Examen Final

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS

Ciclo 2014-I

Gabriel villano Limache

1. SEGÚN LO VISTO EN CLASE EXPLIQUE CON SUS PROPIAS PALABRA CUAL ES LA

DIFERENCIA ENTRE UN DISEÑO EMPÍRICO Y UN DISEÑO EMPÍRICO – MECANISTICO

PARA EL DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES ?(2PTS)

El método empírico se basa en resultados obtenidos de varios estudios de

campo (observación) la cual con lleva a varias pruebas y dar como resultado el más

eficiente pero este método no es aplicable para todas las condiciones de materiales y

de carga, si las condiciones cambian entonces el diseño no es válido y el método

empírico mecanistico nos predice el resultado más exacto del pavimento (esfuerzos

y deformaciones) y a la vez nos predice el tipo de falla que se va a producir en el

pavimento

2. COMO SE DEFINE LA ESTRUCTURA DE UN PAVIMENTO FLEXIBLE Y COMO SE

COMPORTAN LA SUB RASANTE, SUB BASE Y BASE ANTE LA PRESENCIA DE

LOS ESFUERZOS COMPRESIONALES O VERTICALES Y TENSIONALES U

HORIZONTALES GENERADO POR EL PASO DE LOS VEHÍCULOS? EXPLICAR Y

GRAFICAR DONDE SE APLICAN ESTOS ESFUERZOS Y COMO DAÑAN EL

PAVIMENTO DANDO SUS RECOMENDACIONES PARA REHABILITARLOS

(1.5.PTOS),

La estructura de un pavimento flexible está constituido por una capa de rodadura,

consistente en un tratamiento de mezcla de materiales granulares y asfalticos, que se

construye sobre una capa de base granular o estabilizada y una capa de sub-base.

Distribución de la tensión horizontal bajo a línea central de la carga de la

rueda

En este grafico nos muestra como a medida que aumenta

la profundidad la carga que se transmite disminuye siendo

así que por a nivel de la sub base granular la

comprensión se ase casi uniforme así como en caso de la

sub rasante la respuesta que genera ante las cargas de

transito depende de los tipos de suelo que la constituyen y

de la densidad y de la humedad tanto durante a

construcción como durante el servicio.

Distribución de la tensión horizontal bajo la línea central de la carga de la rueda.

En este grafico nos muestra como el esfuerzo a comprensión

varia en la base granular y luego se mantiene uniformemente

mientras se incrementa a profundidad de análisis.

RECOMENDACIONES.

Para el mejor funcionamiento de estructura del pavimento se coloca geo mallas o geo textiles

de tejido de doble sentido o mejoramiento de las bases granulares sub base o la sub rasante

con cal o cemento.

3. INDIQUE CUAL ES LA DIFERENCIA ENTRE UNA FALLA MECÁNICA Y UNA FALLA

SUPERFICIAL DE UN PAVIMENTO, INDIQUE LOS TIPOS DE FALLAS QUE HAY EN CADA

UNO DE ESTOS CASOS.(1.5PTOS)

Una falla mecánica es a nivel de todo la estructura del pavimento dando

deformaciones y agrietamientos debido a contracción de la mescla, falta de estabilidad

de capas del pavimento y fatiga. Mientras que las fallas superficiales es a nivel de la

carpeta asfáltica, ya que si no se tiene una evaluación de los pavimentos estas fallas

superficiales pueden dañar a toda la estructura.

FALLA MECANICA

En bloques

Longitudinales

Roderas

Deformaciones

FALLA SUPERFICIAL

Exudación de asfalto

Desgaste de áridos

Exposición de agregados

Nido de gallina

4. EXPLIQUE USTED EN QUÉ CONSISTE EL MÉTODO DE ESTABILIDAD MARSHALL,

CUALES SON LAS PROPIEDADES Y LAS PARÁMETROS QUE DEBEMOS UTILIZAR PARA

DICHO ENSAYO, EXPLIQUE CADA UNO DE ELLOS.(1.5PTOS)

El método Marshall es aplicable solo a mesclas en caliente con cemento asfalticos que

contengan agregados con tamaño máximo igual o inferior a 25 mm. Puede usarcé

tanto para el diseño del laboratorio como el control de la obra tomando en cuenta el

porcentaje de asfalto que se necesita en una mescla asfáltica.

La estabilidad Marshall es la carga de rotura (carga máxima) en Kilogramos que una

probeta alcanza cuando se le ensaya a 60 grados centígrados por compresión axial y

la fluencia será la deformación (acortamiento diametral), en decimas de milímetros,

que ocurre en el instante que se aplica a la carga hasta lograr la carga máxima.

El procedimiento Marshall fundamental mente no conforman los siguientes pasos:

Ensayos sobre la muestra de agregados

Mezclas de agregados

Ensayos sobre la muestra de asfalto

Preparación de probetas de la mezcla

Ensayos de estabilidad y fluencia

Análisis de la mezcla

Los parámetros que se estudian durante el diseño son:

Estabilidad y fluencia Marshall

Vacíos de la mezcla

Vacíos en el agregado mineral: Volumen de espacio vacío intergranular entre

las partículas del agregado de una mezcla asfáltica compactada, que incluye

los vacíos de aire y el contenido de asfalto efectivo, expresado como un

porcentaje del volumen total de la muestra

Vacíos llenos de asfalto: Porción del porcentaje del volumen de espacio vacío

intergranular entre las partículas del agregado, que es ocupado por el asfalto

efectivo.

