocación de balastobalasto realizadapor lo general 2 veces por año en este tipo decaminos.



¿¿CCóómo se define un Pavimentomo se define un PavimentoUnicapaUnicapa de Alto Desempede Alto Desempeñño?o?



DEFINICION DE UNICAPADEFINICION DE UNICAPA

• Estructura de pavimento de una solacapa, construida utilizando el sueloexistente en la rodadura de un camino,mezclado y compactado con unporcentaje de Cemento PCemento Póórtland ASTMrtland ASTMCC--91 Tipo M (11 a 20%),91 Tipo M (11 a 20%), capaz desoportar las fuerzas de compresión yfricción producidas por un determinado

tráfico de diseño y proporcionar unasuperficie de rodaje adecuada.



UbicaciUbicacióón de los Pavimentosn de los Pavimentos UnicapaUnicapa en elen elConjunto de Estructuras de Pavimentos DisponiblesConjunto de Estructuras de Pavimentos Disponibles

Pavimentos dePavimentos deConcreto HidrConcreto Hidrááulicoulico

EconocreteEconocrete

MorterosMorteros

SCSC

CCRCCR

55

1010

2020

0.40.4

3030

A/CA/C

C o n

t e n

i d o

d e

C e m

e n

t o %

C o n

t e n

i d o

d e

C e m

e n

t o %

Materiales ColadosMateriales Colados Materiales CompactadosMateriales Compactados

S u p

e r f i c

i e s

R e s

i s t e n

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S u p

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S u p e r f i c

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i o n a

b l e s

S u p e r f i c

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E r o s

i o n a

b l e s

0.10.1 0.20.2 0.30.3 0.50.5 0.60.6 0.70.7 0.80.8 0.90.9

BTC



PAVIMENTOPAVIMENTOUNICAPAUNICAPA

CCRCCR

ECONOCRETEECONOCRETE

BTCBTC

SCSC



ASPECTO GENERAL DEASPECTO GENERAL DEPAVIMENTOS UNICAPAPAVIMENTOS UNICAPA

TRAMO RIO CHIQUITOTRAMO RIO CHIQUITO – – LASLASPILAS, CHALATENANGO.PILAS, CHALATENANGO.



CondiciCondicióón Terminaln Terminal

CondiciCondicióón Mn Mí í nima Aceptablenima Aceptable C o n

d i c i

C o n

d i c i ó ó n n

E s

t r u c

t u r a

l / F u n c

i o n a

l

E s

t r u c

t u r a

l / F u n c

i o n a

l

Edad o TrEdad o Tráánsitonsito

PavimentoPavimentoUnicapa de AltoUnicapa de AltoDesempeDesempeññoo

RehabilitaciRehabilitacióón utilizando Concreton utilizando ConcretoHidrHidrááulico como capa de rodaduraulico como capa de rodadura

CURVA DE DETERIORO ESTRUCTURAL YCURVA DE DETERIORO ESTRUCTURAL YFUNCIONAL EN PAVIMENTOS UNICAPAFUNCIONAL EN PAVIMENTOS UNICAPA

CONCEPTO DE MEJORAMIENTO PROGRESIVO.CONCEPTO DE MEJORAMIENTO PROGRESIVO.

Condición Mínima Aceptable

20 a20 aññosos4 a4 aññosos

Mejora porReparaciones



CAMPOS DE APLICACICAMPOS DE APLICACIÓÓN DEN DELOS PAVIMENTOS UNICAPALOS PAVIMENTOS UNICAPA

• Caminos Rurales• Calles de Asentamientos Rurales• Caminos Agrícolas• Patios y Estacionamientos de Carga



REPUBLICA DE EL SALVADOR en AMERICA CENTRAL

AREA TERRITORIAL

20,000.00 Km2

¿¿ EN EL SALVADOR, CUAL ES EL CAMPO DEEN EL SALVADOR, CUAL ES EL CAMPO DEACCION DE LOS PAVIMENTOS UNICAPA?ACCION DE LOS PAVIMENTOS UNICAPA?



RED VIAL DE EL SALVADORRED VIAL DE EL SALVADOR9,984.00 Kil9,984.00 Kilóómetros (0.5 Km./Km.metros (0.5 Km./Km.2)2)

•• 40%40%PavimentadasPavimentadas

•• 60% No60% NoPavimentadasPavimentadas

Terciaria 13 %Terciaria 13 %RuralRural 47%47%



¿¿Como surge y se desarrolla laComo surge y se desarrolla lafase tecnolfase tecnolóógica de losgica de losPavimentos Unicapa?Pavimentos Unicapa?



Discusión y Análisisde parámetros de

resistencia mecánica

DiscusiDiscusióón y Ann y Anáálisislisis

de parde paráámetros demetros deresistencia mecresistencia mecáánicanica

Establecimientode una teoríaestructural

EstablecimientoEstablecimiento

de una teorde una teorí í aaestructuralestructural

Estudio de MaterialesConstitutivos (tipos de

cemento y tipos de suelo)

Estudio de MaterialesEstudio de Materiales

Constitutivos (tipos deConstitutivos (tipos decemento y tipos de suelo)cemento y tipos de suelo)

Establecimiento deProcesos Constructivos y

de Control de Calidad

Establecimiento deEstablecimiento de

Procesos Constructivos yProcesos Constructivos yde Control de Calidadde Control de Calidad

Ajustes y/o Calibraciónen Teoría Estructural,materiales y procesos

constructivos

Ajustes y/o Calibraci Ajustes y/o Calibracióónnen Teoren Teorí í a Estructural,a Estructural,materiales y procesosmateriales y procesos

constructivosconstructivos

Construcción de tramos

experimentales

ConstrucciConstruccióón de tramosn de tramosexperimentalesexperimentales

Etapa de monitoreoEtapa de monitoreoEtapa de monitoreo



TRAMOS EXPERIMENTALESTRAMOS EXPERIMENTALES

• Calle interna PlantaEl Ronco, Metapan2002.