5. QUE ES UN LIGANTE ASFALTICO, INDIQUE EN QUÉ CONSISTE LAS PROPIEDADES

REOLOGICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS DEL ASFALTO, INDICA Y HAGA UNA BREVE

DESCRIPCIÓN DE LOS PRINCIPALES ENSAYOS QUE SE REALIZAN AL LIGANTE

ASFALTICO. (1.5PTOS).

Es un material aglutinante constituido por mezcla completa de hidrocarburos no

volátiles de elevado peso molecular. Existen diferentes tipos de ligantes que se

emplean para la elaboración de las mezclas asfálticas como los asfaltos naturales, los

asfaltos líquidos y las emulsiones asfálticas. El ligante asfaltico es extraido del petróleo

Dentro de las propiedades reológicas del asfalto se encuentra la viscosidad, la

cual depende de la temperatura, la carga y el tiempo de aplicación de la carga.

- Propiedades físicas:

Solubilidad y susceptibilidad térmica (a temperaturas altas el asfalto se considera un

fluido , mientras que a temperaturas bajas se considera un material solido con

propiedades elásticas), adhesividad con el árido, estabilidad frente al agua.

- Propiedades mecánicas del asfalto:

Resistencia al desplazamiento, a la fatiga, al deslizamiento, deformación

plástica.

- Ensayos que se hacen al ligante asfáltico:

- Ensayo de penetración a 25°C :

Consiste en calentar un recipiente con cemento asfáltico hasta la temperatura de referencia,

25ºC (77ºF), en un baño de agua a temperatura controlada. Se apoya una aguja normalizada,

de 100 g de peso sobre la superficie del cemento asfáltico durante 5 segundos. La medida de

la penetración es la longitud que penetró la aguja en el cemento asfáltico en unidades de 0,1

mm.

- Ensayo de solubilidad

El ensayo de solubilidad es una medida de la pureza del cemento asfáltico. La parte del

mismo soluble en bisulfuro de carbono representa los constituyentes activos de cementación.

- Ensayo de viscosidad a 50°C :

Se emplea un viscosímetro de tubo capilar. S e vuelca asfalto precalentado en el tubo grande

hasta que alcanza el nivel de la línea de llenado. El viscosímetro lleno se mantiene en el

baño por un cierto tiempo hasta que el sistema alcance la temperatura de equilibrio de 60ºC

- Ensayo de ductilidad:

La ductilidad de un cemento asfáltico se mide con un ensayo tipo "extensión" para el que se

moldea una probeta de cemento asfáltico en condiciones y medidas normalizadas.

6. UNA VÍA DISTRITAL REALIZÓ EN EL AÑO 2014 EL ESTUDIO DE TRANSITO DE

UNA VÍA URBANA CUYO ÍNDICE MEDIO DIARIO FUE DE 1200VEH. /DÍA DE LOS

CUALES EL 50% FUERON VEHÍCULOS LIGEROS, EL 30% VEHÍCULO PESADOS

TIPO C2, 10% FUERON TIPO T3S2, EL 5% T3S3 Y EL 5% TIPO BA-1. PARA UNA

VÍA DE 2 CARRILES EN CADA SENTIDO.

EL PERIODO DE DISEÑO FUE DE 20 AÑOS CONSIDERANDO TASAS DE

CRECIMIENTO PARA VEHÍCULOS LIGEROS DE 5%, TIPO C 3.5%, DEL TIPO T 3%

Y TIPO B 2%. LA PISTA NO SE LLEGÓ A CONSTRUIR Y RECIÉN SE CONSTRUYÓ

EN EL AÑO 2020. CALCULE USTED EL ESAL DEL DISEÑO PARA EL PERIODO DE

OPERACIÓN INDICADO (3 PTOS).

7. Se necesita diseñar el espesor de recapeo para un pavimento existente

cuyos espesores actuales del pavimento son: Asfalto: 4”, Base granular:

6” y la Sub base granular: 15”, los SN de cada capa con el que se diseñó

el pavimento fueron de 1.76, 0.84 y 1.65 respectivamente. El CBR de la

sub rasante es de 7%. En la actualidad la eficiencia de cada capa es de

85%, 90% y 95% respectivamente. Con estas condiciones se desea

diseñar el espesor de recapeo para un ESAL de diseño de 6x106 . Cada

estudiante deberá asumir y sustentar los valores faltantes

(3ptos).

8. Se tiene los siguientes datos de campo para una vía a nivel de sub rasante.

Los CBR encontrados para la sub base granular y la base granular son 30% y 100% respectivamente.

La carpeta asfáltica tiene un Mr. de 450 000 PSI y un ESAL de diseño de 6.4x106 para 20 años. El nivel

de serviciabilidad inicial es de 4.5 y final de 2.5. El resto de datos deberá ser asumidos por el estudiante

(6 ptos) el CBR de la sub rasante es de 8%.

Desarrolle lo siguiente:

Los espesores de capa para un pavimento flexible, evalúe al menos dos alternativas de diseño

considerando una opción solo base y carpeta asfáltica y la otra opción sub base, base y carpeta

asfáltica, elija la mejor opción.

Calcule el espesor de la losa para pavimentos rígidos considerando un factor de transferencia

de carga J=3.2. considere que la superficie rígida se encuentra a 1.80m por debajo de la

superficie de la sub rasante.

Imagine que la estructura de pavimento fallo por deflexiones permisibles y se tuvo que

reemplazar 2 “ de espesor de la base granular por suelo estabilizado con concreto con un f’c=

400 psi a los 7 días. Se pide calcular el nuevo número estructural del pavimento.