• Delicias Concepción – Canton El Limon,Morazan 2003



En fase de geotecnia y diseEn fase de geotecnia y diseñño deo demezclasmezclas……

• Tramo Chilanga –Caserio Ventura,Morazan.

• Tramo CA01 Km. 50 –Verapaz, San Vicente.

• Calles urbanas sinpavimento, Sonsonate



Proyectos RealizadosProyectos Realizados……

•• Tramo RTramo Rí í o Chiquitoo Chiquito – –

Las Pilas.Las Pilas.Chalatenango. 5.5 kmChalatenango. 5.5 kmaañño 2003.o 2003.



En ConclusiEn Conclusióón, se han disen, se han diseññado, construido yado, construido ymonitoreado, proyectos en diversos climas, trmonitoreado, proyectos en diversos climas, trááficos yficos ytipos de suelo.tipos de suelo.



ParParáámetros demetros de resistenciaresistenciamecmecáánicanica que caracterizan aque caracterizan a

los Pavimentos Unicapa.los Pavimentos Unicapa.



Algunos Resultados ObtenidosAlgunos Resultados Obtenidos --Resistencia a CompresiResistencia a Compresióónn

• Depende del tipo de suelo, porcentaje decemento, numero de capas, y tiempo devibro compactación por capa.

• Valores Típicos* en Suelos Granulares noPlásticos 60 kg/cm60 kg/cm22 – – 120 kg/cm120 kg/cm22

• Valores Típicos* en Suelos Finos y

Plásticos 30 kg/cm30 kg/cm22 – – 75 kg/cm75 kg/cm22

* Valores a 28 d* Valores a 28 dí í asas



Resistencia a FlexiResistencia a Flexióón.n.

• Depende de la granulometría del sueloprincipalmente del contenido de agregadogrueso en el mismo, porcentaje decemento,y tiempo de vibro compactaciónpor capa.

• Valores Típicos* en Suelos Granulares noPlásticos 11 kg/cm11 kg/cm22 – – 23 kg/cm23 kg/cm22

• Valores Típicos* en Suelos Finos yPlásticos 7 kg/cm7 kg/cm22 – – 15 kg/cm15 kg/cm22




Modulo de Elasticidad DinModulo de Elasticidad Dináámico.mico.

• Depende del tipo de suelo y peso volumétricodel mismo, porcentaje de cemento,yresistencia a la compresión del especimen.

• Valores Típicos* en Suelos Granulares noPlásticos 176,056 kg/cm176,056 kg/cm22 – – 422,535 kg/cm422,535 kg/cm22

• Valores Típicos* en Suelos Finos y Plásticos56 kg/cm56 kg/cm22 – – 211,267 kg/cm211,267 kg/cm22




MUESTRAS INALTERADASMUESTRAS INALTERADAS



MMóódulos de Elasticidad Dindulos de Elasticidad Dináámico en Muestrasmico en Muestras

InalteradasInalteradas

•• Coeficiente de Poisson = valores de 0.22, 0.13, 0.16, 0.54 porCoeficiente de Poisson = valores de 0.22, 0.13, 0.16, 0.54 por no isotropicono isotropico

••Modulo de Elasticidad DinModulo de Elasticidad Dináámico = 361,436 psimico = 361,436 psi



Peso VolumPeso Voluméétrico de Especimenestrico de Especimenes

• Depende del tipo de suelo y peso volumétricodel mismo, numero de capas y tiempo devibro compactación por capa.

• Valores Típicos* en Suelos Granulares noPlásticos 1,900 kg/m1,900 kg/m33 – – 2,400 kg/m2,400 kg/m33

• Valores Típicos* en Suelos Finos y Plásticos1,600 kg/m1,600 kg/m33 – – 1,950 kg/m1,950 kg/m33

* Especimenes cil* Especimenes cilí í ndricos de 6x6 pulgadas.ndricos de 6x6 pulgadas.



Coeficiente de PoissonCoeficiente de Poisson

• Este parámetro depende de lahomogeneidad de la mezcla compactada,forma del epecimen y modulo de elasticidad

• Rango de valores* determinados a la fechaen diversos tipos de suelo. 0.060.06 – – 0.100.10

* De Tipo Din* De Tipo Dináámico obtenido en especimenes cilmico obtenido en especimenes cilí í ndricos.ndricos.



Resistencia al Desgaste.Resistencia al Desgaste.

• Depende del tipo de suelo y peso volumétrico delmismo, contenido de agregado grueso, porcentajede cemento, y resistencia a compresión del

especimen.

• Rango de valores* determinados a la fecha endiversos tipos de suelo. 35%35% -- 70%70%

* En el dise* En el diseñño de mezcla se controlan las respectivas variables, con lao de mezcla se controlan las respectivas variables, con lafinalidad de obtener valores menores o iguales al 50% de desgastfinalidad de obtener valores menores o iguales al 50% de desgaste.e.



RESUMEN, ENSAYO DE DESGASTE – METODO

MODIFICADO ISCYC.

• En las vigas ensayadas a flexión aedad de 28 días, se realizan cortesa 14 cm. medidos desde losbordes, los cubos que resultan dedichos cortes, se introducen a lamaquina de los Ángeles ASTM

C131, para realizar ensayo dedesgaste en los especimenes.

14 .0 c m .14 .0 c m .

14.0 c m .14.0 c m .Fundamentado en Prueba delFundamentado en Prueba del ““CantabroCantabro”” enen

Mezclas AsfMezclas Asfáálticaslticas



• EL PESO TOTAL DE LOS DOSCUBOS QUE SE INTRODUCEN A

LA MAQUINA DE LOS ÁNGELESES APROXIMADAMENTE IGUAL ALPESO DE LAS BOLAS DE ACERO +PESO DE LA MUESTRA DE GRAVACUANDO SE REALIZA EL ENSAYODE DESGASTE EN AGREGADOS,ESTO SE REALIZA DE ESTAMANERA, PARA NO ALTERAR LASREVOLUCIONES POR MINUTODEL TAMBOR. EN EL ENSAYO DEDESGASTE DE CUBOS DEUNICAPA NO SE UTILIZAN LASBOLAS DE ACERO.

• EL NUMERO DE REVOLUCIONESES IGUAL A 200



••LOS CUBOS NO SON PULVERIZADOS COMPLETAMENTE Y SE LOGRALOS CUBOS NO SON PULVERIZADOS COMPLETAMENTE Y SE LOGRAOBTENER UN VALOR DE PORCENTAJE DE DESGASTE EN FUNCIOBTENER UN VALOR DE PORCENTAJE DE DESGASTE EN FUNCIÓÓN DE LAN DE LAPERDIDA DE PESO DE LOS ESPECIMENES.PERDIDA DE PESO DE LOS ESPECIMENES.



RESISNTENCIA A LA ABRASION SEGRESISNTENCIA A LA ABRASION SEGÚÚNNASTM C944.ASTM C944.

•• MMéétodo modificadotodo modificado --Pavimentos Unicapa,Pavimentos Unicapa,fundamentado en ASTMfundamentado en ASTMC944.C944.

•• Es posible evaluarEs posible evaluarespecimenes deespecimenes desecciseccióónn cilcilí í ndrica ondrica ocuadrada.cuadrada.

•• El equipo opera aEl equipo opera a 200200

rpmrpm con un sobrepesocon un sobrepesodede 22 lbs22 lbs..



Resistencia al desgaste – CorrelaciónLaboratorio - Campo

• Ensayos de campo en tramos experimentales condiversos tipos y porcentajes de cemento, para evaluarresistencia al deslizamiento y desgaste.

•• Ensayos empEnsayos empí í ricosricos de campo con procedimientossimilaressimilares a lo establecido en ASTM E445. Stopping

Distance on Paved Surfaces Using a Passenger Vehicle Equipped with Full-Scale Tires.• Algunos valores obtenidos en tramos de pavimentos

unicapa con suelos granulares son Stopping Distance Stopping Distance Number Number = 444.5, Skid NumberSkid Number = 0.36, valores queproporcionan seguridad al deslizamiento a velocidadesde 65 Km./h (velocidad máx. en proyectos depavimentos unicapa)

• En la actualidad se evalúa una mayor cantidad deregistros de resistencia al deslizamientos y ensayos dedesgaste en laboratorio ASTM C944.ASTM C944.



MMéétodo de Disetodo de Diseññoo

EstructuralEstructural



Generalidades de MetodologGeneralidades de Metodologí í a dea deDiseDiseñño Estructuralo Estructural

•• Utiliza los mismos principios deUtiliza los mismos principios de concepto de fatiga yconcepto de fatiga yvehvehí í culo de diseculo de diseñño de los Pavimentos de Concretoo de los Pavimentos de ConcretoCompactados con RodilloCompactados con Rodillo. A. Apoyados en lasinvestigaciones del Centro Técnico del Hormigónpublicadas en Serie Monografías CTH, Ecuador

•• Las formulasLas formulas que estque estáán funcin funcióón del modulo den del modulo deelasticidad, modulo de ruptura y relacielasticidad, modulo de ruptura y relacióón de poissonn de poissonson alimentadas con valores especson alimentadas con valores especí í ficos deficos depavimentos unicapa.pavimentos unicapa.

•• El calculo es iterativo, se propone un espesor y seEl calculo es iterativo, se propone un espesor y seintroducen los demintroducen los demáás pars paráámetros de disemetros de diseññoodeterminados en los diversos ensayos dedeterminados en los diversos ensayos delaboratorio y campo, parlaboratorio y campo, paráámetros calculados y datosmetros calculados y datosde trafico.de trafico.



Generalidades de MetodologGeneralidades de Metodologí í a dea deDiseDiseñño Estructuralo Estructural

•• En este mEn este méétodo de calculo,todo de calculo, se obtiene unse obtiene unrango de espesoresrango de espesores estructuralmenteestructuralmentevváálidos, es decir quelidos, es decir que la primer condicila primer condicióón an a

cumplir escumplir es que el esfuerzo producto de lasque el esfuerzo producto de lascargas aplicadas al pavimento sea menorcargas aplicadas al pavimento sea menorque el esfuerzo admisible, por otra parte,que el esfuerzo admisible, por otra parte, elelcriterio que cierra el rangocriterio que cierra el rango, corresponde a, corresponde a

que el esfuerzo producto de las cargasque el esfuerzo producto de las cargasaplicadas al pavimento sea el 50% del valoraplicadas al pavimento sea el 50% del valordel Modulo de Ruptura especificado.del Modulo de Ruptura especificado.



ParParáámetros de Disemetros de Diseñño Estructuralo Estructural

•• Para determinar el espesor del pavimento,Para determinar el espesor del pavimento,se requiere lase requiere la informaciinformacióón siguiente:n siguiente: – – Valor de soporte de la subrasante k (MPa /m)Valor de soporte de la subrasante k (MPa /m) – – MMóódulo de ruptura a la flexidulo de ruptura a la flexióón MR (MPa)n MR (MPa)

– – MMóódulo de elasticidad E (MPa)dulo de elasticidad E (MPa) – – Coeficiente de PoissonCoeficiente de Poisson – – Carga por rueda P (MN)Carga por rueda P (MN) – – SeparaciSeparacióón entre ruedas s (m)n entre ruedas s (m) – – PresiPresióón de inflado de neumn de inflado de neumááticos p (MPa)ticos p (MPa)

– – NNúúmero de repeticiones de carga en permero de repeticiones de carga en perí í odo deodo deDiseDiseñño No N – – Periodo de DisePeriodo de Diseññoo – – Tasa de Crecimiento VehicularTasa de Crecimiento Vehicular



CALCULO DEL ESPESORCALCULO DEL ESPESOR – – EJEMPLO.EJEMPLO.

Considerando en este caso como vehConsiderando en este caso como vehí í culo de diseculo de diseñño un C2 en el cual la cargao un C2 en el cual la cargade rueda doble es la carga de rueda de disede rueda doble es la carga de rueda de diseñño.o.

DATOS:DATOS:MMááxima carga de rueda simple,xima carga de rueda simple, P P

P = P = 9.0 Ton9.0 Ton = 2.25 Ton= 2.25 Ton

44P P = 0.022 MN.= 0.022 MN.

SeparaciSeparacióón entre los centros de las ruedas,n entre los centros de las ruedas, s s

Este valor depende de la configuraciEste valor depende de la configuracióón de ruedas del vehn de ruedas del vehí í culo, para un C2,culo, para un C2,esta distancia se mide en una rueda dobleesta distancia se mide en una rueda doble

s s = 0.50 m. (valor com= 0.50 m. (valor comúúnmente encontrado en configuraciones de ruedasnmente encontrado en configuraciones de ruedas

doble)doble)PresiPresióón de inflado de neumn de inflado de neumááticos,ticos, p p

Usualmente la presiUsualmente la presióón de inflado de neumn de inflado de neumááticos para un C2, es igual a 95 lb. /ticos para un C2, es igual a 95 lb. /pul2pul2

p p = 0.66 MPa= 0.66 MPa



NNúúmero de repeticiones de carga,mero de repeticiones de carga, AA

El nEl núúmero de repeticiones de carga, en este caso se ha consideradomero de repeticiones de carga, en este caso se ha considerado

640/mes640/mesAA = 640 / 30 = 22 Repeticiones diarias.= 640 / 30 = 22 Repeticiones diarias.

Periodo de disePeriodo de diseñño,o, PD PD

Debido a que el trDebido a que el trááfico es relativamente bajo, se ha estimado en estefico es relativamente bajo, se ha estimado en esteejemplo una vidaejemplo una vida úútil de 10 atil de 10 añños.os.

Tasa de crecimiento,Tasa de crecimiento, i i

El crecimiento de trEl crecimiento de trááfico anual serfico anual seráá considerado igual a 2.5%.considerado igual a 2.5%.Valor de soporte de la subrasante,Valor de soporte de la subrasante, K K

K K = 81.63 MPa= 81.63 MPa

MMóódulo de Ruptura a la Flexidulo de Ruptura a la Flexióón,n, M M R R

El valor del MEl valor del Móódulo de Ruptura, se ha considerado como el esfuerzodulo de Ruptura, se ha considerado como el esfuerzopromedio a 60 dpromedio a 60 dí í as (as (M M

R R ), igual a 14.Kg./cm), igual a 14.Kg./cm22

M M R R = 1.47 MPa= 1.47 MPa

MMóódulo de Elasticidad,dulo de Elasticidad, E E c c

E E c c = 10,532 MPa= 10,532 MPaCoeficiente de Poisson,Coeficiente de Poisson, = 0.15= 0.15



PROCEDIMIENTO:PROCEDIMIENTO:1.0 Se calcula el numero de repeticiones de cargas esperadas1.0 Se calcula el numero de repeticiones de cargas esperadas

durante el periodo de disedurante el periodo de diseñño:o:N = PD x 365 x AN = PD x 365 x A

N = N = 10 x 365 x 22 = 80,30010 x 365 x 22 = 80,300

2.0 Se calcula el factor de crecimiento (2.0 Se calcula el factor de crecimiento (Fcr Fcr ) en funci) en funcióón den de i i yy PD PD ::

F cr =

i

i PD 1)1(

F cr = 025.0

1)025.01(10

= 11.20



3.0 Con el factor de crecimiento (3.0 Con el factor de crecimiento (Fcr) Fcr) y el ny el núúmero de repeticionesmero de repeticionesesperadas (esperadas (N N ), se calcula), se calcula la proyeccila proyeccióón del nn del núúmero de repeticiones demero de repeticiones decarga (carga (NR) NR) durante el periodo de disedurante el periodo de diseñño:o:

NR =

1001 cr F

N

NR NR ==

100

20.111300,80 = 89,294

4.0 Se determina4.0 Se determina la relacila relacióón de tensiones (n de tensiones (SR SR ), entre la tensi), entre la tensióón debidan debidaa la carga y el ma la carga y el móódulo ruptura a flexidulo ruptura a flexióón, en funcin, en funcióón den de NR NR



SR = 1.20 SR = 1.20 – – 0.10 log NR, para NR 0.10 log NR, para NR 100 100

SR = SR = 1.201.20 – – 0.10 Log 89,294 = 0.700.10 Log 89,294 = 0.70

5.05.0 Se determina laSe determina la tensitensióón admisiblen admisible ( ( adm adm ):): adm = SR x MR adm = SR x MR

adm = adm = 0.70 x 1.47 = 1.03 MPa0.70 x 1.47 = 1.03 MPa

6.0 Se calcula6.0 Se calcula el radioel radio ““aa”” deldel áárea equivalenterea equivalentede contacto:de contacto:

a a ==

5.0

p

P



a a ==

5.0

66.0

022.0

= 0.103

7.0 Se asume un espesor tentativo de pavimento (7.0 Se asume un espesor tentativo de pavimento (h h ), en mt.), en mt.Se asumirSe asumiráá un espesor inicialun espesor inicial h h = 0.20 m.= 0.20 m.

8.0 Se calcula el8.0 Se calcula el ““Radio de Rigidez Relativa deRadio de Rigidez Relativa deWestergaardWestergaard””

LL == 42

3

)1(12 K

h E c



LL == 42

3

63.81)15.01(12

20.0532,10

= 0.54

9.0 Se calcula la variable9.0 Se calcula la variable Y que relaciona el radio Y que relaciona el radio

equivalente de contacto, radio de rigidez relativa y equivalente de contacto, radio de rigidez relativa y

separaci separaci ó ó n entre llantas.n entre llantas.

Y = 0.33635 Y = 0.33635 – – 0.065 (s/a) + [0.016 (s/a) 0.065 (s/a) + [0.016 (s/a) – – 0.58] ln (a/L) 0.58] ln (a/L)

Y = Y = 0.336350.33635 – – 0.065 (0.50/0.103) + [0.016 (0.50./0.103)0.065 (0.50/0.103) + [0.016 (0.50./0.103) – – 0.58] ln (0.103/0.54)0.58] ln (0.103/0.54)

Y = Y = 0.850.85

10.0 Se calcula la tensi10.0 Se calcula la tensi

óó

n (n (

), en el pavimento), en el pavimento

producida por las cargas:producida por las cargas:

== Y h

P Nr

2



Donde Nr = numero de llantas en la punta del ejeDonde Nr = numero de llantas en la punta del eje

== 85.020.0

022.02 2

= 0.94

11.0 Se compara el valor de11.0 Se compara el valor de concon adm adm

ComoComo adm adm = 1.03 >= 1.03 > = 0.94, significa que el espesor= 0.94, significa que el espesordel PUAD es adecuado.del PUAD es adecuado.

Sin embargo la segunda condiciSin embargo la segunda condicióón no se cumple, habrn no se cumple, habráá que calcularque calcularnuevamente hasta obtener un valor denuevamente hasta obtener un valor de correspondiente al 50% delcorrespondiente al 50% delModulo de Ruptura.Modulo de Ruptura.



……En este casoEn este caso particular convieneparticular convienerealizar las siguientes accionesrealizar las siguientes acciones

•• Calcular nuevamente considerando unCalcular nuevamente considerando unaumentoaumento en el espesor y el modulo deen el espesor y el modulo deruptura.ruptura.

•• ModificarModificar el valor de modulo de elasticidad,el valor de modulo de elasticidad,correspondiente al modulo de rupturacorrespondiente al modulo de rupturaseleccionado.seleccionado.

•• Suspender cSuspender cáálculos, cuando el esfuerzolculos, cuando el esfuerzoproducto de las cargas aplicadas alproducto de las cargas aplicadas alpavimento (pavimento () sea menor o igual al 50% del) sea menor o igual al 50% delvalor del Modulo de Ruptura seleccionado.valor del Modulo de Ruptura seleccionado.



Los nuevos valores considerados en el calculo particular de esteLos nuevos valores considerados en el calculo particular de esteejemplo y que cumplen con las condiciones establecidas son: Mr =ejemplo y que cumplen con las condiciones establecidas son: Mr = 1.61.6Mpa, Espesor = 0.23 m, Modulo de Elasticidad = 11,000 Mpa, (Mpa, Espesor = 0.23 m, Modulo de Elasticidad = 11,000 Mpa, ( = 0.76= 0.76)),,los resultados se observan en la siguiente grafica:los resultados se observan en la siguiente grafica:

Por tanto, el espesor final de disePor tanto, el espesor final de diseñño es: 0.23 mo es: 0.23 m



DiseDiseñño de Mezclaso de Mezclas



Muestreo en Campo

• Clasificación de los Suelos de Rodaduraexistente (- 0.50m). Realizar pozos acielo abierto.

• Ensayo de Placa de Carga AASHTOT222 en fondo de pozo.• Penetrómetro Dinámico de Cono

(alternativa a Placa de Carga) en fondo

de pozo.



Penetrómetro Dinámico de Cono.

Placa de Carga, AASHTO T222



EN RESUMEN, LOS PRINCIPIOS BASICOS DEEN RESUMEN, LOS PRINCIPIOS BASICOS DECOMPACTACION SEGCOMPACTACION SEGÚÚN AASHTO T180 NON AASHTO T180 NO

CAMBIAN.CAMBIAN.

E = N n W h / VE = energía de compactación

56,000 lb.56,000 lb.--pie/piepie/pie33

N = número de golpes del pisón por capan = número de capas

h = altura de caída del pisón hV = volumen total del molde V



PLANTEAMIENTO DISEÑO DEMEZCLA

• El primer paso consiste en realizar ensayosProctor AASHTO T180 con porcentajes deCemento de Mampostería ASTM C91 Tipo M,del 12% al 20% para obtener Humedad Optimay Densidad Máxima en cada una de lasmezclas con cemento.

• Para la elaboración de los ensayos proctor, lala

selecciseleccióón del din del diáámetro del moldemetro del molde esta enfunción de la granulometría (grueso o fino)



Cemento a utilizarCemento a utilizar ……

•• El potencial identificadoEl potencial identificadoen este cemento fue suen este cemento fue sucomposicicomposicióón qun quí í mica,mica,

retenciretencióón de aguan de agua(mayor plazo de(mayor plazo detrabajabilidad), menortrabajabilidad), menorcontraccicontraccióón y mayorn y mayoradherencia.adherencia.




• En el caso de suelo finos o fino granulares, con o sinplasticidad, el diámetro del molde a utilizar en elensayo proctor es de 4 pulgadas, en suelos granularescon o sin plasticidad el diámetro a utilizar es de 6pulgadas.

• Suelos granulares en mezclas para pavimentospavimentosunicapaunicapa, son aquellos que contienen agregados contamaños comprendidos entre ¾ - 2 pulgadas. En estecaso, siempre se deberán realizar los ensayos proctor

con molde de 6 pulgadas, considerando el método Dque especifica la norma, el cual acepta como tamañomáx. ¾, sin embargo, los resultados se deberáncorregir por sobre tamaño utilizando AASHTO T224.




• Se retiran las rocas mayores a 2pulgadas.

• Con los valores de humedad óptima ydensidad máxima se hacen las mezclaspara elaborar los cilindros y vigas paradeterminar la resistencia a compresión,

flexión y modulo de elasticidad.




• El diámetro del molde a utilizar para elaborarespecimenes cilíndricos y ensayarlos acompresión, será correspondiente al diámetro

del molde utilizado en la elaboración del ensayoproctor. Molde de 6 x 12 pulgadas y 4 x 8 paraMolde de 6 x 12 pulgadas y 4 x 8 parasuelos gruesos y finos respectivamente.suelos gruesos y finos respectivamente.

• Con estas dimensiones de molde se cumple la

relación de esbeltez necesaria y la relación deldiámetro y tamaño máximo del agregadocontenido en el suelo.




• La elaboración y compactación de especimenes serealiza utilizando un martillo vibrocompactador segun martillo vibrocompactador segúúnnASTM C1435ASTM C1435 hasta alcanzar el PVS máx. ya conocido.

•• El numero de capas a compactar esta en funciEl numero de capas a compactar esta en funcióón deln del

tamatamañño mo mááx. del agregadox. del agregado, el tiempo de vibrocompactación por capa será el necesario paraalcanzar al menos el 95% del peso volumétricoobtenido en el ensayo proctor, sin pulverizar el suelo ofracturar el agregado grueso.

• La elaboración y compactación de vigas (dimensionesde molde ASTM C78) sigue un procedimiento similar alde especimenes cilíndricos.



Ñ




• Las edades de ensayo en cilindros corresponden a 3,3,7, 28 y 60 d7, 28 y 60 dí í as.as.

• Antes de realizar ensayo de resistencia a compresión,se sugiere realizar ensayos NDT (pulso ultrasónico)para determinar el modulo de elasticidad en los

especimenes de 28 y 60 días de edad.• La elaboración y ensayo de vigas se recomiendaúnicamente a 28 y 60 días

•• Con los resultados a 60 dCon los resultados a 60 dí í as o valores resultantes aas o valores resultantes aedades menores proyectados a 60 dedades menores proyectados a 60 dí í as, se construyeas, se construyeel grafico modulo de rupturael grafico modulo de ruptura – – contenido de cemento,contenido de cemento,

el cual servirel cual serviràà para determinar el porcentaje depara determinar el porcentaje decemento a especificar en el proyectocemento a especificar en el proyecto, de acuerdo almodulo de ruptura demandado en el diseñoestructural.



12 14 16 18 20

20

18161412108

642

Contenido de Cemento en %

M o

d u

l o d

e R u p

t u r a

K g . / c

m 2



RELACION MODULO DE RUPTURARELACION MODULO DE RUPTURA – – CONTENIDO DE CEMENTOCONTENIDO DE CEMENTO

Valores promedio a 28 y 60 dValores promedio a 28 y 60 dí í as, obtenidos en mezclas granulares no plas, obtenidos en mezclas granulares no pláásticas.sticas.

Mezclas de suelo fino y plMezclas de suelo fino y pláástico, requieren por lo general un contenido mayor destico, requieren por lo general un contenido mayor decemento para lograr los valores indicados en la grafica.cemento para lograr los valores indicados en la grafica.

0

5

10

15

20

25

12 14 16

Edad 28

dias

Edad 60

dias



Criterios para la SelecciCriterios para la Seleccióón del % den del % deCemento a Especificar en el ProyectoCemento a Especificar en el Proyecto

• El porcentaje de cemento determinadocon un grafico similar al anterior, secompara con el desempeño obtenido

en resistencia al desgaste de losespecimenes elaborados con diversos% de cemento. De esta manera, seajusta el porcentaje de cemento aespecificar con un valor inmediatosuperior o inferior al determinado en lagrafica Mr Mr – – Contenido de Cemento.Contenido de Cemento.



¿CÓMO VAMOS A RELACIONAR EL DESGASTE CON EL DISEÑOESTRUCTURAL Y EL PORCENTAJE DE CEMENTO OBTENIDO DE

LA GRAFICA MR - % DE CEMENTO?

• EL DATO DE MR QUE DEMANDA EL DISEÑOESTRUCTURAL PARA ESPECIFICAR EL % DE

CEMENTO A UTILIZAR EN EL PROYECTO, SEDEBERÁ AJUSTAR SI SE OBTIENE UNPORCENTAJE DE DESGASTE MUCHOMAYOR O MENOR AL 50%.



¿CÓMO VAMOS A RELACIONAR EL DESGASTE CON EL DISEÑOESTRUCTURAL Y EL PORCENTAJE DE CEMENTO OBTENIDO DE

LA GRAFICA MR - % DE CEMENTO?

• EN EL CASO DE RESULTADOS DE DESGASTE MUCHOMAYORES A 50%, SE DEBERÁ AUMENTAR EL % DECEMENTO (1 O 2 PUNTOS ADICIONALES O LOS QUESEAN NECESARIOS), PARA OBTENER UN VALOR

LIGERAMENTE MENOR O IGUAL AL 50% DE DESGASTE.SI EL CASO ES QUE SE OBTIENE UN % MUY BAJO DEDESGASTE (MENOR AL 20%) SE DEBERÁ ENTONCES,PROBAR CON UN PORCENTAJE MENOR DE CEMENTOAL DEDUCIDO POR LA GRAFICA, Y SE OFICIALIZARÁEL PORCENTAJE DE CEMENTO QUE NOS RESULTE

CON VALORES LIGERAMENTE MENORES O IGUALES A50%



BREVE DESCRIPCION DELBREVE DESCRIPCION DEL

PROCESO CONSTRUCTIVO.PROCESO CONSTRUCTIVO.



Estrategias de ConstrucciEstrategias de Construccióónn

Sistema Tradicional de

Suelo Cemento in situ

Procedimientos Sistema-

tizados, equipo reciclado

Equipos Agricolas

Proceso Constructivo

Si T di i lSi t T di i l



Sistema TradicionalSistema Tradicional --ColocaciColocacióónn



DistribuciDistribucióón de Cementon de Cemento

Mezclado Humedad Optima yMezclado Humedad Optima y



Mezclado, Humedad Optima yMezclado, Humedad Optima yCompactaciCompactacióón Mn Mááxima.xima.

P d Si i d Ti



Proced. SistematizadoProced. Sistematizado--TipoTipoRecicladorReciclador

Di ib id M i d dDi ib id M i d d



Distribuidor Mecanizado deDistribuidor Mecanizado deCemento en Polvo .Cemento en Polvo .

Distribuidor de CementoDistribuidor de Cemento



Distribuidor de CementoDistribuidor de Cemento(Lechada)(Lechada)

P i A li iP i A li ióó d Ad A



Previa AplicaciPrevia Aplicacióón de Agua yn de Agua yCementoCemento



Previa AplicaciPrevia Aplicacióón de Cementon de Cemento

T d l PT d l P



Todos los ProcesosTodos los ProcesosSimultSimultááneamenteneamente



CompactaciCompactacióón Finaln Final



Control de Calidad enControl de Calidad enCampoCampo



Se fundamenta especSe fundamenta especí í ficamente en:ficamente en:

• Control en el contenido de cemento• Control en contenido de humedad óptima

de compactación• Control en el mezclado• Control en la compactación• Curado.



AnAnáálisis de Costoslisis de Costos

COSTO INICIAL + COSTO DECOSTO INICIAL + COSTO DE



COSTO INICIAL + COSTO DECOSTO INICIAL + COSTO DEMANTENIMIENTOMANTENIMIENTO (costos 2004)(costos 2004)

Tipo de Pav. Costo Inicial Vida Util

Costo

considerandointervencionesen vida útil

PUAD $5.3/M2 3 $5.3/M2

Suelo Cemento+

$3.7/M2 La durabilidad

depende sitiene capa derodadura

Depende del

tipo derodadura

ConcretoAsfáltico 10cm

$12.5/m2 10 $15/m2

Tratam.Superfic. doble

$6.00/m2 5 $8.00/m2

Balasto $1.1/m2 1 $2.2/m2

Empedradofraguado

$12.57/m2 3 $12.57/m2



Algunas Algunas reflexiones reflexiones referente al referente al

comportamiento estructural y funcional de comportamiento estructural y funcional de

los Pavimentos Unicapa.los Pavimentos Unicapa.



DESEMPEDESEMPEÑÑO ESTRUCTURAL YO ESTRUCTURAL YFUNCIONAL DE PAVIMENTO UNICAPAFUNCIONAL DE PAVIMENTO UNICAPA

DE ALTO DESEMPEDE ALTO DESEMPEÑÑOO

PROYECTO: RIO CHIQUITOPROYECTO: RIO CHIQUITO – – LAS PILAS, CHALATENANGO.LAS PILAS, CHALATENANGO.

ANTECEDENTES DELANTECEDENTES DEL



ANTECEDENTES DELANTECEDENTES DELPROYECTO.PROYECTO.

• El Tramo Río Chiquito – Las Pilas, es parte de lared vial no pavimentada administrada por elMOP.

• Uno de los requerimientos, consistió enconstruir la estructura de pavimentoestructura de pavimento, con unmaterial congruente con el entornomaterial congruente con el entorno de lamontaña (Aspecto de tierra), el camino es parte

de un plan de desarrollo agro-turístico

GENERALIDADES DELGENERALIDADES DEL



GENERALIDADES DELGENERALIDADES DELENTORNO.ENTORNO.

• Temperatura máx. = 20 ºC• Temperatura mín. = 3 ºC

• Humedad Relativa = 97%97%• Aprox. 2,000 msnmm• Precipitación promedio anual: 2,200 mm2,200 mm• Camino de Montaña



CONDICIONES DE SUELO UTILIZADO ENCONDICIONES DE SUELO UTILIZADO EN



CONDICIONES DE SUELO UTILIZADO ENCONDICIONES DE SUELO UTILIZADO ENLA CONSTRUCCION.LA CONSTRUCCION.

• Finos de mediana y altaalta compresibilidad ML y MH.• Limite liquido = 6262• Índice Plástico = 22

• Porcentaje de finos que pasa malla Nº 200 = 25%• Retenido en malla Nº4 = 2%• PVSmax = 1615 Kg./m3

• En un tramo, se contaba con fracción gruesa en suelo dealta compresibilidad.

GENERALIDADES DELGENERALIDADES DEL



GENERALIDADES DELGENERALIDADES DELPROYECTO.PROYECTO.

• Longitud = 5.5 Km.• Ancho de rodaje = 6.0 m.

• Pendiente máx.. = 18%18% aprox.• Espesor colocado = 0.23 m.• Tipo de Cemento = ASTM C91 tipo MASTM C91 tipo M• Contenido de Cemento = 15%15%

• Modulo de Ruptura = 16 Kg./cm2



PAVIMENTO UNICAPAPAVIMENTO UNICAPA

DURANTE LA CONSTRUCCIONDURANTE LA CONSTRUCCIONY APERTURA AL TRY APERTURA AL TRÁÁFICOFICO



PAVIMENTO UNICAPA A 7PAVIMENTO UNICAPA A 7

MESES DE OPERACIMESES DE OPERACIÓÓN.N.



PAVIMENTO UNICAPA A 9PAVIMENTO UNICAPA A 9

MESES DE OPERACIMESES DE OPERACIÓÓN.N.



PAVIMENTO UNICAPA A 1.5PAVIMENTO UNICAPA A 1.5

AAÑÑOS DE OPERACIOS DE OPERACIÓÓN.N.



PAVIMENTO UNICAPA A 2.3 APAVIMENTO UNICAPA A 2.3 AÑÑOS DEOS DEOPERACIOPERACIÓÓN.N.

Posterior a Tormenta Tropical STANPosterior a Tormenta Tropical STAN1000 mm / 5 d1000 mm / 5 dí í as, equivalente al 50%as, equivalente al 50%

de la precipitacide la precipitacióón anual.n anual.



Pavimento Unicapa aPavimento Unicapa a 3 a3 aññososde Operacide Operacióón.n.



XX



PAVIMENTO UNICAPA APAVIMENTO UNICAPA A 4 A4 AÑÑOSOS

DE OPERACIDE OPERACIÓÓN.N.



CURVA DE DETERIORO ESTRUCTURAL YCURVA DE DETERIORO ESTRUCTURAL YFUNCIONAL EN PAVIMENTOS UNICAPAFUNCIONAL EN PAVIMENTOS UNICAPA

CONCEPTO DE MEJORAMIENTO PROGRESIVOCONCEPTO DE MEJORAMIENTO PROGRESIVO



CondiciCondicióón Terminaln Terminal

CondiciCondicióón Mn Mí í nima Aceptablenima Aceptable C o n

d i c i

C o n

d i c i ó ó n n

E s

t r u c

t u r a

l / F u n c

i o n a

l

E s

t r u c

t u r a

l / F u n c

i o n a

l

Edad o TrEdad o Tráánsitonsito

PavimentoPavimentoUnicapa de AltoUnicapa de AltoDesempeDesempeññoo

RehabilitaciRehabilitacióón utilizando Concreton utilizando ConcretoHidrHidrááulico como capa de rodaduraulico como capa de rodadura

CONCEPTO DE MEJORAMIENTO PROGRESIVO.CONCEPTO DE MEJORAMIENTO PROGRESIVO.

Condición Mínima Aceptable

20 a20 aññosos4 a4 aññosos

Mejora porReparaciones



ConclusionesConclusiones

PAVIMENTO UNICAPAUNICAPA DE ALTO



PAVIMENTO UNICAPAUNICAPA DE ALTO

DESEMPEÑO.• Técnica de fácil aplicación, de bajocosto, con durabilidad compatible conprogramas de producción agrícola-industrial, desarrollo turístico

• Permite, según el crecimiento de lademanda vehicular de diseño, servir deexcelente base para cualquier capa derodadura posterior



UNICAPAUNICAPA• Ha sido planteado, discutido y

evaluado favorablemente en mesaredonda de trabajo, con lasEmpresas NacionalesEmpresas Nacionales dedicadas a

diseño de carreteras y ha sidocomentado con Técnicos deGuatemala, Brasil, Colombia,Guatemala, Brasil, Colombia,Ecuador y Argentina.Ecuador y Argentina.



Los Pavimentos Unicapa de Alto Los Pavimentos Unicapa de Alto Desempe Desempe ñ ñ o, poseen o, poseen al igual que al igual que

otras otras alternativas de pavimentos,alternativas de pavimentos,

un particular comportamiento un particular comportamiento

estructural y funcional durante su estructural y funcional durante su vida vida ú ú til.til. Conocer su naturaleza Conocer su naturaleza ,,

es la base para comprender su es la base para comprender su

durabilidad a trav durabilidad a trav é é s del tiempo.s del tiempo.

• Estamos promoviendo la incorporación



Estamos promoviendo la incorporaciónde UNICAPAUNICAPA al programa de desarrollo

de la infraestructura vial nopavimentada en las diversasinstituciones involucradas : MOP,FOVIAL, MAG, FUNDE, GOBIERNOS

MUNICIPALES, COOPERATIVASAGROINDUSTRIALES, ONG`s, etc.• Continuamos investigando y evaluando

su comportamiento, obteniendo a la

fecha buenos resultados



www.iscyc.net

unicapa

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